JPS6195568A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS6195568A
JPS6195568A JP59216181A JP21618184A JPS6195568A JP S6195568 A JPS6195568 A JP S6195568A JP 59216181 A JP59216181 A JP 59216181A JP 21618184 A JP21618184 A JP 21618184A JP S6195568 A JPS6195568 A JP S6195568A
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JP
Japan
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semiconductor
region
integrated circuit
impurity concentration
resistance element
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Application number
JP59216181A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazutaka Mori
和孝 森
Mitsuteru Kobayashi
小林 光輝
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • 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

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】 [技術分野] 本発明は、半導体集積回路装置に係り、特に。
抵抗素子を有する半導体集積回路Vt置に適用して有効
な技術に関するものである6 【背景技術] Nf I S F E Tを鍔えた半導体μSta回路
装置は。
その人為的取り扱いによって誘発される過大な静電気で
内部集積rgJ路の入力段回路を構成するM rSFE
Tのゲート@幹股が破壊されるという現象(以下、静電
気破壊という)が生じ易すい。
そこで、半導体集積回路装置の外部入力端子と入力段回
路との間に静電気破壊防止回路を挿入し。
I5電気破壊を防止する必要がある。
静−?L気破壊防止fFJ路は、過大電圧をなまらせか
っ過大電流を吸収する拡散層抵抗素子と、過大電子をク
ランプするクランプ用M I S FETとによって構
成されるものを用いることが、製造工程上有利である。
しかしながら、かかる技術における検討の結果。
不発明省°は、以下に述へる理由によって、静電気@壊
防止回路の抵抗素子に要する面積が大きいので、半導体
集積口28装置の集積度の妨またげになるという問題点
を見い出した。
前記抵抗素子は、MISFETのソース領域又はドレイ
ン領域と同一製造工程で数+[Ω/口]稈度の比抵抗値
で形成される。抵抗素子は、前記機能を得るのに数[K
Ω]程度の抵抗値を必要としているが、過大1!流の集
中による破壊を防止するために1幅寸法を細くできず長
い寸法の抵抗素子が必要になるからである。
なお、静電気破壊防止回路については、雑誌、日経マグ
ロウヒル社発行、「日経エレクトロニクス41984年
4月23日、11g7〜に記載されている。
[発明の目的] 本発明の目的は、半導体集積回路装置の集積度を向上す
ることが可能な技術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1本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
[発明の概要] 本願において開示される発明のうち1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。
すなわち、L D D (Lightly旦aped旦
rain)構造のM I S FETを有する半導体集
積回路装置において、ソース領域又はドレイン領域の端
部の低濃度の半導体領域(以下、LDD部という)と同
一製造工程でかつ略同等の不純物濃度で抵抗素子を構成
することにより、ソース領域又はドレイン領域よりも高
い数[KΩ/口]程度の比抵抗値を得ることができるの
で、抵抗素子に要する面積を縮小することができる。
この結果、半導体集積回路装置の集積度を向上すること
ができる6 以下1本発明の構成について、本発明を、半導体集積回
路装置の静電気破壊防止回路に適用した一実施例ととも
に説明する。
[実施例] 第1図は、本発明の一実施例を説明するための半導体集
積回路L%rZの入力部を示す等価回路図、第2図は、
第1図の具体的な構成を示す平面図。
第3図は、第2図のm−■切断線における断面図である
。第2図は、その構成をわかり易くするために、各導電
層間に数けられるフィールド絶縁膜以外の絶縁膜は図示
しない。
なお、実施例の全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、そのくり返しの説明は省略する。
第1図にお゛いて、BPは外部入力端子である。
■は人力段回路(インバータ回路)であり、pチャネル
MISFETQpとnチャネルM I S FETQn
とで構成されている。
Vccは基l′!電圧端子(例えば、 +5.O[V]
 )、Vssは基I!!電圧端子(例えば、 O[V]
 )、P−Outは出力端子である。
■は静電気破壊防止回路であり、過大電圧をなまらせか
つ過大′:4流を吸収する抵抗素子Rと、過大電圧をク
ランプするクランプ用MISFETQCとで構成されい
る。静電気破壊防止回路■は。
外部入力端子BPと入力段回路!どの間に設けられてい
る。
抵抗素子又は、RC遅延による過大電圧のピーク値をな
まらせ、かつ、アバランシェブレークダウンで過大電流
を吸収する等のために、数[KΩ]程度の抵抗値に設定
するようになっている。
第2図及び第3図において、1は単結晶シリコンからな
るP−型の半導体基板、2はn−型のウェル領域である
3はフィールド絶縁膜であり、半導体素子間を電気的に
分離するためのものである。
4は絶縁膜であり、半導体素子形成領域の半導体基板1
の主面上部又はウェル領域2の主面上部に設けられてい
る。この絶R膜4は、主として。
〜i l S FETのゲート?ITha膜を構成する
ためのもである。
5A乃至5Cは導電層であり、絶縁膜4の所定上部に設
けられている。導?1i55A乃至5Cは。
M I S FETのゲート電極を構成するためのもの
である。
6A乃至6Cはn型の半導体領域であり、所定の半導体
基Fil主面部又は導電層5A、5B両側部の半導体基
板1主面部に設けられている。
半導体領域6B、6Cは、MISFETのソース領域又
はドレイン領域とチャネル形成領域との間に設けられて
おり、LDD部を構成するためのものである。このLD
D部となる半導体領域6B、6Cは、ホットニレクロン
の発生を防止し、MISFETの電気的特性の信頼性を
向上するためのものであり、ドレイン領域近傍の電界強
度の緩和の程度とその部分の抵抗値との関係により最適
な不純物濃度が設定される。
半導体領域6Aは、静電気破壊防止回路■の抵抗素子R
を構成するためのものである。この半導体領域6Aは、
前記半導体領域6B、6Cと同一製造工程で、略同等の
不純物1s度で構成される。
半導体領域6A乃至6Cは、?&述するMISFETの
ソース領域又はドレイン領域に比べて低い不純物濃度を
有しており、例えば、数〔KΩ/口]程度の高い比抵抗
値に設定することができる。このため、半導体領域6A
は、数[KΩ]程度の抵抗値の抵抗素子Rを構成する場
合に、前記ソース領域又はドレイン領域と同等の不純物
濃度で構成したものに比べて、小さな面積で構成するこ
とができる。
さらに、半導体領域6Aは、ソース領域又はドレイン領
域と同等の不純物濃度で構成したものにに比べて、比抵
抗値が大きいので、抵抗素子Rの断面々積を大きく(例
えば、幅寸法を太くして短い寸法)することができる、
このため、半導体領域6A(抵抗素子R)における過大
電流の集中を防止することができるので、静電気破壊防
止回路nが破壊されるのを抑制することができる67は
不純物導入用マスクであり、導電層5A乃至5Cの両側
部に自己整合で設けられている。この不鈍物導入用マス
ク7は、MISFETの実質的なソース領域又はドレイ
ン領域を構成し、LDD構造を構成するためのものであ
る。
8A乃至8Cはn+型の半導体領域であり、半導体錫板
1の所定の主面部に設けられている。
半導体領域8Aは、半導体領域6Aの一端部と゛電気的
に接続して設けられており、抵抗素子Rの一方の接続部
を構成するためのものである。
半導体領域8Bは、導電層5Aの両側部に設けられ、か
つ、半導体領域6Aの他端部と電気的に接続して設けら
れており、クランプ用MISFETQcのソース領域又
はドレイン領域及び抵抗素子Rの他方の接続部を構成す
るためのものである。
半導体領域8Cは、導電層5Bの両側部に設けられてお
り、MISFETQnのソース領域又はトレイン領域を
構成するためのものである。
これらの半導体領域8A乃至8Cは、同一製造工程で略
同程度の不純物濃度と略同程度の接合深さとを何するよ
うに形成され、前記導TiWJ6 A乃至6Cに比べて
、高い不純物濃度と深い接合深さを有するように形成さ
れる。
9はp9型の半導体領域であり、導電だ50両側部のウ
ェル領域2主面部に設けられている。この半導体領域9
.は、MISFETQPのソース領域又はドレイン領域
を構成するためのものである。
クランプ用MI 5FETQcは、主として、半導体基
板1.導電層5A、絶縁膜4及び一対の半導体領域6B
、8Bによって構成されている。
nチャネルM I 5FETQnは、主として、半導体
基板1.導電M!J5B、絶縁膜4及び一対の半導体領
域6G、8Cによって構成されている。
ρチャネルMISFETQpは、主として、ウェル領域
2、導電層5G、絶縁膜4及び一対の半導体領域9によ
って構成されている。
そして、抵抗素子Rは、半導体領域6A、8A及び8B
によって構成されている。
抵抗素子Rの接続部となる半導体領S:8A、 8Bは
、半5体領域6Aで構成したものに比べて不純物濃度が
高いので、配線との接触抵抗値を制御性の良いものにす
ることができ、又、半導体基板1 ト(7) 接合部に
おけるブレークダウン電圧を低くして過大’+u ’d
+との吸収を容易にすることができる。
1oは絶!?:llQ、11は接続孔テアル。
12A、7!+至12Eは導゛電層であり、接続孔11
を通して所定の9−心体頭域8A、8B、8G、9又は
導電層5A、5B、5Cと接続し、絶縁膜1()の上部
を延在して設けられている。
導電層12Aは、外部入力端子BPを構成し、かつ、外
部入力端子BPと静電気破壊防IF、、回路■との接続
をするためのものである。導電WI12Bは、静電気破
壊防止回路■と入力段回路■とを接続する配に泉を構成
するためのもである。導電だ12Cは、基準電圧端子V
 s sに接続される配線、導電層12Dは基準電圧端
子Vccに接続される配線を構成するためのものである
。導電層12Eは、入力段回路Tとその出力端子P−○
u rとを接続する配線を構成するためのものである。
次に、本実施例の具体的な製造方法について説明する。
第4171乃至第7図は、本発明の一実施例のH1市方
法を説明するための各製造工程における半導体集積回路
装置の要部断面図である。
まず、半導体Jk板1の所定の主面部に、ウェル領域2
を形成する。
そして、フィールド絶縁膜3を形成し、絶縁膜4を形成
する。
この後、導電層5A乃至5Cを形成する。これは1例え
ば、CVD技術により形成した多結晶シリコン膜に、抵
抗値を低減するための不純物を導入したものを使用する
そして、第4図に示すように、LDD構造を構成するた
めに、導@F!J5A乃至5Cを不純物導入用マスクと
して用い、それらの両側部の半導体、基板1主面部及び
ウニル領域2主面部に、n型の半導体領Vi5を形成す
る。この半導体vA域6は1例えば、 lXl0” ’
 〜lX10’ ”  [aLoms/cm” ]程度
のリンイオンをイオン注入技術によって導入し、引き伸
し拡散を施こして形成する。この半導体領域6は、半導
体基板1との接合深さが0.1〜0.3[μm]程度に
形成される。
なお、後工程でP型の不純物を品1農度で導入するので
、n型の半導体vA域6は、pチャネルMISFET形
成領域のウェル領域2に形成されてもよい、すなわち、
半導体領域6は、マスク(フォトレジスト膜)工程を必
要とせずに形成することができる。
第4図に示す半導体Vtkl!i、6を形成する工程の
後に、導電層5A7!l至5Cの両側部に、不純物導入
用マスク7を形成する。この不純物導入用マスク7は1
例えば、CVD技術により形成した酸化シリコン壇に異
方性エツチング技術を施こして形成すればよい。
そして、n型の不純物を導入するために、第5図に示す
ように、PチャネルM I S F E T形成領域及
び低流素子R形成領域の半導体領域6の中央部に、不純
物導入用マスク13を形成する。
第5図に示す不純物導入用マスク13を形成する工程の
後、該不純物導入用マスク13を用い。
!11型の半導体領域8A乃至8Cを形成する。そして
、半導体領域8A乃至8Cが形成されない部分に半導体
領域6によって半導体領域6A乃至6Cが形成される。
前記半導体領域8A乃至8Cは、例えば、 lXl0”
 ” [aLoms10n21程度のヒ素イオンをイオ
ン注入技術によって導入し、引き伸し拡散を施こして形
成する。半導体−領域8)\乃至8Cは1、半導体基板
1との接合深さが0.3〜0.4[μm]程度に形成さ
れる。
そして、第6図に示すように、前記不純物導入用マスク
13を除去する5 第6図に示す不純物導入用マスク13を除去する工程の
後に、P型の不wA″PAを導入するために。
PチャネルM T S F E T形成領域以外の領域
に。
不純物導入用マスク14を形成する。
そして、該不純物導入用マスク14を用い、第7図に示
すように、P″)!の半導体領域9を形成する。この半
導体領域9は、 rl型の半導体領域6をP型に反転さ
せるように1例えば tXto1%[aLoms/ C
11’ 1程度のボロンイオンをイオン注入技術によっ
て導入し、引き伸し拡散を施ニして形成する。半導体V
J域9は、ウェル領域2との接合深さが03〜0,4[
μm]程度に形成される。
第7図に示す半導体頭載9を形成する工程の後に、不5
0物導入用マスク14を除去し、絶縁膜10及び接続孔
11を形成する。
そして、前記第2図及び第3図゛に示すように。
導電層12A乃至12Eを形成することによって本実@
例の半導体集積回路装置は完成する。また、この後に、
保護膜等の処理工程を施してもよい。
[効果] 以上説明したように、本願によって開示された新規な技
術によれば、以下に述べる効果を得ることができる。
(1)LDDもIiaのM I S FETを有する半
導体集積回路装置において、LDD部と同一製造工程で
かつ略同等の不純物濃度で抵抗素子を゛構成することに
より、比抵抗値を大きくすることができるので、抵抗素
子に要する面積を縮小することができる。
(2)前記(1)により、半導体集積回路装置の集積度
を向上することができる。
(3)前記(1)により、抵抗素子の断面々積を大きく
することができるので、抵抗素子における過大?IX流
の集中を防止することができる。
(4)前記(3)により、静電気破壊防止回路の破壊を
防止することができるので、半導体集積回路装置の電気
的信頼性を向上することができる。
(5)前記(1)により、MISFETのL D D部
と同一!2?1工程で抵抗素子を形成するので、製造工
程を増加させることがない。
以上1本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
もとすき具体的に説明したが1本発明は、前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて1種々変形し得ることは勿論である。
例えば、ti記実施例は1本発明を、入力部の静電破壊
防止回路を構成する抵抗素子に適用した121jについ
て説明したが、出力部の1?y+電気破壊防止回路を構
成する抵抗素子に適用してもよい。
また、前記実施例は1本発明を、半導体集積口Σ(8装
置の静な気破壊防止回路を構成する抵抗素子に適用した
例について説明したが、アナログデジタル変I2器 ;
Ji2算増幅滞等の内部集積回路を構成する抵抗素子に
適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は2本発明の一実施例を説明するための半導体集
積回路!A五の入力部を示す等価回路図。 第2図は、第1図の具体的な構成を示す平面図。 第3図は、第2図のm−■切断線における断面図。 ’A 4 VA乃至第7図は1本発明の一実施例の製造
方法を説明するための各製造工程における半導体集積回
路装置の要部断面図である。 図中、BP・・・外部入力端子、1・・・入力段回路。 Qp、Qn−〜II 5FET、Vc c、Vss−基
準電圧端子、P−Ouし・出力端子、II・・静電気破
壊防止回路、R・・・抵抗素子、Qc・・・クランプ用
〜ll5FET、1・・・半導体J!板、2・・ウェル
領域。 3・・フィールド絶、拮膜、4.lO絶縁膜、5A乃至
5C,12A乃至12E・・導電層、6A7!l至6C
18A乃至8C19・・半導体頭載、7・・不沌物導入
用マスク、11・・・接続孔である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ソース領域又はドレイン領域とチャネル形成領域と
    の間に、それらと同一導電型でかつ不純物濃度の低い第
    1の半導体領域を有するMISFETを設け、該MIS
    FETの第1の半導体領域と同一導電型でかつ略同等の
    不純物濃度の第2の半導体領域で構成される抵抗素子を
    設けてなることを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記抵抗素子は、静電気破壊防止回路で使用される
    抵抗素子、内部集積回路で使用される抵抗素子等である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体
    集積回路装置。 3、前記抵抗素子は、配線又は半導体素子との接続部が
    、前記MISFETのソース領域又はドレイン領域と略
    同等の不純物濃度で構成されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項又は第2項に記載の半導体集積回路
    装置。 4、前記抵抗素子を構成する第2の半導体領域は、前記
    第1の半導体領域と略同等の接合深さを有し、かつ、前
    記ソース領域又はドレイン領域に比べて浅い接合深さを
    有してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
    第3項に記載の半導体集積回路装置。
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