JPS59218764A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

Info

Publication number
JPS59218764A
JPS59218764A JP58092262A JP9226283A JPS59218764A JP S59218764 A JPS59218764 A JP S59218764A JP 58092262 A JP58092262 A JP 58092262A JP 9226283 A JP9226283 A JP 9226283A JP S59218764 A JPS59218764 A JP S59218764A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistor
semiconductor region
semiconductor substrate
region
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP58092262A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0526344B2 (en
Inventor
Hiroshi Kawamoto
洋 川本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP58092262A priority Critical patent/JPS59218764A/en
Publication of JPS59218764A publication Critical patent/JPS59218764A/en
Publication of JPH0526344B2 publication Critical patent/JPH0526344B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0288Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using passive elements as protective elements, e.g. resistors, capacitors, inductors, spark-gaps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the breakdown resistance of an input protecting circuit against an overvoltage in an IC having an input protecting circuit by enhancing an P-N junction withstand voltage between a resistor near the connection unit of wirings extending from an external terminal, to which an unexpected overvoltage is applied to a resistor, and semiconductor substrate. CONSTITUTION:An IC is formed of a P<-> type semiconductor substrate 4 formed of silicon single crystal and having an impurity density, for example, of 1X10<15> (atoms/cm<3>), an N<-> type semiconductor region 32 is a connection unit of an external terminal 9 and a resistor 10, connected to the resistor 10, and provided on a main surface of a semiconductor substrate 4 to cover it. The impurity density of this N<-> type semiconductor region is low in the degree, for example, of 1X10<16> (atoms/cm<3>). Since the elongation of a depletion layer formed of a P-N junction of the region 32 and the substrate 4 is larger than that of the depletion layer formed of a P-N junction of the resistor 10 and the substrate 4, the breakdown resistance of the resistor 10 against the overvoltage for causing an electrostatic breakdown is improved in the connection unit of the terminal 9 to the resistor 10.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔技術分野〕 本発明は、人力保護回路を備えた半導体集積回路装置(
以下、10という)に関するものである。 〔背景技術] 絶縁ゲート型電界効果トランジスタ〔以下、M路の主な
構成素子として用いるioに〉いては、その人為的取り
扱いによって生ずる予期せぬ過大電圧による前記集積回
路の入力段回路を構成するMISFETのゲート絶縁膜
の破壊(以下、静電破壊という)を防止するために、予
期せぬ過大電圧が印加される外部端子と前記人力段回路
との間に人力保護回路が設けられている。この人力保護
回路としては、外部端子からの予期せぬ過大電圧をなま
らせるための抵抗素子と、予期せめ過大電圧をそのドレ
イン領域と半導体基板とのpn接合部に生ずるサーフェ
イスブレークダウンまたはツェナブレークダウンによっ
てクランプするクランプ用M I S F” E Tと
を直列に接続して使用するのが一般的である。 例えば、ICを構成する半導体基板として低い不純物濃
度を有するpmの半導体基板を用いた場合、寄生的に生
ずるダイオードを得る■0の製造プロセス上の制約に対
処する、まTこは10の動作時間の遅延を防116ずろ
等のために、前記抵抗素子として高い不純物濃度を有す
るn+型の拡散層抵抗が採用されることが多い。 本発明者等は、n+型の拡散層抵抗を用いてなる入力保
護回路を備えy、: I OVCついてその静電破壊試
験ならびに検討を行った結果、ICの微細化。 高集墳化にともプ
[Technical Field] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device (
(hereinafter referred to as 10). [Background Art] Insulated gate field effect transistors (hereinafter referred to as ios used as the main constituent elements of M-paths) constitute the input stage circuit of the integrated circuit due to unexpected overvoltages caused by their artificial handling. In order to prevent breakdown of the gate insulating film of the MISFET (hereinafter referred to as electrostatic breakdown), a human power protection circuit is provided between the external terminal to which an unexpectedly excessive voltage is applied and the human power stage circuit. This human power protection circuit includes a resistance element to dampen unexpected overvoltage from an external terminal, and a surface breakdown or Zener breakdown that occurs when unexpected overvoltage occurs at the pn junction between the drain region and the semiconductor substrate. It is common to use a clamp MISF"ET which is clamped by the IC in series. For example, when a PM semiconductor substrate with a low impurity concentration is used as the semiconductor substrate constituting the IC To obtain a parasitically generated diode, to deal with the manufacturing process constraints of 0, and to prevent delays in operation time of 10, etc., an n+ type with a high impurity concentration is used as the resistive element. The present inventors have conducted electrostatic breakdown tests and studies on OVC equipped with an input protection circuit using an n+ type diffused layer resistor. , miniaturization of IC.

【い入力保護回路そのものの予期せぬ
過大電圧に対する強度が充分得られな(なる傾向にある
ことを発見し1こ。そして、これは、予期せぬ過大電圧
が印刀nされる外部端子から延在−する配線と前記拡散
層抵抗との接続部近傍における、前記拡散層抵抗と半導
体基板とのpn接合部が、予期せぬ過大電圧による熱エ
ネルギによって破壊されるという事実に基づくことを解
明した。 このように、従来のlOでは、予期せぬ過大電圧によっ
゛(lOが破壊に至る電圧をより高くし、過大電圧に対
する強度を増1−ことができなかった。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、静電破壊を生じろような予期せぬ過大
電圧に対する強度を向上−1−企ことが可1]ヒな]O
を提供することにある。 本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろ
う。 〔発明の概要〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を筒車に説明すれば、下記のとおりである。 すなわち、半導体基板内の半導体領域からなる抵抗を具
備してなる入力保護回路を備え1こICにおいて、少な
くとも、予期せぬ過大電圧が印加される外部端子から延
在する配線と前記抵抗との電気的接続部近傍における前
記抵抗と半導体基板とのpn接合部耐圧を向上すること
によって、予期せぬ過大電圧に対する入力保護回路の破
壊強度(耐圧)を向上するものである。 以下、実施例とともに、本発明の詳細な説明する。本実
施例は、異なるチャンネルのMISFETによって構成
される相補型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ〔以
下、OM I S (Oompl e−mentaly
  M I S F E T )という〕を集積回路の
主な構成素子として用いる10によって、説明をする。 な訃、全図に訃いて、同一の機能を有するものは同一の
何分を付け、そのくり返しの説明は省略する。 〔実施例1〕 第1図は、本発明の〔実施例I〕を説明するためのIC
1特に、入力保護回路の概要を示す等価回路図である。 第1図ICかいて、1は外部端子であり、工0内部の集
積回路の動作信号をその外部から印〃口するためのもの
である。この外部端子1には、1 (3を人間が取り扱
うこと等によって、静電破壊を生じるような予期せぬ過
大電圧が印力口されてしまう。 2は外部端子1に印加される動作信号が年債回路の中で
最初に人力する入力段回路である。この入力段回路2は
、pチャンネルMisFE’l’Q、、  とnチャン
ネルM、ISF’ETQ2 とによって、インバータ回
路を構成している。VCcはICの動作電圧、GNDは
接地電位、OUTは前記インバータ回路の出力端子であ
る。Sはソース領域、Dはドレイン領域、Gはゲート電
極である。3は外部端子1と入力段回路2との間に設け
られた本発明の[実施例I]による入力保護回路であり
、予期せぬ過大電圧が外部端子1に印加された場合にお
いて、入力段回路2の静電破壊を防止するためのもので
ある。この入力保護回路3は、予期せぬ過大電圧をなま
らせるための抵抗R,と、そのドレイン領域りと半導体
基板とのpn接合部において回復性のあるサーフェイス
ブレークダウンまたはツェナブレークダウンを生じせし
め予期せぬ過大凧圧をクランプするクランプ用のnチャ
ンネ/l/MIS l!” E i’ Q、と、前記抵
抗R1を拡散層によって形成1−ることにより半導体基
板との間に舒生的に付方口されるツェナタイオードD、
と、該ツェナダイオードD1 よりもpn接合の逆方向
の破壊耐圧が高(、かつ、外部端子1よりに配置された
本発明の〔実施例1〕によって特に設けられたツェナタ
イオードD2とを、主な構成素子としている。 第2図(5)は、第1図に示す等価回路図の具体的な構
造を説明1“るための■0の要部を示す平面図であり、
第2図FB)は、第2図面の■−■純における断面図で
ある。なお、第2図(5)において、その図面を見易く
するために、各導電層flJjに設けられるべきlf!
3緑膜は図示しない。□ 第2図(At、 03+において、4はシリコン単結晶
からなり、かつ、例えばI XI O’″〔原子側/ 
cta 1程度の低い不純物濃度を有するp−型の半導
体基板であり、10を構成するためのものである。5は
半導体基板4主面部であって、半導体素子間に設けられ
たフィールド絶縁膜であり、それらを電気的に分離する
ためのものである。6はフィールド絶縁膜6下邪の半導
体基板4内に設けられTこp型のチャンネルストッパ領
域であり、前記半導体素子間をより電気的に分離するT
こめのものである。 7は半導体基板4主面上であって、)、イールド絶縁膜
5以外の部分に設けられた第1絶縁膜であり、例えばゲ
ー ト電極上の熱酸化膜と同時に設けられたSin、膜
である3、この絶縁膜は省略することかできる。8は第
1絶縁膜7−1部に設けられた第2絶縁膜であり、ゲー
ト電極、第1. f?A目配線と第2絶縁膜8F部に設
けられる第2層目配想との電気的な分離をするためのも
のである。9は半導体基板4周辺部に槍数個設けられた
前述した外部端子(1)であり、例えばアルミニウム膜
からなっている。 】0は半導体基板4主市部であって、外部端子9と後述
する入力段回路との間に設けられた例えば2X10” 
〜3xio”[原子例/cml〕程度の高い不純物濃度
を有するn+型半導体領域からなる抵抗(R7)であり
、外部端子9に印加されるであろう静電破壊を生じるよ
うな予期せぬ過大電圧ななまらせるためのものである。 この抵抗10は、その一端部が接続孔11を介して外部
端子9と電気的に接続している。12は半導体基板4の
主面部に一対でそれぞれ離隔し℃設けられ例えば2×1
0” 〜3 X 10 ” [原子側/ cra’:l
程度の高い不純物濃度を有するn+型の半導体領域であ
り、夫々の領域がソース領域Sおよびドレイン領域りと
なってクランプ用のnチャンネルMISFETQsを構
成するためのものである。そして、ドレイン領域りは外
部端子9と入力段回路との間になるように設けられてい
る。また、ドレイン領域りと前記拡散層抵抗10の他端
部とが一体化されており、電気的に接続されている。1
3は半導体領域12間の半導体基板4主面上に設けられ
1こゲート電極であり、クランプ用のnチャンネル導電
型MISF E T Q3を構成するためのものである
。14は配線であり、その一端部が接続孔15を介して
半導体領域12と電気的に接続され、その他端部が接続
孔16を介してゲート電極13と電気的に接続されてい
る。17は配線であり、その一端部が接続孔18を介し
て半導体領域12と電気的に接続され、その他端部が接
続孔19を介して後述する入力段回路を構成するゲート
電極と電気的に接続されている。20は所定部分の半導
体基板4主面部に設けられたlXl0”[原子例/cm
l]程度の不純物濃度を有するn−型のウェル領域であ
り、入力段回路の0Ml5のpチャンネルMISFET
 Q +を構成するためのものである。21は前記n 
 q(7)ウェル領域20に隣接もしくは離隔して半導
体基板4主面部に設けられたp型のウェル領域であり、
入力段回路の0Ml50)nチャンネルMiSFETQ
、を構成するためのものである。 22はn−型のウェル領域2o内主面部に一対でそれぞ
れが離隔して設けられたp+型の半導体領域であり、入
力段回路のpチャンネル導電型MISFETQ、のソー
ス領域Sおよびトンイン領域りを構成するためのもので
ある。23はp型のウェル領域21門主面部に一対でそ
れぞれが離隔して設けられた例えば2X1019〜3X
10”[原子側/ cf+l )]程度の高い不純物濃
度を有するn+型半導体領域であり、入力段回路のnチ
ャンネル導電型へ+1SFETQ2のソース領域Sおよ
びドレイン領域DiK:構成するためのものである。前
記フラング用のnチャンネルMISFETQsを構成す
るための半導体領域12および抵抗10は、ICの製造
プロセスにおいて、前記半導体領域23ど同一製造工程
によって形成されろようになっている。24は半導体領
域22間と半導体領域23間とに共通に設けられたゲー
ト電極であり、pチャンネルおよびnチャンネA/MI
 5FETQ、、%−よびQ2を構成1−ろためのもの
である。25は10の動作電圧vccが印加される配線
であり、その一端部が摺続孔26を介[−でソース領域
Sとなる半導体領域22と電気的に接続されている。2
7は接地τIL位GNDが印加嘔れる配線であり、その
一端部が接続孔28を介してソース領域Sとなる半導体
領域23と電気的に接続されている。29は入力段回路
からの出力信号が印加される配線であり、その一端部が
接続孔30.31を介し、でドレイン領域りとなる半導
体領域22.23と電気的に接続され、その他端部が他
の回路素子に電気的に接続されろようになっている。3
2は外部端子9と抵抗10との接続部分であって、抵抗
]0と電気的に接続し、かつそれを覆うように半7.T
V:体基板4主面部に設けられた本発明の〔実施例1〕
によるロー型の半導体領域である。その不紳物叡1度は
、例えば1×101′″し原子個/ cnl ’]程圧
の低い不純物濃度を有し、ており、100) ’4 造
ゾ「7セスにおいて、前記1】−型のウェル領域20と
同−卵造工程によって形成されるようになっている。こ
の半導体領域32は、静電破壊を生じるような予期せぬ
過大電圧が外部端子9に印加され、該予期せぬ過大電圧
が抵抗】0に入力し又も、その人力部(接続孔11)周
辺の抵抗10が破壊されないようにするだめのものであ
る。これは、前記入力部に、抵抗10と半導体基板4と
のpn接合部の寄生的に生ずるダイオードD、 よりも
、予期せぬ過大電圧に対する破壊強度が高い半導体領域
32と半導体基板4とのpn接合部の寄生的に生ずるダ
イオードD、を設けろことによる。すなわち、n−型の
半導体領域32とp−型の半導体基板4とのpn接合部
によりて形成される空乏層の伸びが、n+型の抵抗10
とp−型の半導体基板4とのpnW合部によって形成さ
れる空乏層の伸びよりも大きいからである。従って、外
部端子9と抵抗10との接続部分において、静電破壊を
生じるような予期せぬ過大電圧に対する抵抗10の破壊
強度を向上することができる。 〔実施例■〕 第3図は、本発明の〔実施例H〕を説明するためのIO
l特に、入力保獲回路の概要を示す等価回路図である。 第3図において、3Aは外部端子1と入力段回路2との
間に設けられた本発明の〔実施例■〕による入力保獲回
路であり、予期せぬ過大電圧が外部端子Iに印加された
場合において、入力段回路2の静電破壊を防止するため
のものである。R2は抵抗R7よりも前段に設けられた
本発明の〔実施例■〕による抵抗であり、抵抗R7と同
様に、静電破壊を生じろような予期せぬ過大電圧をなま
らせるためのものである。この抵抗R2は、静電破壊を
生じるような予期せぬ過大電圧に対する破壊強度が、前
記抵抗R8よりも高(なっている。 第4図面は、第3図に示す等価回路図の具体的な構造を
説明する1こめの10の要部を示す平面図であり、第4
図(Eは、第4図(5)のIV −IV線における断面
図である。なお、第4図(Alにおいて、第2図(5)
と同様に、その図面を見易くするために、各導電層間に
設けられるべき絶縁膜は図示しない。 第4図(5)、(B)において、33は外部端子9と接
接孔34を介して電気的に接続し、υ[定の半導体基板
4主面部に設けられた例えば2X10”〜3XIO”[
原子個/ c+ff 1程度の高い不純物濃度を有する
n+型の半導体領域であり、王として金属材料の外部端
子9とシリコン材料との接触抵抗値を低減するためのも
のである。35は外部端子9と半導体領域33との接続
部分であって、その一端部が半導体領域33と電気的に
接続し、その他端部が半導体領域からなる抵抗10の前
段と電気的に接続し、それらを覆うように半導体基板4
王面部に設けられた本発明の〔実施例■〕によ711n
−型の半導体領域である。その不純物濃度は、例えばI
 X ] (11′1原子個/ cnt 1程鹿の低い
不純物濃度を有しており、10の製造プロセスにおいて
、前記n−型のウェル領域20と同一製造工程によって
形成されるようになっている。この半導体領域35は、
静電破壊を生じるような予期せぬ過大電圧が外部端子9
に印加され、該予期せぬ過大電圧が抵抗1()に入力し
ても、その入力部周辺の抵抗10が破壊されないように
するためのものである。これは、前記入力部に、抵抗1
0と半導体基板4とのpn接合部の寄生的に生ずるダイ
オードD1 よりも、予期せぬ過大電圧に対する破壊強
度が高い半導体領域35と半導体基板4とのpn接合部
の寄生的に生ずるダイオードD2を設け、かつ、外部端
子9と抵抗10との間に、半導体領域35によって抵抗
to(、R+)よりも高い抵抗値の抵抗R?を設けるこ
とによる。該抵抗R2は、それを構成する半導体領域3
5の不純物濃度が低いために、半導体領域35と半導体
基板4とのpn接合部に形成される空乏層の電圧による
依存性が大きい。すなわち、IOの動作電圧■。Cが外
部端子9に印加された場合においては、半導体領域35
内部に形成される空乏層の伸びが小坏く、抵抗R2の見
かけ上の抵抗値は小さくなり、静電破壊を生じるようブ
五予期せぬ過大電圧が外部端子9に印加された場合にお
いては、半導体領域:35同部に形成式れる空乏層の伸
びが大ぎく、抵抗R2の見かけ士の抵抗値は大きくなる
。従って、外部端子9と抵抗10との接続部分において
、静電破壊を生じろような予期せぬ過大電圧に対する抵
抗10の破壊強度な向」ニするとと?l>に、人力され
る電圧に依存して抵抗値を可変することができろ抵抗R
2によって、静電破壊を生じるような予期せぬ過大電圧
を充分なまらせてから抵抗10に人力することができる
。 〔効果〕 (1)半導体領域からなる抵抗を具備し−こtx7;、
人力保護回路を備えた10において、外部端子9と前記
抵抗10との接続部分に前記抵抗10を覆うような同一
導電型でかつそれよりも低い不純物濃度を有’fろ半導
体領域32を半導体基板4主面部に設けたことによって
、それらにより生ずるpn接合部に形成される空乏層の
伸びが抵抗10と半導体基板4とにより生ずるpn接合
部に形成される空乏層の伸びよりも太き(なり、静電破
壊を生じるようl工予期せぬ過大電圧に対する抵抗10
の破壊強度を向上することができる。 (2)外部端子9と抵抗10との間に、それらと電気的
に接続し、抵抗10と同−導を型でそれよりも低い不純
物濃度を有し2、かつ、入力される電圧に依存して抵抗
値を可変することが可能な半導体領域35を設けたこと
によって、静電破壊を生じるような予期せぬ過大電圧を
なまらせ、予期せぬ過大電圧による抵抗10の破壊を防
止″fろことかできる。 以上本発明者によっ℃なされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その猥旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。 例えば、〔実施例■〕において、接触抵抗を低減するた
めに設けである半導体領域33を省略することも可能で
ある。また、各半導体領域の導m型が逆である場合にも
本発明を適用することができる。
[I discovered that the input protection circuit itself does not have sufficient strength against unexpected overvoltage (1).And this is due to the fact that the input protection circuit itself does not have sufficient strength against unexpected overvoltage. Elucidation that this is based on the fact that the pn junction between the diffused layer resistor and the semiconductor substrate near the connection between the extending wiring and the diffused layer resistor is destroyed by thermal energy due to an unexpected overvoltage. As described above, with conventional IO, it was not possible to increase the voltage at which IO would break down due to an unexpected overvoltage, and increase the strength against excessive voltage. [Objective of the Invention] The object of the present invention is to improve the strength against unexpected excessive voltages that may cause electrostatic damage.
Our goal is to provide the following. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings. [Summary of the Invention] A typical outline of the invention disclosed in this application is as follows. That is, in one IC that includes an input protection circuit including a resistor made of a semiconductor region in a semiconductor substrate, at least the electrical connection between the resistor and a wiring extending from an external terminal to which an unexpectedly excessive voltage is applied is provided. By improving the breakdown voltage of the pn junction between the resistor and the semiconductor substrate in the vicinity of the external connection, the breakdown strength (withstand voltage) of the input protection circuit against unexpected overvoltage is improved. The present invention will be described in detail below along with examples. In this embodiment, a complementary insulated gate field effect transistor [hereinafter referred to as OMIS (Oomple e-mentaly)] is constructed by MISFETs of different channels.
10, which uses an integrated circuit (MISFET) as a main component of an integrated circuit. Deaths that have the same function in all figures are given the same number, and repeated explanations will be omitted. [Example 1] FIG. 1 shows an IC for explaining [Example I] of the present invention.
1 is an equivalent circuit diagram showing an outline of an input protection circuit. In the IC shown in FIG. 1, reference numeral 1 denotes an external terminal, which is used to print operating signals of the integrated circuit inside the IC from the outside. When 1 (3) is handled by humans, an unexpected excessive voltage that may cause electrostatic damage is applied to this external terminal 1. This is the first manually operated input stage circuit in the annual bond circuit.This input stage circuit 2 constitutes an inverter circuit by p-channel MisFE'l'Q, , and n-channel M, ISF'ETQ2. .VCc is the operating voltage of the IC, GND is the ground potential, and OUT is the output terminal of the inverter circuit. S is the source region, D is the drain region, and G is the gate electrode. 3 is the external terminal 1 and the input stage circuit. This is an input protection circuit according to [Embodiment I] of the present invention provided between the input stage circuit 2 and the input stage circuit 2, and prevents electrostatic damage to the input stage circuit 2 when an unexpected excessive voltage is applied to the external terminal 1. This input protection circuit 3 includes a resistor R to dampen unexpected overvoltage, and a resilient surface breakdown or zener at the pn junction between the drain region and the semiconductor substrate. n-channel/l/MIS l!" E i' Q for clamping to clamp unexpected excessive kite pressure that causes breakdown, and the resistance R1 is formed by a diffusion layer 1-, thereby forming a connection with the semiconductor substrate. A zener diode D is placed in between,
and the zener diode D2, which has a higher breakdown voltage in the reverse direction of the pn junction than the zener diode D1 (and is especially provided according to [Embodiment 1] of the present invention and is disposed closer to the external terminal 1). 2 (5) is a plan view showing the main parts of (1) to explain the specific structure of the equivalent circuit diagram shown in FIG.
FIG. 2 FB) is a sectional view taken along the line ■-■ of the second drawing. In addition, in FIG. 2 (5), in order to make the drawing easier to see, lf! should be provided in each conductive layer flJj.
3 Green membrane not shown. □ Fig. 2 (At, 03+, 4 is made of silicon single crystal, and, for example, I XI O''' [atomic side/
It is a p-type semiconductor substrate having a low impurity concentration of about cta 1, and is used to constitute the semiconductor substrate 10. Reference numeral 5 denotes a main surface portion of the semiconductor substrate 4, and is a field insulating film provided between semiconductor elements to electrically isolate them. Reference numeral 6 designates a Tp-type channel stopper region provided in the semiconductor substrate 4 below the field insulating film 6, which further electrically isolates the semiconductor elements.
It's from Kome. 7 is a first insulating film provided on the main surface of the semiconductor substrate 4 other than the yield insulating film 5; 3. This insulating film can be omitted. 8 is a second insulating film provided in a portion of the first insulating film 7-1, and a gate electrode, a first insulating film 7-1, and a gate electrode. f? This is for electrically separating the A-th wiring and the second layer wiring provided in the second insulating film 8F section. Reference numeral 9 designates the aforementioned external terminals (1) provided several times around the semiconductor substrate 4, and is made of, for example, an aluminum film. 0 is the main part of the semiconductor substrate 4, for example, a 2×10” provided between the external terminal 9 and the input stage circuit described later
The resistor (R7) is made of an n+ type semiconductor region with a high impurity concentration of ~3xio" [atomic example/cml], and is protected against an unexpected excessive charge that would cause electrostatic damage that would be applied to the external terminal 9. One end of the resistor 10 is electrically connected to the external terminal 9 via the connection hole 11.A pair of resistors 12 are installed on the main surface of the semiconductor substrate 4 and are spaced apart from each other. For example, 2×1
0" ~ 3 X 10" [Atom side/cra':l
This is an n+ type semiconductor region having a relatively high impurity concentration, and each region serves as a source region S and a drain region to constitute an n-channel MISFET Qs for clamping. The drain region is provided between the external terminal 9 and the input stage circuit. Further, the drain region and the other end of the diffusion layer resistor 10 are integrated and electrically connected. 1
A gate electrode 3 is provided on the main surface of the semiconductor substrate 4 between the semiconductor regions 12, and is used to configure an n-channel conductivity type MISFET Q3 for clamping. Reference numeral 14 denotes a wiring, one end of which is electrically connected to the semiconductor region 12 through a connection hole 15, and the other end electrically connected to the gate electrode 13 through a connection hole 16. Reference numeral 17 denotes a wiring, one end of which is electrically connected to the semiconductor region 12 via a connection hole 18, and the other end electrically connected to a gate electrode constituting an input stage circuit to be described later through a connection hole 19. It is connected. 20 is lXl0" [atomic example/cm
It is an n-type well region with an impurity concentration of about 0Ml5 in the input stage circuit.
This is for configuring Q+. 21 is the above n
q(7) A p-type well region provided on the main surface of the semiconductor substrate 4 adjacent to or apart from the well region 20;
Input stage circuit 0Ml50) n-channel MiSFETQ
. Reference numeral 22 denotes a pair of p + -type semiconductor regions which are provided separately on the main surface of the n - -type well region 2o, and are used for the source region S and the tunnel region of the p-channel conductivity type MISFETQ of the input stage circuit. It is for configuring. 23 is a pair of p-type well regions 21 and provided at a distance from each other on the main surface, for example, 2X1019 to 3X.
It is an n+ type semiconductor region having a high impurity concentration of about 10" [atomic side/cf+l)], and is used to configure the source region S and drain region DiK of +1SFETQ2 to the n-channel conductivity type of the input stage circuit. The semiconductor region 12 and the resistor 10 for configuring the n-channel MISFET Qs for the flang are formed in the same manufacturing process as the semiconductor region 23 in the IC manufacturing process. and the semiconductor region 23, and is a gate electrode provided in common between the p-channel and n-channel A/MI
5FETQ, %- and Q2 are configured for 1-filtering. Reference numeral 25 denotes a wiring to which an operating voltage VCC of 10 is applied, and one end thereof is electrically connected to the semiconductor region 22, which becomes the source region S, through a sliding hole 26. 2
Reference numeral 7 denotes a wiring to which the ground τIL level GND is applied, and one end thereof is electrically connected to the semiconductor region 23 which becomes the source region S via the connection hole 28 . Reference numeral 29 denotes a wiring to which an output signal from the input stage circuit is applied, one end of which is electrically connected to the semiconductor region 22.23 which becomes a drain region through a connection hole 30.31, and the other end can be electrically connected to other circuit elements. 3
Reference numeral 2 denotes a connecting portion between the external terminal 9 and the resistor 10, which is electrically connected to the resistor 0 and covered with a half 7. T
V: [Embodiment 1] of the present invention provided on the main surface of the body substrate 4
This is a low-type semiconductor region. The impurity concentration is as low as, for example, 1 x 101'''atoms/cnl', and is 100) '4. The semiconductor region 32 is formed by the same manufacturing process as the well region 20 of the mold. This is to prevent the resistor 10 around the human power section (connection hole 11) from being destroyed even if an excessive voltage is input to the resistor 0. This is because the resistor 10 and the semiconductor substrate are connected to the input section. A diode D that is parasitically generated at the pn junction between the semiconductor region 32 and the semiconductor substrate 4 should be provided, which has higher breakdown strength against unexpected overvoltage than the diode D that is parasitically generated at the pn junction between the semiconductor region 32 and the semiconductor substrate 4. In other words, the extension of the depletion layer formed by the pn junction between the n-type semiconductor region 32 and the p-type semiconductor substrate 4 is
This is because the elongation is larger than the elongation of the depletion layer formed by the pnW junction of the p-type semiconductor substrate 4 and the p-type semiconductor substrate 4. Therefore, it is possible to improve the breakdown strength of the resistor 10 against unexpected excessive voltage that may cause electrostatic damage at the connection portion between the external terminal 9 and the resistor 10. [Example ■] Figure 3 is an IO diagram for explaining [Example H] of the present invention.
In particular, it is an equivalent circuit diagram showing an outline of the input capture circuit. In FIG. 3, 3A is an input retention circuit according to [Embodiment 2] of the present invention, which is provided between the external terminal 1 and the input stage circuit 2. This is to prevent electrostatic damage to the input stage circuit 2 in such a case. R2 is a resistor according to [Embodiment 2] of the present invention that is provided before the resistor R7, and like the resistor R7, it is used to dampen unexpected excessive voltage that may cause electrostatic damage. be. This resistor R2 has a higher breakdown strength than the resistor R8 against an unexpected overvoltage that may cause electrostatic damage. The fourth drawing shows a specific example of the equivalent circuit diagram shown in FIG. FIG.
Figure (E is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in Figure 4 (5). In Figure 4 (Al), Figure 2 (5)
Similarly, in order to make the drawing easier to see, the insulating film that should be provided between each conductive layer is not shown. In FIGS. 4(5) and 4(B), 33 is electrically connected to the external terminal 9 through the contact hole 34, and is provided on the main surface of the semiconductor substrate 4 of a certain value, e.g., 2X10" to 3XIO". [
It is an n+ type semiconductor region having a high impurity concentration of approximately atomic atoms/c+ff 1, and is primarily used to reduce the contact resistance value between the external terminal 9 of the metal material and the silicon material. Reference numeral 35 denotes a connecting portion between the external terminal 9 and the semiconductor region 33, one end of which is electrically connected to the semiconductor region 33, and the other end electrically connected to the previous stage of the resistor 10 made of a semiconductor region. Semiconductor substrate 4 covers them.
711n according to [Example ■] of the present invention provided on the crown part
- type semiconductor region. The impurity concentration is, for example, I
It has a low impurity concentration of about 11'1 atoms/cnt1, and is formed in the same manufacturing process as the n-type well region 20 in the manufacturing process of step 10. .This semiconductor region 35 is
External terminal 9 may be exposed to unexpected excessive voltage that may cause electrostatic damage.
This is to prevent the resistor 10 around the input portion from being destroyed even if the unexpected excessive voltage is applied to the resistor 1 (). This requires a resistor 1 at the input section.
The diode D2, which is parasitically generated at the pn junction between the semiconductor region 35 and the semiconductor substrate 4, has higher breakdown strength against unexpected overvoltage than the diode D1, which is parasitically generated at the pn junction between the semiconductor region 35 and the semiconductor substrate 4. A resistor R? with a higher resistance value than the resistor to(, R+) is provided between the external terminal 9 and the resistor 10 by the semiconductor region 35. By providing The resistor R2 is connected to the semiconductor region 3 constituting it.
Since the impurity concentration of 5 is low, the depletion layer formed at the pn junction between the semiconductor region 35 and the semiconductor substrate 4 is highly dependent on the voltage. In other words, the IO operating voltage ■. When C is applied to the external terminal 9, the semiconductor region 35
The expansion of the depletion layer formed inside is small, and the apparent resistance value of the resistor R2 becomes small, causing electrostatic damage.If an unexpected excessive voltage is applied to the external terminal 9, , Semiconductor region: 35 The depletion layer formed in the same portion is greatly extended, and the apparent resistance value of the resistor R2 becomes large. Therefore, at the connection between the external terminal 9 and the resistor 10, what is the breakdown strength of the resistor 10 against unexpected excessive voltage that may cause electrostatic damage? l>, the resistance value can be varied depending on the voltage applied manually.
2, it is possible to manually apply power to the resistor 10 after an unexpected overvoltage that would cause electrostatic damage has sufficiently cooled down. [Effects] (1) Equipped with a resistor made of a semiconductor region.
In the device 10 equipped with a human power protection circuit, a semiconductor region 32 having the same conductivity type and lower impurity concentration as that covering the resistor 10 is provided on the semiconductor substrate at the connecting portion between the external terminal 9 and the resistor 10. 4 on the main surface, the extension of the depletion layer formed at the pn junction caused by them is thicker than the extension of the depletion layer formed at the pn junction caused by the resistor 10 and the semiconductor substrate 4. , resistor 10 against unexpected overvoltage to cause electrostatic damage.
can improve the breaking strength of (2) Connect electrically between the external terminal 9 and the resistor 10, have the same conductivity as the resistor 10, have a lower impurity concentration than that, and depend on the input voltage. By providing the semiconductor region 35 whose resistance value can be varied by changing the resistance value, unexpected overvoltage that may cause electrostatic damage is blunted, and damage to the resistor 10 due to unexpected overvoltage is prevented. Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, the present invention is not limited to the above Examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Needless to say, changes can be made.For example, in [Embodiment 2], it is possible to omit the semiconductor region 33 provided to reduce contact resistance.Also, it is possible to omit the semiconductor region 33 provided in order to reduce the contact resistance. The present invention can also be applied when the molds are reversed.

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

第1図は、本発明の〔実施例1〕を説明するためのIO
,%に、人力保護回路の概要を示す等価回路図、 第2図面は、第1図に示す等価回路図の具体tl’Jな
構造を説明するための10の要部を示す平面図、第2図
(Blは、第2図面の■−■線における断面図、 第3図は、本発明の〔実施例1〕を説明′fる定めのI
O,特に、入力保護回路の概要を示す等価回路図、 第4図(5)は、第3図に示す等価回路図の具体的な構
造を説明するための工0の要部を示す平面図、第4図(
13)は、第4図(5)のIV−IV線における断面図
である。 図中、1.9・・・外部端子、2・・・人力段1匪路、
3゜3A・・・入力保獲回路、4・・・半導体基板、5
・・・フィールド絶縁膜、6・・・チャンネルストソノ
く領域、7゜8・・・絶縁膜、10・・・拡散層抵抗、
11,15゜16.18,19,26,28,30,3
1゜34・・・接続孔、12.22.23,32,33
゜35・・・半導体領域、13.24・・・グー+4旧
乞14.17,25,27.29・・・自己線、20゜
21・・・ウェル領域である。 代理人 弁理士  高 橋 明 夫、  、:゛・、ニ
FIG. 1 is an IO diagram for explaining [Embodiment 1] of the present invention.
, % is an equivalent circuit diagram showing an outline of the human power protection circuit, the second drawing is a plan view showing 10 main parts for explaining the concrete structure of the equivalent circuit diagram shown in FIG. Figure 2 (Bl is a sectional view taken along the line ■-■ in the second drawing, and Figure 3 is an I
O, in particular, an equivalent circuit diagram showing an overview of the input protection circuit; Figure 4 (5) is a plan view showing the main parts of the process 0 to explain the specific structure of the equivalent circuit diagram shown in Figure 3; , Figure 4 (
13) is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 4(5). In the figure, 1.9...external terminal, 2...manual stage 1-way,
3゜3A...Input retention circuit, 4...Semiconductor board, 5
... Field insulating film, 6... Channel strike region, 7°8... Insulating film, 10... Diffusion layer resistance,
11,15°16.18,19,26,28,30,3
1゜34... Connection hole, 12.22.23, 32, 33
35: Semiconductor region, 13.24: 14.17, 25, 27.29: Self-line, 20°21: Well region. Agent: Patent Attorney Akio Takahashi, :゛・,Nino

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1導m型の半導体基板の主面部に設けられた入力
部および該人力部と離隔した出力部を有する第2導電型
の第1半導体領域と、該第1半導体領域の人力部とその
一端が電気的に接続し、その他端が外部端子と電気的に
接続して設けられ1こ第1配線と、前記第1半導体領域
の出力部とその一端が電気的に接続し、その他端が集積
回路の所定の素子と電気的に接続して設けられた第2配
線とからなる人力保護回路を備えた半導体集積回路装置
にかいて、前記第1半導体領域の少なくとも入力部と電
気的に接続し、かつ、該入力部を覆うように半導体基板
内に設けられ1こ第2導電型で第1半導体領域よりも低
い不純物濃度を有する第2半導体領域を設けたことを特
徴とする半導体集積回路装置。 2、前記第1半導体領域は、第2半導体領域内において
、該第2半導体領域によって部分的に区切られているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体集積
回路装置。
[Claims] 1. A first semiconductor region of a second conductivity type having an input section provided on the main surface of a first m-type semiconductor substrate and an output section separated from the human power section; A first wiring is provided, one end of which is electrically connected to a human power section of the semiconductor region, and the other end is electrically connected to an external terminal, and an output section of the first semiconductor region and one end thereof are electrically connected. In the semiconductor integrated circuit device, at least one of the first semiconductor regions is connected to A second semiconductor region is provided in the semiconductor substrate to be electrically connected to the input portion and to cover the input portion, and has a second conductivity type and a lower impurity concentration than the first semiconductor region. A semiconductor integrated circuit device characterized by: 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the first semiconductor region is partially partitioned by the second semiconductor region within the second semiconductor region.
JP58092262A 1983-05-27 1983-05-27 Semiconductor integrated circuit device Granted JPS59218764A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58092262A JPS59218764A (en) 1983-05-27 1983-05-27 Semiconductor integrated circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58092262A JPS59218764A (en) 1983-05-27 1983-05-27 Semiconductor integrated circuit device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59218764A true JPS59218764A (en) 1984-12-10
JPH0526344B2 JPH0526344B2 (en) 1993-04-15

Family

ID=14049488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58092262A Granted JPS59218764A (en) 1983-05-27 1983-05-27 Semiconductor integrated circuit device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59218764A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6235663A (en) * 1985-08-09 1987-02-16 Hitachi Ltd Semiconductor device
US5925922A (en) * 1991-09-30 1999-07-20 Texas Instruments Incorporated Depletion controlled isolation stage

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5683964A (en) * 1979-12-13 1981-07-08 Nec Corp Input protective device
JPS5771179A (en) * 1980-10-22 1982-05-01 Hitachi Ltd Input protective circuit device
JPS58222574A (en) * 1982-06-18 1983-12-24 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacture thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5683964A (en) * 1979-12-13 1981-07-08 Nec Corp Input protective device
JPS5771179A (en) * 1980-10-22 1982-05-01 Hitachi Ltd Input protective circuit device
JPS58222574A (en) * 1982-06-18 1983-12-24 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacture thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6235663A (en) * 1985-08-09 1987-02-16 Hitachi Ltd Semiconductor device
US5925922A (en) * 1991-09-30 1999-07-20 Texas Instruments Incorporated Depletion controlled isolation stage
US5977596A (en) * 1991-09-30 1999-11-02 Texas Instruments Incorporated Depletion controlled isolation stage

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0526344B2 (en) 1993-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0151070B2 (en)
JPH0653497A (en) Semiconductor device equipped with i/o protective circuit
JPS59218764A (en) Semiconductor integrated circuit device
JP2783191B2 (en) Semiconductor device protection circuit
JP2753191B2 (en) Semiconductor device
JP2748938B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JPS6220376A (en) Semiconductor integrated circuit device
JPS6195567A (en) Semiconductor integrated circuit device
JPS61100954A (en) Semiconductor device
JP2671755B2 (en) I / O protection circuit
JPH0572110B2 (en)
JPS6237822B2 (en)
JPS62169470A (en) Semiconductor integrated circuit device
JPH0532908B2 (en)
JPH01185971A (en) Insulated gate semiconductor device
JPS6355871B2 (en)
JPS62287659A (en) Semiconductor integrated circuit device
JPH0732236B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JPH0719846B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof
JPS62208655A (en) Semiconductor device
JPS60148161A (en) Semiconductor integrated circuit device
JPH0330476A (en) Mis transistor and protective circuit provided therewith
JPH02144959A (en) Connection of capacity element
JPS6030166A (en) Mos integrated circuit device
JPS59207661A (en) Semiconductor device