JPH0997844A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JPH0997844A JPH0997844A JP7276501A JP27650195A JPH0997844A JP H0997844 A JPH0997844 A JP H0997844A JP 7276501 A JP7276501 A JP 7276501A JP 27650195 A JP27650195 A JP 27650195A JP H0997844 A JPH0997844 A JP H0997844A
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Abstract
て、工程を増加させることなく、専有面積もすくない上
記静電保護回路装置を提供する。 【解決手段】 P型サブストレ−ト12中に形成されたN
型ウェル5及びその近傍に接地された別のN型ウェル6
を有し、N型ウェル5中に、前記N型ウェル6と同一電
源に接地されたP-拡散層8が存在し、さらに、このP-
拡散層8の両側にN+拡散層7a及びN+拡散層16が存在
する。そして、一方の入出力側N型ウェルコンタクトN
+拡散層7aを前記N型ウェル6と向き合わせ、他方の
内部側N型ウェルコンタクトN+拡散層16は、内部回路
に接続することで、入出力にウェルによるパンチスル−
素子と入力電圧により入力抵抗が変動する抵抗を付加す
る。
Description
置に関し、特に高耐圧コンプリメンタリ−メタルオキサ
イドセミコンダクタ−(CMOS)の静電保護回路装置に
係る半導体集積回路装置に関する。
図5〜図8を参照して説明する。なお、図5及び図6
は、従来の該装置の一例(以下“従来の高耐圧静電保護
回路装置I”という)を説明するための図であり、図7
及び図8は、他の例(以下“従来の高耐圧静電保護回路
装置II ”という)を説明するための図である。
の高耐圧静電保護回路装置Iは、これを回路図で示すと
図5となり、“入出力電極101−グランド”間に挿入さ
れたNchゲ−トオフトランジスタ型ダイオ−ド110、“入
出力電極101−電源電極103”間に挿入されたPchゲ−ト
オフトランジスタ型ダイオ−ド109、“入出力電極101−
被保護素子電極102”間に挿入された固定抵抗111、とい
うように構成されている。
持つトランジスタのゲ−トをオフし、それを保護ダイオ
−ドとすることで、静電保護に有効な耐圧を持つダイオ
−ドを形成している。また、入力端子から内部被保護素
子への過電流に対し有効な抵抗も付加している。
で示すと、図6(A)のようになり、入力電極1は、ガ−
ドリングP+拡散層4に囲まれたNchTrフィ−ルド24内に
作られるNchトランジスタのドレイン部に接続される。
一方、NchTrゲ−トポリシリコン19及びソ−ス部は、グ
ランド電極2に接続される。
内のガ−ドリングN+拡散層20に囲まれたPchTrフィ−ル
ド23内に作られるPchトランジスタのドレイン部に接続
される。一方、PchTrゲ−トポリシリコン22及びソ−ス
部は、電源電極13に接続される。また、入力電極1はポ
リシリ抵抗18を介して内部被保護素子に接続される。
面図であって、従来の高耐圧静電保護回路装置Iでは、
P型サブストレ−ト12中に高耐圧Nchトランジスタが作
成され、高耐圧に耐えうる酸化膜厚を持ったゲ−ト酸化
膜27及びソ−ス,ドレイン拡散層には、空乏層が延び易
く、高耐圧を持つN-拡散層25及びN-拡散層コンタクト
N+拡散層26を有する。また、ポリシリ−アルミ間には
層間膜11を、更に素子間分離のためにフィ−ルド酸化膜
17を有する。なお、図6(B)において、1は入力電極、
2はグランド電極、4はガ−ドリングP+拡散層、19はN
chTrゲ−トポリシリコンである。
面図であって、P型サブストレ−ト12中のNウェル21内
に高耐圧Pchトランジスタが作成され、上記と同様のゲ
−ト酸化膜27を持ち、ソ−ス,ドレイン拡散層には、空
乏層が延び易く、高耐圧を持つP-拡散層8及びP-拡散
層コンタクトP+拡散層9を有する。なお、1は入力電
極、11は層間膜、13は電源電極、17はフィ−ルド酸化
膜、20はガ−ドリングN+拡散層、22はPchTrゲ−トポリ
シリコンである。
た、別の従来の高耐圧静電保護回路装置IIは、これを回
路図で示すと図7となり、“入出力電極101−グラン
ド”間に挿入されたNch側ジャンクションダイオ−ド11
3、“入出力電極101−電源電極103”間に挿入されたPch
側ジャンクションダイオ−ド112、“入出力電極101−被
保護素子電極102”間に挿入された固定抵抗111、で構成
されている。
ャンクションとは別のジャンクションを用いることがで
きるので、静電保護に有効な内部回路トランジスタ耐圧
より耐圧の低い保護ダイオ−ドを用いる構成が可能であ
る。
で示すと、図8(A)のようになり、入力電極1は、高濃
度Pウェル29内であって、ガ−ドリングP+拡散層4に
囲まれたN-拡散層25内のN-拡散層コンタクトN+拡散
層26に接続される。一方、ガ−ドリングP+拡散層4
は、グランド電極2に接続される。
内の高濃度Nウェル28内であって、ガ−ドリングN+拡
散層20に囲まれたP-拡散層8内のP-拡散層コンタクト
P+拡散層9に接続される。一方、ガ−ドリングN+拡散
層20は、電源電極13に接続される。また、入力電極1
は、ポリシリ抵抗18を介して内部被保護素子に接続され
る。
面図であって、従来の高耐圧静電保護回路装置IIでは、
P型サブストレ−ト12中の高濃度Pウェル29を用い、N
-拡散層25とで内部被保護素子より耐圧の低いダイオ−
ドを形成する。また、ポリシリ−アルミ間には層間膜11
を、更に素子間分離のためにフィ−ルド酸化膜17を有す
る。なお、1は入力電極、2はグランド電極、4はガ−
ドリングP+拡散層、26はN-拡散層コンタクトN+拡散
層である。
面図であって、P型サブストレ−ト12中のNウェル21内
に、さらに内側の高濃度Nウェル28を用い、P-拡散層
8とで内部被保護素子より耐圧の低いダイオ−ドを形成
する。なお、1は入力電極、9はP-拡散層コンタクト
P+拡散層、11は層間膜、13は電源電極、17はフィ−ル
ド酸化膜、20はガ−ドリングN+拡散層である。
高耐圧静電保護回路装置Iでは、トランジスタ型のダイ
オ−ドを使用するため(前掲の図5“Pchゲ−トオフトラ
ンジスタ型ダイオ−ド109”“Nchゲ−トオフトランジス
タ型ダイオ−ド110”参照)、拡散層としてソ−ス及びド
レインを、また、更にゲ−トポリシリをレイアウトする
必要がある。
内で空乏層を延ばせるように広い面積を持った低濃度拡
散層でなければならず、また、低濃度であるために、保
護ダイオ−ドに対してシリ−ズ抵抗となる。そして、こ
のシリ−ズ抵抗を低減させるためには、ダイオ−ドの幅
方向を大きくする必要がある。
IIでは、内部被保護素子より耐圧の低いジャンクション
型ダイオ−ドを用いるため(前掲の図7“Pch側ジャンク
ションダイオ−ド112”“Nch側ジャンクションダイオ−
ド113”参照)、内部回路被保護素子に使われるジャンク
ションより電界を強めるために高濃度ウェル拡散層(前
掲の図8“高濃度Nウェル28”“高濃度Pウェル29”参
照)が必要となる。
ェル拡散層を形成するために、少なくともホトリソグラ
フィ−及びイオン注入技術の工程を追加しなければなら
ないという欠点を有している。また、過電流に対する内
部トランジスタ保護用の固定抵抗(前掲の図7“固定抵
抗111”参照)が必要となり、抵抗値が固定のため、常に
入出力部にシリ−ズに抵抗が付いた回路構成となってい
る。
I及びIIの上記諸問題点、欠点に鑑み成されたものであ
って、その目的とするところは、上記諸問題点、欠点を
解消する点にあり、詳細には、通常低抵抗のウェル抵抗
を用いることにより、面積が小さくすることができ、ま
た、追加工程をなくすことができる高耐圧静電保護回路
装置に係る半導体集積回路装置を提供することにある。
回路装置は、保護ダイオ−ドの代わりにウェルによるパ
ンチスル−素子を用い、また、過電流に対する内部トラ
ンジスタ保護用の抵抗を入力電圧に依存して抵抗値が変
動するNウェル抵抗(Nウェル可変抵抗))とすることを
特徴とし、これにより、高電圧などの入力が印加された
ときに高抵抗となり、内部被保護素子を保護するという
構成よりなる。そして、本発明に係る高耐圧保護回路装
置は、通常低抵抗のウェル抵抗を用いることにより、面
積が小さくすることができ、また、追加工程をなくすこ
とができるという作用効果が生じるものである。
−ト中に形成された第1導電型第1ウェル及びその近傍
に接地された別の第1導電型第2ウェルを有し、前記第
1ウェル中に、前記第2ウェルと同一電源に接地された
第2導電型拡散層が存在し、さらに、該第2導電型拡散
層の両側に第1導電型の高濃度拡散層が存在し、一方の
第1導電型の高濃度拡散層の入出力端子に接続される側
の拡散層を前記第2ウェルと向き合わせ、他方の第1導
電型の高濃度拡散層は内部回路に接続する構成とするこ
とで、また、入出力にウェルによるパンチスル−素子と
入力電圧により入力抵抗が変動する抵抗を付加する構成
とすることで、静電破壊より内部回路を保護することを
特徴とする半導体集積回路装置。」(請求項1)を要旨と
する。
(A)を参照して具体的に説明すると、本発明に係る高耐
圧保護回路装置は、P型サブストレ−ト12(第2導電型
サブストレ−ト)中に形成されたN型ウェル5(第1導電
型第1ウェル)及びその近傍に接地された別のN型ウェ
ル6(第1導電型第2ウェル)を有し、前記N型ウェル5
(第1ウェル)中に、前記N型ウェル6(第2ウェル)と同
一電源に接地されたP-拡散層8(第2導電型拡散層)が
存在し、さらに、このP-拡散層8(第2導電型拡散層)
の両側に第1導電型の高濃度拡散層であるN+拡散層7
a及びN+拡散層16が存在する。
の入出力端子1に接続される側の拡散層(入出力側N型
ウェルコンタクトN+拡散層7a)を前記N型ウェル6
(第2ウェル)と向き合わせ、他方の第1導電型の高濃度
拡散層(内部側N型ウェルコンタクトN+拡散層16)は、
内部回路に接続する構成とすることで、また、入出力に
ウェルによるパンチスル−素子と入力電圧により入力抵
抗が変動する抵抗を付加することで、静電破壊より内部
回路を保護するものである。
具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例により限
定されるものではなく、前記した本発明の要旨の範囲内
で種々の変形、変更が可能である。
例1)を図1及び図2(A),(B)に基づいて説明する。
なお、図1は、本発明の実施例1による等価回路図であ
り、図2は、該実施例1の高耐圧保護回路装置の構成
(構造)を説明する図であって、このうち(A)は、その平
面図であり、(B)は、(A)のA−A線断面図である。
を回路図で示すと図1となり、“入出力電極101−グラ
ンド”間に挿入されたNウェル−サブストレ−トダイオ
−ド104、同じ箇所に並列に挿入されるNウェル−Nウ
ェルパンチスル−素子106、さらに同じ箇所に並列に挿
入されるNウェル内のP-で形成されるNウェル−P-ダ
イオ−ド105、及び、“入出力電極101−被保護素子電極
102”間に挿入されるNウェル可変抵抗107で構成され
る。
子106の耐圧は、Nウェル−Nウエル間距離により制御
できるので、他のダイオ−ドや被保護素子の耐圧より低
く設定することができる。そして、Nウェルド−ズ量:
1E12〜5E13で、Nウェル押し込み1000〜1200度,3〜10
時間において、Nウェル間隔:5〜20μmで10〜100V程
度のパンチスル−耐圧の制御が可能である。
ついて、その平面図を示す図2(A)及び図2(A)のA−
A線の断面を示す図2(B)を用いて説明する。まず、平
面図を示す図2(A)を参照して説明すると、入力電極1
は、ガ−ドリングP+拡散層4内に形成されたN型ウェ
ル抵抗5内の入出力側N型ウェルコンタクトN+拡散層
7aに接続され、一方、同じN型ウェル抵抗5内にP-
拡散層8及びセルフアラインで形成されたP-拡散層コ
ンタクトP+拡散層9を挟んで向かい側に形成される内
部側N型ウェルコンタクトN+拡散層16より被保護素子
電極3に繋がる。このようにして可変Nウェル抵抗は構
成される。
ウェルコンタクトN+拡散層7aの向かい側に別のグラ
ンド側N型ウェル6を形成し、更にその中に、グランド
側N型ウェルコンタクトN+拡散層7を形成し、前記し
たP-拡散層コンタクトP+拡散層9とグランド電極2で
接続する。このようにしてNウェル−Nウェルパンチス
ル−素子は構成される。なお、図2(A)中、10はコンタ
クトホ−ルである。
照して説明すると、グランド側N型ウェル6、及び、グ
ランド側N型ウェルコンタクトN+拡散層7とP型サブ
ストレ−ト12内の向かい側のN型ウェル抵抗5とで、N
ウェル−Nウェルパンチスル−素子は形成され、このN
ウェル−Nウェル間隔で耐圧が決定される。
ェルコンタクトN+拡散層7aと内部側N型ウェルコン
タクトN+拡散層16の間に、フィ−ルド酸化膜17により
分離されたP-拡散層8が存在する。そして、入力電極
1に高電圧が印加されると、N型ウェル抵抗5の電位が
上がり、グランド電極2に接続されたP-拡散層8が深
く存在するために、このN型ウェル−P-拡散層8間に
空乏層が広がり、N型ウェル抵抗5の実効断面積が減少
し、抵抗値が増大する。
ブストレ−ト12のジャンクションにおいても空乏層が広
がり、グランド側N型ウェル6に繋がり、パンチスル−
現像を起こし、電荷をこのル−トで流す構造となってい
る。なお、図2(B)中、3は被保護素子電極、4はガ−
ドリングP+拡散層、9はP-拡散層コンタクトP+拡散
層、11は層間膜である。
(実施例2)を図3及び図4(A)〜(C)を参照して説明す
る。なお、図3は、本発明の第2の実施例(実施例2)に
よる等価回路図であり、図4は、該実施例2の高耐圧保
護回路装置の構成(構造)を説明する図であって、このう
ち(A)は、その平面図であり、(B)は(A)のB−B線断
面図、(C)は(A)のC−C線断面図である。
を回路図で示すと図3となり、前掲の図1に示した実施
例1の回路とほぼ同じであるが、前掲の図1の回路構成
に加えて“入出力電極101−電源電極103”間に挿入され
た電源電極側Nウェル−Nウェルパンチスル−素子108
が追加された構成からなる点で実施例1と異なる。そし
て、この電源電極側Nウェル−Nウェルパンチスル−素
子108の挿入により、電源電極103に対して入出力電極10
1にマイナス印加された場合にも、このパンチスル−素
子108により内部被保護素子を保護することができる。
なお、その他の構成及び効果は、前記実施例1と同じで
あるのでその説明を省略する。
ついて、その平面図を示す図4(A)及び図4(A)のB−
B線断面,同C−C線断面を示す図4(B),(C)を用い
て説明する。まず、平面図を示す図4(A)を参照して説
明すると、入力電極1は、ガ−ドリングP+拡散層4内
に形成されたN型ウェル抵抗5内の入出力側N型ウェル
コンタクトN+拡散層7aに接続され、一方、同じN型
ウェル抵抗5内に、P-拡散層8及びセルフアラインで
形成されたP-拡散層コンタクトP+拡散層9を挟んで、
向かい側に形成される内部側N型ウェルコンタクトN+
拡散層16より被保護素子電極3に繋がる。このようにし
て可変Nウェル抵抗は構成される。
ウェルコンタクトN+拡散層7aの両側に別のグランド
側N型ウェル6を形成し、更にその中にグランド側N型
ウェルコンタクトN+拡散層7を形成し、前記P-拡散層
コンタクトP+拡散層9とグランド電極2で接続する。
このようにしてNウェル−Nウェルパンチスル−素子は
構成される。
ウェルコンタクトN+拡散層7aの向かい側に更に別の
電源側N型ウェル14を形成し、更にその中に、電源側N
型ウェルコンタクトN+拡散層15を配置し、電源電極13
に接続する。このようにして電源側Nウェル−Nウェル
パンチスル−素子は構成される。なお、図4(A)中の10
はコンタクトホ−ルである。
(B)を参照して説明すると、グランド側N型ウェル6及
びグランド側N型ウェルコンタクトN+拡散層7及びP
型サブストレ−ト12内の向かい側のN型ウェル抵抗5
で、Nウェル−Nウェルパンチスル−素子は形成され、
このNウェル−Nウェル間隔で耐圧が決定される。な
お、図4(B)中、2はグランド電極、11は層間膜、1
7はフィ−ルド酸化膜である。
(C)を参照して説明すると、N型ウェル抵抗5内では、
入出力側N型ウェルコンタクトN+拡散層7aと内部側
N型ウェルコンタクトN+拡散層16の間に、フィ−ルド
酸化膜17により分離されたP-拡散層8が存在する。そ
して、入力電極1に高電圧が印加されると、N型ウェル
抵抗5の電位が上がり、グランド電極2に接続されたP
-拡散層8が深く存在するために、このN型ウェル−P-
拡散層8間に空乏層が広がり、N型ウェル抵抗5の実効
断面積が減少し、抵抗値が増大する。
−ト12、電源側N型ウェル14で電源側Nウェル−Nウ
ェルパンチスル−素子を構成する。なお、図4(C)中、
3は被保護素子電極、9はP-拡散層コンタクトP+拡散
層、11は層間膜、13は電源電極、15は電源側N型
ウェルコンタクトN+拡散層である。
耐圧保護回路装置に比べ、Nウェル及び高圧Pチャネル
MOSで用いられるP-拡散層で主に構成されるので、
付加工程がなく、Nウェル自体の抵抗値も低いため(断
面積が大きいことによる)、小型化することができる効
果が生じる。
路図。
回路装置の構成(構造)を説明する図であって、このうち
(A)はその平面図、(B)は(A)のA−A線断面図。
路図。
回路装置の構成(構造)を説明する図であって、このうち
(A)はその平面図、(B)は(A)のB−B線断面図、(C)
は(A)のC−C線断面図。
図。
であって、このうち(A)はその平面図、(B)は(A)のD
−D線断面図、(C)は(A)のE−E線断面図。
図。
であって、このうち(A)はその平面図、(B)は(A)のF
−F線断面図、(C)は(A)のG−G線断面図。
子 109 Pchゲ−トオフトランジスタ型ダイオ−ド 110 Nchゲ−トオフトランジスタ型ダイオ−ド 111 固定抵抗 112 Pch側ジャンクションダイオ−ド 113 Nch側ジャンクションダイオ−ド
Claims (3)
- 【請求項1】 第2導電型サブストレ−ト中に形成され
た第1導電型第1ウェル及びその近傍に接地された別の
第1導電型第2ウェルを有し、前記第1ウェル中に、前
記第2ウェルと同一電源に接地された第2導電型拡散層
が存在し、さらに、該第2導電型拡散層の両側に第1導
電型の高濃度拡散層が存在し、一方の第1導電型の高濃
度拡散層の入出力端子に接続される側の拡散層を前記第
2ウェルと向き合わせ、他方の第1導電型の高濃度拡散
層は内部回路に接続する構成とすることで、また、入出
力にウェルによるパンチスル−素子と入力電圧により入
力抵抗が変動する抵抗を付加する構成とすることで、静
電破壊より内部回路を保護することを特徴とする半導体
集積回路装置。 - 【請求項2】 入出力電極−グランド間に挿入されたN
ウェル−サブストレ−トダイオ−ド、これと同一箇所に
並列に挿入されたNウェル−Nウェルパンチスル−素
子、さらに同一箇所に並列に挿入されたNウェル内のP
-で形成されるNウェル−P-ダイオ−ドで回路を構成
し、かつ、入出力電極−被保護素子電極間に挿入された
Nウェル可変抵抗で回路を構成してなることを特徴とす
る高耐圧保護回路装置に係る半導体集積回路装置。 - 【請求項3】 入出力電極−グランド間に挿入されたN
ウェル−サブストレ−トダイオ−ド、これと同一箇所に
並列に挿入されたNウェル−Nウェルパンチスル−素
子、さらに同一箇所に並列に挿入されたNウェル内のP
-で形成されるNウェル−P-ダイオ−ドで回路を構成
し、かつ、入出力電極−被保護素子電極間に挿入された
Nウェル可変抵抗、入出力電極−電源電極間に挿入され
た電源電極側Nウェル−Nウェルパンチスル−素子で回
路を構成してなることを特徴とする高耐圧保護回路装置
に係る半導体集積回路装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27650195A JP3283736B2 (ja) | 1995-09-30 | 1995-09-30 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27650195A JP3283736B2 (ja) | 1995-09-30 | 1995-09-30 | 半導体集積回路装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0997844A true JPH0997844A (ja) | 1997-04-08 |
JP3283736B2 JP3283736B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=17570348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27650195A Expired - Lifetime JP3283736B2 (ja) | 1995-09-30 | 1995-09-30 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3283736B2 (ja) |
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- 1995-09-30 JP JP27650195A patent/JP3283736B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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JP3283736B2 (ja) | 2002-05-20 |
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