JPH0493064A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH0493064A JPH0493064A JP2210812A JP21081290A JPH0493064A JP H0493064 A JPH0493064 A JP H0493064A JP 2210812 A JP2210812 A JP 2210812A JP 21081290 A JP21081290 A JP 21081290A JP H0493064 A JPH0493064 A JP H0493064A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
- H01L27/0251—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体基板」二に形成された、少なくともM
OS ypH+−ランジスタを含んで構成される内部
回路と、同じく、少なくともMOS型トランジスタを含
んで構成される外部がらの過大な静電気などのサージ入
力に対して内部回路を保護するための半導体装置の構造
に関する。
OS ypH+−ランジスタを含んで構成される内部
回路と、同じく、少なくともMOS型トランジスタを含
んで構成される外部がらの過大な静電気などのサージ入
力に対して内部回路を保護するための半導体装置の構造
に関する。
本発明は、N BgのMOSI−ランジスタとP型のM
OS+−ランジスタが同一基板上に形成された、CMO
S半導体装置において、半導体基板中に基板と同一導電
型の高濃度領域を形成し、基板に形成された基板と反対
導電型のウェル領域中に、ウェルと同一導電型の高流度
領域を、基板中に形成した高?1度領域と少なくとも一
部分が対向するように形成し、N型MOS+・ランジス
タをリンとヒ素で形成し、基板またはウェルと同一導電
型のN型高浦度拡散層をリンのみで形成することにより
、MOSI−ランジスタの微細化と、静電気などの外部
からのサージ人力に幻する保護効果の増大の両立を削る
様にしたものである。
OS+−ランジスタが同一基板上に形成された、CMO
S半導体装置において、半導体基板中に基板と同一導電
型の高濃度領域を形成し、基板に形成された基板と反対
導電型のウェル領域中に、ウェルと同一導電型の高流度
領域を、基板中に形成した高?1度領域と少なくとも一
部分が対向するように形成し、N型MOS+・ランジス
タをリンとヒ素で形成し、基板またはウェルと同一導電
型のN型高浦度拡散層をリンのみで形成することにより
、MOSI−ランジスタの微細化と、静電気などの外部
からのサージ人力に幻する保護効果の増大の両立を削る
様にしたものである。
従来の静電気などの外部からのサージ入力に対する保護
としては、ポンディングパッド部と内部回路との間に、
拡散抵抗やPOLY−3i抵抗などの各種の抵抗や、ダ
イオード、トランジスタなどを組み合わせて保護回路を
構成し、保護していた。
としては、ポンディングパッド部と内部回路との間に、
拡散抵抗やPOLY−3i抵抗などの各種の抵抗や、ダ
イオード、トランジスタなどを組み合わせて保護回路を
構成し、保護していた。
近年、トランジスタの微細化が進んで来ており、トラン
ジスタの構造としても、ホットキャリア対策として、例
えばドレイン拡散層がヒ素の高濃度拡散層とリンによる
低流度拡散層により構成されたLDD (Lightl
y Doped Drain)構造や、ヒ素とリン
の拡散係数の違し1を利用して低流度領域を設ける2重
拡散構造が、2μm以下の1−ランシスタチャンネル長
から積極的に採用されて来ている。このようにトランジ
スタの微細化が進み、低流度領域をもったトレイン構造
になってくると、 (例えばC,D u v v u
r y。
ジスタの構造としても、ホットキャリア対策として、例
えばドレイン拡散層がヒ素の高濃度拡散層とリンによる
低流度拡散層により構成されたLDD (Lightl
y Doped Drain)構造や、ヒ素とリン
の拡散係数の違し1を利用して低流度領域を設ける2重
拡散構造が、2μm以下の1−ランシスタチャンネル長
から積極的に採用されて来ている。このようにトランジ
スタの微細化が進み、低流度領域をもったトレイン構造
になってくると、 (例えばC,D u v v u
r y。
R,A、McPhee、D、A、Bagleea n
d R,N、 Ro u n t r e e、
” E S DPROTECTION RELIA
BILITYIN 1μM 0MOSTECHNO
LOGIES” in Proc、 IRPS、
pp199−205 (1986))チャンネル
長の減少とあいまって、1−ランジスタ自体のサージ入
力に対する破壊強度は著しく弱くなるため、従来の技術
ではサージ人力に対する保護効果が十分でなくなってく
る。特にトランジスタのドレインが直接、ポンディング
パッドに繋がれるような出力端子についてはトランジス
タ自体のシージ耐量が、出力端子のサージ耐量となるた
め、l・ランジスタの微細化によるトランジスタのサー
ジ耐量の低下の影響を大きく受けてしまうという課題を
有する。また、LDD構造のトランジスタにおいては、
静電気を加えた後に、 ドレイン端子にリーク電流が発
生する。そこで本発明はこのような課題を解決するもの
で、その目的とするところは、トランジスタを微細化し
ても十分な保護効果をもち、なおかつ、静電気が加わっ
た後にリーク電流の発生がない、半導体装置を提供する
ところにある。
d R,N、 Ro u n t r e e、
” E S DPROTECTION RELIA
BILITYIN 1μM 0MOSTECHNO
LOGIES” in Proc、 IRPS、
pp199−205 (1986))チャンネル
長の減少とあいまって、1−ランジスタ自体のサージ入
力に対する破壊強度は著しく弱くなるため、従来の技術
ではサージ人力に対する保護効果が十分でなくなってく
る。特にトランジスタのドレインが直接、ポンディング
パッドに繋がれるような出力端子についてはトランジス
タ自体のシージ耐量が、出力端子のサージ耐量となるた
め、l・ランジスタの微細化によるトランジスタのサー
ジ耐量の低下の影響を大きく受けてしまうという課題を
有する。また、LDD構造のトランジスタにおいては、
静電気を加えた後に、 ドレイン端子にリーク電流が発
生する。そこで本発明はこのような課題を解決するもの
で、その目的とするところは、トランジスタを微細化し
ても十分な保護効果をもち、なおかつ、静電気が加わっ
た後にリーク電流の発生がない、半導体装置を提供する
ところにある。
本発明の半導体装置は、CMOS半導体装置において、
半導体基板中に基板と同一導電型の高濃度領域を形成し
、基板に形成された基板と反対導電型のウェル領域中に
、ウェルと同一導電型の高濃度領域を、端板中に形成し
た高濃度領域と少なくとも一部分が対向するように形成
し、N型MOS +−ランジスタをリンとヒ素で形成し
、基板またはウェルと同一導電型のN型高滴度拡散層を
リンのみで形成したことを特徴とする。
半導体基板中に基板と同一導電型の高濃度領域を形成し
、基板に形成された基板と反対導電型のウェル領域中に
、ウェルと同一導電型の高濃度領域を、端板中に形成し
た高濃度領域と少なくとも一部分が対向するように形成
し、N型MOS +−ランジスタをリンとヒ素で形成し
、基板またはウェルと同一導電型のN型高滴度拡散層を
リンのみで形成したことを特徴とする。
第1図は、本発明の!1ζ導体装置の一実施例に於ける
主要断面図である。以下、第1図に従い、本発明の半導
体装置を説明する。
主要断面図である。以下、第1図に従い、本発明の半導
体装置を説明する。
ここでは、LDDm造をもつNチャンネルトランジスタ
を用いた場合について説明する。 (101)はP型の
Si基板であり、例えば、比抵抗として10Ω・Cmの
基板を使う。 (102)がSi基板上1−に形成した
N型のウェル領域であり、例えばリンを5E12cm−
2イオン注入し、その後1200’ Cで6時間熱処理
を行うことにより、深さ6μmのNウェルを形成する。
を用いた場合について説明する。 (101)はP型の
Si基板であり、例えば、比抵抗として10Ω・Cmの
基板を使う。 (102)がSi基板上1−に形成した
N型のウェル領域であり、例えばリンを5E12cm−
2イオン注入し、その後1200’ Cで6時間熱処理
を行うことにより、深さ6μmのNウェルを形成する。
そして(101)のSi基板」二に(104)のN型M
OSトランジスタを形成し、 (102)のウェル領域
に(103)のP型MOSI・ランジスタを形成する。
OSトランジスタを形成し、 (102)のウェル領域
に(103)のP型MOSI・ランジスタを形成する。
(105)はp1Mosトランジスタのソース、 ド
レインとなるP型窩濃度拡散層であり、 (106)は
N型M OS +−ランジスタのソース、ドレインとな
るNZ型高濃度拡散層であり、短チャンネル化を実現す
るためにヒ素とリンのLDD構造としている。 (11
2)がLDD構造を形成するためのN型低濡度領域であ
る。 (107)は、素子分離用の絶縁膜であり、例え
ばLOCO3法により6000人形成する。 (108
)はゲート電極となる例えばポリSIであり、例えば5
000人形成する。 (109)は配線電極となる、例
えばALであり例えば1μm形成し、 (108)のポ
リSjと(109)の配線電極は(110)の層間絶縁
膜、例えばSiO2膜、5000人により分離されてい
る。 (111)はLDD構造を形成するための側壁(
以下サイドウオール)である。さて、ここでM OS
+−ランジスタのソース、ドレインの形成方法について
説明すると、まず(108)のゲート電極を形成後、
(112)のN型低浦度領域を例えばイオン注入法によ
りリンをIE”cm−2注入することにより形成する。
レインとなるP型窩濃度拡散層であり、 (106)は
N型M OS +−ランジスタのソース、ドレインとな
るNZ型高濃度拡散層であり、短チャンネル化を実現す
るためにヒ素とリンのLDD構造としている。 (11
2)がLDD構造を形成するためのN型低濡度領域であ
る。 (107)は、素子分離用の絶縁膜であり、例え
ばLOCO3法により6000人形成する。 (108
)はゲート電極となる例えばポリSIであり、例えば5
000人形成する。 (109)は配線電極となる、例
えばALであり例えば1μm形成し、 (108)のポ
リSjと(109)の配線電極は(110)の層間絶縁
膜、例えばSiO2膜、5000人により分離されてい
る。 (111)はLDD構造を形成するための側壁(
以下サイドウオール)である。さて、ここでM OS
+−ランジスタのソース、ドレインの形成方法について
説明すると、まず(108)のゲート電極を形成後、
(112)のN型低浦度領域を例えばイオン注入法によ
りリンをIE”cm−2注入することにより形成する。
次に全面に例えばSiO2膜を6000人形成し、この
5io2膜を全面でエツチングすることにより、 (1
11)のサイドウオールを形成する。その後、 (10
5)のP型高滴度領域を、イオン注入法により5E15
Cm−2ボロンをイオン注入することにより形成する。
5io2膜を全面でエツチングすることにより、 (1
11)のサイドウオールを形成する。その後、 (10
5)のP型高滴度領域を、イオン注入法により5E15
Cm−2ボロンをイオン注入することにより形成する。
その後(106)のN型MOSトランジスタのソース、
ドレ・rンとなるNg高濃度領域を同じく、イオン注入
法により、Asを5 m ”c m注入することにより
形成する。
ドレ・rンとなるNg高濃度領域を同じく、イオン注入
法により、Asを5 m ”c m注入することにより
形成する。
さて(113)と(114)が本発明の趣旨によるP
!!II高浦度拡散層とN 3g高浦度拡散層であり、
(113)のP型高湾度拡散層については(105)の
P型MO8+・ランシスタのソース、ドレインと同時に
形成しても良い。 (1,14)のN型高濃度拡散層に
ついては、本発明の趣旨により、リンで構成する。形成
力法としては、同じくイオン注入法により、リンを5E
15cm−2イオン注入することにJ:す、形成する。
!!II高浦度拡散層とN 3g高浦度拡散層であり、
(113)のP型高湾度拡散層については(105)の
P型MO8+・ランシスタのソース、ドレインと同時に
形成しても良い。 (1,14)のN型高濃度拡散層に
ついては、本発明の趣旨により、リンで構成する。形成
力法としては、同じくイオン注入法により、リンを5E
15cm−2イオン注入することにJ:す、形成する。
(114)のN型高濃度拡散層と(113)のP型高滴
度拡散層(または(101)のSi基板)によりダイオ
ード(115)を形成する。
度拡散層(または(101)のSi基板)によりダイオ
ード(115)を形成する。
さて、例としてMOS型半導体装置の出力端子の回路の
一例を第1図で説明した素子で記述すると、第2図のよ
うになる。出力端子(201)には(103)のP型M
OSトランジスタとく104)のN型MOSトランジス
タのドレインが接続され、 (103)のP型M OS
+−ランジスタのソースにはVcc(通常5V)が接
続し、N型MOSトランジスタのソースにはVss(通
常アース電位)が接続される。第1図で説明した本発明
の趣旨によるダイオード(115)はVccとVSSに
直接接続される。
一例を第1図で説明した素子で記述すると、第2図のよ
うになる。出力端子(201)には(103)のP型M
OSトランジスタとく104)のN型MOSトランジス
タのドレインが接続され、 (103)のP型M OS
+−ランジスタのソースにはVcc(通常5V)が接
続し、N型MOSトランジスタのソースにはVss(通
常アース電位)が接続される。第1図で説明した本発明
の趣旨によるダイオード(115)はVccとVSSに
直接接続される。
このような半導体装置において、いまVccに静電気が
加わると、 (204)の静電気の放電経路のように、
通常(115)のダイオードをとおって放電される。こ
の(115)のダイオードのN型拡散層としてN型MO
81−ランジスタのドレイン構造と同じ、ヒ素とリンの
2重拡散層を用いると200pF、OOhmの条件での
静電気耐圧は350VLかなかった。これに対し、本発
明のように(114)のN型高濃度拡散層をリンで形成
してやると、静電気耐圧は800■と大幅に向」二した
。この(1,15)のダイオードの構成方法として、第
1図では、 (114)と(113)のN及びP型高浦
度領域を対向させているが、対向させない場合(例えば
(113)を設けない)、Vcc端子に加わった静電気
はダイオード(115)を経由せず、Mo5t〜ランシ
スタのゲート電極を破壊させることがあった。従って(
114)と(113)の高温度拡散層を対向させること
も重要な本発明の要素である。また、同様な効果は、出
力端子や入力端子に直接静電気が加わった時にも現われ
た。例として出力端子に静電気が加わった場合について
第3図により説明するが、出力端子に静電気が加わった
場合には、 (301)のN型MOSI−ランジスタを
放電する経路と(302)のようにP型MOS+−ラン
シスタを経由し、 (115)のダイオードを放電する
経路があるが、この場合でも(114)のN型拡散層を
ヒ素とリンの2重拡散層から、リンのみの高温度拡散層
にかえることにより、200pF、OOhmの静電気引
加条件において静電気耐圧が300vから450vに向
」ニした。、N型のトランジスタ(104)については
LDD構造のトランジスタについて説明したが、Asと
リンを用いた2重拡散構造のトランジスタについても、
同様に静電気耐圧が低下するため、本発明が適用できる
。
加わると、 (204)の静電気の放電経路のように、
通常(115)のダイオードをとおって放電される。こ
の(115)のダイオードのN型拡散層としてN型MO
81−ランジスタのドレイン構造と同じ、ヒ素とリンの
2重拡散層を用いると200pF、OOhmの条件での
静電気耐圧は350VLかなかった。これに対し、本発
明のように(114)のN型高濃度拡散層をリンで形成
してやると、静電気耐圧は800■と大幅に向」二した
。この(1,15)のダイオードの構成方法として、第
1図では、 (114)と(113)のN及びP型高浦
度領域を対向させているが、対向させない場合(例えば
(113)を設けない)、Vcc端子に加わった静電気
はダイオード(115)を経由せず、Mo5t〜ランシ
スタのゲート電極を破壊させることがあった。従って(
114)と(113)の高温度拡散層を対向させること
も重要な本発明の要素である。また、同様な効果は、出
力端子や入力端子に直接静電気が加わった時にも現われ
た。例として出力端子に静電気が加わった場合について
第3図により説明するが、出力端子に静電気が加わった
場合には、 (301)のN型MOSI−ランジスタを
放電する経路と(302)のようにP型MOS+−ラン
シスタを経由し、 (115)のダイオードを放電する
経路があるが、この場合でも(114)のN型拡散層を
ヒ素とリンの2重拡散層から、リンのみの高温度拡散層
にかえることにより、200pF、OOhmの静電気引
加条件において静電気耐圧が300vから450vに向
」ニした。、N型のトランジスタ(104)については
LDD構造のトランジスタについて説明したが、Asと
リンを用いた2重拡散構造のトランジスタについても、
同様に静電気耐圧が低下するため、本発明が適用できる
。
また、静電気が直接加わるようなN型トランジスタにL
DD構造ではなく、As単層やリン単層の構造にした半
導体装置においても本発明が適用できることはいうまで
もない。
DD構造ではなく、As単層やリン単層の構造にした半
導体装置においても本発明が適用できることはいうまで
もない。
第1図においては、P型Si基板を用いた場合につき説
明したが、N型Si基板を用いpウェル構造の0MOS
や、0MOSにバイポーラトランジスタを集積させた構
造においても同様に本発明の効果があることはいうまで
もない。
明したが、N型Si基板を用いpウェル構造の0MOS
や、0MOSにバイポーラトランジスタを集積させた構
造においても同様に本発明の効果があることはいうまで
もない。
本発明のように、CM□S半導体装置において、半導体
基板中に基板と同一導電型の高濃度領域を形成し、基板
に形成された基板と反対導電型のウェル領域中に、ウェ
ルと同一導電型の高濃度領域を、基板中に形成した高濃
度領域と少なくとも一部分が対向するように形成し、N
型MO8)ランジスタをリンとヒ素で形成し、基板また
はウェルと同一導電型のN型高濃度拡散層をリンのみで
形成したことにより、Mo5t−ランジスタの微細化と
、静電気耐圧の向上を両立出来るという効果を有する。
基板中に基板と同一導電型の高濃度領域を形成し、基板
に形成された基板と反対導電型のウェル領域中に、ウェ
ルと同一導電型の高濃度領域を、基板中に形成した高濃
度領域と少なくとも一部分が対向するように形成し、N
型MO8)ランジスタをリンとヒ素で形成し、基板また
はウェルと同一導電型のN型高濃度拡散層をリンのみで
形成したことにより、Mo5t−ランジスタの微細化と
、静電気耐圧の向上を両立出来るという効果を有する。
第1図は本発明の主要断面図であり、第2図、第3図は
本発明に於ける回路図である。 (101)・・・3i基板 (102)・・・Nウェル領域 (103)・・・P45すMo8t−ランジスタ(10
4)・・・N橘i!、MOSトランジスタ(105)・
・・P型高浦度領域 (106)・・・N j%14 A温度領域(107)
・・・素了分^(C絶縁膜 (10B)・・・ゲー)・電極 (109)・・・配線電極 (110)・・・層間絶縁膜 (111)・・・サイドウオール (112)・・・N型低滴度領域 (113)・・・Pを拡散層 (114)・・・N型拡散層 (115)・・・ダイオード (201)・・・出力端子 (202)−V c c (203)−Vs 5 (204)(301)(302)・・・放電経路数
上 出願人 セイコーエプソン株式会社
本発明に於ける回路図である。 (101)・・・3i基板 (102)・・・Nウェル領域 (103)・・・P45すMo8t−ランジスタ(10
4)・・・N橘i!、MOSトランジスタ(105)・
・・P型高浦度領域 (106)・・・N j%14 A温度領域(107)
・・・素了分^(C絶縁膜 (10B)・・・ゲー)・電極 (109)・・・配線電極 (110)・・・層間絶縁膜 (111)・・・サイドウオール (112)・・・N型低滴度領域 (113)・・・Pを拡散層 (114)・・・N型拡散層 (115)・・・ダイオード (201)・・・出力端子 (202)−V c c (203)−Vs 5 (204)(301)(302)・・・放電経路数
上 出願人 セイコーエプソン株式会社
Claims (1)
- (1)第1導電型の半導体基板に第2導電型の半導体領
域が形成され、前記第1導電型の半導体基板上に第2導
電型のMOS型トランジスタが形成され、かつ、前記第
2導電型の半導体領域上に第1導電型のMOS型トラン
ジスタが少なくとも形成された半導体装置において、 前記第1導電型の半導体基板上に第1導電型の高濃度領
域が形成され、第2導電型の半導体領域に第2導電型の
高濃度領域が、前記第1導電型の高濃度領域と少なくと
も一部分が対向するように形成され、かつ、前記第1導
電型と、第2導電型の高濃度領域のうち、N型の高濃度
領域がリンで構成され、前記第1導電型と、第2導電型
のMOSトランジスタのうち、N型のMOSトランジス
タのうちリンとヒ素で構成されているトランジスタを少
なくとも含むことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21081290A JP3221677B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21081290A JP3221677B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0493064A true JPH0493064A (ja) | 1992-03-25 |
JP3221677B2 JP3221677B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=16595536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21081290A Expired - Fee Related JP3221677B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 半導体装置 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3221677B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996021247A1 (en) * | 1994-12-29 | 1996-07-11 | Philip Shiota | Method for fabricating devices for electrostatic discharge protection and voltage references, and the resulting structures |
-
1990
- 1990-08-09 JP JP21081290A patent/JP3221677B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996021247A1 (en) * | 1994-12-29 | 1996-07-11 | Philip Shiota | Method for fabricating devices for electrostatic discharge protection and voltage references, and the resulting structures |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3221677B2 (ja) | 2001-10-22 |
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