KR100638455B1 - ESD protection circuit for high voltage device and semiconductor device comprising it - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정전방전(ESD; Electro static Discharge) 현상으로부터 집적회로의 내부소자를 보호하기 위한 ESD 보호 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an ESD protection circuit for protecting an internal device of an integrated circuit from an electrostatic discharge (ESD) phenomenon.

본 발명의 ESD 보호회로는, 게이트 및 소스 접합에 접지전압단이 연결된 엔모스트랜지스터; 및 게이트가 접지전압단에 연결되거나 플로팅되고 상기 엔모스트랜지스터의 드레인 접합에 자신의 일측 접합이 연결되고 자신의 타측 접합이 소자의 입출력 패드에 접속된 피모스트랜지스터를 포함하여 이루어지며, 상기 엔모스트랜지스터는 P형 기판에 형성되며, 상기 피모스트랜지스터는 상기 엔모스트랜지스터의 드레인 접합이 연결되는 N웰 상에 형성된다.An ESD protection circuit of the present invention includes: an MOS transistor having a ground voltage terminal connected to a gate and a source junction; And a PMOS transistor having a gate connected or floating to a ground voltage terminal and having one side junction thereof connected to the drain junction of the NMOS transistor and the other side junction thereof connected to the input / output pad of the device. The transistor is formed on a P-type substrate, and the PMOS transistor is formed on the N well to which the drain junction of the NMOS transistor is connected.

상기 구성의 ESD 보호회로는 고전압 환경에서도 양호한 ESD 특성을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 반도체 소자 내에서 ESD 보호회로가 차지하는 면적이 작은 장점이 있다.The ESD protection circuit of the above configuration can not only have good ESD characteristics even in a high voltage environment, but also has an advantage that the area occupied by the ESD protection circuit in the semiconductor device is small.

집적회로, ESD, 고전압 인터페이스, 고전압 소자, 정전기Integrated Circuits, ESD, High Voltage Interfaces, High Voltage Devices, Static Electricity

Description

고전압 소자용 ESD 보호회로 및 이를 구비한 반도체 소자{ESD protection circuit for high voltage device and semiconductor device comprising it} ESD protection circuit for high voltage devices and a semiconductor device comprising the same             

도 1은 종래기술에 의한 ESD 보호회로의 기판상에서의 단면도,1 is a cross-sectional view on a substrate of an ESD protection circuit according to the prior art;

도 2는 본 발명에 의한 ESD 보호회로의 기판상에서의 단면도,2 is a cross-sectional view on a substrate of an ESD protection circuit according to the present invention;

도 3은 도 2의 ESD 보호회로의 상면도,3 is a top view of the ESD protection circuit of FIG. 2;

도 4는 도 2의 ESD 보호회로의 회로도.4 is a circuit diagram of the ESD protection circuit of FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

ENM : 엔모스트랜지스터 EPM : 피모스트랜지스터ENM: Enmotransistor EPM: Pymotransistor

101 : P형 기판 102 : N웰101: P-type substrate 102: N well

121, 123 : N 드리프트 영역 122, 124 : N 액티브 영역121, 123: N drift region 122, 124: N active region

141, 143 : P 드리프트 영역 142, 144 : P 액티브 영역141, 143: P drift region 142, 144: P active region

본 발명은 반도체 집적회로에 관한 것으로, 특히 정전방전(ESD; Electro static Discharge) 현상으로부터 집적회로의 내부소자를 보호하기 위한 ESD 보호 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor integrated circuits, and more particularly, to an ESD protection circuit for protecting internal elements of an integrated circuit from an electrostatic discharge (ESD) phenomenon.

정전기에 의한 정전방전(Electro static Discharge)에는 크게 두가지 종류가 있다. 첫째가 디바이스가 패키지(Package) 형태로 어떠한 테스트 장비 등에 장착될 때 그 장비의 접지 상태가 불안정하여 발생하는 정전기로 전압은 약 250V로 낮으나 임피던스가 작아서 전하량은 상대적으로 많은 경우(Machine Model)이며, 두번째는 디바이스가 사용자의 손에 닿을 때 인체에 유기되어 있던 정전기가 방전되는 형태로 약 2000V의 고전압이나 큰 임피던스를 통해서 방전되어 낮은 전하량을 가지는 경우(Human Body Model)이다. There are two main types of electrostatic discharges. First, when the device is installed in any test equipment in the form of package, the static electricity generated by unstable ground state of the equipment is about 250V, but the impedance is small, so the amount of charge is relatively high (Machine Model). The second case is when the device touches the user's body and discharges the static electricity that has been induced in the human body, and discharges it through a high voltage of about 2000V or a large impedance (Human Body Model).

이러한 정전기에 노출되면 MOS 디바이스는 게이트 옥사이드 파괴(gate oxide rupture), 접합 파괴(junction spiking) 등의 현상이 발생하여 디바이스가 완전히 파괴되거나 혹은 미세하게 데미지(damage)를 받아 소자 신뢰도(reliability)에 심각한 영향을 준다. When exposed to such static electricity, MOS devices may experience gate oxide rupture, junction spiking, or the like, resulting in complete device destruction or minor damage, resulting in severe device reliability. affect.

따라서 정전기의 유입에 따른 파괴로부터 집적회로를 보호하기 위하여 집적회로 내부와 외부와의 연결부위에 ESD 보호회로를 삽입한다. 정전기 방전은 ESD 보호회로에 의해 접지선(ground line) 또는 Vcc선을 통해 제거되며, 내부회로는 안전하게 되는 것이다. Therefore, in order to protect the integrated circuit from destruction due to the inflow of static electricity, an ESD protection circuit is inserted at the connection portion between the inside and the outside of the integrated circuit. Electrostatic discharge is removed through the ground line or the Vcc line by the ESD protection circuit, and the internal circuit is safe.

한편, 고속 동작을 요구하는 ULSI/VLSI MOS 디바이스에서는 살리사이드(Salicide; Self-aligned Silicide) 공정이 낮은 콘택 저항과 커패시턴스를 얻기 위한 효율적인 방법으로 알려져 있어 실질적으로 필수적으로 이용되고 있는 실정이다.On the other hand, in a ULSI / VLSI MOS device requiring high speed operation, a salicide (Salicide; Self-aligned Silicide) process is known as an efficient method for obtaining low contact resistance and capacitance, which is practically used.

하지만 살리사이드 공정을 수행한 경우, ESD 보호 회로의 NMOS트랜지스터 드레인은 저항이 적어질 수밖에 없어 ESD 특성이 저하되며, 더 두꺼운 실리사이드 층이 더욱 ESD에 취약한 것으로 알려져 있다.However, when the salicide process is performed, the NMOS transistor drain of the ESD protection circuit is inevitably low in resistance, leading to deterioration in ESD characteristics, and thicker silicide layers are more susceptible to ESD.

본 발명의 출원인은 상기 문제점들 해결하기 위한 방안으로서, 대한민국 특허출원 2001-0016757호의 개선된 종래 기술을 제안한 바 있다. 도 1에 도시한 바와 같은 상기 개선된 종래 기술에 따른 ESD 보호회로는 P형 기판(301); 상기 P형 기판 내의 일부영역에 형성된 N웰(302); 상기 P형 기판(301)에 형성되며, 접지전도라인이 콘택되는 N+ 소스접합, N+ 드레인접합 및 게이트 폴리실리콘을 포함하는 NMOS트랜지스터; 상기 N웰(302) 영역의 기판에 형성되며, 상기 NMOS트랜지스터의 N+ 소스접합에 접하여 형성된 P+ 드레인접합, P+ 소스접합 및 게이트 폴리실리콘을 포함하는 PMOS트랜지스터; 상기 PMOS트랜지스터의 P+소스접합에 접하여 형성되며 패드 전도라인이 콘택되는 N+ 접합; 및 상기 PMOS 및 NMOS 트랜지스터의 각 게이트 폴리실리콘과, 소스/드레인 접합 및 N+ 접합 상에는 형성된 실리사이드층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Applicant of the present invention has proposed an improved prior art of the Republic of Korea Patent Application 2001-0016757 as a solution to the above problems. The improved conventional ESD protection circuit as shown in FIG. 1 includes a P-type substrate 301; An N well 302 formed in a portion of the P-type substrate; An NMOS transistor formed on the P-type substrate 301 and including an N + source junction, an N + drain junction, and a gate polysilicon to which a ground conductive line is contacted; A PMOS transistor formed on a substrate in the N well 302 region and including a P + drain junction, a P + source junction, and a gate polysilicon formed in contact with an N + source junction of the NMOS transistor; An N + junction formed in contact with the P + source junction of the PMOS transistor and having a pad conducting line contacted thereto; And a silicide layer formed on each gate polysilicon of the PMOS and NMOS transistors, and a source / drain junction and an N + junction.

상기와 같은 개선된 종래기술에 따라, ESD보호 트랜지스터인 NMOS트랜지스터의 드레인 영역에 PMOS트랜지스터의 삽입으로 인해, 정상적인 동작상황에서 턴온(Turn-On)된 PMOS트랜지스터의 적은 저항으로 특성저하를 방지하면서도 ESD에 양호한 회로 및 구조를 얻을 수 있었다. According to the above-described improved conventional technique, the PMOS transistor is inserted into the drain region of the NMOS transistor, which is an ESD protection transistor, so that the ESD resistance of the PMOS transistor turned on under normal operation prevents deterioration of characteristics while preventing the deterioration of the characteristics. Good circuits and structures were obtained.

그러나, 개선된 종래기술의 경우도 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.However, the improved prior art also has the following problems.

상기 ESD 보호 트랜지스터는 반도체 소자가 정상 동작시에는 턴온되지 않아야 하는데, 종래기술의 ESD 보호 트랜지스터를 고전압 동작 환경의 소자에 적용하면, 정상 동작시의 전압이 상기 ESD 보호 트랜지스터를 턴온시키기에 충분한 크기가 되므로, 정상 동작시에 ESD 보호 기능이 구동되게 된다. 따라서, 종래기술의 ESD 보호 트랜지스터는 고전압 소자에는 사용할 수 없었다.The ESD protection transistor should not be turned on during normal operation of the semiconductor device. When the ESD protection transistor of the prior art is applied to a device in a high voltage operating environment, the voltage during normal operation is large enough to turn on the ESD protection transistor. Thus, the ESD protection function is driven during normal operation. Therefore, the prior art ESD protection transistors cannot be used in high voltage devices.

또한, 종래기술의 ESD 보호 트랜지스터를 구성하는 피모스 트랜지스터의 게이트에는 접지전압이 인가되고 있는데, 이러한 구조는 피모스 트랜지스터를 턴온시키는 구조로서 피모스 트랜지스터에 의한 저항은 떨어지고, 전류의 유동 경로 폭은 넓어지게 된다. 이러한 구조도 ESD 보호 트랜지스터가 턴온되는 전압을 낮추어 주어서, 고전압 소자에 적용하는데 마찬가지의 장애가 되었다. In addition, the ground voltage is applied to the gate of the PMOS transistor constituting the ESD protection transistor of the prior art, such a structure to turn on the PMOS transistor, the resistance of the PMOS transistor is reduced, the flow path width of the current is It becomes wider. This structure also lowers the voltage at which the ESD protection transistor is turned on, which is a similar obstacle to application in high voltage devices.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고전압 소자에 적용하였을때 양호한 ESD 특성을 가지는 ESD 보호회로를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an ESD protection circuit having good ESD characteristics when applied to a high voltage device.

또한, 본 발명은 웨이퍼 기판상 면적을 작게 차지하면서도 양호한 고전압 소자용 ESD 특성을 가지는 ESD 보호회로를 제공함을 다른 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide an ESD protection circuit which occupies a small area on the wafer substrate and has good ESD characteristics for high voltage devices.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 ESD 보호회로는, 게이트 및 소스 접합에 접지전압단이 연결된 엔모스트랜지스터; 및 게이트가 접지전압단에 연결되거나 플로팅되고 상기 엔모스트랜지스터의 드레인 접합에 자신의 일측 접합이 연결되고 자신의 타측 접합이 소자의 입출력 패드에 접속된 피모스트랜지스터를 포함하여 이루어지며, 상기 엔모스트랜지스터는 P형 기판에 형성되며, 상기 피모스트랜지스터는 상기 엔모스트랜지스터의 드레인 접합이 연결되는 N웰 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.An ESD protection circuit according to the present invention for achieving the above object, EnMOS transistor connected to the ground voltage terminal to the gate and source junction; And a PMOS transistor having a gate connected or floating to a ground voltage terminal and having one side junction thereof connected to the drain junction of the NMOS transistor and the other side junction thereof connected to the input / output pad of the device. The transistor is formed on a P-type substrate, and the PMOS transistor is formed on an N well to which the drain junction of the NMOS transistor is connected.

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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

(실시예)(Example)

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 본 실시예의 ESD 보호회로는, P형 기판(101); 상기 P형 기판(101) 내의 일부영역에 형성된 N웰(102); 상기 P형 기판(101)에 형성된 낮은 농도의 N+ 드리프트 도핑 영역(121, 123), 및 상기 N+ 드리프트 도핑 영역 내에 형성되는 높은 농도의 N+ 액티브 도핑 영역(122, 124)을 구비하는 소스 접합 및 드레인 접합을 포함하는 엔모스트랜지스터(ENM); 및 상기 N웰(102)에 형성된 낮은 농도의 P+ 드리프트 도핑 영역(141, 143), 및 상기 P+ 드리프트 도핑 영역 내에 형성되는 높은 농도의 P+ 액티브 도핑 영역(142, 144)을 구비하는 소스 접합 및 드레인 접합을 포함하는 피모스트랜지스터(EPM)를 포함하며,The ESD protection circuit of this embodiment as shown in Figs. 2 and 3 includes a P-type substrate 101; An N well 102 formed in a portion of the P-type substrate 101; Source junction and drain having low concentration N + drift doped regions 121 and 123 formed in the P-type substrate 101 and high concentration N + active doped regions 122 and 124 formed in the N + drift doped region. Enmotransistors (ENMs) including junctions; And a low concentration of P + drift doped regions 141 and 143 formed in the N well 102, and a high concentration of P + active doped regions 142 and 144 formed in the P + drift doped regions. A PMOS transistor comprising an junction (EPM),

상기 엔모스트랜지스터(ENM)의 소스 및 게이트에 접지전압단이 연결되며, 상기 엔모스트랜지스터(ENM)의 드레인 및 상기 피모스트랜지스터(EPM)의 드레인이 도전적으로 연결되며, 상기 피모스트랜지스터(EPM)의 소스에 소자의 입출력 패드가 연결되는 것을 특징으로 한다.A ground voltage terminal is connected to a source and a gate of the ENMO transistor ENM, a drain of the ENMO transistor and a drain of the PMOS transistor EPM are conductively connected, and the PMOS transistor EPM is electrically connected. And an input / output pad of the device is connected to the source.

본 실시예의 ESD 보호회로에서는, 엔모스트랜지스터로 GGNMOS(gate grounded NMOS)를 구성하여, 고전압환경에서 ESD 보호용 소자로 기능한다. 즉, 대응하는 엔모스트랜지스터의 게이트가 플로팅 되었던 개선된 종래기술의 엔모스트랜지스터에 비해 항복전압값 자체가 높아져서 고전압환경에 적합하게 된다. 또한, 상기 2개의 모스트랜지스터(ENM, EPM) 중 하나의 게이트단에는 접지전압을 인가하여 PAD단과 접지전압단 사이에 발생하는 전압에 대한 ESD 보호 트랜지스터의 민감도를 높이는 것이 바람직하다. 그런데, 도시된 구조는 엔모스트랜지스터(ENM)의 게이트에 접지전압을 인가하였으므로 피모스트랜지스터(EPM)의 게이트는 플로팅시킬 수 있으며, 이는 하기 설명과 같이 고전압 소자용으로서의 장점을 더욱 커지게 한다.In the ESD protection circuit of this embodiment, a gate grounded NMOS (GGNMOS) is formed of an MOS transistor to function as an ESD protection device in a high voltage environment. That is, the breakdown voltage value itself is higher than that of the improved conventional MOS transistor in which the gate of the corresponding MOS transistor is floated, thereby making it suitable for a high voltage environment. In addition, it is preferable to apply a ground voltage to one gate terminal of the two MOS transistors ENM and EPM to increase the sensitivity of the ESD protection transistor to the voltage generated between the PAD terminal and the ground voltage terminal. However, in the illustrated structure, since the ground voltage is applied to the gate of the ENMO transistor ENM, the gate of the PMOS transistor EMP can be floated, which further increases the advantages for the high voltage device as described below.

ESD 보호 회로는 접지 쪽으로 정전기를 추출하기 위하여 접지와 패드(Pad) 사이에 상기 엔모스트랜지스터를 구비하고 있는 바, 보다 좋은 ESD 특성을 위해서는 상기 ESD 보호용 엔모스트랜지스터의 드레인 영역에서 패드까지의 저항은 커지는 것이 바람직한데, 이는 다음의 이유로 인하여 ESD 특성의 향상을 기대할 수 있기 때문이다.The ESD protection circuit includes the MOS transistor between the ground and the pad to extract static electricity toward the ground, and for better ESD characteristics, the resistance from the drain region to the pad of the ESD protection enMOS transistor is increased. It is desirable to increase, because an improvement in ESD characteristics can be expected for the following reasons.

첫 번째로 드레인 전체에 균일한 저항을 제공하므로써, 엔모스트랜지스터가 ESD 상황에서 턴온(Turn-On) 될 때, 엔모스트랜지스터의 양 끝단이 먼저 턴온(Turn-On) 되지 않고, 트랜지스터가 균일하게 턴온(Turn-On) 되는 특성을 얻을 수 있다. 두 번째, ESD 상황에서 스냅백(Snap-Back) 모드로 들어갈 때, 두 번째 항복(2nd Breakdown) 전압을 스냅백 전압보다 높게 하기 위해서는 드레인의 저항 성분을 키워 주어야 하며, 그렇게 함으로써 여러개의 트랜지스터가 동시에 턴온(Turn-On) 되도록 할 수 있다.Firstly, by providing a uniform resistance across the drain, when the MOS transistor is turned on in an ESD situation, both ends of the MOS transistor are not first turned on and the transistor is uniformly Turn-on characteristic can be obtained. Second, when entering the Snap-Back mode in an ESD situation, in order to make the 2nd Breakdown voltage higher than the Snapback voltage, it is necessary to increase the drain's resistance component, so that several transistors simultaneously It can be turned on.

본 발명에서는 ESD 엔모스트랜지스터(ENM)의 드레인 영역에 위치하는 N웰(102) 상에 피모스트랜지스터(EPM)를 형성하여 필요한 크기의 저항을 부여한다. 피모스트랜지스터(EPM)의 게이트에는 접지전압(ground)을 연결하거나, 플로팅시킬 수 있다. 상기 2가지 경우 모두 피모스트랜지스터(EPM)의 게이트 절연막에 접하여 캐 리어채널이 형성되는 것을 허용하지만, 접지전압을 가하는 경우가 보다 넓은 캐리어 채널을 형성하게 된다. 따라서, 게이트를 플로팅시키는 경우가 정상동작시 피모스트랜지스터(EPM)가 가지는 저항이 더 커지게되므로, 고전압용 환경에 보다 적합하다.In the present invention, a PMOS transistor (EPM) is formed on the N well 102 positioned in the drain region of the ESD enMOS transistor (ENM) to impart a resistance of a required size. A ground voltage may be connected to or floated on the gate of the PMOS transistor EPM. In both cases, the carrier channel is allowed to be formed in contact with the gate insulating film of the PMOS transistor, but the case of applying the ground voltage forms a wider carrier channel. Therefore, in the case where the gate is floated, the resistance of the PMOS transistor EMP becomes larger in the normal operation, and therefore, the gate floating is more suitable for a high voltage environment.

상기와 같이, 정상적인 동작시는 피모스트랜지스터(EPM)가 턴온(Turn-On)되어 피모스트랜지스터(EPM)를 통한 작은 저항을 형성하나, 피모스트랜지스터(EPM)의 소스에 매우 높은 전하량의 고전압이 가해지는 ESD 상황에서는, 턴오프(Turn-Off)되는 피모스트랜지스터(EPM)쪽은 매우 높은 저항값을 가지게 되므로, ESD 전류의 유출경로로서 피모스트랜지스터(EPM) 하단의 N웰(102)을 통한 패스(Path)가 형성된다. 따라서 ESD 상황에서는 외부에서 들어오는 전류가 N웰(102)을 통해서 지나므로, 필요한 저항을 N웰을 통해서 얻게 되는데, 이렇게 얻어진 저항값은 ESD 보호용 엔모스트랜지스터의 드레인 영역에서 패드까지의 저항를 충분히 크게 하여 엔모스트랜지스터(ENM)의 ESD 특성을 향상시킨다.As described above, the PMOS transistor (EPM) is turned on during normal operation to form a small resistance through the PMOS transistor, but the high voltage of a very high amount of charge at the source of the PMOS transistor (EPM). In this applied ESD situation, the turned-off PMOS transistor (EPM) has a very high resistance value, so the N well 102 at the bottom of the PMOS transistor (EPM) as an outflow path of the ESD current. A path through is formed. Therefore, in the ESD situation, since the current flowing from the outside passes through the N well 102, the necessary resistance is obtained through the N well. The obtained resistance value is large enough to increase the resistance from the drain region to the pad of the ESD protection enMOS transistor. Enhance the ESD characteristics of ENMOS transistors.

도 2 및 도 3에 도시된 피모스트랜지스터(EPM) 및 엔모스트랜지스터(ENM)는, 도 1에 도시한 종래기술의 경우와 비교했을 때, 소스 접합 및 드레인 접합이 드리프트 도핑 영역(121, 123, 141, 143) 및 액티브 도핑 영역(122, 124, 142, 144)의 이중 구조로 된 차이점이 있음을 알 수 있다. 이는 고전압용 소자의 경우 정상적인 동작시에도 패드와 접지전압단 간에 상당히 높은 전압이 인가되는 바, 정상적인 동작 전압에서 ESD용 엔모스트랜지스터(ENM)가 동작하는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 정상적인 동작 전압이 인가되는 엔모스트랜지스터(ENM)의 소스 접합 및 게이트 접합을 드리프트 도핑 영역(121, 123)과 액티브 도핑 영역(122, 124)의 이중 정션(junction)으로 구성하여 정션 브레이크 다운 전압(junction break-down voltage)을 높여주어, 엔모스트랜지스터(ENM)가 정상적인 동작시의 고전압에서는 작동 안하고, ESD 상황의 보다 높은 고전압 스트레스가 가해질때 동작토록 하는 것이다. 보다 고전압용 ESD 소자의 특성을 살리기 위해서는 ESD용 엔모스트랜지스터(ENM) 뿐만 아니라, 피모스트랜지스터(EPM)의 소스 접합 및 게이트 접합도 상기와 같이 드리프트 도핑 영역(141, 143)과 액티브 도핑 영역(142, 144)의 이중 정션(junction)으로 구성하는 것이 바람직하다.In FIG. 2 and FIG. 3, the PMOS transistors EMP and the ENMOS transistors ENM have a drift doping region 121 and 123 in which the source junction and the drain junction have a drift dopant region as compared with the prior art illustrated in FIG. 1. , 141, 143 and the active doped regions 122, 124, 142, and 144 have a dual structure. In the case of the high voltage device, a high voltage is applied between the pad and the ground voltage terminal even during normal operation, and this is to prevent the ESD ENMOS from operating at the normal operating voltage. That is, the junction breakdown of the source junction and the gate junction of the NMOS transistor ENM to which the normal operating voltage is applied are constituted by double junctions of the drift doping regions 121 and 123 and the active doping regions 122 and 124. By increasing the junction break-down voltage, the ENMO transistors do not operate at high voltages under normal operation, but operate at higher voltage stresses under ESD conditions. In order to utilize the characteristics of the higher-voltage ESD device, the source junction and the gate junction of not only the ESD enMOS transistor (ENM) but also the PMOS transistor (EPM) are the same as described above. It is preferable to configure a double junction of 142 and 144.

본 실시예에 의한 상기 ESD 보호회로는 P형 기판상에 제조되며, 입출력 신호의 스윙폭이 큰 고전압 인터페이스를 가지는 반도체 소자에 적용될 수 있다. 이 경우 상기 반도체 소자는, 외부 소자로 신호를 입출력 하기 위한 패드; 상기 패드를 통해 외부로 입출력되는 신호에 대한 소정의 처리 기능을 수행하는 내부회로; 및 ESD로부터 상기 내부회로를 보호하기 위한 상기 ESD 보호회로를 포함하게 된다.The ESD protection circuit according to the present embodiment is manufactured on a P-type substrate and can be applied to a semiconductor device having a high voltage interface having a large swing width of an input / output signal. In this case, the semiconductor device, the pad for inputting and outputting signals to an external device; An internal circuit that performs a predetermined processing function on a signal inputted and outputted to the outside through the pad; And the ESD protection circuit for protecting the internal circuit from ESD.

도 4의 회로는 본 실시예의 ESD 보호회로를 간략화한 회로도이며, 상기 내부회로는 입력버퍼 및/또는 출력드라이버를 경유하여 상기 회로도 상의 패드(PAD)에 접속된다. 상기 ESD 보호회로는 ESD 상황에서 정전기로부터 상기 내부회로 및 버퍼/드라이버 회로를 보호한다.The circuit of Fig. 4 is a simplified circuit diagram of the ESD protection circuit of this embodiment, and the internal circuit is connected to the pad PAD on the circuit diagram via an input buffer and / or an output driver. The ESD protection circuit protects the internal circuitry and the buffer / driver circuit from static electricity in an ESD situation.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

본 발명에 따른 ESD 보호회로를 실시함에 의해 고전압 환경에서도 양호한 ESD 특성을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 반도체 소자 내에서 ESD 보호회로가 차지하는 면적을 절감할 수 있는 효과가 있다.
By implementing the ESD protection circuit according to the present invention can not only have a good ESD characteristics in a high voltage environment, but also can reduce the area occupied by the ESD protection circuit in the semiconductor device.

Claims (8)

반도체 소자내 형성되는 ESD 보호회로에 있어서,In an ESD protection circuit formed in a semiconductor device, 게이트 및 소스 접합에 접지전압단이 연결된 엔모스트랜지스터; 및 An enMOS transistor having a ground voltage terminal connected to the gate and source junctions; And 게이트가 접지전압단에 연결되거나 플로팅되고, 상기 엔모스트랜지스터의 드레인 접합에 자신의 드레인 접합이 연결되고 소스 접합이 상기 소자의 입출력 패드에 접속된 피모스트랜지스터를 포함하며,A gate connected to or floated at a ground voltage terminal, a drain junction of which is connected to a drain junction of the NMOS transistor, and a source junction of which is connected to an input / output pad of the device; 상기 엔모스트랜지스터는 P형 기판에 형성되며, 상기 피모스트랜지스터는 상기 엔모스트랜지스터의 드레인 접합이 연결되는 N웰 상에 형성되는 ESD 보호회로.And the NMOS transistor is formed on a P-type substrate, and the PMOS transistor is formed on an N well to which a drain junction of the NMOS transistor is connected. 반도체 소자내 형성되는 ESD 보호회로에 있어서,In an ESD protection circuit formed in a semiconductor device, P형 기판; P-type substrate; 상기 P형 기판 내의 일부영역에 형성된 N웰; An N well formed in a portion of the P-type substrate; 상기 P형 기판에 형성된 낮은 농도의 N+ 드리프트 도핑 영역, 및 상기 N+ 드리프트 도핑 영역 내에 형성되는 높은 농도의 N+ 액티브 도핑 영역을 구비하는 소스 접합 및 드레인 접합을 포함하는 엔모스트랜지스터; 및 An MOS transistor comprising a source junction and a drain junction having a low concentration of N + drift doped region formed in the P-type substrate and a high concentration of N + active doped region formed in the N + drift doped region; And 상기 N웰에 형성된 피모스트랜지스터를 포함하며,It includes a PMOS transistor formed in the N well, 상기 엔모스트랜지스터의 소스 및 게이트에 접지전압단이 연결되며, 상기 엔모스트랜지스터의 드레인 및 상기 피모스트랜지스터의 드레인이 도전적으로 연결되 며, 상기 피모스트랜지스터의 소스에 상기 소자의 입출력 패드가 연결되는 ESD 보호회로.A ground voltage terminal is connected to a source and a gate of the MOS transistor, a drain of the MOS transistor and a drain of the PMOS transistor are conductively connected, and an input / output pad of the device is connected to the source of the PMOS transistor. ESD protection circuit. 제2항에 있어서, 상기 피모스트랜지스터는,The method of claim 2, wherein the PMOS transistor, 상기 N웰에 형성된 낮은 농도의 P+ 드리프트 도핑 영역, 및 상기 P+ 드리프트 도핑 영역 내에 형성되는 높은 농도의 P+ 액티브 도핑 영역을 구비하는 소스 접합 및 드레인 접합을 포함하는 A source junction and a drain junction having a low concentration P + drift doped region formed in said N well, and a high concentration P + active doped region formed in said P + drift doped region. ESD 보호회로.ESD protection circuit. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 엔모스트랜지스터의 드레인 접합의 N+ 드리프트 영역은, 상기 N웰에 접촉되도록 형성되는 ESD 보호회로.The N + drift region of the drain junction of the NMOS transistor is formed in contact with the N well. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 피모스트랜지스터의 게이트는 플로팅된 ESD 보호회로.The gate of the PMOS transistor is floating ESD protection circuit. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 피모스트랜지스터의 게이트는 접지전압단에 연결되는 ESD 보호회로.An ESD protection circuit having a gate of the PMOS transistor connected to a ground voltage terminal. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 ESD 보호회로는 고전압 인터페이스를 가지는 반도체 소자 내에 형성되는 ESD 보호회로.The ESD protection circuit is formed in a semiconductor device having a high voltage interface. 고전압 인터페이스를 가지며, P형 기판상에 제조되는 반도체 소자에 있어서,A semiconductor device having a high voltage interface and manufactured on a P-type substrate, 외부 소자로 신호를 입출력 하기 위한 패드;A pad for inputting and outputting a signal to and from an external device; 상기 패드를 통해 외부로 입출력되는 신호에 대한 소정의 처리 기능을 수행하는 내부회로; 및An internal circuit that performs a predetermined processing function on a signal inputted and outputted to the outside through the pad; And ESD로부터 상기 내부회로를 보호하기 위한 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 ESD 보호회로The ESD protection circuit according to any one of claims 1 to 6, for protecting the internal circuit from ESD. 를 포함하는 반도체 소자.Semiconductor device comprising a.
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