JPH06252349A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JPH06252349A
JPH06252349A JP3364493A JP3364493A JPH06252349A JP H06252349 A JPH06252349 A JP H06252349A JP 3364493 A JP3364493 A JP 3364493A JP 3364493 A JP3364493 A JP 3364493A JP H06252349 A JPH06252349 A JP H06252349A
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JP
Japan
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polysilicon
film
diode
resistor
region
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JP3364493A
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Yasushi Haga
泰 芳賀
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】素子分離膜の絶縁破壊のない抵抗体及び保護ダ
イオードを提供する。 【構成】半導体集積装置の入力端子の静電気等にたいす
る保護ダイオードとして、ポリシリコンを用いた抵抗体
と接するようにポリシリコンダイオードを同一ポリシリ
コン上に形成する。Pウェル領域302内にP型不純物
がドープされた領域304を形成する。ポリシリコン膜
309を形成後、領域305にP型不純物イオンのドー
プを行い、領域306にN型不純物イオンのドープを行
う。第2の層間絶縁膜307の成膜工程、前記ポリシリ
コン膜と金属配線層をコンタクトホール310で接続す
る。前記Pウェル領域は拡散層を介してVssに接続す
る。 【効果】抵抗体とNP接合のポリシリコンダイオードが
同一ポリシリコン内で接しているため、素子の面積を小
さくできる。また拡散層の不純物濃度に関わりなく、保
護ダイオードの降伏電圧及び抵抗体の抵抗値を任意に設
定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路、より詳
しくは保護ダイオード及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】同一半導体基板上に複数の能動素子が集
積された半導体集積回路において図6に回路構成図、図
7に断面構造を示すように、従来は入力端子101から
の静電気印加に対して前記集積回路102を保護するた
めに、ポリシリコン207と拡散層からなる抵抗体10
4とMOSトランジスタの拡散領域に形成された第1導
電型層204と第2導電型層202の接合を用いた保護
ダイオード103を形成し、前記入力端子101からの
静電気印加を第2導電型層205に接続されたVss配
線105へと逃がしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記抵
抗体と前記保護ダイオードが分離されていたため、素子
面積が大きくなり半導体装置の高集積化を妨げるという
欠点を有していた。また、前記抵抗体と前記保護ダイオ
ードが分離されていたため、前記ポリシリコンの抵抗値
が大きいと静電気が印加した場合に前記ポリシリコンの
端部において高電圧が発生し、前記ポリシリコン下の素
子分離膜が絶縁破壊を起こすこともしばしばある。本発
明はこのような問題を解決するもので、その目的とする
ところは素子面積が小さく、素子分離膜の絶縁破壊のな
い抵抗体及び保護ダイオードを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は保護ダイオードとして拡散層上に形成されたN型及び
P型半導体を用いず、同一ポリシリコン内に抵抗体と接
するようにポリシリコンダイオードを形成することを特
徴とする。
【0005】
【実施例】以下に本発明の実施例を図に従って説明す
る。
【0006】図1は本発明における第1の実施例の上面
図及び断面図である。図1(a)は上面図、図1(b)
及び図1(c)はそれぞれ図1(a)におけるA−
A’、B−B’方向の断面図である。まず半導体集積装
置の周辺回路部入力端子付近Pウェル領域302内に、
P型不純物が1020〜1021/cm3程度の高濃度にド
ープされた能動素子領域304を形成する。但し、前記
Pウェル領域は拡散層を介してVssに接続されている
ものとする。次いで前記能動素子領域上のシリコン酸化
膜のエッチング後、気相成長(CVD)法によりポリシ
リコン膜を成膜し、前記能動素子領域内にて自己整合的
に接続する。続いてフォトレジストを用いたフォトリソ
グラフィとドライエッチング法により保護ダイオード層
としてのポリシリコン膜309を約3000Å程度形成
する。次にフォトレジストをマスクとしたフォトリソグ
ラフィにより、305で示した領域にP型不純物イオン
が1019〜1020/cm3程度になるように例えばイオ
ン注入によりホウ素を40Kevで1014〜1015/c
2のドープを行い、さらに続いて同様にフォトリソグ
ラフィにより306で示した領域にN型不純物イオンを
1019〜1020/cm3程度になるように例えばイオン
注入によりリンを40Kevで1014〜1015/cm2
ドープを行う。この後第2の層間絶縁膜307の成膜工
程、前記ポリシリコン膜と金属配線層とのコンタクトホ
ール310(以下、スルーホール)の開孔工程、前記金
属配線層としてのアルミニウムのスパッタ工程及びフォ
ト、エッチング工程を経て、図1のような保護ダイオー
ドを形成した。
【0007】本実施例における保護ダイオードは図2に
示すような回路構成を持ち、入力端子部401からの通
常の入力レベルに対しては抵抗体として働き、静電気等
によるVss以上の高電位の入力がPN接合ダイオード
の逆方向の降伏電圧以上となった場合には、前記保護ダ
イオードの逆方向の降伏電流を利用して前記高電位入力
を前記保護ダイオードを介してVss配線403へ逃が
すことにより半導体集積装置の内部の回路402を保護
する効果を持つ。ここで、本実施例における保護ダイオ
ードは、図1のN型不純物のドープされた抵抗体306
とNP接合のポリシリコンダイオードが同一ポリシリコ
ン309内で接しているため、素子の面積を小さくする
ことができる。また本実施例における保護ダイオードで
は、拡散層の不純物濃度とは別に前記ダイオードの不純
物濃度を設定することができるため、降伏電圧の設定が
容易である。例えばP形不純物の濃度を1021/cm3
に設定することにより降伏電圧は8V程度となる。さら
に、前記ダイオードの不純物濃度により降伏電圧を8V
程度に設定することにより、前記抵抗体端部での高電圧
の発生を防ぐことが可能である。また、前記図1のポリ
シリコンへP型及びN型不純物のドープする領域30
5、306及びウェル領域302及び能動領域304の
極性を逆にして前記ダイオードの極性を入れ換え、前記
抵抗体部分306をP型とした上で、前記ウェル領域3
02をVdd配線に接続した場合においても同様の効果
が得られる。
【0008】本実施例においては図1のウェル領域30
2をVss配線に接続したが、前記能動領域304を用
いず前記ポリシリコン309上のP型にドープされた領
域305をスルーホール及び金属配線層を介してVss
配線に接続することも可能である。また素子の微細化が
進むに従って、ゲート膜が薄くなりゲート耐圧が低下し
た場合(例えば0.5μmルールの時、ゲート膜は10
0Åとなりゲート耐圧は10Vとなる)においては、ト
ランジスタなどの内部回路を用いて保護回路を作るとゲ
ート膜が破壊してしまうことがあるが、本発明のように
素子分離上に形成されたダイオードを用いることにより
耐圧を任意に設定できるため、ゲート膜破壊を防ぐこと
が可能となる。
【0009】図3は本発明における第2の実施例の上面
図及び断面図である。図3(a)は上面図、図3(b)
は図3(a)におけるA−A’方向の断面図である。ま
ず、半導体集積装置の周辺回路部入力端子付近Nウェル
領域502内にN型不純物が1020〜1021/cm3
度の高濃度にドープされた能動素子領域504、Pウェ
ル領域503内にP型不純物が1020〜1021/cm3
程度の高濃度にドープされた能動素子領域505を形成
する。但し、前記Pウェル領域及び前記Nウェル領域は
拡散層を介して各々Vss及びVddに接続されている
ものとする。次いで前記能動素子領域上のシリコン酸化
膜のエッチング後、気相成長(CVD)法によりポリシ
リコン膜を約3000Å程度成膜し、前記能動素子領域
内にて自己整合的に接続する。続いてフォトレジストを
用いたフォトリソグラフィとドライエッチング法により
保護ダイオード層としてのポリシリコン膜511を形成
する。次にフォトレジストをマスクとしたフォトリソグ
ラフィにより、507で示した領域にN型不純物イオン
の濃度が1019〜1020/cm3程度となるようにイオ
ン打ち込みにより40KeVで1014〜1015/cm2
のリンのドープを行い、さらに続いて同様にフォトリソ
グラフィにより508で示した領域にP型不純物イオン
の濃度が1019〜1020/cm3程度となるようにイオ
ン打ち込みにより40KeVで1014〜1015/cm2
のホウ素のドープを行う。この後第2の層間絶縁膜50
9の成膜工程、スルーホール512の開孔工程、前記金
属配線層としてのアルミニウムのスパッタ工程及びフォ
ト、エッチング工程を経て、図1のような保護ダイオー
ドを形成した。
【0010】本実施例においては前記第1の実施例の特
徴に加えて図4の回路構成の概念図に示すように、PN
接合ダイオード及びNP接合ダイオードの両方が形成さ
れているため、正負両方の静電気に対しても保護効果を
持つ。
【0011】前記第1及び第2の実施例に記載された半
導体装置は以下に述べるような製造方法を用いても製造
が可能である。ここでは第1の実施例を用いて説明す
る。
【0012】図5は本発明における第3の実施例の工程
説明図である。まず、図5(a)のように半導体集積装
置の周辺回路部入力端子付近Nウェル領域内にN型不純
物が1020〜1021/cm3程度の高濃度にドープされ
た能動素子領域701を形成する。但し、前記Nウェル
領域は拡散層を介してVddに接続されているものとす
る。次いで前記能動素子領域上のシリコン酸化膜のエッ
チング後、プロセスガスにモノシラン(SiH3)とホ
スフィン(PH3)を用いた気相成長(CVD)法によ
り予めN型不純物としてリンが1019〜1020/cm3
程度ドープされたポリシリコン膜を約3000Å成膜
し、前記能動素子領域内にて自己整合的に接続する。続
いてフォトレジストを用いたフォトリソグラフィとドラ
イエッチング法により図5(b)のような保護ダイオー
ド層としてのポリシリコン膜702を形成する。次にフ
ォトレジストをマスクとしたフォトリソグラフィによ
り、図5(c)に704で示した領域にイオン打ち込み
により1016/cm2程度のホウ素をドープしてP型不
純物イオン濃度が1019〜1020/cm3程度となるよ
うにする。この後第2の層間絶縁膜の成膜工程、スルー
ホール705の開孔工程、前記金属配線層としてのアル
ミニウムのスパッタ工程及びフォト、エッチング工程を
経て、図5(d)のような保護ダイオードを形成した。
【0013】本実施例においては前記第1及び第2の実
施例の特徴に加えて、CVD法によって形成されるポリ
シリコン702に予めN型不純物がドープされているた
め、フォトリソグラフィを用いた不純物ドープの工程が
1回で済み、前記第1及び第2の実施例に比べて工程の
短縮が可能となる。また本実施例においてはフォト、イ
オン打ち込み工程が1回であるため、第1導電型部分と
第2導電型部分が自己整合的に形成されるので、アライ
メントずれ等により不純物濃度の不均一な領域が形成さ
れ難いという利点を持つ。本実施例においては前記ポリ
シリコンの成膜時に同時に不純物ドープを行ったが、ポ
リシリコン成膜後全面イオンインプラ工程、あるいは不
純物を含むガスを導入しての熱処理等を用いてドープし
てもよい。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように本発明による保護ダイ
オードでは、N型不純物のドープされた抵抗体とNP接
合のポリシリコンダイオードが同一ポリシリコン内で接
しているため、素子の面積を小さくすることが可能であ
る。また素子の微細化が進むに従って、ゲート膜が薄く
なりゲート耐圧が低下した場合においては、トランジス
タなどの内部回路を用いて保護回路を作るとゲート膜が
破壊してしまうことがあるが、本発明のように素子分離
上に形成されたダイオードを用いることにより耐圧を任
意に設定できるため、ゲート膜破壊を防ぐことが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における第1の実施例の上面図及び断面
図。
【図2】本発明における第1の実施例の回路構成の概念
図。
【図3】本発明における第2の実施例の上面図及び断面
図。
【図4】本発明における第2の実施例の回路構成の概念
図。
【図5】本発明における第3の実施例の工程説明図。
【図6】従来技術における保護ダイオードの回路構成の
概念図。
【図7】従来技術における保護ダイオードの断面構造の
概念図。
【符号の説明】
入力端子 101、401、
601 半導体集積装置の内部回路 102、402、
602 保護ダイオード 103 抵抗体 104 Vdd配線 603 Vss配線 105、403、
604 単結晶シリコン基板 201、301、
501 Pウェル領域 302 Nウェル領域 202 高濃度P型拡散領域 205、304、
503、704 高濃度N型拡散領域 204、502、
701、703 素子分離領域 203、303、
506 ゲート電極 206 ポリシリコン層 207、309、
511 P型にドープされたポリシリコン層 305、505、
508 N型にドープされたポリシリコン層 306、504、
507、702 第1の層間絶縁膜層 208、307、
509 スルーホール 310、512、
705 金属配線層 209、311、
513、706 保護膜 210、308、
510

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同一半導体基板上に複数の能動素子が集積
    された半導体装置において、入力端子にポリシリコンか
    らなる抵抗体が形成され、かつ前記抵抗体に接するよう
    にポリシリコンからなるダイオードが形成されているこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】同一半導体基板上に複数の能動素子が集積
    された半導体装置において、第1導電型と第2導電型の
    ポリシリコンからなる抵抗体が並列に接続されており、
    前記第1導電型及び前記第2導電型ポリシリコンに接す
    るように各々第2導電型及び第1導電型ポリシリコンか
    らなるダイオードが形成されていることを特徴とする半
    導体装置。
  3. 【請求項3】同一半導体基板上に複数の能動素子が集積
    された半導体装置において、第1導電型の不純物がドー
    プされたポリシリコン層を形成する工程と、フォトリソ
    グラフィを用いて前記ポリシリコン層に第2導電型の不
    純物をドープし、抵抗体とダイオードとを形成する工程
    とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP3364493A 1993-02-23 1993-02-23 半導体装置及び半導体装置の製造方法 Pending JPH06252349A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004356622A (ja) * 2003-04-18 2004-12-16 St Microelectron Srl 接合型電子部品および前記電子部品を含む集積された電力装置
CN102629756A (zh) * 2011-02-03 2012-08-08 夏普株式会社 二极管保护电路、lnb以及天线系统

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004356622A (ja) * 2003-04-18 2004-12-16 St Microelectron Srl 接合型電子部品および前記電子部品を含む集積された電力装置
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