JPS6269660A - 静電保護回路 - Google Patents

静電保護回路

Info

Publication number
JPS6269660A
JPS6269660A JP60210431A JP21043185A JPS6269660A JP S6269660 A JPS6269660 A JP S6269660A JP 60210431 A JP60210431 A JP 60210431A JP 21043185 A JP21043185 A JP 21043185A JP S6269660 A JPS6269660 A JP S6269660A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
misfet
breakdown voltage
region
protection
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
JP60210431A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0347743B2 (ja
Inventor
Kiyoshi Kobayashi
清志 小林
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60210431A priority Critical patent/JPS6269660A/ja
Publication of JPS6269660A publication Critical patent/JPS6269660A/ja
Publication of JPH0347743B2 publication Critical patent/JPH0347743B2/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 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
    • H01L27/0266Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using field effect transistors as protective elements

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、MIS  形トランジスタのゲートおよび
拡散層(ソースあるじはドレイン)の保護に係わるもの
で、特にMOS  ICの出力端を保護するための静電
保護回路に関する。  ′〔発明の技術的背景〕 一般に、MOS 形集積回路における出力回路は、例え
ば第6図に示すように構成されている。
すガわち、出力パッドIIKは、電源VDDとVss間
に直列接続された出力MO8FETZ2゜Z3の接続点
が接続されており、この出力MO8FF、TI2.13
が内部回路Z4から供給される信号8z、82によって
導通制御され、上記出力パッド11から出力信号D o
utを得る。上記出力パッド11に接続された出力M0
8  FETZJのドレインとしての拡散層のブレーク
ダウン電圧VBは、ゲート、ドレイン間の酸化膜の耐圧
Voxよりも通常は低く設定されており、ゲート。
ドレイン間の酸化膜は、上記ドレインとしての拡散層の
ブレークダウンにより、出力パッド11に印加される(
外部から)過大電圧から保護されてbる。上記出力MO
8FETIJのドレインとしての拡散層は比較的大きな
面積を有しており、容量も大きく、且つ上述したように
Vox > V Bであるため、出力パッドIIKサー
ジ電圧等の過大電圧が印加されても充分に保護が可能で
ある。
〔背景技術の問題点〕
しかし、近年、各素子の微細化に伴表って出力回路の静
電破壊の問題が大きくクローズアップされている。これ
は、微細化によりゲート酸化膜厚が薄くなって絶縁破壊
耐圧Voxが低下するだけでな(、MOS  PET 
のホットキャリア効果抑制のためK LDD (Lig
htly Doped Drain )あるいはGD 
(Gralded Drain )構造が導入されてき
ていることによる。上記LDD  あるいはGD槽構造
1.ドレイン領域の一部または全部をこのドレイン領域
と同一導電形で低不純物濃度の拡散層で被うことにより
、ゲート電極近傍のドレイン領域での電界集中を緩和し
てMOS  FFITの動作時におけるホット中ヤリア
の発生を抑制するもので、ホットキャリアの発生に伴な
うデバイスの特性低下を抑制してbる。このように構成
は上記出力MO8PETz2.zsにも用いられる。
このため、以下に記すような理由によシ静電破壊耐量の
低下を生ずる。
まず、低不純物濃度領域の導入によシブレークダウン電
圧VBが上昇し、且つ放電経路に上記低不純物濃度領域
の抵抗値が加わる。すなわち、GD槽構造MOS  F
ET(前記第6図における出力M08  PBTxsを
例に取る)には第7図に示すようにドレイン領域15.
ソース領域16間に低不純物濃度領域17.18による
抵抗RD、 、 RD、  が存在し、第8図に示すよ
うガ等価回路となる。なお、第7図において、19は半
導体基板、20..2θ2はフィールド絶縁膜、21は
ゲート電極である。
上述した理由により出力パッド11に外部がら印加され
たサージ電圧により発生した電荷の放電が抑制され、ド
レイン領域Z5としテノ拡散層の電位がブレークダウン
電圧VBをはるかに越え、ゲート、ドレイン間の酸化膜
の耐圧Voxを越えて絶縁破壊が生ずる可能性がある。
また、放電電流なr1放電経路の抵抗値をRとすると、
T”Rなるジーール熱が発生する。ここで、Rは上記抵
抗RDにその他の寄生抵抗を加えた値となる。このジュ
ール熱によりデバイスの熱的な破壊が発生する。特に、
t7g8図に示すように、ドレイン領域15としての拡
散層がコンタクトホール22を介してAj−81配線2
3で出力パッドZ1に接続されている場合には、発生し
た熱によシアル;(AI)中のシリコン(8i)の固容
度が増大し、たりなくなったシリコンが拡散層(ドレイ
ン領域15)から供給されるため、A/アロイスパイク
24が発生してこの拡散層が破壊される。あるいけ、発
生した熱によシシリコンまたは酸化膜の熱的な破壊が生
じたり、ジャンクション部分またはゲート。
ドレイン間の酸化膜の劣化や破壊が生ずる。
〔発明の目的〕
この発明は上記のようた事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、出力回路の静電破壊を防止で
きる静電保護回路を提供することである。
〔発明の概要〕
すなわち、この発明においては、上記の目的を達成する
ために、出力パッドと接地点間に保護MO8FET を
設け、この保護MO8FETのゲートを接地点に接続す
ることによシ、出力パッドへの過大電圧の印加時に出力
M08 PETK流れる電流を分流するようにしている
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第1図にお−て、前記第6図と同一構成部には同
じ符号を付してその詳細な説明は省略する。すなわち、
出力パッド11と接地点Vss間に保護MO8FET2
4を設け、このMO8FET24のゲートを接地点Vs
sに接続している。
第2図ないし第4図はそれぞれ、上記第1図の回路にお
ける保護MO8FET、T4および出力MO8FET7
.9の断面構成を示している。第2図における半導体基
板26の表面には、素子分離のためのフィールド絶縁膜
26..26.が形成される。上記フィールド絶縁膜2
6..26.によって規定された上記単導体基板25の
表面領域には、保護MO8FET24のソース領域27
、保護MO8FET24および出力MO8PET15の
共通ドレイン領域28、および出力MO8FETZ3の
ソース領域29がそれぞれ形成される。
また、上記出力MO8FETl3のソース領域29およ
びドレイン領域(共通ドレイン領域28の一部)にはそ
れぞれ、低濃度の不純物領域so、、so、が形成され
る。上記ソース領域27、共通ドレイン領域28間の半
導体基板25上には、絶縁膜を介してゲート電極3Xが
形成されて保護MO8F′ET24が形成される。
上記ソース領域29.共通ドレイン領域28間の半導体
基板25上には、絶縁膜を介してゲート電極32が形成
されて出力MO8FETZ、?が形成される。そして、
上記ソース領域27およびゲート電極3Zが配線層33
.を介して接地点Vssへ、共通ドレイン28が配線層
33!を介して出力パッドIIへ、上記ソース領域29
が配′線層33jを介して接地点Vssへそれぞれ接続
されて成る。なお、34は層間絶縁膜である。
このような構成では、保護MO8FET24のソース、
ドレイン領域には低濃度拡散を行なっていないので、そ
のドレインジャンクション耐圧は出力MO8FE’f’
13よす低くなり、且つ等側内な抵抗も低く々るので、
出力パッド11に印加されたサージ電圧により発生した
電荷は、保護MO8PET、T4を介して効果的に接地
点Vssに導びかれる。
第3図および第4図はそれぞれ、出力MO8FETI3
のドレインジャンクション耐圧よりも保1[M08  
FET’4のドレインジャンクv−1)耐圧を低下させ
るための他の構成例を示している。第3図においては、
保護MO8PET、T4のドレイン領域(共通ドレイン
領域28の一部)にこの領域と逆導電形の高濃度不純物
領域35を設けている。また、第4図においては、保護
MO8FET24のソース領域27、共通ドレイン領域
28間のチャネル領域に、これらの領域と逆導電形の高
濃度不純物領域36を設けて込る。この高濃度不純物領
域36は、ゲート電極3Zの形成前に設けられる。
なお、第2図ないし第4図において保護MO8FETj
Jおよび出力M08  FE’1.9のドレイン領域を
共通に形成したが、別々に形成しても良いのはもちろん
である。
第5図は、前記第1図の回路にサージ電圧が印加された
際の等価回路を示している。出力パッド11には、容量
Cのキャパシタ、97に蓄積された電荷がスイッチ38
を介して供給(電圧V)される。これによってまず保護
MO8FBIT24がブレークダウンを生じ、次に(ま
たは同時に)出力MO8FET7.9がブレークダウン
を生ずる。従って、出力パット°11に印加された静電
工木ルギー(−cv2)を持った電荷は、MOS  F
ET24.13  の等測的な抵抗RP、Rを介して接
地点Vssに放電される。
今、保護M08  FET24を設けない(RP=oo
)とすると、上記静電ヱネルギー(−!−Cv2)が出
力M08  FETZJの部分で熱に変換されるが;保
護MO8FETz4を設けることにより発熱量が分割さ
れる。ここでRPの発熱量なP、 、 Hの発熱量をP
、とすると、 となる。例えばRPとRがほぼ等しいとすると、発熱量
は、 p、=p、=−cv   ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・ (31とカリ、出力MO8FETz、yの
発熱量を低減できる。
また、LDDあるいはGD槽構造MOS PPTは、低
不純物濃度領域の抵抗値が高く、且つ発熱エリアが小さ
いため温度上昇がはげしいが、保護MO8FET  と
して低不純物濃度領域を形成しないMOS  FET 
を設けたので、発熱量が大きくとも発熱エリアが広く分
布するため(単位体積当りの発熱量が小さいため)、温
度上昇は少なく熱破壊強も裏込。さらに、低不純物濃度
領域がないジャンクシランでは、そのブレークダウン耐
圧が低く、且つ等価抵抗も小さくなるのでパターン面積
も小さくて済む。
なお、上記実施例では出力パッド11と接地点間にMO
S  FET24を設けたが、ダイオードを設け、この
ダイオードのブレークダウンを利用しても同様々効果が
得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、出力回路の静電
破壊を防止できる静電保護回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実抱例に係わる静電保護回路を示
す図、第2図ないし第4図はそれぞれ上記第1図におけ
る保護MO8FET  と出力MO8FET の構成例
を示す断面図、第5図は上記第1図の回路にサージ電圧
が印加された時の等価回路図、第6図ないし第9図はそ
れぞれ出力パッド側の静電破壊現象について説明するた
めの図である。 11・・・出力パッド、 12.13・・・出力MO8FET。 24−・・保護MO8PET。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)MIS形半導体装置における出力パッドと接地点
    間に、ゲートが接地点に接続された保護MISFETを
    設け、出力MISFETに流れるサージ電流を分流する
    如く構成したことを特徴とする静電保護回路。
  2. (2)前記保護MISFETのジャンクション耐圧は、
    前記出力MISFETのジャンクション耐圧より低いこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の静電保護回
    路。
  3. (3)前記出力MISFETがLDD構造あるいはGD
    構造による低濃度不純物領域を有する場合、前記保護M
    ISFETには低不純物濃度領域を形成しないことによ
    りジャンクション耐圧を出力MISFETより低く設定
    することを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の静電
    保護回路。
  4. (4)前記保護MISFETのチャネル領域の不純物濃
    度を高く設定することによりジャンクション耐圧を出力
    MISFETより低く設定することを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載の静電保護回路。
  5. (5)前記保護MISFETのドレイン領域に、この領
    域と逆導電形の不純物領域を形成することにより、ジャ
    ンクション耐圧を出力MISFETより低く設定するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の静電保護回
    路。
  6. (6)MIS形半導体装置における出力パッドと接地点
    間に、保護ダイオードのカソード、アノード間を接続し
    、この保護ダイオードのブレークダウンにより出力MI
    SFETに流れるサージ電流を分流する如く構成したこ
    とを特徴とする静電保護回路。
  7. (7)前記保護ダイオードのジャンクション耐圧は、前
    記出力MISFETのジャンクション耐圧より低いこと
    を特徴とする特許請求の範囲第6項記載の静電保護回路
JP60210431A 1985-09-24 1985-09-24 静電保護回路 Granted JPS6269660A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60210431A JPS6269660A (ja) 1985-09-24 1985-09-24 静電保護回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60210431A JPS6269660A (ja) 1985-09-24 1985-09-24 静電保護回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6269660A true JPS6269660A (ja) 1987-03-30
JPH0347743B2 JPH0347743B2 (ja) 1991-07-22

Family

ID=16589205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60210431A Granted JPS6269660A (ja) 1985-09-24 1985-09-24 静電保護回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6269660A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63181524A (ja) * 1987-01-22 1988-07-26 Seiko Epson Corp 半導体装置
JPH021983A (ja) * 1988-06-09 1990-01-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
JPH0268457U (ja) * 1988-11-11 1990-05-24
JPH02158166A (ja) * 1988-11-22 1990-06-18 American Teleph & Telegr Co <Att> 集積回路
JP2007214267A (ja) * 2006-02-08 2007-08-23 Seiko Instruments Inc 半導体装置
CN100405622C (zh) * 1997-01-31 2008-07-23 松下电器产业株式会社 半导体发光装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61119073A (ja) * 1984-11-15 1986-06-06 Nec Corp 集積回路

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61119073A (ja) * 1984-11-15 1986-06-06 Nec Corp 集積回路

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63181524A (ja) * 1987-01-22 1988-07-26 Seiko Epson Corp 半導体装置
JPH021983A (ja) * 1988-06-09 1990-01-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
JPH0268457U (ja) * 1988-11-11 1990-05-24
JPH02158166A (ja) * 1988-11-22 1990-06-18 American Teleph & Telegr Co <Att> 集積回路
CN100405622C (zh) * 1997-01-31 2008-07-23 松下电器产业株式会社 半导体发光装置
JP2007214267A (ja) * 2006-02-08 2007-08-23 Seiko Instruments Inc 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0347743B2 (ja) 1991-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6587320B1 (en) Apparatus for current ballasting ESD sensitive devices
JP2638462B2 (ja) 半導体装置
US4963970A (en) Vertical MOSFET device having protector
US5565698A (en) IC protection structure having n-channel MOSFET with n-type resistor region
US5811845A (en) Semiconductor apparatus and horizontal register for solid-state image pickup apparatus with protection circuit for bypassing an excess signal
JPS6269660A (ja) 静電保護回路
JP3019760B2 (ja) 半導体集積回路装置
JP2004128052A (ja) 半導体装置
JPH06236965A (ja) 半導体装置
JPH01305576A (ja) Mis型電界効果トランジスタ
JPH10289977A (ja) 複合半導体装置
JPS622704B2 (ja)
JP2671755B2 (ja) 入出力保護回路
JPH07202009A (ja) Cmos構成の出力回路を有する半導体装置
JP3185723B2 (ja) 半導体装置
JPH07147384A (ja) 半導体装置
US5432369A (en) Input/output protection circuit
JPS58202573A (ja) 半導体集積回路装置
JPS62279675A (ja) 半導体集積回路の保護回路
JP2937325B2 (ja) 半導体装置
JP2585633B2 (ja) 半導体装置
JPH0752775B2 (ja) 入力保護回路装置
JP2546179B2 (ja) 半導体装置
JPH0454978B2 (ja)
JPH0158670B2 (ja)