KR101006514B1 - A silicon controlled rectifier for protecting the device in a electrostatic discharge - Google Patents

A silicon controlled rectifier for protecting the device in a electrostatic discharge Download PDF

Info

Publication number
KR101006514B1
KR101006514B1 KR1020040029633A KR20040029633A KR101006514B1 KR 101006514 B1 KR101006514 B1 KR 101006514B1 KR 1020040029633 A KR1020040029633 A KR 1020040029633A KR 20040029633 A KR20040029633 A KR 20040029633A KR 101006514 B1 KR101006514 B1 KR 101006514B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
region
regions
semiconductor substrate
well
hhvscr
Prior art date
Application number
KR1020040029633A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20050104255A (en
Inventor
심진섭
소형태
Original Assignee
매그나칩 반도체 유한회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 매그나칩 반도체 유한회사 filed Critical 매그나칩 반도체 유한회사
Priority to KR1020040029633A priority Critical patent/KR101006514B1/en
Publication of KR20050104255A publication Critical patent/KR20050104255A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101006514B1 publication Critical patent/KR101006514B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/04Refractors for light sources of lens shape
    • F21V5/045Refractors for light sources of lens shape the lens having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 집적회로에 사용되는 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기에 관한 것으로, 특히 반도체(또는 실리콘) 제어 정류기를 이용하여 저전압의 집적회로에서 정전 방전에 대한 보호 기능을 수행하는 반도체 제어 정류기에 관한 것이다.

본 발명은 반도체 제어 정류기의 턴온 전압을 내부에 존재하는 트랜지스터를 통해 감소시킴으로써 감소된 턴온 전압에 의해 고속으로 동작하는 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기를 제공한다.

Figure R1020040029633

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor controlled rectifiers for electrostatic discharge protection devices used in integrated circuits. will be.

The present invention provides a semiconductor controlled rectifier for an electrostatic discharge protection device operating at high speed by a reduced turn on voltage by reducing the turn on voltage of the semiconductor controlled rectifier through a transistor present therein.

Figure R1020040029633

Description

정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기{A silicon controlled rectifier for protecting the device in a electrostatic discharge}A silicon controlled rectifier for protecting the device in a electrostatic discharge

도 1 은 종래의 HHVSCR의 평면을 나타낸 도면.1 is a view showing a plane of a conventional HHVSCR.

도 2a 는 도 1 의 HHVSCR에서 풀 다운에 적용되는 HHVSCR의 단면을 나타낸 도면.Figure 2a is a cross-sectional view of the HHVSCR applied to the pull down in the HHVSCR of Figure 1;

도 2b 는 도 1 의 HHVSCR에서 풀 업에 적용되는 HHVSCR의 단면을 나타낸 도면.FIG. 2B is a cross-sectional view of the HHVSCR applied to the pull up in the HHVSCR of FIG. 1; FIG.

도 3 은 도 2a 와 도 2b 의 회로를 나타낸 도면.3 shows the circuit of FIGS. 2A and 2B;

도 4 은 본 발명의 HHVSCR의 평면을 나타낸 도면.4 shows a plane of the HHVSCR of the present invention.

도 5a ~ 도 5b 는 도 4 의 HHVSCR에서 풀 다운에 적용되는 HHVSCR의 단면을 나타낸 도면.5a to 5b are cross-sectional views of the HHVSCR applied to the pull down in the HHVSCR of FIG.

도 6a ~ 도 6b 는 도 4 의 HHVSCR에서 풀 업에 적용되는 HHVSCR의 단면을 나타낸 도면.6a to 6b are cross-sectional views of the HHVSCR applied to the pull-up in the HHVSCR of FIG.

도 7 은 본 발명의 HHVSCR에서 잘못된 레이 아웃의 평면을 나타낸 도면.7 shows a plane of a wrong layout in the HHVSCR of the present invention.

도 8 은 도 7 의 HHVSCR에서 풀 다운에 적용되는 HHVSCR의 단면을 나타낸 도면.8 is a cross-sectional view of the HHVSCR applied to the pull-down in the HHVSCR of FIG.

도 9a ~ 도 9c 는 도 5a 와 도 8 의 HHVSCR의 전류-전압 그래프를 나타낸 도 면.9A to 9C are diagrams showing current-voltage graphs of the HHVSCRs of FIGS. 5A and 8.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 - -Explanation of symbols for the main parts of the drawings-

214, 266, 301, 519, 569, 622, 682, 819 : 입출력 패드214, 266, 301, 519, 569, 622, 682, 819: I / O pad

303, 304 : 캐소드303, 304: cathode

302 : 애노드302: anode

305 : 트리거305 trigger

본 발명은 집적회로에 사용되는 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기에 관한 것으로, 특히 반도체(또는 실리콘) 제어 정류기를 이용하여 저전압의 집적회로에서 정전 방전에 대한 보호 기능을 수행하는 반도체 제어 정류기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor controlled rectifiers for electrostatic discharge protection devices used in integrated circuits, and more particularly, to semiconductor controlled rectifiers that perform protection against static discharge in low voltage integrated circuits using semiconductor (or silicon) controlled rectifiers. will be.

반도체 집적회로는 외부에서 발생된 정전 방전(또는 정전기)으로부터 유입되는 고전압에 대하여 매우 민감하게 영향을 받는다. 이러한 정전 방전 (electrostatic discharge : ESD , 이하 ESD 라고 함.) 현상으로 인해 일시에 고전압이 칩내로 유입될 경우 유입된 고전압은 집적회로 내에 형성된 얇은 절연막, 채널 등을 파괴하여 칩 자체를 파괴한다. ESD에 대한 보호 장치는 순간적으로 유입되는 고전압 또는 고전류가 칩내의 다른 회로들로 유입되지 않도록 사전에 방전시켜주는 기능을 한다. ESD에 대한 보호 장치로써 PN 정션을 이용한 반도체(또는 실리 콘) 제어 정류기(silicon controlled rectifier : SCR, 이하 SCR 이라고 함.)가 보호 장치로써의 효과가 우수한 것으로 알려져 있다. Semiconductor integrated circuits are very sensitive to high voltages coming from externally generated static discharges (or static electricity). When a high voltage flows into a chip at a time due to the electrostatic discharge (ESD, hereinafter referred to as ESD), the introduced high voltage destroys the thin film, channels, etc. formed in the integrated circuit, thereby destroying the chip itself. The ESD protection device pre-discharges the instantaneous high voltage or high current into other circuitry on the chip. It is known that a semiconductor (or silicon) controlled rectifier (SCR, hereinafter referred to as SCR) using a PN junction as a protection device against ESD is excellent as a protection device.

초기의 집적회로에서 SCR은 단위 면적당 방전 시키는 전류 소비량이 커서 ESD에 대한 보호 장치용으로 각광 받는 장치였으나, 집적회로가 더욱 고밀도로 집적화되고, 칩 크기가 축소됨에 따라 SCR의 높은 턴온 전압(또는 트리거 전압, 문턱 전압)과 SCR의 턴온 상태를 유지하는 홀딩(holding) 전압이 낮아 최근의 집적회로에 적용하기가 곤란하게 되었다. 이러한 SCR의 높은 턴온 전압을 감축시키기 위해 SCR은 LSCR(Lateral SCR), MSCR(Modified SCR), LVTSCR(Low Voltage Triggered SCR) 등으로 개량되어 낮은 턴온 전압을 유지 할 수 있게 되었다. 또한, 최근에는 SCR의 홀딩 전압을 높인 HHVSCR(High Holding Voltage SCR)장치가 발명되어 종래의 SCR 소자보다 향상된 홀딩 전압을 통해 래치 업을 방지할 수 있게 되었다. In the early integrated circuits, the SCR was a popular device for ESD protection because of the large current consumption per unit area, but the high turn-on voltage (or trigger) of the SCR is increased as the integrated circuit is more densely integrated and the chip size is reduced. Voltage, threshold voltage) and a holding voltage that maintains the turn-on state of the SCR are difficult to apply to recent integrated circuits. In order to reduce the high turn-on voltage of the SCR, the SCR has been improved to the LSCR (Lateral SCR), the MSCR (Modified SCR), and the Low Voltage Triggered SCR (LVTSCR) to maintain a low turn-on voltage. In addition, in recent years, a high holding voltage SCR (HHVSCR) device in which the holding voltage of the SCR is increased has been invented to prevent latch-up through an improved holding voltage than the conventional SCR device.

도 1 은 종래 HHVSCR의 평면을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a plane of a conventional HHVSCR.

도 2a 는 도 1 의 HHVSCR에서 풀 다운에 적용되는 HHVSCR의 단면을 도시한 것이다.FIG. 2A shows a cross section of the HHVSCR applied to pull down in the HHVSCR of FIG. 1.

도 2a 에 도시된 바와 같이, 풀 다운에 적용되는 HHVSCR은 p-타입의 반도체 기판(P-sub, 201), n-타입의 웰(Nwell) 영역(202), p-타입의 고농도(이하 P+ 라고 함.) 영역(203, 208, 213)과 n-타입의 고농도(이하 N+ 라고 함.) 영역(205, 207, 211), 절연 영역(204, 212), 게이트 전극(206, 209), 입출력 패드(214)를 구비한다. As shown in FIG. 2A, the HHVSCR applied to the pull-down includes a p-type semiconductor substrate (P-sub) 201, an n-type well region 202, and a high concentration of p-type (hereinafter P +). Regions 203, 208 and 213 and n-type high concentration (hereinafter referred to as N +) regions 205, 207 and 211, insulating regions 204 and 212, gate electrodes 206 and 209, An input / output pad 214 is provided.

입출력 패드(214)를 통해 양의 전하가 다량 유입되면, HHVSCR은 P+ 영역 (210), 웰 영역(202), 반도체 기판(201), N+ 영역(205)에 의한 PNPN SCR 동작을 하여 유입된 전하를 디스차지한다. 또한, 입출력 패드(214)를 통해 음의 전하가 다량 유입되면, HHVSCR은 N+ 영역(211), 웰 영역(202), 반도체 기판(201), P+ 영역(213)에 의한 NP 순방향 다이오드 동작을 하여 유입된 전하를 디스차지한다.When a large amount of positive charge flows through the input / output pad 214, the HHVSCR performs the PNPN SCR operation by the P + region 210, the well region 202, the semiconductor substrate 201, and the N + region 205. Discharge. In addition, when a large amount of negative charge flows through the input / output pad 214, the HHVSCR performs NP forward diode operation by the N + region 211, the well region 202, the semiconductor substrate 201, and the P + region 213. Discharge the incoming charge.

도 2b 는 도 1 의 풀 업에 적용되는 HHVSCR의 단면을 도시한 것이다.FIG. 2B illustrates a cross section of the HHVSCR applied to the pull up of FIG. 1.

도 2b 에 도시된 바와 같이, 풀 업에 적용되는 HHVSCR은 p-타입의 반도체 기판(251), n-타입의 딥(Deep)웰(DNwell) 영역(252), n-타입의 웰 영역(253), p-타입의 웰(Pwell) 영역(254), N+ 영역(255, 260, 262, 265), P+ 영역(257, 259, 263), 절연 영역(256, 264), 게이트 전극(258, 261), 입출력 패드(266)를 구비한다. As shown in FIG. 2B, the HHVSCR applied to the pull up includes a p-type semiconductor substrate 251, an n-type deep well region 252, and an n-type well region 253. ), p-type Pwell region 254, N + regions 255, 260, 262, 265, P + regions 257, 259, 263, insulation regions 256, 264, gate electrodes 258, 261 and an input / output pad 266.

입출력 패드(266)를 통해 양의 전하가 다량 유입되면, HHVSCR은 P+ 영역 (263), 웰 영역(254), N+ 영역(265)에 의해 PN 순방향 다이오드 동작을 하여 유입된 전하를 디스차지한다. 또한, 입출력 패드(266)을 통해 음의 전하가 다량 유입되면, HHVSCR은 N+ 영역(262), 웰 영역(254), 딥웰 영역(252), 웰 영역(253), P+ 영역(257)에 의해 NPNP SCR 동작을 하여 유입된 전하를 디스차지한다. When a large amount of positive charge flows through the input / output pad 266, the HHVSCR discharges charges introduced by the PN forward diode operation by the P + region 263, the well region 254, and the N + region 265. In addition, when a large amount of negative charge flows through the input / output pad 266, the HHVSCR is formed by the N + region 262, the well region 254, the deep well region 252, the well region 253, and the P + region 257. NPNP SCR is operated to discharge the charged charge.

도 3 은 도 2a, 도 2b 의 도시된 HHVSCR의 풀 다운, 풀 업 회로를 모두 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating both pull-down and pull-up circuits of the HHVSCR shown in FIGS. 2A and 2B.

도시된 바와 같이, HHVSCR은 입출력 패드(301), BJT 트랜지스터(B1, B2, B3, B4)와 외부에 설치된 별도의 트리거(305)를 구비한다. As shown, the HHVSCR includes an input / output pad 301, BJT transistors B1, B2, B3, and B4, and a separate trigger 305 provided externally.

트리거(305)는 MOS 트랜지스터(M1, M2)를 구비하며, 입출력 패드(301)로 다량의 전하가 유입되면 트리거(305)는 HHVSCR의 BJT 트랜지스터(B1, B4)의 베이스 전위를 상승시켜 HHVSCR의 턴온 전압을 감소시킨다. The trigger 305 includes the MOS transistors M1 and M2. When a large amount of charge flows into the input / output pad 301, the trigger 305 raises the base potential of the BJT transistors B1 and B4 of the HHVSCR to determine the HHVSCR. Reduce the turn on voltage.

이하, HHVSCR의 입출력 패드(301)를 통해 다량의 양의 전하가 유입될 경우와 다량의 음의 전하가 유입될 경우로 구분하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the case will be described in detail by dividing the case when a large amount of charge and a large amount of negative charge flows through the input / output pad 301 of the HHVSCR.

우선, 입출력 패드(301)를 통해 양의 전하가 다량 유입될 경우, 유입된 다량의 전하에 의해 MOS 트랜지스터(M2)는 턴온된다. 턴온된 MOS 트랜지스터(M2)에 의해 BJT 트랜지스터(B4) 베이스의 전위가 상승하여 턴온된다. 그 결과 BJT 트랜지스터(B3, B4)는 PNPN SCR 동작을 하여 입출력 패드(301)를 통해 애노드(302)로 유입된 전하를 캐소드(304)로 전달하여 디스차지한다. First, when a large amount of positive charge flows through the input / output pad 301, the MOS transistor M2 is turned on by the large amount of charge introduced. The potential of the base of the BJT transistor B4 rises and is turned on by the turned-on MOS transistor M2. As a result, the BJT transistors B3 and B4 perform a PNPN SCR operation to transfer charges introduced into the anode 302 through the input / output pad 301 to the cathode 304 for discharge.

다음으로, 입출력 패드(301)를 통해 음의 전하가 다량 유입될 경우, 유입된 다량의 전하에 의해 MOS 트랜지스터(M1)가 턴온된다. 턴온된 MOS 트랜지스터(M1)에 의해 BJT 트랜지스터(B1) 베이스의 전위가 하강하여 턴온된다. 그 결과 BJT 트랜지스터(B2, B1)는 NPNP SCR 동작을 하여 입출력 패드(301)를 통해 애노드(302)로 유입된 전하를 캐소드(303)로 전달하여 디스차지한다.Next, when a large amount of negative charge is introduced through the input / output pad 301, the MOS transistor M1 is turned on by the introduced large amount of charge. The turned-on MOS transistor M1 lowers the potential of the base of the BJT transistor B1 and turns it on. As a result, the BJT transistors B2 and B1 perform NPNP SCR operation to transfer charges introduced into the anode 302 through the input / output pad 301 to the cathode 303 for discharge.

그러나, 종래의 HHVSCR은 높은 턴온 전압을 필요로 한다. 이러한 높은 턴온 전압을 감소시키기 위해 종래의 HHVSCR은 외부에 별도의 트리거 특히, MOS 트랜지스터를 설치하여 턴온 전압을 감소시킨다. 하지만 외부의 별도의 수단을 통해 HHVSCR의 턴온 전압을 감소시키는 종래의 반도체 정류 제어기는 정전 방전용 장치에 중요한 특성(유입된 전하의 디스차지 능력, 선형성 등)의 확보 및 유지가 어렵다. 그 결과 종래의 반도체 제어 정류기를 최근의 고밀도로 집적화되고, 고속 동작을 요구하는 반도체 집적회로에 적용시에 문제점이 발생할 수 있다. However, conventional HHVSCRs require high turn-on voltages. In order to reduce such a high turn-on voltage, the conventional HHVSCR reduces a turn-on voltage by installing a separate trigger, especially a MOS transistor, externally. However, the conventional semiconductor rectifier controller which reduces the turn-on voltage of the HHVSCR through external means is difficult to secure and maintain the characteristics (discharge ability of the charged charge, linearity, etc.) important for the device for electrostatic discharge. As a result, a problem may arise when the conventional semiconductor control rectifier is integrated in a recent high density and applied to a semiconductor integrated circuit requiring high speed operation.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 고밀도 집적화 되고, 고속 동작하는 집적회로에 적용 가능한 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기를 제공한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems, and provides a semiconductor controlled rectifier for an electrostatic discharge protection device applicable to an integrated circuit of high density integrated and high speed operation.

특히, 본 발명은 반도체 제어 정류기는 턴온 전압을 내부에 존재하는 트랜지스터를 통해 감소시키는데 있어서 확실한 선형성으로 ESD에 대한 보호 확보하기 위한 것이다. In particular, the present invention is to ensure protection against ESD with a certain linearity in reducing the turn-on voltage through transistors present therein.

본 발명의 실시예인 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기는 제 1 도전형 저농도의 반도체 기판; 상기 반도체 기판 내에 형성된 제 2 도전형 저농도의 제 1 웰 영역; 상기 반도체 기판 내에 형성된 상기 제 1 도전형 고농도의 제 1, 제 2 및 제 10 영역; 상기 반도체 기판 내에 형성된 상기 제 2 도전형 고농도의 제 3, 제 8 및 제 9 영역; 상기 반도체 기판 내에 상기 제 1 웰 영역과 중첩되도록 형성된 상기 제 2 도전형 고농도의 제 4 영역; 상기 제 1 웰 영역 내에 형성된 상기 제 1 도전형 고농도의 제 5 및 6 영역; 상기 제 1 웰 영역 내에 형성된 상기 제 2 도전형 고농도의 제 7 영역; 상기 제 3 영역과 상기 제 4 영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 형성된 제 1 게이트 전극; 상기 제 5 영역과 상기 제 6 영역 사이의 상기 제 1 웰 상에 형성된 제 2 게이트 전극; 상기 제 8 영역과 상기 제 9 영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 형성된 제 3 게이트 전극; 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 상기 반도체 기판 내에 형성된 제 1 절연 영역; 상기 제 7 영역과 상 기 제 8 영역사이의 상기 제 1 웰 영역과 중첩되도록 상기 반도체 기판 내에 형성된 제 2 절연 영역; 상기 제 9 영역과 상기 제 10 영역 사이의 상기 반도체 기판 내에 형성된 제 3 절연 영역을 구비한다. 여기서, 상기 제 4 영역과 상기 5 영역은 접합되고, 상기 제 6 영역과 상기 7 영역은 접합되며, 상기 제 1 영역은 상기 제 3 영역 및 상기 제 1 게이트 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 영역은 상기 제 8 영역 및 상기 제 3 게이트 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제 6 , 제 7 영역 및 제 9 영역은 노드와 전기적으로 연결되고, 상기 노드는 입출력 패드와 연결된다.The semiconductor controlled rectifier for an electrostatic discharge protection device according to an embodiment of the present invention includes a first conductive type low concentration semiconductor substrate; A second well-concentrated first well region formed in the semiconductor substrate; First, second, and tenth regions of the first conductivity type high concentration formed in the semiconductor substrate; The second conductive high concentration third, eighth and ninth regions formed in the semiconductor substrate; The second conductive high concentration fourth region formed to overlap the first well region in the semiconductor substrate; The first conductive high concentration fifth and sixth regions formed in the first well region; A seventh region of the second conductivity type high concentration formed in the first well region; A first gate electrode formed on the semiconductor substrate between the third region and the fourth region; A second gate electrode formed on the first well between the fifth region and the sixth region; A third gate electrode formed on the semiconductor substrate between the eighth region and the ninth region; A first insulating region formed in the semiconductor substrate between the first region and the second region; A second insulating region formed in the semiconductor substrate to overlap the first well region between the seventh region and the eighth region; And a third insulating region formed in the semiconductor substrate between the ninth region and the tenth region. The fourth region and the fifth region are bonded to each other, the sixth region and the seventh region are bonded to each other, and the first region is electrically connected to the third region and the first gate electrode. An area is electrically connected to the eighth area and the third gate electrode, the sixth, seventh and ninth areas are electrically connected to a node, and the node is connected to an input / output pad.

(실시예)(Example)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 는 본 발명에 따른 반도체 제어 정류기, 특히 HHVSCR(High Holding Voltage SCR)의 평면을 도시한 것이다. 4 shows a plane of a semiconductor controlled rectifier according to the invention, in particular HHVSCR (High Holding Voltage SCR).

도 5a 는 도 4 의 HHVSCR에서 풀 다운에 적용되는 HHVSCR의 단면을 도시한 것이다.FIG. 5A shows a cross section of the HHVSCR applied to pull down in the HHVSCR of FIG. 4.

도 5a 에 도시된 바와 같이, 풀 다운의 HHVSCR은 p-타입의 반도체 기판(P-sub, 501), n-타입의 웰(Nwell) 영역(502), p-타입의 고농도(이하 P+ 라고 함.) 영역(503, 505, 509, 511, 518)과 n-타입의 고농도(이하 N+ 라고 함.) 영역(506, 508, 512, 514, 516), 절연 영역(504, 513, 517), 게이트 전극(507, 510, 515), 입출력 패드(519)를 구비한다. As shown in FIG. 5A, the pull-down HHVSCR is a p-type semiconductor substrate (P-sub, 501), an n-type well (Nwell) region 502, and a high concentration of p-type (hereinafter referred to as P +). Regions 503, 505, 509, 511, 518 and n-type high concentration (hereinafter referred to as N +) regions 506, 508, 512, 514, 516, insulating regions 504, 513, 517, Gate electrodes 507, 510, 515 and input / output pads 519 are provided.                     

반도체 기판(501) 내에 P+ 영역(503, 505, 518), N+ 영역(506, 514, 516) 및 절연 영역(504, 517)이 형성되고, 웰 영역(502) 내에 P+ 영역(509, 511)과 N+ 영역(512)이 형성된다. 또한, 반도체 기판(501) 내에 웰 영역(502)과 접합하여 N+ 영역(508)과 절연 영역(513)이 형성된다. P + regions 503, 505, 518, N + regions 506, 514, 516 and insulating regions 504, 517 are formed in the semiconductor substrate 501, and P + regions 509, 511 are formed in the well region 502. And N + region 512 is formed. In addition, the N + region 508 and the insulating region 513 are formed in the semiconductor substrate 501 by bonding to the well region 502.

절연 영역(504, 513, 517)은 각각 2개의 P+ 영역(503, 505), 2개의 N+ 영역(512, 514) 및 N+ 영역(516)과 P+ 영역(518) 사이에 형성되어 각각의 영역을 전기적으로 차단한다. 3개의 N+ 영역(506, 508, 512)은 3개의 P+ 영역(505, 509, 511)과 각각 PN 접합으로 형성된다. Insulating regions 504, 513, and 517 are formed between two P + regions 503 and 505, two N + regions 512 and 514, and N + region 516 and P + region 518, respectively. Shut off electrically. Three N + regions 506, 508, 512 are formed with three P + regions 505, 509, 511, respectively, by PN junctions.

2개의 N+ 영역(506, 508) 사이에 형성된 게이트 전극(507)에 의해 NMOS 트랜지스터를 형성하고, 2개의 P+ 영역(509, 511)사이에 형성된 게이트 전극(510)에 의해 PMOS 트랜지스터를 형성한다. 또한, 2개의 N+ 영역(514, 516) 사이에 형성된 게이트 전극(515)에 의해 NMOS 트랜지스터를 형성한다. N+ 영역(506), 반도체 기판(501), 웰 영역(502), N+ 영역(512)은 NPN BJT 트랜지스터를 형성하고, P+ 영역(511), 웰 영역(502), 반도체 기판(501)은 PNP BJT 트랜지스터를 형성한다.An NMOS transistor is formed by a gate electrode 507 formed between two N + regions 506 and 508, and a PMOS transistor is formed by a gate electrode 510 formed between two P + regions 509 and 511. In addition, an NMOS transistor is formed by the gate electrode 515 formed between two N + regions 514 and 516. N + region 506, semiconductor substrate 501, well region 502, and N + region 512 form NPN BJT transistors, and P + region 511, well region 502, and semiconductor substrate 501 are PNPs. Form a BJT transistor.

P+ 영역(503)은 N+ 영역(506), 게이트 전극(507)과 전기적으로 연결되고, P+ 영역(505)은 N+ 영역(514), 게이트 전극(515)과 전기적으로 연결된다. P+ 영역 (511)은 N+ 영역(512, 516)과 전기적으로 연결되어 노드(520)를 통해 입출력 패드(519)와 연결된다. The P + region 503 is electrically connected to the N + region 506 and the gate electrode 507, and the P + region 505 is electrically connected to the N + region 514 and the gate electrode 515. The P + region 511 is electrically connected to the N + regions 512 and 516 and is connected to the input / output pad 519 through the node 520.

이하, 입출력 패드(519)를 다량의 양의 전하가 유입되는 경우와 음의 전하가 유입되는 경우로 구분하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the input / output pad 519 will be described in detail by dividing the case where a large amount of positive charge is introduced and a case where negative charge is introduced.                     

우선, 입출력 패드(519)를 통해 양의 전하가 다량 유입될 경우, 입출력 패드(519)를 통해 유입된 전하는 N+ 영역(516)과 P+ 영역(511)으로 전하가 유입된다. N+ 영역(516)으로 유입된 전하에 의해 N+ 영역(514, 516)과 게이트 전극(515)으로 형성된 NMOS 트랜지스터가 빠르게 턴온되고, 턴온된 트랜지스터는 P+ 영역(505)으로 전하를 유입시킨다. P+ 영역(505)으로 유입된 전하에 의해 N+ 영역(506), 반도체 기판(501), 웰 영역(502), N+ 영역(512)에 의해 형성된 BJT 트랜지스터(523)의 베이스 전위가 상승하여 BJT 트랜지스터는 턴온된다. 즉, 입출력 패드(519)를 통해 P+ 영역(511)으로 양의 전하가 유입되면, HHVSCR은 P+ 영역 (511), 웰 영역(502), 반도체 기판(501), N+ 영역(506)에 의해 PNPN SCR로 빠르게 동작하여 유입된 양의 전하를 빠르게 디스차지한다. First, when a large amount of positive charge flows through the input / output pad 519, charges introduced through the input / output pad 519 flow into the N + region 516 and the P + region 511. NMOS transistors formed by the N + regions 514 and 516 and the gate electrode 515 are quickly turned on by the charges introduced into the N + region 516, and the turned-on transistors introduce charges into the P + region 505. The charge introduced into the P + region 505 causes the base potential of the BJT transistor 523 formed by the N + region 506, the semiconductor substrate 501, the well region 502, and the N + region 512 to rise, thereby increasing the BJT transistor. Is turned on. That is, when a positive charge flows into the P + region 511 through the input / output pad 519, the HHVSCR is divided into PNPN by the P + region 511, the well region 502, the semiconductor substrate 501, and the N + region 506. It works quickly with SCR to quickly discharge the amount of charge that is introduced.

다음으로, 입출력 패드(519)를 통해 음의 전하가 다량 유입될 경우, 즉, 입출력 패드(519)를 통해 N+ 영역(512)으로 음의 전하가 유입되면, HHVSCR은 N+ 영역(512), 웰 영역(502), 반도체 기판(501), P+ 영역(518)에 의해 NP 순방향 다이오드 동작을 하여 유입된 음의 전하를 디스차지한다. 또한, 입출력 패드(519)를 통해 N+ 영역(516)으로 유입되면, HHVSCR은 N+ 영역(516), 반도체 기판(501), P+ 영역(518)에 의해 NP 순방향 다이오드 동작에 의해 유입된 전하를 디스차지한다.Next, when a large amount of negative charge flows through the input / output pad 519, that is, when negative charge flows into the N + region 512 through the input / output pad 519, the HHVSCR is N + region 512. Negative electric charges are discharged by the NP forward diode operation by the region 502, the semiconductor substrate 501, and the P + region 518. In addition, when flowing into the N + region 516 through the input / output pad 519, the HHVSCR discharges charges introduced by the NP forward diode operation by the N + region 516, the semiconductor substrate 501, and the P + region 518. Occupy.

도 5b 는 도 4 의 풀 다운에 적용되는 HHVSCR의 단면을 도시한 것이다.FIG. 5B shows a cross section of the HHVSCR applied to the pull down of FIG. 4.

도시된 바와 같이, 도 5b 는 도 5a 와 동일한 구성요소와 동일한 구조이다. 다만, 캐패시터(C1)와 저항(R1)을 더 구비한다. 캐패시터(C1)는 노드(575)와 입출력 패드(569)를 연결한다. 저항(R1)은 P+ 영역(555), N+ 영역(564), 게이트 전극(565)과 전기적으로 연결된 단자(572)와 P+ 영역(568)과 전기적으로 연결된 단자(577)를 연결한다. As shown, FIG. 5B is identical in structure to the same components as in FIG. 5A. However, the capacitor C1 and the resistor R1 are further provided. The capacitor C1 connects the node 575 and the input / output pad 569. The resistor R1 connects the terminal 572 electrically connected to the P + region 555, the N + region 564, the gate electrode 565, and the terminal 577 electrically connected to the P + region 568.

도 5b 의 동작은 전술한 도 5a 와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 입출력 패드(569)를 통해 다량의 양의 전하가 유입될 경우, 캐패시터(C1)와 저항(R1)에 의해 N+ 영역(556), 반도체 기판(551), 웰 영역(552), N+ 영역(562)으로 형성된 BJT 트랜지스터의 베이스 전위가 빠르게 상승하여 빠르게 턴온된다. 그 결과, HHVSCR은 빠르게 PNPN SCR 동작을 하여 도 5a 의 HHVSCR 보다 더욱 빠르게 유입된 전하를 디스차지한다.Since the operation of FIG. 5B is the same as that of FIG. 5A, a detailed description thereof will be omitted. However, when a large amount of charge flows through the input / output pad 569, the N + region 556, the semiconductor substrate 551, the well region 552, and the N + region are formed by the capacitor C1 and the resistor R1. The base potential of the BJT transistor formed by 562 rises rapidly and quickly turns on. As a result, the HHVSCR performs a PNPN SCR operation rapidly to discharge the charged charges faster than the HHVSCR of FIG. 5A.

도 6a 는 도 4 의 풀 업에 적용되는 HHVSCR의 단면을 도시한 것이다.FIG. 6A shows a cross section of the HHVSCR applied to the pull up of FIG. 4.

도시된 바와 같이, HHVSCR은 p-타입의 반도체 기판(601), n-타입의 딥웰(DNwell) 영역(602), p-타입의 웰(Pwell) 영역(603), n-타입의 웰 영역(604, 605), N+ 영역(606, 608, 612, 614, 621), P+ 영역(609, 611, 615, 617, 619), 절연 영역(607, 616, 620), 입출력 패드(622)를 구비한다. As shown, the HHVSCR includes a p-type semiconductor substrate 601, an n-type deepwell (DNwell) region 602, a p-type pwell region 603, an n-type well region ( 604, 605, N + regions 606, 608, 612, 614, 621, P + regions 609, 611, 615, 617, 619, insulation regions 607, 616, 620, input / output pads 622. do.

반도체 기판(601)과 웰 영역(603)과의 단락을 방지하기 위해 반도체 기판 (601) 내에 딥웰 영역(602)이 형성된다. 딥웰 영역(602) 내에 웰 영역(603, 604, 605)이 형성되고, 웰 영역(604) 내에는 N+ 영역(606, 608), 절연 영역(607), P+ 영역(609)이 형성된다. P+ 영역(611)은 2개의 웰 영역(603, 604) 내에 중첩 되도록 형성된다. 웰 영역(603) 내에 N+ 영역(612, 614)이 형성되고, P+ 영역(615)은 2개의 웰 영역(603, 605) 내에 중첩 되도록 형성된다. 웰 영역(605) 내에는 절연 영역(616, 620), P+ 영역(617, 619)과 N+ 영역(621)이 형성된다. The deep well region 602 is formed in the semiconductor substrate 601 to prevent a short circuit between the semiconductor substrate 601 and the well region 603. Well regions 603, 604, and 605 are formed in the deep well region 602, and N + regions 606 and 608, insulating regions 607, and P + regions 609 are formed in the well region 604. P + region 611 is formed to overlap within two well regions 603 and 604. N + regions 612 and 614 are formed in the well region 603, and the P + region 615 is formed to overlap within the two well regions 603 and 605. Insulating regions 616 and 620, P + regions 617 and 619, and N + regions 621 are formed in the well region 605.                     

절연 영역(607, 616, 620)은 각각 2개의 N+ 영역(606, 608), 2개의 P+ 영역(615, 617), P+ 영역(619)과 N+ 영역(621) 사이에 형성되어 각각의 영역을 전기적으로 차단한다. 3개의 N+ 영역(608, 612, 614)은 3개의 P+ 영역(609, 611, 615)과 각각 PN 접합으로 형성된다. Insulating regions 607, 616, and 620 are formed between two N + regions 606 and 608, two P + regions 615 and 617, and a P + region 619 and an N + region 621, respectively. Shut off electrically. Three N + regions 608, 612, 614 are formed with PN junctions with three P + regions 609, 611, 615, respectively.

2개의 P+ 영역(609, 611) 사이에 형성된 게이트 전극(610)에 의해 PMOS 트랜지스터를 형성하고, 2개의 N+ 영역(612, 614) 사이에 형성된 게이트 전극(613)에 의해 NMOS 트랜지스터를 형성한다. 또한, 2개의 P+ 영역(617, 619) 사이에 형성된 게이트 전극(618)에 의해 PMOS 트랜지스터를 형성한다. P+ 영역(609), 웰 영역(604, 603), P+ 영역(615)은 PNP BJT 트랜지스터를 형성하고, N+ 영역(614), 웰 영역(603, 602)은 NPN BJT 트랜지스터를 형성한다.The PMOS transistor is formed by the gate electrode 610 formed between the two P + regions 609 and 611, and the NMOS transistor is formed by the gate electrode 613 formed between the two N + regions 612 and 614. In addition, a PMOS transistor is formed by the gate electrode 618 formed between two P + regions 617 and 619. P + regions 609, well regions 604 and 603, and P + regions 615 form PNP BJT transistors, and N + regions 614 and well regions 603 and 602 form NPN BJT transistors.

N+ 영역(606)은 P+ 영역(609), 게이트 전극(610)과 전기적으로 연결되고, N+ 영역(608)은 P+ 영역(617), 게이트 전극(618)과 전기적으로 연결된다. N+ 영역 (614)은 P+ 영역(615, 619)과 전기적으로 연결되어 노드(628)를 통해 입출력 패드(622)와 연결된다. The N + region 606 is electrically connected to the P + region 609 and the gate electrode 610, and the N + region 608 is electrically connected to the P + region 617 and the gate electrode 618. The N + region 614 is electrically connected to the P + regions 615 and 619 and connected to the input / output pad 622 through the node 628.

이하, 입출력 패드(622)를 통해 다량의 양의 전하가 유입될 경우와 음의 전하가 유입될 경우로 구분하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a case in which a large amount of positive charge is introduced through the input / output pad 622 and a case where negative charge is introduced will be described in detail.

우선, 입출력 패드(622)를 통해 양의 전하가 다량 유입될 경우, 즉, 입출력 패드(622)를 통해 P+ 영역(615)으로 전하가 유입되면, HHVSCR은 P+ 영역(615), 웰 영역 (605), N+ 영역(621)에 의해 PN 순방향 다이오드 동작을 하여 유입된 양의 전하를 디스차지한다. 또한, 입출력 패드(622)를 통해 P+ 영역(619)으로 전하가 유입 되면, HHVSCR은 P+ 영역(619), 웰 영역(605), N+ 영역(621)에 의해 PN 순방향 다이오드 동작을 하여 유입된 음의 전하를 디스차지한다. First, when a large amount of positive charge flows in through the input / output pad 622, that is, when charge flows into the P + region 615 through the input / output pad 622, the HHVSCR is a P + region 615 and a well region 605. ), The PN forward diode is operated by the N + region 621 to discharge the positive charge introduced therein. In addition, when charge flows into the P + region 619 through the input / output pad 622, the HHVSCR is negatively introduced by the PN forward diode operation by the P + region 619, the well region 605, and the N + region 621. Discharges the charge.

다음으로, 입출력 패드(622)를 통해 음의 전하가 다량 유입될 경우, 입출력 패드(622)를 통해 유입된 전하는 N+ 영역(614)과 P+ 영역(619)으로 유입된다. P+ 영역(619)으로 유입된 전하에 의해 P+ 영역(617, 619)과 게이트 전극(618)으로 형성된 PMOS 트랜지스터(625)가 빠르게 턴온되고, 턴온된 트랜지스터(625)는 N+ 영역(608)으로 전하를 유입시킨다. N+ 영역(608)으로 유입된 전하에 의해 P+ 영역(609), 웰 영역(604, 603), P+ 영역(615)에 의해 형성된 BJT 트랜지스터의 베이스 전위가 하강하여 BJT 트랜지스터가 턴온된다. 즉, 입출력 패드(622)를 통해 N+ 영역(614)으로 음의 전하가 유입되면, HHVSCR은 N+ 영역(614), 웰 영역(603, 604), P+ 영역(609)에 의해 NPNP SCR로 빠르게 동작하여 유입된 음의 전하를 빠르게 디스차지한다.Next, when a large amount of negative charge flows through the input / output pad 622, charges introduced through the input / output pad 622 flow into the N + region 614 and the P + region 619. The PMOS transistor 625 formed of the P + regions 617 and 619 and the gate electrode 618 is quickly turned on by the charge introduced into the P + region 619, and the turned-on transistor 625 is charged to the N + region 608. Inflow. The charge introduced into the N + region 608 causes the base potential of the BJT transistor formed by the P + region 609, the well regions 604 and 603, and the P + region 615 to drop, thereby turning on the BJT transistor. That is, when negative charge flows into the N + region 614 through the input / output pad 622, the HHVSCR operates quickly as the NPNP SCR by the N + region 614, the well regions 603 and 604, and the P + region 609. Discharges negative charge quickly.

도 6b 는 도 4 의 풀 업에 적용되는 HHVSCR의 단면을 도시한 것이다.FIG. 6B illustrates a cross section of the HHVSCR applied to the pull up of FIG. 4.

도시된 바와 같이, 도 6b 는 도 6a 와 동일 구성 요소와 동일한 구조이다. 다만, 캐패시터(C1)와 저항(R1)을 더 구비한다. 캐패시터(C1)는 노드(688)와 입출력 패드(682)를 연결한다. 저항(R1)은 N+영역(668), P+ 영역(677), 게이트 전극 (678)과 전기적으로 연결된 단자(689)와 N+ 영역(681)과 전기적으로 연결된 단자(690)를 연결한다. As shown, FIG. 6B has the same structure as the same components as FIG. 6A. However, the capacitor C1 and the resistor R1 are further provided. The capacitor C1 connects the node 688 and the input / output pad 682. The resistor R1 connects the terminal 689 electrically connected to the N + region 668, the P + region 677, and the gate electrode 678, and the terminal 690 electrically connected to the N + region 681.

도 6b 의 동작은 전술한 도 6a 와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 입출력 패드(682)를 통해 음의 전하가 다량 유입될 경우, 캐패시터(C1)와 저항(R1)에 의해 P+ 영역(669), 웰 영역(654, 653), P+ 영역(675)에 의해 형성된 BJT 트랜지스터의 베이스 전위를 빠르게 하강하여 빠르게 턴온된다. 그 결과 HHVSCR은 NPNP SCR 동작을 더욱 빠르게 하여 유입된 전하를 도 6a 의 HHVSCR 보다 더욱 빠르게 디스차지한다. Since the operation of FIG. 6B is the same as that of FIG. 6A, a detailed description thereof will be omitted. However, when a large amount of negative charge flows through the input / output pad 682, the capacitor C1 and the resistor R1 may be formed by the P + regions 669, the well regions 654 and 653, and the P + regions 675. The base potential of the formed BJT transistor is rapidly lowered to turn on quickly. As a result, the HHVSCR speeds up NPNP SCR operation and discharges the introduced charges faster than the HHVSCR of FIG. 6A.

도 7 은 본 발명에 따른 HHVSCR의 제작시 잘못된 레이 아웃(bad layout)의 평면을 나타낸 도면이다.7 is a view showing a plane of a bad layout (bad layout) when manufacturing the HHVSCR according to the present invention.

도 8 은 도 7 의 풀 다운에 적용되는 HHVSCR의 단면을 나타낸 도면이다.8 is a cross-sectional view of the HHVSCR applied to the pull-down of FIG.

도시된 바와 같이, 2개의 P+ 영역(806, 808) 사이에 형성된 게이트 전극(807)에 의해 PMOS 트랜지스터를 형성하고, 2개의 N+ 영역(809, 811) 사이에 형성된 게이트 전극(810)에 의해 NMOS 트랜지스터를 형성한다. 또한, 2개의 N+ 영역(814, 816) 사이에 형성된 게이트 전극 (815)에 의해 NMOS 트랜지스터를 형성한다. P+ 영역(806), 웰 영역(802), 반도체 기판(801)에 의해 PNP BJT 트랜지스터를 형성하고, 웰 영역(802), 반도체 기판(801), N+ 영역(811)에 의해 NPN BJT 트랜지스터를 형성한다.As shown, a PMOS transistor is formed by a gate electrode 807 formed between two P + regions 806 and 808, and an NMOS is formed by a gate electrode 810 formed between two N + regions 809 and 811. Form a transistor. In addition, an NMOS transistor is formed by the gate electrode 815 formed between two N + regions 814 and 816. PNP BJT transistors are formed from the P + region 806, the well region 802, and the semiconductor substrate 801, and NPN BJT transistors are formed from the well region 802, the semiconductor substrate 801, and the N + region 811. do.

도 8 에 도시된 HHVSCR의 동작은 도 5a 에 도시된 HHVSCR의 동작과 동일하다. 즉, 입출력 패드(819)를 통해 양의 전하가 다량 유입될 경우, HHVSCR은 P+ 영역(806), 웰 영역(802), 반도체 기판(801), N+ 영역(811)에 의해 PNPN SCR 동작을 하여 유입된 전하를 디스차지한다. 그러나, PNPN SCR 동작을 통해 전하를 디스차지시 HHVSCR 내부인 웰 영역(802)과 반도체 기판(801)에서도 전하의 디스차지가 발생한다. 그 결과 HHVSCR은 정전 방전용 장치에 중요한 특성(유입된 전하의 디스차지 능력, 보호 장치의 효용성 등)의 확보가 어렵다. The operation of the HHVSCR shown in FIG. 8 is the same as the operation of the HHVSCR shown in FIG. 5A. That is, when a large amount of positive charge flows through the input / output pad 819, the HHVSCR performs a PNPN SCR operation by the P + region 806, the well region 802, the semiconductor substrate 801, and the N + region 811. Discharge the incoming charge. However, when the charge is discharged through the PNPN SCR operation, the discharge of the charge occurs in the well region 802 and the semiconductor substrate 801 which are inside the HHVSCR. As a result, the HHVSCR is difficult to secure important characteristics for the device for electrostatic discharge (discharge ability of the charged charge, the utility of the protective device, etc.).

도 9a ~ 도 9c 는 도 5a 와 도 8 로 레이 아웃하여 HHVSCR을 제작 했을 경우 유입된 전하의 디스차지 능력, 보호 장치의 효용성을 비교한 전류-전압 그래프이다.9A to 9C are graphs of current-voltage comparing the discharge capability of the introduced charges and the effectiveness of the protection device when the HHVSCR is fabricated by the layout of FIGS. 5A and 8.

도 9a 는 도 5a 와 도 8 로 HHVSCR을 제작 했을 경우 HHVSCR이 외부로부터 유입된 전하의 디스차지 능력을 나타낸 전류-전압 그래프이다.FIG. 9A is a current-voltage graph showing the discharge capability of charges introduced from the outside by the HHVSCR when the HHVSCR is manufactured with FIGS. 5A and 8.

도 9a 에 도시된 바와 같이, 도 5a 를 통해 레이 아웃하여 HHVSCR을 제작했을 경우의 그래프(901)는 도 8 을 통해 레이 아웃하여 HHVSCR을 제작했을 경우의 그래프(902)보다 많은 양의 전류가 흐른다. 즉, 도 5a 에 의한 HHVSCR이 도 8 에 의한 HHVSCR 보다 더 큰 전하 디스차지 능력을 갖는다. As shown in FIG. 9A, a graph 901 in the case of producing HHVSCR by laying out through FIG. 5A shows a larger amount of current than the graph 902 in the case of producing HHVSCR by laying out through FIG. 8. . That is, the HHVSCR according to FIG. 5A has a greater charge discharge capability than the HHVSCR according to FIG. 8.

도 9b 와 9c 는 도 5a 와 도 8 을 통해 제작된 HHVSCR의 폭을 선형적으로 증가했을 경우 HHVSCR이 외부로부터 유입된 전하의 디스차지 능력을 나타낸 전류-전압 그래프이다.9B and 9C are current-voltage graphs showing the discharge capability of charges introduced from the outside when the HHVSCR linearly increases the width of the HHVSCR fabricated through FIGS. 5A and 8.

도 9b 에 도시된 바와 같이, 도 5a 를 통해 제작된 HHVSCR의 폭을 50㎛일 경우 그래프(911)와 100㎛일 경우 그래프(912)를 통해 HHVSCR의 폭을 2배로 하면 HHVSCR의 디스차지 능력도 거의 2배로 증가한다.As shown in FIG. 9B, the discharge capability of the HHVSCR is doubled by doubling the width of the HHVSCR through the graph 911 when the width of the HHVSCR manufactured through FIG. 5A is 50 μm and the graph 912 when the width is 50 μm. Almost doubled.

반면, 도 9c 에 도시된 바와 같이, 도 8 을 통해 제작된 HHHVSCR의 폭을 50㎛일 경우 그래프(921)와 100㎛일 경우 그래프(922)를 통해 HHVSCR의 폭을 2배로 하여도 HHVSCR의 디스차지 능력은 거의 변화가 없다.On the other hand, as shown in Figure 9c, even if the width of the HHHVSCR produced through Figure 8 50㎛ 921 and 100㎛ when the width of the HHVSCR through the graph 922, even if the width of the HHVSCR doubled The charge capacity is almost unchanged.

즉, 도 5a 를 통해 레이 아웃하여 HHVSCR을 제작할 경우 HHVSCR의 폭 변화에 대해 디스차지 능력은 선형적으로 변화한다. That is, when the HHVSCR is manufactured by laying out through FIG. 5A, the discharge capability linearly changes with respect to the width change of the HHVSCR.

도 10 은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 보여주는 HHVSCR의 단면을 도시한 것이다.10 shows a cross section of an HHVSCR showing yet another embodiment according to the present invention.

도시된 바와 같이, HHVSCR은 도 5a 의 HHVSCR과 동일한 구성요소와 동일한 구조를 갖는다. 다만, P+ 영역(1001, 1002, 1005, 1006, 1010)에 p-타입의 저농도(P-) 영역(1011, 1012, 1015, 1016, 1020)이 접합하여 형성된다. 또한, N+ 영역(1003, 1004, 1007, 1008, 1009)에 n-타입의 저농도(N-) 영역(1013, 1014, 1017, 1018, 1019)이 접합하여 형성된다.As shown, the HHVSCR has the same components and the same structure as the HHVSCR of FIG. 5A. However, p-type low concentration (P−) regions 1011, 1012, 1015, 1016, and 1020 are formed by joining the P + regions 1001, 1002, 1005, 1006, and 1010. Further, n-type low concentration (N-) regions 1013, 1014, 1017, 1018, and 1019 are formed by joining the N + regions 1003, 1004, 1007, 1008, and 1009.

HHVSCR은 도 5a의 HHVSCR과 동일한 동작을 통해 동일한 효과를 나타낸다. (도 10 에 도시된 HHVSCR의 동작에 대한 상세한 설명 생략.)The HHVSCR has the same effect through the same operation as the HHVSCR of FIG. 5A. (Detailed description of the operation of the HHVSCR shown in FIG. 10 is omitted.)

다음, 도 5a 와 도 2a, 도 8 의 차이점을 살펴본 후, 본 발명의 우수성에 대해 설명하기로 한다. Next, after examining the difference between FIG. 5A, FIG. 2A, and FIG. 8, the superiority of the present invention will be described. FIG.

우선, 도 2a 에 도시된 종래의 HHVSCR은 높은 턴온 전압을 필요로 하므로 이러한 높은 턴온 전압을 감소시키기 위해 외부에 별도의 트리거 특히, MOS 트랜지스터를 설치하여 반도체 집적회로 적용하였다. 그러나 도 5a 에 도시된 본 발명의 HHHVSCR은 내부에 MOS 트랜지스터를 제작하여 반도체 집적회로에 적용하므로 감소된 턴온전압을 통해 고속으로 동작할 수 있으며, 개선된 정전 방전에 대한 보호 기능을 수행한다. First, since the conventional HHVSCR shown in FIG. 2A requires a high turn-on voltage, a separate trigger, particularly a MOS transistor, is installed outside to apply the semiconductor integrated circuit to reduce the high turn-on voltage. However, since the HHHVSCR of the present invention shown in FIG. 5A fabricates a MOS transistor and is applied to a semiconductor integrated circuit, the HHHVSCR of the present invention can operate at a high speed through a reduced turn-on voltage, and performs an improved protection against static discharge.

다음으로, 도 8 에 도시된 HHVSCR은 HHVSCR의 중간 위치에 서브 탭(Sub-Tap)이 위치한다. 반면, 도 5a 에 도시된 HHVSCR은 HHVSCR의 가장자리에 서브 탭이 위 치한다. 그 결과 도 9a ~ 9c에 도시된 바와 같이, 도 5a 에 도시된 HHVSCR은 SCR의 중요한 특성(유입된 전하의 디스차지 능력, 선형성)의 확보가 가능하다. 또한, 서브 탭의 갯수가 증가할 수록 SCR의 특성의 확보는 증대된다. Next, in the HHVSCR illustrated in FIG. 8, a sub tap is positioned at an intermediate position of the HHVSCR. In contrast, in the HHVSCR illustrated in FIG. 5A, a sub tab is positioned at an edge of the HHVSCR. As a result, as shown in Figs. 9A to 9C, the HHVSCR shown in Fig. 5A can secure important characteristics of SCR (discharge capacity of inflowed charge, linearity). In addition, as the number of sub taps increases, securing of characteristics of the SCR increases.

이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기를 사용하는 경우, 반도체 제어 정류기의 턴온 전압을 감소시켜 반도체 제어 정류기를 고속으로 동작시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 장치는 고속 동작을 요구하는 차세대 반도체 집적회로에 적용 가능하다.As can be seen above, when the semiconductor controlled rectifier for an electrostatic discharge protection device according to the present invention is used, the semiconductor controlled rectifier can be operated at high speed by reducing the turn-on voltage of the semiconductor controlled rectifier. Such an apparatus of the present invention is applicable to next generation semiconductor integrated circuits requiring high speed operation.

Claims (7)

정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기에 있어서,In a semiconductor controlled rectifier for an electrostatic discharge protection device, 제 1 도전형 저농도의 반도체 기판;A first conductivity type low concentration semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 내에 형성된 제 2 도전형 저농도의 제 1 웰 영역;A second well-concentrated first well region formed in the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 내에 형성된 상기 제 1 도전형 고농도의 제 1, 제 2 및 제 3 영역;First, second, and third regions of the first conductivity type high concentration formed in the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 내에 형성된 상기 제 2 도전형 고농도의 제 4, 제 5 및 제 6 영역;The second conductive high concentration fourth, fifth and sixth regions formed in the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 내에 상기 제 1 웰 영역과 중첩되도록 형성된 상기 제 2 도전형 고농도의 제 7 영역;A seventh region of the second conductivity type high concentration formed to overlap the first well region in the semiconductor substrate; 상기 제 1 웰 영역 내에 형성된 상기 제 1 도전형 고농도의 제 8 및 제 9 영역;The eighth and ninth regions of the first conductivity type high concentration formed in the first well region; 상기 제 1 웰 영역 내에 형성된 상기 제 2 도전형 고농도의 제 10 영역;The second conductivity type high concentration tenth region formed in the first well region; 상기 제 4 영역과 상기 제 7 영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 형성된 제 1 게이트 전극;A first gate electrode formed on the semiconductor substrate between the fourth region and the seventh region; 상기 제 8 영역과 상기 제 9 영역 사이의 상기 제 1 웰 상에 형성된 제 2 게이트 전극;A second gate electrode formed on the first well between the eighth and ninth regions; 상기 제 5 영역과 상기 제 6 영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 형성된 제 3 게이트 전극;A third gate electrode formed on the semiconductor substrate between the fifth region and the sixth region; 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 상기 반도체 기판 내에 형성된 제 1 절연 영역;A first insulating region formed in the semiconductor substrate between the first region and the second region; 상기 제 10 영역과 상기 제 5 영역사이의 상기 제 1 웰 영역과 중첩되도록 상기 반도체 기판 내에 형성된 제 2 절연 영역; A second insulating region formed in the semiconductor substrate to overlap with the first well region between the tenth and fifth regions; 상기 제 6 영역과 상기 제 3 영역 사이의 상기 반도체 기판 내에 형성된 제 3 절연 영역을 구비하며,A third insulating region formed in the semiconductor substrate between the sixth region and the third region, 상기 제 2 영역과 상기 제 4 영역은 접합되고,The second region and the fourth region are bonded; 상기 제 7 영역과 상기 8 영역은 접합되고,The seventh region and the eighth region are joined; 상기 제 9 영역과 상기 10 영역은 접합되며,The ninth region and the tenth region are joined; 상기 제 1 영역은 상기 제 4 영역 및 상기 제 1 게이트 전극과 전기적으로 연결되고,The first region is electrically connected to the fourth region and the first gate electrode, 상기 제 2 영역은 상기 제 5 영역 및 상기 제 3 게이트 전극과 전기적으로 연결되고,The second region is electrically connected to the fifth region and the third gate electrode, 상기 제 9 , 제 10 영역 및 제 6 영역은 노드와 전기적으로 연결되고,The ninth, tenth and sixth regions are electrically connected to the node, 상기 노드는 입출력 패드와 연결되는 것을 특징으로 하는 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기.And the node is connected to an input / output pad. 상기 1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 제 1 게이트 전극, 상기 제 4 영역 및 상기 제 7 영역은 제 1 MOS 트랜지스터를 형성하고,The first gate electrode, the fourth region and the seventh region form a first MOS transistor, 상기 제 2 게이트 전극, 상기 제 8 영역 및 상기 제 9 영역은 제 2 MOS 트랜지스터를 형성하고,The second gate electrode, the eighth region and the ninth region form a second MOS transistor; 상기 제 3 게이트 전극, 상기 제 5 영역 및 상기 제 6 영역은 제 3 MOS 트랜지스터를 형성하는 것을 특징으로 하는 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기.And the third gate electrode, the fifth region and the sixth region form a third MOS transistor. 상기 1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 입출력 패드를 통해 양의 전압이 유입되면 상기 제 3 MOS 트랜지스터에 의해 상기 반도체 기판의 내부 전위가 상승하여 고속으로 유입된 전하를 디스차지하는 것을 특징으로 하는 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기.And when the positive voltage flows through the input / output pad, the internal potential of the semiconductor substrate is increased by the third MOS transistor to discharge the charge introduced at a high speed. 상기 1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 입출력 패드와 상기 노드를 연결하는 캐패시터와,A capacitor connecting the input / output pad and the node; 상기 제 3 게이트 전극과 상기 제 3 영역을 전기적으로 연결하는 저항을 추가적으로 더 구비하며,Further comprising a resistor for electrically connecting the third gate electrode and the third region, 상기 입출력 패드를 통해 양의 전압이 유입되면 더욱 고속으로 유입된 전하를 디스차지하는 것을 특징으로 하는 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기.And a positive voltage flows through the input / output pad to discharge charges introduced at a higher speed. 상기 1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 반도체 기판과 상기 제 1 내지 제 7 영역, 상기 제 1 내지 제 3 절연 영역, 상기 웰 영역 사이에 상기 제 2 도전형의 제 2 웰 영역을 삽입하고,Inserting a second well region of the second conductivity type between the semiconductor substrate and the first to seventh regions, the first to third insulating regions, and the well region; 상기 제 2 웰 영역과 상기 제 1, 제 2, 제 4, 제 7 영역 및 상기 제 1 절연 영역 사이에 상기 제 2 웰 영역 보다 고농도의 상기 2 도전형의 제 3 웰 영역을 삽입하고,Inserting a third well region of higher conductivity than the second well region between the second well region and the first, second, fourth, seventh region, and the first insulating region, 상기 제 2 웰 영역과 상기 제 2, 제 3 절연 영역, 상기 제 5, 제 6, 제 3 영역 사이에 상기 제 3 웰 영역과 동일한 제 4 웰 영역을 삽입하고,Inserting the same fourth well region as the third well region between the second well region, the second and third insulating regions, and the fifth, sixth and third regions, 상기 제 1 내지 제 3 영역 및 제 8, 제 9 영역은 상기 제 2 도전형 고농도의 영역으로 교체하고,The first to third regions and the eighth and ninth regions are replaced with the second conductive type high concentration region, 상기 제 1 웰 영역, 상기 제 4 내지 7 영역 및 제 10 영역은 상기 제 1 도전형 고농도의 영역으로 교체하면,When the first well region, the fourth to seventh region and the tenth region are replaced with the first conductivity type high concentration region, 상기 입출력 패드를 통해 음의 전압이 유입되면 상기 제 3 MOS 트랜지스터에 의해 상기 반도체 기판의 내부 전위가 하강하여 고속으로 유입된 전하를 디스차지하는 것을 특징으로 하는 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기. And a negative voltage is introduced through the input / output pad to discharge an electric charge introduced at a high speed by the internal potential of the semiconductor substrate being lowered by the third MOS transistor. 상기 1 항 또는 5항에 있어서,The method according to claim 1 or 5 above, 상기 입출력 패드와 상기 노드를 연결하는 캐패시터와,A capacitor connecting the input / output pad and the node; 상기 제 3 게이트 전극과 상기 제 3 영역을 전기적으로 연결하는 저항을 추가적으로 더 구비하며,Further comprising a resistor for electrically connecting the third gate electrode and the third region, 상기 입출력 패드를 통해 음의 전압이 유입되면 더욱 고속으로 유입된 전하를 디스차지하는 것을 특징으로 하는 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기.And a negative voltage flows through the input / output pad to discharge charges introduced at a higher speed. 상기 1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 제 1 도전형은 p형이고, 상기 제 2 도전형은 n형인 것을 특징으로 하는 정전 방전 보호 장치용 반도체 제어 정류기.And said first conductivity type is p-type, and said second conductivity type is n-type.
KR1020040029633A 2004-04-28 2004-04-28 A silicon controlled rectifier for protecting the device in a electrostatic discharge KR101006514B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040029633A KR101006514B1 (en) 2004-04-28 2004-04-28 A silicon controlled rectifier for protecting the device in a electrostatic discharge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040029633A KR101006514B1 (en) 2004-04-28 2004-04-28 A silicon controlled rectifier for protecting the device in a electrostatic discharge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050104255A KR20050104255A (en) 2005-11-02
KR101006514B1 true KR101006514B1 (en) 2011-01-07

Family

ID=37281909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040029633A KR101006514B1 (en) 2004-04-28 2004-04-28 A silicon controlled rectifier for protecting the device in a electrostatic discharge

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101006514B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102760731B (en) * 2011-04-25 2015-12-02 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Electrostatic preventing structure
CN105428354B (en) * 2015-12-17 2018-02-23 江南大学 It is a kind of that there is the ESD protective device for embedding the interdigital two-way SCR structures of NMOS
CN112366202A (en) * 2020-10-23 2021-02-12 长江存储科技有限责任公司 Electrostatic discharge protection structure and manufacturing method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07263633A (en) * 1994-03-18 1995-10-13 Kawasaki Steel Corp Static electricity-proof discharge protector of semiconductor device
JPH104144A (en) 1996-06-05 1998-01-06 Winbond Electron Corp Electrostatic breakdown protective device in integrated circuit
KR19990071119A (en) * 1998-02-27 1999-09-15 구본준 Static electricity protection circuit of semiconductor device
KR20020015199A (en) * 2000-08-21 2002-02-27 박종섭 Electrostatic discharge protection device in a semiconductor device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07263633A (en) * 1994-03-18 1995-10-13 Kawasaki Steel Corp Static electricity-proof discharge protector of semiconductor device
JPH104144A (en) 1996-06-05 1998-01-06 Winbond Electron Corp Electrostatic breakdown protective device in integrated circuit
KR19990071119A (en) * 1998-02-27 1999-09-15 구본준 Static electricity protection circuit of semiconductor device
KR20020015199A (en) * 2000-08-21 2002-02-27 박종섭 Electrostatic discharge protection device in a semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050104255A (en) 2005-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI736548B (en) Electro-static discharge protection devices having a low trigger voltage
KR100642651B1 (en) Semiconductor controled rectifier for electro-static discharge protecting
KR100976410B1 (en) Electrostatic Discharge Device
US8981483B2 (en) ESD protection structure and ESD protection circuit
TWI580001B (en) Electrstatic discharge protection circuit, structure and method of making the same
KR100835282B1 (en) Electrostatic discharge protection device
US6858902B1 (en) Efficient ESD protection with application for low capacitance I/O pads
JP2006319330A (en) Device for protecting from electrostatic discharge
US20070131965A1 (en) Triple-well low-voltage-triggered ESD protection device
US20060231897A1 (en) Guardwall structures for esd protection
EP1046193B1 (en) An integrated circuit provided with esd protection means
WO2021213024A1 (en) Electrostatic protection circuit
CN112216690A (en) Electrostatic discharge protection structure with low parasitic capacitance and electrostatic discharge protection circuit thereof
US10163888B2 (en) Self-biased bidirectional ESD protection circuit
US7068482B2 (en) BiCMOS electrostatic discharge power clamp
JP2006313880A (en) Electrostatic discharge circuit and integrated circuit having the same
KR101006514B1 (en) A silicon controlled rectifier for protecting the device in a electrostatic discharge
US6707653B2 (en) Semiconductor controlled rectifier for use in electrostatic discharge protection circuit
CN107293537B (en) Electrostatic discharge protection device, memory element and electrostatic discharge protection method
CN109979929B (en) High-voltage electrostatic discharge clamping protection element and integrated circuit chip
KR101349998B1 (en) Electrostatic discaharge Protection Device
CN112447703A (en) Electrostatic discharge protection element
WO2022188326A1 (en) Electrostatic protection circuit and semiconductor device
KR102139088B1 (en) Electrostatic Discharge Protection Device with High Holding Voltage
KR100996173B1 (en) Electrostatic discharge protection circuit

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131118

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141119

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151118

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161118

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171117

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181120

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191119

Year of fee payment: 10