JPS61263264A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、半導体装置に関し、特に、静電耐圧の向上を
はかりた半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a semiconductor device with improved electrostatic withstand voltage.
半導体装置では内部回路を静電破壊から保護するため第
4図に示す如き入力保護回路(静電保護回路)が設けら
れている。同図において、1はパッドであり、このバッ
ド1は抵抗2(多結晶シリコン又は拡散層からなる)を
介して内部回路に接続されており、またクランプMO8
)ランジスタ3が接続点4に接続されている。In a semiconductor device, an input protection circuit (electrostatic protection circuit) as shown in FIG. 4 is provided to protect internal circuits from electrostatic damage. In the figure, 1 is a pad, and this pad 1 is connected to the internal circuit via a resistor 2 (made of polycrystalline silicon or a diffusion layer), and a clamp MO8.
) A transistor 3 is connected to the connection point 4.
本発明者は、第4図に示す回路を相補型MO8FET(
以下CMO8という)を備えた半導体装置に適用した場
合について検討した。その結果、次の問題を見出した。The present inventor constructed the circuit shown in FIG. 4 by using a complementary MO8FET (
A case where the present invention was applied to a semiconductor device equipped with a CMO8 (hereinafter referred to as CMO8) was investigated. As a result, we found the following problem.
第5図に本発明者が検討した半導体装置の一例を示す。FIG. 5 shows an example of a semiconductor device studied by the present inventor.
第5図におい【、11はP形シリコン基板、13はフィ
ールド酸化膜(810m膜)、14はN+型半導体領域
であって、その横方向に延在した部分1・4aは抵抗2
として用いる。クランプMO8)ランジスタ3はN”
Wドレイン、ソース領域14を有する。1はAAバッド
である。P+型半導体領域17は、CMOSデバイスの
Pチャンネル間O8)ランジスタのソース、ドレイン領
域を形成するときに同時に形成される。P+層17はA
A電極18によりて基板電位に固定される。P 層17
は内部回路を取囲むようく形成されており、内部回路の
外周の基板表面を基板電位に固定する働きをする。また
、スクライブした切断面から内部へ侵入してきた汚染物
質(たとえばアルカリ金属など)は、P+層17でゲッ
タされる。20はりんシリケートガラスCPSG)膜、
21はスクライブ領域であって、このスクライブ領域2
1は内部回路の外周部を区画するフィールド酸化膜13
a外であってスクライブのための基板領域をいう。In FIG. 5, 11 is a P-type silicon substrate, 13 is a field oxide film (810m film), 14 is an N+ type semiconductor region, and the horizontally extending portions 1 and 4a are resistors 2
used as Clamp MO8) Transistor 3 is N”
It has W drain and source regions 14. 1 is an AA bad. The P+ type semiconductor region 17 is formed at the same time as forming the source and drain regions of the P-channel transistor (O8) of the CMOS device. P+ layer 17 is A
It is fixed at the substrate potential by the A electrode 18. P layer 17
is formed to surround the internal circuit, and serves to fix the substrate surface around the internal circuit to the substrate potential. Furthermore, contaminants (eg, alkali metals, etc.) that have entered the interior through the scribed cut surface are gettered by the P+ layer 17. 20 is phosphorus silicate glass CPSG) film,
21 is a scribe area, and this scribe area 2
1 is a field oxide film 13 that partitions the outer periphery of the internal circuit.
This refers to the substrate area outside of a for scribing.
このように構成された半導体装置では、静電保護回路を
設けたことによりパッド16から過電圧が印加されても
、電流が通常49口のルートにより基板側へと流れ内部
回路5が保護される。In the semiconductor device configured in this manner, even if an overvoltage is applied from the pad 16, the current normally flows to the substrate side through 49 routes and the internal circuit 5 is protected by providing the electrostatic protection circuit.
しかしながら本発明者のさらなる検討によれば、たとえ
ば急峻な過電圧(サージ電圧)がパッド16に印加され
たりしてその過電流によって、PN“層界面22の接合
が破壊されてしまうことがある。However, according to further study by the present inventors, for example, when a steep overvoltage (surge voltage) is applied to the pad 16, the overcurrent may destroy the junction at the PN layer interface 22.
このためクランプMO8)ランジスタ15が機能しな(
なり、ドレイン電位が基板電位と同じになり、これによ
り内部回路5のゲート電圧制御ができなくなってしまう
。Therefore, clamp MO8) transistor 15 does not function (
As a result, the drain potential becomes the same as the substrate potential, making it impossible to control the gate voltage of the internal circuit 5.
本発明の目的は、静電耐圧の向上を図り、もりて信頼性
の向上を図るようにした半導体装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device with improved electrostatic withstand voltage and thereby improved reliability.
本発明の前記ならびにそのほか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。The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.
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
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、スクライブ領域中の少な(とも入力保護回路
に近い側にこれを構成する半導体領域と同一導電形の第
2半導体領域を形成する。これにより、前記入力保護回
路に過電流が印加された場合、前記入力保護回路の他に
スクライブ領域中の前記第2の半導体領域側にも電流を
流し得るので、入力保護回路の機能破壊を防止して静電
耐圧の向上を図り、もりて信頼性の向上を図るものであ
る。In other words, a second semiconductor region of the same conductivity type as the semiconductor region constituting this is formed on a small side of the scribe area (both near the input protection circuit).As a result, when an overcurrent is applied to the input protection circuit, In addition to the input protection circuit, current can also flow to the second semiconductor region in the scribe area, which prevents functional breakdown of the input protection circuit and improves the electrostatic withstand voltage, thereby increasing reliability. This is intended to improve the quality of life.
〔実施例1〕
第1図は本発明による半導体装置の第1の実施例を示し
、特に内部回路5としてゲート回路を介してCMOSダ
イナばツクRAMを構成する場合を示している。[Embodiment 1] FIG. 1 shows a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention, and particularly shows a case in which a CMOS dynamometer RAM is configured as an internal circuit 5 via a gate circuit.
同図において、31はP形シリコン基板、33はフィー
ルド酸化膜(SiOx膜)、34〜36はN+型半導体
領域(以下、N+拡散層という)であって、このN+層
34〜36はCMOSデバイスのNチャンネルMO8)
ランジスタのソース。In the figure, 31 is a P-type silicon substrate, 33 is a field oxide film (SiOx film), and 34 to 36 are N+ type semiconductor regions (hereinafter referred to as N+ diffusion layers), and these N+ layers 34 to 36 are used for CMOS devices. N channel MO8)
Ranjistha source.
ドレイン領域を形成するときに同時に形成される。It is formed at the same time as forming the drain region.
第1の拡散層としてのN+拡散層34のうちドレイン領
域のN+拡散層部分34aより横方向に延在したN+拡
散層部分34bは抵抗として用い第4図の抵抗2に相当
するものである。37はドレイン、ソース領域としての
N+拡散層部分34a。Of the N+ diffusion layer 34 as the first diffusion layer, an N+ diffusion layer portion 34b extending laterally from the N+ diffusion layer portion 34a in the drain region is used as a resistor and corresponds to the resistor 2 in FIG. 4. 37 is an N+ diffusion layer portion 34a serving as a drain and source region.
N+拡散層35を有するクランプMO8)ランジスタで
あって、ゲートとして多結晶シリコンゲートを用いてい
る。ここでN+拡散層部分34bとクランプMOSトラ
ンジスタ37とで第4図に示す如き入力保護回路が構成
される。第2の拡散層としてのN+拡散層36は第3図
(a)に示す如(内部回路(パッド38に接続された前
記入力保護回路を含む)を取囲むように形成されている
。39はP+型半導体領域(P+拡散層)であって、こ
のP+拡散層39は内部回路のCMOSデバイスのP?
ヤンネルMOSトランジスタのソース、ドレイン領域の
P+拡散層を形成するときに同時に形成される。40は
これらN+拡散層36およびP+層39の表面上に跨っ
て形成されたA!il電極であって、これには基板電位
が印加される。P+層39およびAノミ極40も夫々内
部回路を取囲むように形成されており、PP+接合によ
り電圧降下がなくP+層39表面も基板電位(ダイナミ
ツクRAMの場合、たとえば−3v)に保たれ、従りて
内部回路5“の外周の表面が基板電位に固定される。こ
れにより前述した基板効果や拡散層のノイズ対策、寄生
容量を小さくできるなどの効果を有する。またコンタク
ト孔41の形成により、スクライブ部のベレット分離箇
所よりシリコン基板31表面の薄い5iQ1膜(図示せ
ず)を通りて内側へ侵入してきた汚染物質は前述の如く
阻止されろ。42はPSG膜、43はスクライブ領域、
即ち内部回路の外周を規定するフィールド酸化膜33a
の外側であってスクライブのための基板領域である。Clamp MO8) transistor with N+ diffusion layer 35, using a polycrystalline silicon gate as the gate. Here, the N+ diffusion layer portion 34b and the clamp MOS transistor 37 constitute an input protection circuit as shown in FIG. The N+ diffusion layer 36 as a second diffusion layer is formed so as to surround the internal circuit (including the input protection circuit connected to the pad 38) as shown in FIG. 3(a). This P+ diffusion layer 39 is a P+ type semiconductor region (P+ diffusion layer), and this P+ diffusion layer 39 is a P+ type semiconductor region (P+ diffusion layer).
It is formed at the same time as forming the P+ diffusion layers of the source and drain regions of the Jannel MOS transistor. A! 40 is formed across the surfaces of the N+ diffusion layer 36 and the P+ layer 39. il electrode, to which a substrate potential is applied. The P+ layer 39 and the A chisel electrode 40 are also formed to surround the internal circuits, and there is no voltage drop due to the PP+ junction, and the surface of the P+ layer 39 is also maintained at the substrate potential (for example, -3V in the case of a dynamic RAM). Therefore, the surface of the outer periphery of the internal circuit 5'' is fixed at the substrate potential.This has the effect of suppressing the substrate effect described above, suppressing the noise of the diffusion layer, and reducing parasitic capacitance.Furthermore, by forming the contact hole 41, , the contaminants that have entered the inside through the thin 5iQ1 film (not shown) on the surface of the silicon substrate 31 from the bullet separation point of the scribe portion are blocked as described above. 42 is the PSG film, 43 is the scribe area,
That is, the field oxide film 33a defines the outer periphery of the internal circuit.
This is the outside of the substrate and is the substrate area for scribing.
このような構成のもとに、パッド38に過電圧が印加さ
れても、通常は電流は42口のルートによりシリコン基
板31側へと流れ内部回路5が保護される。更に急峻な
過大電圧が印加され、過大電流(サージ電流)が流入し
ても、その注入電荷Qのうち、ΔQの電荷がノ・のルー
トによりN+拡散層34−P形シリコン基板31−N+
拡散層36へと流れ、残りの電荷Q−ΔQが従来通り4
1口のルートによりシリコン基板31側へと流れる。With this configuration, even if an overvoltage is applied to the pad 38, the current normally flows to the silicon substrate 31 side through 42 routes, and the internal circuit 5 is protected. Furthermore, even if a steep overvoltage is applied and an excessive current (surge current) flows in, of the injected charge Q, the charge ΔQ is transferred to the N+ diffusion layer 34 - P type silicon substrate 31 - N+
Flows into the diffusion layer 36, and the remaining charge Q-ΔQ is 4 as before.
It flows to the silicon substrate 31 side through one route.
このように過大電流が流入しても、過大電流のバスを増
やして過大電流を分散させることで、入力保護回路に流
れる電流を小さくすることができ、PN 層界面44
の接合が破壊されるのを防止でき、従ってクランプMO
Sトランジスタ37の機能も破壊されずにすみ、内部回
路も保護される。Even if an excessive current flows in this way, by increasing the number of excessive current buses and dispersing the excessive current, the current flowing to the input protection circuit can be reduced, and the PN layer interface 44
Therefore, the clamp MO
The function of the S transistor 37 is not destroyed, and the internal circuit is also protected.
以上よりスクライブ領域43のうち、内部回路に最も近
い側に、フィールド酸化膜33aに隣接して第2の拡散
層としてのN+拡散層36を設けたことによりパッド3
8に過大電流が流入してもスクライプ領域中のN+拡散
層36に分流させることで、静電耐圧の向上を図ること
ができ、信頼性の向上を図ることができる。As described above, by providing the N+ diffusion layer 36 as a second diffusion layer adjacent to the field oxide film 33a on the side closest to the internal circuit in the scribe region 43, the pad 3
Even if an excessive current flows into the capacitor 8, by diverting the current to the N+ diffusion layer 36 in the scribe region, the electrostatic withstand voltage can be improved, and the reliability can be improved.
〔実施例2〕
第2図は本発明による半導体装置の第2の実施例を示し
、特に内部回路5としてゲート回路を介してCMOSダ
イナミックRAMを構成する場合を示している。[Embodiment 2] FIG. 2 shows a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention, and particularly shows a case where a CMOS dynamic RAM is configured as the internal circuit 5 via a gate circuit.
同図において、第1図との相異点は、静電保護回路(入
力保護回路)のn+拡散層抵抗(n+拡散層部分34b
)の代りに多結晶シリコン層抵抗(多結晶シリコン層4
5)を用いたことにより、N+拡散層34のうち、クラ
ンプMOSトランジスタ37のドレイン領域の拡散層3
4aとパッド38のシリコン基板31との接続部のN
拡散層34c(第1の拡散層)だけを形成し、N+拡散
層抵抗部分34bはフィールド酸化膜33b上に形成し
た多結晶シリコン層45で代替し、この多結晶シリコン
層45の一端をA!パッド38に接続し、その他端をA
!配線46を介してクランプMOSトランジスタ37の
ドレイン電極に接続したことにある。なお、内部回路は
パッド38に接続された入力保護回路(多結晶シリコン
層45とクランプMOSトランジスタ37からなる。)
を含むものとする。In this figure, the difference from FIG. 1 is that the n+ diffusion layer resistance (n+ diffusion layer portion 34b) of the electrostatic protection circuit (input protection circuit)
) instead of polycrystalline silicon layer resistance (polycrystalline silicon layer 4
5), the diffusion layer 3 in the drain region of the clamp MOS transistor 37 out of the N+ diffusion layer 34
4a and the connection part between the pad 38 and the silicon substrate 31.
Only the diffusion layer 34c (first diffusion layer) is formed, the N+ diffusion layer resistance portion 34b is replaced by a polycrystalline silicon layer 45 formed on the field oxide film 33b, and one end of this polycrystalline silicon layer 45 is connected to A! Connect to pad 38 and connect the other end to A.
! This is because it is connected to the drain electrode of the clamp MOS transistor 37 via the wiring 46. Note that the internal circuit is an input protection circuit (consisting of a polycrystalline silicon layer 45 and a clamp MOS transistor 37) connected to the pad 38.
shall be included.
前述した第1の実施例(第1図)の場合と同様に、たと
えば急峻な過電流(サージ電流)が流入しても、注入電
荷Qのうち、ΔQの電荷がN+拡散層34cmP形シリ
コン基板31−N+拡散層36へと流れ、残りの電荷Q
−ΔQが多結晶シリコン層45 、 An配線46.ク
ランプMO8)ランジスタ37のドレイン領域のN+拡
散層34aを介してシリコン基板31側へと流れる、こ
のように過大電流がパッド38より流入しても過大電流
を分散(分流)させることで、入力保護回路に流れろ電
流を小さくすることができ、PN+層界面44の接合が
破壊されるのを防止でき、従ってクランプMOSトラン
ジスタ370機能も破壊されずにすむ。As in the case of the first embodiment (Fig. 1) described above, even if, for example, a steep overcurrent (surge current) flows in, the charge of ΔQ of the injected charge Q is transferred to the N+ diffusion layer 34 cm P-type silicon substrate. 31-N+ flows to the diffusion layer 36 and the remaining charge Q
-ΔQ is polycrystalline silicon layer 45, An wiring 46. Clamp MO8) Even if an excessive current flows into the silicon substrate 31 side through the N+ diffusion layer 34a in the drain region of the transistor 37 from the pad 38, the input is protected by dispersing (shunting) the excessive current. The current flowing through the circuit can be reduced, the junction of the PN+ layer interface 44 can be prevented from being destroyed, and the function of the clamp MOS transistor 370 can therefore be prevented from being destroyed.
従来に比べ、スクライブ領域中にN+拡散層36を設け
たことにより静電耐圧の向上を図ることができ、信頼性
の向上を図ることができる。Compared to the conventional art, by providing the N+ diffusion layer 36 in the scribe region, it is possible to improve the electrostatic breakdown voltage and improve the reliability.
(1) 過大電圧が印加され、過電流がパッド部より
流入しても、その過電流を第1の拡散層より半導体基板
を介してスクライプ領域中の第2の拡散層へと分流(分
散)させることができるので、従来に比べ静電耐圧の向
上を図ることができろ。(1) Even if an excessive voltage is applied and an overcurrent flows from the pad part, the overcurrent is shunted (dispersed) from the first diffusion layer through the semiconductor substrate to the second diffusion layer in the scribe region. Therefore, the electrostatic withstand voltage can be improved compared to the conventional method.
(2) (1)より信頼性の向上を図ることができる
。(2) Reliability can be improved compared to (1).
以上、本発明者によりて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(、その要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。たとえば、第1図、
第2図に示した実施例においてはN+拡散層36を第3
図(a)に示す如く内部回路5の全周囲に配設している
が、第3図(b) 、 (c)に示すようにスクライブ
領域中のパッド38付近にのみN+拡散層36を配設し
てもよい。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on examples, the present invention is not limited to the above-mentioned examples (and various changes can be made without departing from the gist of the invention). Needless to say, for example, Figure 1,
In the embodiment shown in FIG. 2, the N+ diffusion layer 36 is
As shown in FIG. 3(a), the N+ diffusion layer 36 is placed around the entire periphery of the internal circuit 5, but as shown in FIGS. 3(b) and 3(c), the N+ diffusion layer 36 is placed only near the pad 38 in the scribe area. may be set.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となりた利用分野であるCMOSメモリ(C
MOSダイナミックRAM−PC’MOSスタテックR
AM)を内部回路に適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではな(、たとえばCMOSロジ
ック回路やNチャンネルMOSデバイスなどMOSデバ
イス全般を内部回路に適用できる。なお、CMOSロジ
ック回路の場合にはたとえば第3図(d)の如く内部回
路5の全周囲に半導体基板と逆導電形の第2の拡散層(
P形シリコン基板31に対しては図示の如くn+拡散層
36)を一体的に配設すればよい。The above explanation will mainly focus on the CMOS memory (C
MOS dynamic RAM-PC'MOS static R
We explained the case where AM) is applied to the internal circuit, but
(For example, MOS devices in general such as CMOS logic circuits and N-channel MOS devices can be applied to the internal circuit. In the case of a CMOS logic circuit, for example, the internal circuit 5 as shown in FIG. 3(d) A second diffusion layer of conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate (
As shown in the figure, an n+ diffusion layer 36) may be integrally provided on the P-type silicon substrate 31.
第1図および第2図は夫々本発明による半導体装の簡略
要部レイアウトを示す図、
第4図は入力保護回路の一例を示す回路図、第5図は従
来の半導体装置の一例を示す簡略断面図である。
34.34cmN+拡散層(第1の拡散層)、36・・
・N+拡散層(第2の拡散層)、38・・・パッド、4
3・・・スクライブ領域。
砕)
3グ
第 3
(d)1 and 2 are diagrams showing a simplified main part layout of a semiconductor device according to the present invention, FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of an input protection circuit, and FIG. 5 is a simplified diagram showing an example of a conventional semiconductor device. FIG. 34.34cmN+diffusion layer (first diffusion layer), 36...
・N+ diffusion layer (second diffusion layer), 38...pad, 4
3...Scribe area. 3 (d)
Claims (1)
この入力保護回路に接続され、かつ前記内部回路の周辺
部に配置されたパッド部が形成されてなる半導体装置に
おいて、スクライブ領域中、少なくとも前記内部回路に
一番近い側に前記半導体基板と逆導電形で、かつ前記パ
ッド部が接続される第1の拡散層と同一導電形の第2の
拡散層を形成してなることを特徴とする半導体装置。 2、前記スクライブ領域中、前記内部回路の全周囲に前
記第2の拡散層を形成してなる特許請求の範囲第1項記
載の半導体装置。 3、前記スクライブ領域中、前記パッド部の付近にのみ
前記第2の拡散層を形成してなる特許請求の範囲第1項
記載の半導体装置。[Claims] 1. An internal circuit having an input protection circuit on a semiconductor substrate;
In a semiconductor device in which a pad portion connected to the input protection circuit and arranged around the internal circuit is formed, at least the side closest to the internal circuit in the scribe region has a conductivity opposite to that of the semiconductor substrate. 1. A semiconductor device comprising: a second diffusion layer having the same conductivity type as the first diffusion layer to which the pad portion is connected; 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second diffusion layer is formed all around the internal circuit in the scribe region. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second diffusion layer is formed only in the vicinity of the pad portion in the scribe region.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60103737A JPS61263264A (en) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60103737A JPS61263264A (en) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61263264A true JPS61263264A (en) | 1986-11-21 |
Family
ID=14361936
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60103737A Pending JPS61263264A (en) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61263264A (en) |
-
1985
- 1985-05-17 JP JP60103737A patent/JPS61263264A/en active Pending
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