JPH104144A - Electrostatic breakdown protective device in integrated circuit - Google Patents

Electrostatic breakdown protective device in integrated circuit

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JPH104144A
JPH104144A JP8143310A JP14331096A JPH104144A JP H104144 A JPH104144 A JP H104144A JP 8143310 A JP8143310 A JP 8143310A JP 14331096 A JP14331096 A JP 14331096A JP H104144 A JPH104144 A JP H104144A
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well layer
silicon substrate
gate
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JP8143310A
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Japanese (ja)
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Lee Yu Ta
リー ユー タ
Chen Su Chin
チェン スー チン
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Winbond Electronics Corp
Original Assignee
Winbond Electronics Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic breakdown protective device suitable for the utilization to the manufacturing process of a semiconductor to an extent of submicrons, by a method wherein the width of a gate is regulated and the punch-through voltage of a CMOS transistor is adjusted at such a low level that the voltage triggers a parasitic SCR and an ESD current can be by-passed. SOLUTION: A gate oxide film 23 is formed on the surfaces of a p-type silicon substrate 20 and an n-type well layer 21, a polysilicon layer 24 is formed on the film 23 and the film 23 is combined with the layer 24 to form a gate of a CMOS transistor. The width (d) of the layer 24 of the CMOS transistor is regulated to adjust the interval (s) between the layer 21 and an n<+> diffused region 26 so as to make the interval (s) narrow. As a result, the punch-through voltage of the transistor is reduced to lower a trigger voltage to a parasitic silicon controlled rectifier(SCR). Accordingly, the voltage triggers the SCR to turn the SCR on and it is made possible to adjust the voltage at such a low level as to be able to by-pass an ESD current.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路(IC)
の静電気放電(ESD)による破壊防止に係り、詳しく
は、特にシリコン制御整流素子(SCR)に低いトリガ
電圧を提供することにより、集積回路を静電破壊から保
護するため集積回路内に設けられたESD破壊防止装置
に関するものである。
The present invention relates to an integrated circuit (IC).
In particular, it is provided in an integrated circuit to protect the integrated circuit from electrostatic breakdown by providing a low trigger voltage to a silicon controlled rectifier (SCR), particularly by providing a low trigger voltage to a silicon controlled rectifier (SCR). The present invention relates to an ESD destruction prevention device.

【0002】[0002]

【従来の技術】非導電性表面から静電気が移動して発生
する静電気放電(ESD)によって、IC内の半導体等
の回路素子が破壊される恐れがある。例えば、じゅうた
んの上を歩いている人は、高湿度下で最高数千V、低湿
度下では10,000V以上の相当な量の静電気の電荷
を帯びている。ICに手で触れると、静電気の電荷が人
体からICに流れ、数百万ジュール(MJ)に及ぶエネ
ルギーレベルと、わずか数ナノ秒(ns)またはマイク
ロ秒(μs)の短い放電時間とを持ったESDが発生す
る。その結果、ESDの瞬間的なパワーレベルは、数十
アンペアに及ぶ電流を伴った数百キロワットの高水準と
なり、ICに重大な損傷を与えることも考えられる。C
MOS(相補型金属酸化膜半導体)論理ICは、特に、
ESDを受けやすい。CMOS論理ICをESDから保
護する従来方法は、チップ内にESD破壊防止装置を設
けるというものである。
2. Description of the Related Art A circuit element such as a semiconductor in an IC may be destroyed by electrostatic discharge (ESD) generated by movement of static electricity from a nonconductive surface. For example, a person walking on a carpet carries a significant amount of electrostatic charge of up to several thousand volts under high humidity and 10,000 volts or more under low humidity. When an IC is touched by a hand, electrostatic charges flow from the human body to the IC and have an energy level of several million joules (MJ) and a short discharge time of only a few nanoseconds (ns) or microseconds (μs). ESD occurs. As a result, the instantaneous power levels of ESD can be as high as hundreds of kilowatts, with currents up to tens of amps, which can seriously damage the IC. C
MOS (complementary metal oxide semiconductor) logic ICs, in particular,
Susceptible to ESD. A conventional method for protecting a CMOS logic IC from ESD is to provide an ESD protection device in a chip.

【0003】オンチップESD破壊防止装置に基本的に
必要とされる条件は、故障しきい値電圧が高く、レイア
ウト領域が狭く、かつRC(抵抗−コンデンサ)の遅延
が少ないことである。シリコン制御整流素子(SCR)
は、電流のシンク/ソース能力が高く、ターンオンイン
ピーダンスが極めて低く、消費電力が低く、さらに放熱
係数が高いことから、現在最も広く利用されているオン
チップESD破壊防止装置用素子となっている。
[0003] Conditions basically required for an on-chip ESD destruction prevention device are a high fault threshold voltage, a narrow layout area, and a small RC (resistance-capacitor) delay. Silicon controlled rectifier (SCR)
Has a high current sink / source capability, extremely low turn-on impedance, low power consumption, and high heat dissipation coefficient, and is therefore the most widely used element for an on-chip ESD damage prevention device at present.

【0004】図3は従来型SCRの半導体構造を示す略
断面図であり、p+ 型シリコン基板10、n型ウェル層
(well)11、p+ 型拡散領域12、n+ 型拡散領
域13、n+ 型拡散領域14、p+ 型拡散領域15およ
び入力/出力(I/O)パッド16が示されている。p
+ 型シリコン基板10、n型ウェル層11およびp+
拡散領域12を組み合わせて寄生PNPバイポーラトラ
ンジスタを形成する一方、p+ 型シリコン基板10、n
型ウェル層11およびn+ 型拡散領域13を組み合わせ
て寄生NPNバイポーラトランジスタを形成している。
寄生PNPバイポーラトランジスタのコレクタは、寄生
NPNバイポーラトランジスタのベースに電気的に接続
され、同様に、寄生NPNバイポーラトランジスタのコ
レクタは寄生PNPバイポーラトランジスタのベースに
電気的に接続されている。このように配置された回路素
子により、寄生SCRが構成される。n型ウェル層11
は、n+ 型拡散領域14を介してI/Oパッド16に接
続され、p+ 型シリコン基板10は、p+ 型拡散領域1
5を介してグランド電位Vssに接続される。1マイクロ
メートルのCMOS製造法を例として取り上げると、S
CRのドレインが高ドープのシリサイドの拡散領域であ
り、かつ、陽極と陰極との間が6マイクロメートル離間
している場合、SCRのトリガ電圧は通常約50Vであ
る。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor structure of a conventional SCR. A p + type silicon substrate 10, an n type well layer (well) 11, a p + type diffusion region 12, an n + type diffusion region 13, An n + diffusion region 14, a p + diffusion region 15 and an input / output (I / O) pad 16 are shown. p
The parasitic PNP bipolar transistor is formed by combining the + type silicon substrate 10, the n type well layer 11 and the p + type diffusion region 12, while the p + type silicon substrate 10, n
The parasitic NPN bipolar transistor is formed by combining the type well layer 11 and the n + type diffusion region 13.
The collector of the parasitic PNP bipolar transistor is electrically connected to the base of the parasitic NPN bipolar transistor, and similarly, the collector of the parasitic NPN bipolar transistor is electrically connected to the base of the parasitic PNP bipolar transistor. A parasitic SCR is configured by the circuit elements arranged as described above. n-type well layer 11
Via the n + -type diffusion region 14 is connected to the I / O pads 16, p + -type silicon substrate 10 is p + -type diffusion region 1
5 is connected to the ground potential Vss. Taking a 1 micrometer CMOS manufacturing method as an example, S
If the CR drain is a highly doped silicide diffusion region and the anode and cathode are 6 micrometers apart, the SCR trigger voltage is typically about 50V.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ESD破壊防止を実現
するためには、ESD破壊防止装置のトリガ電圧が、入
力バッファまたは出力ドライバを損傷する臨界電圧より
も低くなければならない。したがって、図3に示すSC
Rは広く用いられているESD破壊防止装置ではある
が、そのトリガ電圧が比較的高い(通常、30Vを上回
る)ことから、サブミクロン半導体製造への利用にはな
お不適切である。サブミクロン製法により製造されたC
MOS論理ICは、一般に、降伏電圧を低下させる薄い
ゲート酸化膜を有している。その結果、SCRのトリガ
電圧はCMOSトランジスタの降伏電圧を上回り、ES
D破壊防止力を弱めることになる。
In order to implement ESD protection, the trigger voltage of the ESD protection device must be lower than a critical voltage that damages an input buffer or an output driver. Therefore, the SC shown in FIG.
Although R is a widely used ESD protection device, its relatively high trigger voltage (typically above 30 V) is still unsuitable for use in submicron semiconductor manufacturing. C manufactured by submicron manufacturing method
MOS logic ICs generally have a thin gate oxide that lowers the breakdown voltage. As a result, the trigger voltage of the SCR exceeds the breakdown voltage of the CMOS transistor,
The D destruction prevention force will be weakened.

【0006】そこで、本発明は、改良されたESD破壊
防止力を提供できるように、比較的低いパンチスルー電
圧によりSCRをトリガするCMOSトランジスタ集積
回路内にSCRを備えたESD破壊防止装置を提供する
ことにある。
Accordingly, the present invention provides an ESD protection device with an SCR in a CMOS transistor integrated circuit that triggers the SCR with a relatively low punch-through voltage so as to provide improved ESD protection. It is in.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記ならびに他の目的を
達成するために、本発明では、新規な改良型ESD破壊
防止装置を提供する。このESD破壊防止装置は、
(a)シリコン基板、(b)シリコン基板に形成される
ウェル層、(c)ウェル層に形成される第1および第2
拡散領域、(d)ウェル層外部のシリコン基板に形成さ
れる第3および第4拡散領域、(e)第3拡散領域とウ
ェル層の間のシリコン基板を覆って形成されるゲートか
らなる。前記構造では、ゲート、ウェル層および第3拡
散領域を組み合わせて、CMOSトランジスタが構成さ
れている。さらに、寄生シリコン制御整流素子(SC
R)が形成される。ゲートの幅を調節することにより、
CMOSトランジスタのパンチスルー電圧を、その電圧
により寄生SCRをトリガして集積回路のESD破壊防
止のためESD電流をバイパスできるような低い水準に
調整することが可能である。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above and other objects, the present invention provides a new and improved ESD damage prevention device. This ESD destruction prevention device
(A) a silicon substrate, (b) a well layer formed on a silicon substrate, and (c) first and second layers formed on a well layer.
A diffusion region; (d) third and fourth diffusion regions formed on the silicon substrate outside the well layer; and (e) a gate formed covering the silicon substrate between the third diffusion region and the well layer. In the above structure, a CMOS transistor is configured by combining the gate, the well layer, and the third diffusion region. Furthermore, a parasitic silicon control rectifier (SC
R) is formed. By adjusting the width of the gate,
The punch-through voltage of the CMOS transistor can be adjusted to such a low level that the parasitic SCR can be triggered by that voltage to bypass the ESD current to prevent ESD damage to the integrated circuit.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1(A)〜(C)は、本発明に
よるESD破壊防止装置を備えたCMOS集積回路の製
造工程に係わる段階を説明する略断面図である。図1
(A)について説明すると、製造工程の第1段階では、
ウェル層、例えば、n型ウェル層21が形成されるシリ
コン基板、例えば、p型シリコン基板20が設けられ
る。次に、複数のフィールド酸化膜22を形成できるよ
うに、シリコン基板20上の活性領域の境界が定められ
る。次の段階では、例えば、乾燥酸化製法(dry o
xidation process)により、p型シリ
コン基板20とn型ウェル層21の表面上にゲート酸化
膜23が形成される。その後、例えば、化学蒸着法(C
VD)により、ゲート酸化膜23上にポリシリコン層2
4が形成され、ゲート酸化膜23とポリシリコン層24
を組み合わせて、CMOSトランジスタのゲートが形成
される。
1 (A) to 1 (C) are schematic cross-sectional views illustrating steps involved in a process of manufacturing a CMOS integrated circuit provided with an ESD protection device according to the present invention. FIG.
To explain (A), in the first stage of the manufacturing process,
A silicon substrate on which a well layer, for example, an n-type well layer 21 is formed, for example, a p-type silicon substrate 20 is provided. Next, boundaries of the active region on the silicon substrate 20 are determined so that a plurality of field oxide films 22 can be formed. In the next stage, for example, a dry oxidation process (dry o
The gate oxide film 23 is formed on the surfaces of the p-type silicon substrate 20 and the n-type well layer 21 by the xidation process. Thereafter, for example, a chemical vapor deposition method (C
VD), the polysilicon layer 2 is formed on the gate oxide film 23.
4 is formed, and a gate oxide film 23 and a polysilicon layer 24 are formed.
Are combined to form the gate of the CMOS transistor.

【0009】図1(B)について説明すると、次の段階
では、ホトレジストマスクを使用して、イオン注入法に
より、例えば、燐または砒素イオンを、ゲート酸化膜2
3の向かい側にあるp型シリコン基板20およびn型ウ
ェル層21に拡散させ、それぞれ、p型シリコン基板2
0とn型ウェル層21のn+ 型拡散領域26および25
を形成する。
Referring to FIG. 1B, in the next step, for example, phosphorus or arsenic ions are ion-implanted using a photoresist mask into the gate oxide film 2.
3 are diffused into a p-type silicon substrate 20 and an n-type well layer 21 opposite to each other.
0 and n + -type diffusion regions 26 and 25 of n-type well layer 21
To form

【0010】次に、図1(C)について説明すると、ホ
トレジストマスクを用いて、イオン注入法を実行し、例
えば、硼素イオンを、p型シリコン基板20およびn型
ウェル層に拡散させ、フィールド酸化膜22によってそ
れぞれn+ 型拡散領域25および26から隔てられてい
るp型シリコン基板20およびn型ウェル層21上のp
+ 型拡散領域28および27をそれぞれ形成する。その
後、p+ 型拡散領域27およびn+ 型拡散領域25がI
/Oパッド29に接続される。さらに、ポリシリコン層
24、n+ 型拡散領域26およびp+ 型拡散領域28が
Vssに接続される。
Next, referring to FIG. 1C, an ion implantation method is performed using a photoresist mask, for example, boron ions are diffused into the p-type silicon substrate 20 and the n-type well layer to perform field oxidation. The p on the p-type silicon substrate 20 and the n-type well layer 21 separated from the n + -type diffusion regions 25 and 26 by the film 22, respectively.
+ -Type diffusion regions 28 and 27 are formed, respectively. Thereafter, p + type diffusion region 27 and n + type diffusion region 25
/ O pad 29. Further, the polysilicon layer 24, the n + type diffusion region 26 and the p + type diffusion region 28 are connected to Vss.

【0011】図1(C)ならびに図1(C)の半導体構
造の等価回路を示す図2について説明すると、p+ 型拡
散領域27、n型ウェル層21およびp型シリコン基板
20を組み合わせて寄生PNPバイポーラトランジスタ
30(図2に概略的に示されている)が構成され、n+
型拡散領域26、p型シリコン基板20およびn型ウェ
ル層21を組み合わせて寄生NPNバイポーラトランジ
スタ31(図2に概略的に示されている)が構成されて
いる。さらに、寄生PNPバイポーラトランジスタ30
と寄生NPNバイポーラトランジスタ31との組み合わ
せにより、SCR32が構成されている。寄生PNPバ
イポーラトランジスタ30は、I/Oパッド34に接続
されたエミッタ(すなわち、p+ 型拡散領域27)と、
寄生NPNバイポーラトランジスタ31のコレクタに接
続されたベースと、(p+ 型拡散領域28を介してp型
シリコン基板20をVssに接続することにより)Vssに
接続されたコレクタとを備えており、一方、寄生NPN
バイポーラトランジスタ31は、寄生PNPバイポーラ
トランジスタ30のコレクタに接続されたベースと、V
ssに接続されたエミッタ(すなわち、n+ 型拡散領域2
6)と、(n+ 型拡散領域25を介してn型ウェル層2
1をI/Oパッド34に接続することにより)I/Oパ
ッド34に接続されたコレクタとを備えている。
Referring to FIG. 1C and FIG. 2 which shows an equivalent circuit of the semiconductor structure shown in FIG. 1C, the p + -type diffusion region 27, the n-type well layer 21 and the p-type silicon substrate 20 are combined to form a parasitic. A PNP bipolar transistor 30 (schematically shown in FIG. 2) is configured and has n +
A parasitic NPN bipolar transistor 31 (schematically shown in FIG. 2) is formed by combining the type diffusion region 26, the p-type silicon substrate 20, and the n-type well layer 21. Further, the parasitic PNP bipolar transistor 30
The SCR 32 is configured by a combination of the SCR 32 and the parasitic NPN bipolar transistor 31. Parasitic PNP bipolar transistor 30 includes an emitter (ie, p + type diffusion region 27) connected to I / O pad 34,
It has a base connected to the collector of the parasitic NPN bipolar transistor 31 and a collector connected to Vss (by connecting the p-type silicon substrate 20 to Vss via the p + -type diffusion region 28). , Parasitic NPN
Bipolar transistor 31 has a base connected to the collector of parasitic PNP bipolar transistor 30,
The emitter connected to ss (ie, n + type diffusion region 2)
6) and (n + -type well layer 2 via n + -type diffusion region 25).
A collector connected to the I / O pad 34 (by connecting 1 to the I / O pad 34).

【0012】n型ウェル層21、n+ 型拡散領域26、
ポリシリコン層24およびゲート酸化膜23の組み合わ
せにより、CMOSトランジスタ33(図2に概略的に
示されている)を構成する。CMOSトランジスタ33
は、寄生NPNバイポーラトランジスタ31のコレクタ
に接続されたドレインと、Vssに接続されたゲートなら
びにソース(すなわち、n+ 型拡散領域26)を備えて
いる。
An n-type well layer 21, an n + -type diffusion region 26,
The combination of the polysilicon layer 24 and the gate oxide film 23 forms a CMOS transistor 33 (shown schematically in FIG. 2). CMOS transistor 33
Has a drain connected to the collector of the parasitic NPN bipolar transistor 31, a gate and a source connected to Vss (that is, the n + type diffusion region 26).

【0013】図2では、本発明によるESD破壊防止装
置によってESD破壊防止対策が採られている回路が、
「内部回路」と表示され参照番号35が付けられている
ブロックにより示されている。このESD破壊防止対策
が採られている内部回路35は、I/Oパッド34とV
ssとの間に接続されている。抵抗器Rw は、n型ウェル
層21の等価寄生抵抗を表わしており、抵抗器Rs は、
p型シリコン基板20の等価寄生抵抗を表わしている。
FIG. 2 shows a circuit in which an ESD destruction prevention measure is taken by the ESD destruction prevention device according to the present invention.
This is indicated by the block labeled "internal circuit" and referenced 35. The internal circuit 35 for which this ESD destruction prevention measure is taken is composed of the I / O pad 34 and the V
is connected between ss. The resistor R w represents the equivalent parasitic resistance of the n-type well layer 21, and the resistor R s
5 shows an equivalent parasitic resistance of the p-type silicon substrate 20.

【0014】本発明によれば、n+ 型拡散領域25およ
びp+ 型拡散領域27は、図示された位置に配置しなく
てもよい。この2つの拡散領域25および27は、位置
を交換することが可能である。対照的に、このような領
域25と領域27とが逆になった場合でも、n+ 型拡散
領域26とp+ 型拡散領域28とは、n+ 型拡散領域2
6がn型ウェル層21、ポリシリコン層24およびゲー
ト酸化膜23と組み合わされてCMOSトランジスタ3
3を形成できるように、図示された相対位置に配置され
なくてはならない。
According to the present invention, the n + -type diffusion region 25 and the p + -type diffusion region 27 do not have to be arranged at the positions shown in the figure. The positions of the two diffusion regions 25 and 27 can be exchanged. In contrast, even when the such region 25 and region 27 is reversed, the n + -type diffusion region 26 and p + -type diffusion region 28, n + -type diffusion region 2
6 is combined with n-type well layer 21, polysilicon layer 24 and gate oxide film 23 to form CMOS transistor 3
3 must be arranged in the relative positions shown so that they can be formed.

【0015】しかしながら、p型シリコン基板20は、
開示されているp型に限定されておらず、代わりにn型
にすることも可能である。n型シリコン基板が使用され
た場合、n型ウェル層21の代わりにp型ウェル層が形
成される。さらに、CMOSトランジスタ33を形成で
きるように、n+ 型拡散領域26およびp+ 型拡散領域
28の位置を入れ替えなければならない。
However, the p-type silicon substrate 20
It is not limited to the disclosed p-type, but can be n-type instead. When an n-type silicon substrate is used, a p-type well layer is formed instead of the n-type well layer 21. Further, the positions of the n + -type diffusion region 26 and the p + -type diffusion region 28 must be exchanged so that the CMOS transistor 33 can be formed.

【0016】本発明の好適な実施例では、図1(C)に
示すようにポリシリコン層24の幅dを調節することに
より、n型ウェル層21とn+ 型拡散領域26との間の
間隔sを調整することができる。間隔sが狭ければ狭い
ほど、CMOSトランジスタ33のパンチスルー電圧が
低くなり、その結果、SCR32へのトリガ電圧が低く
なる。本実施例において、例えば、間隔sを約1.5〜
3.0マイクロメートルの範囲内に調節することによ
り、CMOSトランジスタ33のパンチスルー電圧を、
約6〜10Vの範囲内に抑えることができる。ICにE
SDが発生すると、必ず、低いパンチスルー電圧が発生
し、ESD電流が内部回路35に到達する前に、CMO
Sトランジスタ33がアバランシェを受けるので、大量
の電流が発生し、SCR32がトリガされて導通状態と
なり、ESD電流をバイパスできることから、内部回路
35へのESD電流の流入が回避される。
[0016] In a preferred embodiment of the present invention, by adjusting the width d of the polysilicon layer 24 as shown in FIG. 1 (C), between the n-type well layer 21 and the n + -type diffusion region 26 The interval s can be adjusted. The smaller the interval s, the lower the punch-through voltage of the CMOS transistor 33, and consequently, the lower the trigger voltage to the SCR 32. In this embodiment, for example, the interval s is set to about 1.5 to
By adjusting to within the range of 3.0 micrometers, the punch-through voltage of the CMOS transistor 33 is reduced.
It can be suppressed within a range of about 6 to 10V. E on IC
When the SD occurs, a low punch-through voltage always occurs, and the CMO is generated before the ESD current reaches the internal circuit 35.
Since the S-transistor 33 receives the avalanche, a large amount of current is generated, the SCR 32 is triggered to be turned on, and the ESD current can be bypassed, so that the inflow of the ESD current to the internal circuit 35 is avoided.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上の説明から、本発明が次のような利
点を有していることが明らかである。第1に、本発明
は、ポリシリコン層の幅を調節して、CMOSトランジ
スタのパンチスルー電圧を、その電圧が寄生SCRをト
リガして内部回路のESD破壊防止のためESD電流を
バイパスできるような低水準に調整することにより、S
CR技術をサブミクロン半導体製造工程への利用に適し
たものにする。第2に、本発明によるESD破壊防止装
置の製造工程が、集積回路を製造するための既存の半導
体製造工程と互換性があることから、本発明による製法
は、採用が容易である。
From the above description, it is apparent that the present invention has the following advantages. First, the present invention adjusts the width of the polysilicon layer so that the punch-through voltage of the CMOS transistor can be bypassed, which voltage can trigger a parasitic SCR to bypass the ESD current to prevent ESD damage to internal circuitry. By adjusting to a low level, S
Making CR technology suitable for use in submicron semiconductor manufacturing processes. Second, the manufacturing method of the ESD protection device according to the present invention is compatible with existing semiconductor manufacturing processes for manufacturing integrated circuits, and therefore, the manufacturing method according to the present invention is easy to adopt.

【0018】以上、代表的な実施例により本発明の説明
がなされたが、言うまでもなく、本発明の範囲は前述の
実施例に限定されるものではなく、むしろ、周知の通
り、多種多様の変形および類似した構造をも含むもので
ある。クレームの範囲は、こうした変形および類似構造
をすべて網羅できるように、最も広い解釈が与えられな
ければならない。
Although the present invention has been described with reference to the typical embodiments, it is needless to say that the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but rather, as is well known, various modifications are possible. And similar structures. The scope of the claims should be given the broadest interpretation so as to cover all such variations and similar structures.

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

【図1】本発明によるESD破壊防止装置を備えたCM
OS集積回路の製造工程に係わる段階を説明する略断面
図。
FIG. 1 is a CM having an ESD destruction prevention device according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a step related to a manufacturing process of an OS integrated circuit.

【図2】図1(C)のCMOS集積回路の等価回路。FIG. 2 is an equivalent circuit of the CMOS integrated circuit in FIG.

【図3】従来型SCRの半導体構造を示す略断面図。FIG. 3 is a schematic sectional view showing a semiconductor structure of a conventional SCR.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 p型シリコン基板 21 n型ウェル層 22 フィールド酸化膜 23 ゲート酸化膜 24 ポリシリコン層 25 n+ 型拡散領域 26 n+ 型拡散領域 27 p+ 型拡散領域 28 p+ 型拡散領域 30 寄生PNPバイポーラトランジスタ 31 寄生NPNバイポーラトランジスタ 32 SCR 33 CMOSトランジスタ 35 内部回路Reference Signs List 20 p-type silicon substrate 21 n-type well layer 22 field oxide film 23 gate oxide film 24 polysilicon layer 25 n + -type diffusion region 26 n + -type diffusion region 27 p + -type diffusion region 28 p + -type diffusion region 30 parasitic PNP bipolar Transistor 31 Parasitic NPN bipolar transistor 32 SCR 33 CMOS transistor 35 Internal circuit

フロントページの続き (71)出願人 596068419 No.4,Creation RoadI II,Science−Based In dustrial Park,Hsinc hu City,Taiwan,R.O. C. (72)発明者 チン チェン スー 台湾 ナントウ市 カンミング ロードV 61号Continuation of front page (71) Applicant 596068419 No. 4, Creation Road II, Science-Based Industrial Park, Hsinchu City, Taiwan, R.A. OC (72) Inventor Chin Cheng Sue, Cumming Road V 61, Nanto, Taiwan

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板と、 前記シリコン基板に形成されたウェル層と、 前記ウェル層に形成された第1の拡散領域と、 前記ウェル層に形成された第2の拡散領域と、 前記ウェル層外部の前記シリコン基板に形成された第3
の拡散領域と、 前記ウェル層外部の前記シリコン基板に形成され、前記
第3の拡散領域よりも前記ウェル層から離れた位置に配
置された第4の拡散領域と、 前記第3の拡散領域と前記ウェル層との間にある前記シ
リコン基板を覆って形成されたゲートとから成り、 前記ゲート、前記ウェル層および前記第3の拡散領域を
組み合わせてCMOSトランジスタを構成することを特
徴とするESD破壊防止装置。
A silicon substrate; a well layer formed in the silicon substrate; a first diffusion region formed in the well layer; a second diffusion region formed in the well layer; A third layer formed on the silicon substrate outside the layer
A fourth diffusion region formed on the silicon substrate outside the well layer and located farther from the well layer than the third diffusion region; and a third diffusion region. And a gate formed to cover the silicon substrate between the gate and the well layer, wherein a CMOS transistor is configured by combining the gate, the well layer and the third diffusion region. Prevention device.
【請求項2】 前記シリコン基板がp型シリコン基板で
あることを特徴とする請求項1記載のESD破壊防止装
置。
2. The device according to claim 1, wherein said silicon substrate is a p-type silicon substrate.
【請求項3】 前記ウェル層がn型ウェル層であること
を特徴とする請求項2記載のESD破壊防止装置。
3. The ESD damage prevention device according to claim 2, wherein said well layer is an n-type well layer.
【請求項4】 前記第1の拡散領域が硼素イオン、前記
第2の拡散領域が燐イオン、前記第3の拡散領域が燐イ
オン、前記第4の拡散領域が硼素イオンでドーピングさ
れていることを特徴とする請求項3記載のESD破壊防
止装置。
4. The first diffusion region is doped with boron ions, the second diffusion region is doped with phosphorus ions, the third diffusion region is doped with phosphorus ions, and the fourth diffusion region is doped with boron ions. The ESD destruction prevention device according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記CMOSトランジスタのパンチスル
電圧を約6〜10Vの範囲内に抑えるよう前記ウェル層
と前記第3の拡散領域の間の間隔を約1.5〜3.0マ
イクロメートル以内としたことを特徴とする請求項4記
載のESD破壊防止装置。
5. An interval between the well layer and the third diffusion region is set to be within about 1.5 to 3.0 micrometers so as to suppress a punch through voltage of the CMOS transistor within a range of about 6 to 10 V. 5. The ESD destruction prevention device according to claim 4, wherein:
【請求項6】 前記シリコン基板がn型シリコン基板で
あることを特徴とする請求項1記載のESD破壊防止装
置。
6. The ESD protection device according to claim 1, wherein the silicon substrate is an n-type silicon substrate.
【請求項7】 前記ウェル層がp型ウェル層であること
を特徴とする請求項6記載のESD破壊防止装置。
7. The ESD damage prevention device according to claim 6, wherein said well layer is a p-type well layer.
【請求項8】 前記第1の拡散領域が硼素イオン、前記
第2の拡散領域が燐イオン、前記第3の拡散領域が硼素
イオン、前記第4の拡散領域が燐イオンでドーピングさ
れていることを特徴とする請求項7記載のESD破壊防
止装置。
8. The first diffusion region is doped with boron ions, the second diffusion region is doped with phosphorus ions, the third diffusion region is doped with boron ions, and the fourth diffusion region is doped with phosphorus ions. The ESD destruction prevention apparatus according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記第1の拡散領域と、前記第2の拡散
領域と、前記第3の拡散領域と、前記第4の拡散領域を
互いに分離させる複数のフィールド酸化膜をさらに具備
することを特徴とする請求項1記載のESD破壊防止装
置。
9. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a plurality of field oxide films for separating said first diffusion region, said second diffusion region, said third diffusion region, and said fourth diffusion region from each other. The ESD destruction prevention device according to claim 1, wherein
【請求項10】 前記ゲートが、前記第3の拡散領域と
前記第2の拡散領域の間に形成され、かつ、前記シリコ
ン基板と前記ウェル層の一部を覆っていることを特徴と
する請求項1記載のESD破壊防止装置。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate is formed between the third diffusion region and the second diffusion region, and covers the silicon substrate and a part of the well layer. Item 4. The ESD destruction prevention device according to Item 1.
【請求項11】 第1の導電型シリコン基板と、 前記シリコン基板に形成された第2の導電型ウェル層
と、 前記ウェル層に形成された第1の拡散領域と、 前記ウェル層に形成された第2の拡散領域と、 前記ウェル層外部の前記シリコン基板に形成された、第
2導電型の、第3の拡散領域と、 前記ウェル層外部の前記シリコン基板に形成された、第
1導伝型のかつ前記第3の拡散領域よりも前記ウェル層
から離れた位置に配置されている第4の拡散領域と、 前記第3の拡散領域と前記ウェル層との間にある前記シ
リコン基板を覆って形成されたゲートとから成り、 前記ゲート、前記ウェル層および前記第3の拡散領域を
組み合わせてCMOSトランジスタを構成することを特
徴とするESD破壊防止装置。
11. A first conductivity type silicon substrate, a second conductivity type well layer formed on the silicon substrate, a first diffusion region formed on the well layer, and a first diffusion region formed on the well layer. A second diffusion region formed on the silicon substrate outside the well layer, a third diffusion region of the second conductivity type, and a first conduction region formed on the silicon substrate outside the well layer. A fourth diffusion region of a conductive type and located farther from the well layer than the third diffusion region; and the silicon substrate between the third diffusion region and the well layer. And a gate formed so as to cover the gate, the gate layer, the well layer, and the third diffusion region to form a CMOS transistor.
【請求項12】 前記ゲートが、前記第3の拡散領域と
前記第2の拡散領域の間に形成され、かつ前記シリコン
基板と前記ウェル層の一部を覆っていることを特徴とす
る請求項11記載のESD破壊防止装置。
12. The semiconductor device according to claim 11, wherein the gate is formed between the third diffusion region and the second diffusion region, and covers the silicon substrate and a part of the well layer. 12. The ESD destruction prevention apparatus according to 11.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003092357A (en) * 2001-09-17 2003-03-28 Yamaha Corp Input protecting circuit
KR101006514B1 (en) 2004-04-28 2011-01-07 매그나칩 반도체 유한회사 A silicon controlled rectifier for protecting the device in a electrostatic discharge
WO2013044692A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 无锡华润上华半导体有限公司 Electrostatic discharge protective device

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