JPH04211156A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH04211156A
JPH04211156A JP3055757A JP5575791A JPH04211156A JP H04211156 A JPH04211156 A JP H04211156A JP 3055757 A JP3055757 A JP 3055757A JP 5575791 A JP5575791 A JP 5575791A JP H04211156 A JPH04211156 A JP H04211156A
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transistor
diffusion layer
directly connected
external terminal
concentration diffusion
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JP3055757A
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Satoshi Otani
聡 大谷
Masayuki Yoshida
正之 吉田
Nobutaka Kitagawa
信孝 北川
Tomotaka Saito
斉藤 智隆
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a MOS integrated circuit having high-breakdown MOS transistors connected to external terminals by using a structure in which these transistors have a different impurity concentration in their diffused regions from that in the diffused regions for internal MOS transistors. CONSTITUTION:A semiconductor substrate 10 includes a MOS transistor 11 connected directly or through a resistor to an external terminal 1 and a MOS transistor 12 (internal transistor) that is not directly connected to the external terminal. The lightly-doped diffused layer LDDN-extending from the heavily-doped diffused layer of the transistor 11 has a different impurity concentration from that of the lightly-doped diffused layer LDDN-of the internal transistor 12, so as to increase breakdown voltage. To maintain the reliability of transistors, the channel length L1 of the transistor 11 may be made longer than the channel length L2 of the transistor 12.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[00011 [00011

【産業上の利用分野]この発明は、入力端子、出力端子
、あるいは入出力兼用端子などの外部端子に印加される
静電気に対する保護装置を設けた半導体装置に関するも
のである。 [0002] 【従来の技術】静電気の放電によって、特性劣化、接合
破壊、酸化膜破壊などが起こるので、静電破壊を防ぐこ
とは、半導体装置の製造、組み立て、使用など全般にわ
たって重要である。特に、IC,LSIなどの半導体装
置が高密度、高集積化に伴って微細化が進んでいく現状
では、少しの静電放電も故障の原因になる。なかでもM
OS型半導体装置は、絶縁されたゲート電極を持つ電界
効果トランジスタ(FET)を集積したものなので静電
破壊には特に弱い。とくにCMOSICなどの論理回路
にこの傾向が強い。従来、MOS型半導体集積回路装置
の外部に接続される外部端子、すなわち、入力端子、出
力端子あるいは入出力兼用端子(以下、I10端子と称
する)等に印加される静電気の保護回路として、静電気
の放電時にバイポーラ動作する保護素子が多く用いられ
ている。この種の半導体装置は、特開昭61−2175
77号、U S P4734752号に開示されている
。 [0003]図14は、この静電気に対する保護回路を
構成する保護素子とMOS型半導体集積回路を搭載した
従来のシリコン半導体基板の断面図を示している。この
図に示すように、従来のMOS型半導体集積回路におい
ては、ホットキャリによるMO3型電界効果トランジス
タ(以下、MOS)ランジスタという)の特性劣化を防
止するためLDD (Lightly Doped D
rain−source)構造が多く採用されている。 MOS構造のデバイスでは、チャネル長が1.2μm程
度と短くなると、ホットキャリヤの発生やブレークダウ
ン電圧の低下が問題になってくるが、この構造によって
これらを防止することができる。半導体基板10には、
複数のNチャネルMOSトランジスタが形成されている
が、図に示すように、LDD構造になっており、これら
のトランジスタ7.8の高濃度拡散層であるドレイン1
4、ソース15は、いずれも低濃度拡散層LDDN −
を備えている。トランジスタ7は、保護素子であり、外
部端子(I10端子)1にそのドレイン領域14が接続
されている外部端子に直接接続されるMOSトランジス
タである。また、トランジスタ8は、I10端子1にそ
のトレイン領域14などの拡散層が直接接続されていな
い、すなわち、外部端子に直接接続されないMOSトラ
ンジスタ(以下、内部トランジスタという)である。内
部トランジスタは、たとえば、インバータなどの集積回
路を構成する素子として用いられる。この低濃度拡散層
LDDN −の不純物濃度(ドーズ量)は、必要とする
適宜の値を取り得るが、現状では、1018〜1019
/cm3程度である。なお、ここでは、外部端子とソー
ス、ドレイン領域などの拡散層とが直接接続されている
ものを外部端子に直接接続されるMOSトランジスタと
言うが、外部端子と拡散層間に抵抗が介在しているもの
もこの範噴に入れている。 [0004]従来、1つの半導体基板に形成された複数
のMOSトランジスタの低濃度拡散層は、通常同じ不純
物濃度にしている。勿論、例えば高耐圧の回路が同じ半
導体基板内にあるような場合には、その回路に含まれる
MOSトランジスタの低濃度拡散層の不純物濃度は、他
の領域のMOSトランジスタの低濃度拡散層の不純物濃
度と異なる場合も例外的にはある。しかし、同じ半導体
基板の複数のMOS)−ランジスタの低濃度拡散層の不
純物濃度を互いに異なるようにすると、不純物濃度の違
いによって拡散層を形成するためのイオン注入を打ち分
けなければならず、そのためのマスクを増やす必要もあ
り、さらに、低濃度拡散層の不純物濃度を異ならせる事
による利益についても格別認識されていないので、通常
は、前述したように不純物濃度を同じにしている。 [0005]図10は、半導体基板の基板電流(Isu
b)とこの基板に形成されたMOSトランジスタの低濃
度拡散層の不純物濃度(QLDDN  )との関係を示
す特性図である。縦軸が基板電流(A)であり、横軸は
、低濃度拡散層の不純物濃度(70m3)を示す。この
図において曲線L2が、この従来の例である。L2はM
OS)ランジスタのチャネル長を同時に示しており、基
板電流と不純物濃度との関係は、このチャネル長に依存
していることがわかる。チャネル中でホットになったキ
ャリヤが、チャネル中に閉じ込められること無く、その
外へ飛び出す代表的な例が基板電流であり、この発生は
特性劣化を示している。したがって、このような基板電
流は可能な限り小さいほうが良い。図14に示すNチャ
ネルMOSトランジスタの低濃度拡散層LDDN−の不
純物濃度は、半導体装置に対する信頼性や電源電圧に対
する要求から基板電流が最小となる値(Q2)に設定さ
れている。この値は、前述のように、現状の値1018
〜1019/ c m” から選ばれる。曲線L1は、
MOSトランジスタのチャネル長をL2より長いLl 
にしたときの基板電流−不純物濃度特性を示す曲線であ
る。MOS)ランジスタの信頼性レベルは、例えばホッ
トキャリアの発生に起因するvthのシフトや、gmの
劣化に代表される種々の現象であり、 「超高速MOS
デバイス、p38.14〜5、培風館発行」に開示され
るように、基板電流I subなどで一次近似的に評価
することが可能である。信頼性は不純物濃度QLDDN
−とチャネル長とに依存するものであり、不純物濃度Q
LDDN−を上げたり下げたりした場合信頼性が低下す
るが、チャネル長を長くすることで十分な信頼性を確保
することが可能である。したがって、チャネル長が長く
なるほど、図に示すように、基板電流の最小値が小さく
なることが判る。しかし、例えば、時計や電卓などの低
電圧回路におけるMOSトランジスタは、ホットキャリ
アに余り影響されないので、基板電流−不純物濃度特性
にそれ程左右されない。 [0006]また、前記従来のMOS)ランジスタのチ
ャネル長は、微細技術で加工可能な長さに設定されてお
り、図14に示すトランジスタ7.8のチャネル長は共
に同一とされている。チャネル長が長くなれば、信頼性
は上がるけれども、前述のように半導体装置の微細化が
強く要求される中で長くすることは考えられず、むしろ
、短くなる方向に進んでおり、信頼性が損なわれる可能
性が有った。 [0007]
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device provided with a protection device against static electricity applied to external terminals such as input terminals, output terminals, or input/output terminals. [0002] Electrostatic discharge causes characteristic deterioration, junction breakdown, oxide film breakdown, etc., so preventing electrostatic breakdown is important throughout the manufacturing, assembly, and use of semiconductor devices. Particularly in the current situation where semiconductor devices such as ICs and LSIs are becoming increasingly finer as they become more dense and highly integrated, even the slightest electrostatic discharge can cause a failure. Especially M
Since an OS type semiconductor device is an integrated field effect transistor (FET) having an insulated gate electrode, it is particularly vulnerable to electrostatic discharge damage. This tendency is particularly strong in logic circuits such as CMOSIC. Conventionally, a static electricity protection circuit has been used as a protection circuit for static electricity applied to external terminals connected to the outside of a MOS semiconductor integrated circuit device, that is, input terminals, output terminals, input/output terminals (hereinafter referred to as I10 terminals), etc. Many protection elements are used that operate bipolarly during discharge. This type of semiconductor device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-2175.
No. 77, USP 4,734,752. [0003] FIG. 14 shows a cross-sectional view of a conventional silicon semiconductor substrate on which a protection element and a MOS semiconductor integrated circuit constituting a protection circuit against static electricity are mounted. As shown in this figure, in conventional MOS semiconductor integrated circuits, LDD (Lightly Doped D
A rain-source structure is often adopted. In a device with a MOS structure, when the channel length becomes as short as about 1.2 μm, problems arise such as the generation of hot carriers and a decrease in breakdown voltage, but this structure can prevent these problems. The semiconductor substrate 10 includes
A plurality of N-channel MOS transistors are formed, and as shown in the figure, they have an LDD structure, and the drains 1, which are high concentration diffusion layers of these transistors 7 and 8, are formed.
4. The source 15 is a low concentration diffusion layer LDDN −
It is equipped with The transistor 7 is a protection element, and is a MOS transistor directly connected to an external terminal whose drain region 14 is connected to the external terminal (I10 terminal) 1. Further, the transistor 8 is a MOS transistor (hereinafter referred to as an internal transistor) whose diffusion layer such as the train region 14 is not directly connected to the I10 terminal 1, that is, not directly connected to an external terminal. Internal transistors are used, for example, as elements constituting integrated circuits such as inverters. The impurity concentration (dose amount) of this low concentration diffusion layer LDDN - can take an appropriate value as required, but currently it is 1018 to 1019
/cm3. Note that here, a MOS transistor in which an external terminal is directly connected to a diffusion layer such as a source or drain region is referred to as a MOS transistor that is directly connected to an external terminal, but a resistor is interposed between the external terminal and the diffusion layer. Things are also included in this category. [0004] Conventionally, low concentration diffusion layers of a plurality of MOS transistors formed on one semiconductor substrate usually have the same impurity concentration. Of course, for example, if a high voltage circuit is included in the same semiconductor substrate, the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the MOS transistor included in that circuit will be the same as the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the MOS transistor in another region. There are exceptional cases where the concentration differs. However, if the impurity concentrations of the low-concentration diffusion layers of multiple MOS transistors on the same semiconductor substrate are made to differ from each other, ion implantation to form the diffusion layers must be performed differently depending on the difference in impurity concentration. It is also necessary to increase the number of masks for the low concentration diffusion layer, and the benefits of varying the impurity concentration of the low concentration diffusion layer are not particularly recognized, so the impurity concentration is usually kept the same as described above. [0005] FIG. 10 shows the substrate current (Isu
FIG. 3B is a characteristic diagram showing the relationship between the impurity concentration (QLDDN) of the low concentration diffusion layer of the MOS transistor formed on this substrate. The vertical axis represents the substrate current (A), and the horizontal axis represents the impurity concentration (70 m3) of the low concentration diffusion layer. In this figure, curve L2 is an example of this conventional technique. L2 is M
It also shows the channel length of the transistor (OS), and it can be seen that the relationship between substrate current and impurity concentration depends on this channel length. A typical example of carriers that become hot in a channel flying out of the channel without being confined therein is substrate current, and this generation indicates characteristic deterioration. Therefore, it is better for such substrate current to be as small as possible. The impurity concentration of the low concentration diffusion layer LDDN- of the N-channel MOS transistor shown in FIG. 14 is set to a value (Q2) that minimizes the substrate current in view of the reliability of the semiconductor device and the requirements for the power supply voltage. As mentioned above, this value is the current value 1018
~1019/cm". The curve L1 is
Set the channel length of the MOS transistor to Ll, which is longer than L2.
This is a curve showing the substrate current vs. impurity concentration characteristics when . The reliability level of transistors (MOS) is affected by various phenomena such as shifts in VTH due to the generation of hot carriers and deterioration in GM.
Devices, p. 38.14-5, published by Baifukan," it is possible to evaluate it in a first-order approximation using the substrate current Isub. Reliability is impurity concentration QLDDN
- and the channel length, and the impurity concentration Q
Although reliability decreases when LDDN- is increased or decreased, sufficient reliability can be ensured by increasing the channel length. Therefore, it can be seen that the longer the channel length, the smaller the minimum value of the substrate current, as shown in the figure. However, MOS transistors used in low voltage circuits such as watches and calculators, for example, are not affected by hot carriers so much and are therefore not so affected by substrate current-impurity concentration characteristics. [0006] Furthermore, the channel length of the conventional MOS transistor is set to a length that can be processed using microtechnology, and the channel lengths of transistors 7 and 8 shown in FIG. 14 are both the same. The longer the channel length, the higher the reliability, but as mentioned above, with the strong demand for miniaturization of semiconductor devices, it is unthinkable to lengthen the channel, and in fact, the trend is to shorten it, which reduces reliability. There was a possibility of damage. [0007]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、半導体
装置が微細化するにしたがって、チャネル長も短くなり
、静電破壊に対する抵抗力も小さくなっている。したが
って、保護回路などを構成する外部端子に直接接続され
るMOSトランジスタが十分な静電耐圧を得ることがで
きない。そこで、これまでは、外部端子に直接接続され
るMOSトランジスタの静電耐圧を上げるためにトラン
ジスタのチャネル幅(W)を大きくしていた。しかし、
効果的に耐圧を上げるためには、例えば、チャネル長(
L)が、1.2μmの時にチャネル幅Wは、通常400
μm程度であるのに、これを800〜1200μm程度
に大きくする必要がある。これでは半導体装置の微細化
傾向に対応できないので、この方法は、耐圧を上げるた
めの有効な手段とはいえない。 [0008] この発明は、上記従来の半導体装置が有
する課題を解決するものであり、十分な静電耐圧を得る
ことができ、従来と同等の信頼性を確保することが可能
な半導体装置を提供しようとするものである。 [0009]
As described above, as semiconductor devices become smaller, their channel lengths become shorter and their resistance to electrostatic damage becomes smaller. Therefore, a MOS transistor directly connected to an external terminal constituting a protection circuit or the like cannot obtain sufficient electrostatic withstand voltage. Therefore, conventionally, the channel width (W) of a MOS transistor directly connected to an external terminal has been increased in order to increase the electrostatic withstand voltage. but,
In order to effectively increase the breakdown voltage, for example, the channel length (
When L) is 1.2 μm, the channel width W is usually 400 μm.
Although it is about μm, it is necessary to increase it to about 800 to 1200 μm. Since this method cannot cope with the trend toward miniaturization of semiconductor devices, this method cannot be said to be an effective means for increasing the breakdown voltage. [0008] The present invention solves the problems of the conventional semiconductor device described above, and provides a semiconductor device that can obtain sufficient electrostatic withstand voltage and ensure reliability equivalent to that of the conventional semiconductor device. This is what I am trying to do. [0009]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上に、外部端子と、不純物濃度の低い低濃度
拡散層およびこの低濃度拡散層に連続して接する高濃度
拡散層を有し、この高濃度拡散層が前記外部端子に直接
接続される絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、低濃
度拡散層およびこの低濃度拡散層に連続して接する高濃
度拡散層を有し、この高濃度拡散層が前記外部端子に直
接接続されない絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを
具備し、少なくとも一部の前記外部端子に直接接続され
る絶縁ゲート型電界効果トランジスタの前記低濃度拡散
層の不純物濃度が、少なくとも一部の前記外部端子に直
接接続されない絶縁ゲート型電界効果トランジスタの前
記低濃度拡散層の不純物濃度とは相違していることを特
徴としている。前記低濃度拡散層は、LDD構造もしく
は二重拡散構造の拡散層である。前記外部端子に直接接
続されるトランジスタの前記低濃度拡散層の不純物濃度
を、前記外部端子に直接接続されないトランジスタの前
記低濃度拡散層の不純物濃度より濃くし、例えば、前記
外部端子に直接接続されないトランジスタの前記低濃度
拡散層の不純物濃度が、1018〜1019/Cm3で
ある場合に、前記外部端子に直接接続されるトランジス
タの低濃度拡散層の不純物濃度は、3×1019〜3×
1020/Cm3とする。この不純物濃度を濃くする場
合は、前記外部端子に直接接続されるトランジスタのチ
ャネル長を外部端子に直接接続されないトランジスタの
チャネル長より長くする。例えば、前記外部端子に直接
接続されないトランジスタのチャネル長が、1.2μm
である場合において、前記外部端子に直接接続されるト
ランジスタのチャネル長は、1.9μm以上1.1.0
μmである場合において、前記外部端子に直接接続され
るトランジスタのチャネル長は、1.5μm以上、そし
て、0゜8μmである場合において、前記外部端子に直
接接続されるトランジスタのチャネル長は、1.2μm
以上である。また、前記外部端子に直接接続されるトラ
ンジスタの前記低濃度拡散層の不純物濃度を、前記外部
端子に直接接続されないトランジスタの前記低濃度拡散
層の不純物濃度より薄くすることも可能である。例えば
、前記高濃度拡散層が外部端子に直接接続されないトラ
ンジスタの前記低濃度拡散層の不純物濃度が1018〜
1019/Cm3である場合において、前記高濃度拡散
層が外部端子に直接接続されるトランジスタの低濃度拡
散層の不純物濃度を3 X 101V/cm”以下にす
る。この場合は、前記外部端子に直接接続されるトラン
ジスタのチャネル長を外部端子に直接接続されないトラ
ンジスタのチャネル長と同じにする。 [00101
[Means for Solving the Problems] A semiconductor device of the present invention includes:
A semiconductor substrate has an external terminal, a low concentration diffusion layer with a low impurity concentration, and a high concentration diffusion layer continuously in contact with the low concentration diffusion layer, and the high concentration diffusion layer is directly connected to the external terminal. an insulated gate field effect transistor; an insulated gate field effect transistor comprising a low concentration diffusion layer and a high concentration diffusion layer continuously in contact with the low concentration diffusion layer, the high concentration diffusion layer not being directly connected to the external terminal; and an insulated gate field effect transistor in which the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the insulated gate field effect transistor that is directly connected to at least some of the external terminals is not directly connected to at least some of the external terminals. The impurity concentration is different from the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor. The low concentration diffusion layer is a diffusion layer having an LDD structure or a double diffusion structure. The impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor directly connected to the external terminal is made higher than the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor not directly connected to the external terminal, for example, the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor not directly connected to the external terminal. When the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor is 1018 to 1019/Cm3, the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor directly connected to the external terminal is 3×1019 to 3×
1020/Cm3. When increasing the impurity concentration, the channel length of the transistor directly connected to the external terminal is made longer than the channel length of the transistor not directly connected to the external terminal. For example, the channel length of the transistor not directly connected to the external terminal is 1.2 μm.
In this case, the channel length of the transistor directly connected to the external terminal is 1.9 μm or more.
μm, the channel length of the transistor directly connected to the external terminal is 1.5 μm or more, and in the case of 0.8 μm, the channel length of the transistor directly connected to the external terminal is 1.5 μm or more. .2μm
That's all. It is also possible to make the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor directly connected to the external terminal lower than the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor not directly connected to the external terminal. For example, the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of a transistor in which the high concentration diffusion layer is not directly connected to an external terminal is 1018~
1019/Cm3, the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor in which the high concentration diffusion layer is directly connected to the external terminal is set to 3 x 101V/cm" or less. In this case, Make the channel length of the connected transistor the same as the channel length of the transistor not directly connected to an external terminal. [00101

【作用]すなわち、本発明は、少なくとも1部の外部端
子に直接接続されるMOSトランジスタの低濃度拡散層
の不純物濃度を、少なくとも1部の外部端子に直接接続
されないMOSトランジスタの低濃度拡散層の不純物濃
度と相違させることにより、前記外部端子に直接接続さ
れるMOSトランジスタの静電耐圧を向上している。こ
れは、MoSトランジスタの不純物濃度QLDDN−と
そのトランジスタの静電耐圧との関係は、図11に示す
ような特性を有しているという本発明の発明者の知見に
基ずくものである。同図から明らかなように、不純物濃
度QLDDN−を従来から使用していた濃度Q2から多
くしても(Q、)、少なくしても(Q3)コンベンショ
ナル構造に近付き、静電耐圧が向上する。この例では、
Ql は、3×1019/cm3、Q2は、3×101
8/cm3、Q3は、3×1017/cm3である。 [0011]図12は、低濃度拡散層LDDN −の不
純物濃度QLDDN−と基板の横方向の電界との関係を
示している。縦軸は、電界の強さ(X 105V/ c
m)を示し、横軸は、低濃度拡散層LDDN−高濃度拡
散層N十、ゲト等が形成されている基板表面の水平方向
の位置を示し、両拡散層の境界を0としている。図のよ
うに、不純物濃度Q1、Q2、Q3 に応じて基板内の
ゲートに対する電界分布が変化している。とくに、電界
のピーク位置は、Ql  とQ3 の場合、それぞれゲ
ートエツジの0.15μm内側と、0.02μm外側に
現れる。そして、Q2の場合は、ゲートエツジの0.0
5μm内側に現れる。ところで、ゲートエツジは、その
だいたい0.15μm内側までバーズビークが形成され
ている。この部分は通常形状が均一でなくノツチが形成
されていることが多い。MoSトランジスタの製造工程
において、ポリシリコンゲートをパターン化した後、こ
のポリシリコンゲトに後酸化が進むと、ゲート底部のエ
ツジ部がゲート幅方向に沿って酸化される。この酸化さ
れた部分をゲト パーズビ−りといい、ここに複数のノ
ツチが形成される。ノツチは、ポリシリコンの粒界に対
応しているものと思われる。 [0012]高い電圧が加わった場合にブレークダウン
が発生するのは電界の集中しているところであるので、
上記のピーク位置にブレークダウンが多く発生する。Q
2の場合は、ノツチ部分であるので、他の2つの場合よ
りブレークダウン箇所が少なく、ブレークダウン時の単
位面積当たり電流量が多くなるために、低い電圧でトラ
ンジスタが破壊されてしまう。これが低濃度拡散層の不
純物濃度によって耐圧が異なる理由である。この不純物
濃度を変えることによって耐圧を上げると、基板電流の
発生などトランジスタの信頼性などが低下する事がある
が、そのような場合は、チャネル長やチャネル幅を変え
ることによって低下を防止することができる。 [0013] 【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
して説明する。 [0014]図1は、入出力端子など外部端子に直接接
続されるNチャネルMOSトランジスタ11と、入出力
端子に直接接続されない内部トランジスタ、Nチャネル
MOSトランジスタ12を示すものであり、いずれもL
DD構造が採用されている。各トランジスタは、高濃度
拡散層であるソース15、ドレイン14とこれらと連続
的に接する低濃度拡散層LDDN−を備えている。また
、ゲート13の長さ、すなわち、チャネル長は、トラン
ジスタ12がL2、トランジスタ11がLl であるよ
うに、両者は異なっている。トランジスタ11のトレイ
ン14は、I10端子1と直接接続されている。 [0015]図2乃至図6は、バイポーラ動作する保護
素子の例を示すものである。図2はI10端子1にダイ
オード接続されたPチャネルMO8)ランジスタ2と、
NチャネルMo8)ランジスタ3とが接続された入力保
護回路を示し、図3は上記トランジスタ2.3からなる
入力保護回路と、内部信号に応じて信号を入力したり、
出力するPチャネルMOSトランジスタ4、Nチャネル
MOSトランジスタ5からなる入出力兼用回路とを有し
ている。さらに、図4はプルダウン用のNチャネルMO
Sトランジスタ6を有する入力保護回路を示している。 また、図5のように、I10端子1に直接接続される入
出力回路のみの場合もある。 [0016]図6は、図2に示す回路の半導体基板10
上のパターンの模式平面図である。半導体基板10上に
は、外部端子(I10端子)1であるポンディングパッ
ドが形成され、この外部端子1は、PチャネルMOSト
ランジスタ2およびNチャネルMOSトランジスタ3の
トレイン14に接続されている。このトランジスタ3は
、図1に示す外部端子に直接接続されるMOSトランジ
スタ11を用いており、外部端子に直接接続されるMO
Sトランジスタ2とともに入力保護回路を構成する。 この入力保護回路は、例えば、インバータ回路IVのよ
うな内部の回路に、アルミニウム配線9およびポリシリ
コンからなる抵抗Rを介して接続される。アルミニウム
配線9は、PチャネルMOSトランジスタ2のドレイン
14と抵抗Rとを接続し、さらに、抵抗Rとインバータ
回路IVのMo8)ランジスタのゲート13とを接続す
る。インバータ回路IVのトランジスタは、例えば、6
MO8構造を有し、PチャネルMOSトランジスタ21
とNチャネルMoSトランジスタ22からなるものであ
る。これらトランジスタは、内部トランジスタであり、
Nチャネルトランジスタ22は、前記のMOSトランジ
スタ12を用いている。なお、この実施例ではPチャネ
ルトランジスタは、LDD構造を採用していない。 [0017]図7は、図3に示す回路の半導体基板10
上のパターンの模式平面図である。ここでは、外部端子
に直接接続されるMOSトランジスタのみを示し、例え
ば、インバータ回路などの内部の回路に用いられる内部
トランジスタの部分は省略している。外部端子1は、入
力保護回路と入出力兼用回路に直接接続される。これら
回路を構成するPチャネルMO8)ランジスタ2.4の
ドレイン14から内部の回路、例えば、インバータ回路
までは、ポリシリコン抵抗Rを介し、アルミニウム配線
9によって接続される。図1に示すNチャネルMOSト
ランジスタ11は、この図ではトランジスタ3.5に適
用されている。 [00181図8は、図4に示す回路の半導体基板10
上のパターンの模式平面図である。ここでは、外部端子
に直接接続されるMOSトランジスタのみを示している
。外部端子1には、入力保護回路のほかにプルダウン用
のNチャネルMOSトランジスタ6が直接接続されてお
り、定電圧を維持している。これら回路を構成するPチ
ャネルMOSトランジスタ2のトレイン14から内部の
回路、例えば、インバータ回路までは、ポリシリコン抵
抗Rを介し、アルミニウム配線9によって接続される。 図1に示すNチャネルMo3)ランジスタ11は、この
図ではトランジスタ3.6に適用されている。 [0019]図5は、図9に示す回路の半導体基板10
上のパターンの模式平面図である。ここでは、外部端子
に直接接続されるMOSトランジスタのみを示している
。外部端子1には、入力保護回路はなく、入出力回路を
構成するPチャネルMOSトランジスタ4およびNチャ
ネルMOSトランジスタ5が直接接続されており、この
回路が、保護回路の役目を兼ねている。これら回路を構
成するPチャネルMO8)ランジスタ4のドレイン14
から内部の回路、例えば、インバータ回路までは、ポリ
シリコン抵抗Rを介し、アルミニウム配線9によって接
続される。図1に示すNチャネルMo8)ランジスタ1
1は、この図ではトランジスタ5に適用されている。 図6〜図9において、トランジスタ2.4のソース15
およびゲート13は、電源VDDに接続され、トランジ
スタ3.5のソース15およびゲート13は、電源V 
接続される。また、トランジスタ6のソース15は、■
 、ゲート13はVDDにそれぞれ接続されている。 [00201このような回路において、ホットキャリヤ
によるMOSトランジスタの特性の劣化を防止するため
、例えばNチャネルMOS)ランジスタにLDD構造が
採用されている。 [00211この実施例においては、前述したように、
これらMOSトランジスタ11.12のLDD構造を構
成する低濃度拡散層LDDN −の不純物濃度を互いに
相違させることにより、静電耐圧を向上させている。M
OSトランジスタ12の低濃度拡散層の不純物濃度の範
囲は、1018〜1019/cm”であるが、静電耐圧
を向上させるためのMOS)ランジスタ11の低濃度拡
散層の不純物濃度は、3×1019〜1020/cm3
および3×1017/cm3以下である。すなわち、不
純物濃度QLDDN−と静電耐圧との関係は、図11に
示すような特性を有している。同図から明らかなように
、不純物濃度QLDDN−を多くしても、少なくしても
コンベンショナル構造に近付き、静電耐圧が向上する。 この実施例では、MOSトランジスタ11に対する低濃
度拡散層LDDN −の不純物濃度を、1.2μプロセ
スの場合、Ql、3×1019/cm3 とし、MOS
トランジスタ12に対する低濃度拡散層LDDN−の不
純物濃度をQ2.3×1018/cm3 としている。 MOSトランジスタ11の低濃度拡散層の不純物濃度が
Q2のままであると、耐圧は、50■程度であるのに、
Ql、Q3 になると耐圧は、350■以上に向上する
。 [0022]MO8)ランジスタ11.12の低濃度拡
散層LDDN −の不純物濃度を変えるには、例えば、
まず、MOSトランジスタ11.12にMOS)ランジ
スタ12のドーズ量で不純物をイオン注入する。この後
、MOSトランジスタ11の低濃度拡散層LDDN −
のみに不純物をイオン注入する。このように、MOSト
ランジスタ11に対するドーズ量(不純物濃度)をMO
Sトランジスタ12より多くした場合、これらMOSト
ランジスタ11,12のチャネル長が共にL2 と同一
であるとすると、図10に示すごとく、MOSトランジ
スタ11の基板電流I subがMOSトランジスタ1
2に比べて大きくなることがある。 [0023]したがって、図10にLlで示すごとく、
不純物濃度がQlにおいて、MOSトランジスタ11の
基板電流I subがMOSトランジスタ12と同一と
なるように、MOS)ランジスタ11のチャネル長をM
OSトランジスタ12のチャネル長L2より長くするこ
とにより信頼性を向上することができる。MOS)ラン
ジスタ12のチャネル長L2が1.2μmの場合は、M
OSトランジスタ11のチャネル長L1 は、1.9μ
m以上が適当であり、最適値は1.9μmである。L2
が1゜0μmの場合、Llは、1.5μm以上が適当で
あり、最適値は1.5μmである。L2が0. 8μm
の場合、Ll は、1.2μm以上が適当である。しか
し、不純物濃度をQ3 のように薄くすると、ホットキ
ャリヤによる影響は少なくなるので、低電圧回路に使用
するような場合にはチャネル長を変化させる必要はとく
にない。I10端子など外部端子に接続されるMOS)
ランジスタのチャネル長のみ長くすることは設計上格別
支障とはならず、出力電流が低下するものの、現実には
十分なマージンをもって設計されているため、実用上支
障とならない場合が多い。 [0024]なお、上記実施例においては、Nチャネル
MOSトランジスタを対象として説明したが、Pチャネ
ルMOSトランジスタにLDD構造を適用しても良いし
、LDD構造に類する例えば二重拡散構造の高耐圧MO
Sトランジスタなどにこの発明を適用しても良い。図1
3は、二重拡散構造のMOS)ランジスタを示すもので
ある。外部端子に直接接続されるトランジスタ11も内
部トランジスタ12もともに高濃度領域n十およびその
外側の低濃度領域n−からなるドレイン14、ソース1
5を備えている。そして、トランジスタ11のチャネル
長は、L2、トランジスタ12のチャネル長は、Llに
設定している。静電耐圧を上げるには、図11に基づい
てトランジスタ11,12の低濃度拡散層n−の不純物
濃度を互いに相違させれば良い。 [0025]また、I10端子など外部端子に接続され
る全てのMOSトランジスタに対してこの発明を適用す
る必要はなく、一部のMOS)ランジスタに対してのみ
適用してもよい。例えば図3に示す入出力兼用回路用N
チャネルMO8)ランジスタ5の低濃度拡散層の不純物
濃度を内部トランジスタと同じにすることができる。不
純物濃度が内部トランジスタと同じなので信頼性は十分
確保されている。したがって、チャネル長は長くしない
が、耐圧向上のためにチャネル幅は適宜広くする必要が
ある。チャネル幅を広げるのは、ごく一部の外部端子に
直接接続されるMOSトランジスタであるので、実用上
格別支障にはならない。 [0026]その他、発明の要旨を変えない範囲におい
て、種々変形可能なことは勿論である。実施例では、内
部トランジスタを構成する回路としてインバータを示し
たが、これに限定されるものではなく、NOR,I’J
AND、トランスミッションゲートなど適用される回路
にとくに限定はない。また、例えば、マイクロコントロ
ーラに適用して最適である。 [0027]
[Operation] That is, the present invention reduces the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the MOS transistor that is directly connected to at least one part of the external terminals, and the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the MOS transistor that is not directly connected to at least one part of the external terminal. By making the impurity concentration different, the electrostatic withstand voltage of the MOS transistor directly connected to the external terminal is improved. This is based on the knowledge of the inventor of the present invention that the relationship between the impurity concentration QLDDN- of a MoS transistor and the electrostatic breakdown voltage of the transistor has characteristics as shown in FIG. As is clear from the figure, even if the impurity concentration QLDDN- is increased from the conventionally used concentration Q2 (Q,) or decreased (Q3), the structure approaches the conventional structure and the electrostatic breakdown voltage improves. In this example,
Ql is 3×1019/cm3, Q2 is 3×101
8/cm3, Q3 is 3×1017/cm3. [0011] FIG. 12 shows the relationship between the impurity concentration QLDDN- of the low concentration diffusion layer LDDN- and the electric field in the lateral direction of the substrate. The vertical axis is the electric field strength (X 105V/c
m), and the horizontal axis indicates the position in the horizontal direction of the substrate surface where the low concentration diffusion layer LDDN, the high concentration diffusion layer N0, the gate, etc. are formed, and the boundary between both diffusion layers is set to 0. As shown in the figure, the electric field distribution to the gate in the substrate changes depending on the impurity concentrations Q1, Q2, and Q3. In particular, the peak positions of the electric field appear 0.15 μm inside and 0.02 μm outside the gate edge in the case of Ql and Q3, respectively. And in the case of Q2, the gate edge is 0.0
Appears 5 μm inside. By the way, a bird's beak is formed approximately 0.15 μm inside the gate edge. This part is usually not uniform in shape and often has notches. In the manufacturing process of a MoS transistor, after patterning a polysilicon gate, when post-oxidation progresses on the polysilicon gate, the edge portion at the bottom of the gate is oxidized along the gate width direction. This oxidized area is called a geta hole, and multiple notches are formed here. The notches seem to correspond to grain boundaries of polysilicon. [0012] When a high voltage is applied, breakdown occurs where the electric field is concentrated, so
Breakdowns often occur at the above peak positions. Q
In case 2, since it is a notch part, there are fewer breakdown points than in the other two cases, and the amount of current per unit area at the time of breakdown is large, so that the transistor is destroyed by a low voltage. This is the reason why the breakdown voltage varies depending on the impurity concentration of the low concentration diffusion layer. Increasing the breakdown voltage by changing the impurity concentration may cause a decrease in reliability of the transistor due to generation of substrate current, but in such cases, it is possible to prevent the decrease by changing the channel length or channel width. I can do it. [0013] Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. [0014] FIG. 1 shows an N-channel MOS transistor 11 that is directly connected to external terminals such as input/output terminals, and an internal transistor and N-channel MOS transistor 12 that are not directly connected to input/output terminals.
A DD structure is adopted. Each transistor includes a source 15 and a drain 14 which are high concentration diffusion layers, and a low concentration diffusion layer LDDN- which is in continuous contact with these. Further, the length of the gate 13, that is, the channel length, is different from each other, such that the transistor 12 is L2 and the transistor 11 is L1. Train 14 of transistors 11 is directly connected to I10 terminal 1. [0015] FIGS. 2 to 6 show examples of protection elements that operate in a bipolar manner. Figure 2 shows a P-channel MO8) transistor 2 diode-connected to the I10 terminal 1,
FIG. 3 shows an input protection circuit to which an N-channel Mo8) transistor 3 is connected, and FIG.
It has an input/output circuit consisting of an output P-channel MOS transistor 4 and an N-channel MOS transistor 5. Furthermore, Figure 4 shows an N-channel MO for pull-down.
An input protection circuit with an S transistor 6 is shown. Furthermore, as shown in FIG. 5, there is a case where only the input/output circuit is directly connected to the I10 terminal 1. [0016] FIG. 6 shows a semiconductor substrate 10 of the circuit shown in FIG.
It is a schematic plan view of the upper pattern. A bonding pad as an external terminal (I10 terminal) 1 is formed on the semiconductor substrate 10, and the external terminal 1 is connected to a train 14 of a P-channel MOS transistor 2 and an N-channel MOS transistor 3. This transistor 3 uses a MOS transistor 11 directly connected to the external terminal shown in FIG.
Together with the S transistor 2, it constitutes an input protection circuit. This input protection circuit is connected to an internal circuit such as an inverter circuit IV via an aluminum wiring 9 and a resistor R made of polysilicon. Aluminum wiring 9 connects drain 14 of P-channel MOS transistor 2 and resistor R, and further connects resistor R to gate 13 of Mo8) transistor of inverter circuit IV. The transistors of the inverter circuit IV are, for example, 6
P-channel MOS transistor 21 with MO8 structure
and an N-channel MoS transistor 22. These transistors are internal transistors,
The N-channel transistor 22 uses the MOS transistor 12 described above. Note that in this embodiment, the P-channel transistor does not have an LDD structure. [0017] FIG. 7 shows a semiconductor substrate 10 of the circuit shown in FIG.
It is a schematic plan view of the upper pattern. Here, only MOS transistors directly connected to external terminals are shown, and internal transistors used in internal circuits such as inverter circuits are omitted. The external terminal 1 is directly connected to the input protection circuit and the input/output circuit. The drain 14 of the P-channel MO8) transistor 2.4 constituting these circuits is connected to an internal circuit, for example, an inverter circuit, by an aluminum wiring 9 via a polysilicon resistor R. N-channel MOS transistor 11 shown in FIG. 1 is applied to transistor 3.5 in this figure. [00181 FIG. 8 shows the semiconductor substrate 10 of the circuit shown in FIG.
It is a schematic plan view of the upper pattern. Here, only MOS transistors directly connected to external terminals are shown. In addition to the input protection circuit, an N-channel MOS transistor 6 for pull-down is directly connected to the external terminal 1 to maintain a constant voltage. A train 14 of P-channel MOS transistors 2 constituting these circuits is connected to an internal circuit, for example, an inverter circuit, by an aluminum wiring 9 via a polysilicon resistor R. The N-channel Mo3) transistor 11 shown in FIG. 1 is applied to the transistor 3.6 in this figure. [0019] FIG. 5 shows a semiconductor substrate 10 of the circuit shown in FIG.
It is a schematic plan view of the upper pattern. Here, only MOS transistors directly connected to external terminals are shown. External terminal 1 has no input protection circuit, and is directly connected to P-channel MOS transistor 4 and N-channel MOS transistor 5, which constitute an input/output circuit, and this circuit also serves as a protection circuit. P-channel MO8) Drain 14 of transistor 4 that constitutes these circuits
to an internal circuit, for example, an inverter circuit, are connected via a polysilicon resistor R and an aluminum wiring 9. N-channel Mo8) transistor 1 shown in Figure 1
1 is applied to transistor 5 in this figure. 6 to 9, the source 15 of transistor 2.4
and gate 13 are connected to power supply VDD, and source 15 and gate 13 of transistor 3.5 are connected to power supply VDD.
Connected. In addition, the source 15 of the transistor 6 is
, gate 13 are respectively connected to VDD. [00201] In such a circuit, an LDD structure is employed in the N-channel MOS transistor, for example, in order to prevent deterioration of the characteristics of the MOS transistor due to hot carriers. [00211 In this example, as described above,
The electrostatic breakdown voltage is improved by making the impurity concentrations of the low concentration diffusion layers LDDN - that constitute the LDD structure of these MOS transistors 11 and 12 different from each other. M
The impurity concentration range of the low concentration diffusion layer of the OS transistor 12 is 1018 to 1019/cm'', but the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the MOS transistor 11 for improving the electrostatic breakdown voltage is 3×1019 ~1020/cm3
and 3×1017/cm3 or less. That is, the relationship between the impurity concentration QLDDN- and the electrostatic breakdown voltage has a characteristic as shown in FIG. As is clear from the figure, whether the impurity concentration QLDDN- is increased or decreased, the structure approaches a conventional structure and the electrostatic breakdown voltage improves. In this embodiment, the impurity concentration of the low concentration diffusion layer LDDN - for the MOS transistor 11 is set to Ql, 3×10 19 /cm 3 in the case of a 1.2 μ process, and the MOS
The impurity concentration of the low concentration diffusion layer LDDN- for the transistor 12 is set to Q2.3×10 18 /cm 3 . If the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the MOS transistor 11 remains at Q2, the breakdown voltage is about 50■, but
When Ql and Q3 are reached, the withstand voltage improves to 350■ or more. [0022] MO8) To change the impurity concentration of the low concentration diffusion layer LDDN - of the transistor 11.12, for example,
First, impurity ions are implanted into the MOS transistors 11 and 12 at a dose equal to that of the MOS transistor 12. After this, the low concentration diffusion layer LDDN − of the MOS transistor 11
Impurity ions are implanted only into the In this way, the dose (impurity concentration) for the MOS transistor 11 is adjusted to
If the number of MOS transistors 11 and 12 is the same as L2, as shown in FIG.
It may be larger than 2. [0023] Therefore, as shown by Ll in FIG.
The channel length of the MOS transistor 11 is set to M such that the substrate current Isub of the MOS transistor 11 is the same as that of the MOS transistor 12 when the impurity concentration is Ql.
Reliability can be improved by making the channel length longer than the channel length L2 of the OS transistor 12. MOS) When the channel length L2 of the transistor 12 is 1.2 μm, M
The channel length L1 of the OS transistor 11 is 1.9μ
m or more is suitable, and the optimum value is 1.9 μm. L2
When is 1°0 μm, Ll is suitably 1.5 μm or more, and the optimum value is 1.5 μm. L2 is 0. 8μm
In this case, Ll is suitably 1.2 μm or more. However, if the impurity concentration is made as thin as Q3, the influence of hot carriers will be reduced, so there is no particular need to change the channel length when used in a low voltage circuit. MOS connected to external terminals such as I10 terminal)
Increasing only the channel length of the transistor does not pose a particular problem in terms of design, and although the output current decreases, in reality, it is designed with a sufficient margin, so in many cases it does not pose a problem in practice. [0024]Although the above embodiment has been described with reference to an N-channel MOS transistor, the LDD structure may be applied to a P-channel MOS transistor, or a high breakdown voltage MO similar to the LDD structure, such as a double diffusion structure, may be used.
The present invention may also be applied to S transistors and the like. Figure 1
3 shows a double-diffusion structure MOS) transistor. Both the transistor 11 directly connected to the external terminal and the internal transistor 12 have a drain 14 and a source 1 consisting of a high concentration region n0 and a low concentration region n− outside of the high concentration region n0.
5. The channel length of the transistor 11 is set to L2, and the channel length of the transistor 12 is set to Ll. In order to increase the electrostatic breakdown voltage, the impurity concentrations of the low concentration diffusion layers n- of the transistors 11 and 12 may be made different from each other based on FIG. [0025] Furthermore, the present invention does not need to be applied to all MOS transistors connected to external terminals such as the I10 terminal, and may be applied only to some MOS transistors. For example, N for the input/output circuit shown in Figure 3.
Channel MO8) The impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor 5 can be made the same as that of the internal transistor. Since the impurity concentration is the same as that of the internal transistor, reliability is sufficiently ensured. Therefore, although the channel length is not made long, the channel width needs to be appropriately widened in order to improve the withstand voltage. Since the channel width is widened by MOS transistors that are directly connected to only a few external terminals, there is no problem in practical use. [0026] It goes without saying that various other modifications can be made without departing from the gist of the invention. In the embodiment, an inverter is shown as a circuit constituting an internal transistor, but the inverter is not limited to this, and NOR, I'J
There are no particular limitations on the circuits to be applied, such as AND and transmission gates. Further, it is suitable for application to, for example, a microcontroller. [0027]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば
、外部端子に直接接続されるMOSトランジスタの低濃
度拡散層の不純物濃度を内部トランジスタの低濃度拡散
層の不純物濃度と相違させることによって、十分な静電
耐圧を得ることができると同時に、従来と同等の信頼性
を確保することが可能な半導体装置を提供することがで
きる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the MOS transistor directly connected to the external terminal can be made different from the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the internal transistor. Accordingly, it is possible to provide a semiconductor device that can obtain sufficient electrostatic withstand voltage and at the same time ensure reliability equivalent to that of the conventional semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の実施例を示す要部の断面図。FIG. 1 is a sectional view of essential parts showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る回路を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a circuit according to the present invention.

【図3】本発明に係る回路を示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing a circuit according to the present invention.

【図4】本発明に係る回路を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a circuit according to the present invention.

【図5】本発明に係る回路を示す構成図。FIG. 5 is a configuration diagram showing a circuit according to the present invention.

【図6】図2の回路を半導体基板に適用した半導体装置
の模式平面図。
FIG. 6 is a schematic plan view of a semiconductor device in which the circuit of FIG. 2 is applied to a semiconductor substrate.

【図7】図3の回路を半導体基板に適用した半導体装置
の模式平面図。
FIG. 7 is a schematic plan view of a semiconductor device in which the circuit of FIG. 3 is applied to a semiconductor substrate.

【図8】図4の回路を半導体基板に適用した半導体装置
の模式平面図。
8 is a schematic plan view of a semiconductor device in which the circuit of FIG. 4 is applied to a semiconductor substrate.

【図9】図5の回路を半導体基板に適用した半導体装置
の模式平面図。
9 is a schematic plan view of a semiconductor device in which the circuit of FIG. 5 is applied to a semiconductor substrate.

【図10】チャネル長に対応した不純物濃度と基板電流
の関係を示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between impurity concentration and substrate current corresponding to channel length.

【図11】不純物濃度と静電耐圧の関係を示す特性図。FIG. 11 is a characteristic diagram showing the relationship between impurity concentration and electrostatic breakdown voltage.

【図12】不純物濃度と内部電界の分布の関係を示す図
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between impurity concentration and internal electric field distribution.

【図13】本発明の実施例を示す要部の断面図。FIG. 13 is a sectional view of essential parts showing an embodiment of the present invention.

【図14】従来の半導体装置の要部の断面図。FIG. 14 is a sectional view of a main part of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

■   外部端子(■10端子) 2   PチャネルMOSトランジスタ3   Nチャ
ネルMOSトランジスタ4   PチャネルMO8)ラ
ンジスタ5   NチャネルMOSトランジスタ6  
 プルダウン用NチャネルMOSトランジスタ7   
外部端子に直接接続されるトランジスタ8   内部ト
ランジスタ 9   アルミニウム配線 10  半導体基板 11  外部端子に直接接続されるトランジスタ12 
 内部トランジスタ 13  ゲート 14  ドレイン 15  ソース 21  内部トランジスタ(PチャネルMOSトランジ
スタ) 22  内部トランジスタ(NチャネルMOSトランジ
スタ)
■External terminals (■10 terminals) 2 P-channel MOS transistor 3 N-channel MOS transistor 4 P-channel MO8) transistor 5 N-channel MOS transistor 6
Pull-down N-channel MOS transistor 7
Transistor 8 directly connected to external terminal Internal transistor 9 Aluminum wiring 10 Semiconductor substrate 11 Transistor 12 directly connected to external terminal
Internal transistor 13 Gate 14 Drain 15 Source 21 Internal transistor (P channel MOS transistor) 22 Internal transistor (N channel MOS transistor)

【図1】[Figure 1]

【図2】[Figure 2]

【図3】[Figure 3]

【図5】[Figure 5]

【図4】[Figure 4]

【図6】[Figure 6]

【図10】[Figure 10]

【図7】[Figure 7]

【図8】[Figure 8]

【図9】[Figure 9]

【図11】[Figure 11]

【図12】[Figure 12]

【図14】 (72)発明者 斉藤 智隆[Figure 14] (72) Inventor Saito Tomotaka

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、前記半導体基板に形成さ
れた外部端子と、前記半導体基板に形成された低濃度拡
散層及びこの低濃度拡散層に連続して接する高濃度拡散
層を有し、この高濃度拡散層が前記外部端子に直接接続
される絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、前記半導
体基板に形成され、低濃度拡散層及びこの低濃度拡散層
に連続して接する高濃度拡散層を有し、この高濃度拡散
層が前記外部端子に直接接続されない絶縁ゲート型電界
効果トランジスタとを具備し、少なくとも一部の前記外
部端子に直接接続される絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタの前記低濃度拡散層の不純物濃度が、少なくとも一
部の前記外部端子に直接接続されない絶縁ゲート型電界
効果トランジスタの前記低濃度拡散層の不純物濃度とは
相違していることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate comprising a semiconductor substrate, an external terminal formed on the semiconductor substrate, a low concentration diffusion layer formed on the semiconductor substrate, and a high concentration diffusion layer continuously in contact with the low concentration diffusion layer, an insulated gate field effect transistor in which the high concentration diffusion layer is directly connected to the external terminal; a low concentration diffusion layer formed on the semiconductor substrate; and a high concentration diffusion layer continuously in contact with the low concentration diffusion layer. and an insulated gate field effect transistor in which the high concentration diffusion layer is not directly connected to the external terminal, and the low concentration diffusion layer of the insulated gate field effect transistor is directly connected to at least some of the external terminals. The semiconductor device is characterized in that the impurity concentration of the semiconductor device is different from the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the insulated gate field effect transistor that is not directly connected to at least some of the external terminals.
【請求項2】 全部の前記外部端子に直接接続される絶
縁ゲート型電界効果トランジスタの前記低濃度拡散層の
不純物濃度が、全部の前記外部端子に直接接続されない
絶縁ゲート型電界効果トランジスタの前記低濃度拡散層
の不純物濃度とは相違していることを特徴とする請求項
1に記載の半導体装置。
2. The impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the insulated gate field effect transistors that are directly connected to all the external terminals is the same as the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the insulated gate field effect transistors that are not directly connected to all the external terminals. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity concentration is different from that of the concentration diffusion layer.
【請求項3】 少なくとも一部の前記外部端子に直接接
続される絶縁ゲート型電界効果トランジスタの前記低濃
度拡散層の不純物濃度が、全部の前記外部端子に直接接
続されない絶縁ゲート型電界効果トランジスタの前記低
濃度拡散層の不純物濃度と相違していることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置。
3. The impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the insulated gate field effect transistor that is directly connected to at least some of the external terminals is such that the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the insulated gate field effect transistor that is directly connected to at least some of the external terminals is lower than that of the insulated gate field effect transistor that is not directly connected to all of the external terminals. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity concentration is different from the impurity concentration of the low concentration diffusion layer.
【請求項4】 前記低濃度拡散層は、LDD構造もしく
は二重拡散構造の拡散層でもあることを特徴とする請求
項1ないし3に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the low concentration diffusion layer is also a diffusion layer of an LDD structure or a double diffusion structure.
【請求項5】 前記外部端子に直接接続されるトランジ
スタの前記低濃度拡散層の不純物濃度を、前記外部端子
に直接接続されないトランジスタの前記低濃度拡散層の
不純物濃度より濃くしたことを特徴とする請求項1ない
し3に記載の半導体装置。
5. The impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor directly connected to the external terminal is higher than the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor not directly connected to the external terminal. A semiconductor device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項6】 前記外部端子に直接接続されるトランジ
スタの前記低濃度拡散層の不純物濃度を、前記外部端子
に直接接続されないトランジスタの前記低濃度拡散層の
不純物濃度より薄くしたことを特徴とする請求項1ない
し3に記載の半導体装置。
6. The impurity concentration of the low concentration diffusion layer of a transistor directly connected to the external terminal is lower than the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of a transistor not directly connected to the external terminal. A semiconductor device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項7】 前記外部端子に直接接続されるトランジ
スタのチャネル長を、外部端子に直接接続されないトラ
ンジスタのチャネル長より長くしたことを特徴とする請
求項5に記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 5, wherein the channel length of the transistor directly connected to the external terminal is longer than the channel length of the transistor not directly connected to the external terminal.
【請求項8】 前記外部端子に直接接続されるトランジ
スタのチャネル長を外部端子に直接接続されないトラン
ジスタのチャネル長と同じにしたことを特徴とする請求
項6に記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 6, wherein the channel length of the transistor directly connected to the external terminal is the same as the channel length of the transistor not directly connected to the external terminal.
【請求項9】前記外部端子に直接接続されないトランジ
スタの前記低濃度拡散層の不純物濃度が、1018〜1
019/cm3である場合において、前記外部端子に直
接接続されるトランジスタの低濃度拡散層の不純物濃度
は、3×1019〜3×1020/cm3であることを
特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
9. The impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor not directly connected to the external terminal is 1018 to 1.
019/cm3, the impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor directly connected to the external terminal is 3 x 1019 to 3 x 1020/cm3. Device.
【請求項10】  前記高濃度拡散層が外部端子に直接
接続されないトランジスタの前記低濃度拡散層の不純物
濃度が、1018〜1019/cm3である場合におい
て、前記高濃度拡散層が外部端子に直接接続されるトラ
ンジスタの低濃度拡散層の不純物濃度は、3×1017
/Cm3以下であることを特徴とする請求項6に記載の
半導体装置。
10. In a transistor in which the high concentration diffusion layer is not directly connected to an external terminal, the low concentration diffusion layer has an impurity concentration of 1018 to 1019/cm3, and the high concentration diffusion layer is directly connected to the external terminal. The impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the transistor is 3×1017
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor device has a temperature of /Cm3 or less.
【請求項11】  前記外部端子に直接接続されないト
ランジスタのチャネル長が、1.2μmである場合にお
いて、前記外部端子に直接接続されるトランジスタのチ
ャネル長は、1.9μm以上であることを特徴とする請
求項7に記載の半導体装置。
11. In the case where the channel length of the transistor not directly connected to the external terminal is 1.2 μm, the channel length of the transistor directly connected to the external terminal is 1.9 μm or more. The semiconductor device according to claim 7.
【請求項12】  前記外部端子に直接接続されないト
ランジスタのチャネル長が、1.0μmである場合にお
いて、前記外部端子に直接接続されるトランジスタのチ
ャネル長は、1.5μm以上であることを特徴とする請
求項7に記載の半導体装置。
12. In the case where the channel length of the transistor not directly connected to the external terminal is 1.0 μm, the channel length of the transistor directly connected to the external terminal is 1.5 μm or more. The semiconductor device according to claim 7.
【請求項13】  前記外部端子に直接接続されないト
ランジスタのチャネル長が、0.8μmである場合にお
いて、前記外部端子に直接接続されるトランジスタのチ
ャネル長は、1.2μm以上であることを特徴とする請
求項7に記載の半導体装置。
13. In the case where the channel length of the transistor not directly connected to the external terminal is 0.8 μm, the channel length of the transistor directly connected to the external terminal is 1.2 μm or more. The semiconductor device according to claim 7.
【請求項14】  前記外部端子に直接接続されるトラ
ンジスタは、外部端子とはドレインで接続された1対の
NチャネルおよびPチャネル絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタからなる入力保護回路を構成し、前記外部端子
に直接接続されないトランジスタは、前記入力保護回路
とは抵抗を介してゲートで接続された1対のNチャネル
およびPチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタか
らなるインバータ回路を構成し、前記入力保護回路のN
チャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタの低濃度拡
散層の不純物濃度を3×1019/Cm3、チャネル長
を1.9μmであり、前記インバータ回路のNチャネル
絶縁ゲート型電界効果トランジスタの低濃度拡散層の不
純物濃度を3×1018/Cm3、チャネル長を1.2
μmとしたことを特徴とする請求項5に記載の半導体装
置。
14. The transistor directly connected to the external terminal constitutes an input protection circuit consisting of a pair of N-channel and P-channel insulated gate field effect transistors whose drains are connected to the external terminal. The transistors that are not directly connected to the input protection circuit constitute an inverter circuit consisting of a pair of N-channel and P-channel insulated gate field effect transistors whose gates are connected via a resistor. N
The impurity concentration of the low concentration diffusion layer of the channel insulated gate field effect transistor is 3 x 1019/Cm3, the channel length is 1.9 μm, and the impurity of the low concentration diffusion layer of the N channel insulated gate field effect transistor of the inverter circuit is Concentration: 3×1018/Cm3, channel length: 1.2
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device has a diameter of μm.
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