KR100681205B1 - Semiconductor device for esd circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정전기방전 보호회로의 면적을 작게 하면서도 정전기방전 보호회로가 견딜수 있는 가장 높은 전류값을 증가시킬 수 있는 정전기방전 보호 회로를 위한 반도체 소자를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 정전기방전보호회로를 위한 반도체소자는 반도체 기판, 상기 반도체 기판 상의 선택된 표면 상에 적층된 게이트산화막과 게이트전극, 상기 게이트산화막과 게이트전극의 적층 구조 양측벽에 형성된 게이트스페이서, 상기 게이트전극의 일측 상기 반도체 기판 내에 형성되며 접지에 연결된 소스영역, 및 상기 게이트전극의 타측 상기 반도체 기판 내에 형성되며 제1영역과 상기 제1영역으로부터 격리된 제2영역으로 이루어져 패드에 연결된 드레인영역을 포함하고, 이와 같이 본 발명은 정전기방전 보호회로용 소자로 GGNMOS 또는 PMOS를 사용할 때 패드에 연결되는 드레인영역을 두 개로 분리하여 형성하므로써 ESD 전류의 패스를 하나 더 만들어 주어 드레인영역의 에지에 전류가 집중되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention is to provide a semiconductor device for an electrostatic discharge protection circuit that can increase the highest current value that the electrostatic discharge protection circuit can withstand while reducing the area of the electrostatic discharge protection circuit. The semiconductor device may include a semiconductor substrate, a gate oxide film and a gate electrode stacked on a selected surface on the semiconductor substrate, a gate spacer formed on both sidewalls of the stacked structure of the gate oxide film and the gate electrode, and formed in the semiconductor substrate on one side of the gate electrode. A source region connected to a ground, and a drain region formed in the semiconductor substrate on the other side of the gate electrode and having a first region and a second region isolated from the first region, and connected to a pad. You can use GGNMOS or PMOS as a protection circuit Separating and drain regions coupled to the pad in two By forming a path for the ESD current one it is capable of preventing the effect that given further made that the current concentration at the edge of the drain region.
정전기방전보호, ESD, GGNMOS, 접지, BJTElectrostatic Discharge Protection, ESD, GGNMOS, Ground, BJT
Description
도 1은 종래기술에 따른 정전기방전 보호회로의 구조를 도시한 회로도,1 is a circuit diagram showing the structure of the electrostatic discharge protection circuit according to the prior art,
도 2는 종래기술에 따른 정전기방전 보호회로로 사용된 GGNMOS의 구조를 도시한 소자 단면도,Figure 2 is a cross-sectional view showing the structure of a GGNMOS used as a static discharge protection circuit according to the prior art,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 정전기방전 보호회로용 GGNMOS의 구조를 도시한 단면도,3 is a cross-sectional view showing the structure of a GGNMOS for an electrostatic discharge protection circuit according to a first embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 정전기방전 보호회로용 GGNMOS의 구조를 도시한 단면도,4 is a cross-sectional view showing the structure of a GGNMOS for an electrostatic discharge protection circuit according to a second embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 정전기방전 보호회로용 PMOS의 구조를 도시한 단면도,5 is a cross-sectional view showing the structure of a PMOS for an electrostatic discharge protection circuit according to a third embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 정전기방전 보호회로용 PMOS의 구조를 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view showing the structure of a PMOS for an electrostatic discharge protection circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
31 : p형 반도체 기판 32 : 게이트산화막31 p-
33 : 게이트전극 34 : 게이트스페이서33: gate electrode 34: gate spacer
35 : n+ 소스영역 36 : n+ 드레인영역35: n + source region 36: n + drain region
36a : 제1드레인영역 36b : 제2드레인영역36a: first drain
37 : p+ 접지전압픽업영역 38 : 패드37: p + ground voltage pick-up area 38: pad
39 : 소자분리막 40 : 저항39: device isolation layer 40: resistance
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 집적회로를 정전기방전(ESD)에 의한 손상으로부터 보호하는 정전기방전 보호 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to an electrostatic discharge protection circuit that protects a semiconductor integrated circuit from damage caused by electrostatic discharge (ESD).
반도체 집적회로는 정전기방전(ESD) 펄스에 대해 매우 민감하고, 특히 정전기방전(ESD) 펄스에 의해 만들어지는 높은 전압과 전류에 의해 물리적 손상을 받기 쉽다. 특히, 최근에 반도체소자의 크기가 작아지고 있기 때문에 더불어 정전기방전(ESD) 보호회로의 크기도 작아지면서 손상없이 견딜 수 있는 전압의 크기도 작아지고 있다. 또한, 소자의 속도가 커지고 있는 추세이기 때문에 정전기방전(ESD) 보호회로는 소자의 동작속도에 영향을 주지 않는 범위내에서 설계되어야 한다.Semiconductor integrated circuits are very sensitive to electrostatic discharge (ESD) pulses, and are particularly susceptible to physical damage by the high voltages and currents produced by electrostatic discharge (ESD) pulses. In particular, since the size of a semiconductor device has recently been reduced, the size of an electrostatic discharge (ESD) protection circuit is also reduced, and the size of a voltage that can withstand without damage is also reduced. In addition, since the speed of the device is increasing, the ESD protection circuit should be designed within a range that does not affect the operation speed of the device.
위와 같이 정전기방전(ESD) 보호회로는 고전압과 고전류를 갖는 정전기방전(ESD) 펄스가 반도체 소자에 인가되었을 때, 인가된 정전기방전(ESD) 펄스를 빠른 시간내에 제거하는 역할을 한다.As described above, the ESD protection circuit removes the applied ESD discharge pulses quickly when an ESD discharge pulse having high voltage and high current is applied to the semiconductor device.
일반적으로 정전기방전(ESD) 보호 회로는 BJT(bipolar junction transistor) 또는 다이오드로 구성되었으나, 최근에는 게이트가 접지된 NMOS 트랜지스터(Grounded Gate NMOS transistor; GGNMOS)를 사용한다.In general, an ESD protection circuit is composed of a bipolar junction transistor (BJT) or a diode, but recently, a grounded gate NMOS transistor (GGNMOS) is used.
GGNMOS는 게이트가 접지된 트랜지스터로서, 통상적인 MOS 트랜지스터처럼 채널형성에 의해 턴온되어 동작하는 것이 아니라 브레이크다운(breakdown) 현상에 의해 내부 NPN 구조가 BJT 처럼 동작하여 대량의 전류가 흐르도록 만들어진 소자이다.The GGNMOS is a gate-grounded transistor. Instead of turning on and operating by channel formation like a conventional MOS transistor, the internal NPN structure operates like a BJT by a breakdown phenomenon so that a large amount of current flows.
도 1은 종래기술에 따른 정전기방전 보호회로의 구조를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the structure of the electrostatic discharge protection circuit according to the prior art.
도 1을 참조하면, 내부 집적회로(12)와 연결된 패드(11) 사이에서 패드(11)에 드레인이 연결되고, 게이트와 소스가 접지(Vss)에 연결된 GGNMOS(13)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a drain is connected to the
도 2는 종래기술에 따른 정전기방전 보호회로로 사용된 GGNMOS의 구조를 도시한 소자 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing the structure of the GGNMOS used as the electrostatic discharge protection circuit according to the prior art.
도 2에 도시된 바와 같이, GGNMOS는 p형 반도체 기판(21), p형 반도체 기판(21) 상의 선택된 표면 상에 적층된 게이트산화막(22)과 게이트전극(23), 게이트산화막(22)과 게이트전극(23)의 적층 구조 양측벽에 형성된 게이트스페이서(24), 게이트전극(23) 양측의 p형 반도체 기판(21) 내에 형성된 n+ 소스영역(25)과 n+ 드레인영역(26), 그리고 n+ 소스영역(25)과 소자분리막(28)을 통해 분리되며 접지전압 픽업을 위해 p형 반도체 기판(21)에 형성된 p+ 접지전압픽업영역(27)으로 구성된다.As shown in FIG. 2, the GGNMOS includes a p-
도 2에서, n+ 드레인영역(26)은 패드(11)에 연결되고, 게이트전극(23), n+ 소스영역(25) 및 p+ 접지전압픽업영역(27)은 접지(GND)에 연결되어 있다.In FIG. 2, the n +
도 1 및 도 2와 같은 구성을 갖는 GGNMOS는 패드(11)에 ESD 펄스가 발생하면 턴온되기 전까지는 n+ 드레인영역(26)에 전하들이 모여 있다가 일정량 이상이 되면 n+ 드레인영역(26)과 p형 반도체 기판(21) 사이에 애벌런치 브레이크다운(Avalanche breakdown)이 일어나면서 기생 NPN BJT 동작에 의해 ESD 전류(I)는 접지로 빠져나가고, 따라서 내부 회로를 정전기방전(ESD)으로부터 보호하게 된다.In the GGNMOS having the configuration as shown in FIGS. 1 and 2, when an ESD pulse occurs in the
그러나, 종래기술은 정전기방전(ESD) 보호 회로가 견딜 수 있는 가장 높은 전류(It2)를 넘어서면 n+ 드레인영역(26)이 써멀데미지(thermal damage)를 입게 되어 정전기방전 보호 회로가 파괴된다.However, in the prior art, when the current exceeding the highest current It2 that the ESD protection circuit can withstand, n + drain region 26 suffers thermal damage, thereby destroying the ESD protection circuit.
도 2에서 보듯이, ESD 전류 'I'은 n+ 드레인영역(26)으로부터 접지(VSS)로 빠져나가기 위해 임피던스가 가장 낮은 패스를 이용하므로, 결국 게이트전극(23)에서 가까운 n+ 드레인영역(26)의 에지에 전류가 집중되어 이 부분의 온도가 올라가는 원인이 된다.As shown in FIG. 2, since the ESD current 'I' uses the path having the lowest impedance to escape from the n + drain region 26 to the ground VSS, the n + drain region (close to the gate electrode 23) is eventually used. Current is concentrated at the edge of 26), which causes the temperature of this part to rise.
이 열에 의해 콘택스파이킹(Contact spiking) 또는 커런트필라멘트(current pilamentation)에 의한 멜팅(melting)같은 페일이 발생하여 정전기 방전 보호 회로가 파괴된다.This heat causes a failure, such as contact spiking or melting by current filamentation, to destroy the electrostatic discharge protection circuit.
따라서, 강력한 정전기방전(ESD) 보호회로를 만들기 위해서는 DCGS(Drain Contact to Gate Space)를 늘려서 안정저항(Ballast resistance)을 높여주어야 한다. 이럴 경우 정전기방전(ESD) 보호회로의 면적이 현저히 증가하여 핀 캐패시턴스 스펙(Pin capacitance spec.)을 만족하기 힘들거나 또는 고집적 회로에서 정전기방전(ESD) 보호회로의 면적 비율만 높아지는 문제에 직면하게 된다.Therefore, to make a strong ESD protection circuit, it is necessary to increase the DCGS (Drain Contact to Gate Space) to increase the ballast resistance. In this case, the area of the ESD protection circuit is significantly increased, so that it is difficult to satisfy the pin capacitance specification or the area ratio of the ESD protection circuit in the high density circuit increases. .
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 정전기방전 보호회로의 면적을 작게 하면서도 정전기방전 보호회로가 견딜수 있는 가장 높은 전류값을 증가시킬 수 있는 정전기방전 보호 회로를 위한 반도체 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, a semiconductor device for an electrostatic discharge protection circuit that can increase the highest current value that the electrostatic discharge protection circuit can withstand while reducing the area of the electrostatic discharge protection circuit The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정전기방전보호회로를 위한 반도체소자는 반도체 기판, 상기 반도체 기판 상의 선택된 표면 상에 적층된 게이트산화막과 게이트전극, 상기 게이트산화막과 게이트전극의 적층 구조 양측벽에 형성된 게이트스페이서, 상기 게이트전극의 일측 상기 반도체 기판 내에 형성되며 접지에 연결된 소스영역, 및 상기 게이트전극의 타측 상기 반도체 기판 내에 형성되며, 제1영역과 상기 제1영역으로부터 격리된 제2영역으로 이루어져 패드에 연결된 드레인영역을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 드레인영역에서 상기 제1영역과 상기 제2영역은 소자분리막에 의해 격리된 것을 특징으로 하며, 상기 드레인영역에서 상기 제1영역과 상기 제2영역은 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 형성된 더미 패턴에 의해 격리된 것을 특징으로 한다.A semiconductor device for an electrostatic discharge protection circuit of the present invention for achieving the above object is formed on both sides of a semiconductor substrate, a gate oxide film and a gate electrode stacked on a selected surface on the semiconductor substrate, the sidewalls of the stacked structure of the gate oxide film and the gate electrode A pad comprising a gate spacer, a source region formed in the semiconductor substrate on one side of the gate electrode and connected to ground, and a second region formed in the semiconductor substrate on the other side of the gate electrode and isolated from the first region And a drain region connected to the drain region, wherein the first region and the second region are separated by an isolation layer, wherein the first region and the second region are separated from each other in the drain region. Is a dummy formed on the semiconductor substrate between the first region and the second region. Characterized in that the turn-by isolation.
또한, 본 발명의 정전기방전보호회로를 위한 반도체 소자는 반도체 기판, 상기 반도체 기판 내에 형성된 웰영역, 상기 웰 영역의 선택된 표면 상에 적층된 게이트산화막과 게이트전극, 상기 게이트산화막과 게이트전극의 적층 구조 양측벽에 형성된 게이트스페이서, 상기 게이트전극의 일측 상기 웰영역 내에 형성되며 전원전압 단자에 연결된 소스영역, 및 상기 게이트전극의 타측 상기 웰영역 내에 형성되며 제1영역과 상기 제1영역으로부터 격리된 제2영역으로 이루어져 패드에 연결된 드레인영역을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 드레인영역에서 상기 제1영역과 상기 제2영역은 소자분리막에 의해 격리된 것을 특징으로 하며, 상기 드레인영역에서 상기 제1영역과 상기 제2영역은 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이의 상기 웰영역 상에 형성된 더미 패턴에 의해 격리된 것을 특징으로 한다.In addition, a semiconductor device for an electrostatic discharge protection circuit of the present invention includes a semiconductor substrate, a well region formed in the semiconductor substrate, a gate oxide film and a gate electrode stacked on a selected surface of the well region, and a stacked structure of the gate oxide film and the gate electrode. A gate spacer formed on both side walls, a source region formed in the well region of one side of the gate electrode and connected to a power voltage terminal, and formed in the well region of the other side of the gate electrode and isolated from the first region and the first region; And a drain region formed in two regions and connected to a pad, wherein the first region and the second region are separated by an isolation layer in the drain region, and the first region in the drain region. And the second region are further formed on the well region between the first region and the second region. Characterized in that the isolated by the pattern.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 정전기방전 보호회로용 GGNMOS의 구조를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the structure of a GGNMOS for an electrostatic discharge protection circuit according to a first embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, p형 반도체 기판(31), p형 반도체 기판(31) 상의 선택된 표면 상에 적층된 게이트산화막(32)과 게이트전극(33), 게이트산화막(32)과 게이트전극(33)의 적층 구조 양측벽에 형성된 게이트스페이서(34), 게이트전극(33) 양측의 p형 반도체 기판(31) 내에 형성된 n+ 소스영역(35)과 n+ 드레인영역(36), 그리고 접지전압 픽업을 위해 n+ 소스영역(35)과 소정간격 거리를 두고 p형 반도체 기판(31) 내에 형성된 p+ 접지전압픽업영역(37)으로 구성된다. 여기서, 게이트전극(33), n+ 소스영역(35) 및 접지전압픽업영역(37)은 접지(Vss)되고, n+ 드레인영역(36)은 패드(38)에 연결된다.As shown in FIG. 3, the
위와 같은 구성을 갖는 GGNMOS에서, n+ 드레인영역(36)은 n+ 소스영역(35)과 다르게 두 개로 분리하여 n+ 드레인영역(36)과 n+ 소스영역(35)을 비대칭적으로 만든 것이다. 즉, n+ 드레인영역(36)을 게이트전극(33)에 가까운쪽의 제1드레인영역(36a)과 게이트전극(33)에서 멀리 떨어진 제2드레인영역(36b)으로 분리하고, 제1드레인영역(36a)에 패드(38)를 연결한다. In the GGNMOS having the above configuration, the n +
그리고, 상기한 두 개의 드레인영역간 전기적 분리를 위해 제1드레인영역(36a)과 제2드레인영역(36b) 사이에는 STI 구조의 소자분리막(39)이 형성되어 있다. 이와 같은 소자분리막(39)은 제1드레인영역(36a)과 제2드레인영역(36b)간 확산을 방지한다.In addition, an
그리고, 두 개의 드레인영역 중에서 게이트전극(33)에 가까운쪽의 제1드레인영역(36a)과 패드(38) 사이에는 저항(40)이 연결되는데, 이 저항(40)은 일정한 시간이 지난후에 게이트전극(33)에서 멀리 있는 제2드레인영역(36b)에서도 정전기방 전 전류 패스가 발생하도록 유도하는 역할을 한다. 상기한 저항(40)은 적어도 1Ω 이상을 삽입한다.In addition, a
도 2와 같은 GGNMOS는 턴온된 후 ESD 전류가 게이트산화막(32) 아래의 드레인영역의 에지에 집중되므로 정전기방전(ESD) 보호 회로가 견딜 수 있는 가장 높은 전류(It2)를 넘어서면 드레인영역이 써멀데미지(thermal damage)를 입게 되는 문제가 있었다.In the GGNMOS as shown in FIG. 2, since the ESD current is concentrated at the edge of the drain region under the
이러한 드레인영역의 에지에 전류가 집중되는 것을 방지 하기 위하여 도 3과 같은 제1실시예에서는 n+ 드레인영역(36)을 제1드레인영역(36a)과 제2드레인영역(36b)의 두 개로 분리하고, 도 2의 드레인영역 역할을 하는 제1드레인영역(36a)과 패드(38) 사이에는 저항(40)을 삽입하여 전류가 제2드레인영역(36b)을 통해 흐르도록 유도한다. In order to prevent the current from being concentrated at the edge of the drain region, in the first embodiment as shown in FIG. 3, the n +
전술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 GGNMOS는 드레인영역이 이중 드레인영역(Double Drain) 구조를 갖는다.As described above, in the GGNMOS according to the first embodiment of the present invention, the drain region has a double drain region.
그리고, 두 개의 드레인영역은 도 2의 드레인영역을 두 개로 분리한 것이므로, 각각의 드레인영역은 도 2의 드레인영역에 비해 면적이 절반 정도가 되어 핀 캐패시턴스의 증가를 방지한다.Since the two drain regions divide the drain region of FIG. 2 into two, each drain region is about half the area of the drain region of FIG. 2 to prevent the increase of the pin capacitance.
도 3과 같은 GGNMOS의 동작을 살펴보기로 한다.An operation of the GGNMOS as shown in FIG. 3 will be described.
먼저, 정전기방전 상황이 발생하면 GGNMOS가 턴온되기 전에는 제1드레인영역(36a)과 제2드레인영역(36b)에 모두 동일한 전압이 걸리게 된다. 이 경우, 게이트전극(33)의 영향을 더 받는 제1드레인영역(36a)쪽으로 먼저 턴온되어 ESD 전류(I) 가 흐른다. 그러나, 제1드레인영역(36a)과 패드(38) 사이에는 저항(40)이 존재하므로 전류가 흐를수록 I-R 강하가 발생하여 전류의 양은 감소하게 되어 전류 'I1'만큼 흐르게 된다. 그리고, 그 감소한 만큼의 전류는 상대적으로 저항이 없는 제2드레인영역(36b)쪽으로 흐르게 되어 전류패스 'I2'를 형성하게 된다. 따라서, 총 ESD 전류 I는 I1과 I2의 합이 된다.First, when an electrostatic discharge occurs, the same voltage is applied to both the
결국, 일반적인 GGNMOS와 달리 드레인영역을 두 개로 분리하여 게이트전극(33)쪽에 가까운 제1드레인영역(36a)과 게이트전극(33)쪽에서 멀리 떨어진 제2드레인영역(36b)을 형성해주므로써 전류 패스를 하나 더 만들어 주면, 기존의 드레인영역에 전류가 집중되는 것을 줄여준다. 이는 제1드레인영역(36a)의 에지의 온도가 크게 올라가는 것을 막아준다. As a result, unlike the general GGNMOS, the drain region is divided into two to form the
따라서, 일반적인 GGNMOS 구조보다 정전기방전(ESD) 보호 회로가 견딜 수 있는 가장 높은 전류(It2)가 높아진다. 실제로 MEDICI를 이용한 시뮬레이션 결과 It2가 증가하였을뿐만 아니라, 문턱전압(VT1)도 일반적인 GGNMOS보다 낮아졌음을 확인할 수 있었다.Therefore, the highest current It2 that an electrostatic discharge (ESD) protection circuit can withstand is higher than a typical GGNMOS structure. In fact, simulation results using MEDICI not only increased It2, but also found that the threshold voltage (VT1) was lower than that of the general GGNMOS.
전술한 제1실시예에 따르면, 추가 공정없이 정전기방전(ESD)에 대한 내성(ESD Robustness)이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.According to the first embodiment described above, it is possible to expect the effect of improving the ESD Robustness to the electrostatic discharge (ESD) without further processing.
또한, 이중 드레인영역의 면적이 기존 GGNMOS의 절반씩만 해도 되므로 핀캐패시턴스의 커다란 증가없이 정전기방전(ESD) 보호 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 정전기방전 보호회로의 면적의 많은 증가없이 점점 고집적화되고 있는 반도체 회로에 대응할 수 있다.In addition, since the area of the double drain region is only half of that of the existing GGNMOS, the electrostatic discharge (ESD) protection characteristics can be improved without a large increase in the pin capacitance. Therefore, it is possible to cope with the increasingly integrated semiconductor circuit without much increase in the area of the electrostatic discharge protection circuit.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 정전기방전 보호회로용 GGNMOS의 구조를 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the structure of a GGNMOS for an electrostatic discharge protection circuit according to a second embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, p형 반도체 기판(41), p형 반도체 기판(41) 상의 선택된 표면 상에 적층된 게이트산화막(42)과 게이트전극(43), 게이트산화막(42)과 게이트전극(43)의 적층 구조 양측벽에 형성된 게이트스페이서(44), 게이트전극(43) 양측의 p형 반도체 기판(41) 내에 형성된 n+ 소스영역(45)과 n+ 드레인영역(46), 그리고 접지전압 픽업을 위해 n+ 소스영역(45)과 소정간격 거리를 두고 p형 반도체 기판(41) 내에 형성된 p+ 접지전압픽업영역(47)으로 구성된다. 여기서, 게이트전극(43), n+ 소스영역(45) 및 접지전압픽업영역(47)은 접지되고, n+ 드레인영역(46)은 패드(48)에 연결된다.As shown in FIG. 4, the
위와 같은 구성을 갖는 GGNMOS에서, n+ 드레인영역(46)은 n+ 소스영역(45)과 다르게 두 개로 분리하여 n+ 드레인영역(46)과 n+ 소스영역(45)을 비대칭적으로 만든 것이다. 즉, n+ 드레인영역(46)을 게이트전극(43)에 가까운쪽의 제1드레인영역(46a)과 게이트전극(43)에서 멀리 떨어진 제2드레인영역(46b)으로 분리하고, 제1드레인영역(46a)에 패드(48)를 연결한다. In the GGNMOS having the above configuration, the n +
그리고, 상기한 두 개의 드레인영역간 전기적 분리를 위해 제1드레인영역(46a)과 제2드레인영역(46b) 사이의 p형 반도체 기판(41) 상에는 더미 게이트산화막(42a)과 더미 게이트전극(43a)의 순서로 적층된 더미 패턴이 형성되어 있다. 이와 같은 더미패턴에서 더미 게이트전극(43a)은 접지되어 있다.The dummy
그리고, 두 개의 드레인영역 중에서 게이트전극(43)에 가까운쪽의 제1드레인영역(46a)과 패드(48) 사이에는 저항(49)이 연결되는데, 이 저항(49)은 일정한 시간이 지난후에 게이트전극(43)에서 멀리 있는 제2드레인영역(46b)에서도 정전기방전 전류 패스가 발생하도록 유도하는 역할을 한다. 상기한 저항(49)은 적어도 1Ω 이상을 삽입한다.In addition, a
상술한 제2실시예에서는 드레인영역을 두개로 분리하면서 제1드레인영역(46a)과 제2드레인영역(46b)간 분리를 위한 구조로 더미게이트산화막(42a)과 더미 게이트전극(43a)의 적층으로 이루어진 더미패턴을 이용한다.In the above-described second embodiment, the dummy
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 정전기방전 보호회로용 PMOS의 구조를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing the structure of a PMOS for an electrostatic discharge protection circuit according to a third embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, p형 반도체 기판(51), p형 반도체 기판(51) 내에 형성된 n형 웰(51a), n형 웰(51a)의 선택된 표면 상에 적층된 게이트산화막(52)과 게이트전극(53), 게이트산화막(52)과 게이트전극(53)의 적층 구조 양측벽에 형성된 게이트스페이서(54), 게이트전극(53) 양측의 n형 웰(51a) 내에 형성된 p+ 소스영역(55)과 p+ 드레인영역(56), 그리고 접지전압 픽업을 위해 p+ 소스영역(55)과 소정간격 거리를 두고 n형 웰(51a) 내에 형성된 n+ 접지전압픽업영역(57)으로 구성된다. 여기서, 게이트전극(53), p+ 소스영역(55) 및 접지전압픽업영역(57)은 전원전압단자(VDD)에 연결되고, p+ 드레인영역(56)은 패드(58)에 연결된다.As shown in FIG. 5, the
위와 같은 구성을 갖는 PMOS에서, p+ 드레인영역(56)은 p+ 소스영역(55)과 다르게 두 개로 분리하여 p+ 드레인영역(56)과 p+ 소스영역(55)을 비대칭적으로 만든 것이다. 즉, p+ 드레인영역(56)을 게이트전극(53)에 가까운쪽의 제1드레인영역(56a)과 게이트전극(53)에서 멀리 떨어진 제2드레인영역(56b)으로 분리하고, 제1드레인영역(56a)에 패드(58)를 연결한다. In the PMOS having the above configuration, the p +
그리고, 상기한 두 개의 드레인영역간 전기적 분리를 위해 제1드레인영역(56a)과 제2드레인영역(56b) 사이에는 STI 구조의 소자분리막(59)이 형성되어 있다. 이와 같은 소자분리막(59)은 제1드레인영역(56a)과 제2드레인영역(56b)간 확산을 방지한다.A
그리고, 두 개의 드레인영역 중에서 게이트전극(53)에 가까운쪽의 제1드레인영역(56a)과 패드(58) 사이에는 저항(60)이 연결되는데, 이 저항(60)은 일정한 시간이 지난후에 게이트전극(53)에서 멀리 있는 제2드레인영역(56b)에서도 정전기방전 전류 패스가 발생하도록 유도하는 역할을 한다. 상기한 저항(60)은 적어도 1Ω 이상을 삽입한다.A
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 정전기방전 보호회로용 PMOS의 구조를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing the structure of a PMOS for an electrostatic discharge protection circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, p형 반도체 기판(61), p형 반도체 기판(61) 내에 형성된 n형 웰(61a), n형 웰(61a)의 선택된 표면 상에 적층된 게이트산화막(62)과 게이트전극(63), 게이트산화막(62)과 게이트전극(63)의 적층 구조 양측벽에 형성된 게이트스페이서(64), 게이트전극(63) 양측의 n형 웰(61a) 내에 형성된 p+ 소스영역 (65)과 p+ 드레인영역(66), 그리고 접지전압 픽업을 위해 p+ 소스영역(65)과 소정간격 거리를 두고 n형 웰(61a) 내에 형성된 n+ 접지전압픽업영역(67)으로 구성된다. 여기서, 게이트전극(63), p+ 소스영역(65) 및 접지전압픽업영역(77)은 전원전압 단자에 연결되고, p+ 드레인영역(66)은 패드(68)에 연결된다.As shown in FIG. 6, the
위와 같은 구성을 갖는 PMOS에서, p+ 드레인영역(66)은 p+ 소스영역(65)과 다르게 두 개로 분리하여 p+ 드레인영역(66)과 p+ 소스영역(65)을 비대칭적으로 만든 것이다. 즉, p+ 드레인영역(66)을 게이트전극(63)에 가까운쪽의 제1드레인영역(66a)과 게이트전극(63)에서 멀리 떨어진 제2드레인영역(66b)으로 분리하고, 제1드레인영역(66a)에 패드(68)를 연결한다. In the PMOS having the above configuration, the p +
그리고, 상기한 두 개의 드레인영역간 전기적 분리를 위해 제1드레인영역(66a)과 제2드레인영역(66b) 사이의 n형 웰(61a) 상에는 더미 게이트산화막(62a)과 더미 게이트전극(63a)의 순서로 적층된 더미 패턴이 형성되어 있다. 이와 같은 더미패턴에서 더미 게이트전극(63a)은 접지되어 있다.The dummy
그리고, 두 개의 드레인영역 중에서 게이트전극(63)에 가까운쪽의 제1드레인영역(66a)과 패드(68) 사이에는 저항(69)이 연결되는데, 이 저항(69)은 일정한 시간이 지난후에 게이트전극(63)에서 멀리 있는 제2드레인영역(66b)에서도 정전기방전 전류 패스가 발생하도록 유도하는 역할을 한다. 상기한 저항(69)은 적어도 1Ω 이상을 삽입한다.A
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으 나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 본 발명은 정전기방전 보호회로용 소자로 GGNMOS 또는 PMOS를 사용할 때 패드에 연결되는 드레인영역을 두 개로 분리하여 형성하므로써 ESD 전류의 패스를 하나 더 만들어 주어 드레인영역의 에지에 전류가 집중되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when the GGNMOS or the PMOS is used as an element for the electrostatic discharge protection circuit, the drain region connected to the pad is formed in two to make an additional pass of the ESD current so that the current is concentrated at the edge of the drain region. There is an effect that can be prevented.
또한, 본 발명은 정전기방전 보호회로가 견딜수 있는 가장 높은 전류값을 증가시켜 정전기방전 보호회로의 면적을 작게 만들고, 더불어 캐패시턴스를 감소시키므로써 고집적, 고속화 반도체 집적회로의 정전기방전 보호회로로 적용가능한 효과가 있다.
In addition, the present invention increases the maximum current value that the electrostatic discharge protection circuit can withstand, making the area of the electrostatic discharge protection circuit smaller, and reducing the capacitance, thereby being applicable to the electrostatic discharge protection circuit of a high-density, high-speed semiconductor integrated circuit. There is.
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