JPH0729990A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0729990A
JPH0729990A JP5173489A JP17348993A JPH0729990A JP H0729990 A JPH0729990 A JP H0729990A JP 5173489 A JP5173489 A JP 5173489A JP 17348993 A JP17348993 A JP 17348993A JP H0729990 A JPH0729990 A JP H0729990A
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JP
Japan
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region
type
gate
drain region
drain
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Withdrawn
Application number
JP5173489A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Takatsuka
弘隆 高塚
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the structure of a MOSFET wherein a gate insulating film can be protected without decreasing the integration degree of a semiconduc tor circuit by forming an opposite conductivity type gate protective region which is brought into direct contact with the semiconductor substrate and by connecting an output wiring onto a drain region, being apart from the gate protective region. CONSTITUTION:In one corner of drain regions 8Dp and 8Dn of a p-channel MOSFETpTr1 and an N-channel MOSFETnTr1 respectively, which constitute a first-stage CMOS inverter CMOS1, an n+ type gate protective region 9n or a p<+> type gate protective region 9p which has a conductivity type opposite to that of the drain region and part of the side face of which is brought into contact with an n-type substrate 1 or a p-type well 2A which is located around the drain region is formed. With diodes (gate protective elements) GPD1 and GPD2, insulation breakdown in a gate oxide film of a second stage CMOS inverter CMOS 2 to which output wirings of the CMOS 1 which are led out from the drain regions 8DP and 8Dn are connected is prevented.

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、特に前段の
MISFETのドレイン領域から導出される出力配線が
次段のMISFETのゲート電極に接続される構成を含
み、且つゲート保護素子を備えたMIS型の半導体装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a MIS having a structure in which an output wiring derived from a drain region of a preceding stage MISFET is connected to a gate electrode of a succeeding stage MISFET and having a gate protection element. Type semiconductor device.

【0002】前段のMISFET例えばMOSFETの
ドレイン領域から導出される出力配線が次段のMISF
ET例えばMOSFETのゲート電極に接続される構成
を含んだ半導体装置においては、製造の過程における例
えば配線をパターニングする際のプラズマエッチング
や、配線パターン上に絶縁膜を形成する際のプラズマC
VD等のプラズマを用いる工程において、プラズマによ
り発生する電荷がゲート電極に接続する配線及びゲート
電極を経てゲート酸化膜に印加され、ゲート酸化膜にダ
メージを与えるという問題があり、この問題を回避する
ために前記出力配線にゲート保護素子を付帯せしめたM
OS型半導体装置が提案されているが、ゲート保護素子
を設けることによる集積度の低下が生じており、改善が
望まれている。
The output wiring derived from the drain region of the MISFET of the previous stage, for example, the MOSFET is the MISSF of the next stage.
ET In a semiconductor device including a structure connected to a gate electrode of a MOSFET, for example, plasma etching when patterning a wiring in the manufacturing process or plasma C when an insulating film is formed on a wiring pattern
In the process of using plasma such as VD, there is a problem that charges generated by the plasma are applied to the gate oxide film via the wiring connected to the gate electrode and the gate electrode, and the gate oxide film is damaged. For this purpose, the output wiring is provided with a gate protection element M
Although an OS type semiconductor device has been proposed, the degree of integration is reduced by providing a gate protection element, and improvement is desired.

【0003】[0003]

【従来の技術】図5はゲート保護素子を有する従来のM
OS型半導体装置の要部を示す模式断面図である。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a conventional M having a gate protection device.
It is a schematic cross section which shows the principal part of an OS type semiconductor device.

【0004】図において、Tr1 は前段のMOSFET、
Tr2 は次段のMOSFET、GPD はゲート保護素子(ダ
イオード)、51はn型シリコン基板、52A 、52B 、52C
は第1、第2、第3のp型ウエル、53はフィールド酸化
膜、54A 、54B はゲート酸化膜、55A 、55B は例えばポ
リシリコンよりなる第1、第2のゲート電極、 56SA
56SB は第1、第2のn型低濃度ソース領域、 56DA
56DB は第1、第2のn型低濃度ドレイン領域、57は酸
化シリコン(SiO2)サイドウォール、 58SA 、 58SB は第
1、第2のn+ 型高濃度ソース領域、 58DA 、 58DB
第1、第2のn + 型高濃度ドレイン領域、59はゲート保
護素子(GPD)のp+ 型領域、60は GPDのn+ 型領域、61
は層間絶縁膜、62A 、62B 、62C 、62D 、62E はコンタ
クトホール、63S はアルミニウム合金等よりなる前段の
MOSFET(Tr1) のソース配線、63D は同じくドレイ
ン配線(出力配線)、64は次段のMOSFET(Tr2) の
ドレイン配線(出力配線)を示す。
In the figure, Tr1 is the MOSFET in the previous stage,
Tr2 is the next MOSFET, GPD is the gate protection device
(Iode), 51 is an n-type silicon substrate, 52A, 52B, 52C
Is the first, second, and third p-type wells, and 53 is field oxidation
Films, 54A and 54B are gate oxide films, and 55A and 55B are, for example,
56S, first and second gate electrodes made of siliconA,
56SBIs the first and second n-type low concentration source regions, 56DA,
56DBIs the first and second n-type low-concentration drain regions, and 57 is an acid
Silicon oxide (SiO2) Sidewall, 58SA, 58SBIs the
1st and 2nd n+Mold high concentration source area, 58DA, 58DBIs
First and second n +-Type high-concentration drain region, 59 is gate protection
Protective element (GPD) p+Mold area, 60 is n of GPD+Mold area, 61
Is an interlayer insulating film, and 62A, 62B, 62C, 62D, and 62E are contact points.
, 63S is made of aluminum alloy, etc.
Source wiring of MOSFET (Tr1), 63D is also drain
Wiring (output wiring), 64 is for the next stage MOSFET (Tr2)
The drain wiring (output wiring) is shown.

【0005】この図に示すように従来の例えばnチャネ
ル型のMOS型半導体装置においては、前段のMOSF
ET(Tr1) のドレイン領域 58DA と次段のMOSFET
(Tr2) のゲート電極 56SB を接続する出力配線63D の途
中の下部に当たる領域にMOSFET(Tr1)(Tr2)の形成
領域と分離された独立のp型の第3のウエル52C を形成
し、このウエル52C 内にn+ 型領域60とそれを包含する
+ 型領域59とにより構成されるダイオードよりなる保
護素子(GPD) を形成しておき、上記出力配線63D をその
途中でコンタクトホール62C を介し上記保護素子(GPD)
(詳しくはGPDのn+ 型領域60)に接続することによ
り、前記プラズマ処理に際しての次段のMOSFET(T
r2) のゲート酸化膜54B の保護がなされていた。
As shown in this figure, in the conventional n-channel type MOS semiconductor device, for example, the MOSF of the preceding stage is used.
Drain region 58D A of ET (Tr1) and next MOSFET
Forming a third well 52C forming region and separated independent p-type MOSFET (Tr1) (Tr2) in the region corresponding to the lower portion of the middle of the output line 63D which connects the gate electrode 56S B of (Tr2), the A protective element (GPD) consisting of a diode composed of an n + type region 60 and ap + type region 59 including it is formed in the well 52C, and the output wiring 63D is provided with a contact hole 62C in the middle thereof. Through the above protection device (GPD)
(For details, connect to the n + -type region 60 of GPD) so that the next-stage MOSFET (T
The gate oxide film 54B of r2) was protected.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように形
成される従来のMOS型半導体装置においては、前記の
ようにMOSFET(Tr1)(Tr2)等の形成領域例えば前記
ウエル52A 、52B 等と分離された領域例えば前記ウエル
52C 内に保護素子(GPD) が形成されるので、この保護素
子(GPD) を分離する領域及び保護素子の専有する面積に
相当する分だけMOSFETを形成する領域の面積が減
少し、MOSFETを用いて構成される回路が集積され
る半導体装置の回路の集積度が低下するという問題があ
った。
However, in the conventional MOS type semiconductor device thus formed, as described above, it is separated from the formation regions of the MOSFETs (Tr1) (Tr2) and the like, for example, the wells 52A and 52B. Area such as the well
Since the protection device (GPD) is formed in 52C, the area of the region where the protection device (GPD) is separated and the area where the MOSFET is formed are reduced by the area corresponding to the area occupied by the protection device. There is a problem that the degree of integration of the circuit of the semiconductor device in which the circuit configured by the above is integrated is reduced.

【0007】そこで本発明は、半導体回路の集積度を低
下させずにゲート絶縁膜を保護することが可能なMOS
FETの構造を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention is a MOS capable of protecting the gate insulating film without lowering the degree of integration of the semiconductor circuit.
The purpose is to provide a structure of a FET.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、前段
のMISFETの一導電型ドレイン領域から導出される
出力配線が次段のMISFETのゲート電極に接続され
る構成を含んだ半導体装置において、少なくとも前記前
段のMISFETのドレイン領域の一部に、該MISF
ETが形成される反対導電型半導体基体よりも高不純物
濃度を有し且つ該半導体基体に直に接する反対導電型ゲ
ート保護領域が設けられ、該出力配線が該ゲート保護領
域から離間して該ドレイン領域上に接続されている本発
明による半導体装置、若しくは上記半導体装置におい
て、少なくとも前記前段のMISFETのドレイン領域
の表面が前記ゲート保護領域から離間した金属シリサイ
ド層で覆われ、該金属シリサイド層上に前記出力配線が
接続されている本発明による半導体装置によって達成さ
れる。
To solve the above-mentioned problems, a semiconductor device including a structure in which an output wiring derived from one conductivity type drain region of a preceding stage MISFET is connected to a gate electrode of a succeeding stage MISFET, At least a part of the drain region of the preceding MISFET is provided with the MISF.
An opposite conductivity type gate protection region having a higher impurity concentration than the opposite conductivity type semiconductor substrate on which ET is formed and directly contacting the semiconductor substrate is provided, and the output wiring is separated from the gate protection region and the drain is provided. In the semiconductor device according to the present invention connected to a region, or in the above semiconductor device, at least the surface of the drain region of the preceding MISFET is covered with a metal silicide layer separated from the gate protection region, and the metal silicide layer is formed on the metal silicide layer. This is achieved by the semiconductor device according to the present invention to which the output wiring is connected.

【0009】[0009]

【作用】図1は本発明の原理を、LDD構造のnチャネ
ルMOSFETを用いた構成について示す原理説明図で
ある。
FIG. 1 is a principle explanatory view showing the principle of the present invention in a structure using an n-channel MOSFET having an LDD structure.

【0010】同図において、Tr1 は前段のMOSFE
T、Tr2 は次段のMOSFET、GPDはゲート保護素子
(ダイオード)、1は例えばn型シリコン基板、2A、2B
はp型ウエル、3はフィールド酸化膜、4A、4Bはゲート
酸化膜、5A、5Bはゲート電極、6SA 、6SB はn型低濃度
ソース領域、6DA 、6DB はn型低濃度ドレイン領域、7
はSiO2サイドウォール、8SA 、8SB はn+ 型高濃度ソー
ス領域、8DA 、8DB はn + 型高濃度ドレイン領域、9A、
9Bはp+ 型ゲート保護領域、11は層間絶縁膜、12A 〜12
G はコンタクトホール、13S はTr1 のソース配線(コン
タクトホール12EでTr1 の形成されるウエル2Aにも接続
される)、13D はTr1 のドレイン配線(前段の出力配
線)、14S はTr2 のソース配線(コンタクトホール12G
でTr2 の形成されるウエル2Bにも接続される)、14D は
Tr2 のドレイン配線(次段の出力配線)を示す。
In the figure, Tr1 is the MOSFE of the previous stage.
T and Tr2 are the next stage MOSFET, GPD is the gate protection device
(Diode) 1 is, for example, n-type silicon substrate, 2A, 2B
Is a p-type well, 3 is a field oxide film, and 4A and 4B are gates.
Oxide film, 5A and 5B are gate electrodes, 6SA, 6SBIs n-type low concentration
Source area, 6DA, 6DBIs an n-type lightly doped drain region, 7
Is SiO2Sidewall, 8SA, 8SBIs n+Type high concentration saw
Area, 8DA, 8DBIs n +Type high concentration drain region, 9A,
9B is p+Type gate protection region, 11 is an interlayer insulating film, 12A to 12
G is the contact hole, 13S is the source wiring of Tr1 (con
Connect to well 2A where Tr1 is formed in tact hole 12E
13D is the drain wiring of Tr1 (the output wiring of the previous stage).
Line), 14S is the source wiring of Tr2 (contact hole 12G)
Well is connected to well 2B where Tr2 is formed), 14D is
The drain wiring of Tr2 (output wiring of the next stage) is shown.

【0011】この図に示されるように、前段のMOSF
ET(Tr1) のドレイン領域から導出される前段の出力配
線(ドレイン配線)13D が次段のMOSFET(Tr2) の
ゲート電極5Bに接続される回路構成を有し本発明に係る
半導体装置においては、少なくとも前段のMOSFET
(Tr1) のn+ 型高濃度ドレイン領域8DA の一部に、この
ドレイン領域8DA と反対導電型のp型を有し、このFE
Tが形成される基体であるp型ウエル2Aよりも高濃度で
あって、且つp型ウエル2Aに直に接するp+ 型ゲート保
護領域9Aが設けられる。このp+ 型ゲート保護領域9Aの
不純物濃度は、この領域9Aとn+ 型高濃度ドレイン領域
8DA の間に形成される接合のプレークダウン電圧が、F
ETの動作電圧よりも高く、且つ次段のMOSFET(T
r2) のゲート酸化膜4Bの破壊電圧よりも低い値になるよ
うな濃度に選ばれる。
As shown in this figure, the preceding MOSF
In the semiconductor device according to the present invention, which has a circuit configuration in which the output wiring (drain wiring) 13D at the previous stage derived from the drain region of ET (Tr1) is connected to the gate electrode 5B of the MOSFET (Tr2) at the next stage, At least the previous MOSFET
Part of the n + -type high-concentration drain region 8D A of (Tr1) has a p-type opposite in conductivity type to the drain region 8D A.
A p + -type gate protection region 9A having a higher concentration than the p-type well 2A which is the substrate on which T is formed and which is in direct contact with the p-type well 2A is provided. The impurity concentration of the p + type gate protection region 9A is the same as that of the region 9A and the n + type high concentration drain region.
The breakdown voltage of the junction formed between 8D A is F
It is higher than the operating voltage of ET and the MOSFET (T
The concentration is selected to be a value lower than the breakdown voltage of the gate oxide film 4B of r2).

【0012】このようにすることにより、次段のゲート
電極5Bに接続する配線13D のパターニングに際してのプ
ラズマエッチングや、上記配線パターン13D 上への絶縁
膜のプラズマCVDに際して上記配線13D 中に蓄積され
た電荷は、前記ゲート保護領域9Aとドレイン領域13D 間
の接合のブレークダウン電圧に達すると、この接合を通
して前段のFET(Tr1) の形成されている半導体基体即
ちp型ウエル2A内に放電され、次段のMOSFET(Tr
2) のゲート酸化膜4Bの破壊は防止される。
By doing so, the plasma is accumulated in the wiring 13D during the plasma etching for patterning the wiring 13D connected to the next-stage gate electrode 5B and during the plasma CVD of the insulating film on the wiring pattern 13D. When the charge reaches the breakdown voltage of the junction between the gate protection region 9A and the drain region 13D, the charge is discharged through this junction into the semiconductor substrate in which the FET (Tr1) in the preceding stage is formed, that is, the p-type well 2A, and Stage MOSFET (Tr
The gate oxide film 4B in 2) is prevented from being destroyed.

【0013】本発明の構造においては、図示のように、
上記ゲート保護領域9Aが高濃度ドレイン領域8DA 内に設
けられるので、ゲート保護領域を形成するための特別な
スペースは必要なくなり、その分、半導体素子や半導体
回路の集積度の向上が図れる。なお、pチャネル型MO
SFETを用いて構成する回路においても、ゲート保護
領域の導電型を逆転することで同様の作用を生ぜしめる
ことができる。
In the structure of the present invention, as shown,
Since the gate protection region 9A is provided in the high-concentration drain region 8D A , a special space for forming the gate protection region is not needed, and the degree of integration of semiconductor elements and semiconductor circuits can be improved accordingly. The p-channel MO
Even in a circuit configured using SFET, the same effect can be produced by reversing the conductivity type of the gate protection region.

【0014】また本発明の他の構成においては、図4に
示すように、ゲート保護領域GPD を除くドレイン領域8D
A の表面に、ゲート保護領域GPD と接しないように金属
シリサイド層を形成し、ドレイン領域8DA のシート抵抗
やコンタクト抵抗を減少させ、FETの高速化を図ると
同時にゲート保護の高信頼化が図られる。
In another structure of the present invention, as shown in FIG. 4, the drain region 8D except the gate protection region GPD is formed.
A metal silicide layer is formed on the surface of A so that it does not contact the gate protection region GPD, and the sheet resistance and contact resistance of the drain region 8D A are reduced to speed up the FET and at the same time improve gate protection reliability. Planned.

【0015】[0015]

【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図2はCMOSインバータを2段接続した回路
を有する半導体装置における本発明の一実施例の説明図
で、(a) は回路図、(b) は模式平面図を示しており、図
3はその製造方法の要部を示す工程平面図である。また
図4は本発明の他の実施例の説明図で、(a) は要部模式
平面図、(b) は要部模式断面図である。全図を通じ、同
一対象物は同一符号で示す。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to illustrated examples. 2A and 2B are explanatory views of an embodiment of the present invention in a semiconductor device having a circuit in which CMOS inverters are connected in two stages. FIG. 2A is a circuit diagram and FIG. 3B is a schematic plan view, and FIG. FIG. 6 is a plan view of a step showing the main part of the manufacturing method. 4A and 4B are explanatory views of another embodiment of the present invention. FIG. 4A is a schematic plan view of an essential part, and FIG. 4B is a schematic sectional view of an essential part. Throughout the drawings, the same object is denoted by the same reference numeral.

【0016】上記図2において、CMOS1 は1段目のCM
OSインバータ、CMOS2 は2段目のCMOSインバー
タ、Vss はソース電源、GND は接地電源、Vin は信号入
力端、Voutは信号出力端、pTr1、pTr2はpチャネルMO
SFET、nTr1、nTr2はnチャネルMOSFET、GPD
1、GPD11 はp型ゲート保護素子(ダイオード)、GPD
2、GPD12 はn型ゲート保護素子(ダイオード)、1は
n型シリコン基板、2A、2Bはp型ウエル、5A、5Bはゲー
ト電極、8SP 、 18SP はp+ 型ソース領域、8DP 、18D
P はp+ 型ドレイン領域、8Sn 、 18Sn はp+ 型ソース
領域、8Dn 、 18Dn はn+ 型ドレイン領域、9p、19p は
+ 型ゲート保護領域、9n、19n はn + 型ゲート保護領
域、12A 〜12M はコンタクトホール、13A はpTr1とnTr1
のドレイン配線からなるCMOS1 の出力配線、13B はpTr2
とnTr2のドレイン配線からなるCMOS2 の出力配線、13
p1、13p2はVss 配線、13n1、13n2はGND 配線を示す。な
お、GND 配線13n1、13n2はコンタクトホール12D 及び12
K でそれぞれp型ウエル2A、2Bにも接続される。
In FIG. 2 above, CMOS1 is the first stage CM.
OS inverter, CMOS2 is the second stage CMOS inverter, Vss is the source power supply, GND is the ground power supply, Vin is the signal input terminal, Vout is the signal output terminal, and pTr1 and pTr2 are p-channel MO.
SFET, nTr1 and nTr2 are n-channel MOSFET and GPD
1, GPD11 is a p-type gate protection device (diode), GPD
2, GPD12 is an n-type gate protection device (diode), 1 is an n-type silicon substrate, 2A and 2B are p-type wells, 5A and 5B are gate electrodes, 8S P and 18S P are p + type source regions, 8D P , 18D
P is a p + type drain region, 8S n and 18S n are p + type source regions, 8D n and 18D n are n + type drain regions, 9p and 19p are p + type gate protection regions, and 9n and 19n are n + type Gate protection area, 12A to 12M contact holes, 13A pTr1 and nTr1
CMOS1 output wiring consisting of the drain wiring, and 13B is pTr2
And CMOS2 output wiring consisting of nTr2 drain wiring, 13
p 1 and 13p 2 indicate Vss wiring, and 13n 1 and 13n 2 indicate GND wiring. In addition, GND wiring 13n 1 and 13n 2 are contact holes 12D and 12n.
It is also connected to p-type wells 2A and 2B at K, respectively.

【0017】この実施例においては、1段目のCMOS
インバータ(CMOS1) を構成するpチャネルMOSFET
(pTr1)とnチャネルMOSFET(nTr1)のドレイン領域
8DPと8Dn の中の一角部に、それぞれのドレイン領域と
反対導電型で少なくとも側面の一部がドレイン領域周囲
のn型基板1若しくはp型ウエル2Aに接するn + 型ゲー
ト保護領域9n若しくはp+ 型ゲート保護領域9pが形成さ
れ、それらゲート保護領域とp+ 型ドレイン領域8DP
しくはn+ 型ドレイン領域8Dn とで構成されるダイオー
ド(ゲート保護素子)GPD1とGPD2によって、前記ドレイ
ン領域8DP 及び8Dn から導出されるCMOS1 の出力配線13
A が接続される2段目のCMOSインバータ(CMOS2) の
ゲート酸化膜(ゲート電極5Bの下部に隠れるので図示さ
れない)の絶縁破壊の防止がなされる。
In this embodiment, the first stage CMOS
P-channel MOSFET that constitutes an inverter (CMOS1)
(pTr1) and drain region of n-channel MOSFET (nTr1)
In one corner of 8D P and 8D n, an n + type gate protection region 9n or an n + type gate protection region 9n of the opposite conductivity type to each drain region and at least a part of the side surface is in contact with the n type substrate 1 or p type well 2A around the drain region The p + type gate protection region 9p is formed, and the drain region is formed by the diodes (gate protection elements) GPD1 and GPD2 which are composed of the gate protection region and the p + type drain region 8D P or the n + type drain region 8D n. CMOS1 output wiring derived from 8D P and 8D n 13
The dielectric breakdown of the gate oxide film (not shown because it is hidden under the gate electrode 5B) of the second-stage CMOS inverter (CMOS2) to which A is connected is prevented.

【0018】この実施例において、ゲート酸化膜の厚さ
は80〜100 Åに制御されていて、その絶縁破壊電圧は8
〜10Vである。そして、この回路の動作電圧は 3.5Vで
ある。また、p+ 型ドレイン領域8DP の不純物濃度は1
×1020cm-3、n+ 型ドレイン領域8Dn の不純物濃度は1
×1020cm-3程度にそれぞれ制御されている。
In this embodiment, the thickness of the gate oxide film is controlled to 80 to 100 Å and the dielectric breakdown voltage is 8
~ 10V. The operating voltage of this circuit is 3.5V. The impurity concentration of the p + type drain region 8D P is 1
× 10 20 cm -3 , n + type drain region 8D n has an impurity concentration of 1
It is controlled to approximately 10 20 cm -3 .

【0019】そこで、この実施例では、n + 型ゲート保
護領域9nの不純物濃度を2×1018cm -3程度に、またp+
型ゲート保護領域9p、の不純物濃度を2×1018cm-3程度
に設定した。
Therefore, in this embodiment, n+Type gate guard
The impurity concentration of the protection region 9n is 2 × 1018cm -3Again, p+
Type gate protection region 9p, the impurity concentration of 2 × 1018cm-3degree
Set to.

【0020】これにより、n型及びp型のゲート保護素
子GPD1のブレークダウン電圧は前記回路の動作電圧とゲ
ート酸化膜の絶縁破壊電圧の中間である5〜6V程度の
値になる。
As a result, the breakdown voltage of the n-type and p-type gate protection device GPD1 becomes a value of about 5 to 6 V which is between the operating voltage of the circuit and the breakdown voltage of the gate oxide film.

【0021】従って、この実施例の構成を有する半導体
装置においては、ゲート電極に接続する1段目のCMO
SインバータCMOS1 の出力配線13A をパターニングする
際のプラズマエッチングや、その配線パターン上に絶縁
膜を形成する際のプラズマCVD等のプラズマ処理にお
いて、プラズマ照射により上記配線13A に蓄積される電
圧は前記GPD1のブレークダウン電圧以下に抑えられ、2
段目のCMOSインバータ(CMOS2) を構成するFET(p
Tr2 及びnTr2) のゲート電極5Bの下部のゲート酸化膜の
絶縁破壊は防止される。なお、上記ブレークダウン電圧
は回路の動作電圧を 1.5〜2.5 V程度上回っているの
で、上記ゲート保護素子が上記動作電圧でブレークダウ
ンを起こすことはなく、回路動作に支障は生じない。
Therefore, in the semiconductor device having the structure of this embodiment, the first stage CMO connected to the gate electrode is formed.
In plasma etching such as plasma etching when patterning the output wiring 13A of the S inverter CMOS1 and plasma CVD such as plasma CVD when forming an insulating film on the wiring pattern, the voltage accumulated in the wiring 13A due to plasma irradiation is the same as that of the GPD1. Below the breakdown voltage of 2
The FET (p that constitutes the second-stage CMOS inverter (CMOS2)
The dielectric breakdown of the gate oxide film below the gate electrode 5B of Tr2 and nTr2) is prevented. Since the breakdown voltage exceeds the operating voltage of the circuit by about 1.5 to 2.5 V, the gate protection element does not break down at the operating voltage and the circuit operation is not hindered.

【0022】この実施例においては、上記のように前段
のCMOSインバータ(CMOS1) を構成するpチャネルM
OSFET(pTr1)のp+ 型ドレイン領域8DP とnチャネ
ルMOSFET(nTr1)のn+ 型ドレイン領域8Dn 内に後
段のCMOSインバータ(CMOS2) を構成するpチャネル
MOSFET(pTr2)及びnチャネルMOSFET(nTr2)
のゲート酸化膜の絶縁破壊を防止するゲート保護素子GP
D1及びGPD2が形成される。従ってゲート保護素子を設け
ることによる素子の拡大及び集積度の低下を生じること
はない。
In this embodiment, the p-channel M which constitutes the CMOS inverter (CMOS1) in the preceding stage as described above.
In the p + type drain region 8D P of the OSFET (pTr1) and the n + type drain region 8D n of the n channel MOSFET (nTr1), a p-channel MOSFET (pTr2) and an n-channel MOSFET nTr2)
Gate protection device GP that prevents dielectric breakdown of the gate oxide film of
D1 and GPD2 are formed. Therefore, the provision of the gate protection element does not cause enlargement of the element and deterioration of the degree of integration.

【0023】この実施例の半導体装置の要部は、例えば
以下に図3の工程平面図を参照して示す製造方法により
形成される。 図3(a) 参照 即ち、通常通りフィールト酸化膜(図示せず)によっ
て、CMOSを形成しようとする不純物濃度1016cm-3
度のp型ウエル2Aと不純物濃度1014cm-3程度のn - 型シ
リコン基板1面が表出されている基板を用い、熱酸化に
より表出するウエル2A面とシリコン基板1面に厚さ80〜
100 Å程度のゲート酸化膜(図示せず)を形成した後、
この基板上に周知の手段により前記ウエル2A上からシリ
コン基板1上に延在する例えばポリシリコンからなるゲ
ート電極5Aを形成し、次いで先ず第1のマスク(図示せ
ず)の開孔を介し、ウエル2Aのn型ドレイン形成領域10
8nの一部となる所定の領域に、p+ 型ゲート保護領域9p
を形成するための硼素を、例えば1014cm-2程度のドーズ
量でイオン注入する。109pはゲート保護素子用硼素注入
領域を示す。
The main part of the semiconductor device of this embodiment is, for example,
According to the manufacturing method shown below with reference to the process plan view of FIG.
It is formed. See FIG. 3 (a). That is, a felt oxide film (not shown) is used as usual.
Then, the impurity concentration for forming a CMOS 1016cm-3Degree
Degree p-type well 2A and impurity concentration 1014cm-3Degree n -Type
For thermal oxidation using a substrate with one exposed recon substrate
A well-exposed well 2A surface and a silicon substrate 1 surface with a thickness of 80 ~
After forming a 100 Å gate oxide film (not shown),
From this well 2A onto the substrate by well known means.
A gate made of, for example, polysilicon that extends over the control substrate 1.
The gate electrode 5A is formed, and then the first mask (not shown) is formed.
N) The n-type drain formation region 10 of the well 2A
In a predetermined area that becomes a part of 8n, p+Type gate protection area 9p
Boron for forming14cm-2Dose of degree
Ion implantation in a quantity. 109p is boron implantation for gate protection element
Indicates the area.

【0024】図3(b) 参照 次いで、第2のマスク(図示せず)の開孔を介し、シリ
コン基板1のp型ドレイン形成領域108pの一部となる所
定の領域にn+ 型ゲート保護領域9nを形成するための砒
素を例えば1014cm-2程度のドーズ量でイオン注入する。
109nはゲート保護素子用砒素注入領域を示す。
Next, as shown in FIG. 3B, n + type gate protection is performed on a predetermined region which is a part of the p type drain formation region 108p of the silicon substrate 1 through the opening of the second mask (not shown). Arsenic for forming the region 9n is ion-implanted with a dose amount of, for example, 10 14 cm -2 .
109n represents an arsenic implantation region for a gate protection element.

【0025】図3(c) 参照 次いで、第3のマスク(図示せず)の開孔を介し且つゲ
ート電極5Aをマスクにして、ウエル2Aの前記ゲート保護
素子用硼素注入領域109pを除く所定の領域にn + 型ソー
ス/ドレイン領域形成用の砒素を、例えば1015cm-2程度
のドーズ量でイオン注入する。8nはソース/ドレイン用
砒素注入領域を示す。
See FIG. 3 (c). Then, through a hole in a third mask (not shown) and a gate.
Gate protection of well 2A using gate electrode 5A as a mask
N is set in a predetermined region except the element boron implantation region 109p. +Type saw
For example, an arsenic for forming a drain / drain region is15cm-2degree
Ion implantation with a dose amount of. 8n for source / drain
An arsenic implantation region is shown.

【0026】図3(d) 参照 次いで、第4のマスク(図示せず)の開孔を介し且つゲ
ート電極5Aをマスクにして、シリコン基板1の前記ゲー
ト保護素子用硼素注入領域109nを除く所定の領域にp+
型ソース/ドレイン領域形成用の硼素を例えば1016cm-2
程度のドーズ量でイオン注入する。8pはソース/ドレイ
ン用硼素注入領域を示す。
Next, referring to FIG. 3D, through the opening of the fourth mask (not shown) and by using the gate electrode 5A as a mask, a predetermined portion of the silicon substrate 1 except the boron-implanted region 109n for the gate protection element is predetermined. P + in the area
Type boron for forming the source / drain regions is, for example, 10 16 cm -2
Ion implantation is performed at a dose of about the same. Reference numeral 8p indicates a source / drain boron implantation region.

【0027】図3(e) 参照 次いで、例えば 900℃程度の温度で所定時間熱処理を行
い、前記注入砒素及び注入硼素を活性化することによ
り、前記実施例に示したようにドレイン領域の1角部に
ドレイン領域と反対導電型のゲート保護領域を有するC
MOSFETが形成できる。なお、この図において、8D
n はn+ 型ドレイン領域、8Sn はn+ 型ソース領域、8D
p はp+ 型ドレイン領域、8Sp はp+ 型ソース領域、9p
はp+ 型ゲート保護領域、9nはn+ 型ゲート保護領域を
示す。
Next, as shown in FIG. 3 (e), heat treatment is performed at a temperature of, for example, about 900 ° C. for a predetermined time to activate the implanted arsenic and the implanted boron. C having a gate protection region of opposite conductivity type to the drain region
A MOSFET can be formed. In this figure, 8D
n is an n + type drain region, 8S n is an n + type source region, 8D
p is p + type drain region, 8S p is p + type source region, 9p
Indicates a p + type gate protection region, and 9n indicates an n + type gate protection region.

【0028】図4は本発明の他の実施例を示した図であ
る。この図において、21はp- 型シリコン基板、3はフ
ィールド酸化膜、4はゲート酸化膜、5はゲート電極、
6Sn はn型低濃度ソース領域、6Dn はn型低濃度ドレイ
ン領域、7はSiO2サイドウォール、8Sn はn+ 型高濃度
ソース領域、8Dn はn+ 型高濃度ドレイン領域、9pはp
+ 型ゲート保護領域、11は層間絶縁膜、12A、12B はコ
ンタクトホール、13S はソース配線、13D は図示しない
次の段のゲート電極に接続するドレイン配線(出力配
線)、15はチタンシリサイド層を示す。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention. In this figure, 21 is a p - type silicon substrate, 3 is a field oxide film, 4 is a gate oxide film, 5 is a gate electrode,
6S n is an n-type low-concentration source region, 6D n is an n-type low-concentration drain region, 7 is a SiO 2 sidewall, 8S n is an n + -type high-concentration drain region, 8D n is an n + -type high-concentration drain region, 9p Is p
+ Type gate protection region, 11 is an interlayer insulating film, 12A and 12B are contact holes, 13S is a source wiring, 13D is a drain wiring (output wiring) connected to the gate electrode of the next stage (not shown), and 15 is a titanium silicide layer. Show.

【0029】この実施例においては、ソース領域8Sの全
面上と、ゲート保護領域9pの上部を除くドレイン領域13
D 上のゲート保護領域9pに接しない領域上にチタンシリ
サイド層15が形成されている。このチタンシリサイド層
15はゲート保護領域9p上を絶縁膜でマスクし、チタン層
を堆積し、熱処理を施してシリコン表出面にチタンシリ
サイド層15を形成し、しかる後、シリサイド化していな
い絶縁膜上のチタン層を選択的に溶解除去する方法によ
り形成される。
In this embodiment, the drain region 13 is formed on the entire surface of the source region 8S and the upper part of the gate protection region 9p.
A titanium silicide layer 15 is formed on a region which is not in contact with the gate protection region 9p on D. This titanium silicide layer
In 15, the gate protection region 9p is masked with an insulating film, a titanium layer is deposited, and a heat treatment is performed to form a titanium silicide layer 15 on the exposed surface of the silicon. It is formed by a method of selectively dissolving and removing.

【0030】このような構造にすると、低抵抗なチタン
シリサイド層の存在により、ソース領域8S及びドレイン
領域8Dのシート抵抗やコンタクト抵抗が減少できて、素
子動作の高速化が図れると同時に、前記次の段のゲート
電極に蓄積された電荷の放電が確実になって、ゲート保
護効果の信頼性が向上する。
With such a structure, the presence of the low-resistance titanium silicide layer can reduce the sheet resistance and the contact resistance of the source region 8S and the drain region 8D, thereby speeding up the device operation and at the same time, The electric charge accumulated in the gate electrode of the stage is surely discharged, and the reliability of the gate protection effect is improved.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、前段
のMISFETのドレイン領域が後段のMISFETの
ゲート電極に接続される構成を有する半導体装置におい
て、素子領域の拡大や専用の領域を設けずに後段のMI
SFETのゲート絶縁膜の絶縁破壊を防止することがで
きる。従って本発明は、半導体装置の集積度向上に寄与
するところが大きい。
As described above, according to the present invention, in a semiconductor device having a structure in which the drain region of the preceding MISFET is connected to the gate electrode of the succeeding MISFET, the element region is enlarged or a dedicated region is provided. Without MI
It is possible to prevent dielectric breakdown of the gate insulating film of the SFET. Therefore, the present invention largely contributes to the improvement of the integration of the semiconductor device.

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

【図1】 本発明の原理説明図FIG. 1 is an explanatory view of the principle of the present invention.

【図2】 本発明の一実施例の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の一実施例に対する製造方法の工程平
面図
FIG. 3 is a process plan view of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の他の実施例の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention.

【図5】 従来のゲート保護素子を有するMOS型半導
体装置の要部模式断面図
FIG. 5 is a schematic sectional view of a main part of a conventional MOS semiconductor device having a gate protection element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Tr1 前段のMOSFET Tr2 次段のMOSFET GPD ゲート保護素子(ダイオード) 1 n型シリコン基板 2A、2B p型ウエル 3 フィールド酸化膜 4A、4B ゲート酸化膜 5A、5B ゲート電極 6SA 、6SB n型低濃度ソース領域 6DA 、6DB n型低濃度ドレイン領域 7 SiO2サイドウォール 8SA 、8SB + 型高濃度ソース領域 8DA 、8DB + 型高濃度ドレイン領域 9A、9B p+ 型ゲート保護領域 11 層間絶縁膜 12A 〜12M コンタクトホール 13S Tr1 のソース配線 13D Tr1 のドレイン配線(前段の出力配線) 14S Tr2 のソース配線 14D Tr2 のドレイン配線(次段の出力配線)Tr1 Previous MOSFET Tr2 Next MOSFET GPD Gate protection device (diode) 1 n type silicon substrate 2A, 2B p type well 3 field oxide film 4A, 4B gate oxide film 5A, 5B gate electrode 6S A , 6S B n type low Concentration source region 6D A , 6D B n type low concentration drain region 7 SiO 2 sidewall 8S A , 8S B n + type high concentration source region 8D A , 8D B n + type high concentration drain region 9A, 9B p + type gate Protective area 11 Interlayer insulation film 12A to 12M Contact hole 13S Tr1 source wiring 13D Tr1 drain wiring (previous stage output wiring) 14S Tr2 source wiring 14D Tr2 drain wiring (next stage output wiring)

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/822 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/822

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 前段のMISFETの一導電型ドレイン
領域から導出される出力配線が次段のMISFETのゲ
ート電極に接続される構成を含んだ半導体装置におい
て、 少なくとも前記前段のMISFETのドレイン領域の一
部に、該MISFETが形成される反対導電型半導体基
体よりも高不純物濃度を有し、且つ該半導体基体に直に
接する反対導電型ゲート保護領域が設けられ、該出力配
線が該ゲート保護領域から離間して該ドレイン領域上に
接続されていることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device including a structure in which an output wiring derived from one conductivity type drain region of a preceding-stage MISFET is connected to a gate electrode of a next-stage MISFET, wherein at least one of the drain regions of the preceding-stage MISFET is provided. A gate protection region of opposite conductivity type having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate of opposite conductivity type in which the MISFET is formed and being in direct contact with the semiconductor substrate, and the output wiring from the gate protection region. A semiconductor device characterized in that it is spaced apart and connected to the drain region.
【請求項2】 少なくとも前記前段のMISFETのド
レイン領域の表面が前記ゲート保護領域から離間した金
属シリサイド層で覆われ、該金属シリサイド層上に前記
出力配線が接続されていることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置。
2. The surface of at least the drain region of the preceding MISFET is covered with a metal silicide layer separated from the gate protection region, and the output wiring is connected on the metal silicide layer. Item 1. The semiconductor device according to item 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2766186A1 (en) * 1997-07-21 1999-01-22 Rhone Poulenc Rorer Sa Treatment of diabetes, diabetic complications and related disorders
WO1999003839A1 (en) * 1997-07-17 1999-01-28 Rhone-Poulenc Rorer S.A. Polyhydroxyalkylpyrazine derivatives, their preparation and medicines containing them

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