JPH0430194B2 - - Google Patents

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JPH0430194B2
JPH0430194B2 JP56136663A JP13666381A JPH0430194B2 JP H0430194 B2 JPH0430194 B2 JP H0430194B2 JP 56136663 A JP56136663 A JP 56136663A JP 13666381 A JP13666381 A JP 13666381A JP H0430194 B2 JPH0430194 B2 JP H0430194B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体集積回路に形成される保護回路
素子、特に高耐圧をもつた保護回路素子の構造に
関する。
従来、半導体集積回路(IC)は大規模化・高
密度化が進むに従つて、例えばMIS型素子のゲー
ト絶縁膜が薄くなり、そのゲート耐圧は低くなつ
ているために、これらの素子を破壊から保護する
ために保護回路素子が設けられている。このよう
なICは通常では電源電圧5〔V〕程度で動作する
回路が多いから、保護回路素子は耐圧が低くても
充分に役立つている。しかし例えば外部に螢光表
示管のような表示装置などが接続されるICでは、
IC内に40〜50〔V〕で動作する高耐圧素子が設け
られているので、かような高耐圧素子の保護に従
来の保護回路素子をそのまま付加しても用をなさ
ない。しかも高耐圧素子は低濃度・高抵抗の限ら
れた狭い領域を用いて形成しなければ高耐圧が得
られないため、それより高電圧が印加されれば、
容易に破壊される脆弱な性質を持つた素子であ
る。
本発明はこの様なIC内部に設けられる脆弱な
高耐圧素子を保護するための保護回路素子を提供
するものである。
保護回路素子としては、従来よりP−N逆接合
を利用するなど数多くの構造が提案されている
が、ラテラル構造の保護回路素子を適用した場合
は第1図に示す回路図となり、入出力端子VIO
保護回路素子T1のドレインが接続され、ソース
とゲートと基板とは接地されており、入出力端子
VIOに異常高電圧が印加されると、保護回路素子
T1はラテラルトランジスタ特性を示し、入出力
端子はラテラルトランジスタの応答特性によつて
決まる時間内に接地側と短絡して、入力段の半導
体素子T2に高電圧が印加しない様に保護してい
る。
第2図はこの様な保護回路素子T1の断面構造
を例示しており、N型半導体基体1上にN+型チ
ヤネル・カツト領域2を介して厚いフイールド酸
化膜3を形成し、両側の活性領域にP+型ドレイ
ン領域4、P+型ソース領域5がそれぞれ設けら
れる。そしてこの様な構造とした保護回路素子に
入出力端子から異常高電圧が印加されると、ドレ
イン領域4とチヤンネル・カツト領域2との間の
PN接合がブレークダウンを起し、基体1がチヤ
ージアツプされる。そこでチヤージアツプされた
基体1とグランドレベルのソース領域5とが順方
向となり、基体1からソース領域5へ電流が流れ
ると同時に該ラテラルトランジスタが作動し、ド
レイン領域4からソース領域5へと電流が流れ込
む。異常高電圧が吸収されるまでの時間は上記ラ
テラルトランジスタの応答特性によつて決まり、
早いほど被保護素子は安全に保護されることにな
る。
このようにラテラル型(横型)構造の保護回路
素子はラテラルトランジスタ特性、特にその高速
応答特性を利用したものである。また、入出力端
子VIO側のドレイン領域4がチヤンネル・カツト
領域2と接触している部分7でのブレークダウン
電圧が、保証できる耐圧を決めている。一方チヤ
ンネル・カツト領域は本来IC内全体の寄生トラ
ンジスタ動作を抑止することが主目的であるか
ら、余り低濃度にはできない。従つてこの様な構
造のままでは保護素子が低電圧(30〔V〕以下程
度)で作動し、高耐圧素子の保護素子としては適
さない。なお図中、6はゲート電極、8はりん珪
酸ガラス(PSG)等の表面保護膜、9はドレイ
ン電極、10はソース電極を示している。
本発明はこのような従来の保護回路素子に代え
て、より高い絶縁耐圧を有する保護回路素子を提
供しようとするものである。
即ち本発明の保護回路素子は、一導電型半導体
基体上に絶縁膜で互いに分離されたドレイン領域
及びソース領域と、前記絶縁膜と前記一導電型半
導体基体の界面に形成されたチヤンネル・カツト
領域と、前記絶縁膜上に形成された電極とを有す
る保護回路素子であつて、前記ドレイン領域は周
囲を反対導電型低濃度領域で囲まれた反対導電型
高濃度領域からなり、前記ソース領域は反対導電
型高濃度領域からなり、前記チヤンネル・カツト
領域は一導電型高濃度領域からなり、かつその端
部の一方が前記ドレイン領域の反対導電型低濃度
領域と接するか、あるいは離間し、他方が前記ソ
ース領域の反対導電型高濃度領域と接するように
形成され、前記ドレイン領域の反対導電型高濃度
領域は被保護素子に接続され、前記電極と前記ソ
ース領域の反対導電型高濃度領域は基準電位に接
続されていることを特徴とする。
以下本発明を図を用い実施例について詳細に説
明する。
第3図a及びbは別の一実施例の断面構造図、
第4図a乃至eは一実施例の製造工程断面図であ
る。
本発明によれば、例えば第3図aに示すような
断面構造の保護回路素子が提供される。即ち、該
保護回路素子はN型半導体(シリコン)基体(N
ウエル、N基板等)11の表面に、その活性化領
域面を画定表出するフイルド酸化膜12が設けら
れており、該フイールド酸化膜12によつてへだ
てられた一方の活性化領域に、周囲がP型低濃度
(P−型)、オフセツト領域13で囲まれたP型高
濃度(P+型)ドレイン領域14、他方の活性領
域にP型高濃度(P+型)ソース領域15が形成
されている。又前記フイールド酸化膜12下部の
基板表層部には前記オフセツト領域13及びソー
ス領域15の両方に接するN型高濃度(N+型)
チヤンネル・カツト領域16が設けられている。
更に又該基体上を覆うPSG等の絶縁膜17上に、
該絶縁膜17の電極窓を介してP+型ドレイン領
域14に接するドレイン電極18、P+型ソース
領域15に接するソース電極19及びドレイン領
域−ソース領域間のフイールド酸化膜12の上部
に位置するゲート電極20が形成され、前記ドレ
イン電極18が入力端子21に、ソース電極19
及びゲート電極20が基準電位端子即ち接地端子
22に接続されてなつている。そして該構造を有
する保護回路素子に於ては、入力端子を介して異
常電圧がドレイン領域に加わつてもPN接合部2
3に於けるデブレツシヨン層が低不純物濃度の
P-型オフセツト領域13内に広く拡がるために、
該保護素子のブレークタウン電圧をオフセツト領
域とチヤンネル・カツト領域の比抵抗で決定され
る値まで高めることができる。また、該構造にお
いてラテラルトランジスタのベースに対応する機
能を果たしているチヤンネル・カツト領域は従来
と同一の構造を有しているため、応答特性が従来
に比べて低下することもない。
第3図bは本発明の他の一実施例を示したもの
で、各領域は第3図aと同記号で表わしてある。
そして該構造と前記実施例との相異は、N+型チ
ヤネル・カツト領域16がP-型オフセツト領域
13に直かに接していない点である。そしてこの
ようにするとPN接合部23に於けるデプレツシ
ヨン層はオフセツト領域13とそれに接する低不
純物濃度のN型半導体基体11の両方に広く拡が
るために、該保護素子のブレークダウン電圧をオ
フセツト領域と半導体基体の比抵抗で決定され
る、前記実施例よりも更に高い値まで高めること
ができる。また、該構造においてラテラルトラン
ジスタのベースに対応する機能を果たしているチ
ヤンネル・カツト領域は従来とほぼ同一の構造を
有しているため、応答特性の低下も最小限に抑え
ることができる。
次に本発明の保護回路素子の製造手順を、一実
施例について第4図a乃至eに示す工程断面図を
用いて説明する。該製造工程は上記工程断面図の
順に進められ、先ず第4図aに示すようにN型シ
リコン(si)基体11上に膜厚数100〔Å〕程度の
酸化シリコン(SiO2)膜24を介して膜厚1000
〔Å〕程度の窒化シリコン(Si3N4)膜25を選
択的に形成して活性化領域を遮蔽した後、前記
Si3N4膜25をマスクとする例えば砒素イオン
(As+)の選択注入によりN型si基体11面に選
択的にAs+注入領域16を形成する。次いで前記
Si3N膜25を耐酸化マスクとして選択熱酸化を
行い、第4図bに示すようにN型Si基体11面
に、下部にN+型チヤネル・カツト領域16を有
するフイールド酸化膜12及び12′を選択的に
形成する。次いで前記Si3N4膜25を除去した
後、第4図cに示すようにフイールド酸化膜12
及び12′をマスクとしてN型Si基体11面に注
入量の硼素イオン(B+)を選択的に注入し、基
体面に選択的に低濃度硼素(B)注入領域13′を形
成する。次いで第4図dに示すように該基体上に
オフセツト領域形成部位上を覆うレジスト・パタ
ーン26を形成し、該レジスト・パターン26及
び前記フイールド酸化膜12及び12′をマスク
として基体面に高注入量の硼素イオン(B+)を
選択注入し、N型Si基体11内に選択的に高濃度
硼素(B)注入領域14′及び15′を形成する。次い
で前記レジスト・パターン26を除去した後、所
望の高温アニール処理を施して、第4図eに示す
ようにフイールド酸化膜12′の一方の側に表出
するN型Si基板11面にP-型オフセツト領域1
3を周囲に有するP+型ドレイン領域14を、又
フイールド酸化膜12′の他方の側に表出するN
型Si基板11面にP+型ソース領域15を形成す
る。そして図示しないが、以下通常の方法に従つ
てPSG等の絶縁膜の形成、電極窓開き、電極形
成等がなされて第3図aに示すような回路保護素
子が提供される。
なおラテラル構造の素子は本来バイポーラ形素
子であり、従つて上記に説明した保護回路素子は
PNP型トランジスタであるが、構造はMOS形素
子に類似するため、MOS形素子の名称を用いて
説明した。
なお又本発明の保護回路素子は上記実施例と逆
導電型で形成することもできる。
以上説明したように、本発明は従来に比べて応
答特性を低下させることなく耐圧を向上させた保
護回路素子であり、特に本発明に於ては高電圧が
印加されるドレイン領域の周囲に低不純物濃度の
オフセツト領域を設けることにより耐圧の向上を
図つているので、不純物濃度の高い半導体基板や
ウエル内に保護回路素子を形成する際に特に顕著
な効果を示すものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は保護回路素子の回路図、第2図は従来
の保護回路素子の断面構造図、第3図a及びbは
本発明の第1及び第2の実施例の断面構造図で、
第4図a乃至eは製造手順の一実施例に於ける工
程断面図である。 図に於て、11はN型半導体(シリコン)基
体、12はフイールド酸化膜、13はP型低濃度
(P-型)オフセツト領域、14はP型高濃度(P+
型)ドレイン領域、15はP型高濃度(P+型)
ソース領域、16はN型高濃度(N+型)チヤネ
ル・カツト領域16,17は絶縁膜、18はドレ
イン電極、19はソース電極、20はゲート電
極、21は入力端子、22は基準電位(接地)端
子を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型半導体基体上に形成され絶縁膜で互
    いに分離されたドレイン領域及びソース領域と、
    前記絶縁膜と前記一導電型半導体基体の界面に形
    成されたチヤンネル・カツト領域と、前記絶縁膜
    上に形成された電極とを有する保護回路素子であ
    つて、 前記ドレイン領域は周囲を反対導電型低濃度領
    域で囲まれた反対導電型高濃度領域からなり、 前記ソース領域は反対導電型高濃度領域からな
    り、 前記チヤンネル・カツト領域は一導電型高濃度
    領域からなり、且つその端部の一方が前記ドレイ
    ン領域の反対導電型低濃度領域と接するか或いは
    離間し、他方が前記ソース領域の反対導電型高濃
    度領域と接するように形成され、 前記ドレイン領域の反対導電型高濃度領域は被
    保護素子に接続され、 前記電極と前記ソース領域の反対導電型高濃度
    領域は基準電位に接続されていることを特徴とす
    る保護回路素子。
JP56136663A 1981-02-17 1981-08-31 保護回路素子 Granted JPS5837969A (ja)

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JP56136663A JPS5837969A (ja) 1981-08-31 1981-08-31 保護回路素子
US06/346,224 US4602267A (en) 1981-02-17 1982-02-05 Protection element for semiconductor device
DE8282300764T DE3270937D1 (en) 1981-02-17 1982-02-16 Protection element for a semiconductor device
EP82300764A EP0058557B1 (en) 1981-02-17 1982-02-16 Protection element for a semiconductor device

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JPS5837969A JPS5837969A (ja) 1983-03-05
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59151469A (ja) * 1983-02-18 1984-08-29 Fujitsu Ltd 保護回路素子
JPS60117651A (ja) * 1983-11-29 1985-06-25 Fujitsu Ltd 高耐圧保護回路装置
JPS6269661A (ja) * 1985-09-24 1987-03-30 Toshiba Corp 半導体集積回路の保護回路
JPS6269662A (ja) * 1985-09-24 1987-03-30 Toshiba Corp 半導体集積回路の保護回路

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5164876A (ja) * 1974-12-03 1976-06-04 Nippon Electric Co Zetsuengeetogatadenkaikokahandotaisochinoseizohoho

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS526470U (ja) * 1975-06-30 1977-01-18

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5164876A (ja) * 1974-12-03 1976-06-04 Nippon Electric Co Zetsuengeetogatadenkaikokahandotaisochinoseizohoho

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JPS5837969A (ja) 1983-03-05

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