JPH0456361A - 半導体装置 - Google Patents

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 本発明は半導体装置に関するものであり、さらに詳しく
言えば、静電破壊耐圧と駆動電流を調節可能とした出力
回路に関するものである。

（ロ）従来の技術 近年高集積化された半導体集積回路において用いられる
ＭＯ３電界効果トランジスタ（以下トランジスタという
）の最小ゲート長は、１μｍ程度以下に微細化されてお
り、このような微細トランジスタの構造は、ホットキャ
リア耐性を向上させるためにいわゆるＬ　Ｄ　Ｄ　（Ｌ
ｉｇｈｔｌｙ　Ｄｏｐｅｄ　Ｄｒａｉｎ）構造またはＤ
　Ｄ　Ｄ　（Ｄｏｕｂｌｅ　Ｄｉｆｕｓｅｄ　Ｄｒａｉ
ｎ　）構造が用いられている。

ところでこのようなＬＤＤ構造またはＤＤＤ構造のトラ
ンジスタで出力回路等を構成した場合、静電破壊耐圧が
著しく低いという問題があった。

本願発明者は上記の問題を解決した半導体集積回路を提
案した。（特願平２−２２３９４号）以下その実施例を
簡単に説明する。

第５図はオーブンドレイン型の出力回路を示す回路図で
あり、（１）は出力トランジスタ、（２）は保護用トラ
ンジスタ、（３）はゲート制御回路、（４）は出力端子
である。

第６図は前記出力トランジスタ（１）、保護用トランジ
スタ（２）の構造を示す断面図である。

図において（５）はＰ型Ｓｉ基板、（６）はＮ−領域、
（７）はＮ＋領領域あり、（８）はゲート酸化膜、（９
）はゲート電極である。すなわち出力トランジスタ（１
）のソース・ドレインをＮ−領域（６）とＮ０領域（７
）からなるＬＤＤ構造とし、一方保護用トランジスタ（
２）のソース・ドレインをＮ＋領領域７）からなる構造
とすることを特徴としている。

この出力回路構成によれば、保護トランジスタ（２）の
ドレインはＮゝ領領域７）からなるため、Ｎ−領域（６
）を有する出力トランジスタ〈１）に比べてドしイン耐
圧を低くすることができる。

これにより、出力端子（４）にサージ室圧が印加される
とこの保護用トランジスタ（２）にまず電流が流れるの
で出力トランジスタ（１）を保護し静電破壊耐圧を高め
ることができる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで、新規に設計された出力回路の静電破壊耐圧を
定量的に予測するのは一般には困難である。したがって
試作評価の結果、該出力回路の静電破壊耐圧が十分でな
い場合がある。

この場合には保護用トランジスタのサイズを大きくする
ために複数のマスクレイヤーを設計変更する必要があり
、またこれに伴って複数のフォトマスクを新たに作り直
きなければならない。

このため、集積回路の設計工数とフォトマスクの製造工
数が増加するという問題がある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明はかかる課題に鑑みてな妨れたものであり、第１
図乃至第４図Ｂに示す如く、ドレイン（Ｄｌ）〜（Ｄ、
）が出力端子（１１）に接続され、ソース（Ｓｌ）〜（
Ｓ６）が接地電位線（■、Ｓ）に接続きれた複数のＮチ
ャンネルトランジスタ（Ｔｒｌ）〜（’ｒｒｉ）と、 前記Ｎチャンネルトランジスタ（Ｔｒｔ）〜（Ｔ　ｒ　
、）のゲート（Ｇ□）〜（Ｇ、）と接地電位線（ＶＳＳ
）の間と該ゲート（Ｇ、）〜（Ｇ８）とゲート制御信号
線（１２）との間のいずれかにＮ−領域（２０）を設け
ることによって前記Ｎチャンネルトランジスタ（’ｒｒ
＋）〜（Ｔ　ｒ　ｓ　）を保護用トランジスタと出力ト
ランジスタのいずれかに切り換えるためのスイッチング
装置とを具備し、 前記切り換えに応じて、前記保護用トランジスタのドレ
インがＮ＋領領域１４）からなり、前記出力トランジス
タのドレインがＮ−領域〈１５）とＮ９領域（１４）と
からなることによって上記問題点を解決した半導体装置
を提供するものである。

（＊）作用 本発明によれば、前記保護用トランジスタのドレインが
Ｎ＋領領域１４）からなり、前記出力トランジスタのド
レインがＮ−領域（１５〉とＮ１領域（１４）とからな
る、この点は前述の如く本願発明者の特許出願（特願平
２−２２３９４号）において開示されたものであり、静
電破壊耐圧を高める効果を基本的に有する。

本発明によれば、これに加えてＮチャンネルトランジス
タ（Ｔｒ、）〜（Ｔｒ＝）を保護用トランジスタと出力
トランジスタのいずれかに切り換えるためのスイッチン
グ装置（Ｓ　Ｗ　ｒ　）〜（ＳＷ、）を具備している。

これにより、静電破壊耐圧が不足している場合には、前
記の切り換えによって保護用トランジスタの数を増やす
ことができるので耐圧をさらに高めることができる。

しかも前記スイッチング装置（ＳＷ、）〜（ＳＷ、）は
、Ｎ−領域（２０）をゲート（Ｇ、）〜（Ｇ、）と接地
電位線（Ｖｓｓ）の間と該ゲート（Ｇ、）〜（Ｇ、）と
ゲート制御信号線（１２）との間のいずれかに設けるこ
とによりスイッチングさせているので、前記切り換えに
伴う設計変更は、Ｎ”マスクレイヤーに限られ設計工数
およびフォトマスク製造工数を削減できる。

（へ）実施例 次に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例に係る出力回路を示す回路図で
ある。図において、（Ｔ　ｒ　１）〜（Ｔｒｓ）はＮチ
ャンネルトランジスタであり、ドレイン（Ｄ　、）〜（
Ｄ６）が出力端子（１１）に接続され、ソース（Ｓ、）
〜（Ｓ、）が接地電位線（ＶＳＳ）に接続されている。

破線円で囲んだ部分（ＳＷ、）〜（ＳＷ、）はゲート（
Ｇ、〉〜（Ｇ６）を接地電位線（Ｖｓｓ）とゲート制御
信号線（１２）のいずれかに接続するためのスイ・７チ
ング装置である。（１３）はゲート制御回路である。

このスイッチング装置を用いれば、Ｎチャンネルトラン
ジスタ（’ｒｒ＋）〜（Ｔ　ｒ　ｂ　）を保護用トラン
ジスタと出力トランジスタのいずれかに切り換えること
ができる。

第２図は保護用トランジスタと出力トランジスタのドレ
イン構造を示す断面図である。図におｌ、）て、保護用
トランジスタのドレインは静電破壊耐圧を高めるために
Ｎ１領域（１４）からなり、出力トランジスタのドレイ
ンは高ホットキャリア耐圧化のためにＮ−領域（１５）
とＮ４領域（１４）からなっている、ここでＮ−領域（
１５）はリン不純物、Ｎ＋領領域１４）はヒ素不純物を
含有してなる。

これにより、静電破壊耐圧が不足している場合には、前
記切り換えによって保護用トランジスタの数を増やすこ
とができるので耐圧をきらに高めることが可能となる。

また出力回路の駆動電流が不足している場合には、同様
に前記切り換えによって出力トランジスタの数を増やす
ことができるので、駆動電流を大きくすることも可能で
ある。

このように、スイッチング装置（ＳＷ、）〜（ＳＷＳ）
を用いることにより静電破壊耐圧と駆動電流を調節可能
とした出力回路を提供することができる。

第３図は、第１図のパターン図である０図において、（
Ｔｒ、）〜（Ｔ　ｒ　ｓ　）は同一サイズのＮチャンネ
ルトランジスタであり、（Ｇ、）〜（Ｇ、）はポリＳｉ
のゲートである。（ＳＷ、）〜（ＳＷ、）はスイッチン
グ装置である。　（ＶＳＳ）は接地電位線であり、（１
２）はゲート制御信号線である。（Ｍ）は金属配線、（
Ｃ）はコンタクトホール、（Ｆ）は拡散層領域である。

第４図Ａ１第４図Ｂはスイッチング装置（ＳＷｌ）の構
造を示す断面図であって、第２図におけるＸ−Ｘ切断線
、Ｙ−Ｙ切断線における断面図である。

ここで保護用トランジスタが選択された場合（すなわち
ゲート（Ｇ、）が接地電位線（ＶＳＳ）に接続された場
合）について説明する。

第４図Ａにおいて、（１６）はＰ型Ｓｉ基板、（１７Ａ
）。

（１７Ｂ）はＮ４″拡散層、（１８）はＢＰＳＧ等より
なる層間絶縁膜、（１９）はＳｉｎ、よりなるフィール
ド絶縁膜である。ゲート信号線（１２）、接地電位線（
Ｖ、、）はＮ９拡散層（１７Ａ）　、　（１７Ｂ）にコ
ンタクトされている。　（２０）はイオン注入法を以っ
て形成されたＮ−領域である。このＮ−領域は出力トラ
ンジスタのドレインを構成するＮ−領域（１５）と同一
のイオン注入工程で形成されたものであって、同一のリ
ン濃度と拡散深さ（濃度：ｌＸ１０”〜１×１０１程度
、拡散深さ二０．２μｍ〜０．４μｍ）を有する。

第４図Ｂにおいては、Ｎ−領域（２０）は形成すしてい
ないのでこの場合にはゲート（Ｇ１）はゲート制御信号
線（１２）から絶縁されている。

なお、第４図Ａ１第４図Ｂにおいて、Ｎ１拡散層（１７
Ａ）　、　（１７Ｂ）の間の基板（１６）上には層間絶
縁膜（１８）を介して接地電位線（Ｖｓｓ）が延在され
ている。

これによって、Ｎ−領域（２０）が形成されない場合に
基板（１６）表面がＮ型に反転して導通状態となるのを
肪止することができる。

このように、スイッチング装置（ＳＷ＋）〜（ＳＷ、）
はＮ−領域（２０）をゲート（Ｇ１）〜（Ｇ、）と接地
電位線（ＶＳＳ＞の間と該ゲート（Ｇ、）〜（Ｇ、）と
ゲート制御信号線（１２）のいずれかに設けることによ
ってスイッチングし、Ｎチャンネルトランジスタ（Ｔｒ
、）〜（Ｔ　ｒ　ａ　）を保護用トランジスタと出力ト
ランジスタのいずれかに切り換えることができる。

これにより、静電破壊耐圧と駆動電流の調節が可能とな
る。きらにこの切り換えに伴う設計変更はＮ−マスクレ
イヤーに限られるので、設計工数およびフォトマスク製
造工数を削減できる。

（ト）発明の詳細 な説明したように、本発明によればＮチャンネルトラン
ジスタ（Ｔｒｙ）〜（Ｔｒｉ）を保護用トランジスタと
出力トランジスタのいずれかに切り換えるスイッチング
装置（ＳＷ、）〜（ＳＷ、）を具備しており、スイッチ
ング装置のＮ−領域（２０）と出力トランジスタのドレ
インを構成するＮ−領域（１５）が同一工程で形成され
ている。

これにより、静電破壊耐圧と駆動電流の調節が可能とな
るとともに、前記切り換えに伴う設計変更はＮ−マスク
レイヤーに限られるので設計工数およびフォトマスク製
造工数を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の出力回路を示す回路図、第２図は保護
用トランジスタおよび出力トランジスタのドレイン構造
を示す断面図、第３図は第１図のパターン図、第４図Ａ
は第２図のＸ−Ｘ切断線における断面図、第４図Ｂは第
２図のＹ−Ｙ切断線における断面図、第５図および第６
図は従来例に係る説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ドレインが出力端子に接続され、ソースが接地電
   位線に接続された複数のＮチャンネルトランジスタと、 前記Ｎチャンネルトランジスタのゲートと接地電位線と
   の間と該ゲートとゲート制御信号線との間のいずれかに
   低濃度不純物領域を設けることによって、前記Ｎチャン
   ネルトランジスタを保護用トランジスタと出力トランジ
   スタのいずれかに切り換えるためのスイッチング装置と
   を具備し、前記切り換えに応じて、前記保護用トランジ
   スタのドレインが高濃度不純物領域からなり、前記出力
   トランジスタのドレインが低濃度不純物領域と高濃度不
   純物領域とからなることを特徴とする半導体装置。
2. （２）前記低濃度不純物領域がリン不純物、前記高濃度
   不純物領域がヒ素不純物からなることを特徴とする請求
   項第１項記載の半導体装置。