KR0166155B1 - Semiconductor esd protection circuit improved by constant current distribution - Google Patents

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KR0166155B1
KR0166155B1 KR1019950013267A KR19950013267A KR0166155B1 KR 0166155 B1 KR0166155 B1 KR 0166155B1 KR 1019950013267 A KR1019950013267 A KR 1019950013267A KR 19950013267 A KR19950013267 A KR 19950013267A KR 0166155 B1 KR0166155 B1 KR 0166155B1
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KR
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protection circuit
mos transistor
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drain
electrostatic discharge
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KR1019950013267A
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Inventor
박영관
이상훈
김경호
Original Assignee
윤종용
삼성전자주식회사
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술 분야 :1. The technical field to which the invention described in the claims belongs:

반도체 장치내의 정전기 방전 보호회로.Electrostatic discharge protection circuit in semiconductor device.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제 :2. The technical problem to be solved by the invention:

정전기 보호회로인 모오스트랜지스터들이 모두 동작하여 전류경로를 형성함으로써 반도체 장치가 열적으로 파괴되는 것을 방지할 수 있는 정전기 보호회로를 제공함에 있다.The present invention provides an electrostatic protection circuit capable of preventing thermal destruction of a semiconductor device by forming a current path by operating all of the MOS transistors.

3. 발명의 해결방법의 요지 :3. Summary of the solution of the invention:

드레인 전극과 소오스 전극은 피형웰들내에 분리된 사다리형의 엔모오스트랜지스터들을 가지며, 또한 상기 소오스 전극과 드레인 전극은 LDD형태의 엔형 확산 접합으로구성하며, 제1모오스트랜지스터의 드레인 영역을 제2모오스트랜지스터의 소오스 영역과 분리한 구조를 제공함에 있다.The drain electrode and the source electrode have ladder-type enmotransistors separated in the wells, and the source electrode and the drain electrode are constituted by an LDD-type en-diffusion junction, and the drain region of the first MOS transistor is formed by the second morse. It is to provide a structure separated from the source region of the transistor.

4. 발명의 중요한 용도 :4. Important uses of the invention:

반도체 메모리 장치를 보호하기 위한 회로.Circuit for protecting a semiconductor memory device.

Description

일정한 전류 분포로 개선된 반도체 정전기 보호 회로Improved Semiconductor Static Protection Circuit with Constant Current Distribution

제1도는 종래의 기술에 따른 엔모오스트랜지스터의 수직 단면도를 저항에 의해 모델링한 것이다.FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an enmo transistor according to the prior art modeled by a resistor.

제2a도는 종래의 정전기 방전 보호회로에 대한 레이아웃 평면도이다.2A is a layout plan view of a conventional electrostatic discharge protection circuit.

제2b도는 제2a도에 대한 등가 회로도이다.FIG. 2B is an equivalent circuit diagram for FIG. 2A.

제2c도는 제2a도에 대한 단면도이다.FIG. 2C is a cross-sectional view of FIG. 2A.

제3a도는 본 발명에 따른 모오스트랜지스터의 레이아웃 평면도이다.3A is a layout plan view of a MOS transistor according to the present invention.

제3b도는 제3a도에 대한 등가 회로도이다.FIG. 3B is an equivalent circuit diagram for FIG. 3A.

제3c도는 제3a도에 대한 단면도이다.3c is a cross-sectional view of FIG. 3a.

제4도는 종래의 정전기 방전 보호회로에 정전기 방전 스트레스 전압인가시의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing a simulation result when applying an electrostatic discharge stress voltage to a conventional electrostatic discharge protection circuit.

제5도는 본 발명에 따른 정전기 방전 보호회로에 정전기 방전 스트레스 전압 인가시의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing a simulation result when the electrostatic discharge stress voltage is applied to the electrostatic discharge protection circuit according to the present invention.

제6도는 모오스트랜지스터 내부 실리콘 단결정에 대한 온도 분포에서의 종래 정전기 방전 보호회로 구조와 본 발명인 정전기 방전보호회로 구조를 비교한 것이다.6 compares the structure of the conventional static discharge protection circuit in the temperature distribution for the silicon single crystal of the MOS transistor with the structure of the static discharge protection circuit of the present invention.

본 발명은 반도체 메모리 장치에 있어서, 특히 반도체 정전기 방전 보호 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a semiconductor electrostatic discharge protection circuit.

일반적으로 반도체 메모리 장치에 정전기 방저(Electrostatic discharge,이하 ESD) 펄스(Pulse)가 인가되었을 때, 상기 반도체 메모리 장치의 내부에는 높은 전류가 유입된다. 일반적으로 입력 및 출력 보호회로는 다수의 모오스트랜지스터가 병렬로 접속되어 있으며, 상기 유입된 높은 전류가 상기 다수의 모오스트랜지스터로 균일하게 흐를 때 ESD 펄스는 장치내부에서 열적으로 소멸된다. 그러나 상기 높은 전류가 모든 모오스트랜지스터로 균일하게 흐르지 못할 때에는 국부적인 전류 경로를 형성하여 장치가 열적으로 파괴된다. 그리고 ESD 스트레스전압(인체 대전 모델(Human Body Model;HBM)의 경우 수 천 볼트)을 인가한 뒤 반도체 메모리 장치 내부에서의 반응을 살펴보기 위해 반도체 메모리 장치 내부를 전원전압 소비 영역이전까지의 전류경로에 대한 제1저항효과와 전원전압 소비 영역내에서의 제2저항효과로 구분하여 구성할 수 있다.In general, when an electrostatic discharge (ESD) pulse is applied to a semiconductor memory device, a high current flows into the semiconductor memory device. In general, input and output protection circuits have a plurality of MOS transistors connected in parallel, and the ESD pulses are thermally dissipated within the device when the incoming high current flows uniformly into the plurality of MOS transistors. However, when the high current does not flow evenly through all MOS transistors, a local current path is formed which thermally destroys the device. After applying an ESD stress voltage (thousands of volts in the case of a Human Body Model (HBM)), the current path from the inside of the semiconductor memory device until the power supply voltage consumption region is used to examine the reaction inside the semiconductor memory device. It can be configured by dividing the first resistance effect with respect to the second resistance effect in the power supply voltage consumption region.

제1도는 종래의 기술에 따른 엔모오스트랜지스터의 수직 단면도를 저항에 의해 모델링한 것이다.FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an enmo transistor according to the prior art modeled by a resistor.

제1도를 참조하면, 상기 제1저항효과는 드레인(1)영역쪽의 메탈라인(Metal Line) 저항(R1)과 콘택(Contact) 저항(R2)과 확산(Diffusion) 저항(R3) 등의 연속된 저항으로 구성할 수 있고, 상기 제2저항효과는 스페이서(Spacer)부위 저항들(R4,R6)과 채널저항(R5) 등의 연속된 저항으로 구성할 수 있다. 또한 소오스(2)영역쪽의 메탈라인저항(R9)과 콘택저항(R8)과 확산저항(R7) 등의 연속된 저항은 상기 제1저항 효과와 동일하다. 한편 메탈라인 파괴(Failure) 임계값내에서 상기 제1저항이 증가할수록 입력 전류가 감소하고 이로인해 전원전압 소비 영역에 도달하는 총 전류는 감소하여 보다 낮은 전류를 소모하게 됨에 따라 이상적인 ESD 특성을 나타낼 수 있다. 또한 ESD 스트레스전압 인가시의 장치는 드레인(1), 벌크(3), 소오스(2)간에 기생 NPN 바이폴라 트랜지스터 동작을 하여 전류경로를 형성함으로써 발생하는 제2저항효과가 적을수록 높은 전류에 대한 이상적인 ESD특성을 나타낸다. 즉 입력된 ESD 펄스에 의한 전류를 다수의 엔모오스트랜지스터가 동시에 턴-온 되어 균등한 전류를 전력 소비영역에서 소비하여야 ESD 특성이 개선될 수 있다.Referring to FIG. 1, the first resistance effect may include a metal line resistor R1, a contact resistor R2, a diffusion resistor R3, and the like of the drain 1 region. The second resistor effect may include a continuous resistor such as spacer part resistors R4 and R6 and a channel resistor R5. In addition, the continuous resistance such as the metal line resistance R9, the contact resistance R8, and the diffusion resistance R7 on the source 2 region side is the same as the first resistance effect. On the other hand, as the first resistance increases within the metal line failure threshold, the input current decreases, and thus, the total current reaching the power supply voltage consumption region decreases, thus consuming lower currents, thereby exhibiting ideal ESD characteristics. have. In addition, when the ESD stress voltage is applied, the device has a parasitic NPN bipolar transistor operation between the drain 1, the bulk 3, and the source 2 to form a current path, so that the smaller the second resistance effect generated by the current path, the more ideal for the high current. ESD characteristics. That is, the ESD characteristics may be improved when a plurality of NMO transistors are turned on at the same time to consume an equal current in the power consumption region.

제2a도는 종래의 ESD 보호소자에 관한 레이아웃 평면도이다.2A is a layout plan view of a conventional ESD protection device.

제2a도는 제2b도와 제2c도를 통해 설명할 것이다. 제2b도는 제2a도에 대한 등가 회로도이다. 또한 제2c도는 제2a도에 대한 단면도이다. 도면들중 동일한 구성요소 및 부분들은 가능한한 어느곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의해야 한다.FIG. 2A will be described with reference to FIGS. 2B and 2C. FIG. 2B is an equivalent circuit diagram for FIG. 2A. 2c is a cross-sectional view of FIG. 2a. It should be noted that like elements and parts in the figures represent the same numerals wherever possible.

제2a,2b,2c도를 참조하면, ESD 보호소자인 엔모오스트랜지스터들(100,101,102,103)은 피형 기판(10)상에 형성된다. 소오스 영역들(11)과 드레인 영역들(12)은 통상적으로 상기 피형 기판(10)상에 각각 고농도의 엔형불순물을 확산시킴으로써 형성한다. 상기 소오스 영역들(11)과 드레인 영역들(12) 그리고 메탈라인(Metal Line)인 드레인 전극(13A, 13B)과 소오스 전극(14A, 14B, 14C) 사이의 접촉은 제2a도에 도시된 것과 같이 콘택들(15)에 의해 형성된다. 그리고 상기 소오스영역들(11)과 상기 드레인 영역들(12)사이의 공간에 중첩된 게이트 전극들(16, 17, 18, 19)은 박막의 게이트 절연막(20)에 의해 분리되고, 상기 소오스 영역들(11)은 접지전원(VSS)에 접속된다. 동작을 설명하면, 상기 종래의 ESD 보호소자인 엔모오스 트랜지스터들(100, 101, 102, 103)에 ESD 펄스가 인가되면 전류경로가 한쪽 방향의 소오스로만 흐르게 된다. 좀 더 구체적으로 설명하면 종래의 ESD 보호소자들, 즉 엔모오스 트랜지스터(100,101,102,103)은 애벌런시 브레이크다운(Avalanche breakdown)이 발생하기 이전에는 모두 동작하여 전류경로가 형성되나 상기 애벌런시 브레이크다운이 발생된 이후에는 상기 드레인 영역들(12)의 공핍영역에서 발생한 전자-호울-쌍(Electron-Hole-Pair)들중 호울의 이동이 전류경로에 영향을 미침으로써 상기 콘택들(15)에서 상기 기판(10)까지의 효과적인 분산(Spreading) 저항의 향수로써 그 경로가 제한된다. 즉 효과적인 분산저항을 고려할 때 상기 엔모오스트랜지스터(100)의 드레인(13A)에서 소오스(14A)로의 효과적인 분산 제1저항(RS1)이 상기 엔모오스트랜지스터(101)의 드레인(13A)에서 소오스(14B)로의 전체 효과적인 분산 제2저항(RS2)보다 작다. 이것은 효과적인 분산 저항이 클수록 전압은 빨리 트리거링(Triggering)되어 스냅-백(Snap-back)영역에서 전류가 클램프(Clamp)되어 흐름을 의미한다. 따라서 상기 드레인(13A)에서 상기 엔모오스트랜지스터(101) 및 상기 엔모오스트랜지스터(101)의 소오스(14B)로 많은 전류가 흐르게되면 상기 엔모오스트랜지스터(102)의 전위가 상승하여 상기 엔모오스트랜지스터(102)의 소오스(14B) 전위보다 엔모오스트랜지스터(103)의 소오스(14C) 전위가 적어지게 되어 상기 엔모오스트랜지스터(103)의 전류가 증가하게 된다.Referring to FIGS. 2A, 2B, and 2C, enmotransistors 100, 101, 102, and 103, which are ESD protection elements, are formed on the substrate 10. The source regions 11 and the drain regions 12 are typically formed by diffusing a high concentration of Y-type impurities on the substrate 10, respectively. The contact between the source regions 11 and the drain regions 12 and the drain electrodes 13A and 13B, which are metal lines, and the source electrodes 14A, 14B, and 14C is the same as that shown in FIG. As formed by the contacts 15. In addition, the gate electrodes 16, 17, 18, and 19 overlapping the space between the source regions 11 and the drain regions 12 are separated by a thin film gate insulating layer 20. Field 11 is connected to a ground power supply VSS. Referring to the operation, when an ESD pulse is applied to the conventional NMOS transistors 100, 101, 102, and 103, the current path flows only in one direction of the source. In more detail, the conventional ESD protection devices, that is, the enMOS transistors 100, 101, 102, and 103, all operate before the avalanche breakdown occurs, so that a current path is formed. After generation, the movement of the hole among the electron-hole-pairs generated in the depletion region of the drain regions 12 affects the current path, thereby causing the substrate 15 to contact the substrate 15. The path is limited by the perfume of effective spreading resistance up to (10). That is, considering the effective dispersion resistance, the effective dispersion first resistance RS1 from the drain 13A to the source 14A of the enmo transistor 100 is source 14B at the drain 13A of the enmo transistor 101. Less than the overall effective dispersion second resistance (RS2). This means that the larger the effective dispersion resistance, the faster the voltage is triggered and the current is clamped in the snap-back region. Therefore, when a large amount of current flows from the drain 13A to the source 14B of the enmo transistor 101 and the enmo transistor 101, the potential of the enmo transistor 102 is raised to increase the potential of the enmo transistor. The source 14C potential of the MOS transistor 103 becomes smaller than the source 14B potential of the 102 so that the current of the MOS transistor 103 increases.

제4도는 상기 엔모오스트랜지스터들(100,101,102,103)의 ESD 스트레스전압인가시 시뮬레이션(Simulation) 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a simulation result when the ESD stress voltages of the NMO transistors 100, 101, 102, and 103 are applied.

제4도를 참조하면, 채널폭을 300㎛, 입력 게이트 길이(Length)를 1㎛, 산화막 두께가 120Å으로 제조된 상태에서 3000볼트(이하 V)의 HBM(Human body model) 정전기를 접지전원으로 인가한 경우 초기 스냅-백(Snap-back) 영역에서의 전류 분포를 나타냈다. 초기 스냅-백 영역에서 구성된 상기 엔모오스트랜지스터들(100,101,102,103)중 1/2인 두 엔모오스트랜지스터(101, 103)만 동작하고 상기 드레인(3A, 3B)으로 흘러 들어오는 전압이 클램프되어 흐르다가 충분한 전자-호울-쌍이 발생되면 다른 트랜지스터들에 영향을 줌으로써 동작되지 않는 상기 엔모오스트랜지스터들(100, 102)도 전류경로를 형성한다.Referring to FIG. 4, a human body model (HBM) static electricity of 3000 volts (V) as a ground power source is manufactured with a channel width of 300 μm, an input gate length of 1 μm, and an oxide thickness of 120 μm. When applied, the current distribution in the initial snap-back region is shown. Only two of the MOS transistors 101, 103, which are 1/2 of the MOS transistors 100, 101, 102, 103 configured in the initial snap-back region, operate, and the voltage flowing into the drains 3A, 3B is clamped and flows enough electrons. When a -hole-pair is generated, the enMOS transistors 100 and 102 which are not operated by affecting other transistors also form a current path.

제5도에서 볼 수 있듯이 상기 높은 전류가 모든 엔모오스트랜지스터로 균일하게 흐르지 못할때에는 국부적인 전류 경로를 형성하여 장치가 열적으로 파괴되는 문제점을 가진다.As can be seen in FIG. 5, when the high current does not flow uniformly to all of the MOS transistors, there is a problem in that the device is thermally destroyed by forming a local current path.

따라서 본 발명의 목적은 높은 전류가 반도체 메모리 장치내부에 유입시 정전기 방전 소자인 모오스트랜지스터들로 균일하게 전류경로를 형성할 수 있는 정전기 방전 보호 회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrostatic discharge protection circuit capable of uniformly forming a current path with MOS transistors, which are electrostatic discharge elements, when high current flows into a semiconductor memory device.

본 발명의 다른 목적은, 정전기 방전 소자인 모오스트랜지스터의 기생효과가 최소한 이웃된 모오스트랜지스터로 미치도록 구성된 정전기 방전 보호 회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an electrostatic discharge protection circuit configured such that a parasitic effect of a MOS transistor, an electrostatic discharge element, extends to at least a neighboring MOS transistor.

본 발명의 또 다른 목적은, 높은 전류가 반도체 메모리 장치에 유입시 오동작이 유발될 수 있는 원인을 제거할 수 있는 정전기 방전 보호회로를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide an electrostatic discharge protection circuit that can eliminate the cause of malfunctions when high current flows into the semiconductor memory device.

상기와 같은 본 발명의 목적들을 달성하기 위해서 본 발명에서는, 정전기 방전 보호회로에 있어서, 상기 정전기 방전 보호회로내의 제1모오스트랜지스터의드레인 영역 또는 소오스 영역은 제2모오스트랜지스터의 소오스영역 또는 드레인 영역과 분리되고, 상기 제1모오스트랜지스터의 드레인 영역은 출력 패드에 접속되고 소오스 영역은 접지전원에 접속됨을 특징으로 하는 정전기 방전 보호회로를 제공한다.In the present invention to achieve the above object of the present invention, in the electrostatic discharge protection circuit, the drain region or source region of the first MOS transistor in the electrostatic discharge protection circuit and the source region or drain region of the second MOS transistor And wherein the drain region of the first MOS transistor is connected to an output pad and the source region is connected to a ground power source.

또한 상기와 같은 본 발명의 목적들을 달성하기 위해서 본 발명에서는, 정전기 방전 보호회로에 있어서, 상기 정전기 방전 보호회로내에서 제1모오스트랜지스터의 게이트 전극 채널 길이와 제1모오스트랜지스터의 드레인 전극과 제2모오스트랜지스터의 소오스 전극사이의 거리가 차이가 나고, 상기 제1모오스트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극을 접속하기 위한 콘택사이의 거리와 상기 콘택과 상기 드레인 전극의 한쪽 경계면사이의 거리를 달리하고, 상기 제1모오스트랜지스터의 드레인 영역 또는 소오스 영역은 상기 제2모오스트랜지스터의 드레인 영역 또는 소오스 영역과 분리되는 웰을 가짐을 특징으로 하는 정전기 방전 보호회로를 제공한다.In addition, in the present invention to achieve the above object of the present invention, in the electrostatic discharge protection circuit, the gate electrode channel length of the first MOS transistor and the drain electrode and the second MOS transistor in the electrostatic discharge protection circuit The distance between the source electrode of the MOS transistor is different, and the distance between the contact for connecting the gate electrode and the drain electrode of the first MOS transistor and the distance between one interface of the contact and the drain electrode are different. The drain region or the source region of the first MOS transistor has a well separated from the drain region or the source region of the second MOS transistor.

또한 상기와 같은 본 발명의 목적들을 달성하기 위해서 본 발명에서는, 정전기 방전 보호회로에 있어서: 제 1도전형의 기판내에 일정 간격을 두고 형성된 고농도의 제 2도전형 드레인 영역과 소오스영역들과; 상기 기판상의 일부에 형성된 절연막들과; 상기 드레인 영역들과 상기 소오스 영역들상의 일부에 각각 형성된 드레인 전극들과 소오스 전극들과; 상기 절연막들내의 중앙 일부에 형성된 게이트 전극들을 가짐을 특징으로 하는 정전기 방전 보호회로를 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides an electrostatic discharge protection circuit comprising: a high concentration of a second conductive drain region and a source region formed at regular intervals in a first conductive substrate; Insulating films formed on a portion of the substrate; Drain electrodes and source electrodes formed on the drain regions and a portion of the source regions, respectively; It provides a static discharge protection circuit having a gate electrode formed on a portion of the center in the insulating film.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 도면들중 동일한 구성요소 및 부분들은 가능한한 어느곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that like elements and parts in the figures represent the same numerals wherever possible.

제3a도는 본 발명의 실시예에 따른 정전기 방전 보호회로의 레이아웃 평면도이다. 제3a도는 제3b도와 제3c도를 통해 설명할 것이다. 제3b도는 제3a도에 대한 등가 회로도이다. 또한 제3c도는 제3a도에 대한 단면도이다.3A is a layout plan view of an electrostatic discharge protection circuit according to an embodiment of the present invention. 3a will be described with reference to FIGS. 3b and 3c. FIG. 3B is an equivalent circuit diagram for FIG. 3A. 3c is a cross-sectional view of FIG. 3a.

제3a,3b,3c 도를 참조하면, 제2a,2b,2c도에 설명된 것과 거의 동일한 구성을 가지는데 다른점은 상기 드레인 전극(13A)과 상기 소오스 전극(14B)은 피형웰내에 분리된 사다리(Ladder)형의 엔모오스트랜지스터들(100,101,102)을 갖는 구조이다. 또한, 상기 소오스 전극(14A)와 드레인 전극(13A)은 LDD(Lightly Doped Drain)형태의 엔형 확산 접합(N+ Diffusion Juntion)으로 구성하였다. 제3c도를 참조하면, 정전기 방전 보호회로는 피형의 기판(10)내에 일정 간격을 두고 형성된 고농도의 엔형 드레인 영역들(21, 22, 23)과 소오스영역들(21', 22', 23'), 상기 기판(10)상의 일부에 형성된 절연막들(20), 상기 드레인 영역들(21, 22, 23)과 상기 소오스 영역들(21', 22', 23')상의 일부에 각각 형성된 드레인 전극들(13A, 13B, 13C)과 소오스 전극들(14A, 14B, 14C) 및 상기 절연막들(20)내의 중앙 일부에 형성된 게이트 전극들(16, 17, 18)로 구성되어 있다. 한편 상기 정전기 방전 소자인 엔모오스트랜지스터들(100, 101, 102)에 ESD 펄스가 인가되었을 때 상기 게이트 전극(16)의 채널 길이(Channel Length L1)가 상기 드레인 전극(13A)과 상기 소오스 전극(14B)사이의 거리(L2)보다 충분히 작으면 전류경로가 상기 게이트 전극(16)방향으로 형성되어 상기 엔모오스트랜지스터(100)가 동작된다. 상기 엔모오스트랜지스터(100)와 동일한 방법에 의해 상기 엔모오스트랜지스터들(101, 102)과 상기 도면에는 도시되지 않았지만 상기 모오스트랜지스터들(100, 101, 102)에 병렬로 접속된 엔모오스트랜지스터들 또한 동작된다. 또한 상기 드레인 전극(13A)과 상기 소오스 전극(14B)사이의 거리(L2)가 상기 채널 길이(L1)보다 충분히 커서 스냅-백 초기에는 분리된 영역의 기생 바이폴라 트랜지스터들(100P, 101P, 102P)은 충분히 동작하지 못한다. 또한 상기 엔모오스트랜지스터(100)의 드레인 공핍영역에서 발생한 전자-호올-쌍들 중에서 호울에 의한 벌크(Bulk) 분산저항의 영향이 인접한 상기 엔모오스트랜지스터(101)에 미치는 영향은 채널 부위 저항에 의한 영향에 비해 적으므로 인접한 엔모오스트랜지스터들(101, 102)의 영향을 최소화 하면서 ESD 펄스를 소화할 수 있다. 상기 분리된 드레인 혹은 소오스구조의 새로운 정전기 방전 보호회로에서는 ESD 펄스 인가후 스냅-백 영역에서도 상기 전체 엔모오스트랜지스터들(100, 101, 102)이 동작한다. 따라서 조래의 ESD 보호회로 구조보다 양호한 ESD 보호회로로써 동작한다.Referring to FIGS. 3A, 3B, and 3C, the drain electrode 13A and the source electrode 14B are separated into the wells, having substantially the same configuration as described in FIGS. 2A, 2b, and 2C. Ladder (Ladder) is a structure having the MOS transistors (100, 101, 102). In addition, the source electrode 14A and the drain electrode 13A are formed of an N + diffusion junction in the form of a lightly doped drain (LDD). Referring to FIG. 3C, the electrostatic discharge protection circuit includes the high concentration of the N-type drain regions 21, 22, 23 and the source regions 21 ′, 22 ′, 23 ′ formed at regular intervals in the substrate 10. ), Drain electrodes formed on portions of the substrate 10, the drain regions 21, 22, and 23, and portions of the source regions 21 ′, 22 ′, and 23 ′, respectively. Fields 13A, 13B, 13C, source electrodes 14A, 14B, and 14C, and gate electrodes 16, 17, and 18 formed in a central portion of the insulating layers 20. Meanwhile, when an ESD pulse is applied to the NMO transistors 100, 101, and 102, which are the electrostatic discharge elements, the channel length L1 of the gate electrode 16 may correspond to the drain electrode 13A and the source electrode. If the distance L2 between 14B is sufficiently smaller, a current path is formed in the direction of the gate electrode 16 so that the enmo transistor 100 is operated. Enmotransistors 101, 102 and enmotransistors 100, 101, and 102, which are not shown in the drawing, are also connected in parallel by the same method as the enmotransistor 100. It works. In addition, the distance L2 between the drain electrode 13A and the source electrode 14B is sufficiently larger than the channel length L1 so that parasitic bipolar transistors 100P, 101P, and 102P in the separated region are initially formed in the snap-back. Does not work enough. In addition, among the electron-hol-pairs generated in the drain depletion region of the enmo transistor 100, the effect of the bulk dispersion resistance due to the hole on the adjacent enmo transistor 101 is influenced by the channel region resistance. Since it is less than, it is possible to extinguish the ESD pulse while minimizing the influence of the adjacent NMO transistors 101 and 102. In the new electrostatic discharge protection circuit of the separated drain or source structure, the entire enmotransistors 100, 101, and 102 operate even in the snap-back region after the ESD pulse is applied. Therefore, it works as a better ESD protection circuit than conventional ESD protection circuit structure.

제5도는 본 발명의 실시예에 따른 ESD 보호회로에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing a simulation result for the ESD protection circuit according to an embodiment of the present invention.

제5도를 참조하면, 채널폭을 300㎛, 게이트 전극의 길이를 1㎛, 상기 드레인 전극(13A)과 상기 소오스 전극(14B)사이의 거리(L2)를 2㎛, 산화막 두께를 120Å으로 제조된 상태에서 3000V의 HBM ESD 펄스를 가판전압(VSS)으로 인가한 경우 ESD 보호회로에 대한 초기 스냅-백 영역에서의 전류분포를 나타냈다. 제5도의 엔모오스트랜지스터들(100, 101, 102, 103)은 1/2만 동작하는 반면 제4도의 엔모오스트랜지스터들(100, 101, 102)은 모두 동작하여 전류경로를 형성함을 알 수 있다. 또한 시간이 증가함에 따라 전류가 증가하고 상기 엔모오스트랜지스터들(100, 101, 102)뿐만 아니라 분리된 드레인 혹은 소오스 영역에서 상기 기생적인 수평형 바이폴라 트랜지스터들(100P, 101P, 102P)도 동작한다.Referring to FIG. 5, the channel width is 300 mu m, the gate electrode length is 1 mu m, the distance L2 between the drain electrode 13A and the source electrode 14B is 2 mu m, and the oxide film thickness is 120 mu m. In this state, when 3000V HBM ESD pulse is applied as the VSS, the current distribution in the initial snap-back area for the ESD protection circuit is shown. It can be seen that the enmo transistors 100, 101, 102, and 103 of FIG. 5 operate only 1/2, while the enmo transistors 100, 101, and 102 of FIG. 4 all operate to form a current path. have. In addition, as time increases, the current increases, and the parasitic horizontal bipolar transistors 100P, 101P, and 102P operate in separate drain or source regions as well as the MOS transistors 100, 101, and 102.

제6도는 모오스트랜지스터 내부 실리콘 단결정에 대한 온도 분포에서의 종래 ESD 보호회로 구조와 본 발명인 ESD 보호회로 구조를 비교한 것이다.6 compares the conventional ESD protection circuit structure in the temperature distribution for the silicon single crystal of the MOS transistor with the ESD protection circuit structure of the present invention.

제6도를 참조하면, 도면에서 알 수 있듯이 종래구조에 비해 실시예에 따른 구조가 온도 분포에 대해 훨씬 양호한 특성를 나타낸다.Referring to FIG. 6, as can be seen from the figure, the structure according to the embodiment shows much better characteristics with respect to the temperature distribution than the conventional structure.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 ESD 보호회로는 모든 모오스트랜지스터들이 동작하여 전류경로를 형성함으로써 반도체 장치가 열적으로 파괴되는 것을 방지할 수 있는 이점을 갖는다. 또한 온도 분포에 대해 종래 구조보다 양호하다는 이점이 있다. 또한 공정변화와 환경조건에 관계없이 반도체 장치의 성능이 향상될 수 있는 이점을 갖는다.As described above, the ESD protection circuit according to the embodiment of the present invention has the advantage that all the MOS transistors are operated to form a current path, thereby preventing the semiconductor device from being thermally destroyed. There is also an advantage that the temperature distribution is better than the conventional structure. In addition, the performance of the semiconductor device can be improved regardless of process changes and environmental conditions.

Claims (7)

정전기 방전 보호회로를 갖는 반도체 장치에 있어서, 상기 정전기 방전 보호회로내의 제1모오스트랜지스터의 드레인 영역 또는 소오스 영역은 제2모오스트랜지스터의 소오스 영역 또는 드레인 영역과 분리되고, 상기 제1모오스트랜지스터의 드레인 영역은 출력 패드에 접속되고 소오스 영역은 접지전원에 접속됨을 특징으로 하는 정전기 방전 보호회로.A semiconductor device having an electrostatic discharge protection circuit, wherein the drain region or source region of the first MOS transistor in the electrostatic discharge protection circuit is separated from the source region or the drain region of the second MOS transistor, and the drain region of the first MOS transistor. And a source region connected to a ground power source. 제1항에 있어서, 상기 모오스트랜지스터는 엔형모오스 트랜지스터 또는 피형모오스 트랜지스터임을 특징으로 하는 정전기 방전 보호회로.The electrostatic discharge protection circuit according to claim 1, wherein the MOS transistor is an N-type transistor or a P-type transistor. 정전기 방전 보호회로를 갖는 반도체 장치에 있어서, 상기 정전기 방전 보호회로내에서 제1모오스트랜지스터의 게이트 전극 채널 길이와 제1모오스트랜지스터의 드레인 전극과 제2모오스트랜지스터의 소오스 전극사이의 거리가 차이가 나고, 상기 제1모오스트랜지스터의 게이트 전극과 드레인 전극을 접속하기 위한 콘택사이의 거리와 상기 콘택과 상기 드레인 전극의 한쪽 경계면사이의 거리를 달리하고, 상기 제1모오스트랜지스터의 드레인 영역 또는 소오스 영역은 상기 제2모오스트랜지스터의 드레인 영역 또는 소오스 영역과 분리되는 웰을 가짐을 특징으로 하는 정전기 방전 보호회로.A semiconductor device having an electrostatic discharge protection circuit, wherein the distance between the gate electrode channel length of the first MOS transistor and the drain electrode of the first MOS transistor and the source electrode of the second MOS transistor are different in the electrostatic discharge protection circuit. And a distance between the contact for connecting the gate electrode and the drain electrode of the first MOS transistor and a distance between the contact and one interface of the drain electrode, wherein the drain region or the source region of the first MOS transistor is And a well separated from the drain region or the source region of the second MOS transistor. 제3항에 있어서, 상기 제1모오스트랜지스터의 게이트 전극채널 길이에 비해 제1모오스트랜지스터의 드레인 전극과 제2모오스트랜지스터의 소오스 전극사이의 거리가 약 1.2배 이상 차이가 있음을 특징으로 하는 정전기 방전 보호회로.4. The electrostatic discharge of claim 3, wherein a distance between the drain electrode of the first MOS transistor and the source electrode of the second MOS transistor is about 1.2 times or more than the length of the gate electrode channel of the first MOS transistor. Protection circuit. 제3항에 있어서, 상기 게이트 전극과 드레인 전극(혹은 소오스 전극)을 접지전원에 접속됨을 특징으로 하는 정전기 방전 보호회로.4. The electrostatic discharge protection circuit according to claim 3, wherein the gate electrode and the drain electrode (or source electrode) are connected to a ground power source. 제3항에 있어서, 상기 모오스트랜지스터는 엔형모오스 트랜지스터 또는 피형모오스 트랜지스터임을 특징으로 하는 정전기 방전 보호회로.4. The electrostatic discharge protection circuit according to claim 3, wherein the MOS transistor is an N-type transistor or an MOS transistor. 반도체 장치내의 정전기 방전 보호회로에 있어서: 제 1도전형의 기판내에 일정 간격을 두고 형성된 고농도의 제2도전형 드레인 영역과 소오스영역들과; 상기 기판상의 일부에 형성된 절연막들과; 상기 드레인 영역들과 상기 소오스 영역들상의 일부에 각각 형성된 드레인 전극들과 소오스 전극들과; 상기 절연막들내의 중앙 일부에 형성된 게이트 전극들을 가짐을 특징으로 하는 정전기 방전 보호회로.An electrostatic discharge protection circuit in a semiconductor device, comprising: a high concentration of a second conductive drain region and a source region formed at regular intervals in a first conductive substrate; Insulating films formed on a portion of the substrate; Drain electrodes and source electrodes formed on the drain regions and a portion of the source regions, respectively; And a gate electrode formed at a central portion of the insulating layers.
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