JPS5974665A - 入力保護回路 - Google Patents

入力保護回路

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JPS5974665A
JPS5974665A JP57185109A JP18510982A JPS5974665A JP S5974665 A JPS5974665 A JP S5974665A JP 57185109 A JP57185109 A JP 57185109A JP 18510982 A JP18510982 A JP 18510982A JP S5974665 A JPS5974665 A JP S5974665A
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resistance
resistor
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input
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JP57185109A
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Isao Baba
馬場 勲
Takeo Kondo
近藤 健夫
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • 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
    • H01L27/0255Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using diodes as protective elements

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技雨分野〕 本発明は0MO8(相補型MO8)シリコン・ゲート拳
プロセス?用いfccIVIO8−RAM(ランダム・
アクセス・メモリ)のトランジスタ回路の入力保護上行
なう場合に逸する人力保護回路に関するものである。
〔発明の技術的背景とその間M点〕
従来の入力保護回uk=$1図に、そのパターン例會第
2図に、その曲回を弔3図に示す。即ち回路的には入力
保護抵抗1と入力保護ダイオード2から傳成されており
、このダイオード2は接地されている。またパターン的
には人力パッドアルミニウム3から入力保護抵抗1にコ
ンタクトを介して入り、入力保護ダイオード2にはアル
ミニウム配線4を介して接続されている。
南道的には入力保護抵抗1はN ポリシリコンで形成さ
れており、入力保護ダイオード2はN+拡敢1曽5とP
−vrelll曽6とからなり、N ポリシリコンとA
eまたμkl−8iljd線VCよって接続されCいる
。7はN型基板、8は絶縁膜である。
しかしながら最近のCMO8集槓回路におっては、ゲー
ト酸化1漠が薄形化してきfcためこれ全保護し切れな
くなってきた。また従来の保護回路及びパターンは、マ
イナス側靜砿銅圧か弱かった。また従来の保護ダイオー
ド2ではAA+ 4とN 拡散層5とのコンタクト抵抗のはらっさがめり
、これによる静蹴耐砥のばらつきの原因を誘光していた
〔発明の目的〕
本発明は上記実情に艦みてなされたもので、トランジス
タ人力部がサージ破壊、静磁破壊等に対して強化される
入力保護回路全提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
不発明は上記目的全達成するため、保護ダイオードのコ
ンタクト抵抗のばらつきは、保護ダイオード?!−抵抗
型に、して上記ばらつきによるゲート株、dll/)*
少をなりシ、パッド側アルミニウムと入力保護抵抗との
コンタクト部のアルミニウムパターンを入力保護抵抗ノ
くターンまでのを′!。
して、シ界の局部的巣中tv5ぎ、マイナス倶IJ静尾
11吋獣′lf:強くしている。
〔発明の実施例〕
以−F図面r参照して本発明の詳細な説明する。第4図
〜第6図は同実施例金示すものでめるが、これは第1図
ないし第3124のものと対応させた場合の例であるか
ら、対応個所には同−符号上付して説明奮百略し、特徴
とするイ固所の説明を行なう。即ち本実施例の待倣は、
体謙ダイオード2の耐拡散鳩5.ケアルミニウム目已線
4□ 、4.Isで抵抗として用シーることでめる。
ここでポリシリコン抵抗増1は1.5にに上以丁でおる
。また配fM4tr’□闇のN 拡収f曽5□の抵抗値
はポリシリコン抵抗j餉1の1/10以Fでめる。また
抵抗51が接続6れるMOSト7ンジスリスゲート絶縁
映厚は800A以下に選足されている。
ところでゲート殴化映破壊に対して次のことが云える。
回路中のゲート酸化膜破壊は、ゲート酸化膜の絶林開圧
以上の磁圧が力1力1つた九めに起こり、入力のサージ
疏圧v工に対しゲートへの電圧VGとの関係は、基本的
に保護回路の定数KiCよって小さくしなければならな
し)。
vG=1/に−v工  ・・・・・・・・・・・・・・
・(1)ここで1/には、人力保護回路による減其ファ
クタに対応する。ゲート鋏化膜の絶縁5虫度は0.2〜
lX10’V/のと云われており、膜厚が台には10〜
50Vの耐圧となり、それに対して入カサージ磁圧が2
00V、300Vの時、A’+1連のKは、700Aで
3〜22の値、500Aでは4〜30のimiもつこと
が要求される。
ここでサージ電圧がプラスの時”kWえる。第8図に従
来の保護回路の詳細図を示す。この回路でのvGとvI
の関係は この(21式でRPはポリシリコン抵抗ノー1の抵抗1
唾、RCはAl閂已線4とN十拡散j曽5とのコンタク
ト抵抗、RBはダイオード2のオン抵抗、VBはダイオ
ード2のブレークダウン磁圧である。第8図の回路のK
の1直全満足させるためには、抵抗Re、RBのばらつ
港を4厘して抵抗RPをより人さく設計しなけれはなら
ないという欠点がある。また抵抗RPに刈してReの幼
果奮袴える′と (3)式で ””  K’=1 Ba−べ幻 となり、無視でさない。
一方、第9図及び第10図に示す本兄明の回路は次のよ
うである。第10図はN保FJl抵抗の部分音Δ→Y受
侠したものでりる。この場合も同様にゲート磁圧VGf
求めると となる。ただし RN+はN十拡散抵抗である。ここで抵抗RBに対する
考え方は従来と同じだが、抵抗goについで考えると :’、m、= K//−条 となって従来■1/3となり、これはプロセス工程のば
らつきから生じるコンタクト抵抗のばらつきの#書を大
幅に改善している。
また本回路の後位性は、同じパラメータ音用いfc吻合
”K’−K  ”ii考えると一鳩はっきりする。
ここでRO”’−R2”を求めると 従って(K’−K)>0 これエリ不回路の方が、前述のに値が大きく有利でりる
。例としてRP=1500Ω、RN−200Ω、RQ−
110Ω、RB=100Ωで針具すると20+100 に′==″0・074=丁 1500+20+100 一〇・058″″ゴT となり、不発明回路の万が有オリになる。つま()K“
が小さければVaか小で、サージ磁圧に対するゲート酸
化1痰耐穢が大となり、また、上記Kが小格ければ(4
)式の係数(傾き)が小となり、同一コンタクト抵抗斐
化がめった場合■Gのばらつきを小にでさるものである
次に入力保護回路パターンの破壊については、次のこと
が云える。即ち上記ゲート酸化膜破壊に対しての対策が
充分になされるにつれ、トランジスタのゲート部が破壊
されにくくなるので、代って人力保護回路パターンが破
壊されるようになる。例えは静電破壊の模擬試験として
第11図のような回路が考えられ、スイッチ5WtA側
に入れてコンデンサCPに充°嘔し、充分に充屯された
らスイッチ5Wt−B側に入れてサンプル21側に放磁
させる。この場合コンデンサ各音Cpと直Kt、礒諒磁
圧VXNでサンプル21の攪劣金判断しているが、この
ような場合でも、電圧がプラス側で300V以上、マイ
ナス側で一200V以Fで破壊する場合は入力保護回路
のパターン、特にパッド側アルミニウ春とポリシリコン
抵抗1のコンタクト部分で破壊する。この試験の等価回
路は第12図のように表わ妊れる。破壊する@011は
、ダイオードの逆方間のブレークダウン電圧や順方向抵
抗及び順方向也圧分があるため、抵抗埴としては大きく
なり、短時間の間近偏重に第13図のように衣わ石れる
この待客1ftcpに充磁された電荷は容置C8に放磁
され、その関係は Cp V IN−V ・(C8+cp )で衣わされ、
容重C8が大きくなるとそのl111J瑞屯圧Vは小さ
くなる。これは平行平=mのコンデンサを考えると、面
積が大きくなるに便かい単位面槓当りの゛電荷が小なく
することになり、人力保護回路パターンの磁界密度も小
6くなり、容置C6七大きくすることは#シ耐圧同上に
つながる。従って第7図の回路ではA/?配線3を広幅
にすることにより対策している。なお第11図ないし第
13図においてCINは人力抵抗前の若慮、Rは入力ポ
リシリコン抵抗、CGは入力ポリシリコン抵抗以降の谷
1、C8はサンプル容置で である。朱7図のポリシリコン抵抗1m lの抵抗有効
頭載と入力Al配線3との電なり艮は50μ以上で有効
である。
第14図は第4図の如く保護ダイオード2會抵抗型とし
fc場合、第15図は第7図の如く入力A7(配線3に
広幅とした場合の改善効果上水している。いずれの場合
も、入力サージ磁圧に対する製品不良率が改善され、5
815図ではマイナス側の鎮圧に対して強化されている
ことが分るものである。
〔発明の効果〕
以上説明し′fc如く本発明によれば、入力保護ダイオ
ード全抵抗型としたので、ゲート醒化膜仮壊に対して強
いし、入力コンタクト抵抗のばらつきの影響を減少でき
、また人力AA配線を広幅としたため、(界の局部「J
集中會防ぎ、マイナス側のサージに対して強化された人
力保護回路が提供できるものでめる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の人力保護回路図、第2図は同回路のパタ
ーン平囲図、第3図は同回路の集積回路断面図、第4図
は本発明の一実施例の回路図、第5図は同回路のパター
ン平四図、第6図は同回路の集積回路が面図、第7図は
本冗明の他の実施例のパターン平面図、第8図ないし第
10図は上記実施例の効果を説明するための尋価回路図
、第11図ないし第13図は上記実施例の他の効果全説
明するための試験回路図、第14図、第15図は上記実
施例の同幼呆上水す特性図でおる。 1・・・ポリシリコン抵抗I曽、2・・・抵抗型ダイオ
−ド 、   3  、 4 、   、 42  ・
・・ A b 自己線 、   51  ・・・ 耐拡
散虐、6・・・p−wel1層、7・・・N型基板。 出願5へイ′−人  弁理士 眸 a 式 1多第8図 第9図 第11図 第12図− 121 第13図

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ポリシリコン抵抗層と、該抵抗層に直列接続され
    る半導体不純物領域よりなる抵抗領域と、試領域に従す
    るこれと反対S鴫型の半導体1偵域と、前記抵抗1偵域
    にゲートが接続されるMOS)ランリスタとを具備した
    ことを特許とする入力保護回路。
  2. (2)  前記ポリシリコン抵抗層は1.5にΩ以下で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の入
    力保護回路。
  3. (3)  前記抵抗領域は前記抵抗層のV1o以丁の抵
    抗値であること全特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載の入力保護回路。
  4. (4)  前記トランジスタのゲート絶縁狭厚は800
    八以下であること全特徴とする入力保護回路。
  5. (5)  ポリシリコン抵抗層と、該抵抗層に直列接続
    ちれる半導体不純@領域よりなる抵抗領域と、該領域に
    接するこれと反対導′@型の半導体頭載と、前記抵抗領
    域にゲートが接続されるMOSトランジスタと、前記ポ
    リシリコン抵抗j−と接続されこれより広輸でかつ前記
    ポリシリコン抵抗層の抵抗有効領域上に重なる入力アル
    ミニウム配線と全具備したこと全特徴とする人力保護回
    路。
  6. (6)  前記ポリシリコン抵抗1tliは1,5にΩ
    以下であることを′#徴とする特許請求の範囲第5項に
    記載の入力保護回路。
  7. (7)  前記抵抗領域は前記抵抗層のV10以下の抵
    抗値でめること全特徴とする特許請求の範囲第5項に記
    載の入力保護回路。
  8. (8)前記トランジスタのゲート絶縁1漠厚は800λ
    以下でおることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記
    載の人力保護回路。
  9. (9)  前記ポリシリコン抵抗層の抵抗有効領域とm
    J記大入力アルミニウム配線の重なり長は50μ以上で
    あること全特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の人
    力保護回路。
JP57185109A 1982-10-21 1982-10-21 入力保護回路 Granted JPS5974665A (ja)

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JPS5974665A true JPS5974665A (ja) 1984-04-27
JPH0345547B2 JPH0345547B2 (ja) 1991-07-11

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01114068A (ja) * 1987-10-27 1989-05-02 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 半導体装置
US4922316A (en) * 1985-05-17 1990-05-01 Nec Corporation Infant protection device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54101283A (en) * 1978-01-27 1979-08-09 Hitachi Ltd Gate protective device

Patent Citations (1)

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JPH01114068A (ja) * 1987-10-27 1989-05-02 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 半導体装置

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