JPH0590523A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0590523A
JPH0590523A JP4058163A JP5816392A JPH0590523A JP H0590523 A JPH0590523 A JP H0590523A JP 4058163 A JP4058163 A JP 4058163A JP 5816392 A JP5816392 A JP 5816392A JP H0590523 A JPH0590523 A JP H0590523A
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polycrystalline silicon
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resistor
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Ryuhei Miyagawa
隆平 宮川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】CMOS特有のラッチアップ現象を抑えつつ、
静電気や定格以上の高電圧によるMOSICの破壊に対
する耐量を改善し、高集積化に適した入力保護回路の配
置を提供することを目的とする。 【構成】MOSICの信号用入出力端子と破壊防止保護
素子とを、多結晶シリコンを用いて電気的に接続し、該
多結晶シリコンの信号伝播方向の長さLと、上記多結晶
シリコン長と直交をなす方向の幅Wの比、L/Wをマス
ク上で6以下とし、破壊防止用素子に隣接して電位供給
部を配置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特にMOS
型電界効果トランジスタの集積装置(以下MOSICと
略記する)に関する。
【0002】
【従来の技術】MOSICの静電気等の過大サージによ
る破壊現象は、その開発当初からの問題であったため、
これまでに各種の対策が提案され、改良の手が加えられ
てきた。
【0003】従来の相補型絶縁ゲート半導体集積装置
(以下C−MOSICと略す)の入出力端子における代
表的な破壊保護回路は、図1に示す如く、ボンディング
バット1に入った信号が、保護抵抗2、クランプ保護ダ
イオード3に電位を与えたのち、C−MOSICの入力
ゲート4に伝えられる回路になっており、その保護抵抗
2は、図2(a)に示す如く、N型半導体101中に設
けられた。該半導体基板101の導電型とは異なる導電
型、すなわちP型拡散層102によって形成されるか、
図2(b)に示す如く、半導体基板101の表面上にゲ
ート酸化膜以外の絶縁酸化膜(以下フィールド酸化膜と
呼ぶ)103を形成させ、次いでフィールド酸化膜10
3の表面上に多結晶シリコン層105を設けることによ
って、上記保護抵抗2が得られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、現在の様に
MOSICの集積密度が一段と高まると、従来の対策を
そのまま上記MOSICに用いることは、MOS型電界
効果トランジスタのフィールド酸化膜の静電気破壊や、
MOSIC内に必然的に存在してしまう、寄生サイリス
ターのターンオン現象(以下ラッチアップ現象と呼ぶ)
を招く結果になる。
【0005】つまり、この様な構造によって静電気等の
破壊耐量は向上してきたが、上記でも説明した様に、M
OSICが高集積化されると、P型拡散層102による
保護抵抗2の形成は、C−MOSIC特有のラッチアッ
プ現象を引き起こし易くするという欠点を有している。
ところで、このラッチアップ現象は、従来の半導体装
置、例えば、特公昭55−29139号公報の明細書に
示されている如く、半導体基板中に高濃度拡散層を設け
た構造で半導体基板の電位勾配をなくし、かつMOS型
電界効果トランジスタのマスク上のレイアウトを変更す
ることによって、寄生サイリスタ特性を劣化させて、生
じにくくすることが可能であるが、高集積度のMOSI
Cにおいては、更に上記P+ 拡散層102に代わり、保
護抵抗として多結晶シリコン層105を採用するのが望
ましい。しかるに該多結晶シリコン層による高抵抗値
の、即ち、多結晶シリコン長L/多結晶シリコン幅Wの
値が大きい保護抵抗を設けると、ボンディングパット1
に加った静電気等による過大電圧が、保護ダイオード2
を通じて中和されるに要する時間は長くなり、フィール
ド酸化膜103の破壊をもたらすという問題点を有す
る。
【0006】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところはMOSICの入出力
端子と破壊防止用保護素子を接続する多結晶シリコン層
の長さL及び、幅Wの比を改良したものである。即ち、
MOSICの信号用入出力端子と破壊防止保護素子と
を、多結晶シリコンを用いて電気的に接続し、該多結晶
シリコンの信号伝播方向の長さLと、上記多結晶シリコ
ン長と直交をなす方向の幅Wの比、L/Wをマスク上で
6以下にして、静電気や、定格以上の高電圧によるMO
SICの破壊に対する耐量を改善することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
MOS型電界効果トランジスタを有する半導体装置にお
いて、半導体基板上に設けられた入力端子、電気的信号
伝播方向に沿った長さに対する電気的信号伝播方向と直
交する幅の比が、マスク上で6以下である抵抗体、前記
入力端子と前記抵抗体とを電気的に接続する第1導電配
線、前記抵抗体と破壊防止用素子とを電気的に接続する
第2導電配線を有し、前記破壊防止用素子に隣接して設
けられ、かつ前記半導体基板に電位を供給する電位供給
部を有することを特徴とする。
【0008】
【実施例】本発明の実施例について図3を用いて説明す
る。
【0009】本発明は、図3に示す如く、ボンディング
パット1とクランプ保護ダイオード3とを接続する多結
晶シリコン105の長さLと幅Wの比L/Wを6以下に
して、ラッチアップ現象を避けつつ、過大入力電圧によ
るフィールド酸化膜の破壊という欠点を除去せしめたも
のである。従来の様に、L/Wを大きくとったものと比
較すると、例えば、多結晶シリコンのL/Wを10とし
た時、入力端子と半導体基板間に400から500ボル
トの電圧が瞬間的に加わっただけで、ボンディングパッ
ド1からの接続用アルミ配線104と多結晶シリコン1
05とのコンタクト部107において、容易にフィール
ド酸化膜が破壊したのに対し、L/W=5での同条件で
は、フィールド酸化膜破壊は全く出現せず、また、ラッ
チアップ耐量L/W=10のそれと同水準であった。
【0010】なお図2乃至図3において、106はフィ
ールド酸化膜、108はコンタクトホールである。
【0011】
【発明の効果】以上延べた様に、本発明によれば、MO
SICの微細化を進める上でフィールド酸化膜を薄くす
る際遭遇する、定格外の高い電圧や、静電気によるフィ
ールド酸化膜の破壊を防ぐために十分な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のC−MOSICの入力端子における破壊
保護を示す回路図。
【図2】従来の保護抵抗の構造を説明するための断面
図。
【図3】本発明による破壊保護機構を示すパターン図。
【符号の説明】
101半導体基板 103フィールド酸化膜 105多結晶シリコン
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特にMOS
型電界効果トランジスタの集積装置(以下MOSICと
略記する)に関し、特に入力保護回路の構造に関するも
のである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところはMOSICの入出力
端子と破壊防止用素子を接続する多結晶シリコン層の長
さL及び、幅Wの比を改良したものである。即ち、MO
SICの信号用入出力端子と破壊防止保護素子とを、多
結晶シリコンを用いて電気的に接続し、該多結晶シリコ
ンの信号伝播方向の長さLと、上記多結晶シリコン長と
直交をなす方向の幅Wの比、L/Wを6以下にして、静
電気や、定格以上の高電圧によるMOSICの破壊に対
する耐量を改善することにある。また、回路スペースの
有効利用し、高集積可能な方法を提供するものである。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
MOS型電界効果トランジスタを有する半導体装置にお
いて、半導体基板上に設けられた入力端子、電気的信号
伝播方向に沿った長さに対する電気的信号伝播方向と直
交する幅の比が、6以下である抵抗体、前記入力端子と
前記抵抗体とを電気的に接続する第1導電配線、前記抵
抗体と破壊防止用素子とを電気的に接続する第2導電配
線を有し、前記破壊防止用素子に隣接して設けられ、か
つ前記半導体基板に電位を供給する電位供給部を有する
ことを特徴とする。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】本発明は、図3に示す如く、半導体基板1
01上にボンデイングパッド1を設け、これを入力端子
とする。アルミ配線104により多結晶シリコン105
とを隣接して接続する。この多結晶シリコン105は本
入力保護回路の抵抗体となる。多結晶シリコン105の
長さLと幅Wの比L/Wを6以下にして、更に入力端子
1の巾より多結晶シリコン105の巾を小さくする。こ
れは、ラッチアップ現象を避けつつ、過大入力電圧によ
るフィールド酸化膜の破壊という欠点を除去せしめたも
のである。また入力端子となるボンディングパッド1の
巾より抵抗体となる多結晶シリコン105の巾を小さく
することにより、多結晶シリコンに入力する電流量をボ
ンディングパッド側において制御し、絶縁膜の過大電圧
からの保護に寄与することができる。更に、ボンディン
グパッド1がたとえ小さくなってもそれに伴って抵抗体
の巾も小さくすることにより、高集積化を図ることがで
きる。更に多結晶シリコン105とクランプ保護ダイオ
ード3とをアルミ配線にて隣接するように接続し、更に
MOSICの入力ゲートに接続する端子にアルミ配線に
より接続する。このとき、クランプ保護ダイオード3に
隣接して入力ゲートを設けている。つまり、入力端子と
なるボンディングパッド1と抵抗体となる多結晶シリコ
ン105と破壊防止用素子であるクランプ保護ダイオー
ド3とMOSICの入力ゲートとを隣接するように配置
して、入力保護回路を構成することによってアルミ配線
等を冗長する必要がなく、余分な配線領域を必要としな
い。従って、回路スペースの有効使用が出来、その結
果、高集積化が可能となる。本実施例のようにマスク上
でL/W=6以下のような多結晶シリコンを用いた保護
回路と、従来の様に、L/Wを大きくとったものと比較
すると、例えば、多結晶シリコンのL/Wを10とした
時、入力端子と半導体基板間に400から500ボルト
の電圧が瞬間的に加わっただけで、ボンディングパッド
1からの接続用アルミ配線104と多結晶シリコン10
5とのコンタクト部107において、容易にフィールド
酸化膜が破壊したのに対し、L/W=5での同条件で
は、フィールド酸化膜破壊は全く出現せず、また、ラッ
チアップ耐量はL/W=10のそれと同水準であった。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【発明の効果】以上延べた様に、本発明によれば、多結
晶シリコン105の長さLと幅Wの比L/Wを6以下に
することによって、MOSICの微細化を進める上でフ
ィールド酸化膜を薄くする際遭遇する、定格外の高い電
圧や、静電気によるフィールド酸化膜の破壊を防ぐため
に十分な効果を有する。また、高集積化に伴って素子が
微細化された場合にも、特に配線を冗長させる必要が無
いため、回路スペースの有効利用が可能となり、高密度
化、高信頼性が達成できるという効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/784

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MOS型電界効果トランジスタを有する半
    導体装置において、半導体基板上に設けられた入力端
    子、電気的信号伝播方向に沿った長さに対する電気的信
    号伝播方向と直交する幅の比が、マスク上で6以下であ
    る抵抗体、前記入力端子と前記抵抗体とを電気的に接続
    する第1導電配線、前記抵抗体と破壊防止用素子とを電
    気的に接続する第2導電配線を有し、前記破壊防止用素
    子に隣接して設けられ、かつ前記半導体基板に電位を供
    給する電位供給部を有することを特徴とする半導体装
    置。
JP4058163A 1992-03-16 1992-03-16 半導体装置 Expired - Lifetime JPH0758738B2 (ja)

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