JPH1168051A - Electrostatic breakdown protective element and semiconductor integrated circuit - Google Patents

Electrostatic breakdown protective element and semiconductor integrated circuit

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JPH1168051A
JPH1168051A JP21650397A JP21650397A JPH1168051A JP H1168051 A JPH1168051 A JP H1168051A JP 21650397 A JP21650397 A JP 21650397A JP 21650397 A JP21650397 A JP 21650397A JP H1168051 A JPH1168051 A JP H1168051A
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JP
Japan
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semiconductor region
semiconductor
substrate
voltage
type semiconductor
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Application number
JP21650397A
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Japanese (ja)
Inventor
Shingo Nomura
進吾 野村
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPH1168051A publication Critical patent/JPH1168051A/en
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent electrostatic breakdown of gate oxide film or generation of current filament by forming first and second semiconductor regions of second conductivity type, while spacing apart from each other, on a semiconductor substrate of first conductivity type and isolating the second semiconductor region from a third semiconductor region through a field oxide. SOLUTION: N type semiconductor regions 29, 31 are formed at a desired interval on the surface of a P type semiconductor substrate 30. The N type semiconductor region 29 is isolated from an N type semiconductor region 19 through a field oxide 24. Furthermore, a P type semiconductor region 18 for connecting the substrate 30 surely with a substrate voltage, a first electrode 26 connected with the N type semiconductor region 29, a second electrode 27 connected with the N type semiconductor region 19, and third electrode 28 connected with the P type semiconductor region 18 are arranged in the vicinity of the N type semiconductor region 31. P type semiconductor regions 20, 21 for stabilizing the threshold voltage between the N type semiconductor regions 29, 31 and the substrate 30 are also formed contiguously to the N type semiconductor regions 29, 31.

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、静電破壊保護素子
及び半導体集積装置に関し、より詳細には、MIS型半
導体装置のゲート酸化膜を過大電圧から保護するととも
に、ドレイン領域の静電耐圧を向上させることができる
静電破壊保護素子及び該静電破壊保護素子を同一基板に
有してなる半導体集積装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic discharge protection device and a semiconductor integrated device, and more particularly, to protecting a gate oxide film of an MIS type semiconductor device from an excessive voltage and reducing an electrostatic withstand voltage of a drain region. The present invention relates to an electrostatic discharge protection element that can be improved and a semiconductor integrated device having the same electrostatic discharge protection element on the same substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
集積回路は、チップの組立工程及びパッケージングの搬
送時に、パッケージのピン端子等を通して、例えば、人
体及び組立/搬送用機械装置等から、過大な電圧及び電
流等がパッケージ内部に流入されることがあり、静電的
破壊(ESD:Electro-Static Discharge)によって内部の
LSI回路のゲート酸化膜、PN接合等を破壊する可能
性がある。そのため、静電破壊保護回路として、ポリシ
リコン、拡散層による保護抵抗、ダイオード形態とされ
たMOS素子、寄生MOS等によるクランプ素子との組
み合わせで種々の回路が提案されてきた。
2. Description of the Related Art A semiconductor integrated circuit is excessively large, for example, from a human body and a mechanical device for assembling / transporting through a pin terminal of a package during a chip assembling process and a transporting of a package. a voltage and current and the like may be introduced into the package, electrostatic breakdown (ESD: El ectro- St atic D ischarge) by internal LSI circuit gate oxide film, can destroy the PN junction, etc. is there. Therefore, various circuits have been proposed as a combination of a polysilicon, a protection resistor formed by a diffusion layer, a MOS element in a diode form, and a clamp element formed by a parasitic MOS or the like as an electrostatic breakdown protection circuit.

【0003】以下に、特開平3−283668号公報で
提案されている静電破壊保護回路について説明する。こ
こでの保護回路は、図6に示したように、主として保護
抵抗12、保護ダイオード13、静電破壊耐圧が高く構
成された保護MOSトランジスタ15とから構成されて
おり、これら素子は全て同一の半導体基板上に集積され
ている。
[0003] An electrostatic discharge protection circuit proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-283668 will be described below. As shown in FIG. 6, the protection circuit here mainly includes a protection resistor 12, a protection diode 13, and a protection MOS transistor 15 configured to have a high electrostatic breakdown voltage, and these elements are all the same. It is integrated on a semiconductor substrate.

【0004】この保護回路は、内部回路10が動作状態
では、保護MOSトランジスタ15のN2に内部回路1
0の信号及び電源電圧を印加することにより、保護MO
Sトランジスタ15をONさせて抵抗を下げ、入力端子
11−内部回路10間の保護抵抗12とN2における寄
生容量との間できまる遅延時間を最小にすることができ
る。
When the internal circuit 10 is operating, the internal circuit 1 is connected to N2 of the protective MOS transistor 15.
0 and the power supply voltage, the protection MO
The resistance is lowered by turning on the S transistor 15, and the delay time between the protection resistance 12 between the input terminal 11 and the internal circuit 10 and the parasitic capacitance at N 2 can be minimized.

【0005】また、内部回路10が動作しない時には、
保護MOSトランジスタ15はオフしており、保護MO
Sトランジスタ15の抵抗は、ほぼ無限大となるため、
入力端子11−内部回路10間の抵抗は所定の大きさに
設定された保護抵抗12のみとなり、この保護抵抗12
と保護ダイオード13とにより、過大な静電気によるサ
ージから、内部回路10を保護することができる。
When the internal circuit 10 does not operate,
The protection MOS transistor 15 is off and the protection MO
Since the resistance of the S transistor 15 becomes almost infinite,
The resistance between the input terminal 11 and the internal circuit 10 is only the protection resistance 12 set to a predetermined size.
With the protection diode 13, the internal circuit 10 can be protected from a surge due to excessive static electricity.

【0006】上記の保護MOSトランジスタ15は、図
7に示したような構造で形成することができる。すなわ
ち、フィールド酸化膜8を有するP型半導体基板1表面
にPウェル領域6が形成され、このPウェル領域6上に
ゲート酸化膜16を介して、サイドウォールスペーサ4
を有するゲート電極17が形成されており、ゲート電極
17は、Pウェル領域6内に形成されたソース/ドレイ
ン領域9とともにトランジスタを構成している。また、
フィールド酸化膜8近傍に高濃度のN型半導体領域7が
形成されている。この素子においては、素子分離はフィ
ールド酸化膜8とチャネルストッパ(図示せず)とによ
り行われており、ゲート電極は、抵抗低減のためにN型
不純物がドープされた多結晶シリコン膜と高融点金属と
によるシリサイド膜又は高融点金属の複合膜により形成
されている。また、ソース/ドレイン領域9は、サイド
ウォールスペーサ4を形成する前にN型不純物をドーピ
ングするか、サイドウォールスペーサ4を形成した後リ
ン等の拡散係数が高いN型不純物をドーピングして形成
されている。
The above-mentioned protection MOS transistor 15 can be formed with a structure as shown in FIG. That is, the P well region 6 is formed on the surface of the P type semiconductor substrate 1 having the field oxide film 8, and the side wall spacer 4 is formed on the P well region 6 via the gate oxide film 16.
Is formed, and the gate electrode 17 forms a transistor together with the source / drain region 9 formed in the P well region 6. Also,
A high concentration N-type semiconductor region 7 is formed near the field oxide film 8. In this device, device isolation is performed by a field oxide film 8 and a channel stopper (not shown), and a gate electrode is made of a polycrystalline silicon film doped with an N-type impurity to reduce resistance and a high melting point. It is formed of a silicide film of a metal or a composite film of a high melting point metal. The source / drain regions 9 are formed by doping an N-type impurity before forming the sidewall spacers 4 or by doping an N-type impurity having a high diffusion coefficient such as phosphorus after forming the sidewall spacers 4. ing.

【0007】このような構成によれば、LDD構造を有
するソース/ドレイン領域と異なり、低濃度の半導体領
域をソース/ドレイン領域9に形成しないため、ドレイ
ン領域9の抵抗値が小さくなり、ドレイン領域9に静電
気が入力された場合、サージ電流によるジュール熱の発
生が抑制され、過大なジュール熱によるゲート破壊を防
止できる。また、N型半導体領域7に電源電圧を印加す
ることにより、ドレイン領域9に負電位が印加された場
合でも、この時発生する電荷は、N型半導体領域7によ
り中和されることとなる。
According to such a structure, unlike the source / drain region having the LDD structure, a low-concentration semiconductor region is not formed in the source / drain region 9, so that the resistance value of the drain region 9 is reduced, and When static electricity is input to 9, the generation of Joule heat due to a surge current is suppressed, and gate destruction due to excessive Joule heat can be prevented. Further, even if a negative potential is applied to the drain region 9 by applying a power supply voltage to the N-type semiconductor region 7, the charges generated at this time are neutralized by the N-type semiconductor region 7.

【0008】上記保護MOSトランジスタ15の別の例
を図8に示す。この素子においてはP型半導体基板1と
P型ウェル領域6との間にN型半導体埋め込み層3が形
成されており、N型半導体埋め込み層3内であって、N
型半導体領域7近傍に高濃度のP型半導体領域5が形成
されている以外は、図7の素子と同様の構成を有してい
る。
FIG. 8 shows another example of the protection MOS transistor 15. In this device, an N-type semiconductor buried layer 3 is formed between a P-type semiconductor substrate 1 and a P-type well region 6, and within the N-type semiconductor buried layer 3,
7 has the same configuration as that of the element in FIG. 7 except that a high-concentration P-type semiconductor region 5 is formed near the type semiconductor region 7.

【0009】このように、N型半導体埋め込み層3が形
成されているため、ドレイン領域9からの空乏層の延び
が抑制されるので、ドレイン領域9の接合容量が高くな
り、過大な静電気が入力された場合、サージによる電荷
をより多く吸収でき、静電破壊を防止できる。また、ド
レイン領域9に負電位のサージが印加された場合、N型
半導体埋め込み層3に正の電圧を印加しておくと、この
N型半導体埋め込み層3内で電荷が中和される。
As described above, since the N-type semiconductor buried layer 3 is formed, the extension of the depletion layer from the drain region 9 is suppressed, so that the junction capacitance of the drain region 9 is increased and excessive static electricity is input. In this case, more charges due to the surge can be absorbed, and electrostatic breakdown can be prevented. When a negative potential surge is applied to the drain region 9 and a positive voltage is applied to the N-type semiconductor buried layer 3, charges are neutralized in the N-type semiconductor buried layer 3.

【0010】上記保護MOSトランジスタ15のさらに
別の例を図9に示す。この素子は、Pウェル領域6とP
型半導体基板1との間にP型半導体埋め込み層5とN型
半導体埋め込み層2が形成されており、N型半導体埋め
込み層2は、N型半導体埋め込み層3を介して、N型半
導体領域7に接続されている。なお、N型半導体領域7
は、電源電圧又は正の電位に接続され、P型半導体埋め
込み層5は、基板電位に接続されている。また、P型半
導体埋め込み層5に添加する不純物量が調節されること
により、N型半導体埋め込み層3、7とP型半導体埋め
込み層5と界面における接合耐圧が必要な値に設定され
ている。
FIG. 9 shows another example of the protection MOS transistor 15. This element is composed of a P-well region 6 and a P-well region.
A P-type semiconductor buried layer 5 and an N-type semiconductor buried layer 2 are formed between the N-type semiconductor buried layer 3 and the N-type semiconductor buried layer 3. It is connected to the. The N-type semiconductor region 7
Is connected to a power supply voltage or a positive potential, and the P-type semiconductor buried layer 5 is connected to a substrate potential. The junction withstand voltage at the interface between the N-type semiconductor buried layers 3 and 7 and the P-type semiconductor buried layer 5 is set to a required value by adjusting the amount of impurities added to the P-type semiconductor buried layer 5.

【0011】このように、半導体集積回路の保護回路ス
イッチング素子に静電破壊に対する保護手段を設けるこ
とにより、静電破壊特性の向上を図ることができる。し
かし、上記保護回路を形成しようとする場合、例えば、
P型半導体埋め込み層やN型半導体埋め込み層を形成す
る工程は、通常のPMOS、NMOSトランジスタ製造
工程と同時に行うことができず、追加工程としなければ
ならないため、LSI製造コストの増大を招くという問
題がある。
As described above, by providing the protection circuit switching element of the semiconductor integrated circuit with the protection means against electrostatic breakdown, the electrostatic breakdown characteristics can be improved. However, when forming the above protection circuit, for example,
The process of forming the P-type semiconductor buried layer and the N-type semiconductor buried layer cannot be performed simultaneously with the normal PMOS and NMOS transistor manufacturing process, and must be added as an additional step, which causes an increase in LSI manufacturing cost. There is.

【0012】また、このような保護MOSトランジスタ
を用いる他に、現在のウェハプロセスにおいては、長距
離の相互配線のためにサイサイド化を行って、ゲート材
料を利用して2層目の配線における相互接続の抵抗を低
下させる方法が採用されている。しかし、サイサイド化
による2層目の配線における相互接続の抵抗の低下は、
ドレイン領域の抵抗の低下を招く。この状態で、過大な
サージ電圧がドレイン領域に印加されると、ドレイン領
域においてカレントフィラメントが発生し、ドレイン領
域の一部分において局所的にブレークダウンが起こり、
この部分で急激な電流の流入及び温度上昇が発生すると
いう問題がある。
In addition to the use of such a protection MOS transistor, in the current wafer process, silicidation is performed for long-distance interconnections, and interconnection in a second-layer interconnection is performed using a gate material. A method of reducing connection resistance has been adopted. However, the reduction in the interconnect resistance in the second-layer wiring due to the silicidation is as follows.
This causes a reduction in the resistance of the drain region. In this state, when an excessive surge voltage is applied to the drain region, a current filament occurs in the drain region, and a partial breakdown occurs in a part of the drain region,
There is a problem that a sharp current flow and a temperature rise occur in this portion.

【0013】これに対して、ウェハプロセスにおいてサ
リサイド化を行う場合に、保護回路においては、ドレイ
ン領域にマスクをして、ドレイン領域のみサリサイド化
を防止する方法が提案されているが、このような方法で
は、新たにマスクを必要とすることになり、LSI製造
コストの増大を招くことになり、LSI開発にとっては
大きな問題となる。
On the other hand, when salicidation is performed in a wafer process, a method of masking the drain region in the protection circuit and preventing salicidation only in the drain region has been proposed. In the method, a new mask is required, which leads to an increase in LSI manufacturing cost, which is a serious problem for LSI development.

【0014】従って、外部から保護回路に入力される過
大なサージ電圧によるゲート酸化膜等の静電破壊を防止
するとともに、過大なサージ電流によるカレントフィラ
メントの発生を防止し、さらに過大なサージ電流を迅速
に逃がすことができる静電破壊保護回路を、通常のMO
Sトランジスタ製造工程に追加工程を加えることなく製
造することが望まれている。
Therefore, it is possible to prevent an electrostatic breakdown of a gate oxide film or the like due to an excessive surge voltage externally input to the protection circuit, prevent a current filament from being generated due to an excessive surge current, and reduce an excessive surge current. An electrostatic discharge protection circuit that can be quickly released
It is desired to manufacture the S transistor without adding an additional step to the manufacturing process.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、第1導
電型半導体基板表面に、所定の間隔を有して形成された
第2導電型第1半導体領域及び第2導電型第2半導体領
域と、フィールド酸化膜と、該フィールド酸化膜により
第2導電型第2半導体領域と分離された第2導電型第3
半導体領域を有することにより前記半導体基板内部に寄
生的に生じる3種以上のバイポーラトランジスタから構
成される静電破壊保護素子が提供される。
According to the present invention, a second conductive type first semiconductor region and a second conductive type second semiconductor formed at a predetermined interval on a surface of a first conductive type semiconductor substrate. Region, a field oxide film, and a second conductivity type third semiconductor region separated from the second conductivity type second semiconductor region by the field oxide film.
By providing a semiconductor region, there is provided an electrostatic discharge protection element composed of three or more types of bipolar transistors which parasitically occur inside the semiconductor substrate.

【0016】また、第1導電型半導体基板上に形成され
たゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に形成され、側壁
にサイドウォールスペーサを有するゲート電極と、フィ
ールド酸化膜と、前記基板表面であって前記ゲート電極
の両側に形成された第2導電型第1半導体領域及び第2
半導体領域と、該第2半導体領域と前記フィールド酸化
膜によって分離された第2導電型第3半導体領域と、前
記ゲート電極下方であって第1又は第2半導体領域に隣
接する領域に形成された第1導電型第4及び第5半導体
領域と、前記第1〜第5半導体領域とは独立して形成さ
れた第1導電型第6半導体領域と、前記第1、第3又は
第6半導体領域上にそれぞれ形成された第1、第2及び
第3電極とからなり、前記基板、第1、第2及び第3半
導体領域により基板内部に寄生的に生じる3種以上のバ
イポータトランジスタを有する静電破壊保護素子が提供
される。
A gate insulating film formed on the first conductivity type semiconductor substrate; a gate electrode formed on the gate insulating film and having a sidewall spacer on a side wall; a field oxide film; A second conductivity type first semiconductor region formed on both sides of the gate electrode;
A semiconductor region, a second conductivity type third semiconductor region separated by the field oxide film from the second semiconductor region, and a region below the gate electrode and adjacent to the first or second semiconductor region. Fourth and fifth semiconductor regions of the first conductivity type, a sixth semiconductor region of the first conductivity type formed independently of the first to fifth semiconductor regions, and the first, third or sixth semiconductor region A first, a second, and a third electrode formed on the substrate; and a static transistor having three or more types of bipolar transistors parasitically generated inside the substrate by the substrate and the first, second, and third semiconductor regions. An electrical breakdown protection element is provided.

【0017】さらに、同一半導体基板に形成された上記
いすれかの静電破壊保護素子と少なくとも第1導電型の
MOSトランジスタとを有し、第1、第2及び第3半導
体領域が、前記MOSトランジスタのソース/ドレイン
領域と同一工程により形成されてなる半導体集積装置が
提供される。
Further, the semiconductor device includes any one of the above electrostatic discharge protection elements formed on the same semiconductor substrate and at least a MOS transistor of the first conductivity type, and wherein the first, second and third semiconductor regions are formed of the MOS transistor. A semiconductor integrated device formed by the same process as a source / drain region of a transistor is provided.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の静電破壊保護素子は、主
として第1導電型半導体基板と、この基板表面であって
所定の間隔を有して形成された第2導電型第1半導体領
域及び第2導電型第2半導体領域と、フィールド酸化膜
と、このフィールド酸化膜により第2導電型第2半導体
領域と分離された第2導電型第3半導体領域により構成
される。このような構成を有する静電破壊保護素子は、
基板内部に、基板、第1〜3半導体領域等によって寄生
的に3種以上のバイポーラトランジスタが生じ、このバ
イポーラトランジスタの電流駆動能力を利用して、静電
気による高いサージ電圧及び/又はサージ電流を外部に
放出することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An electrostatic discharge protection device according to the present invention mainly comprises a semiconductor substrate of a first conductivity type and a first semiconductor region of a second conductivity type formed on the surface of the substrate at a predetermined interval. And a second conductive type second semiconductor region, a field oxide film, and a second conductive type third semiconductor region separated from the second conductive type second semiconductor region by the field oxide film. The electrostatic discharge protection element having such a configuration is
Within the substrate, three or more types of bipolar transistors are generated parasitically by the substrate, the first to third semiconductor regions, and the like, and a high surge voltage and / or surge current due to static electricity is externally applied by utilizing the current driving capability of the bipolar transistor. Can be released.

【0019】本発明では、P型及びN型を用いて説明し
ているが、第1導電型がN型で、第2導電型がP型の場
合、第1導電型がP型で、第2導電型がN型の場合のい
ずれをも含む。本発明における半導体基板は、通常半導
体装置において使用されるようにP型又はN型のいずれ
かの導電型を有するものであり、半導体基板全面がいず
れかの導電型を有していてもよいし、所望の領域に1又
は2以上のP型又はN型の不純物領域(ウェル)が形成
されており、この不純物領域に本発明の静電破壊保護素
子が形成されていてもよい。
Although the present invention has been described using P-type and N-type, when the first conductivity type is N-type and the second conductivity type is P-type, the first conductivity type is P-type. This includes both cases where the two conductivity types are N-type. The semiconductor substrate according to the present invention has one of a P-type and an N-type conductivity as usually used in a semiconductor device, and the entire surface of the semiconductor substrate may have any conductivity type. One or more P-type or N-type impurity regions (wells) may be formed in a desired region, and the electrostatic discharge protection element of the present invention may be formed in this impurity region.

【0020】本発明の静電破壊保護素子は、P型基板内
に形成されたN型第1〜第3半導体領域により、基板と
各半導体領域との間で少なくとも3種の寄生バイポーラ
トランジスタを形成して構成される。つまり、N型第3
半導体領域(コレクタ)−基板(ベース)−N型第2半
導体領域(エミッタ)、N型第3半導体領域(コレク
タ)−基板(ベース)−N型第1半導体領域(エミッ
タ)、N型第2半導体領域(コレクタ)−基板(ベー
ス)−N型第1半導体領域(エミッタ)の少なくとも3
種のバイポーラトランジスタが形成されて構成されてい
る。
In the electrostatic discharge protection device according to the present invention, at least three types of parasitic bipolar transistors are formed between the substrate and each semiconductor region by the N-type first to third semiconductor regions formed in the P-type substrate. It is composed. That is, the N-type third
Semiconductor region (collector) -substrate (base) -N-type second semiconductor region (emitter), N-type third semiconductor region (collector) -substrate (base) -N-type first semiconductor region (emitter), N-type second At least 3 of semiconductor region (collector) -substrate (base) -N-type first semiconductor region (emitter)
A kind of bipolar transistor is formed and constituted.

【0021】本発明の静電破壊保護素子を構成するフィ
ールド酸化膜は、例えば、膜厚1500〜7000Å程
度の膜厚を有するものが挙げられ、これは公知のLOC
OS法により、所望の領域に形成することができる。な
お、このフィールド酸化膜は、最終的に素子が形成され
た場合には、第2半導体領域と第3半導体領域とを分離
/絶縁するものであり、その機能を果たす位置に形成さ
れることが必要である。また、このフィールド酸化膜
は、上述のように、第2半導体領域と第3半導体領域と
を分離するのもであるため、第2半導体領域と第3半導
体領域とが鍵状に噛合さるように近接して配置される場
合には、かかる配置を実現するために平面視、くの字
状、多角形等種々の形状を有することができる。
The field oxide film constituting the electrostatic discharge protection device of the present invention has a thickness of, for example, about 1500 to 7000 °, which is a known LOC.
It can be formed in a desired region by the OS method. When the element is finally formed, the field oxide film separates / insulates the second semiconductor region and the third semiconductor region, and may be formed at a position where the function is performed. is necessary. Further, since the field oxide film separates the second semiconductor region and the third semiconductor region as described above, the field oxide film is formed so that the second semiconductor region and the third semiconductor region are engaged with each other in a key shape. When they are arranged close to each other, they can have various shapes such as a plan view, a U-shape, and a polygon in order to realize such an arrangement.

【0022】本発明においては、N型第1及び第2半導
体領域は、所定の間隔を有して独立して形成されてい
る。また、第3半導体領域は、上述のようにフィールド
酸化膜を介して、第2半導体領域と分離されて形成され
ている。これら半導体領域のサイズ、接合深さは特に限
定されるものではなく、最終的に得られる半導体集積装
置の大きさ、駆動能力、印加電圧等により適宜調節する
ことができる。これら半導体領域は燐、砒素等又はボロ
ン等のP型又はN型のいずれかの導電型を有する不純物
をイオン注入等の公知の方法により導入することにより
形成することができる。この際のイオン注入は、例えば
所望の開口を有するマスクを用いて形成してもよいし、
所望の幅を有する電極層等を予め形成し、その電極層を
マスクとして用いて形成してもよい。不純物濃度は、寄
生的に発生するバイポーラトランジスタのコレクタ、エ
ミット等として機能させることができる濃度であれば特
に限定されるものではなく、例えば1020ions/c
3 オーダー程度が挙げられる。
In the present invention, the N-type first and second semiconductor regions are independently formed at a predetermined interval. The third semiconductor region is formed separately from the second semiconductor region via the field oxide film as described above. The size and junction depth of these semiconductor regions are not particularly limited, and can be appropriately adjusted depending on the size, drive capability, applied voltage, and the like of the finally obtained semiconductor integrated device. These semiconductor regions can be formed by introducing an impurity having a conductivity type of either P-type or N-type such as phosphorus, arsenic, or boron by a known method such as ion implantation. The ion implantation at this time may be formed using, for example, a mask having a desired opening,
An electrode layer or the like having a desired width may be formed in advance and formed using the electrode layer as a mask. The impurity concentration is not particularly limited as long as it can function as a collector, an emitter, or the like of a bipolar transistor that occurs parasitically. For example, the impurity concentration is 10 20 ions / c.
m 3 order.

【0023】上記第1〜第3半導体領域は、表面がサリ
サイド化されていてもよい。このようにサリサイド化さ
れている場合には、各領域のシート抵抗を低減すること
ができる。サリサイド化に用いられる金属は、例えばタ
ングステン、チタン、タンタル等の高融点金属が挙げら
れる。また、第1〜第3半導体領域上には、種々の端子
等に接続すべく、第1〜第3電極が形成されていること
が好ましい。これら電極は、通常半導体装置等で配線
層、端子等に使用することができる導電材料で、所望の
形状、大きさに形成することができる。例えば、アルミ
ニウム、銅、銀、白金等が挙げられる。また、このよう
に電極が形成された半導体領域のうち、第3半導体領域
は信号入力端子に接続されている。第1半導体領域は、
静電気によって印加された高電圧又は高電流を外部に放
出することができるように基板電圧(GND)又は電源
電圧等に接続されていてもよく、なかでもGNDに接続
されていることが好ましい。
The surfaces of the first to third semiconductor regions may be salicidated. When salicidation is performed as described above, the sheet resistance of each region can be reduced. Examples of the metal used for salicidation include refractory metals such as tungsten, titanium, and tantalum. Further, it is preferable that first to third electrodes are formed on the first to third semiconductor regions so as to be connected to various terminals and the like. These electrodes are formed of a conductive material that can be generally used for a wiring layer, a terminal, and the like in a semiconductor device or the like, and can be formed in a desired shape and size. For example, aluminum, copper, silver, platinum and the like can be mentioned. Further, among the semiconductor regions on which the electrodes are formed, the third semiconductor region is connected to the signal input terminal. The first semiconductor region is
It may be connected to a substrate voltage (GND) or a power supply voltage so that a high voltage or a high current applied by static electricity can be released to the outside, and it is particularly preferable to be connected to GND.

【0024】また、半導体基板(ウェル)も、電源、G
NDに接続されていることが好ましく、このため、上記
静電破壊保護素子近傍であって、基板(ウェル)と同じ
導電型であって、高濃度領域であるP型第6半導体領域
が形成されていることが好ましい。この半導体領域によ
り、基板(ウェル)を基板電圧に確実に接続することが
できる。この際のP型不純物濃度は、ボロン等により1
20ions/cm3オーダー程度が挙げられる。
The semiconductor substrate (well) is also provided with a power source, a G
It is preferable that the P-type sixth semiconductor region is formed in the vicinity of the electrostatic discharge protection element, has the same conductivity type as the substrate (well), and is a high-concentration region. Is preferred. With this semiconductor region, the substrate (well) can be reliably connected to the substrate voltage. At this time, the P-type impurity concentration is set to 1 by boron or the like.
The order of 0 20 ions / cm 3 is exemplified.

【0025】なお、本発明の静電破壊保護素子において
は、第1〜第3半導体領域と電源電圧、基板電圧、信号
入力端子等との接続方法を変えることにより、最適な回
路構成とすることができる。さらに、本発明において
は、半導体基板上であって第1及び第2半導体領域間に
ゲート絶縁膜を介してサイドウォールスペーサを有する
ゲート電極が形成されていてもよい。このゲート電極
(サイドウォールスペーサ)は、第1及び第2半導体領
域を所定の間隔だけ離して形成する際のマスクとして使
用することにより、これらの領域の形成位置を厳密に制
御することができる。また、ゲート電極を基板電圧に接
続した場合には、静電破壊保護素子のリーク電流を低減
することができ、より有効な静電破壊保護素子を得るこ
とができる。
In the electrostatic discharge protection device of the present invention, an optimum circuit configuration is obtained by changing the connection method between the first to third semiconductor regions and the power supply voltage, substrate voltage, signal input terminal and the like. Can be. Further, in the present invention, a gate electrode having a sidewall spacer may be formed on the semiconductor substrate between the first and second semiconductor regions with a gate insulating film interposed therebetween. By using this gate electrode (sidewall spacer) as a mask when forming the first and second semiconductor regions at a predetermined interval, the formation positions of these regions can be strictly controlled. Further, when the gate electrode is connected to the substrate voltage, the leakage current of the electrostatic discharge protection device can be reduced, and a more effective electrostatic discharge protection device can be obtained.

【0026】また、本発明においては、第1及び第2半
導体領域の間であって、第1又は第2半導体領域に隣接
する位置に第1導電型第4及び第5半導体領域が形成さ
れていてもよい。これら第4及び第5半導体領域は、第
1及び第2半導体領域端部における電界集中を緩和する
ために機能するものであり、第1半導体領域と基板又は
第2半導体領域と基板との間のスレッショルド電圧を安
定させるために有効となる。この第4及び第5半導体領
域は、基板と同じ導電型の不純物を、例えば1018io
ns/cm3 オーダー程度の濃度で有していることが好
ましい。なお、この第4及び第5半導体領域は、例え
ば、ゲート電極を形成する場合には、ゲート電極をマス
クとして自己整合的に形成することができる。
In the present invention, the fourth and fifth semiconductor regions of the first conductivity type are formed between the first and second semiconductor regions and at positions adjacent to the first or second semiconductor regions. You may. These fourth and fifth semiconductor regions function to alleviate the electric field concentration at the ends of the first and second semiconductor regions, and are provided between the first semiconductor region and the substrate or between the second semiconductor region and the substrate. This is effective for stabilizing the threshold voltage. The fourth and fifth semiconductor regions are doped with impurities of the same conductivity type as the substrate, for example, 10 18 io.
It is preferable to have a concentration on the order of ns / cm 3 . The fourth and fifth semiconductor regions can be formed in a self-aligned manner using the gate electrode as a mask when forming the gate electrode, for example.

【0027】上記の構成を有する静電破壊保護素子は、
実質的にMOSトランジスタのソース/ドレイン領域の
形成等と同一工程により、同様に形成することができ
る。例えば、同一半導体基板に本発明の静電破壊保護素
子と少なくともN型MOSトランジスタとを有している
半導体集積装置の場合、MOSトランジスタのソース/
ドレイン領域を形成する際のイオン注入と同一工程によ
り、第1〜第3の半導体領域を形成することができる。
特に本発明において、ゲート絶縁膜、ゲート電極等を形
成する場合には、MOSトランジスタのゲート絶縁膜、
ゲート電極等の形成と同一工程で、同一材料を用いて、
同様に形成することができる。
The electrostatic discharge protection device having the above configuration is
Substantially the same process can be used to form the source / drain regions of the MOS transistor and the like. For example, in the case of a semiconductor integrated device having the electrostatic breakdown protection element of the present invention and at least an N-type MOS transistor on the same semiconductor substrate, the source / source of the MOS transistor
The first to third semiconductor regions can be formed by the same process as the ion implantation for forming the drain region.
In particular, in the present invention, when forming a gate insulating film, a gate electrode and the like, a gate insulating film of a MOS transistor,
In the same process as the formation of the gate electrode, etc., using the same material,
It can be formed similarly.

【0028】以下、本発明の半導体集積装置の実施例を
詳細に説明する。この実施例における半導体集積装置
は、図1に示す静電破壊保護回路を有しており、この静
電破壊保護回路は、バイポーラトランジスタ及び寄生抵
抗を組み合わせることによりパンチスルーデバイスを構
成し、後述するこのパンチスルーデバイスのスナップ・
バック特性を応用して、外部からのPADを通して流入
された異常な過大電圧、過大電流を外部に放電、放出す
ることにより、LSI回路を静電気破壊から保護するも
のである。
Hereinafter, embodiments of the semiconductor integrated device of the present invention will be described in detail. The semiconductor integrated device in this embodiment has the electrostatic discharge protection circuit shown in FIG. 1, and this electrostatic discharge protection circuit constitutes a punch-through device by combining a bipolar transistor and a parasitic resistance, which will be described later. This punch-through device snaps
By applying the back characteristic, an abnormal excessive voltage and excessive current flowing through the PAD from the outside are discharged and discharged to the outside, thereby protecting the LSI circuit from electrostatic breakdown.

【0029】静電破壊保護回路は、図1に示したよう
に、主として、P型半導体基板30表面であって所望の
間隔をおいて形成されたN型半導体領域29、31と、
N型半導体領域29と絶縁、分離されたN型半導体領域
19と、N型半導体領域29、19を絶縁分離するため
のフィールド酸化膜24と、N型半導体領域31近傍に
配置して、基板30を確実に基板電圧に接続するP型半
導体領域18N、型半導体領域29に接続された第1電
極26、N型半導体領域19に接続された第2電極27
及びP型半導体領域18に接続された第3電極28とか
ら主としてなる。また、基板30上にはゲート絶縁膜2
5を介して、サイドウォールスペーサ23を有するゲー
ト電極22が形成されており、サイドウォールスペーサ
24の下方であってN型半導体領域29、31にそれぞ
れ隣接し、N型半導体領域29、31と基板30との間
のスレッショルド電圧を安定させるためのP型半導体領
域20、21が形成されている。
As shown in FIG. 1, the electrostatic discharge protection circuit mainly includes N-type semiconductor regions 29 and 31 formed on the surface of a P-type semiconductor substrate 30 at a desired interval.
An N-type semiconductor region 19 insulated and separated from the N-type semiconductor region 29, a field oxide film 24 for insulating and separating the N-type semiconductor regions 29 and 19, and a substrate 30 P-type semiconductor region 18N that reliably connects to substrate voltage, first electrode 26 connected to type semiconductor region 29, and second electrode 27 connected to N-type semiconductor region 19
And a third electrode 28 connected to the P-type semiconductor region 18. The gate insulating film 2 is formed on the substrate 30.
5, a gate electrode 22 having a sidewall spacer 23 is formed. The gate electrode 22 is located below the sidewall spacer 24 and adjacent to the N-type semiconductor regions 29 and 31 respectively. P-type semiconductor regions 20 and 21 for stabilizing a threshold voltage between 30 and 30 are formed.

【0030】このような構成を有する静電破壊保護回路
によれば、N型半導体領域29、基板30、N型半導体
領域31により、またN型半導体領域31、基板30、
N型半導体領域19により、さらにN型半導体領域2
9、基板30、N型半導体領域19により、それぞれN
PNバイポーラトランジスタが寄生的に形成される(図
2(b)参照)。これらのバイポーラトランジスタは電
流駆動能力に優れているため、静電気により、外部から
LSI内部に異常な過大電圧、過大電流が入力された場
合に、バイポーラトランジスタを動作させることによ
り、迅速に、過大電圧を外部に放電することができ、ま
た、異常な過大電流を外部に放出することができる。よ
って、LSI内部の内部回路のゲート酸化膜破壊及びP
N接合破壊を防止し、LSIの静電破壊耐圧を向上させ
ることができる。
According to the electrostatic discharge protection circuit having such a configuration, the N-type semiconductor region 29, the substrate 30, and the N-type semiconductor region 31, and the N-type semiconductor region 31, the substrate 30,
The N-type semiconductor region 19 further allows the N-type semiconductor region 2
9, substrate 30, and N-type semiconductor region 19,
A PN bipolar transistor is formed parasitically (see FIG. 2B). Since these bipolar transistors are excellent in current driving capability, when an abnormal excessive voltage or excessive current is input from the outside into the LSI due to static electricity, the bipolar transistors are operated to quickly remove the excessive voltage. It can be discharged to the outside, and an abnormal excessive current can be discharged to the outside. Therefore, the gate oxide film breakdown of the internal circuit inside the LSI and P
N-junction breakdown can be prevented, and the electrostatic breakdown voltage of the LSI can be improved.

【0031】なお、上記静電破壊保護回路において、例
えばN型半導体領域19、31等がサリサイド化により
低抵抗化されていても、これらN型半導体領域19、3
1はMOSトランジスタのドレイン領域としてよりも、
基板30をベース、N型半導体領域31をエミッタ、N
型半導体領域19をコレクタとする寄生バイポーラトラ
ンジスタとして動作する。よって、PADからの異常な
過大電圧、過大電流が入力されても、このバイポーラト
ランジスタがオンすることにより、基板30からP型半
導体領域18を通して基板電圧GND側に異常な過大電
流を放出することができ、従来問題となっていた、ドレ
イン領域におけるカレントフィラメントの発生に起因す
るピンポイント的な電流の一局集中によるドレイン領域
の局所的な破壊を防止することが可能となる。
In the above electrostatic discharge protection circuit, even if, for example, the N-type semiconductor regions 19, 31 and the like are reduced in resistance by salicidation, these N-type semiconductor regions 19, 31
1 is better than the drain region of the MOS transistor.
A substrate 30 as a base, an n-type semiconductor region 31 as an emitter,
It operates as a parasitic bipolar transistor having the type semiconductor region 19 as a collector. Therefore, even if an abnormal excessive voltage or excessive current is input from the PAD, the bipolar transistor is turned on, so that an abnormal excessive current is released from the substrate 30 to the substrate voltage GND side through the P-type semiconductor region 18. Thus, it is possible to prevent the local destruction of the drain region due to the local concentration of pinpoint current caused by the generation of a current filament in the drain region, which has conventionally been a problem.

【0032】また、上記構造の静電破壊保護回路は、基
板30表面層にN型半導体領域19、29、31及びP
型半導体領域18を形成し、第1、第2及び第3電極2
6、27、28を形成するのみであるため、通常のCM
OS工程に追加工程を行うことなく、同時に形成するこ
とができ、製造コストの増加を抑えることができる。図
2(a)は、上記構造を有する静電破壊保護回路におけ
る、寄生バイポーラトランジスタ及び寄生抵抗がどのよ
うに電気回路を構成するかを図示した等価回路図であ
り、図2(b)は、図2(a)における寄生バイポーラ
トランジスタ及び寄生抵抗がどの部分に構成されている
かを示したものである。
Further, the electrostatic discharge protection circuit having the above-described structure includes N-type semiconductor regions 19, 29, 31 and P
Forming the first semiconductor region 18 and forming the first, second and third electrodes 2
6, 27 and 28 are only formed, so that a normal CM
They can be formed at the same time without performing an additional step in the OS step, and increase in manufacturing cost can be suppressed. FIG. 2A is an equivalent circuit diagram illustrating how a parasitic bipolar transistor and a parasitic resistance constitute an electric circuit in the electrostatic breakdown protection circuit having the above-described structure. FIG. FIG. 3 shows where the parasitic bipolar transistor and the parasitic resistance in FIG. 2A are configured.

【0033】図2(a)及び図2(b)に示したよう
に、静電破壊保護回路は、N型半導体領域19がコレク
タ、基板30がベース、N型半導体領域31がエミッタ
として動作するバイポーラトランジスタQ2、N型半導
体領域31がコレクタ、基板30がベース、N型半導体
領域29がエミッタとして動作するバイポーラトランジ
スタQ1、N型半導体領域19がコレクタ、基板30が
ベース、N型半導体領域29がエミッタとして動作する
バイポーラトランジスタQ3、N型半導体領域29、N
型半導体領域31、N型半導体領域19間の距離を変化
させることにより基板抵抗を最適化されて形成された寄
生抵抗R1、R2、R3により構成されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, in the electrostatic discharge protection circuit, the N-type semiconductor region 19 operates as a collector, the substrate 30 operates as a base, and the N-type semiconductor region 31 operates as an emitter. Bipolar transistor Q2, N-type semiconductor region 31 functions as a collector, substrate 30 functions as a base, N-type semiconductor region 29 operates as an emitter, and bipolar transistor Q1, N-type semiconductor region 19 functions as a collector, substrate 30 as a base, and N-type semiconductor region 29 as a base. Bipolar transistor Q3 operating as an emitter, N-type semiconductor region 29, N
It is composed of parasitic resistances R1, R2, R3 formed by optimizing the substrate resistance by changing the distance between the type semiconductor region 31 and the N-type semiconductor region 19.

【0034】このような静電破壊保護回路においては、
静電気により、外部からPADに対してサージ電圧が印
加された場合、N型半導体領域19は、寄生バイポーラ
トランジスタQ3及びQ2のコレクタとして動作し、図
3のスナップ・バック特性を示したグラフのように、ブ
レークダウン電圧Vbに達するまでは、寄生バイポーラ
トランジスタQ2及びQ3はオフ状態である。
In such an electrostatic breakdown protection circuit,
When a surge voltage is externally applied to the PAD due to static electricity, the N-type semiconductor region 19 operates as a collector of the parasitic bipolar transistors Q3 and Q2, as shown in the graph showing the snap-back characteristic of FIG. Until the breakdown voltage Vb is reached, the parasitic bipolar transistors Q2 and Q3 are off.

【0035】一方、ブレークダウン電圧Vbを越える
と、N型半導体領域19と基板30との間に形成される
コレクタ接合がブレークダウンし、この2つのバイポー
ラトランジスタQ2、Q3がオンし、さらにバイポーラ
トランジスタQ1もオンすることとなって、これらバイ
ポーラトランジスタQ1、Q2、Q3に電流が流れ始め
る。また、この電流は寄生抵抗R2、R3を通して流れ
るため、寄生バイポーラトランジスタQ2、Q3のコレ
クタ−エミッタ間、つまり、ベース領域となる基板30
における電位を持ち上げることになる(この状態は、図
3に示したブレークダウン電圧Vbからスイッチング電
圧Vsまでの間の電流−電圧特性を示している)。な
お、寄生抵抗は、パンチスル−デバイスの構成において
はシャント抵抗と呼ばれ、ベース電位を保つために必要
な抵抗であるが、この抵抗はスナップ・バック特性の発
生に非常に重要である。
On the other hand, when the breakdown voltage Vb is exceeded, the collector junction formed between the N-type semiconductor region 19 and the substrate 30 breaks down, turning on the two bipolar transistors Q2 and Q3, and further turning on the bipolar transistors. Q1 is also turned on, and current starts to flow through these bipolar transistors Q1, Q2, Q3. Further, since this current flows through the parasitic resistances R2 and R3, the current flows between the collector and the emitter of the parasitic bipolar transistors Q2 and Q3, that is, the substrate 30 serving as the base region.
(This state shows a current-voltage characteristic between the breakdown voltage Vb and the switching voltage Vs shown in FIG. 3). The parasitic resistance is called a shunt resistance in the configuration of the punch-through device, and is a resistance necessary for maintaining the base potential. This resistance is very important for generating a snap-back characteristic.

【0036】つまり、バイポーラトランジスタQ2、Q
3のベース電位が、ベース−エミッタ間電圧(基板30
とN型半導体領域31、基板30とN型半導体領域29
との順方向耐圧である約0.7V)に達すると、寄生バ
イポーラトランジスタQ2、Q3のエミッタ領域となる
N型半導体領域31、N型半導体領域29から、少数キ
ャリア(第7図においては電子)が、ベース領域となる
基板30へと注入され始める。この時、少数キャリアに
よるバイポーラトランジスタQ2、Q3のコレクタにお
ける空乏層中での衝突電離により、加速度的に抵抗R
2、R3にホールが流れ込み、これらがホール電流とな
って、ベース電位のさらなる上昇を招き、正のフィード
バックを発生し、急激な少数キャリア注入量の増加及び
電流増加を引き起こす。これがオン状態への移行であ
り、この状態は、図3に示したファーストブレークダウ
ンからホールディング電圧Vhまでの負性抵抗領域を示
しており、この時、負性抵抗の状態となる。
That is, the bipolar transistors Q2, Q
3 is the base-emitter voltage (substrate 30
And N-type semiconductor region 31, substrate 30 and N-type semiconductor region 29
When the forward breakdown voltage reaches about 0.7 V, the minority carriers (electrons in FIG. 7) from the N-type semiconductor region 31 and the N-type semiconductor region 29 serving as the emitter regions of the parasitic bipolar transistors Q2 and Q3. Is started to be injected into the substrate 30 serving as the base region. At this time, due to the impact ionization in the depletion layer at the collectors of the bipolar transistors Q2 and Q3 due to minority carriers, the resistance R
2. Holes flow into R3, which become hole currents, further increasing the base potential, generating positive feedback, causing a sharp increase in minority carrier injection and current. This is the transition to the ON state, and this state indicates the negative resistance region from the first breakdown to the holding voltage Vh shown in FIG. 3, and at this time, the state is the negative resistance.

【0037】オン状態になると、エミッタからの少数キ
ャリアによる注入電流だけで、ベース電位を順バイアス
に保持できるため、外部よりPADに印加される電圧
は、これ以上印加する必要がなく、負性抵抗状態を保持
するために、見かけ上スイッチング電圧より低下し、ス
ナップ・バック特性と呼ばれる負性抵抗領域を形成する
ことになる。
In the ON state, the base potential can be maintained in the forward bias only by the injection current of the minority carriers from the emitter. Therefore, the voltage applied to the PAD from the outside does not need to be further applied, and the negative resistance is not required. In order to maintain the state, the voltage apparently drops below the switching voltage, and a negative resistance region called a snap-back characteristic is formed.

【0038】また、この時、寄生バイポーラトランジス
タQ2がONすることにより、これに接続されている寄
生バイポーラトランジスタQ1にも電流が流れ込み、こ
のQ1もONすることになる。Q1がONすると、基板
30はベースとして動作するが、寄生抵抗R1によって
ベース電位が保たれ、さらに、エミッタであるN型半導
体領域29から、少数キャリアがベースに注入されるた
め、N型半導体領域31域が、この場合はコレクタとな
り、このコレクタ接合における空乏層において電離衝突
が発生する。そのため、ホールー電子対が生成されるの
で、そのホールが寄生抵抗R1を通じて流れ出ることと
なる。このため、このホールによるホール電流により、
Q1のベース電位はさらに上昇することになり、電流−
電圧特性としては、正のフィードバックを示すことにな
り、前述の負性抵抗特性を示すことになる。
At this time, when the parasitic bipolar transistor Q2 is turned on, a current also flows into the parasitic bipolar transistor Q1 connected thereto, and this Q1 is also turned on. When Q1 is turned on, the substrate 30 operates as a base, but the base potential is maintained by the parasitic resistance R1, and minority carriers are injected into the base from the N-type semiconductor region 29 which is an emitter. The region 31 serves as a collector in this case, and ionization collision occurs in a depletion layer at the collector junction. Therefore, a hole-electron pair is generated, and the hole flows out through the parasitic resistance R1. Therefore, due to the hole current caused by this hole,
The base potential of Q1 will further rise, and the current-
The voltage characteristic indicates positive feedback, and indicates the negative resistance characteristic described above.

【0039】従って、Q1もQ2、Q3と同様に急激に
電流を流すことができる。また、Q1とQ2とは直列に
接続されているため、Q3及び直列に接続されたQ2と
Q1というように、2つの経路を通して基板電圧GND
側へ異常な過大電流を迅速に放出することかでき、静電
破壊保護能力を高めることができる。また、図1に示し
たゲート電極に印加されるゲート電圧Vgは、基板電圧
GNDに接続することにより、静電破壊保護回路のリー
ク電流を低減することができ、静電破壊保護回路として
は、より有効なものとなる。
Therefore, the current can flow rapidly in Q1 as well as in Q2 and Q3. Further, since Q1 and Q2 are connected in series, the substrate voltage GND passes through two paths such as Q3 and Q2 and Q1 connected in series.
An abnormal excessive current can be quickly discharged to the side, and the electrostatic discharge protection ability can be enhanced. The gate voltage Vg applied to the gate electrode shown in FIG. 1 can be connected to the substrate voltage GND to reduce the leakage current of the electrostatic discharge protection circuit. It will be more effective.

【0040】なお、上記のような静電破壊保護回路にお
いては、外部から入力されるサージ電流は、基板電圧G
ND側に放出する構成になっているが、各素子の接続方
法を変えることにより、基板電圧GNDのかわりに、電
源電圧Vdd側に放出することもできる。また、P型半
導体領域18は、基板30を基板電圧に接続するために
形成されているため、このP型半導体領域を基板電圧に
接続することにより、図2(a)及び(b)に示した寄
生バイポーラトランジスタのエミッタ及び抵抗を、基板
電圧GNDに接続することができる。
In the above-described electrostatic breakdown protection circuit, the surge current input from the outside is the same as the substrate voltage G
Although the structure is such that the light is emitted to the ND side, it can be emitted to the power supply voltage Vdd side instead of the substrate voltage GND by changing the connection method of each element. Further, since the P-type semiconductor region 18 is formed to connect the substrate 30 to the substrate voltage, by connecting this P-type semiconductor region to the substrate voltage, the P-type semiconductor region 18 shown in FIGS. The emitter and resistance of the parasitic bipolar transistor can be connected to the substrate voltage GND.

【0041】次に、図3に示したスナップ・バック特性
について説明する。上述のとおり、パンチスルーデバイ
スにおいて、コレクタ電圧を徐々に印加していくと、コ
レクタ接合において、ブレークダウンを起こし、電流が
流れ始める。このブレークダウンを起こす電圧が、ブレ
ークダウン電圧Vbである。この電圧を越えて、さらに
コレクタ電圧を印加していくと、ファーストブレークダ
ウン電圧、一般的にスイッチング電圧Vsと呼ばれる電
圧に達する。
Next, the snap-back characteristic shown in FIG. 3 will be described. As described above, when the collector voltage is gradually applied to the punch-through device, breakdown occurs at the collector junction, and current starts to flow. The voltage that causes this breakdown is the breakdown voltage Vb. When the collector voltage is further applied beyond this voltage, the voltage reaches a fast breakdown voltage, generally called a switching voltage Vs.

【0042】このスイッチング電圧に達すると、すでに
述べたように、負性抵抗が発生し、電流−電圧特性とし
ては、フィードバック特性を示す。スイッチング電圧を
越えて、さらにコレクタ電圧を印加していくと、コレク
タ空乏層において衝突電離が増加し、アバランシェを発
生するため、電流が急激に増加する。これが、ホールデ
ィング電圧Vhと呼ばれる電圧である。
When the switching voltage is reached, a negative resistance is generated, as described above, and the current-voltage characteristic exhibits a feedback characteristic. When the collector voltage is further applied beyond the switching voltage, impact ionization increases in the collector depletion layer and avalanche is generated, so that the current rapidly increases. This is a voltage called the holding voltage Vh.

【0043】なお、図3においては、ファースト及びセ
カンドブレークダウンについて記載したが、スナップ・
バック特性においては、ファーストブレークダウンより
セカンドブレークダウンが高い電圧で発生することが必
要である。これは、セカンドブレークダウン電圧がファ
ーストブレークダウン電圧より低いと、ファーストブレ
ークダウンが静電破壊モードとなり、ファーストブレー
クダウンにおいて、静電破壊が発生するためである(2
経路を通してGND側へ異常な過大電流を放出すること
が実現されていない)。従って、スナップ・バック特性
により、静電破壊保護を行おうとすると、セカンドブレ
ークダウンがファーストブレークダウンより高い電圧に
て発生するように、保護回路を設計することが必要であ
り、上記保護回路においては、それが実現されている。
In FIG. 3, the first and second breakdowns are described.
In the back characteristic, it is necessary that the second breakdown occurs at a higher voltage than the first breakdown. This is because if the second breakdown voltage is lower than the first breakdown voltage, the first breakdown is in the electrostatic breakdown mode, and electrostatic breakdown occurs in the first breakdown (2).
Discharging an abnormally large current to the GND side through the path is not realized). Therefore, when trying to perform electrostatic breakdown protection by the snap-back characteristic, it is necessary to design a protection circuit so that the second breakdown occurs at a higher voltage than the first breakdown. , It has been realized.

【0044】上記保護回路を実現すべきプロセスは、デ
ィープサブミクロンレベルの微細化プロセスであるが、
このプロセスにおいては、ゲート絶縁膜はますます薄膜
化しており、そのため、ゲート酸化膜耐圧の低下を招い
ている。前述のスナップ・バック特性は、過大な異常電
流を放出するには適しているが、ディープサブミクロン
レベルの微細化プロセスにおいては、PN接合耐圧より
ゲート酸化膜耐圧Voxの方が低い。そのため、ゲート
酸化膜耐圧以下の電圧で、静電気保護素子としてのパン
チスルーデバイスを動作させて、PADから入力された
過大な異常電圧、異常電流を外部に迅速に放電、放出す
ることが必要であるが、この時、さらに、静電気保護素
子としてのパンチスルーデバイスに要求されるのが、電
源電圧より高く、ゲート酸化膜耐圧以下の電圧で動作す
ることである。
The process for implementing the above protection circuit is a deep submicron level miniaturization process.
In this process, the gate insulating film is becoming thinner and thinner, which causes a decrease in the gate oxide film breakdown voltage. Although the above-described snap-back characteristic is suitable for emitting an excessively large abnormal current, in a deep submicron level miniaturization process, the gate oxide film breakdown voltage Vox is lower than the PN junction breakdown voltage. Therefore, it is necessary to operate a punch-through device as an electrostatic protection element at a voltage equal to or lower than the gate oxide film breakdown voltage, and to quickly discharge and release an excessive abnormal voltage and abnormal current input from the PAD to the outside. However, at this time, the punch-through device as an electrostatic protection element is required to operate at a voltage higher than the power supply voltage and lower than the gate oxide film breakdown voltage.

【0045】このことは以下の理由による。つまり、通
常、LSIは外部から電源電圧を印加されることによ
り、内部回路が動作するようになっているが、外部か
ら、PADを通してLSI内部に入力できうる入力信号
についても、LSI毎の電気的仕様によって、最大でも
電源電圧Vcc±5%〜10%又は電源電圧Vcc±
0.1Vccなどと振幅電圧が規定されている。従っ
て、もし、外部から、PADを通してLSI内部に信号
が入力された場合、静電気保護回路が、電気的仕様によ
って規定されている信号入力の振幅電圧以下の電圧にて
動作してしまうと、電気的仕様に合わせてLSIに電源
電圧を加えて通常の動作モードにて動作させている時
に、入力信号が、PADから基板電圧GNDを通して外
部に電流が放出されてしまい、LSI内部に電圧、電流
を印加できず、LSIを通常の動作モードで使用できな
いことになってしまう。
This is for the following reason. That is, normally, an internal circuit operates when a power supply voltage is applied from the outside to the LSI. However, an input signal that can be input from the outside to the inside of the LSI through the PAD is also electrically connected to the LSI. Depending on specifications, power supply voltage Vcc ± 5% to 10% or power supply voltage Vcc ±
The amplitude voltage is specified as 0.1 Vcc or the like. Therefore, if a signal is input from the outside into the LSI through the PAD, and the electrostatic protection circuit operates at a voltage lower than the amplitude voltage of the signal input defined by the electrical specifications, the electrical When the power supply voltage is applied to the LSI according to the specifications and the LSI is operated in the normal operation mode, the input signal is discharged from the PAD to the outside through the substrate voltage GND, and the voltage and the current are applied to the inside of the LSI. Therefore, the LSI cannot be used in the normal operation mode.

【0046】これを防止するには、前述の通り、PAD
を通してLSI内部に入力される信号電圧が、電気的仕
様によって規定されている信号入力の振幅電圧以下の場
合には動作せず、電気的仕様によって規定されている電
源電圧より高く、しかもゲート酸化膜が破壊されないよ
う、ゲート酸化膜耐圧以下の電圧にて動作するような、
すなわち、その動作条件を厳しく制限された静電気破壊
保護回路を構成することが求められる。
To prevent this, as described above, the PAD
Does not operate when the signal voltage input into the LSI through the IC is less than or equal to the amplitude of the signal input defined by the electrical specifications, the voltage is higher than the power supply voltage defined by the electrical specifications, and the gate oxide film To operate at a voltage lower than the gate oxide film breakdown voltage,
That is, it is required to configure an electrostatic discharge protection circuit whose operating conditions are severely restricted.

【0047】ディープサブミクロンレベルにおいては、
ゲート酸化膜厚は約50Å程度であり、その酸化膜耐圧
は約5V、電源電圧は2.5V±10%程度となり、上
記に示したような、静電破壊保護回路の動作条件の達成
は、非常に困難である。一方、上記静電破壊保護回路に
おいては、図1及び図2(a)、(b)に示した構造、
回路構成を構築することにより、要求される厳しい動作
条件のすべてを満足することができる。
At the deep submicron level,
The thickness of the gate oxide film is about 50 °, the withstand voltage of the oxide film is about 5 V, and the power supply voltage is about 2.5 V ± 10%. Very difficult. On the other hand, in the above electrostatic discharge protection circuit, the structure shown in FIG. 1 and FIGS.
By constructing a circuit configuration, it is possible to satisfy all the required severe operating conditions.

【0048】図1に示した本発明の静電破壊保護回路
は、ディープサブミクロンレベルの低電圧、低ゲート酸
化膜耐圧に適した保護回路であるが、プロセス/デバイ
スシミュレーションによる最適な静電破壊保護回路構造
について検討した結果を図4に基づいて説明する。この
際のデバイスシミュレーションのプロセス条件として、
ゲート酸化膜25を50Å、ゲート電極22を構成する
ポリシリコン膜厚を1500Å、ゲート長を0.4μ
m、N型半導体領域19とN型半導体領域31との距離
を0.4μm、フィールド酸化膜の膜厚を3500Åと
した。また、N型半導体領域19、29、31は砒素イ
オンを注入した後、アニールすることにより基板内部へ
拡散させることで形成した。また、P型半導体領域2
0、21はゲート電極22に対して自己整合的に硼素イ
オンを注入し、アニールすることにより基板内部へ拡散
させることで形成した。
The ESD protection circuit of the present invention shown in FIG. 1 is a protection circuit suitable for a deep submicron level low voltage and a low gate oxide film breakdown voltage. The result of studying the protection circuit structure will be described with reference to FIG. At this time, the process conditions for device simulation
The gate oxide film 25 has a thickness of 50 °, the thickness of the polysilicon constituting the gate electrode 22 is 1500 °, and the gate length is 0.4 μm.
m, the distance between the N-type semiconductor region 19 and the N-type semiconductor region 31 was 0.4 μm, and the thickness of the field oxide film was 3500 °. The N-type semiconductor regions 19, 29 and 31 were formed by implanting arsenic ions and then annealing to diffuse them into the substrate. Further, the P-type semiconductor region 2
0 and 21 were formed by implanting boron ions into the gate electrode 22 in a self-aligning manner and diffusing the ions into the substrate by annealing.

【0049】上述の通り、ディープサブミクロンレベル
のプロセスにおいては、ゲート酸化膜耐圧は、約5V程
度、電源電圧は2.5V±10%程度になるが、図4に
示した通り、本発明の静電破壊保護回路のデバイスシミ
ュレーションによれば、スイッチング電圧は、約3.5
V、ホールディング電圧は約2.2Vとなる。よって、
ゲート酸化膜耐圧である約5V以下、電源電圧2.5V
±10%程度以上の電圧にてスナップ・バック特性を発
生することがわかり、ディープサブミクロンプロセスに
おいては、良好な静電破壊保護回路であることがわか
る。
As described above, in the process of the deep submicron level, the gate oxide film breakdown voltage is about 5 V and the power supply voltage is about 2.5 V ± 10%, but as shown in FIG. According to the device simulation of the electrostatic discharge protection circuit, the switching voltage is about 3.5.
V and the holding voltage are about 2.2V. Therefore,
Gate oxide film breakdown voltage of about 5 V or less, power supply voltage of 2.5 V
It can be seen that the snap-back characteristic is generated at a voltage of about ± 10% or more, and that the circuit is a good electrostatic discharge protection circuit in the deep submicron process.

【0050】また、静電破壊保護回路に要求されるファ
ーストブレークダウンとセカンドブレークダウンとの関
係については、図4に示したとおり、ファーストブレー
クダウンに対する電流−電圧特性の傾向から、セカンド
ブレークダウンはファーストブレークダウンより高い電
圧であることがわかる。このように、上記実施例による
静電破壊保護回路は、ブレークダウンにおける静電破壊
を防止する条件を満足しており、ディープサブミクロン
プロセスレベルにおいての静電破壊保護回路としては、
非常に有効であるのみならず、非常に静電破壊保護能力
に優れている。
The relationship between the first breakdown and the second breakdown required for the electrostatic breakdown protection circuit is shown in FIG. 4 from the tendency of the current-voltage characteristic with respect to the first breakdown. It can be seen that the voltage is higher than the first breakdown. As described above, the electrostatic discharge protection circuit according to the above embodiment satisfies the condition for preventing the electrostatic discharge damage in the breakdown, and as the electrostatic discharge protection circuit at the deep submicron process level,
Not only is it very effective, but it also has a very high electrostatic discharge protection capability.

【0051】次に、本発明の半導体集積装置の別の実施
例について説明する。この実施例は、半導体領域の構造
そのものは上記の実施例と同様であるが、寄生的なバイ
ポーラトランジスタのエミッタ領域のレイアウトパター
ンを変えることにより、静電破壊保護能力の向上を図ろ
うとするものである。図5に示した平面図では、基本的
には図1の静電破壊保護回路とその構成は同様である
が、N型半導体領域19及びN型半導体領域31のレイ
アウトパターンが、鍵状に噛み合わさるように形成され
ている点で、上記実施例と異なる。
Next, another embodiment of the semiconductor integrated device of the present invention will be described. In this embodiment, the structure of the semiconductor region itself is the same as that of the above embodiment, but the layout of the emitter region of the parasitic bipolar transistor is changed to improve the electrostatic discharge protection capability. is there. In the plan view shown in FIG. 5, the configuration is basically the same as that of the electrostatic discharge protection circuit of FIG. 1, but the layout patterns of the N-type semiconductor region 19 and the N-type semiconductor region 31 are engaged in a key shape. It is different from the above embodiment in that it is formed as described above.

【0052】通常、バイポーラトランジスタにおいて
は、電流利得βが最大になる最適な電流範囲は、デバイ
スの平面寸法、特にエミッタ面積に関係する。特に、高
電流では、エミッタ効率が低下するが、これはベース中
に多くの過剰な少数キャリアが蓄積されるため、ベース
−エミッタ接合近傍の実効的なベース比抵抗βbが減少
するためである。また、エミッタ集中効果により、エミ
ッタ端部がエミッタ領域の底部より、より順方向にバイ
アスされるため、エミッタ端部だけが電気的に活性化さ
れる。よって、高電流におけるベース比抵抗βbの減少
を防ぐには、エミッタ周囲長とエミッタ面積との比をで
きるだけ大きくし、ベース拡がり抵抗を小さくすること
が必要である。
Usually, in a bipolar transistor, the optimum current range in which the current gain β is maximized is related to the planar dimensions of the device, particularly the emitter area. In particular, at a high current, the emitter efficiency is reduced because a large amount of excess minority carriers are accumulated in the base, and the effective base specific resistance βb near the base-emitter junction is reduced. Also, due to the emitter concentration effect, the emitter end is biased more forward than the bottom of the emitter region, so that only the emitter end is electrically activated. Therefore, in order to prevent the base specific resistance βb from decreasing at a high current, it is necessary to increase the ratio between the emitter circumference and the emitter area as much as possible and to reduce the base spreading resistance.

【0053】図5のレイアウトでは、エミッタとして機
能するN型半導体領域31の角をなくし、コレクタとし
て機能するN型半導体領域19をN型半導体領域31に
鍵状にかみ合わせることで、ベース中での多くの過剰少
数キャリアの集中を防止でき、ベース−エミッタ接合近
傍の実効的なベース比抵抗βbの減少を防止することが
できる。また、N型半導体領域19の角をもなくしてい
るため、角部に集中する電界を緩和することができ、コ
レクタにおける静電破壊防止の効果もある。
In the layout of FIG. 5, the corners of the N-type semiconductor region 31 functioning as an emitter are eliminated, and the N-type semiconductor region 19 functioning as a collector is engaged with the N-type semiconductor region 31 in a key shape, so that the N-type semiconductor region 31 is formed in the base. Can be prevented from being concentrated, and the effective base specific resistance βb in the vicinity of the base-emitter junction can be prevented from decreasing. In addition, since the corners of the N-type semiconductor region 19 are eliminated, the electric field concentrated on the corners can be reduced, and there is also an effect of preventing electrostatic breakdown in the collector.

【0054】以上のように、この静電破壊保護回路にお
いては、ディープサブミクロンプロセスレベルの静電破
壊を有効に防止することができるとともに、ウェハプロ
セスに応じた最適なパターン形状を形成することが可能
である。
As described above, in this electrostatic discharge protection circuit, it is possible to effectively prevent electrostatic discharge at the deep submicron process level and to form an optimum pattern shape according to the wafer process. It is possible.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明によれば、半導体基板と第1〜第
3半導体領域とで、基板内部に発生する3種以上の寄生
バイポーラトランジスタを利用することにより静電破壊
保護素子を構成するため、静電気により外部からLSI
内部に異常な過大電圧、過大電流が入力された場合に、
バイポーラトランジスタを動作させることにより、迅速
に、過大電圧を外部に放電することができ、また、異常
な過大電流を外部に放出することができる。
According to the present invention, an electrostatic discharge protection element can be formed by utilizing three or more types of parasitic bipolar transistors generated inside a semiconductor substrate and first to third semiconductor regions. LSI from outside by static electricity
If abnormal excessive voltage or excessive current is input inside,
By operating the bipolar transistor, an excessive voltage can be rapidly discharged to the outside, and an abnormal excessive current can be discharged to the outside.

【0056】また、ディープサブミクロンレベルの微細
化プロセスにおいては、ゲート絶縁膜の薄膜化、ゲート
絶縁膜の耐圧低下の場合でも、ゲート絶縁膜耐圧以下の
電圧で十分動作させることができ、しかも、電源電圧が
低電圧化された場合でも、静電気による過電圧及び/又
は過電流が電源電圧以上の電圧でないと動作しないこと
により、低電圧プロセスにおいても有効となる。
Further, in the miniaturization process at the deep submicron level, even if the gate insulating film is made thinner and the withstand voltage of the gate insulating film is lowered, it is possible to operate sufficiently at a voltage lower than the withstand voltage of the gate insulating film. Even when the power supply voltage is lowered, the overvoltage and / or the overcurrent due to static electricity do not operate unless the voltage is equal to or higher than the power supply voltage, which is effective in a low voltage process.

【0057】よって、LSI内部の内部回路のゲート酸
化膜破壊及びPN接合破壊を防止し、LSIの静電破壊
耐圧を向上させた信頼性の高い静電破壊保護素子、ひい
ては半導体集積装置を得ることができる。また、第1、
第2及び第3半導体領域の表面がサリサイド化されてい
る場合には、各領域のシート抵抗を低減することができ
るとともに、ドレイン抵抗の低下によるカレントフィラ
メントを発生させることなく、静電破壊保護素子を向上
させることができる。
Accordingly, it is possible to obtain a highly reliable electrostatic breakdown protection element which prevents the breakdown of the gate oxide film and the PN junction of the internal circuit inside the LSI and improves the electrostatic breakdown withstand voltage of the LSI. Can be. First,
When the surfaces of the second and third semiconductor regions are salicidated, the sheet resistance of each region can be reduced, and a current filament due to a decrease in drain resistance is not generated, and the electrostatic discharge protection element is not generated. Can be improved.

【0058】さらに、第2半導体領域と第3半導体領域
とが、フィールド酸化膜を介して鍵状に噛合さるように
近接して配置されている場合には、寄生バイポーラトラ
ンジスタのエミッタとして機能する半導体領域の周辺長
と面積比とを増大させることかできるため、より大きな
電流を流すことができ、静電気により外部からLSI内
部に入力された異常な高電流を迅速に、放電できること
なる。
Further, when the second semiconductor region and the third semiconductor region are arranged close to each other via a field oxide film so as to mesh with each other in a key shape, a semiconductor functioning as an emitter of a parasitic bipolar transistor is provided. Since the peripheral length of the region and the area ratio can be increased, a larger current can flow and an abnormally high current input from the outside into the LSI due to static electricity can be quickly discharged.

【0059】また、上記静電破壊保護素子が、この素子
が形成された半導体基板と同一の基板にさらに第1導電
型MOSトランジスタを有している場合には、第2び第
3半導体領域は、MOSトランジスタのソース/ドレイ
ン領域と同一工程により形成することができるため、静
電破壊保護素子形成のための追加工程がなく、LSI製
造コストの増加を抑えることができ、コストパフォーマ
ンスのよい静電破壊保護素子、ひいては半導体集積装置
を得ることが可能となる。
In the case where the electrostatic breakdown protection element further includes a first conductivity type MOS transistor on the same substrate as the semiconductor substrate on which the element is formed, the second and third semiconductor regions are formed as follows. Can be formed in the same process as the source / drain regions of the MOS transistor, so that there is no additional process for forming an electrostatic discharge protection element, an increase in LSI manufacturing cost can be suppressed, and a cost-effective static It is possible to obtain a destruction protection element, and eventually a semiconductor integrated device.

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

【図1】本発明の半導体集積装置における静電破壊保護
回路の構成を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of an electrostatic discharge protection circuit in a semiconductor integrated device of the present invention.

【図2】(a)は図1の静電破壊保護回路を実現する寄
生素子の等価回路図であり、(b)は静電破壊保護回路
の構成と寄生素子との対応を示す概略図である。
FIG. 2A is an equivalent circuit diagram of a parasitic element that realizes the electrostatic discharge protection circuit of FIG. 1, and FIG. 2B is a schematic diagram showing a correspondence between the configuration of the electrostatic discharge protection circuit and the parasitic element. is there.

【図3】パンチスル−デバイスの特性であるスナップ・
バック特性を示すグラフである。
FIG. 3 shows the characteristics of a snap through device
4 is a graph showing a back characteristic.

【図4】図1の静電破壊保護回路の構造についてデバイ
スシミュレーションを実施した場合のドレイン電流−電
圧特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing drain current-voltage characteristics when device simulation is performed on the structure of the electrostatic discharge protection circuit of FIG.

【図5】本発明の半導体集積装置における静電破壊保護
回路の別の実施例を示す要部の概略平面図である。
FIG. 5 is a schematic plan view of a main part showing another embodiment of the electrostatic discharge protection circuit in the semiconductor integrated device of the present invention.

【図6】従来の静電破壊耐圧の高い保護MOSトランジ
スタを用いた保護回路の等価回路図である。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a conventional protection circuit using a protection MOS transistor having a high electrostatic breakdown voltage.

【図7】従来の静電破壊保護回路の構造を示す概略断面
図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of a conventional electrostatic discharge protection circuit.

【図8】従来の静電破壊保護回路の別の構造を示す概略
断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing another structure of the conventional electrostatic breakdown protection circuit.

【図9】従来の静電破壊保護回路のさらに別の構造を示
す概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing still another structure of the conventional electrostatic discharge protection circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18、20、21 P型半導体領域(第2導電型半導体
領域) 19、29、31 N型半導体領域(第1導電型半導体
領域) 22 ゲート電極 23 サイドウォールスペーサ 24 フィールド酸化膜 25 ゲートー絶縁膜 26 第1電極 27 第2電極 28 第3電極 30 P型半導体基板(第2導電型半導体基板) Q1、Q2、Q3 NPNバイポーラトランジスタ R1、R2、R3 寄生抵抗 M1 NMOSトランジスタ GND 基板電圧 Vh スナップ・バック特性におけるホールディング電
圧 Vb スナップ・バック特性におけるブレークダウン電
圧 Vs スナップ・バック特性におけるスイッチング電圧 Vox ディープサブミクロンプロセスにおける酸化膜
耐圧 Vcc ディープサブミクロンプロセスにおける電源電
18, 20, 21 P-type semiconductor region (second conductivity type semiconductor region) 19, 29, 31 N-type semiconductor region (first conductivity type semiconductor region) 22 Gate electrode 23 Side wall spacer 24 Field oxide film 25 Gate-insulating film 26 First electrode 27 Second electrode 28 Third electrode 30 P-type semiconductor substrate (second conductivity type semiconductor substrate) Q1, Q2, Q3 NPN bipolar transistors R1, R2, R3 Parasitic resistance M1 NMOS transistor GND Substrate voltage Vh Snap-back characteristics Holding voltage Vb Breakdown voltage in snap-back characteristics Vs Switching voltage in snap-back characteristics Vox Oxide withstand voltage in deep submicron process Vcc Power supply voltage in deep submicron process

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体基板表面に、所定の間
隔を有して形成された第2導電型第1半導体領域及び第
2導電型第2半導体領域と、フィールド酸化膜と、該フ
ィールド酸化膜により第2導電型第2半導体領域と分離
された第2導電型第3半導体領域を有することにより前
記半導体基板内部に寄生的に生じる3種以上のバイポー
ラトランジスタから構成されることを特徴とする静電破
壊保護素子。
A second conductive type first semiconductor region and a second conductive type second semiconductor region formed at predetermined intervals on a surface of the first conductive type semiconductor substrate; a field oxide film; It is characterized by comprising three or more types of bipolar transistors that are parasitically generated inside the semiconductor substrate by having the second conductive type third semiconductor region separated from the second conductive type second semiconductor region by an oxide film. ESD protection element.
【請求項2】 第1、第2及び第3半導体領域の表面が
サリサイド化されている請求項1記載の静電破壊保護素
子。
2. The electrostatic discharge protection device according to claim 1, wherein the surfaces of the first, second and third semiconductor regions are salicided.
【請求項3】 第3半導体領域が、信号入力端子に接続
され、第1半導体領域と半導体基板とがGNDに接続さ
れている請求項1記載の静電破壊保護素子。
3. The electrostatic discharge protection device according to claim 1, wherein the third semiconductor region is connected to a signal input terminal, and the first semiconductor region and the semiconductor substrate are connected to GND.
【請求項4】 第1導電型半導体基板上に形成されたゲ
ート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に形成され、側壁にサ
イドウォールスペーサを有するゲート電極と、フィール
ド酸化膜と、前記基板表面であって前記ゲート電極の両
側に形成された第2導電型第1半導体領域及び第2半導
体領域と、該第2半導体領域と前記フィールド酸化膜に
よって分離された第2導電型第3半導体領域と、前記ゲ
ート電極下方であって第1又は第2半導体領域に隣接す
る領域に形成された第1導電型第4及び第5半導体領域
と、前記第1〜第5半導体領域とは独立して形成された
第1導電型第6半導体領域と、前記第1、第3又は第6
半導体領域上にそれぞれ形成された第1、第2及び第3
電極とからなり、前記基板、第1、第2及び第3半導体
領域により基板内部に寄生的に生じる3種以上のバイポ
ータトランジスタを有することを特徴とする静電破壊保
護素子。
4. A gate insulating film formed on a first conductivity type semiconductor substrate, a gate electrode formed on the gate insulating film and having a sidewall spacer on a side wall, a field oxide film, A second conductivity type first semiconductor region and a second semiconductor region formed on both sides of the gate electrode; a second conductivity type third semiconductor region separated from the second semiconductor region and the field oxide film; Fourth and fifth semiconductor regions of the first conductivity type formed in a region below the gate electrode and adjacent to the first or second semiconductor region, and are formed independently of the first to fifth semiconductor regions. The first conductive type sixth semiconductor region and the first, third or sixth semiconductor region.
The first, second, and third layers respectively formed on the semiconductor region.
An electrostatic discharge protection element comprising an electrode and three or more types of bipolar transistors parasitically generated inside the substrate by the substrate, the first, second, and third semiconductor regions.
【請求項5】 第2半導体領域と第3半導体領域とが、
フィールド酸化膜を介して鍵状に噛合さるように近接し
て配置されている請求項6記載の静電破壊保護素子。
5. The second semiconductor region and the third semiconductor region,
7. The electrostatic discharge protection device according to claim 6, wherein the protection device is disposed close to the key oxide via the field oxide film.
【請求項6】 同一半導体基板に形成された請求項1又
は4のいずれかに記載の静電破壊保護素子と少なくとも
第1導電型のMOSトランジスタとを有し、第1、第2
及び第3半導体領域が、前記MOSトランジスタのソー
ス/ドレイン領域と同一工程により形成されてなる半導
体集積装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, which is formed on the same semiconductor substrate and has at least a first conductivity type MOS transistor.
And a semiconductor integrated device in which a third semiconductor region is formed in the same step as a source / drain region of the MOS transistor.
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