JPS62165353A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS62165353A
JPS62165353A JP61004910A JP491086A JPS62165353A JP S62165353 A JPS62165353 A JP S62165353A JP 61004910 A JP61004910 A JP 61004910A JP 491086 A JP491086 A JP 491086A JP S62165353 A JPS62165353 A JP S62165353A
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Hisao Katsuto
甲藤 久郎
Kosuke Okuyama
幸祐 奥山
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    • 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
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置に関するものであり、特
に、静電気破壊防止回路を有する半導体集積回路装置に
適用して有効な技術に関するものである。
〔従来の技術〕
MISFETを有する半導体集積回路装置は、人為的な
取扱いにより誘発される急峻で非常に高い過大電圧でそ
の入力段回路を構成するゲート絶縁膜が破壊される所謂
静電気破壊を生じ易い。このため、過大電圧が入力する
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(保護回路)を設けている。
静電気破壊防止回路は、例えば、特願昭59−2161
81号に記載されるように、一般的に、保護抵抗素子と
クランプ用MISFETとで構成されている。
保護抵抗素子は、n4型の半導体領域で構成されており
、内部回路を構成するM T S FE Tのソース領
域又はドレイン領域と同一・製iff工程で形成するこ
とができる特徴がある。クランプ用M T S l”E
Tは、保護抵抗素子と同様に、内部回路を構成するMT
SFETと同一製造工程で形成することができる特徴が
ある。
このように構成される静電気破壊防止回路の保護抵抗素
子は、外部入力端子に入力する過大電圧をなまらせ又ブ
レークダウンで基板側に流すことができる。また、クラ
ンプ用M T S F E Tは、保護抵抗素子で緩和
された過大電圧のピーク値を低下することができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者は、前述の技術における検討の結果、次のよう
な問題点を見出した。
外部入力端子に入力する過大電圧は、基板抵抗が10[
0cm ]程度と高いために、保護抵抗素r・のブレー
クダウンで基板側に充分に流れない。このため、過大電
流が略直接クランプ用M I S I” E Tのドレ
イン領域に入力するので、クランプ用MTS FETが
破壊される。
本発明の目的は、静電気破壊防止回路を有する半導体集
積回路装置において、静電気破壊に対する電気的信頼性
を向トすることが可能か技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、静電気破壊防止回路を有する半導
体集積回路装置において、静電気破壊防止回路の占有面
積を縮小し、集積度を向ト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、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。
〔問題点を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡り1に説明すれば、下記のとおりである。
すなオ)ち、静電気破壊防止回路を有する半導体集積回
路装置であって、保護抵抗素子を構成する半導体領域に
近接した位置の半導体基板yけウェル領域の1:、面に
、それと電気的に接続ずろ(l’F、 11(抗値の導
電層を設ける。
〔作用〕
1、記したf、段によれば、保護抵抗素r−のブレーク
ダウンで半導体基板叉ばウェル領域に流れる過大電流を
、前記導電層で形成されろ寄生容μに即座に充電するこ
とができるので、クランプ用MIS F Iン’I″y
は次段回路に流れる過大電流を低減し、その破壊を防止
することができる。すなオ)も、静電気破懐防11−回
路又は次段回路の静電気破壊に対する電気的信頼性を向
上することができる。
〔実施例1〕 本実施例Iは、相補型のM I S F rとI”(以
下。
CMO3という)を備えた半導体集積回路装置に本発明
を適用した実施例である。
本発明の実施例■である静電気破壊防1回路を有する半
導体集積回路装置の入力部を第1図(等価回路図)で示
す。
なお、実施例の全回において、同一機能をイf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図で示すように、外部入力端子(ボンディングバッ
ト)BPと内部回路の入力段回路■は、静電気破壊防止
回路IIを介在させて電気的に接続されている。
入力段回路1は、nチャネルM T S F E T 
Q nとPチャネルMISFETQPとからなるCMO
Sインバータ回路で構成されている。
Vssは基準電圧(例えば、回路の接地電圧0[■])
用端子、vCCは電源電圧(例えば、回路の動作電圧5
[V])用端子である。Vout、はインバータ回路の
出力信号用端子である。
静電気破壊防止回路■は、保護抵抗素子Rとnチャネル
型のクランプ用MTSFETQcで構成されている。保
護抵抗素子Rは、一端部が外部入力端子B Pに接続さ
れ、他端がM T S F ETQ cのドレイン領域
を介して入力段回路Iに接続されている。M I S 
F E TQ cのソース領域及びゲート電極は、基準
電圧用端子Vssに接続されている。
次に、本実施例のJt体的な構成に−)いて説明する。
本発明の実施例1である静電気破壊防11・回路を有す
る半導体集積回路装置の人力部を第2図(要部平面図)
で示し、第2図のIII a  III a線及び11
1b = tn b線で切った断面を第3図で示す。な
お、第2図は、本実施例の構成をわかり易くずろために
、各導電層間に設けられるフィールド絶縁膜以外の絶縁
膜は図示しない。
第2図及び第3図に1いて、■は甲鯖晶シリmlンから
なるp−型の゛l’導体基板である9、2 +j: n
’−型のウェル領域であり、(、M OSを構成するよ
うにな一〕ている。
3はフィールド絶縁膜、4は1)型のチャネルス1ヘツ
パ領域であり、これらは半導体素子間の1を導体基板l
又はウェル領域2の主面に設けられている。
人力段回路Iを構成するM T S F Ii: ’F
Q n StはQpは、フィールド絶縁膜3で囲まれた
領域の゛1′導体基板1の主面又はウェル領域2の主面
に設けられている。すなわち、M T S F ETQ
 nは、半導体基板l、ゲート絶縁膜5.ゲート電極6
、ソース領域又はドレイン領域として使用される一対の
rl”型の半導体領域7Aで構成されている。MTSF
ETQpは、ウェル領域2、ゲート絶縁膜5、ゲート電
極6、ソース領域又は1くレイン領域として使用される
一対のP゛型の半導体領域8で構成されている。
静電気破壊防止回路■を構成するクランプ用MT S 
F E T Q cは、MTSFETQnと同様に、半
導体基板1、ゲート絶縁膜5、ゲート電極6及び一対の
n゛型の半導体領域7 Bで構成されている。
静電気破壊防止回路■を構成する保護抵抗素子Rは、n
4型の半導体領域7Cで構成されている。
保護抵抗素子Rは、一端部がMTSFETQcのドレイ
ン領域として使用される半導体領域7 I3と−・体に
構成されている。
前記保護抵抗素子R及びM T S FE TQ cは
、内部回路を構成するM T S F E TQ nと
同一・製造7一 工程で構成されるようになっている。
9は半導体素子を覆う層間絶縁膜である。1()は接続
孔であり、所定の゛141体鎖域7A乃至7 C。
8又はゲート電極6のL部の絶縁膜9を除去して設けら
れている。
11A乃至11Gは導電層であり、接続孔10を通して
半導体領域7A乃至7C,8,ゲート電極6又は半導体
基板1の夫々と電気的に接続されている。導電層11A
乃至11Gは、例えば、アルミニウム膜又は所定の添加
物が導入されたアルミニウム膜等の半導体基板lよりも
極めて比抵抗値が小さい導電性材料で構成されている。
導電層11Aは、外部入力端子B Pを構成するように
なっており、保護抵抗素子Rを構成する半導体領域7G
の他端部と電気的に接続されている。
導電層11 Bは基準電圧Vss用の配線を構成し、導
電層11Cは電源電圧Vce用の配線を構成するように
なっている。導電層11Dは出力信号用配線Voutを
構成するようになっている。導電層11EはM I S
 F E T Q cのドレイン領域として使用される
半導体領域7BとMTSFETQn、Qpのゲー1へ電
極6とを電気的に接続する配線を構成するようになって
いる。
導電層1.1 Fは、接続孔lOを通して、一端部が保
護抵抗素子丁?、(半導体領域7C)と近接した位置の
半導体基板1の主面に電気的に接続され、他端部がガー
ドリングとして使用される導電層lIGと電気的に接続
されている。導電層11Gは、半導体チップの周辺を延
在して設けられており、大きな容量値の寄生容量を形成
するようになっている。導電層11Gは、半導体基板l
の電位を基準電圧Vssに保持するように構成されてい
る。
このように、保護抵抗素子Rに近接した位置の半導体基
板lの4已面と電気的に接続する導電層lIFを設ける
ことにより、保護抵抗素子Rを構成する半導体領域7C
と半導体基板lとのpn接合でブレークダウンを生じ、
半導体基板1側に流れる過大電流を、導電層11Fを通
して導電層11Gで形成される寄生容量に即座に充電す
ることができるので、M I S F E T Q c
又は入力段回路Iに流れる過大電流を低減することがで
きる。したがって、M I S F E T Q c又
は入力段回路Iの破壊を防止し、静電気破壊に対する静
電気破壊防止回路■又は入力段回路lの電気的信頼性を
向上することができる。
また、静電気破壊防止回路Hの電気的信頼性を向上する
ことができるので、保護抵抗素子Rを構成する半導体領
域7Cの占有面積を縮小し、集積度を向上することがで
きる。
なお、前記導電層11Fは、ガードリングとして使用さ
れる導電層11G以外に、例えば、半導体チップの周辺
を延在する基準電圧Vss用の配線に接続してもよい。
また、導電層11 Fと半導体基板lとの接続は、外部
入力端子BP(導電層11A)側よりも、MTSF E
 TQ c側に近接した位置で行う方が好ましい。これ
は、保護抵抗素子Rである程度緩和された過大電流がブ
レークダウンするので、ブレークダウン時のpn接合部
の熱破壊を防止することができるからである。
また、保護抵抗素子Rとして使用される半導体領域7C
は、半導体基板lとの不純物濃度勾配を緩和するために
、半導体基板1との間に低濃度のn型の半導体領域を介
在させてもよい。このn型の半導体領域は、例えば、n
型のウェル領域で構成する。また、n型の半導体領域は
、内部回路でダブルドレイン構造のMISFETを構成
する場合において、高濃度の半導体領域(ソース領域又
はトレイン領域)に沿って形成されるn型の低濃度の半
導体領域と同一製造工程で形成してもよい。
〔実施例■〕
本実施例Ifは、保護抵抗素子に近接した位置に設ける
導電層と基板(又はウェル領域)との接触抵抗値を低減
した本発明の他の実施例である。
本発明の実施例■である静電気破壊防止回路を有する半
導体集積回路装置の入力部を第4図(要部断面図)で示
す。
本実施例nは、第4図に示すように、i型の半導体基板
1にP−型のウェル領域2が設けられている。そして、
保護抵抗素子Rとして使用される半導体領域7Cに近接
した位置に設けられた導電層11Fは、P゛型の半導体
領域8Aを介してウェル〜   領域2と電気的に接続
している。半導体領域8Aは、例えば、MTSFETQ
pの半導体領域8と同一・の製造工程で形成する。
このように、半導体領域8Aを介して、導電層11、 
Fとウェル領域2とを電気的に接続することにより、そ
れらを直接々続した場合に比べて接触抵抗値を低減する
ことができるので、ブレークダウンでウェル領域2に流
れる過大電流を、導電層11Fで形成される寄生容量に
より即座に充電することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
もとづき具体的に説明したが、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、種々変形し得ることは勿論である。
例えば、本発明は、静電気破壊防止回路■を保護抵抗素
子Rだけで構成してもよい。
また、本発明は、保護抵抗素子Rに近接した位=12− 置の半導体基板lの主面に、ゲート電極6と同一製造工
程で形成される導電層を電気的に接続してもよい。
また、本発明は、外部出力端子に接続される静電気破壊
防止回路の保護抵抗素子に適用してもよし1゜ 〔発明の効果〕 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
静電気破壊防止回路を有する半導体集積回路装置であっ
て、保護抵抗素子を構成する半導体領域に近接した位置
の半導体基板又はウェル領域の主面に、それと電気的に
接続する導電層を設けたことにより、保護抵抗素子のブ
レークダウンで半導体基板又はウェル領域に流れる過大
電流を、前記導電層で形成される寄生容量に充電するこ
とができるので、クランプ用MISFETや次段回路に
流れる過大電流を低減し、その破壊を防止することがで
きる。したがって、静電気破壊に対する静電気破壊防止
回路又は次段回路の電気的信頼性を向−1−することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例Iである静電気破壊防止回路
を有する半導体集積回路装置の入力部の等価回路図、 第2図は、本発明の実施例■である静電気破壊防止回路
を有する半導体集積回路装置の入力部の要部平面図、 第3図は、第2図のm s −m a線及びmb−nr
b線で切った断面図、 第4図は、本発明の実施例■である静電気破壊防止回路
を有する半導体集積回路装置の入力部の要部断面図であ
る。 図中、r3P・・・外部入力端子、■・入力段回路、■
・・・静電気破壊防止回路、Q・・・MISFET、R
・・・保護抵抗素子、■・・・半導体基板、2・・・ウ
ェル領域、3・・・フィールド絶縁膜、4・・・チャネ
ルストッパ領域、5・・ゲート絶縁膜、6・・・ゲート
電極、7A〜7C,8,8A・半導体領域、9・・・絶
縁膜、10・・接続孔、IIA−11G・・導電層であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、抵抗素子を有する静電気破壊防止回路を備えた半導
    体集積回路装置であって、前記抵抗素子を、第1導電型
    の半導体基板又はウェル領域の主面に設けた第2導電型
    の半導体領域で構成し、該抵抗素子の近接した位置の半
    導体基板又はウェル領域の主面に、それと電気的に接続
    される導電層を構成したことを特徴とする半導体集積回
    路装置。 2、前記導電層は、前記半導体基板又はウェル領域と同
    一の第1導電型でかつそれよりも高い不純物濃度の半導
    体領域を介して電気的に接続されていることを特徴とす
    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、前記導電層は、ガードリング等の寄生容量値が大き
    な配線と電気的に接続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、前記導電層は、比抵抗値が小さなアルミニウム膜等
    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
    項乃至第3項に記載のそれぞれの半導体集積回路装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5889312A (en) * 1993-07-02 1999-03-30 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having circuit element in stress gradient region by film for isolation and method of manufacturing the same
US9096987B2 (en) 2010-06-30 2015-08-04 Exxonmobil Upstream Research Company Compliant deck tower

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5889312A (en) * 1993-07-02 1999-03-30 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having circuit element in stress gradient region by film for isolation and method of manufacturing the same
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