JPH07169918A - Semiconductor device with protection circuit - Google Patents

Semiconductor device with protection circuit

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JPH07169918A
JPH07169918A JP31687293A JP31687293A JPH07169918A JP H07169918 A JPH07169918 A JP H07169918A JP 31687293 A JP31687293 A JP 31687293A JP 31687293 A JP31687293 A JP 31687293A JP H07169918 A JPH07169918 A JP H07169918A
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JP
Japan
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region
wiring
mosfet
channel
electrode
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JP31687293A
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Inventor
Noriaki Sato
典章 佐藤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To inhibit the generation of parasitic bipolar current and prevent deterioration even when overvoltage is applied by using only a p channel MOSFET for a protection circuit which is designed to prevent the application of over voltage added from the outside upon an internal circuit. CONSTITUTION:A signal line 3, which is connected to an outside circuit and connected to a pad 1 which an outside signal is inputted, is connected to a sate electrode 25 of MOSFET 2 of an internal circuit. The signal line 3 is connected to power supply voltage Vdd by way of pMOS 4 and it is also connected to reference voltage Vss by way of pMOS 5. More specifically, outside signal voltage is turned into overvoltage which exceeds the power supply voltage Vdd, the polarity between source and drain electrodes of the pMOS 4 will be inverted. Since the gate electrode is connected to the source electrode S4 at that time, no overvoltage will be applied to the internal circuit due to an on-state which is produced when voltage is applied to a drain electrode D4, which exceeds a total sum of the power supply voltage Vdd and a threshold voltage value Vth of the pMOS 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、特に、絶縁表面上の超薄膜半導体層(S
OI)に形成される集積回路に静電気等の過大電圧が加
わったときに、内部回路を保護するための保護回路に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an ultra thin semiconductor layer (S) on an insulating surface.
The present invention relates to a protection circuit for protecting an internal circuit when an excessive voltage such as static electricity is applied to the integrated circuit formed in OI).

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS型ICの静電気等による過大電圧
に対する保護回路として、フィールドMOSFET型、
クランプ型MOSFET型、またはCMOSバッファ回
路型等が知られている。
2. Description of the Related Art As a protection circuit for an excessive voltage due to static electricity of a MOS type IC, a field MOSFET type,
A clamp type MOSFET type, a CMOS buffer circuit type and the like are known.

【0003】図6(A)は、フィールドMOSFET型
保護回路の回路図、図6(B)は、その断面図を示す。
図6(A)に示すように、外部信号を入力するためのパ
ッド100が、信号線103によって、内部回路、例え
ばMOSFET102のゲート電極等に接続されてい
る。信号線103は、厚いフィールド酸化膜をゲート絶
縁膜としたフィールドMOSFET101を介して基準
電圧Vssに接続されている。フィールドMOSFET1
01のゲート電極は信号線103側に接続されている。
FIG. 6A is a circuit diagram of a field MOSFET type protection circuit, and FIG. 6B is a sectional view thereof.
As shown in FIG. 6A, a pad 100 for inputting an external signal is connected to an internal circuit such as a gate electrode of the MOSFET 102 by a signal line 103. The signal line 103 is connected to the reference voltage Vss via the field MOSFET 101 having a thick field oxide film as a gate insulating film. Field MOSFET 1
The gate electrode of 01 is connected to the signal line 103 side.

【0004】図6(B)に示すように、フィールドMO
SFET101及び内部回路のMOSFET102は、
例えばシリコン基板110表面に形成されたp型ウェル
111内に形成されている。p型ウェル内の各素子は、
フィールド酸化膜112によって分離されている。
As shown in FIG. 6B, the field MO
SFET101 and MOSFET102 of the internal circuit,
For example, it is formed in the p-type well 111 formed on the surface of the silicon substrate 110. Each element in the p-well is
It is separated by the field oxide film 112.

【0005】フィールドMOSFET101のゲート絶
縁膜には、フィールド酸化膜が使用される。フィールド
酸化膜112上のゲート電極115は、層間絶縁膜11
3に設けられたコンタクトホールを介してパッド100
からの配線114に接続される。配線114は、フィー
ルドMOSFET101の基準電圧Vssとは反対側の電
極(ドレイン電極)に接続されている。
A field oxide film is used for the gate insulating film of the field MOSFET 101. The gate electrode 115 on the field oxide film 112 is the interlayer insulating film 11
Pad 100 through the contact hole provided in FIG.
Is connected to the wiring 114. The wiring 114 is connected to the electrode (drain electrode) on the side opposite to the reference voltage Vss of the field MOSFET 101.

【0006】フィールド酸化膜112は、内部回路のM
OSFET102に使用されるゲート絶縁膜よりも厚い
ため、フィールドMOSFET101の閾値電圧Vth1
は、内部回路のMOSFET102の閾値電圧Vth2 よ
りも高い。従って、フィールドMOSFET101は、
内部回路のMOSFET102の閾値電圧Vth2 相当の
通常の電圧では動作せず、閾値電圧Vth1 以上の過大電
圧が印加されたときのみ導通状態となる。このようにし
て、閾値電圧Vth1 以上の過大電圧が内部回路に直接印
加されるのを防止する。
The field oxide film 112 is the M of the internal circuit.
Since it is thicker than the gate insulating film used for the OSFET 102, the threshold voltage Vth1 of the field MOSFET 101 is
Is higher than the threshold voltage Vth2 of the MOSFET 102 in the internal circuit. Therefore, the field MOSFET 101 is
It does not operate at a normal voltage equivalent to the threshold voltage Vth2 of the MOSFET 102 in the internal circuit, and becomes conductive only when an excessive voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth1 is applied. In this way, an excessive voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth1 is prevented from being directly applied to the internal circuit.

【0007】しかし、通常フィールドMOSFETの閾
値電圧はかなり高く、内部回路のMOSFET102の
閾値電圧Vth2 とフィールドMOSFETの閾値電圧V
th1との間の電圧ではフィールドMOSFET101は
導通状態にならない。従って保護機能が働かず、内部回
路のMOSFET102のゲート電極に過大電圧が印加
される電圧領域が存在する。
However, the threshold voltage of the field MOSFET is usually quite high, and the threshold voltage Vth2 of the MOSFET 102 in the internal circuit and the threshold voltage Vth of the field MOSFET are high.
The voltage between th1 and the field MOSFET 101 does not become conductive. Therefore, the protection function does not work, and there is a voltage region where an excessive voltage is applied to the gate electrode of the MOSFET 102 in the internal circuit.

【0008】図7(A)は、クランプ型保護回路の回路
図、図7(B)は、その断面図を示す。図7(A)に示
す回路は、図6(A)に示すフィールドMOSFET型
保護回路のフィールドMOSFET101をクランプM
OSFET104に置き換えたものである。クランプM
OSFET104のゲート電極は、基準電圧Vssに接続
されている。
FIG. 7A is a circuit diagram of a clamp type protection circuit, and FIG. 7B is a sectional view thereof. The circuit shown in FIG. 7A has a field MOSFET 101 of the field MOSFET type protection circuit shown in FIG.
It is replaced with the OSFET 104. Clamp M
The gate electrode of the OSFET 104 is connected to the reference voltage Vss.

【0009】図7(B)に示すように、クランプMOS
FET104のゲート電極116は、配線117を介し
て基準電圧Vss側の電極(ソース電極)に接続されてい
る。パッド100からの配線114は、クランプMOS
FET104のドレイン電極及び内部回路のMOSFE
T102のゲート電極に接続されている。
As shown in FIG. 7B, the clamp MOS
The gate electrode 116 of the FET 104 is connected to the electrode (source electrode) on the side of the reference voltage Vss via the wiring 117. The wiring 114 from the pad 100 is a clamp MOS.
Drain electrode of FET 104 and MOSFE of internal circuit
It is connected to the gate electrode of T102.

【0010】クランプMOSFET104のゲート電極
はソース電極の電位に接続されているため、通常はオフ
状態である。しかし、ドレイン電極にパンチスルー電圧
以上の電圧が印加されると、ドレイン領域周囲の空乏層
が発達してソース領域に達し、さらにソース、ドレイン
領域間の電位障壁がなくなり、パンチスルー電流が流れ
る。
Since the gate electrode of the clamp MOSFET 104 is connected to the potential of the source electrode, it is normally off. However, when a voltage higher than the punch-through voltage is applied to the drain electrode, a depletion layer around the drain region develops and reaches the source region, and the potential barrier between the source and drain regions disappears, and punch-through current flows.

【0011】従って、パンチスルー電圧を図6のフィー
ルドMOSFET型保護回路の閾値電圧Vth1 よりも低
く選ぶことにより、保護回路として機能する過大電圧の
下限を下げることができる。しかし、この場合でも、内
部回路のMOSFET102の閾値電圧Vth2 とパンチ
スルー電圧との間の電圧では、クランプ型保護回路は保
護回路として機能しない。
Therefore, by selecting the punch-through voltage lower than the threshold voltage Vth1 of the field MOSFET type protection circuit of FIG. 6, it is possible to lower the lower limit of the excessive voltage which functions as the protection circuit. However, even in this case, the clamp protection circuit does not function as a protection circuit at a voltage between the threshold voltage Vth2 of the MOSFET 102 of the internal circuit and the punch through voltage.

【0012】上記問題点を解決する方法として、CMO
Sバッファ保護回路が知られている。図8(A)は、C
MOSバッファ保護回路の回路図、図8(B)は、その
断面図を示す。
As a method for solving the above problems, the CMO
S-buffer protection circuits are known. FIG. 8A shows C
A circuit diagram of the MOS buffer protection circuit, FIG. 8B is a cross-sectional view thereof.

【0013】図8(A)に示すように、パッド100に
接続された信号線103は、nチャネルMOSFET
(以下nMOSという。)106を介して基準電圧Vss
に接続され、かつpチャネルMOSFET(以下pMO
Sという。)105を介して電源電圧Vddに接続されて
いる。
As shown in FIG. 8A, the signal line 103 connected to the pad 100 is an n-channel MOSFET.
(Hereinafter referred to as nMOS) 106 through the reference voltage Vss
And a p-channel MOSFET (hereinafter referred to as pMO
It is called S. ) 105 to the power supply voltage Vdd.

【0014】ここで説明の都合上、pMOS105の電
源電圧Vdd側電極をソース電極S105、配線103側
電極をドレイン電極D105と、nMOS106の基準
電圧Vss側電極をソース電極S106、配線103側電
極をドレイン電極D106と表示する。pMOS105
のゲート電極及びnMOS106のゲート電極は、それ
ぞれソース電極S105及びソース電極S106に接続
されている。
For convenience of explanation, the power supply voltage Vdd side electrode of the pMOS 105 is the source electrode S105, the wiring 103 side electrode is the drain electrode D105, the reference voltage Vss side electrode of the nMOS 106 is the source electrode S106, and the wiring 103 side electrode is the drain. This is designated as electrode D106. pMOS105
And the gate electrode of the nMOS 106 are connected to the source electrode S105 and the source electrode S106, respectively.

【0015】図8(B)に示すように、シリコン基板1
10表面に形成されたn型ウェル118にpMOS10
5が形成され、p型ウェル111にnMOS106及び
内部回路のMOSFET102が形成されている。
As shown in FIG. 8B, the silicon substrate 1
In the n-type well 118 formed on the surface of the
5, the nMOS 106 and the MOSFET 102 of the internal circuit are formed in the p-type well 111.

【0016】pMOS105のドレイン電極D105及
びnMOS106のドレイン電極D106は、層間絶縁
膜113に設けられたコンタクトホールを介して、パッ
ド100から延びた配線114に接続されている。pM
OS105のソース電極S105及びゲート電極は電源
電圧Vddに接続され、nMOS106のソース電極S1
06及びゲート電極は基準電圧Vssに接続されている。
The drain electrode D105 of the pMOS 105 and the drain electrode D106 of the nMOS 106 are connected to the wiring 114 extending from the pad 100 through a contact hole provided in the interlayer insulating film 113. pM
The source electrode S105 and the gate electrode of the OS 105 are connected to the power supply voltage Vdd, and the source electrode S1 of the nMOS 106 is
06 and the gate electrode are connected to the reference voltage Vss.

【0017】基準電圧Vss以上であって電源電圧Vdd以
下の通常の電圧が印加されている場合は、pMOS10
5及びnMOS106はオフ状態である。従って、印加
された電圧はそのまま内部回路に加わる。
When a normal voltage higher than the reference voltage Vss and lower than the power supply voltage Vdd is applied, the pMOS 10
5 and the nMOS 106 are off. Therefore, the applied voltage is directly applied to the internal circuit.

【0018】パッド100に電源電圧Vdd以上の過大電
圧が印加されると、pMOS105のソース、ドレイン
電極間の極性が反転する。このときゲート電極は相対的
に低電圧となっているソース電極S105に接続されて
いるため、ドレイン電極D105に電源電圧VddとpM
OS105の閾値電圧Vthとの和以上の電圧が印加され
たときオン状態となる。このため、内部回路には電源電
圧VddとpMOS105による電圧降下分との和以上の
電圧は加わらない。
When an excessive voltage higher than the power supply voltage Vdd is applied to the pad 100, the polarity between the source and drain electrodes of the pMOS 105 is inverted. At this time, since the gate electrode is connected to the source electrode S105 which has a relatively low voltage, the drain electrode D105 is connected to the power supply voltage Vdd and pM.
When a voltage equal to or higher than the sum of the threshold voltage Vth of the OS 105 is applied, it is turned on. Therefore, no voltage higher than the sum of the power supply voltage Vdd and the voltage drop due to the pMOS 105 is applied to the internal circuit.

【0019】同様に、パッド100に基準電圧Vssより
もnMOS106の閾値電圧Vth以上負極性の過大電圧
が印加された場合には、nMOS106がオン状態とな
り、内部回路には、基準電圧VssよりnMOS106の
閾値電圧以上負の過大電圧は加わらない。
Similarly, when a negative excessive voltage of the threshold voltage Vth of the nMOS 106 or more than the reference voltage Vss is applied to the pad 100, the nMOS 106 is turned on, and the internal circuit of the nMOS 106 is higher than the reference voltage Vss. Excessive negative voltage above the threshold voltage is not applied.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】上記CMOS型バッフ
ァ保護回路は、通常の半導体基板を用いた集積回路に一
般的に用いられている。しかし、この保護回路を絶縁表
面上の超薄膜SOI半導体層にMOSFETが形成され
た集積回路に適用しようとすると以下のような問題が生
ずる。
The CMOS type buffer protection circuit described above is generally used in an integrated circuit using a normal semiconductor substrate. However, if this protection circuit is applied to an integrated circuit in which a MOSFET is formed on an ultra-thin SOI semiconductor layer on an insulating surface, the following problems occur.

【0021】nMOSに大きなドレイン電流が流れる
と、インパクトイオン化によりチャネル部に電子正孔対
が生成される。半導体基板表面のp型ウェル等に形成さ
れたnMOSの場合には、生成した正孔はp型ウェルを
介して放電される。しかし、SOI上に形成された場合
には、ウェルを介して放電されないため、正孔がチャネ
ル部に蓄積される。
When a large drain current flows through the nMOS, electron-hole pairs are generated in the channel portion by impact ionization. In the case of an nMOS formed in a p-type well or the like on the surface of a semiconductor substrate, the generated holes are discharged through the p-type well. However, when it is formed on the SOI, it is not discharged through the well, and holes are accumulated in the channel portion.

【0022】この蓄積された正孔によってチャネル部の
電位が上昇する。これは、チャネル部とソース領域間の
pn接合の順方向バイアスとなる。ソース領域、チャネ
ル領域及びドレイン領域をそれぞれエミッタ、ベース及
びコレクタとみなしたnpnトランジスタの動作に置き
換えて考えると、順方向バイアスにより、ベース電流が
流れることになる。これにより、ソース領域からドレイ
ン領域に大きなコレクタ電流(寄生バイポーラ電流)が
流れる。
The accumulated holes increase the potential of the channel portion. This becomes a forward bias of the pn junction between the channel portion and the source region. Considering the operation of the npn transistor in which the source region, the channel region and the drain region are regarded as the emitter, the base and the collector, respectively, the forward bias causes a base current to flow. As a result, a large collector current (parasitic bipolar current) flows from the source region to the drain region.

【0023】寄生バイポーラ電流が流れると、MOSF
ETは発振状態になり、過大電流が流れる。その結果、
ゲート絶縁膜の劣化やドレインpn接合の劣化を招き、
MOSFET自体の素子特性の劣化を引き起こす。特
に、静電気による過大電圧は、数百ボルトにも及ぶの
で、SOI構造によるCMOSバッファ保護回路自体に
過大な寄生バイポーラ電流が流れ、劣化が生じやすい。
When a parasitic bipolar current flows, MOSF
ET becomes an oscillating state and an excessive current flows. as a result,
It causes deterioration of the gate insulating film and deterioration of the drain pn junction,
This causes deterioration of the device characteristics of the MOSFET itself. In particular, since an excessive voltage due to static electricity reaches several hundreds of volts, an excessive parasitic bipolar current flows through the CMOS buffer protection circuit itself having the SOI structure, which easily causes deterioration.

【0024】本発明の目的は、過大電圧が印加されても
劣化が生じにくく、信頼性の高い保護回路を有する半導
体装置を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having a highly reliable protection circuit which is unlikely to deteriorate even when an excessive voltage is applied.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】以下に、課題を解決する
ための手段を、制限的意味ではなくただ単に理解の容易
のための例示として図面中の符号を付しつつ説明する。
[Means for Solving the Problems] The means for solving the problems will be described below with reference numerals in the drawings as an exemplification for the sake of easy understanding, not in a limiting sense.

【0026】本発明の半導体装置は、内部回路と、外部
装置と信号の入出力を行うための入出力端子(1)と、
前記内部回路と前記入出力端子とを接続するための信号
線(3)と、前記信号線と第1の定電位配線(Vss)と
を接続する第1のpチャネルMOSFET(5)と、前
記第1のpチャネルMOSFETのゲート電極と、前記
第1のpチャネルMOSFETの前記信号線に接続され
た電極とを接続する配線と、前記信号線と、前記第1の
定電位配線の電位よりも高電位の第2の定電位配線(V
dd)とを接続する第2のpチャネルMOSFET(4)
と、前記第2のpチャネルMOSFETのゲート電極
と、前記第2のpチャネルMOSFETの前記第2の定
電位配線に接続された電極とを接続する他の配線とを含
む。
The semiconductor device of the present invention includes an internal circuit, an input / output terminal (1) for inputting / outputting a signal to / from an external device,
A signal line (3) for connecting the internal circuit and the input / output terminal; a first p-channel MOSFET (5) for connecting the signal line and a first constant potential wiring (Vss); A wiring connecting the gate electrode of the first p-channel MOSFET and the electrode connected to the signal line of the first p-channel MOSFET, the signal line, and the potential of the first constant potential wiring High potential second constant potential wiring (V
dd) second p-channel MOSFET (4) connecting to
And another wiring connecting the gate electrode of the second p-channel MOSFET and the electrode connected to the second constant potential wiring of the second p-channel MOSFET.

【0027】前記第1及び第2のpチャネルMOSFE
Tは、絶縁表面上の薄膜半導体領域(21)に形成して
もよい。前記第1及び第2のpチャネルMOSFETの
ソース/ドレイン領域のうち、絶縁ゲート電極の下方の
部分は中央部分より不純物濃度を低くしてもよい。ま
た、前記第1及び第2のpチャネルMOSFETの絶縁
ゲート電極(23、24)の側面に絶縁材料で形成され
た側壁領域を形成し、前記第1及び第2のpチャネルM
OSFETのソース/ドレイン領域のうち、前記側壁領
域下方の部分は中央部分より不純物濃度を低くしてもよ
い。
The first and second p-channel MOSFEs
T may be formed in the thin film semiconductor region (21) on the insulating surface. Of the source / drain regions of the first and second p-channel MOSFETs, the portion below the insulated gate electrode may have a lower impurity concentration than the central portion. Sidewall regions formed of an insulating material are formed on the side surfaces of the insulated gate electrodes (23, 24) of the first and second p-channel MOSFETs, and the first and second p-channel M
In the source / drain region of the OSFET, the portion below the sidewall region may have a lower impurity concentration than the central portion.

【0028】また、前記信号線は、前記p+ 型領域の所
定位置と前記入出力端子を接続する第1配線と前記p+
型領域の他の所定位置と前記内部回路とを接続する第2
配線とを含み、前記第1のpチャネルMOSFETのゲ
ート電極は前記他の所定位置に接続するように構成して
もよい。
Further, the signal line, the first wiring for connecting said output terminal and a predetermined position of the p + -type region p +
A second connecting the other predetermined position of the mold region and the internal circuit
And a gate electrode of the first p-channel MOSFET including a wiring may be connected to the other predetermined position.

【0029】[0029]

【作用】外部から加わった過大電圧が内部回路に加わる
ことを防止するための保護回路に、pチャネルMOSF
ETのみを使用することにより、寄生バイポーラ電流の
発生を抑制することができる。これは、正孔によるイン
パクトイオン化が電子によるインパクトイオン化よりも
少ないためである。このため、保護回路自体の信頼性を
向上させることができる。この構成は、薄膜半導体層に
形成したインパクトイオン化の影響を受けやすいMOS
FETにおいて特に有効である。
A p-channel MOSF is provided in a protection circuit for preventing an excessive voltage applied from the outside from being applied to the internal circuit.
By using only ET, generation of parasitic bipolar current can be suppressed. This is because impact ionization by holes is less than impact ionization by electrons. Therefore, the reliability of the protection circuit itself can be improved. This structure is a MOS formed in the thin film semiconductor layer and susceptible to impact ionization.
It is particularly effective in FET.

【0030】また、保護回路のMOSFETのソース/
ドレイン領域をLDD構造または二重拡散ドレイン構造
にすることにより、さらに、インパクトイオン化を抑制
することができる。
The source of the MOSFET of the protection circuit /
Impact ionization can be further suppressed by forming the drain region into the LDD structure or the double diffusion drain structure.

【0031】前記第1及び第2のpチャネルMOSFE
Tと前記信号線との接続点と、前記入出力端子との間に
抵抗を設けることにより、パルス状の過大電圧が印加さ
れた場合に、その波形をなまらせて内部回路に伝達する
ことができる。
The first and second p-channel MOSFEs
By providing a resistor between the connection point between T and the signal line and the input / output terminal, when a pulsed excessive voltage is applied, the waveform is blunted and transmitted to the internal circuit. it can.

【0032】[0032]

【実施例】図1〜図3を参照して、本発明の実施例によ
る保護回路について説明する。図1(A)は、回路図を
示す。外部回路と接続され外部信号が入力されるパッド
1に接続された信号線3が、内部回路のMOSFET2
のゲート電極に接続されている。信号線3は、pMOS
4を介して電源電圧Vddに接続され、また、pMOS5
を介して基準電圧Vssに接続されている。ここで説明の
容易の為に、pMOS4の電源電圧Vdd側電極をソース
電極S4、信号線3側電極をドレイン電極D4と、pM
OS5の基準電圧Vss側電極をドレイン電極D5、信号
線3側電極をソース電極S5と表示する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A protection circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A shows a circuit diagram. The signal line 3 connected to the pad 1 to which an external signal is input and which is connected to the external circuit is the MOSFET 2 of the internal circuit.
Connected to the gate electrode of. The signal line 3 is a pMOS
Connected to the power supply voltage Vdd via p.
It is connected to the reference voltage Vss via. For ease of explanation, the power supply voltage Vdd side electrode of the pMOS4 is the source electrode S4, the signal line 3 side electrode is the drain electrode D4, and the pM4
The reference voltage Vss side electrode of OS5 is indicated as the drain electrode D5, and the signal line 3 side electrode is indicated as the source electrode S5.

【0033】pMOS4、5のゲート電極はそれぞれソ
ース電極S4、S5に接続されている。図1(B)は、
pMOS4、5及び内部回路のMOSFET2の断面図
を示す。絶縁性領域10の表面に島状に超薄膜の半導体
領域21、22が形成されている。半導体領域21に
は、p+ 型領域13、n型領域18、p+ 型領域14、
n型領域19、p+ 型領域15がこの順序でそれぞれの
領域が接するように形成されている。
The gate electrodes of the pMOSs 4 and 5 are connected to the source electrodes S4 and S5, respectively. Figure 1 (B)
The cross section of pMOS4, 5 and MOSFET2 of an internal circuit is shown. Ultra-thin semiconductor regions 21 and 22 are formed in an island shape on the surface of the insulating region 10. In the semiconductor region 21, the p + type region 13, the n type region 18, the p + type region 14,
The n-type region 19 and the p + -type region 15 are formed in this order so that the respective regions are in contact with each other.

【0034】半導体領域22には、n+ 型領域16、p
型領域20、n+ 型領域17がこの順序でそれぞれの領
域が接するように形成されている。n型領域18、19
及びp型領域20の上には、それぞれ絶縁ゲート構造を
有するゲート電極23、24、25が設けられている。
In the semiconductor region 22, the n + type region 16 and p
The mold region 20 and the n + type region 17 are formed in this order so that the respective regions are in contact with each other. n-type regions 18, 19
Gate electrodes 23, 24, 25 having an insulated gate structure are provided on the p-type region 20 and the p-type region 20, respectively.

【0035】p+ 型領域13、14、それに挟まれたn
型領域18及びゲート電極23は、pMOS5を構成
し、p+ 型領域14、15、それに挟まれたn型領域1
9及びゲート電極24は、pMOS4を構成する。ま
た、n+ 型領域16、17、それに挟まれたp型領域2
0及びゲート電極25は、nMOS2を構成する。
P + type regions 13 and 14 and n sandwiched between them
The type region 18 and the gate electrode 23 constitute the pMOS 5, and the p + type regions 14 and 15 and the n-type region 1 sandwiched between them are formed.
9 and the gate electrode 24 form a pMOS 4. In addition, the n + type regions 16 and 17 and the p type region 2 sandwiched between them.
The 0 and the gate electrode 25 form the nMOS 2.

【0036】ゲート電極23、25、及びp+ 型領域1
4は、層間絶縁膜11に設けられたコンタクトホールを
介して配線12に接続されている。配線12は、外部信
号を入力するための図1(B)には示さないパッド1に
接続されている。
Gate electrodes 23 and 25, and p + type region 1
4 is connected to the wiring 12 through a contact hole provided in the interlayer insulating film 11. The wiring 12 is connected to a pad 1 (not shown in FIG. 1B) for inputting an external signal.

【0037】ここで、超薄膜半導体層21、22の厚さ
は0.1μm、pMOS4、5のチャネル長は共に0.
8μm、nMOS2のチャネル長は0.5μm、n型領
域18、19、及びp型領域22の不純物濃度は4×1
16cm-3、ゲート絶縁膜の膜厚は15nm、p+ 型領
域13、14、15、及びn+ 型領域16、17の不純
物濃度は1×1020cm-3、ゲート電極23、24、2
5はポリシリコン、配線12はAl、Siの合金であ
る。
Here, the thickness of the ultrathin film semiconductor layers 21 and 22 is 0.1 μm, and the channel lengths of the pMOSs 4 and 5 are both 0.
The channel length of the nMOS 2 is 8 μm, the impurity concentration of the n-type regions 18 and 19 and the p-type region 22 is 4 × 1.
0 16 cm −3 , the thickness of the gate insulating film is 15 nm, the impurity concentration of the p + type regions 13, 14, 15 and the n + type regions 16, 17 is 1 × 10 20 cm −3 , and the gate electrodes 23, 24 Two
Reference numeral 5 is polysilicon, and the wiring 12 is an alloy of Al and Si.

【0038】また、図には示さないが、配線12とp+
型領域14等の拡散層との界面には、バリアメタルとし
てTiN/Tiの2層の金属層が形成されている。層間
絶縁膜11は、膜厚0.6μmのBPSG膜、絶縁性領
域10はシリコン基板に形成された厚さ0.5μmの埋
め込みSiO2 膜である。
Although not shown in the figure, the wiring 12 and p +
Two metal layers of TiN / Ti are formed as barrier metals at the interface with the diffusion layer such as the mold region 14. The interlayer insulating film 11 is a 0.6 μm thick BPSG film, and the insulating region 10 is a 0.5 μm thick embedded SiO 2 film formed on a silicon substrate.

【0039】外部信号電圧が、基準電圧Vssと電源電圧
Vddとの間の場合は、pMOS4、5は共にオフ状態で
ある。従って、外部信号電圧がそのまま内部回路に加わ
る。外部信号電圧が電源電圧Vdd以上の過大電圧になる
と、pMOS4のソース、ドレイン電極間の極性が反転
する。このときゲート電極は相対的に低電圧となってい
るソース電極S4に接続されているため、ドレイン電極
D4に電源電圧VddとpMOS4の閾値電圧Vthとの和
以上の電圧が印加されたときオン状態となる。このた
め、内部回路には電源電圧VddとpMOS4による電圧
降下分との和以上の電圧は加わらない。
When the external signal voltage is between the reference voltage Vss and the power supply voltage Vdd, both pMOSs 4 and 5 are in the off state. Therefore, the external signal voltage is directly applied to the internal circuit. When the external signal voltage becomes an excessive voltage higher than the power supply voltage Vdd, the polarity between the source and drain electrodes of pMOS4 is inverted. At this time, since the gate electrode is connected to the source electrode S4 having a relatively low voltage, the drain electrode D4 is turned on when a voltage higher than the sum of the power supply voltage Vdd and the threshold voltage Vth of the pMOS4 is applied. Becomes For this reason, no voltage higher than the sum of the power supply voltage Vdd and the voltage drop due to the pMOS4 is applied to the internal circuit.

【0040】同様に、外部信号電圧が、基準電圧Vssよ
りpMOS5の閾値電圧Vth以上負の過大電圧になる
と、内部回路には、基準電圧VssとpMOS5による電
圧降下分との和以上の負の過大電圧は加わらない。この
ように、過大電圧が内部回路に加わることを防止するこ
とができる。
Similarly, when the external signal voltage becomes a negative excessive voltage higher than the threshold voltage Vth of the pMOS5 from the reference voltage Vss, the internal circuit has a negative excessive voltage exceeding the sum of the reference voltage Vss and the voltage drop due to the pMOS5. No voltage is applied. In this way, it is possible to prevent excessive voltage from being applied to the internal circuit.

【0041】また、pMOSのみを使用したことによ
り、以下のようなメリットがある。不純物濃度4×10
16cm-3、温度300Kにおけるバルクシリコン中の電
子の移動度は、約900cm2 /V・s、正孔の移動度
は、約400cm2 /V・sである。MOS構造の反転
層内の電子の表面移動度は、バルクの移動度の約40
%、正孔の表面移動度は、バルクの移動度の約34%で
ある。従って、正孔の表面移動度は約140cm2 /V
・sとなり、電子の表面移動度360cm2 /V・sの
約40%である。
The use of only pMOS has the following merits. Impurity concentration 4 × 10
The electron mobility in bulk silicon at 16 cm -3 and a temperature of 300 K is about 900 cm 2 / Vs, and the hole mobility is about 400 cm 2 / Vs. The surface mobility of electrons in the inversion layer of the MOS structure is about 40 times that of the bulk.
%, The hole surface mobility is about 34% of the bulk mobility. Therefore, the surface mobility of holes is about 140 cm 2 / V
· S, which is about 40% of the electron surface mobility of 360 cm 2 / V · s.

【0042】このため、正孔によるインパクトイオン化
率は、電子によるものよりも小さい。インパクトイオン
化率をチャネル部全域にわたって積分した増倍係数は、
電子による増倍係数が3×10-2〜2×10-3であるの
に対し、正孔による増倍係数は、3×10-3〜2×10
-5と1〜3桁小さい。数値に幅があるのは、チャネル不
純物濃度、ゲート絶縁膜厚等のプロセス条件によって差
ができるからである。
Therefore, the impact ionization rate by holes is smaller than that by electrons. The multiplication coefficient obtained by integrating the impact ionization rate over the entire channel section is
The multiplication factor by electrons is 3 × 10 −2 to 2 × 10 −3 , whereas the multiplication factor by holes is 3 × 10 −3 to 2 × 10 3.
-5 and 1 to 3 digits smaller. The range of numerical values is because there are differences depending on process conditions such as channel impurity concentration and gate insulating film thickness.

【0043】このため、pMOSは、nMOSに比べて
インパクトイオン化が発生しにくい。さらに、pMOS
のソース、ドレイン領域の不純物として通常使用される
ボロンは、nMOSのソース、ドレイン領域に使用され
る不純物であるリン、砒素等に比べて拡散係数が大き
い。そのため、イオン注入後アニールによって形成する
ソース、ドレイン領域の境界部分の不純物濃度勾配はp
MOSの方がnMOSよりも緩やかになる。
For this reason, impact ionization is less likely to occur in the pMOS than in the nMOS. Furthermore, pMOS
Boron, which is usually used as an impurity in the source / drain regions, has a larger diffusion coefficient than that of impurities such as phosphorus and arsenic used in the source / drain regions of nMOS. Therefore, the impurity concentration gradient at the boundary between the source and drain regions formed by annealing after ion implantation is p
The MOS becomes slower than the nMOS.

【0044】例えば、5×1015cm-2のドース量でイ
オン注入し、950℃で30分間アニールする条件の下
でドレイン領域を形成した場合のドレイン端におけるチ
ャネル水平方向の最大電界は、砒素、リンを用いた場合
にそれぞれ約9×105 V/cm、6×105 V/cm
であるのに対し、ボロンを用いた場合には1×105
/cmである。
For example, the maximum electric field in the horizontal direction of the channel at the drain end when the drain region is formed under the conditions of ion implantation at a dose of 5 × 10 15 cm -2 and annealing at 950 ° C. for 30 minutes is arsenic. , And about 9 × 10 5 V / cm and 6 × 10 5 V / cm, respectively, when phosphorus is used.
On the other hand, when boron is used, 1 × 10 5 V
/ Cm.

【0045】このように、pMOSのドレイン端の最大
電界強度は、nMOSの場合に比べて小さいため、イン
パクトイオン化が生じにくい。以上説明したように、p
MOSを使用することによりインパクトイオン化を抑制
することができる。これにより、寄生バイポーラ電流を
抑え、素子の劣化を防止することができる。
As described above, since the maximum electric field strength at the drain end of the pMOS is smaller than that of the nMOS, impact ionization is less likely to occur. As explained above, p
Impact ionization can be suppressed by using a MOS. Thereby, the parasitic bipolar current can be suppressed and the deterioration of the element can be prevented.

【0046】ドレイン領域の形成は、ボロンのイオン注
入を2回に分けて行ってもよい。図2(A)、(B)
は、2回に分けてイオン注入を行った場合のpMOS5
の断面図を示す。
The drain region may be formed by implanting boron ions in two steps. 2 (A), (B)
Is the pMOS5 when the ion implantation is performed twice.
FIG.

【0047】図2(A)は、ゲート電極23を形成後、
ボロンのイオン注入を2回に分けて行った例を示す。例
えば、最初にドース量4×1013cm-2のイオン注入を
行ってアニールすることにより中濃度領域を形成し、続
いてドース量3×1015cm -2のイオン注入を行ってア
ニールすることにより高濃度の領域を形成する。
In FIG. 2A, after the gate electrode 23 is formed,
An example is shown in which boron ion implantation is performed twice. An example
For example, first dose 4 × 1013cm-2Ion implantation
Then, annealing is performed to form a medium-concentration region.
Dose amount 3 × 1015cm -2Ion implantation of
A high-concentration region is formed by performing the anneal.

【0048】最初にイオン注入したボロンは、長い距離
拡散するため、ドレイン及びソース領域は高濃度のp+
型領域13a、14aがゲート電極の外側に、中濃度の
+型領域13b、14bがゲート電極の下方に侵入し
て形成される。
The boron ion-implanted first diffuses for a long distance, so that the drain and source regions have a high concentration of p +.
The mold regions 13a and 14a are formed outside the gate electrode, and the medium-concentration p + type regions 13b and 14b are formed below the gate electrode.

【0049】図2(B)は、ゲート電極23にサイドウ
ォールを形成してLDD構造にする例を示す。ゲート電
極23を形成後、ボロンのイオン注入を行って、比較的
中濃度のp+ 型領域13d、14dを形成する。その
後、減圧CVD及びリアクティブイオンエッチング等を
用いて、ゲート電極23の側面にサイドウォール26を
形成する。
FIG. 2B shows an example in which a sidewall is formed on the gate electrode 23 to form an LDD structure. After forming the gate electrode 23, boron ions are implanted to form p + type regions 13d and 14d having a relatively medium concentration. After that, the sidewalls 26 are formed on the side surfaces of the gate electrode 23 by using low pressure CVD and reactive ion etching.

【0050】次に、ゲート電極23及びサイドウォール
26をマスクとしてボロンをイオン注入し、比較的高濃
度のp+ 型領域13c、14cを形成する。このよう
に、ドレイン領域とチャネル領域との接合部分に比較的
不純物濃度の低い領域を設けることにより、高電界の発
生をさらに抑制することができる。このため、インパク
トイオン化が抑制され、寄生バイポーラ電流による素子
の劣化を防止することができる。
Next, boron is ion-implanted using the gate electrode 23 and the side wall 26 as a mask to form the p + type regions 13c and 14c having a relatively high concentration. In this way, by providing a region having a relatively low impurity concentration at the junction between the drain region and the channel region, it is possible to further suppress the generation of a high electric field. Therefore, impact ionization is suppressed, and deterioration of the element due to a parasitic bipolar current can be prevented.

【0051】さらに、保護回路のpMOS4、5のゲー
ト長を内部回路のMOSFETのゲート長よりも長くし
てもよい。ゲート長を長くすることは、MOSFETの
ソース領域、チャネル領域、ドレイン領域をそれぞれエ
ミッタ、ベース、コレクタとするpnpバイポーラトラ
ンジスタのベース幅を厚くすることに対応する。従っ
て、寄生バイポーラ電流の発生を抑制することができ
る。
Furthermore, the gate lengths of the pMOSs 4 and 5 of the protection circuit may be made longer than the gate lengths of the MOSFETs of the internal circuit. Increasing the gate length corresponds to increasing the base width of the pnp bipolar transistor having the source region, the channel region, and the drain region of the MOSFET as the emitter, the base, and the collector, respectively. Therefore, generation of parasitic bipolar current can be suppressed.

【0052】以上、実施例における保護回路について断
面形状を中心に説明したが、以下に各素子の平面的なレ
イアウトについて説明する。図3(A)は、1個の保護
回路の平面図を示す。図3(A)中の各部分には、図1
(B)の対応する部分と同一の符号を付している。
The protection circuit according to the embodiment has been described above focusing on the sectional shape thereof, but the planar layout of each element will be described below. FIG. 3A shows a plan view of one protection circuit. Each part in FIG.
The same reference numerals are given to the corresponding portions of (B).

【0053】外部信号電圧が印加されるパッドから配線
12aが延びている。配線12aは、コンタクトホール
H1を介してその下のp+ 型領域14に接続されてい
る。また、内部回路に外部信号を供給するための配線1
2bが、コンタクトホールH2を介してp+ 型領域14
に接続されている。
The wiring 12a extends from the pad to which the external signal voltage is applied. The wiring 12a is connected to the p + type region 14 thereunder via the contact hole H1. In addition, the wiring 1 for supplying an external signal to the internal circuit
2b is the p + type region 14 through the contact hole H2
It is connected to the.

【0054】このように、外部信号電圧はp+ 型領域1
4を介して内部回路に供給される。p+ 型領域は抵抗と
して働くため、外部からパルス状の過大電圧が加わった
とき波形をなまらせる効果がある。
In this way, the external signal voltage is the p + type region 1
4 is supplied to the internal circuit. Since the p + type region functions as a resistance, it has the effect of blunting the waveform when a pulsed excessive voltage is applied from the outside.

【0055】内部回路側の配線12bは、半導体領域2
1の外側に形成されたコンタクトホールH3を介してp
MOS5のゲート電極23に接続されている。pMOS
5のゲート電極を内部側の配線12bに接続することに
より、外部からのノイズが直接pMOS5のゲート電極
に印加されるのを防止できる。これにより、保護回路の
pMOS5自体のゲート絶縁膜の劣化を防止することが
できる。
The wiring 12b on the internal circuit side is formed in the semiconductor region 2
1 through the contact hole H3 formed outside
It is connected to the gate electrode 23 of the MOS5. pMOS
By connecting the gate electrode of No. 5 to the wiring 12b on the inner side, it is possible to prevent external noise from being directly applied to the gate electrode of the pMOS5. As a result, it is possible to prevent the deterioration of the gate insulating film of the pMOS 5 itself of the protection circuit.

【0056】ゲート電極23は、半導体領域21中に形
成されたp+ 型領域13と14の間に延びている。p+
型領域13は、コンタクトホールH5を介して、その上
に形成された基準電圧Vssの配線に接続されている。
Gate electrode 23 extends between p + type regions 13 and 14 formed in semiconductor region 21. p +
The mold region 13 is connected to the wiring of the reference voltage Vss formed thereon via the contact hole H5.

【0057】半導体領域21内に形成されたp+ 型領域
15は、コンタクトホールH6を介して電源電圧Vddの
配線に接続されている。p+ 型領域15とn型領域14
との間にはゲート電極24が形成されている。ゲート電
極24は、半導体領域21の外側でコンタクトホールH
4を介して電源電圧Vddの配線に接続されている。
The p + type region 15 formed in the semiconductor region 21 is connected to the wiring of the power supply voltage Vdd through the contact hole H6. p + type region 15 and n type region 14
A gate electrode 24 is formed between and. The gate electrode 24 has a contact hole H outside the semiconductor region 21.
It is connected to the wiring of the power supply voltage Vdd through the line 4.

【0058】内部回路側信号配線12bのコンタクトホ
ールH2と、パッド側配線12aとn型領域14との間
のコンタクトホールH1とは、できるだけ離して配置し
たほうがよい。
The contact hole H2 of the internal circuit side signal wiring 12b and the contact hole H1 between the pad side wiring 12a and the n-type region 14 should be arranged as far apart as possible.

【0059】コンタクトホールH1とH2とを離して配
置することにより、パッド側配線12aと内部回路側配
線12bとの間の抵抗を増大させることができる。これ
により、外部から加わる静電気ノイズの電圧波形をなま
らせる効果が増大する。
By disposing the contact holes H1 and H2 apart from each other, the resistance between the pad side wiring 12a and the internal circuit side wiring 12b can be increased. As a result, the effect of blunting the voltage waveform of electrostatic noise applied from the outside is increased.

【0060】図3(B)は、集積回路全体のレイアウト
を示す概略平面図である。基板の中央部分31に内部回
路が形成されている。内部回路領域31の周囲には、外
部と接続するための所定の数のパッド1が設けられてい
る。各パッドに対応して保護回路30が内部回路領域3
1の周辺部に設けられている。パッド1と保護回路30
は配線12aによって接続されている。
FIG. 3B is a schematic plan view showing the layout of the entire integrated circuit. Internal circuits are formed in the central portion 31 of the substrate. Around the inner circuit region 31, a predetermined number of pads 1 for connecting to the outside are provided. The protection circuit 30 corresponds to each pad and has an internal circuit area 3
1 is provided in the peripheral portion. Pad 1 and protection circuit 30
Are connected by wiring 12a.

【0061】このように、パッド1と保護回路30とを
なるべく近づけることにより、外部信号が直接加わる配
線12aを短くすることができる。これにより、高電圧
の内部回路への影響を少なくすることができる。
In this way, by bringing the pad 1 and the protection circuit 30 as close to each other as possible, the wiring 12a to which an external signal is directly applied can be shortened. This can reduce the influence of high voltage on the internal circuit.

【0062】上述のように、本実施例によれば、内部回
路を静電破壊から保護するのみでなく、保護回路のMO
SFET自身の静電気に対する耐性を向上させることが
できる。
As described above, according to this embodiment, not only is the internal circuit protected from electrostatic damage, but the MO of the protection circuit is also protected.
The resistance of the SFET itself to static electricity can be improved.

【0063】また、従来のCMOSバッファ保護回路で
はnMOSとpMOSの2種類のMOSFETを使用す
るため、図8(B)に示すように、パッドから延びた信
号線に接続されるドレイン領域を2個(D105、D1
06)形成する必要があった。
Since the conventional CMOS buffer protection circuit uses two types of MOSFETs, nMOS and pMOS, as shown in FIG. 8B, two drain regions connected to the signal line extending from the pad are used. (D105, D1
06) It was necessary to form.

【0064】本実施例によれば、保護回路に使用される
MOSFETはpMOS1種類のみであるため、1個の
拡散領域14で2個のMOSFETのドレイン領域を兼
ねることができる。このため、基板上に占める保護回路
の面積を小さくすることができる。
According to this embodiment, since only one type of pMOS is used in the protection circuit, one diffusion region 14 can also serve as the drain regions of two MOSFETs. Therefore, the area of the protection circuit occupied on the substrate can be reduced.

【0065】次に、SOI構造のMOSFETの製造方
法について説明する。図4(A)〜(E)は、貼り合わ
せ基板を用いた例を示す。図4(A)に示すように、シ
リコン基板40の表面を素子形成領域を残して選択的に
エッチングし、素子分離用の溝を形成する。
Next, a method of manufacturing an SOI structure MOSFET will be described. 4A to 4E show an example using a bonded substrate. As shown in FIG. 4A, the surface of the silicon substrate 40 is selectively etched leaving an element formation region to form a groove for element isolation.

【0066】図4(B)に示すように、シリコン基板4
0の表面に形成した溝の深さよりも厚くなるように、C
VD法等によりSiO2 膜41を堆積する。さらにその
上に、蒸着等によりポリシリコン膜42を堆積する。ポ
リシリコン膜42の表面を鏡面研磨する。
As shown in FIG. 4B, the silicon substrate 4
C so that the groove is thicker than the depth of the groove formed on the surface of 0.
The SiO 2 film 41 is deposited by the VD method or the like. Further thereon, a polysilicon film 42 is deposited by vapor deposition or the like. The surface of the polysilicon film 42 is mirror-polished.

【0067】図4(C)に示すように、鏡面研磨したポ
リシリコン膜42の表面と、他のシリコン基板43と密
着して貼り合わせる。貼り合わせには、シリコン基板4
0と43との間に高電圧を加えることにより、ポリシリ
コン膜42とシリコン基板43とを原子レベルで接着さ
せる。
As shown in FIG. 4C, the surface of the mirror-polished polysilicon film 42 and another silicon substrate 43 are adhered and bonded. For bonding, silicon substrate 4
By applying a high voltage between 0 and 43, the polysilicon film 42 and the silicon substrate 43 are bonded at the atomic level.

【0068】図4(D)に示すように、シリコン基板4
0を、貼り合わせ面と反対の面から研磨する。SiO2
膜41の凸状部分の上面が露出したところで研磨を停止
する。これにより、SiO2 膜の凹状部分に島状にシリ
コン半導体層40a〜40dが残る。
As shown in FIG. 4D, the silicon substrate 4
0 is polished from the surface opposite to the bonding surface. SiO 2
The polishing is stopped when the upper surface of the convex portion of the film 41 is exposed. As a result, island-shaped silicon semiconductor layers 40a to 40d remain in the concave portion of the SiO 2 film.

【0069】図4(E)に示すように、例えば、シリコ
ン半導体層40b、40cの中央部分にそれぞれ絶縁ゲ
ート構造を有するポリシリコンゲート電極46、47を
形成する。次に、ゲート電極46、47をマスクとして
所定の不純物をイオン注入し、ソース、ドレイン領域4
4a、44b及び45a、45bを形成する。
As shown in FIG. 4E, for example, polysilicon gate electrodes 46 and 47 having an insulated gate structure are formed in the central portions of the silicon semiconductor layers 40b and 40c, respectively. Next, using the gate electrodes 46 and 47 as masks, predetermined impurities are ion-implanted to form the source / drain regions 4.
4a, 44b and 45a, 45b are formed.

【0070】図5(A)〜(C)は、埋め込み酸化膜を
有するSiMOX基板を使用する例を示す。図5(A)
に示すSiMOX基板50を準備する。これは、シリコ
ン基板51に酸素打ち込み及び高温アニールにより、所
定の深さにSiO2 層52を形成したものである。Si
2 層52の上層には、シリコン薄膜層53が残されて
いる。
5A to 5C show an example using a SiMOX substrate having a buried oxide film. Figure 5 (A)
A SiMOX substrate 50 shown in is prepared. In this case, a SiO 2 layer 52 is formed at a predetermined depth on a silicon substrate 51 by oxygen implantation and high temperature annealing. Si
The silicon thin film layer 53 is left on the upper layer of the O 2 layer 52.

【0071】図5(B)に示すように、半導体素子形成
領域をSiN膜等で覆って、選択的に熱酸化し、フィー
ルド酸化膜54a〜54cを形成する。フィールド酸化
膜54a〜54cは、その下面がSiO2 層52に達す
るように形成される。これにより、シリコン薄膜層53
は島状に分離され、半導体素子形成領域53a〜53d
が形成される。
As shown in FIG. 5B, the semiconductor element formation region is covered with a SiN film or the like and selectively thermally oxidized to form field oxide films 54a to 54c. The field oxide films 54a to 54c are formed so that their lower surfaces reach the SiO 2 layer 52. Thereby, the silicon thin film layer 53
Are separated into islands, and semiconductor element formation regions 53a to 53d are formed.
Is formed.

【0072】図5(C)に示すように、例えば、半導体
素子形成領域53b、53cの中央部分にそれぞれ絶縁
ゲート構造を有するポリシリコンゲート電極57、58
を形成する。次に、ゲート電極57、58をマスクとし
て所定の不純物をイオン注入し、ソース、ドレイン領域
55a、55b及び56a、56bを形成する。
As shown in FIG. 5C, for example, polysilicon gate electrodes 57 and 58 having an insulated gate structure are formed in the central portions of the semiconductor element forming regions 53b and 53c, respectively.
To form. Next, using the gate electrodes 57 and 58 as masks, predetermined impurities are ion-implanted to form source and drain regions 55a and 55b and 56a and 56b.

【0073】このようにして、超薄膜半導体層にMOS
FETを形成することができる。以上、SOI構造のM
OSFETで構成された保護回路について説明したが、
本発明はSOI構造に限定されるものではない。本発明
は、バルクシリコン基板に形成される保護回路、ゲルマ
ニウム(Ge)層、SiGe層等に形成される保護回路
にも適用可能である。
In this way, the MOS is formed on the ultrathin film semiconductor layer.
A FET can be formed. Above, M of SOI structure
The protection circuit composed of OSFET has been explained,
The invention is not limited to SOI structures. The present invention can be applied to a protection circuit formed on a bulk silicon substrate, a protection circuit formed on a germanium (Ge) layer, a SiGe layer, or the like.

【0074】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
集積回路の静電破壊を防止するための保護回路自身の静
電気に対する耐性を向上させることができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to improve the resistance of the protection circuit itself for preventing electrostatic breakdown of the integrated circuit to static electricity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1(A)は、本発明の実施例による保護回路
の回路図、図1(B)は、その断面図である。
1A is a circuit diagram of a protection circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view thereof.

【図2】図2(A)は、本発明の実施例による保護回路
に使用する二重拡散ドレイン構造のpチャネルMOSF
ETの断面図、図2(B)は、LDD構造のpチャネル
MOSFETの断面図である。
FIG. 2A is a p-channel MOSF having a double diffused drain structure used in a protection circuit according to an embodiment of the present invention.
2B is a cross-sectional view of a p-channel MOSFET having an LDD structure.

【図3】図3(A)は、本発明の実施例による保護回路
の平面図、図3(B)は、本発明の実施例による保護回
路を使用した集積回路の概略平面図である。
3A is a plan view of a protection circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a schematic plan view of an integrated circuit using the protection circuit according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例による貼り合わせ基板を使用し
た保護回路の製造方法を説明するための基板断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a substrate illustrating a method of manufacturing a protection circuit using a bonded substrate according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例によるSiMOX基板を使用し
た保護回路の製造方法を説明するための基板断面図であ
る。
FIG. 5 is a substrate cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a protection circuit using a SiMOX substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図6】図6(A)は、従来のフィールドMOSFET
型保護回路の回路図、図6(B)は、その断面図であ
る。
FIG. 6A shows a conventional field MOSFET.
A circuit diagram of the mold protection circuit, FIG. 6B is a cross-sectional view thereof.

【図7】図7(A)は、従来のクランプ型MOSFET
保護回路の回路図、図7(B)は、その断面図である。
FIG. 7A is a conventional clamp type MOSFET.
A circuit diagram of the protection circuit and FIG. 7B are cross-sectional views thereof.

【図8】図8(A)は、従来のCMOSバッファ型保護
回路の回路図、図8(B)は、その断面図である。
8A is a circuit diagram of a conventional CMOS buffer type protection circuit, and FIG. 8B is a sectional view thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パッド 2 内部回路のMOSFET 3 信号線 4、5 pチャネルMOSFET 10 絶縁性領域 11 層間絶縁膜 11a ゲート絶縁膜 12 配線 13、13a〜13d、14、14a〜14d、15
+ 型領域 16、17 n+ 型領域 18、19 n型領域 20 p型領域 21、22 超薄膜半導体領域 23、24、25 ゲート電極 26 サイドウォール 40 シリコン基板 40a〜40d 薄膜半導体領域 41 SiO2 膜 42 ポリシリコン膜 43 シリコン基板 44a、44b、45a、45b ソース/ドレイン領
域 46、47 ゲート電極 50 SiMOX基板 51 シリコン基板 52 埋め込みSiO2 層 53 シリコン層 53a〜53d 薄膜半導体領域 54a〜54c フィールド酸化膜 55a、55b、56a、56b ソース/ドレイン領
域 57、58 ゲート電極 100 パッド 101 フィールドMOSFET 102 内部回路のMOSFET 103 信号線 104 クランプMOSFET 110 シリコン基板 111 p型ウェル 112 フィールド酸化膜 113 層間絶縁膜 114 配線 115、116 ゲート電極 117 配線 118 n型ウェル
1 Pad 2 MOSFET 3 of Internal Circuit Signal Line 4, 5 p-Channel MOSFET 10 Insulating Region 11 Interlayer Insulating Film 11a Gate Insulating Film 12 Wiring 13, 13a to 13d, 14, 14a to 14d, 15
p + type region 16, 17 n + type region 18, 19 n type region 20 p type region 21, 22 ultra thin film semiconductor region 23, 24, 25 gate electrode 26 sidewall 40 silicon substrate 40a-40d thin film semiconductor region 41 SiO 2 Film 42 Polysilicon film 43 Silicon substrate 44a, 44b, 45a, 45b Source / drain regions 46, 47 Gate electrode 50 SiMOX substrate 51 Silicon substrate 52 Embedded SiO 2 layer 53 Silicon layer 53a to 53d Thin film semiconductor region 54a to 54c Field oxide film 55a, 55b, 56a, 56b Source / drain regions 57, 58 Gate electrode 100 Pad 101 Field MOSFET 102 MOSFET of internal circuit 103 Signal line 104 Clamp MOSFET 110 Silicon substrate 111 p-type well 12 field oxide film 113 interlayer insulating film 114 the wiring 115, 116 gate electrode 117 line 118 n-type well

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 29/78

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部回路と、 外部装置と信号の入出力を行うための入出力端子(1)
と、 前記内部回路と前記入出力端子とを接続するための信号
線(3)と、 前記信号線と第1の定電位配線(Vss)とを接続する第
1のpチャネルMOSFET(5)と、 前記第1のpチャネルMOSFETのゲート電極と、前
記第1のpチャネルMOSFETの前記信号線に接続さ
れた電極とを接続する配線と、 前記信号線と、前記第1の定電位配線の電位よりも高電
位の第2の定電位配線(Vdd)とを接続する第2のpチ
ャネルMOSFET(4)と、 前記第2のpチャネルMOSFETのゲート電極と、前
記第2のpチャネルMOSFETの前記第2の定電位配
線に接続された電極とを接続する他の配線とを含む半導
体装置。
1. An internal circuit and an input / output terminal (1) for inputting / outputting a signal to / from an external device.
A signal line (3) for connecting the internal circuit and the input / output terminal, and a first p-channel MOSFET (5) for connecting the signal line and a first constant potential wiring (Vss). A wiring connecting the gate electrode of the first p-channel MOSFET and an electrode connected to the signal line of the first p-channel MOSFET, the signal line, and the potential of the first constant potential wiring A second p-channel MOSFET (4) that is connected to a second constant-potential wiring (Vdd) having a higher potential than that, a gate electrode of the second p-channel MOSFET, and the second p-channel MOSFET. A semiconductor device including another wiring that connects an electrode connected to the second constant potential wiring.
【請求項2】 前記半導体装置は、さらに絶縁表面を有
する支持体(10)と前記絶縁表面上に形成された薄膜
半導体領域(21)とを有し、前記第1及び第2のpチ
ャネルMOSFETは、前記薄膜半導体領域(21)に
形成されている請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device further includes a support (10) having an insulating surface and a thin film semiconductor region (21) formed on the insulating surface, and the first and second p-channel MOSFETs. The semiconductor device according to claim 1, wherein is formed in the thin film semiconductor region (21).
【請求項3】 前記薄膜半導体領域は、シリコン、ゲル
マニウム、シリコン−ゲルマニウムより成る群から選択
された1種の材料で形成されている請求項2記載の半導
体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the thin film semiconductor region is formed of one kind of material selected from the group consisting of silicon, germanium, and silicon-germanium.
【請求項4】 前記第1及び第2のpチャネルMOSF
ETのソース/ドレイン領域のうち、絶縁ゲート電極の
下方の部分は中央部分より不純物濃度が低い請求項1〜
3のいずれかに記載の半導体装置。
4. The first and second p-channel MOSFs
The source / drain region of the ET has a lower impurity concentration in a portion below the insulated gate electrode than in a central portion.
3. The semiconductor device according to any one of 3 above.
【請求項5】 さらに、前記第1及び第2のpチャネル
MOSFETの絶縁ゲート電極(23、24)の側面に
は、絶縁材料で形成された側壁領域を有し、 前記第1及び第2のpチャネルMOSFETのソース/
ドレイン領域のうち、前記側壁領域下方の部分は中央部
分より不純物濃度が低い請求項1〜3のいずれかに記載
の半導体装置。
5. A sidewall region made of an insulating material is provided on a side surface of the insulated gate electrode (23, 24) of the first and second p-channel MOSFETs, and the first and second p-channel MOSFETs have side wall regions. Source of p-channel MOSFET /
The semiconductor device according to claim 1, wherein a portion of the drain region below the sidewall region has a lower impurity concentration than a central portion.
【請求項6】 前記第1及び第2のpチャネルMOSF
ETの信号線側電極は、前記薄膜半導体領域に形成され
た一つの共通のp+ 型領域(21)で構成される請求項
2記載の半導体装置。
6. The first and second p-channel MOSFs
The semiconductor device according to claim 2, wherein the signal line side electrode of the ET is composed of one common p + type region (21) formed in the thin film semiconductor region.
【請求項7】 前記信号線は、前記p+ 型領域の所定位
置と前記入出力端子を接続する第1配線と前記p+ 型領
域の他の所定位置と前記内部回路とを接続する第2配線
とを含み、前記第1のpチャネルMOSFETのゲート
電極は前記他の所定位置に接続されている請求項6記載
の半導体装置。
7. The signal line includes a first wiring connecting a predetermined position of the p + -type region and the input / output terminal, and a second wiring connecting another predetermined position of the p + -type region and the internal circuit. 7. The semiconductor device according to claim 6, further comprising a wiring, wherein the gate electrode of the first p-channel MOSFET is connected to the other predetermined position.
【請求項8】 前記第1及び第2のpチャネルMOSF
ETのゲート長は、前記内部回路のMOSFETのゲー
ト長よりも長い請求項1〜7のいずれかに記載の半導体
装置。
8. The first and second p-channel MOSFs
The semiconductor device according to claim 1, wherein a gate length of ET is longer than a gate length of a MOSFET of the internal circuit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7173291B2 (en) 2004-10-25 2007-02-06 Sanyo Electric Co., Ltd. Vertical protecting element formed in semiconductor substrate and semiconductor device using the same

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