JPS63291470A - Protective circuit for semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Protective circuit for semiconductor integrated circuit deviceInfo
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は電界効果型半導体装置を含む半導体集積回路装
置の動作時又は取扱い時において入力ピンに印加される
サージ電圧(異常電圧)に対して、電界効果型半導体装
置が破壊されることを防止する保護回路に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention provides a method for detecting surge voltages (abnormal voltages) applied to input pins during operation or handling of semiconductor integrated circuit devices including field effect semiconductor devices. The present invention relates to a protection circuit that prevents a type semiconductor device from being destroyed.
(従来技術)
電界効果型半導体装置であるMoSトランジスタを含む
半導体集積回路装置は、絶縁されたゲート電極をもつM
OSトランジスタを集積したものであり、静電破壊には
特に弱い。(Prior art) A semiconductor integrated circuit device including a MoS transistor, which is a field-effect semiconductor device, has an insulated gate electrode.
It is an integrated OS transistor and is particularly vulnerable to electrostatic damage.
MOSトランジスタを静電破壊から防止する方法として
、入力端子と入力回路間に保護回路を挿入し、保護回路
で過電圧を吸収するのが一般的である。保護回路として
は抵抗、PNダイオード、抵抗とPNダイオードの組合
せ、抵抗とMOSトランジスタの組合せなどがある。A common method for preventing MOS transistors from being damaged by electrostatic discharge is to insert a protection circuit between an input terminal and an input circuit, and to absorb overvoltage with the protection circuit. Examples of the protection circuit include a resistor, a PN diode, a combination of a resistor and a PN diode, and a combination of a resistor and a MOS transistor.
しかし、これらの保護回路を構成するために半きるよう
にすることを目的とするものである。However, the purpose is to make it half-full in order to construct these protection circuits.
(構成)
本発明では保護回路を構成するために半導体基板表面に
リング状の不純物拡散領域と、そのリング内にも不純物
拡散領域を形成し、これらの拡散領域によって保護回路
を構成する。(Structure) In the present invention, in order to constitute a protection circuit, a ring-shaped impurity diffusion region is formed on the surface of a semiconductor substrate, and an impurity diffusion region is also formed within the ring, and the protection circuit is constituted by these diffusion regions.
以下、実施例について具体的に説明する。Examples will be specifically described below.
第1図及び第2図は一実施例を表わし、第2図は第1図
のA−A線位置での断面図である。1 and 2 show one embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along line A--A in FIG. 1.
2はP−型のシリコン基板であり、シリコン基板2の表
面にはフィールド酸化膜4によって分離されたフィール
ド領域が形成されている。フィールド領域でシリコン基
板2の表面にはN型拡散層6が形成され、その拡散層6
の周りにリング状のN型拡散層8が形成されている。Reference numeral 2 denotes a P-type silicon substrate, and field regions separated by field oxide films 4 are formed on the surface of the silicon substrate 2. An N-type diffusion layer 6 is formed on the surface of the silicon substrate 2 in the field region, and the diffusion layer 6
A ring-shaped N-type diffusion layer 8 is formed around the .
シリコン基板2上にはゲート酸化膜lOが形成され、ゲ
ート酸化膜10上で拡散層6と拡散層8の間の領域には
ポリシリコン層12がリング状に形成されている。A gate oxide film IO is formed on the silicon substrate 2, and a polysilicon layer 12 is formed in a ring shape on the gate oxide film 10 in a region between the diffusion layers 6 and 8.
ポリシリコン層12を被覆するように層間絶縁膜14が
形成され、拡散層6と拡散層8の部分の層間絶縁膜14
にはコンタクトホールが形成され、拡散層6上には金属
層によるボンディングパッド16が形成されて拡散層6
と接続しており、拡散層8上のコンタクトホール15を
介して金属層18が拡散層8と接続している。20はパ
ッシベーション膜である。An interlayer insulating film 14 is formed to cover the polysilicon layer 12, and the interlayer insulating film 14 is formed in the portions of the diffusion layer 6 and the diffusion layer 8.
A contact hole is formed in the diffusion layer 6, and a bonding pad 16 made of a metal layer is formed on the diffusion layer 6.
The metal layer 18 is connected to the diffusion layer 8 through the contact hole 15 on the diffusion layer 8 . 20 is a passivation film.
ポリシリコン層12はまた、コンタクトホール17を介
して金属層18と接続されている。金属層18はグラン
ド電位に接続される。Polysilicon layer 12 is also connected to metal layer 18 via contact hole 17 . Metal layer 18 is connected to ground potential.
本実施例では拡散層6をドレインとし、拡散層8をソー
スとし、ポリシリコン層12をゲート電極とするNチャ
ネル型MO8)−ランジスタが構成されている。ボンデ
ィングパッド16とドレインである拡散層6が電気的に
同電位となり、ゲート電極12とソースである拡散層8
がともにグランド電位となっている。In this embodiment, an N-channel type MO8 transistor is constructed in which the diffusion layer 6 is used as a drain, the diffusion layer 8 is used as a source, and the polysilicon layer 12 is used as a gate electrode. The bonding pad 16 and the diffusion layer 6 which is the drain have the same electrical potential, and the gate electrode 12 and the diffusion layer 8 which is the source
Both are at ground potential.
本実施例の等価回路は第3図に示されるものであり、ボ
ンディングパッド16の周囲に保護回路としてのMOS
トランジスタ19がリング状に形成された形となる。2
1は入力回路である。The equivalent circuit of this embodiment is shown in FIG.
The transistor 19 is formed in a ring shape. 2
1 is an input circuit.
次に1本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
このMOSトランジスタ19はゲート電極12がグラン
ド電位で、ゲート−ソース電圧がOvであるので通常は
オフ状態にある。This MOS transistor 19 is normally in an off state because its gate electrode 12 is at ground potential and its gate-source voltage is Ov.
パッド16に正のサージ電圧が加わった場合、ソース−
ドレイン突接は特性によりドレイン6からソース8へ電
流が流れ、又は拡散層6と基板2の間でブレークダウン
が起り、パッド16から基板2へと電流が流れる。If a positive surge voltage is applied to pad 16, the source
Depending on the characteristics of the drain junction, a current flows from the drain 6 to the source 8, or breakdown occurs between the diffusion layer 6 and the substrate 2, and a current flows from the pad 16 to the substrate 2.
パッド16に負のサージ電圧が加わった場合、この保護
回路のMOSトランジスタ19がオン状態となり、ソー
ス8からドレイン6へ電流が流れ。When a negative surge voltage is applied to the pad 16, the MOS transistor 19 of this protection circuit is turned on, and current flows from the source 8 to the drain 6.
又はダイオードの順方向特性により基板2からパッド1
6へと電流が流れる。Or, due to the forward characteristics of the diode, from the substrate 2 to the pad 1
Current flows to 6.
本実施例では保護デバイスとなるNチャネル型MOSト
ランジスタをパッド16の周囲にリング状に構成したの
で、少ないチップ面積で、効果の大きい保護回路となる
。In this embodiment, since the N-channel MOS transistor serving as a protection device is arranged in a ring shape around the pad 16, a highly effective protection circuit can be obtained with a small chip area.
第4図及び第5図は第2の実施例を表わす、第5図は第
4図のB−B線位置での断面図である。4 and 5 show a second embodiment, and FIG. 5 is a sectional view taken along line B--B in FIG. 4.
P−型シリコン基板2の表面にN型拡散層6が形成され
、拡散層6の周囲にフィールド酸化膜4aを介してリン
グ状のN型拡散層8が形成されている。シリコン基板2
の表面にはゲート酸化膜10を介して層間絶縁膜14が
形成され1層間絶縁膜14には拡散層6上と拡散層8上
にコンタクトホールが形成されている。An N-type diffusion layer 6 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 2, and a ring-shaped N-type diffusion layer 8 is formed around the diffusion layer 6 via a field oxide film 4a. Silicon substrate 2
An interlayer insulating film 14 is formed on the surface of the gate oxide film 10 via a gate oxide film 10, and contact holes are formed in the first interlayer insulating film 14 on the diffusion layer 6 and the diffusion layer 8.
拡散層6上にはボンディングパッド16aが形成され、
拡散層6と接続している。ボンディングパッド16aば
、フィールド酸化膜4aの上部に広がり、その外側は拡
散層8の内側の上部にまで延びている。A bonding pad 16a is formed on the diffusion layer 6,
It is connected to the diffusion layer 6. The bonding pad 16a extends over the field oxide film 4a, and its outer side extends to the inside upper part of the diffusion layer 8.
一方、拡散層8は拡散MIB上のコンタクトホールを介
して、グランド電位に接続される金属配線18と接続さ
れている。20はパッシベーション膜である。On the other hand, the diffusion layer 8 is connected to a metal wiring 18 connected to the ground potential through a contact hole on the diffusion MIB. 20 is a passivation film.
本実施例では拡散層6をドレインとし、拡散層8をソー
スとし、ボンディングパッド16a自体をゲート電極と
するNチャネル型MOSトランジスタ19a(第6図)
が保護回路として構成されている。In this embodiment, an N-channel MOS transistor 19a (FIG. 6) has the diffusion layer 6 as the drain, the diffusion layer 8 as the source, and the bonding pad 16a itself as the gate electrode.
is configured as a protection circuit.
この保護回路の等価回路は第6図に示されるものである
。The equivalent circuit of this protection circuit is shown in FIG.
このMo8)−ランジスタ19aをオンとするためのゲ
ート電圧はゲート幅りによって調節することができるが
、例えば12Vである。すなわち、通常状態ではこのM
OSトラジスタ19aはオフ状態にある。The gate voltage for turning on the Mo8)-transistor 19a can be adjusted depending on the gate width, and is, for example, 12V. In other words, under normal conditions, this M
The OS transistor 19a is in an off state.
次に本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
パッド16aに正のサージ電圧が印加されると、このM
OSトランジスタ19aがオン状態となり、ドレイン6
からソース8へ電流が流れ、又はブレークダウンによっ
て拡散層6から基板2へ電流が流れる。When a positive surge voltage is applied to pad 16a, this M
The OS transistor 19a is turned on, and the drain 6
Current flows from the diffusion layer 6 to the source 8, or from the diffusion layer 6 to the substrate 2 due to breakdown.
パッド16aに負のサージ電圧が印加されると、ダイオ
ード特性により基板2から、又はソース8からドレイン
6へ電流が流れる。When a negative surge voltage is applied to the pad 16a, a current flows from the substrate 2 or from the source 8 to the drain 6 due to diode characteristics.
本実施例では保護回路を構成するMoSトランジスタ1
9aをパッド16aの下に構成することにより、シリコ
ン基板2の面積を有効に利用し。In this embodiment, the MoS transistor 1 constituting the protection circuit is
By configuring pad 9a under pad 16a, the area of silicon substrate 2 can be used effectively.
かつ効果の大きい大型の保護デバイスを構成することが
可能となる。Moreover, it becomes possible to construct a large-sized protection device with great effect.
第7図及び第8図は第3の実施例を表わす。FIGS. 7 and 8 show a third embodiment.
第8図は第7図のC−C線位置での断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line CC in FIG. 7.
P−型シリコン基板2の表面に、N型拡散層6と、拡散
層6を取り巻くリング状のN型拡散層8がフィールド酸
化膜4aを介して形成されている。An N-type diffusion layer 6 and a ring-shaped N-type diffusion layer 8 surrounding the diffusion layer 6 are formed on the surface of the P-type silicon substrate 2 via a field oxide film 4a.
シリコン基板2上には層間絶縁膜14が形成され、その
上に入力パッド16につながるメタル配線16bが形成
され、メタル配線16bと拡散層6は層間絶縁膜14の
コンタクトホールを介して接続されている。また1層間
絶縁膜14上にはグランド電位に接続されるメタル配線
18が形成され、N型拡散層8がメタル配線18の下側
まで延び、層間絶縁膜14のコンタクトホール15を介
してN型拡散層8とメタル配線18が接続されている。An interlayer insulating film 14 is formed on the silicon substrate 2 , a metal wiring 16 b connected to the input pad 16 is formed on the interlayer insulating film 14 , and the metal wiring 16 b and the diffusion layer 6 are connected through a contact hole in the interlayer insulating film 14 . There is. Further, a metal wiring 18 connected to the ground potential is formed on the first interlayer insulating film 14 , and an N-type diffusion layer 8 extends to the lower side of the metal wiring 18 . Diffusion layer 8 and metal wiring 18 are connected.
20はパッシベーション膜である。20 is a passivation film.
この実施例の保護回路において、サージ入力部のN型拡
散層6と周囲のリング状N型拡散M8との間隔は、N型
拡散層間の突抜けを目的とするものではないので、狭く
する必要はない。In the protection circuit of this embodiment, the distance between the N-type diffusion layer 6 in the surge input section and the surrounding ring-shaped N-type diffusion M8 needs to be narrow because the purpose is not to penetrate between the N-type diffusion layers. There isn't.
次に本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
入力パッド16に負のサージ電圧が印加された場合、ダ
イオード特性により基板2から拡散層6を経て、又はグ
ランド電位のN型拡散層8から基板2を通して拡散層6
から入力パッド16に電流が流れる。When a negative surge voltage is applied to the input pad 16, due to the diode characteristics, it flows from the substrate 2 through the diffusion layer 6, or from the N-type diffusion layer 8 at ground potential through the substrate 2 and the diffusion layer 6.
Current flows from the input pad 16 to the input pad 16.
正のサージ電圧が印加された場合、ブレークダウンによ
ってパッド16から拡散層6を経て基板2へ電流が流れ
る。When a positive surge voltage is applied, current flows from the pad 16 to the substrate 2 via the diffusion layer 6 due to breakdown.
本実施例は、基板2を通して電荷が逃げる際。In this embodiment, when the charge escapes through the substrate 2.
サージ入力部N型拡散層6から基板2を通して周辺のV
cc−拡散コンタクトとの経路ができた場合、コンタク
ト部破壊によるVccと基板2の短絡を避けるため、予
め基板2と同電位であるN型拡散層8をサージ入力部N
型拡散層6の周囲に配置したものである。Surrounding V from the surge input part N-type diffusion layer 6 through the substrate 2
When a path to the cc-diffusion contact is created, in order to avoid a short circuit between Vcc and the substrate 2 due to contact breakdown, the N-type diffusion layer 8, which has the same potential as the substrate 2, is connected to the surge input section N in advance.
It is arranged around the mold diffusion layer 6.
(効果)
本発明ではパッドの下に形成される拡散層又はパッドに
接続される拡散層の周囲にリング状に拡散層を形成し、
両波散層によって保護トランジスタなどの保護回路を構
成するようにしたので、半導体基板の小さい面積を用い
て効果の大きい保護回路を構成することができる。(Effects) In the present invention, a ring-shaped diffusion layer is formed around the diffusion layer formed under the pad or the diffusion layer connected to the pad,
Since a protection circuit such as a protection transistor is formed by both diffusion layers, a highly effective protection circuit can be formed using a small area of the semiconductor substrate.
第1図は一実施例の要部のパターンを示す平面図、第2
図は同実施例の第1図のA−A線位置での断面図、第3
図は同実施例の等価回路、第4図は第2の実施例の要部
のパターンを示す平面図、第5図は同実施例の第4図の
B−BM位置での断面図、第6図は同実施例の等価回路
、第7図は第3の実施例の要部のパターンを示す平面図
、第8図は同実施例の第7図のC−C線位置での断面図
である。
2・・・・・・P−シリコン基板、
6.8・・・・・・N型拡散層、
12・・・・・・ポリシリコン層、
16.16a・・・・・・パッド、
18・・・・・・グランド電位のメタル配線。Fig. 1 is a plan view showing the pattern of the main part of one embodiment;
The figure is a sectional view taken along line A-A in Figure 1 of the same embodiment, and
The figure shows an equivalent circuit of the same embodiment, FIG. 4 is a plan view showing the main part pattern of the second embodiment, FIG. 5 is a cross-sectional view of the same embodiment at the B-BM position in FIG. Fig. 6 is an equivalent circuit of the same embodiment, Fig. 7 is a plan view showing the pattern of the main part of the third embodiment, and Fig. 8 is a cross-sectional view of the same embodiment taken along line CC in Fig. 7. It is. 2...P-silicon substrate, 6.8...N-type diffusion layer, 12...polysilicon layer, 16.16a...pad, 18. ...Metal wiring at ground potential.
Claims (2)
一表面に形成された第1の不純物拡散領域にボンディン
グパッドが接続されており、同半導体基板の前記表面で
第1の不純物拡散領域を囲んで第2の不純物拡散領域が
形成され、この第2の不純物拡散領域をグランド電位に
接続してなる半導体集積回路装置の保護回路。(1) A bonding pad is connected to a first impurity diffusion region formed on one surface of a semiconductor substrate on which a field effect semiconductor device is formed, and the first impurity diffusion region is connected to the first impurity diffusion region on the surface of the semiconductor substrate. A protection circuit for a semiconductor integrated circuit device, in which a second impurity diffusion region is formed surrounding the semiconductor integrated circuit device, and the second impurity diffusion region is connected to a ground potential.
拡散領域をソースとして電界効果型半導体装置を構成し
た特許請求の範囲第1項に記載の半導体集積回路装置の
保護回路。(2) A protection circuit for a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a field effect semiconductor device is configured with the first impurity diffusion region as a drain and the second impurity diffusion region as a source.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62126724A JPS63291470A (en) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | Protective circuit for semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62126724A JPS63291470A (en) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | Protective circuit for semiconductor integrated circuit device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63291470A true JPS63291470A (en) | 1988-11-29 |
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ID=14942303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62126724A Pending JPS63291470A (en) | 1987-05-23 | 1987-05-23 | Protective circuit for semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63291470A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0240960A (en) * | 1988-07-30 | 1990-02-09 | Nec Corp | Input protecting circuit device |
JPH04145658A (en) * | 1990-10-08 | 1992-05-19 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | Semiconductor integrated circuit |
JPH04145665A (en) * | 1990-10-08 | 1992-05-19 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | Electrostatic protective circuit |
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JPS6236867A (en) * | 1985-08-09 | 1987-02-17 | Mitsubishi Electric Corp | Input protecting circuit |
-
1987
- 1987-05-23 JP JP62126724A patent/JPS63291470A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6236867A (en) * | 1985-08-09 | 1987-02-17 | Mitsubishi Electric Corp | Input protecting circuit |
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JPH04145665A (en) * | 1990-10-08 | 1992-05-19 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | Electrostatic protective circuit |
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