JPH0428261A

JPH0428261A - 半導体集積回路の静電破壊保護素子

Info

Publication number: JPH0428261A
Application number: JP13511090A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sato; 眞一里
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1992-01-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は半導体集積回路の静電破壊保護素子に関するも
のである。

（ＣＩ）従来の技術従来の静電破壊保護素子は、１、保護抵抗２、ＰＮ接合３、素子分離のブレークダウンを利用した素子の３つの
組み合わせからなっている。

すなわち、第３図に示すように、保護素子は、Ａｔ−３
ｉの端子用メタルパッド２０および内部回路（図示せず
）の入口部分２１間に配設されたポリシリコンの保護抵
抗２２と、低濃度のＰ型半導体基板上に形成された高濃
度のＮ゛活性化領域２３から構成されるＰＮ接合２４と
、素子分離絶縁膜（図示せず）がゲート絶縁膜となる寄
生トランジスタを形成し、それによって素子分離のブレ
ークダウンをおこなうようにした素子分離のブレークダ
ウンを利用した素子２５とから主としてなる。２６はＰ
゛不純物拡散、２７はコンタクトホール、２８はＡｌ−
９ｔの端子パッド、２９は接地（ＧＮＤ電位）である。

（ハ）発明が解決しようとする課題従来の技術で保護素子として使われていたＰＮ接合２４
では、保護素子として用いろ以外の領域のＰＮ接合と同
一構造であったため、ＰＮ接合にとって、逆バイアスと
なる様な電荷が、端子に印加された場合、保護素子のＰ
Ｎ接合と、他の領域のＰＮ接合は、同程度の電圧でブレ
ークダウンし、従って保護素子として用いる以外の領域
のＰＮ接合へら大きな電流が流れる可能性があり、十分
な効果を上げることは難しかった。

また、素子分離のブレークダウンを利用した素子２５て
は、一般に素子分離のブレークダウン電圧は製造バラツ
キが大きいため、保護能力のバラツキら大きかった。

また、保護抵抗については、出ツノ部の場合、出力電流
を得るために、大きな抵抗値に設定できず効果が期待て
きなかった。

この発明は、ＰＮ接合を用いて、半導体集積回路の静電
破壊を保護できるとと乙に、より高い電圧まで内部を保
護しうる保護素子を提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段および作用この発明は
、一導電型の半導体基板上に形成された集積回路の静電
破壊を保護する静電破壊保護素子において、一導電型の
半導体基板上に形成され、集積回路の端子用パッドに直
接電気的に接続される高濃度の逆導電型の不純物拡散層
と、一導電型の半導体基板よりは実質的に高い不純物濃
度を有し、上記不純物拡散層の一部領域に接合して形成
された一導電型の不純物拡散層とからなる半導体集積回
路の静電破壊保護素子である。

すなわち、この発明は、一導電型の半導体基板とこの基
板上に形成された高濃度の逆導電型の不純物拡散層との
接合によって形成される保護回路のＰＮ接合において、
一導電型の半導体基板の不純物濃度をＰＮ接合の一部領
域でＰＮ接合の他の領域よりも高くし、それによってＰ
Ｎ接合耐圧を一部領域の方が上記能の領域よりも低く設
定できるようにし、静電気印加時には、ＰＮ接合の上記
一部領域が上記能の領域よりも先にブレークダウンでき
、上記一部領域に集中して、印加された静電気を流すよ
うにしｆこらのである。

また、保護回路のＰＮ接合の一部を端子用パッドの直下
に配設したので、パッドとの重なり分だけ保護回路が集
積回路に占める占有面積を減少でき、集積回路の面積の
縮小が図られる。

要するにこの発明は、半導体集積回路の高濃度低濃度Ｐ
Ｎ接合（Ｎ’−Ｐ基板、Ｐ’−Ｎ−ウェル等）の低濃度
側の不純物濃度を、静電破壊保護素子の当該ＰＮ接合の
一部領域で、他のＰＮ接合よりも高く形成してなる保護
素子である。

（ホ）実施例以下図に示す実施例にもとづいてこの発明を詳述する。

なお、これによってこの発明は限定を受けるものではな
い。

第１．２図において、保護素子は、ボロンが８Ｘ’　ｌ
　０１４ｃｍ−３ドープされたＰ型Ｓｉ基板ｌ上に形成
され、コンタクトホール２を介して内部回路（図示仕ず
）のＡｌ−９ｉの端子用メタルバット３に電気的に接続
される、ＡｓがＩ　Ｘ　Ｉ　Ｏ２０ｃｍ−’ドープされ
たＮ゛拡散層４と、そのＮ°拡散層下に隣接するように
”Ｂ”イオンを５　Ｘ　Ｉ　Ｏ”ｃｍ−’注入すること
によって形成されたＰ型拡散層５とから主としてなる。

６は５ｉＯｚのＬＯＣＯ３膜である。また、基板ｌ上の
Ｐ゛不純物拡散層７を介して接地電位８に接続するよう
Ａｌ−５ｉの端子用メタルバッド９が引き出されている
。

この実施例のものでは、Ｐ型基板中に作成したＮ°拡散
領域の一部にイオン注入を施すことによって、Ｎ’−Ｐ
−接合が作成できる。ここでＰ−の濃度を変えることに
よって、Ｎ”Ｐ−の接合耐圧を調整することができる。

例として、５Ｖ動作を想定した集積回路の場合、通常の
接合耐圧は１５〜２５Ｖ程度であるが、保護素子のＰ−
の濃度を調整し、保護素子の接合の耐圧をＩＯＶ程度と
すれば、回路動作に悪影響なく、かつ静電気印加時には
、保護素子のＮ”−Ｐ接合が先にブレークダウンするの
で、ここに集中して電気が流れ、内部の回路を保護する
。

また、Ｎ’−Ｐ−接合の面積を広げることでこの部分の
破壊強度を調整することができる。

さらに、上記保護回路の一部を端子用メタルパッドの下
に置くことで、面積の縮小が図られる。

このように本実施例では、保護回路のＰＮ接合の一部に
、イオン注入を施し、ＰＮ接合耐圧を他のＰＮ接合耐圧
よりも低くすることにより、印加された静電気を保護回
路で集中的に流し、内部の回路を保護できる。

（へ）発明の効果以上のようにこの発明によれば、半導体集積回路の保護
素子において、半導体集積回路の高濃度低濃度ＰＮ接合
の低濃度側の不純物濃度を保護素子の当該ＰＮ接合の一
部領域で、他のＰＮ接合よりも高くしたので、上記一部
領域の接合耐圧を上記能のＰＮ接合よりも低下でき、こ
れにより静電気が上記一部領域に流れやすくなることで
、内部回路の保護の程度を、従来の静電破壊保護素子よ
りも向上できる効果がある。

また、保護回路が半導体集積回路で占有しうる一７＝占有面積を、端子用パッドとの重なり分だけ減少でき、
集積回路の縮小化が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す全体構成説明図、第
２図は第１図におけるＡ−Ａ’矢視１図、第３図は従来
例を示す全体構成説明図である。１・・・・・・Ｐ型Ｓｉ基板、２・・・・・・コンタク
トホール、３・・・・・Ａｌ−９ｉパツド、４・・・・
・・Ｎ０拡散層、５・・・・・・Ｐ型拡散層、訃・・・
・・接地電位。

Claims

【特許請求の範囲】１、一導電型の半導体基板上に形成された集積回路の静
電破壊を保護する静電破壊保護素子において、一導電型
の半導体基板上に形成され、集積回路の端子用パッドに
直接電気的に接続される高濃度の逆導電型の不純物拡散
層と、一導電型の半導体基板よりは実質的に高い不純物
濃度を有し、上記不純物拡散層の一部領域に接合して形
成された一導電型の不純物拡散層とからなる半導体集積
回路の静電破壊保護素子。２、保護回路のＰＮ接合の一部を端子用パッドの真下に
配設し、それによってパッドとの重なり分だけ保護回路
が集積回路に占める占有面積を減少した請求項１記載の
半導体集積回路の静電破壊保護素子。