JPH09167802A - 静電破壊保護回路とその製造方法 - Google Patents

静電破壊保護回路とその製造方法

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JPH09167802A
JPH09167802A JP7327480A JP32748095A JPH09167802A JP H09167802 A JPH09167802 A JP H09167802A JP 7327480 A JP7327480 A JP 7327480A JP 32748095 A JP32748095 A JP 32748095A JP H09167802 A JPH09167802 A JP H09167802A
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JP
Japan
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electrostatic breakdown
mos transistor
conductivity type
protection circuit
type mos
Prior art date
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Pending
Application number
JP7327480A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Kanetani
康弘 金谷
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周辺回路部のMOSトランジスタのしきい値
の上昇を招くことなしに静電破壊保護回路の基板濃度を
高め、静電破壊耐性を向上させる。 【解決手段】 P型の半導体基板1上の静電破壊保護回
路形成領域(A)のチャネル領域にボロンイオン(11B
+ )を注入してn+ 型ソース・ドレイン拡散層17、1
8近傍の基板濃度を高くしてソース・ドレイン拡散層と
基板との空乏層幅を狭めたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電破壊保護回路
とその製造方法に関し、特に静電破壊耐性の向上をはか
る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、図11に示すようにパッド(P
AD)51から侵入した静電荷により内部回路52が破
壊されるのを防ぐために、静電破壊保護回路53が設け
られている。この回路は、外部から印加された静電荷を
素早く逃し、内部回路を保護する働きをする。従って、
静電荷をいかにうまく逃がしてやるかということが、保
護回路には要求される。
【0003】図12は静電破壊保護回路デバイスの断面
図を示し、ドレイン55(ソース56)と基板57との
不純物変化を急にし空乏層幅を狭くすると、ドレイン5
5に印加された静電荷は基板57に抜け易くなる。その
ため一般に、静電破壊保護回路は図12に示すようにn
+ 型ソース・ドレインを形成するシングルドレイン構造
となっている。
【0004】しかし、シングルドレイン構造にしただけ
では、まだ静電荷の抜けが悪く、静電破壊耐性が弱いと
いう問題があった。そのため、基板側の不純物濃度を高
くする必要があるが、単純に基板濃度を高くしたのでは
周辺回路部のNチャネル型MOSトランジスタのしきい
値が高くなってしまうという不都合が生じる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は周辺
回路部のNチャネル型MOSトランジスタのしきい値の
上昇を招くことなしに静電破壊保護回路の基板濃度を高
め、静電破壊耐性を向上させることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の静電破
壊保護回路は、一導電型の半導体基板上の静電破壊保護
回路のチャネル領域に不純物を注入してソース・ドレイ
ン近傍の基板濃度を高くしてソース・ドレインと基板と
の空乏層幅を狭めたものである。また、本発明の静電破
壊保護回路の製造方法は、一導電型の半導体基板上の一
導電型MOSトランジスタ形成領域及び静電破壊保護回
路形成領域をそれぞれ分離する素子分離膜を形成し、該
一導電型MOSトランジスタ及び静電破壊保護回路の各
素子形成領域上にゲート酸化膜を形成した後に、前記基
板全面に前記一導電型MOSトランジスタのしきい値調
整用の不純物を注入する。続いて、前記一導電型MOS
トランジスタ及び静電破壊保護回路の各素子形成領域上
にMOSトランジスタを形成するものである。
【0007】更に、本発明の静電破壊保護回路の製造方
法は、一導電型の半導体基板上の一導電型MOSトラン
ジスタ形成領域と逆導電型MOSトランジスタ形成領域
及び静電破壊保護回路形成領域をそれぞれ分離する素子
分離膜を形成し、該一導電型MOSトランジスタと逆導
電型MOSトランジスタ及び静電破壊保護回路の各素子
形成領域上にゲート酸化膜を形成した後に、前記一導電
型MOSトランジスタ形成領域上にレジスト膜を形成
し、該レジスト膜をマスクにして逆導電型MOSトラン
ジスタのしきい値調整用の不純物を注入する。続いて、
前記逆導電型MOSトランジスタ形成領域上にレジスト
膜を形成し、該レジスト膜をマスクにして一導電型MO
Sトランジスタのしきい値調整用の不純物を注入する。
そして、前記一導電型MOSトランジスタと逆導電型M
OSトランジスタ及び静電破壊保護回路の各素子形成領
域上にMOSトランジスタを形成するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の静電破壊保護回路
とその製造方法の一実施の形態について図1乃至図10
の図面に基づき説明する。先ず、図1に示すように一導
電型、例えばP型の半導体基板1に静電破壊保護回路形
成領域(A)、Nチャネル型MOSトランジスタ形成領
域(B)及びPチャネル型MOSトランジスタ形成領域
(C)の各素子形成領域を分離するため、素子分離膜と
してのLOCOS酸化膜3を形成する。尚、前記基板1
の濃度は、1E16/cm3 乃至1E17/cm3
(尚、1E16は1かける10の16乗の意であり、以
下同様とする。)に設定されており、前記Pチャネル型
MOSトランジスタ形成領域(C)には、Nウエル領域
2が形成されている。
【0009】続いて、図2に示すように静電破壊保護回
路形成領域(A)、Nチャネル型MOSトランジスタ形
成領域(B)及びPチャネル型MOSトランジスタ形成
領域(C)の各素子形成領域上にゲート酸化膜4を形成
した後に、Pチャネル型MOSトランジスタ形成領域
(C)上にレジスト膜5を形成し、該レジスト膜5をマ
スクにしてNチャネル型MOSトランジスタのしきい値
調整用のP型不純物、例えば、ボロンイオン(11B+ )
をおよそ80KeVの加速電圧で、8E11/cm2 注
入して、チャネルイオン注入層5を形成する。
【0010】次に、図3に示すように前記Nチャネル型
MOSトランジスタ形成領域(B)上にレジスト膜7を
形成し、該レジスト膜7をマスクにしてPチャネル型M
OSトランジスタのしきい値調整用のP型不純物、例え
ば、ボロンイオン(11B+ )をおよそ35KeVの加速
電圧で、1.4E12/cm2 注入して、チャネルイオ
ン注入層8を形成する。本工程は、本発明の特徴とする
工程であり、このようにPチャネル型MOSトランジス
タのしきい値調整用のP型不純物を静電破壊保護回路形
成領域(A)に追加注入することにより、後述するソー
ス・ドレイン近傍の基板濃度が高くなり、ソース・ドレ
インと基板間の空乏層幅を狭くすることができる。
【0011】次に、基板全面にポリシリコン膜を形成し
た後に、公知のパターニング技術により該ポリシリコン
膜をパターニングして、図4に示すように前記静電破壊
保護回路、Nチャネル型MOSトランジスタ及びPチャ
ネル型MOSトランジスタの各素子形成領域上にゲート
電極9を形成する。続いて、静電破壊保護回路形成領域
(A)及びPチャネル型MOSトランジスタ形成領域
(C)上にレジスト膜11を形成した後に、N型不純
物、例えば、リンイオン(31P+ )をおよそ60KeV
の加速電圧で、3E13/cm2 注入して、Nチャネル
型MOSトランジスタ用のn- 型ソース拡散層12及び
ドレイン拡散層13を形成する。次に、前記レジスト膜
を除去し、全面にSiO2 膜を形成した後に、エッチバ
ックして前記ゲート電極9の側壁部に図5に示すように
スペーサー15を形成する。そして、前記Pチャネル型
MOSトランジスタ形成領域(C)上にレジスト膜16
を形成した後に、該レジスト膜16と前記静電破壊保護
回路、Nチャネル型MOSトランジスタのゲート電極
9、スペーサー15及びLOCOS酸化膜3をマスクに
して、N型不純物、例えば、ヒ素イオン(75As+ )を
およそ60KeVの加速電圧で、5E15/cm2 注入
して、当該静電破壊保護回路とNチャネル型MOSトラ
ンジスタ用のn+ 型ソース拡散層17及びドレイン拡散
層18を形成する。
【0012】続いて、前記レジスト膜16を除去した後
に、図6に示すように前記静電破壊保護回路形成領域
(A)とNチャネル型MOSトランジスタ形成領域
(B)上にレジスト膜20を形成した後に、該レジスト
膜20と前記Pチャネル型MOSトランジスタのゲート
電極9、スペーサー15及びLOCOS酸化膜3をマス
クにして、P型不純物、例えば、2フッ化ボロンイオン
(49BF2+)をおよそ60KeVの加速電圧で、3E1
5/cm2 注入して、当該Pチャネル型MOSトランジ
スタ用のp+ 型ソース拡散層21及びドレイン拡散層2
2を形成する。尚、当該ソース・ドレイン拡散層21、
22は後工程の熱処理により拡散され、ゲート電極9の
下方まで広がり、あたかもNチャネル型MOSトランジ
スタのようなLDD構造に近い構造となる。
【0013】そして、図7に示すように全面に層間絶縁
膜24を形成し、以下、図示しないがコンタクト孔を形
成した後に、該コンタクト孔を介して金属配線を形成す
ることにより、基板上に静電破壊保護回路、Nチャネル
型MOSトランジスタ及びPチャネル型MOSトランジ
スタがそれぞれ製造される。このように、本発明の静電
破壊保護回路は、Pチャネル型MOSトランジスタのし
きい値調整用のイオン注入を当該保護回路内に注入した
ことにより、ソース・ドレインと基板との空乏層幅が狭
くなり、例えばドレインに加わった静電荷が抜け易くな
る。尚、図8及び図9はソース電圧に0V、基板電圧に
0V、ゲート電圧に0V、そしてドレイン電圧に8Vを
かけた際の、本発明静電破壊保護回路及び従来静電破壊
保護回路のポテンシャル分布を示す図であり、図8に示
した空乏層(矢印部分)が図9に示した空乏層(矢印部
分)に比して狭くなっていることがわかる。
【0014】また、図10は公知のHBM(Human
Body Model)による静電破壊試験等価回路
で、即ち、静電荷にみたてた所望の電源電圧Vをキャパ
シタCに蓄えた後に、スイッチSを反転し、抵抗Rを介
して接続したLSIに電圧をかけて静電破壊耐性を測定
するものである。この回路に本発明静電破壊保護回路を
備えたLSI、そして従来静電破壊保護回路を備えたL
SIを接続して、静電破壊試験を行った結果、本発明静
電破壊保護回路の静電破壊耐圧(ESD耐圧)は200
0V乃至3000Vで、従来静電破壊保護回路の静電破
壊耐圧(ESD耐圧)は500V乃至1000V程度で
あり、従って、本発明静電破壊保護回路の静電破壊耐圧
(ESD耐圧)は従来静電破壊保護回路に比して格段と
向上した。
【0015】
【発明の効果】以上、本発明静電破壊保護回路によれ
ば、一導電型MOSトランジスタのしきい値調整用のイ
オン注入を当該保護回路内に注入したことにより、ソー
ス・ドレインと基板との空乏層幅が狭くなり、例えばド
レインに加わった静電荷が抜け易くなる。従って、本発
明静電破壊保護回路の静電破壊耐圧(ESD耐圧)は従
来静電破壊保護回路に比して格段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の静電破壊保護回路の製造方法を示す第
1の断面図である。
【図2】本発明の静電破壊保護回路の製造方法を示す第
2の断面図である。
【図3】本発明の静電破壊保護回路の製造方法を示す第
3の断面図である。
【図4】本発明の静電破壊保護回路の製造方法を示す第
4の断面図である。
【図5】本発明の静電破壊保護回路の製造方法を示す第
5の断面図である。
【図6】本発明の静電破壊保護回路の製造方法を示す第
6の断面図である。
【図7】本発明の静電破壊保護回路の製造方法を示す第
7の断面図である。
【図8】本発明の静電破壊保護回路のポテンシャル分布
を示す図である。
【図9】従来の静電破壊保護回路のポテンシャル分布を
示す図である。
【図10】静電破壊試験等価回路を示す図である。
【図11】従来の静電破壊保護回路を示す図である。
【図12】従来の静電破壊保護回路デバイスの断面図で
ある。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板上の静電破壊保護
    回路のチャネル領域に不純物を注入してソース・ドレイ
    ン近傍の基板濃度を高くしてソース・ドレインと基板と
    の空乏層幅を狭めたことを特徴とする静電破壊保護回
    路。
  2. 【請求項2】 一導電型の半導体基板上の一導電型MO
    Sトランジスタ形成領域及び静電破壊保護回路形成領域
    をそれぞれ分離する素子分離膜を形成する工程と、 前記一導電型MOSトランジスタ及び静電破壊保護回路
    の各素子形成領域上にゲート酸化膜を形成する工程と、 前記基板全面に前記一導電型MOSトランジスタのしき
    い値調整用の不純物を注入する工程と、 前記一導電型MOSトランジスタ及び静電破壊保護回路
    の各素子形成領域上にMOSトランジスタを形成する工
    程とを有することを特徴とする静電破壊保護回路の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 一導電型の半導体基板上の一導電型MO
    Sトランジスタ形成領域と逆導電型MOSトランジスタ
    形成領域及び静電破壊保護回路形成領域をそれぞれ分離
    する素子分離膜を形成する工程と、 前記一導電型MOSトランジスタと逆導電型MOSトラ
    ンジスタ及び静電破壊保護回路の各素子形成領域上にゲ
    ート酸化膜を形成する工程と、 前記一導電型MOSトランジスタ形成領域上にレジスト
    膜を形成した後に該レジスト膜をマスクにして逆導電型
    MOSトランジスタのしきい値調整用の不純物を注入す
    る工程と、 前記逆導電型MOSトランジスタ形成領域上にレジスト
    膜を形成した後に該レジスト膜をマスクにして一導電型
    MOSトランジスタのしきい値調整用の不純物を注入す
    る工程と、 前記一導電型MOSトランジスタと逆導電型MOSトラ
    ンジスタ及び静電破壊保護回路の各素子形成領域上にM
    OSトランジスタを形成する工程とを有することを特徴
    とする静電破壊保護回路の製造方法。
JP7327480A 1995-12-15 1995-12-15 静電破壊保護回路とその製造方法 Pending JPH09167802A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007535127A (ja) * 2003-10-31 2007-11-29 ラティス セミコンダクタ コーポレイション 横型高電圧接合デバイス

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007535127A (ja) * 2003-10-31 2007-11-29 ラティス セミコンダクタ コーポレイション 横型高電圧接合デバイス

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