JPH06326307A - 半導体集積回路の入力回路装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の入力回路装置及びその製造方法

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JPH06326307A
JPH06326307A JP5131034A JP13103493A JPH06326307A JP H06326307 A JPH06326307 A JP H06326307A JP 5131034 A JP5131034 A JP 5131034A JP 13103493 A JP13103493 A JP 13103493A JP H06326307 A JPH06326307 A JP H06326307A
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JP
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input
circuit device
semiconductor integrated
integrated circuit
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JP5131034A
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Toshio Niwa
寿雄 丹羽
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 保護機能を維持しながら寄生容量を低減し高
速化を可能とした半導体集積回路の入力回路装置を提供
する。 【構成】 一端をパッド1に接続した第1ポリシリコン
抵抗2と、電源線に一端を接続した保護ダイオード3
と、第1ポリシリコン抵抗2の他端と保護ダイオード3
の他端の間に接続したMOSキャパシタ4と、接地線に
一端を接続した保護ダイオード5と、第1ポリシリコン
抵抗2の他端と保護ダイオード5の他端の間に接続した
MOSキャパシタ6と、第1ポリシリコン抵抗2の他端
に一端を接続した第2ポリシリコン抵抗7と、第2ポリ
シリコン抵抗7の他端に接続したCMOSインバータ
8,9とで半導体集積回路の入力回路装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、CMOSゲートアレ
イ等の半導体集積回路の入力回路装置及びその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、CMOSゲートアレイ等の半導体
集積回路においては、回路の静電破壊を防止するため、
抵抗とクランプダイオードを組み合わせた静電保護回路
が用いられている。図5は、例えば、「CMOS VL
SI設計の原理」(富沢孝他監訳,丸善発行,第196
頁)等に開示されている従来の静電保護回路を備えた入
力回路装置の構成例を示す回路構成図である。この静電
保護回路は、図5に示すように、電源線VDDと入力信号
線の間にPN接合が逆バイアスになるように保護ダイオ
ード103 を接続し、接地線VSSと入力信号線の間にも同
様に保護ダイオード104 を接続し、そしてこれらの保護
ダイオード103 ,104 は、ポリシリコンからなる入力保
護抵抗102 を介して外部入力ボンディングパッド101 に
接続して構成されている。なお図5において、105 ,10
6 は入力バッファを構成するCMOSインバータを示し
ている。そして上記保護ダイオード103 ,104 は、通常
ウェル領域と高濃度拡散層の接合部で形成するようにな
っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の半導
体集積回路の高速化に伴い、その入力回路装置も伝搬遅
延時間を出来るだけ小さくすることが要求されている。
この伝搬遅延時間の短縮手段の1つとして寄生容量の低
減化がある。入力回路装置の寄生容量は、大きく分ける
と2つある。その1つは保護ダイオードによる接合容量
であり、他の1つはCMOSインバータの入力ゲート容
量である。デバイスの微細化に伴い寄生容量も小さくな
ってきてはいるが、保護ダイオード等は、その使用目的
上小さくすることはなかなか困難である。したがって、
この保護ダイオードの接合容量による寄生容量が、入力
回路装置の伝搬遅延時間を低減できない一因となってい
る。
【0004】本発明は、従来の半導体集積回路の入力回
路装置における上記問題点を解消するためになされたも
ので、保護機能を維持しながら寄生容量を低減し高速化
を可能とした半導体集積回路の入力回路装置及びその製
造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、PチャネルMOSトランジスタ
とNチャネルMOSトランジスタとからなる入力バッフ
ァ回路と、入力信号線と電源線の間に設けた対電源用保
護素子と入力信号線と接地線の間に設けた対接地用保護
素子とを有する入力保護回路とで構成した半導体集積回
路の入力回路装置において、前記対電源用保護素子と対
接地用保護素子の少なくとも一方の保護素子と入力信号
線との間にMOSキャパシタを直列に接続して構成する
ものである。
【0006】このように構成した入力回路装置における
保護素子部分の寄生容量は、保護素子の寄生容量とMO
Sキャパシタの容量の直列接続容量となり、MOSキャ
パシタを接続しない場合の容量より低減され、したがっ
て入力回路装置の伝搬遅延時間は改善される。またES
Dが印加された場合はMOSキャパシタを構成している
ゲート絶縁膜が破壊され、ESDによる電荷を保護素子
を介して放電し、保護機能は維持される。
【0007】また、本発明に係る製造方法は、半導体基
板にウェル領域とフィールド酸化膜を形成したのち活性
領域に高濃度拡散層を形成し、次いで活性領域上にゲー
ト酸化膜を介してゲートを形成し、前記ウェル領域と高
濃度拡散層とで保護素子を構成し、前記ゲートとゲート
酸化膜と高濃度拡散層とでMOSキャパシタを構成する
ものである。
【0008】このような製造方法を用いることにより、
MOSキャパシタの下部に保護素子を形成することがで
き、入力回路装置の占有面積の増大をもたらすことな
く、伝搬遅延時間を改善した半導体集積回路の入力回路
装置を製造することが可能となる。
【0009】
【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明に係る半導体集積回路の入力回路装置の第1実施例を
示す回路構成図である。図において、1はボンディング
パッド、2は一端をボンディングパッド1に接続した第
1ポリシリコン抵抗、3は電源線VDDに一端を接続した
+ 保護ダイオード、4は第1ポリシリコン抵抗2の他
端とP+ 保護ダイオード3の他端の間に接続したMOS
キャパシタ、5は接地線VSSに一端を接続したN+ 保護
ダイオード、6は第1ポリシリコン抵抗2の他端とN+
保護ダイオード5の他端の間に接続したMOSキャパシ
タ、7は第1ポリシリコン抵抗2の他端に一端を接続し
た第2ポリシリコン抵抗、8,9は第2ポリシリコン抵
抗7の他端に接続した入力バッファを構成する2段構成
のCMOSインバータである。そしてP+ 保護ダイオー
ド3及びN+ 保護ダイオード5は、半導体基板に形成さ
れたウェル領域と高濃度拡散層の接合で形成され、MO
Sキャパシタ4,6は、それぞれP+ 保護ダイオード3
及びN+ 保護ダイオード5の活性領域に形成されるよう
になっている。
【0010】このように構成した入力回路装置において
は、P+ 保護ダイオード3及びN+保護ダイオード5に
は接合部に空乏層が存在するため、これによる寄生容量
3,C5 が形成されている。そして、これらの寄生容
量C3 ,C5 にMOSキャパシタ4,6の容量C4 ,C
6 が、それぞれ直列に接続されているので、電源線VDD
に接続される寄生容量の和は、C3 ・C4 /(C3 +C
4 )となり、MOSキャパシタ4を接続しない従来の構
成の場合の寄生容量C3 よりも、(C3 2 /(C3
4 )だけ小さくなる。同様に接地線VSSに接続される
寄生容量の和もMOSキャパシタ6を接続しない場合よ
り小さくなる。これにより入力回路装置の伝搬遅延時間
が短縮される。
【0011】またESDが印加された場合は、MOSキ
ャパシタ4又は6のゲート酸化膜が破壊され、ESDに
よる電荷を保護ダイオード3又は5を介して放電する。
またCMOSインバータ8の入力ゲート部においては、
保護ダイオード部と入力ゲート部との間に挿入されてい
る第2ポリシリコン抵抗7によりESDは減衰され、C
MOSインバータ8の入力ゲート部のゲート酸化膜は破
壊されず、回路動作上問題は生じない。この場合、MO
Sキャパシタ4又は6は上記のように絶縁破壊してしま
うが、絶縁破壊しても図5に示した従来の保護回路と同
等の構成になるので、致命的な故障とはならない。
【0012】上記図1に示した第1実施例の入力回路装
置を製造するには、通常のセルフアラインCMOS製造
プロセスとは一部異なる製造工程を用いて製造する。す
なわち、通常のセルフアラインCMOS製造工程では、
ポリシリコン層によるゲートの形成後に、高濃度拡散層
をイオン注入により形成し、ソース・ドレイン領域を構
成する。図2に、この通常の製造プロセスを用いた場合
のP+ 保護ダイオード部側のMOSキャパシタ部分の断
面を示す。図2において、11はNウェル、12はP+ 高濃
度拡散層、13はフィールド酸化膜、14はゲート酸化膜、
15はポリシリコンゲートであり、ポリシリコンゲート15
とゲート酸化膜14とNウェル11とでMOSキャパシタを
構成している。この製造プロセスの場合、ゲート15直下
の活性領域は高濃度拡散層をイオン注入で形成すること
ができず、したがってこの部分には保護ダイオードは形
成されない。
【0013】これに対し、本発明における製造方法は、
従来の製造プロセスの次の点を変更するものである。こ
れを図3に示す断面図を用いて説明する。まず半導体基
板にNウェル21を形成したのち、周知の選択酸化法によ
りフィールド酸化膜23を形成する。次いで、保護ダイオ
ードを形成する活性領域にフォトリソグラフィー技術に
よりP+ 高濃度拡散層22を形成する。次に保護ダイオー
ドの活性領域上にゲート酸化膜24とポリシリコンゲート
25を、図示しないCMOSトランジスタのゲート部と共
に形成する。そして、Nウェル21とP+ 高濃度拡散層22
の接合でP+ 保護ダイオードを構成し、ゲート25とゲー
ト酸化膜24とP+ 高濃度拡散層22とでMOSキャパシタ
を構成するものである。
【0014】この製造プロセスにより、保護ダイオード
の活性領域上にポリシリコンゲートを形成しても、その
直下の活性領域に高濃度拡散層を形成することができ
る。この図3に示した製造方法では、P+ 保護ダイオー
ド部について説明したが、N+保護ダイオード部も同様
のプロセス工程で製造することができる。
【0015】次に、図4に基づいて本発明に係る半導体
集積回路の入力回路装置の第2実施例について説明す
る。この実施例は、図1に示した第1実施例における保
護ダイオードの代わりに、保護素子としてMOSトラン
ジスタを用いて構成したものである。図4において、31
はボンディングパッド、32は第1ポリシリコン抵抗、33
はプルアップされたPチャネルMOSトランジスタ、34
はPチャネルMOSトランジスタ33のドレイン上に形成
されたMOSキャパシタ、35はプルダウンされたNチャ
ネルMOSトランジスタ、36はNチャネルMOSトラン
ジスタ35のドレイン上に形成されたMOSキャパシタ、
37は第2ポリシリコン抵抗、38,39はCMOSインバー
タである。
【0016】このように構成した入力回路装置におい
て、保護素子用のMOSトランジスタ33,35のドレイン
領域は、第1実施例の保護ダイオードと同じ構造になっ
ているので空乏層が存在し寄生容量が形成される。この
MOSトランジスタ33,35の寄生容量にMOSキャパシ
タ34,36の容量が直列に接続されるので、それらの寄生
容量和はMOSキャパシタ34,36を接続しない場合より
低減され、伝搬遅延時間が改善される。この第2実施例
の入力回路装置を製造する場合も、第1実施例の製造プ
ロセスと同様に、保護用MOSトランジスタのドレイン
領域は、ポリシリコンゲートの形成前に高濃度拡散層を
設けることにより形成される。
【0017】上記各実施例においては、MOSキャパシ
タを電源線側の保護素子部及び接地線側の保護素子部の
双方に設けたものを示したが、いずれか一方にのみ設け
ても、若干伝搬遅延時間の短縮化は低下するが、ほぼ同
様な作用効果を得ることができる。
【0018】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、本発明の入力回路装置によれば、保護素子の機能を
維持しながら寄生容量を低減して伝搬遅延時間を改善す
ることができる。また本発明の製造方法によれば、MO
Sキャパシタの下部に保護素子を形成することができ、
占有面積の増大をもたらすことなく伝搬遅延時間を改善
した入力回路装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体集積回路の入力回路装置の
第1実施例を示す回路構成図である。
【図2】一般的なセルフアラインCMOS製造プロセス
により形成されたMOSキャパシタ部分を示す断面図で
ある。
【図3】図1に示した第1実施例の入力回路装置の製造
方法を説明するためのMOSキャパシタ部分を示す断面
図である。
【図4】本発明に係る入力回路装置の第2実施例を示す
回路構成図である。
【図5】従来の入力回路装置の構成例を示す回路構成図
である。
【符号の説明】
1 ボンディングパッド 2 第1ポリシリコン抵抗 3 P+ 保護ダイオード 4 MOSキャパシタ 5 N+ 保護ダイオード 6 MOSキャパシタ 7 第2ポリシリコン抵抗 8,9 CMOSインバータ 21 Nウェル 22 P+ 高濃度拡散層 23 フィールド酸化膜 24 ゲート酸化膜 25 ポリシリコンゲート 31 ボンディングパッド 32 第1ポリシリコン抵抗 33 PチャネルMOSトランジスタ 34 MOSキャパシタ 35 NチャネルMOSトランジスタ 36 MOSキャパシタ 37 第2ポリシリコン抵抗 38,39 CMOSインバータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PチャネルMOSトランジスタとNチャ
    ネルMOSトランジスタとからなる入力バッファ回路
    と、入力信号線と電源線の間に設けた対電源用保護素子
    と入力信号線と接地線の間に設けた対接地用保護素子と
    を有する入力保護回路とで構成した半導体集積回路の入
    力回路装置において、前記対電源用保護素子と対接地用
    保護素子の少なくとも一方の保護素子と入力信号線との
    間にMOSキャパシタを直列に接続したことを特徴とす
    る半導体集積回路の入力回路装置。
  2. 【請求項2】 前記MOSキャパシタは、前記対電源用
    保護素子又は対接地用保護素子の少なくとも一方の保護
    素子の活性領域上に形成されていることを特徴とする請
    求項1記載の半導体集積回路の入力回路装置。
  3. 【請求項3】 前記MOSキャパシタは、ゲート酸化膜
    と該ゲート酸化膜の上部に形成されたゲートと該ゲート
    酸化膜の下部に形成された高濃度拡散層とで構成されて
    いることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積
    回路の入力回路装置。
  4. 【請求項4】 PチャネルMOSトランジスタとNチャ
    ネルMOSトランジスタとからなる入力バッファ回路
    と、入力信号線と電源線の間に設けた対電源用保護素子
    と入力信号線と接地線の間に設けた対接地用保護素子と
    前記各保護素子の少なくとも一方と入力信号線との間に
    直列に接続したMOSキャパシタとを有する入力保護回
    路とで構成した半導体集積回路の入力回路装置の製造方
    法において、半導体基板にウェル領域とフィールド酸化
    膜を形成したのち活性領域に高濃度拡散層を形成し、次
    いで活性領域上にゲート酸化膜を介してゲートを形成
    し、前記ウェル領域と高濃度拡散層とで保護素子を構成
    し、前記ゲートとゲート酸化膜と高濃度拡散層とでMO
    Sキャパシタを構成することを特徴とする半導体集積回
    路の入力回路装置の製造方法。
JP5131034A 1993-05-10 1993-05-10 半導体集積回路の入力回路装置及びその製造方法 Withdrawn JPH06326307A (ja)

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