KR102134605B1 - Antenna effect discharge circuit and manufacturing method - Google Patents

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Abstract

안테나 효과 방전 회로가 제조 공정 동안에 전하를 유도하는 환경들에 노출될 수 있는 패터닝된 도체들을 갖는 기판을 위해 기술된다. 상기 안테나 효과 방전 회로는 상기 장치 상의 전하 축적으로부터 보호되는 노드에 연결되는 단자 및 상기 회로 내의 전계 효과 트랜지스터의 게이트와 같은 게이트, 그리고 축적된 전하가 이를 통해 상기 기판으로 방전될 수 있는 단자를 가진다. 커패시터는 상기 안테나 효과 방전 회로 내의 게이트를 상기 기판에 연결한다. 전압 공급 회로는 상기 장치의 동작 동안에 오프 상태에서 상기 안테나 효과 방전 회로를 충분히 바이어스시키는 전압을 제공하도록 구성된다. 상기 장치의 상부의 층, 바람직하게는 최상부의 층 내의 패터닝된 도체는 상기 안테나 효과 방전 회로 내의 게이트를 상기 전압 공급 회로에 연결한다.An antenna effect discharge circuit is described for a substrate with patterned conductors that can be exposed to environments that induce charge during the manufacturing process. The antenna effect discharge circuit has a terminal connected to a node protected from charge accumulation on the device, a gate such as a gate of a field effect transistor in the circuit, and a terminal through which accumulated charge can be discharged to the substrate. A capacitor connects the gate in the antenna effect discharge circuit to the substrate. The voltage supply circuit is configured to provide a voltage that sufficiently biases the antenna effect discharge circuit in the off state during operation of the device. A patterned conductor in the top layer, preferably the top layer of the device, connects the gate in the antenna effect discharge circuit to the voltage supply circuit.

Description

안테나 효과 방전 회로 및 제조 방법{ANTENNA EFFECT DISCHARGE CIRCUIT AND MANUFACTURING METHOD}ANTENNA EFFECT DISCHARGE CIRCUIT AND MANUFACTURING METHOD

본 발명은 제조 동안에 전하 축적을 처리하는 집적 회로 구조들에 관한 것이다.The present invention relates to integrated circuit structures that handle charge accumulation during manufacturing.

집적 회로들의 제조에 있어서, 일부 공정들은 활성화된 이온들을 활용한다. 예를 들면, 금속 식각, 포토레지스트 스트리핑 및 층간 절연체의 증착을 포함하는 후 공정들(backend processes)은 처리되는 다이 내의 구조들 상에 전하를 유도하는 플라즈마를 수반한다. 제조 동안의 이러한 구조들의 하전은 안테나 효과(antenna effect)로서 언급될 수 있다.In the manufacture of integrated circuits, some processes utilize activated ions. For example, backend processes, including metal etching, photoresist stripping, and deposition of an interlayer insulator, involve plasma that induces charge on structures within the die being processed. The charge of these structures during manufacture can be referred to as the antenna effect.

안테나 효과 유도 전하들은 장치의 성능에 중요한 구조들을 포함하는 장치 내의 구조들을 손상시킬 수 있다. 예를 들면, 메모리 장치들에 있어서, 워드 라인들 또는 다른 상대적으로 큰 도전성 구조들이 상기 안테나 효과에 기인하는 중대한 전하 축적으로 어려움을 겪을 수 있다. 상기 워드 라인들 상의 전하 축적은 플래시 메모리 장치들 내에 사용되는 터널 절연층, 게이트 절연층들 및 층간 폴리실리콘 절연층들을 노출시켜 축적된 전하에 의한 손상을 야기할 수 있다. 또한, 유전 전하 저장 셀들 내에 활용되는 전하 저장 구조들이 이러한 종류의 손상에 특히 민감할 수 있다.Antenna effect induced charges can damage structures in the device, including structures important to the performance of the device. For example, in memory devices, word lines or other relatively large conductive structures may suffer from significant charge accumulation due to the antenna effect. Accumulation of charges on the word lines may expose tunnel insulation layers, gate insulation layers, and interlayer polysilicon insulation layers used in flash memory devices to cause damage due to accumulated charges. In addition, charge storage structures utilized within dielectric charge storage cells can be particularly sensitive to this kind of damage.

상기 플라즈마 유도된 전하의 하나의 특징은 이가 양이거나 음이 될 수 있으며, 다른 형태의 손상들이 이러한 유도된 전하의 유형에 근거하여 발생될 수 있다.One characteristic of the plasma induced charge can be positive or negative lice, and other types of damage can occur based on the type of this induced charge.

상기 안테나 효과를 방지하거나 감소시키는 하나의 처리 방법이 Chou 등의 미국 특허 제7,196,369호(발명의 명칭: "반도체 장치를 위한 플라즈마 손상 보호 회로(PLASMA DAMAGE PROTECTION CIRCUIT FOR A SEMICONDUCTOR DEVICE)")에 기재되어 있다. 또한, Lusky 등의 미국 특허 제7,317,633호(발명의 명칭: "하전 손상으로부터 NROM 장치들의 보호(PROTECTION OF NROM DEVICES FROM CHARGE DAMAGE)")를 참조하기 바란다. One treatment method to prevent or reduce the antenna effect is described in Chou et al., U.S. Pat. have. See also U.S. Patent No. 7,317,633 by Lusky et al. (name of invention: "PROTECTION OF NROM DEVICES FROM CHARGE DAMAGE") .

상기 플라즈마 하전 효과가 SONOS 전하-트래핑 장치들 내에서 중대한 역할을 하는 점이 보고되었다. 대부분의 플래시 메모리 제품들에 있어서, PN 다이오드 보호 또는 폴리 퓨즈 보호가 적용된다. 그러나, 양 방법들은 한계점들을 가진다. 상기 PN 다이오드 보호를 위하여, 워드 라인(WL) 구동 전압은 다이오드의 역 방향만으로 제한되고 항복 전압 보다 낮아야 한다. 더욱이, 상기 PN 다이오드는 항복 전압 후의 보호만을 제공하며, 이에 따라 이는 중간 범위의 전압들을 보호하지 못한다. 폴리 퓨즈 보호를 위하여, 측정 전에 상기 퓨즈를 파열시키는 것이 필요하다. 상기 퓨즈 보호는 작은 테스트 장치를 위해서만 적합하지만, 제품 설계를 위해서는 적절하지 않다. 또한, 파열 바이어스가 너무 클 경우, 이는 또한 상기 장치를 교란시킨다.It has been reported that the plasma charge effect plays a significant role in SONOS charge-trapping devices. In most flash memory products, PN diode protection or poly fuse protection is applied. However, both methods have limitations. In order to protect the PN diode, the word line WL driving voltage is limited to only the reverse direction of the diode and must be lower than the breakdown voltage. Moreover, the PN diode only provides protection after the breakdown voltage, thus it does not protect the intermediate range voltages. In order to protect the poly fuse, it is necessary to blow the fuse before measurement. The fuse protection is suitable only for small test devices, but not for product design. Also, if the burst bias is too large, it also disturbs the device.

정전기 방전(ESD) 회로들이 상기 장치들을 손상시키는 팽창된 외부의 전기 펄스들을 방지하도록 집적 회로들 내의 프로빙 패드들(probing pads)에 배치되어왔다. 그러나, ESD 회로들은 종종 상대적으로 높은 전압에서 활성화되고 중간 전압 보호를 제공하지 못할 수 있다.Electrostatic discharge (ESD) circuits have been deployed in probing pads in integrated circuits to prevent expanded external electrical pulses that damage the devices. However, ESD circuits are often activated at relatively high voltages and may not provide intermediate voltage protection.

이에 따라, 전하 손상에 대해 보호하는 집적 회로들의 제조에 이용되기 위한 보호 회로를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 보호 회로는 제조 후의 장치의 동작에 영향을 미치지 않아야 한다.Accordingly, it is desirable to provide a protection circuit for use in the manufacture of integrated circuits that protect against charge damage. In addition, the protective circuit should not affect the operation of the device after manufacture.

안테나 효과 방전 회로(antenna effect discharge circuit)가 패터닝된 폴리실리콘층들 및 금속층들과 같은 복수의 패터닝된 도체들의 층들을 갖는 장치를 위해 기재되며, 이는 제조 공정 동안에 높은 에너지의 플라즈마 또는 다른 전하를 유도하는 환경들에 노출될 수 있다. 상기 안테나 효과 방전 회로는 상기 장치 상의 전하 축적으로부터 보호되는 노드(node)에 연결되는 단자 및 상기 회로 내의 상기 전계 효과 트랜지스터의 게이트와 같은 게이트를 가진다. 커패시터는 상기 안테나 효과 방전 회로 내의 게이트를 상기 기판에 연결한다. 전압 공급 회로는 상기 장치의 동작 동안에 오프 상태에서 상기 안테나 효과 방전 회로를 충분히 바이어스시키는 전압을 제공하도록 구성된다. 상기 장치의 상부의 층 내의 및 바람직하게는 최상부의 층 내의 패터닝된 도체는 상기 안테나 효과 방전 회로 내의 게이트를 상기 전압 공급 회로에 연결시킨다. An antenna effect discharge circuit is described for a device having a plurality of layers of patterned conductors, such as patterned polysilicon layers and metal layers, which induce high energy plasma or other charges during the manufacturing process. Exposure to the environment. The antenna effect discharge circuit has a terminal connected to a node protected from charge accumulation on the device and a gate such as a gate of the field effect transistor in the circuit. A capacitor connects the gate in the antenna effect discharge circuit to the substrate. The voltage supply circuit is configured to provide a voltage that sufficiently biases the antenna effect discharge circuit in the off state during operation of the device. A patterned conductor in the top layer and preferably in the top layer of the device connects the gate in the antenna effect discharge circuit to the voltage supply circuit.

상기 안테나 효과 방전 회로는 채널과 채널 웰 영역 내의 소스 및 드레인을 포함하는 전계 효과 트랜지스터를 구비할 수 있다. 상기 채널 웰 영역은 상기 상부의 층 내의 패터닝된 도체를 거쳐 상기 게이트에 연결되거나, 상기 전압 공급 회로에 직접 연결된다. 상기 보호되는 노드 상의 양의 및 음의 전압들을 모두 방전시키도록 구성되는 실시예들에 있어서, 상기 안테나 효과 방전 회로는 다음에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 구성된 n-채널 전계 효과 트랜지스터(예를 들면, NMOS) 및 p-채널 전계 효과 트랜지스터(예를 들면, PMOS)를 포함한다.The antenna effect discharge circuit may include a field effect transistor including a channel and a source and a drain in the channel well region. The channel well region is connected to the gate via a patterned conductor in the upper layer or directly to the voltage supply circuit. In embodiments configured to discharge both positive and negative voltages on the protected node, the antenna effect discharge circuit is an n-channel field effect transistor (eg, as described in more detail below). , NMOS) and p-channel field effect transistors (eg, PMOS).

상기 게이트에서 커패시터를 활용하는 것은 안테나 효과 하전에 노출되는 동안 상기 게이트 상의 전압이 상기 채널 웰 영역 내의 전압을 따르는 것을 방지할 수 있다. 상기 안테나 효과 방전 회로는 상기 복수의 패터닝된 도체층들의 상부의 층이 구현될 때까지는 상기 게이트 및 상기 채널 웰이 연결되지 않은 상태로 남는다.Utilizing a capacitor at the gate can prevent the voltage on the gate from following the voltage in the channel well region while exposed to the antenna effect charge. The antenna effect discharge circuit remains unconnected to the gate and the channel well until a layer on top of the plurality of patterned conductor layers is implemented.

상기 안테나 효과 방전 회로가 상기 장치의 동작 동안에 폐쇄되게 구성되고 제1 및 제2 단자들을 갖는 스위치를 포함하는 실시예들이 기재된다. 상기 제1 단자는 제1 도체에 의해 상기 안테나 효과 방전 회로 내의 게이트에 연결되며, 상기 제2 단자는 제2 도체에 의해 상기 전압 공급 회로에 연결된다. 상기 제1 및 제2 도체들의 하나 또는 모두는 상기 게이트를 상기 전압 공급 회로에 연결하는 데 사용되는 최상부의 층 내의 패터닝된 도체를 포함한다. 상기 스위치를 갖는 실시예들에 있어서, 상기 안테나 효과 방전 회로는 상기 전압 공급 회로가 상기 장치의 동작 동안에 가능해질 때까지 전체적인 제조 동안 효과적으로 남게 된다.Embodiments are described wherein the antenna effect discharge circuit is configured to be closed during operation of the device and includes a switch having first and second terminals. The first terminal is connected to the gate in the antenna effect discharge circuit by a first conductor, and the second terminal is connected to the voltage supply circuit by a second conductor. One or both of the first and second conductors include a patterned conductor in the top layer used to connect the gate to the voltage supply circuit. In embodiments with the switch, the antenna effect discharge circuit remains effective during the entire fabrication until the voltage supply circuit is enabled during operation of the device.

집적 회로 장치를 제조하는 방법이 기재되며, 기판 상에 안테나 효과 하전으로부터 보호되는 노드를 갖는 집적 회로부를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 기판 상에 상기 노드에 연결되는 단자 및 게이트를 갖는 안테나 효과 방전 회로를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 상기 게이트를 상기 기판에 연결하는 커패시터를 형성하는 단계를 포함한다. 전압 공급 회로는 상기 안테나 효과 방전 회로를 턴 오프(turn off)시키기 위해 동작 동안에 상기 게이트를 바이어스(bias)시키도록 상기 기판 상에 제공된다. 여기서 설명하는 바와 같이, 상기 방법은 상기 장치 상의 상부의 또는 최상부의 패터닝된 도체층을 이용하여 상기 게이트를 전압 공급 회로에 연결하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 게이트와 상기 전압 공급 회로 사이의 상기 기판 상에 스위치를 제공하는 단계, 그리고 상기 스위치를 통해 상기 게이트가 상기 전압 공급 회로에 연결되도록 동작 동안에 상기 스위치가 폐쇄되게 구성되는 단계를 포함한다.A method of manufacturing an integrated circuit device is described and includes forming an integrated circuit portion having a node protected from an antenna effect charge on a substrate. The method includes forming an antenna effect discharge circuit having a terminal and a gate connected to the node on the substrate. Further, the method includes forming a capacitor connecting the gate to the substrate. A voltage supply circuit is provided on the substrate to bias the gate during operation to turn off the antenna effect discharge circuit. As described herein, the method includes connecting the gate to a voltage supply circuit using a top or top patterned conductor layer on the device. In some embodiments, the method comprises providing a switch on the substrate between the gate and the voltage supply circuit, and the switch is closed during operation such that the gate is connected to the voltage supply circuit through the switch. It includes the steps to be configured.

본 기술의 다른 측면들 및 이점들은 다음의 도면들, 발명의 상세한 설명 및 특허 청구 범위의 검토를 통해 이해될 수 있을 것이다.Other aspects and advantages of the present technology will be understood through review of the following drawings, detailed description of the invention, and claims.

본 발명의 실시예들에 따르면, 전하 손상에 대해 보호되는 집적 회로들의 제조에 이용되기 위한 보호 회로가 제공된다. 상기 보호 회로는 제조 후의 장치의 동작에 영향을 미치지 않는다.According to embodiments of the present invention, a protection circuit is provided for use in the manufacture of integrated circuits that are protected against charge damage. The protection circuit does not affect the operation of the device after manufacture.

도 1은 동적 문턱 전압 MOSFET들에 기초하는 종래의 안테나 효과 방전 회로의 개략적인 도면이다.
도 2는 여기에 기술되는 바와 같은 안테나 효과 방전 회로들을 이용하여 보호될 수 있는 다중의 패터닝된 도체층들을 포함하는 하나의 예시적인 종래 기술의 집적 회로의 사시도이다.
도 3은 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 커패시터를 포함하는 안테나 효과 방전 회로의 개략적인 도면이다.
도 4는 여기서 설명하는 바와 같은 고전압의 n-채널 및 p-채널 전계 효과 트랜지스터들을 포함하는 안테나 효과 방전 회로를 위한 장치 기판의 구성을 예시한다.
도 5는 최상부의 패터닝된 도체층의 형성 이전의 안테나 효과 방전 회로의 개략적인 도면이며, 보호되는 노드 상에 음의 전압 증강의 방전을 예시한다.
도 6은 최상부의 패터닝된 도체층의 형성 이전의 안테나 효과 방전 회로의 개략적인 단면도이며, 보호되는 노드 상의 양의 전압 증강의 방전을 예시한다.
도 7은 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 커패시터 및 게이트와 전압 공급 회로 사이의 스위치를 포함하는 안테나 효과 방전 회로의 선택적인 구현예의 개략적인 도면이다.
도 8은 집적 회로 상의 다중 노드들을 보호하도록 구성되는 하나의 예시적인 안테나 효과 방전 회로의 레이아웃 도면이다.
도 9는 여기서 설명하는 바와 같은 안테나 효과 방전 회로들을 포함하는 집적 회로 메모리 어레이의 간략화된 블록도이다.
도 10은 여기서 설명하는 바와 같은 안테나 효과 방전 회로들을 활용하는 집적 회로를 제조하기 위한 방법의 간략화된 흐름도이다.
도 11은 보호 회로 내의 CCFG NMOS 장치의 드레인 전류 대 드레인 전압(Id-Vd) 곡선 및 드레인 전압 대 몸체 전류(Ib)(Ib-Vd) 곡선들을 나타낸다.
도 12는 보호 회로 내의 CCFG PMOS 장치의 드레인 전류 대 드레인 전압(Id-Vd) 곡선 및 드레인 전압 대 몸체 전류(Ib)(Ib-Vd) 곡선들을 포함하는 실험 데이터를 나타낸다.
도 13은 도 5 및 도 6의 경우와 같이 완성된 CCFG CMOS 보호 회로(게이트 및 웰들이 부유될 때)의 방전 전류를 포함하는 실험 데이터를 나타낸다.
도 14는 측정된 8층 3D VG 장치의 단면의 TEM에 의한 사진이다.
도 15는 테스트된 장치의 다중 층들 상의 메모리 셀의 초기 문턱 전압 분포를 나타내는 그래프이다.
도 16은 테스트된 장치의 SSL Vt 분포를 나타낸다.
도 17은 참조를 위해 간략화된 NAND 스트링의 개략적인 도면이다.
도 18은 증가하는 시그마(σ)를 갖는 3개의 SSL 문턱 전압 분포들(Vt 범위들)을 나타내는 그래프이다.
도 19는 프로그래밍 체커보드 윈도우 테스트를 위한 테스트된 장치 내의 낮고 높은 문턱 상태들의 그래프이다.
도 20은 CMOS 디코더 설계를 위해 적용되는 안테나 보호 회로의 예의 회로도이다.
1 is a schematic diagram of a conventional antenna effect discharge circuit based on dynamic threshold voltage MOSFETs.
2 is a perspective view of one exemplary prior art integrated circuit including multiple patterned conductor layers that may be protected using antenna effect discharge circuits as described herein.
3 is a schematic diagram of an antenna effect discharge circuit comprising a capacitor connected to the gate of a field effect transistor.
4 illustrates the configuration of a device substrate for an antenna effect discharge circuit comprising high voltage n-channel and p-channel field effect transistors as described herein.
5 is a schematic diagram of an antenna effect discharge circuit prior to the formation of the topmost patterned conductor layer, illustrating the discharge of negative voltage enhancement on the protected node.
6 is a schematic cross-sectional view of an antenna effect discharge circuit prior to formation of the topmost patterned conductor layer, illustrating the discharge of positive voltage buildup on the protected node.
7 is a schematic diagram of an alternative implementation of an antenna effect discharge circuit that includes a capacitor connected to the gate of a field effect transistor and a switch between the gate and the voltage supply circuit.
8 is a layout diagram of one exemplary antenna effect discharge circuit configured to protect multiple nodes on an integrated circuit.
9 is a simplified block diagram of an integrated circuit memory array including antenna effect discharge circuits as described herein.
10 is a simplified flow diagram of a method for manufacturing an integrated circuit utilizing antenna effect discharge circuits as described herein.
11 shows the drain current vs. drain voltage (Id-Vd) curve and drain voltage vs. body current (Ib) (Ib-Vd) curves of the CCFG NMOS device in the protection circuit.
12 shows experimental data including drain current vs. drain voltage (Id-Vd) curve and drain voltage vs. body current (Ib) (Ib-Vd) curves of the CCFG PMOS device in the protection circuit.
13 shows experimental data including discharge current of the completed CCFG CMOS protection circuit (when gates and wells are floating) as in the case of FIGS. 5 and 6.
Fig. 14 is a TEM photograph of the cross section of the measured 8-layer 3D VG device.
15 is a graph showing the initial threshold voltage distribution of a memory cell on multiple layers of a tested device.
16 shows the SSL Vt distribution of the tested device.
17 is a schematic diagram of a NAND string simplified for reference.
18 is a graph showing three SSL threshold voltage distributions (Vt ranges) with increasing sigma (σ).
19 is a graph of low and high threshold states in a tested device for testing a programming checkerboard window.
20 is a circuit diagram of an example of an antenna protection circuit applied for CMOS decoder design.

본 발명의 실시예들의 상세한 설명이 도 1-도 20을 참조하여 제공된다.A detailed description of embodiments of the invention is provided with reference to FIGS. 1-20.

도 1은 동적 문턱 전압(dynamic threshold voltage) MOS 트랜지스터들(10, 11)의 쌍에 기초하는 안테나 효과를 위한 종래의 보호 회로를 나타낸다. 상기 PMOS 트랜지스터(10)의 드레인은 기판 접지(12)에 연결된다. 마찬가지로, 상기 NMOS 트랜지스터(11)의 드레인은 상기 기판 접지(12)에 연결된다. 상기 PMOS 트랜지스터(10)의 채널 영역 내의 채널 웰(13)은 제1 금속층과 같은 하부의 패터닝된 도체를 이용하여 상기 PMOS 트랜지스터(10)의 게이트에 연결된다. 마찬가지로, 상기 NMOS 트랜지스터(11)의 채널 영역 내의 채널 웰(14)은 상기 제1 금속층과 같은 하부의 패터닝된 도체를 이용하여 상기 NMOS 트랜지스터(11)의 게이트에 연결된다. 상기 PMOS 트랜지스터(10) 및 상기 NMOS 트랜지스터(11)의 소스들은 상기 안테나 효과에 의해 야기되는 전하 증강으로부터 보호되는 노드(node)(15)에 연결된다.1 shows a conventional protection circuit for an antenna effect based on a pair of dynamic threshold voltage MOS transistors 10,11. The drain of the PMOS transistor 10 is connected to the substrate ground 12. Similarly, the drain of the NMOS transistor 11 is connected to the substrate ground 12. The channel well 13 in the channel region of the PMOS transistor 10 is connected to the gate of the PMOS transistor 10 using a lower patterned conductor such as a first metal layer. Similarly, the channel well 14 in the channel region of the NMOS transistor 11 is connected to the gate of the NMOS transistor 11 using a lower patterned conductor such as the first metal layer. The sources of the PMOS transistor 10 and the NMOS transistor 11 are connected to a node 15 protected from charge buildup caused by the antenna effect.

"소스" 및 "드레인"이라는 용어들은 트랜지스터 내의 주도적인 전류 흐름의 방향을 참조하여 전계 효과 트랜지스터들의 단자들을 가리키는 것으로 관례적으로 흔히 사용된다. 이러한 관례적인 명칭은 양 방향들로의 전류 흐름을 유지하는 장치들을 기술할 때 및 상기 단자들이 대칭적인 구조들을 갖는 장치들을 기술할 때와 같은 일부 상황들에서는 모호하다. 여기서 사용되는 "소스" 및 "드레인"이라는 용어들은 단지 지배적인 전류 흐름 방향이나 상기 단자들의 구조를 암시하지 않고 전계 효과 트랜지스터들의 2개의 단자들에 대해 구별되는 표식들을 부여하는 것이다. 이와 같이, "소스" 및 "드레인"이라는 용어들은 여기서는 상호 교환적이다.The terms "source" and "drain" are customarily commonly used to refer to the terminals of field effect transistors with reference to the direction of the dominant current flow in the transistor. This customary designation is ambiguous in some situations, such as when describing devices that maintain current flow in both directions and when the terminals describe devices with symmetric structures. The terms "source" and "drain" as used herein merely give distinctive markings for the two terminals of the field effect transistors without implying the dominant current flow direction or the structure of the terminals. As such, the terms "source" and "drain" are interchangeable herein.

상기 MOS 트랜지스터 쌍(10, 11)을 위한 게이트 산화물들은 플래시 메모리 장치들 또는 다른 고전압 집적 회로들을 위해 고전압 동작을 유지하기에 충분히 두껍다. 상기 두꺼운 게이트 산화물은, 예를 들면, 전하 펌프 트랜지스터들을 위한 두꺼운 산화물들을 제조하는 데 이용되는 동일한 공정 단계를 이용하여 플래시 메모리 장치 내에 용이하게 제조될 수 있다.The gate oxides for the MOS transistor pair 10, 11 are thick enough to maintain high voltage operation for flash memory devices or other high voltage integrated circuits. The thick gate oxide can be easily fabricated in a flash memory device using, for example, the same process steps used to fabricate thick oxides for charge pump transistors.

제조 동안에, 양의 전하는 상기 PMOS 트랜지스터(10)를 통해 접지(12)로 전도되며, 음의 전하는 매우 낮은 전압들에서 상기 NMOS 트랜지스터(11)를 통해 접지로 전도된다. 예를 들면, 상기 NMOS 트랜지스터(11)는, 예를 들면, 0.6V의 접합 순방향 턴 온(turn on) 전압에 가까운 전압에서 동작할 것이다. 마찬가지로, 상기 PMOS 트랜지스터(10)는, 예를 들면, -0.6V의 접합 순 방향 턴 온 전압에 가까운 전압에서 동작할 것이다. 동적 문턱 전압 MOS 장치들의 동작에 대한 논의를 위해, "IEEE ELECTRON DEVICES"(Vol. 38, No. 11, November, 1991)을 참조하기 바란다. 또한, 2007년 3월 27일자로 허여된 미국특허 제7,196,369호(발명의 명칭: "반도체 장치를 위한 플라즈마 손상 보호 회로(PLASMA DAMAGE PROTECTION CIRCUIT FOR A SEMICONDUCTOR DEVICE)")를 참조하기 바란다.During manufacturing, positive charge is conducted through the PMOS transistor 10 to ground 12, and negative charge is conducted through the NMOS transistor 11 to ground at very low voltages. For example, the NMOS transistor 11 will operate at a voltage close to, for example, a junction forward turn on voltage of 0.6V. Likewise, the PMOS transistor 10 will operate at a voltage close to, for example, a junction forward turn-on voltage of -0.6V. For a discussion of the operation of dynamic threshold voltage MOS devices, see "IEEE ELECTRON DEVICES" (Vol. 38, No. 11, November, 1991). See also US Patent No. 7,196,369 issued March 27, 2007 (invention name: "PLASMA DAMAGE PROTECTION CIRCUIT FOR A SEMICONDUCTOR DEVICE").

상기 집적 회로의 동작 동안에, 상기 PMOS 장치(10)의 게이트는 라인(16)에 의해 높은 양의 전압 VPP에 연결되며, 이는 가장 높은 동작 전위가 보호되는 상기 노드에 인가될 때에 상기 PMOS 장치(10)를 턴 오프(turn off)시키기에 충분히 높다. 마찬가지로, 상기 NMOS 장치(11)의 게이트는 라인(17)에 의해 높은 크기의 음의 전압 VNP에 연결되며, 이는 가장 큰 음의 동작 전위가 보호되는 상기 노드에 인가될 때에 상기 NMOS 장치(11)를 턴 오프시키는 충분한 크기를 가진다.During operation of the integrated circuit, the gate of the PMOS device 10 is connected by a line 16 to a high positive voltage VPP, which is the PMOS device 10 when the highest operating potential is applied to the protected node. ) Is high enough to turn off. Likewise, the gate of the NMOS device 11 is connected by a line 17 to a high magnitude negative voltage VNP, which is the NMOS device 11 when the largest negative operating potential is applied to the protected node. It has enough size to turn it off.

제조 동안에, 보호되는 상기 노드 상의 전압이 빠르게 높게 될 경우, 상기 트랜지스터들 상의 게이트 및 기판 단자들은 도 1에 도시된 상기 동적 문턱 구조 내에서 매우 빠르게 하전된다. 그 결과, 상기 장치를 턴 온시키기 어려운 매우 낮은 기판에 대한 게이트 전위가 발생될 수 있다. 따라서, 도 1의 경우와 같은 보호 회로들은 일부 조건들에서 완전히 빠르게 턴 온되지 않는다. 이에 따라 제공되는 보호는 제조 동안의 중대한 하전 효과들에 노출될 수 있는 워드 라인들과 같은 보호된 노드들 내의 축적된 전하를 빠르게 방전시키는 데 매우 효과적이지 않을 수 있다.During fabrication, when the voltage on the node being protected quickly becomes high, the gate and substrate terminals on the transistors charge very quickly within the dynamic threshold structure shown in FIG. 1. As a result, gate potential can be generated for very low substrates that are difficult to turn on. Therefore, the protection circuits as in the case of FIG. 1 do not turn on completely quickly in some conditions. The protection provided thereby may not be very effective in rapidly discharging accumulated charge in protected nodes, such as word lines, which may be exposed to significant charge effects during manufacturing.

도 2는 패터닝된 폴리실리콘층들 및 패터닝된 금속층들을 포함하는 다중의 패터닝된 도체층들을 구비하며, 여기에 기재되는 안테나 효과 방전 회로들과 함께 사용될 수 있는 장치의 예로서 여기에 개시되는 3차원(3D) 낸드(NAND) 플래시 메모리 어레이 구조의 예시적인 사시도이다. 미국 특허 제8,503,213호를 참조 바란다. 물론, 많은 다른 형태의 장치들이 다중의 패터닝된 도체를 활용하며, 여기서 설명하는 안테나 효과 방전 회로들을 이용하여 보호되지 않을 수 있다. 도 2에 있어서, 절연 물질은 추가적인 구조가 노출되도록 도면으로부터 삭제되었다. 예를 들면, 절연층들은 리지(ridge) 형상의 스택들(stacks) 내의 반도체 스트립들(strips) 사이에서 제거되며, 반도체 스트립들의 리지 형상의 스택들 사이에서 제거된다.FIG. 2 is a three dimensional disclosed herein as an example of a device having multiple patterned conductor layers comprising patterned polysilicon layers and patterned metal layers, which can be used with the antenna effect discharge circuits described herein. (3D) An exemplary perspective view of a NAND flash memory array structure. See U.S. Patent No. 8,503,213. Of course, many other types of devices utilize multiple patterned conductors and may not be protected using the antenna effect discharge circuits described herein. In FIG. 2, the insulating material has been removed from the drawing to expose additional structures. For example, insulating layers are removed between semiconductor strips in ridge-shaped stacks, and between ridge-shaped stacks of semiconductor strips.

다층 어레이는 절연층 상에 형성되며, 복수의 리지 형상의 스택들에 컨포멀(conformal)한 복수의 워드 라인들(425-1,…, 425-n-1, 425-n)을 제공하는 패터닝된 폴리실리콘층들을 포함한다. 상기 복수의 리지 형상의 스택들은 반도체 스트립들(412, 413, 414, 415)을 포함한다. 동일 평면 내의 반도체 스트립들은 계단형(stairstep) 구조들에 의해 함께 전기적으로 연결된다.The multi-layer array is formed on an insulating layer and patterned to provide a plurality of word lines 425-1, ..., 425-n-1, 425-n conformal to a plurality of ridge-shaped stacks. Polysilicon layers. The plurality of ridge-shaped stacks include semiconductor strips 412, 413, 414, and 415. Semiconductor strips in the same plane are electrically connected together by stairstep structures.

계단형 구조들(412A, 413A, 414A, 415A)은 반도체 스트립들(412, 413, 414, 415)과 같은 반도체 스트립들을 종료시킨다. 예시한 바와 같이, 이들 계단형 구조들(412A, 413A, 414A, 415A)은 디코딩(decoding) 회로부의 상기 어레이 내의 선택 평면들에 대한 연결을 위해 다른 비트 라인들에 전기적으로 연결된다. 이들 계단형 구조들(412A, 413A, 414A, 415A)은 상기 복수의 리지 형상의 스택들이 정의되는 같은 시간에 패터닝될 수 있다.The stepped structures 412A, 413A, 414A, 415A terminate semiconductor strips such as semiconductor strips 412, 413, 414, 415. As illustrated, these stepped structures 412A, 413A, 414A, 415A are electrically connected to other bit lines for connection to select planes in the array of decoding circuitry. These stepped structures 412A, 413A, 414A, and 415A can be patterned at the same time when the plurality of ridge-shaped stacks are defined.

계단형 구조들(402B, 403B, 404B, 405B)은 반도체 스트립들(402, 403, 404, 405)과 같은 반도체 스트립들을 종료시킨다. 예시한 바와 같이, 이들 계단형 구조들(402B, 403B, 404B, 405B)은 디코딩 회로부의 상기 어레이 내의 선택 평면들에 대한 연결을 위해 다른 비트 라인들에 전기적으로 연결된다. 이들 계단형 구조들(402B, 403B, 404B, 405B)은 상기 복수의 리지 형상의 스택들이 정의되는 같은 시간에 패터닝될 수 있다.The stepped structures 402B, 403B, 404B, 405B terminate semiconductor strips such as semiconductor strips 402, 403, 404, 405. As illustrated, these stepped structures 402B, 403B, 404B, 405B are electrically connected to other bit lines for connection to select planes in the array of decoding circuitry. These stepped structures 402B, 403B, 404B, and 405B can be patterned at the same time when the plurality of ridge-shaped stacks are defined.

반도체 스트립들의 임의의 주어진 스택은 상기 계단형 구조들(412A, 413A, 414A, 415A), 또는 상기 계단형 구조들(402B, 403B, 404B, 405B)에 연결되지만, 이러한 구성에 있어서 모두에 연결되지는 않는다. 반도체 스트립들의 스택은 비트 라인 단부에서 소스 라인 단부 배향, 또는 소스 라인 단부에서 비트 라인 단부 배향의 두 대향하는 배향들의 하나를 가진다. 예를 들면, 상기 반도체 스트립들(412, 413, 414, 415)의 스택은 비트 라인 단부에서 소스 라인 단부 배향을 가지며, 상기 반도체 스트립들(402, 403, 404, 405)의 스택은 소스 라인 단부에서 비트 라인 단부 배향을 가진다.Any given stack of semiconductor strips is connected to the stepped structures 412A, 413A, 414A, 415A, or the stepped structures 402B, 403B, 404B, 405B, but not all in this configuration. Does not. The stack of semiconductor strips has one of two opposing orientations: bit line end orientation at the bit line end, or bit line end orientation at the source line end. For example, the stack of semiconductor strips 412, 413, 414, 415 has a source line end orientation at the bit line end, and the stack of semiconductor strips 402, 403, 404, 405 has a source line end In the bit line has an end orientation.

상기 반도체 스트립들(412, 413, 414, 415)의 스택은 상기 계단형 구조들(412A, 413A, 414A, 415A)에 의해 일측 단부에서 종료되고, SSL 게이트 구조(419), 게이트 선택 라인(GSL)(426), 워드 라인들(WL)(425-1 내지 425-N) 및 게이트 선택 라인(GSL)(427)을 통과하며, 대응하는 소스 라인에 의해 타측 단부에서 종료된다. 상기 반도체 스트립들(412, 413, 414, 415)의 스택은 상기 계단형 구조들(402B, 403B, 404B, 405B)에 도달하지 않는다.The stack of semiconductor strips 412, 413, 414, 415 is terminated at one end by the stepped structures 412A, 413A, 414A, 415A, SSL gate structure 419, gate select line GSL ) 426, word lines WL 425-1 to 425-N, and gate select line GSL 427, terminated at the other end by a corresponding source line. The stack of semiconductor strips 412, 413, 414, 415 does not reach the stepped structures 402B, 403B, 404B, 405B.

상기 반도체 스트립들(402, 403, 404, 405)의 스택은 상기 계단형 구조들(402B, 403B, 404B, 405B)에 의해 일측 단부에서 종료되고, SSL 게이트 구조(409), 게이트 선택 라인(GSL)(427), 워드 라인들(WL)(425-N 내지 425-1) 및 게이트 선택 라인(GSL)(426)을 통과하며, 소스 라인(도면의 다른 부분들에 의해 모호한)에 의해 타측 단부에서 종료된다. 상기 반도체 스트립(402, 403, 404, 405)의 스택은 상기 계단형 구조들(412A, 413A, 414A, 415A)에 이르지 않는다.The stack of semiconductor strips 402, 403, 404, 405 is terminated at one end by the stepped structures 402B, 403B, 404B, 405B, SSL gate structure 409, gate select line GSL ) 427, word lines WL (425-N to 425-1) and gate select line (GSL) 426, the other end by the source line (ambiguous by other parts of the figure) Ends in. The stack of semiconductor strips 402, 403, 404, 405 does not reach the stepped structures 412A, 413A, 414A, 415A.

메모리 물질의 층은 이전의 도면들에서 상세히 기술한 바와 같이 상기 워드 라인들(425-1 내지 425-n)을 상기 반도체 스트립들(412-415 및 402-405)로부터 절연시킨다. 게이트 선택 라인들(GSL)(426 및 427) 상기 워드 라인들과 유사하게 상기 복수의 리지 형상의 스택들에 컨포멀하다.A layer of memory material insulates the word lines 425-1 through 425-n from the semiconductor strips 412-415 and 402-405, as detailed in previous figures. Gate Select Lines (GSL) 426 and 427 are conformal to the plurality of ridge-shaped stacks, similar to the word lines.

비트 라인들 및 스트링 선택 라인들은 상기 금속층들(ML1, ML2 및 ML3)에 형성된다.Bit lines and string select lines are formed in the metal layers ML1, ML2 and ML3.

트랜지스터들은 상기 계단형 구조들(412A, 413A, 414A) 및 상기 워드 라인(425-1) 사이에 형성된다. 상기 트랜지스터들에 있어서, 상기 반도체 스트립(예를 들면, 413)은 상기 장치의 채널 영역으로 기능한다. SSL 게이트 구조들(예를 들면, 419, 409)은 상기 워드 라인들(425-1 내지 425-n)이 정의되는 동일한 단계 동안에 패터닝된다. 실리사이드의 층은 상기 워드 라인들의 상부 표면, 상기 접지 선택 라인들을 따라서 및 상기 게이트 구조들(409, 419) 상부에 형성될 수 있다. 상기 메모리 물질의 층은 상기 트랜지스터들을 위한 게이트 유전체로 작용할 수 있다. 이들 트랜지스터들은 상기 어레이 내의 특정한 리지 형상의 스택들을 선택하기 위해 디코딩 회로부에 연결되는 스트링 선택 게이트들로 기능한다.Transistors are formed between the stepped structures 412A, 413A, 414A and the word line 425-1. In the transistors, the semiconductor strip (eg, 413) functions as a channel region of the device. SSL gate structures (eg, 419, 409) are patterned during the same step in which the word lines 425-1 to 425-n are defined. A layer of silicide can be formed over the top surfaces of the word lines, along the ground select lines and over the gate structures 409 and 419. The layer of memory material can serve as a gate dielectric for the transistors. These transistors function as string select gates connected to the decoding circuitry to select specific ridge-shaped stacks in the array.

상기 제1 금속층(ML1)은 상기 반도체 물질 스트립들에 대해 길이 방향의 배향을 갖는 스트링 선택 라인들을 포함한다. 이들 ML1 스트링 선택 라인들은 층간 커넥터들에 의해 다른 SSL 게이트 구조들(예를 들면, 409, 419)에 연결된다.The first metal layer ML1 includes string selection lines having a longitudinal orientation with respect to the semiconductor material strips. These ML1 string select lines are connected to other SSL gate structures (eg, 409, 419) by interlayer connectors.

상기 제2 금속층(ML2)은 상기 워드 라인들에 대해 평행한 길이 방향의 배향을 갖는 스트링 선택 라인들을 포함한다. 이들 ML2 스트링 선택 라인들은 층간 커넥터들에 의해 다른 ML1 스트링 선택 라인들에 연결된다.The second metal layer ML2 includes string selection lines having a longitudinal direction parallel to the word lines. These ML2 string select lines are connected to other ML1 string select lines by interlayer connectors.

결합에 있어서, 이들 ML1 스트링 선택 라인들 및 ML2 스트링 선택 라인들은 스트링 선택 라인 신호가 반도체 스트립들의 특정 스택을 선택하게 한다.In combination, these ML1 string select lines and ML2 string select lines cause the string select line signal to select a particular stack of semiconductor strips.

상기 제1 금속층(ML1)은 또한 상기 워드 라인들에 대해 평행한 폭 방향의 배향을 갖는 2개의 소스 라인들을 포함한다.The first metal layer ML1 also includes two source lines having a widthwise orientation parallel to the word lines.

상기 제3 금속층(ML3)은 상기 반도체 물질 스트립들에 대해 평행한 길이 방향의 배향을 갖는 비트 라인들을 포함한다. 다른 비트 라인들은 층간 커넥터들에 의해 상기 계단형 구조들(412A, 413A, 414A, 415A 및 402B, 403B, 404B, 405B)의 다른 계단들에 전기적으로 연결된다. 이들 ML3 비트 라인들은 비트 라인 신호가 반도체 스트립들의 특정한 수평 평면을 선택하게 한다.The third metal layer ML3 includes bit lines having a longitudinal orientation parallel to the semiconductor material strips. Other bit lines are electrically connected to the other steps of the stepped structures 412A, 413A, 414A, 415A and 402B, 403B, 404B, 405B by interlayer connectors. These ML3 bit lines allow the bit line signal to select a specific horizontal plane of semiconductor strips.

제4 금속층(도시되지 않음-ML4로 호칭될 수 있음)은 메모리 어레이에 대한 드라이버들, 센스 증폭기들, 디코더들, 전압 공급 발생기들 및 이와 유시한 것들과 같은 주변 회로들의 연결을 위해 포함될 수 있다.A fourth metal layer (not shown-may be referred to as ML4) can be included for connection of peripheral circuits such as drivers for the memory array, sense amplifiers, decoders, voltage supply generators and the like.

패터닝된 층들 사이의 비아들(vias) 내의 층간 커넥터들(도시되지만 참조 부호가 표시되지는 않음)은 노드들과 상기 다중의 패터닝된 도체층들 내의 도체들 및 상기 장치 상의 다른 구성 요소들 사이의 연결을 확보하도록 제공된다. Interlayer connectors in vias between patterned layers (shown but not denoted) are between nodes and conductors in the multiple patterned conductor layers and other components on the device. It is provided to secure the connection.

도 3은 커패시터를 거쳐 반도체 기판에 연결되는 이들의 게이트들을 갖는 전계 효과 트랜지스터들을 포함하는 안테나 보호 방전 회로를 위한 회로도이다. 상기 안테나 효과 방전 회로는, 전하 축적으로부터 보호되는 상기 장치 상의 노드(55) 및 상기 회로 내의 상기 전계 효과 트랜지스터(50)의 게이트와 같은 게이트에 연결되는 단자(예를 들면, 전계 효과 트랜지스터(50)의 드레인), 그리고 축적된 전하가 이를 통해 상기 기판으로 방전될 수 있는 단자(예를 들면, 전계 효과 트랜지스터(50)의 소스)를 가진다.3 is a circuit diagram for an antenna protective discharge circuit comprising field effect transistors having their gates connected to a semiconductor substrate via a capacitor. The antenna effect discharge circuit is a terminal (for example, a field effect transistor 50) connected to a gate such as a node 55 on the device protected from charge accumulation and a gate of the field effect transistor 50 in the circuit. And a terminal (for example, the source of the field effect transistor 50) through which the accumulated charge can be discharged to the substrate.

상기 회로에 있어서, p-채널 전계 효과 트랜지스터(50) 및 n-채널 전계 효과 트랜지스터(51)는 안테나 효과 하전으로부터 보호되는 노드(55)에 연결되는 드레인들을 가진다. 상기 전계 효과 트랜지스터들(50, 51)의 소스들은 상기 기판(52)에 연결된다. 상기 전계 효과 트랜지스터(50)의 게이트는 패터닝된 도체(57)(예를 들면, 폴리실리콘 라인)에 의해 상기 도체(57)에 연결되는 제1 단자 및 상기 기판(52) 내의 또는 이에 연결되는 제2 단자를 갖는 커패시터(65)에 연결된다. 상기 전계 효과 트랜지스터(51)의 게이트는 패터닝된 도체(60)(예를 들면, 폴리실리콘 라인)에 의해 상기 도체(60)에 연결되는 제1 단자 및 상기 기판(52) 내의 또는 이에 연결되는 제2 단자를 갖는 커패시터(66)에 연결된다. In the above circuit, the p-channel field effect transistor 50 and the n-channel field effect transistor 51 have drains connected to a node 55 protected from antenna effect charges. Sources of the field effect transistors 50 and 51 are connected to the substrate 52. The gate of the field effect transistor 50 includes a first terminal connected to the conductor 57 by a patterned conductor 57 (eg, polysilicon line) and a first terminal connected to or connected to the substrate 52. It is connected to a capacitor 65 having two terminals. The gate of the field effect transistor 51 is a first terminal connected to the conductor 60 by a patterned conductor 60 (eg, a polysilicon line) and a first terminal connected to or connected to the substrate 52. It is connected to a capacitor 66 having two terminals.

상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(50)는 상기 기판 내에 여기서 채널 웰(53)로 언급되는 n-형 반도체 영역 내에 채널을 가진다. 상기 채널 웰(53)은 도체(56)에 연결된다. 상기 도체(56) 및 도체(57)는 상부의 패터닝된 도전체층, 바람직하게는 최상부의 패터닝된 도체층이 형성되기까지는 상기 장치의 제조 동안에 연결되지 않는다. 상기 상부의 패터닝된 도체층은 상기 도체들(57 및 56)을 거쳐 상기 채널 웰(53)과 상기 전계 효과 트랜지스터(50)의 게이트 사이에 연결을 제공하는 도체(58)를 포함한다. 또한, 상기 도체(58)는 상기 전압 공급 회로에 연결되며, 이는 상기 바이어스 전압 VPP를 제공한다.The p-channel field effect transistor 50 has a channel in the substrate in an n-type semiconductor region referred to herein as a channel well 53. The channel well 53 is connected to a conductor 56. The conductor 56 and conductor 57 are not connected during manufacture of the device until the upper patterned conductor layer, preferably the topmost patterned conductor layer, is formed. The upper patterned conductor layer includes a conductor 58 that provides a connection between the channel well 53 and the gate of the field effect transistor 50 via the conductors 57 and 56. Further, the conductor 58 is connected to the voltage supply circuit, which provides the bias voltage VPP.

상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(51)는 상기 기판 내에 여기서 채널 웰(54)로 언급되는 p-형 반도체 영역 내에 채널을 가진다. 상기 채널 웰(54)은 도체(61)에 연결된다. 상기 도체(61) 및 도체(60)는 상부의 패터닝된 도체층, 바람직하게는 상기 최상부의 패터닝된 도체층이 형성되기까지는 상기 장치의 제조 동안에 연결되지 않는다. 상기 상부의 패터닝된 도체층은 상기 도체들(60, 61)을 거쳐 상기 채널 웰(54)과 상기 전계 효과 트랜지스터(51)의 게이트 사이에 연결들 제공하는 도체(62)를 포함한다. 또한, 상기 도체(62)는 상기 전압 공급 회로에 연결되며, 이는 상기 바이어스 전압 VNP를 제공한다.The n-channel field effect transistor 51 has a channel in the substrate within a p-type semiconductor region referred to herein as a channel well 54. The channel well 54 is connected to the conductor 61. The conductors 61 and 60 are not connected during manufacture of the device until the upper patterned conductor layer, preferably the topmost patterned conductor layer, is formed. The upper patterned conductor layer includes a conductor 62 that provides connections between the channel well 54 and the gate of the field effect transistor 51 via the conductors 60 and 61. In addition, the conductor 62 is connected to the voltage supply circuit, which provides the bias voltage VNP.

도 4는 도 3의 회로를 위한 상기 고전압의 p-채널 및 고전압의 n-채널 전계 효과 트랜지스터들(HV-PMOS 및 HV-NMOS)을 위해 이용될 수 있는 기판 및 웰 구조를 예시한다. 이러한 예에 있어서, 상기 장치는 p-형 기판(100) 상에 형성된다. 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터는 n-형 반도체 웰(103) 내에 형성되며, 이는 도 3의 상기 채널 웰(53)에 대응된다. 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터는 p-형 반도체 웰(102) 내에 형성되며, 이는 순차적으로 깊은(deep) n-형 웰(101)에 의해 상기 기판(100)으로부터 절연된다. 상기 p-형 반도체 웰(102)은 도 3의 채널 웰(54)에 대응된다.FIG. 4 illustrates a substrate and well structure that can be used for the high voltage p-channel and high voltage n-channel field effect transistors (HV-PMOS and HV-NMOS) for the circuit of FIG. 3. In this example, the device is formed on a p-type substrate 100. The p-channel field effect transistor is formed in the n-type semiconductor well 103, which corresponds to the channel well 53 in FIG. The n-channel field effect transistor is formed in a p-type semiconductor well 102, which is sequentially isolated from the substrate 100 by a deep n-type well 101. The p-type semiconductor well 102 corresponds to the channel well 54 of FIG. 3.

도 4는 상기 p-형 전계 효과 트랜지스터(HV-PMOS)의 소스 및 드레인 영역들(106, 107), 게이트(105) 및 게이트 절연체(108)를 예시한다. 또한, n-형 콘택 영역(104)이 상기 채널 웰의 벌크에 대한 연결을 제공하도록 상기 n-형 웰(103) 내에 형성된다. 또한, 상기 n-형 전계 효과 트랜지스터(HV-NMOS)의 소스 및 드레인 영역들(113, 114), 게이트(112) 그리고 게이트 절연체(115)가 예시된다. 또한, p-형 콘택 영역(111)이 상기 채널 웰의 벌크에 대한 연결을 제공하도록 상기 p-형 웰(102) 내에 형성된다. 추가적으로, n-형 콘택 영역(110)이 상기 채널 웰(102)의 절연을 돕도록 바이어싱 회로부에 대한 상기 깊은 n-웰의 연결을 제공하기 위해 상기 깊은 n-형 웰(101) 내에 형성된다. 상기 커패시터들을 위한 기판 연결을 제공하기 위하여, 도시되지는 않지만, p-형 콘택 영역들(117 및 118)이 상기 웰들(101 및 103) 외측의 상기 기판 내에 배치될 수 있다. 얕은 트렌치 소자 분리(STI) 구조들(예를 들면, 119)이 향상된 분리를 위해 예시된 바와 같이 도핑된 영역들 사이에 배치될 수 있다.4 illustrates source and drain regions 106, 107, gate 105 and gate insulator 108 of the p-type field effect transistor (HV-PMOS). In addition, an n-type contact region 104 is formed in the n-type well 103 to provide a connection to the bulk of the channel well. Further, source and drain regions 113 and 114 of the n-type field effect transistor (HV-NMOS), gate 112 and gate insulator 115 are illustrated. Also, a p-type contact region 111 is formed in the p-type well 102 to provide a connection to the bulk of the channel well. Additionally, an n-type contact region 110 is formed in the deep n-type well 101 to provide a connection of the deep n-well to biasing circuitry to help insulate the channel well 102. . To provide a substrate connection for the capacitors, although not shown, p-type contact regions 117 and 118 can be disposed within the substrate outside the wells 101 and 103. Shallow trench element isolation (STI) structures (eg, 119) may be disposed between doped regions as illustrated for improved isolation.

도 1에 대하여 언급한 바와 같이, 종래 기술의 DTMOS 형태의 안테나 효과 방전 회로에 있어서, 상기 게이트 및 채널 웰 콘택(예를 들면, 105, 104)이 제조 동안에 연결된다. 이러한 연결은 상기 드레인(107)에 양의 전압을 인가하는 하전 사건들 동안에 0에 가깝게 남는 상기 게이트와 상기 채널 웰 사이의 전압을 야기한다. 도 3에 대해 여기서 설명한 상기 회로에 있어서, 상기 게이트 및 채널 웰 콘택은(예를 들면, 105, 104) 상기 패터닝된 도체층들의 모두 또는 대부분의 형성 동안에 연결되지 않는다. 오히려, 상기 게이트(예를 들면, 105)가 커패시터에 연결되는 반면, 상기 채널 웰(예를 들면, 104, 103)은 부유한다. 따라서, 심지어는 상기 채널 웰이 보호되는 상기 노드 상의 전압 증가에 의해 부스트(boost)되는 동안에도, 상기 커패시터 및 상기 트랜지스터의 웰에 대한 게이트 커패시턴스가 상기 전압 차이를 나누기 때문에 상기 게이트 전위가 게이트 커플링 비(gate coupling ratio)의 인자에 의해서만 변화할 것이다. 이는 안테나 효과 하전 사건 동안에 상기 전계 효과 트랜지스터가 보다 빠르게 턴 온되게 하여, 원하지 않는 전압들을 보다 효과적으로 방전시킨다.1, in a prior art DTMOS type antenna effect discharge circuit, the gate and channel well contacts (eg, 105, 104) are connected during manufacture. This connection causes a voltage between the gate and the channel well that remains close to zero during charge events that apply a positive voltage to the drain 107. In the circuit described herein with respect to FIG. 3, the gate and channel well contacts (eg, 105, 104) are not connected during all or most of the formation of the patterned conductor layers. Rather, the gate (eg, 105) is connected to a capacitor, while the channel well (eg, 104, 103) is floating. Thus, even while the channel well is boosted by an increase in voltage on the node being protected, the gate potential is gate coupled because the gate capacitance for the well of the capacitor and the transistor divides the voltage difference. It will only change by the factor of the gate coupling ratio. This causes the field effect transistor to turn on faster during an antenna effect charging event, thereby discharging unwanted voltages more effectively.

상기 커패시터들(65, 66)은, 함께 연결된 소스 및 드레인을 가지며, 상기 대응되는 전계 효과 트랜지스터(HV-PMOS 또는 HV-NMOS)의 게이트를 형성하는 동일한 패터닝된 도체와 같은 패터닝된 도체에 의해 형성되는 게이트를 가지는 커패시터 연결된 상기 p-형 기판 내의 고전압 NMOS 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있다. 선택적으로는, 상기 커패시터들은 도 3의 상기 HV-NMOS 및 HV-PMOS 장치들을 위한 게이트 유전체를 형성하는 데 사용되는 유전체의 층과 같은 유전층에 의해 도체로부터 분리된 단일의 연속적인 웰에 의해서 구현될 수 있으며, 이러한 구현에서 상기 도체 아래에는 채널 면적이 존재하지 않는다. 높은 커플링 비를 구현하기 위하여, 상기 커패시터 상의 상기 도체의 면적은 상기 대응되는 전계 효과 트랜지스터(50, 51) 상의 게이트의 면적 보다 대략 클 수 있다. 일 예에 있어서, 상기 커패시터 상의 상기 게이트의 면적은 상기 게이트의 면적 보다 약 4배 클 수 있어, 약 0.8의 게이트 커플링 비가 구현될 수 있다.The capacitors 65 and 66 are formed by a patterned conductor, such as the same patterned conductor, having a source and a drain connected together and forming the gate of the corresponding field effect transistor (HV-PMOS or HV-NMOS). It can be implemented using a high voltage NMOS transistor in the p-type substrate connected to a capacitor having a gate. Optionally, the capacitors may be implemented by a single continuous well separated from the conductor by a dielectric layer, such as a layer of dielectric used to form the gate dielectric for the HV-NMOS and HV-PMOS devices of FIG. 3. In this implementation, there is no channel area under the conductor in this implementation. In order to achieve a high coupling ratio, the area of the conductor on the capacitor may be approximately larger than the area of the gate on the corresponding field effect transistors 50, 51. In one example, the area of the gate on the capacitor may be about 4 times larger than the area of the gate, so that a gate coupling ratio of about 0.8 can be implemented.

도 5 및 도 6은 상기 게이트와 채널 웰 사이에 상기 연결을 형성하기 이전에 상기 장치 상에 하부의 패터닝된 도체층들을 형성하는 동안 발생되는 바와 같은 도 3의 상기 안테나 효과 방전 회로를 예시한다. 도 3에서 사용된 참조 부호들은 대응되는 요소들에 대해서는 동일하며, 다시 설명하지는 않는다.5 and 6 illustrate the antenna effect discharge circuit of FIG. 3 as generated during formation of lower patterned conductor layers on the device prior to forming the connection between the gate and channel wells. Reference numerals used in FIG. 3 are identical to corresponding elements, and will not be described again.

도 5에 도시한 상태에 있어서, 워드 라인과 같은 보호되는 노드는 제조 단계 동안에 약 -2V의 값으로 대전될 수 있다. 이러한 상태에 있어서, p+ 드레인 대 n-형 채널 웰 접합은 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(50) 내에서 역방향으로 바이어스된다. 그러므로 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(50)는 오프 상태로 남는다. 그러나, n+ 드레인 대 p-형 채널 웰 접합은 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(51) 내에서 순방향으로 바이어스된다. 상기 커패시터(66)는 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(51)의 게이트가 상기 p-형 채널 웰(54)과 동일한 전압까지 대전되는 것을 방지한다. 따라서, 상기 보호되는 노드가 음의 약 2 볼트에 도달할 때, 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 상기 부유 p-형 채널 웰이 상기 순방향 접합을 통해 상기 보호되는 노드와 대략 동일한 전압으로 빠르게 하전된다. 상기 커패시터(66) 내에 상대적은 큰 게이트 커플링 비를 제공하는 충분한 커패시턴스가 존재할 경우, 상기 게이트 전압이 용량 분할(capacitive dividing)(VWL*(1-GCR))에 의해 상기 p-형 기판(52)의 0 전압에 가까운 음의 1V 보다 큰 값(예를 들면, >-1V)까지 이동할 것이다. 이러한 예에서 이는 상기 제조 단계 동안에 보호되는 상기 노드 상의 원치 않는 전하를 빠르게 방전시키는 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 온시키기에 충분한 약 1V 보다 작은 크기의 양의 게이트 대 채널 웰 바이어스 Vgb를 유지한다. In the state shown in Fig. 5, a protected node, such as a word line, can be charged to a value of about -2V during the manufacturing stage. In this state, a p+ drain to n-type channel well junction is biased in the reverse direction within the p-channel field effect transistor 50. Therefore, the p-channel field effect transistor 50 remains off. However, an n+ drain to p-type channel well junction is biased forward in the n-channel field effect transistor 51. The capacitor 66 prevents the gate of the n-channel field effect transistor 51 from being charged to the same voltage as the p-type channel well 54. Thus, when the protected node reaches about 2 volts negative, the floating p-type channel well of the n-channel field effect transistor is rapidly charged through the forward junction to approximately the same voltage as the protected node. . When there is sufficient capacitance in the capacitor 66 to provide a relatively large gate coupling ratio, the p-type substrate (V WL *(1-GCR)) is applied to the gate voltage by capacitive dividing (V WL *(1-GCR)). It will move to a value greater than negative 1V (eg, >-1V) close to the zero voltage of 52). In this example, it maintains an amount of gate-to-channel well bias Vgb of a magnitude less than about 1V sufficient to turn on the n-channel field effect transistor that rapidly discharges unwanted charge on the node being protected during the fabrication step. .

도 6에 도시한 상태에 있어서, 워드 라인과 같은 보호되는 노드는 제조 단계 동안에 약 +2V의 값까지 대전된다. 이러한 상태에 있어서, 상기 n+ 드레인 대 p-형 채널 웰 접합은 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(51) 내에서 역방향으로 바이어스된다. 그러므로 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(51)는 오프 상태로 남는다. 그러나, 상기 p+ 드레인 대 n-형 채널 웰 접합은 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(50) 내에서 순방향으로 바이어스된다. 상기 커패시터(65)는 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(50)의 게이트가 상기 n-형 채널 웰(53)과 동일한 전압으로 이동하는 것을 방지한다. 따라서, 상기 보호되는 노드가 약 양의 2 볼트에 도달할 때, 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터들의 부유 n-형 채널 웰은 상기 순방향 접합에 의해 대략 동일한 전압으로 빠르게 대전된다. 상기 커패시터(65) 내에 상대적으로 큰 게이트 커플링 비를 제공하는 충분한 커패시턴스가 존재할 경우, 상기 게이트는 상기 p-형 기판(52)의 0 전압에 가까운 약 1V 보다 작은 값(예를 들면, <+1V)으로 이동한다. 이는 이러한 예에서 상기 제조 단계 동안에 상기 보호되는 노드 상의 원하지 않는 전하를 빠르게 방전시키는 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(50)를 턴 온시키기에 충분하도록 약 1V 보다 작은 크기를 갖는 음의 게이트 대 채널 웰 바이어스 Vgb를 유지한다.In the state shown in Fig. 6, a protected node such as a word line is charged to a value of about +2V during the manufacturing step. In this state, the n+ drain to p-type channel well junction is reverse biased in the n-channel field effect transistor 51. Therefore, the n-channel field effect transistor 51 remains off. However, the p+ drain to n-type channel well junction is biased forward in the p-channel field effect transistor 50. The capacitor 65 prevents the gate of the p-channel field effect transistor 50 from moving at the same voltage as the n-type channel well 53. Thus, when the protected node reaches approximately positive 2 volts, the floating n-type channel wells of the p-channel field effect transistors are rapidly charged to approximately the same voltage by the forward junction. When there is sufficient capacitance in the capacitor 65 to provide a relatively large gate coupling ratio, the gate has a value less than about 1V close to the zero voltage of the p-type substrate 52 (eg, <+1V ). This is in this example a negative gate-to-channel well with a size less than about 1 V sufficient to turn on the p-channel field effect transistor 50 which rapidly discharges unwanted charges on the protected node during the fabrication step. Maintain the bias Vgb.

도 3의 회로에 있어서, 상기 최상부의 패터닝된 도체층이 될 수 있는 상기 상부의 패터닝된 도체층이 제조된 후, 상기 게이트와 채널 웰이 연결된다. 예를 들면, 패시베이션(passivation) 동안 또는 상기 상부의 패터닝된 도체 상부에 놓이는 다른 층들과 같이 일부에 대전이 일어날 수 있는 공정들에 있어서, 상기 게이트와 상기 채널 웰의 연결 후, 상기 안테나 효과 방전 회로에 의해 제공되는 보호는 덜 효과적일 수 있다.In the circuit of FIG. 3, after the upper patterned conductor layer, which can be the uppermost patterned conductor layer, is fabricated, the gate and channel wells are connected. In the processes in which charging may occur in a part, for example during passivation or other layers overlying the patterned conductor on the top, after connecting the gate and the channel well, the antenna effect discharge circuit The protection provided by can be less effective.

도 7은 상기 게이트와 상기 채널 웰을 연결하는 데 사용되는 상기 패터닝된 도체층의 형성 후에 보호를 유지할 수 있는 안테나 효과 방전 회로의 선택적인 구현예를 예시한다. 상기 회로 구성 요소들에는 도 3에서 사용된 바와 같은 동일한 참조 부호들이 적절하게 부여된다. 이러한 예에 있어서, 스위치들이 상기 커패시터들과 상기 전압 공급 회로 사이에 추가되며, 이는 상기 장치가 상기 스위치들에 근접할 수 있는 동작 전압들을 수신할 때까지 상기 전계 효과 트랜지스터들(50, 51)의 게이트들을 상기 채널 웰들(53, 54)로부터 분리를 유지하는 공정을 가능하게 한다. 이러한 방식에 있어서, 상기 안테나 효과에 대한 보호가 상기 제조 공정 전체에 걸쳐 유지될 수 있다.7 illustrates an alternative embodiment of an antenna effect discharge circuit capable of maintaining protection after formation of the patterned conductor layer used to connect the gate and the channel well. The same reference numerals as used in FIG. 3 are appropriately assigned to the circuit components. In this example, switches are added between the capacitors and the voltage supply circuit, which is applied to the field effect transistors 50 and 51 until the device receives operating voltages that may be close to the switches. It enables a process to keep the gates separated from the channel wells 53, 54. In this way, protection against the antenna effect can be maintained throughout the manufacturing process.

이러한 예에서 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(50)를 위한 상기 스위치는 제1 커넥터(70-1)에 의해 도체(57)를 거쳐 상기 게이트에 연결되는 제1 단자(소스 또는 드레인) 및 제2 커넥터(70-2)에 의해 상기 전압 공급 회로에 연결되는 제2 단자(소스 또는 드레인)를 갖는 고전압 n-채널 전계 효과 트랜지스터(70)(예를 들면, 도 4에 도시한 경우와 같은 HV-NMOS)이다. 상기 커넥터들(70-1, 70-2)의 하나 또는 모두는 상기 장치 상의 상부의, 바람직하게는 최상부의 패터닝된 도체 내에 형성될 수 있다. 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(70)의 게이트는 VPP와 같이 상기 스위치에 근접하는 동작 동안에 바이어스를 수신하도록 상기 전압 공급 회로에 연결된다.In this example, the switch for the p-channel field effect transistor 50 includes a first terminal (source or drain) and a second terminal connected to the gate via a conductor 57 by a first connector 70-1. A high voltage n-channel field effect transistor 70 having a second terminal (source or drain) connected to the voltage supply circuit by a connector 70-2 (for example, HV- as shown in FIG. 4) NMOS). One or both of the connectors 70-1, 70-2 may be formed in the top, preferably top, patterned conductor on the device. The gate of the n-channel field effect transistor 70 is connected to the voltage supply circuit to receive bias during an operation close to the switch, such as VPP.

이러한 예에서 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(51)를 위한 상기 스위치는 제1 커넥터(71-1)에 의해 도체(60)를 거쳐 상기 게이트에 연결되는 제1 단자(소스 또는 드레인) 및 제2 커넥터(71-2)에 의해 상기 전압 공급 회로에 연결되는 제2 단자(소스 또는 드레인)를 갖는 고전압 p-채널 전계 효과 트랜지스터(71)(예를 들면, 도 4에 도시한 경우와 같은 HV-PMOS)이다. 상기 커넥터들(71-1, 71-2)의 하나 또는 모두는 상기 장치 상의 상부의, 바람직하게는 최상부의 패터닝된 도체층 내에 형성될 수 있다. 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(71)의 게이트는 VNP와 같이 상기 스위치에 가까운 동작 동안에 바이어스를 수신하도록 상기 전압 공급 회로에 연결된다.In this example, the switch for the n-channel field effect transistor 51 includes a first terminal (source or drain) and a second terminal connected to the gate via a conductor 60 by a first connector 71-1. A high voltage p-channel field effect transistor 71 having a second terminal (source or drain) connected to the voltage supply circuit by a connector 71-2 (for example, HV- as shown in FIG. 4) PMOS). One or both of the connectors 71-1, 71-2 may be formed in the top, preferably top, patterned conductor layer on the device. The gate of the p-channel field effect transistor 71 is connected to the voltage supply circuit to receive a bias during operation close to the switch, such as VNP.

이러한 방식에 있어서, 상기 안테나 효과 방전 회로는 상기 스위치 트랜지스터들(70, 71)이 투입 스위치(closing switch)에서 턴 온될 때까지 효과적으로 남는다. In this way, the antenna effect discharge circuit remains effectively until the switch transistors 70 and 71 are turned on at the closing switch.

도 8은 상기 고전압 전계 효과 트랜지스터들의 게이트들에 연결되는 커패시터들을 포함하는 안테나 보호 회로의 레이아웃 도면이다. 이러한 예에서의 레이아웃은 p-형 기판(100) 상에 형성된다. n-형 채널 웰(103)이 상기 기판(100) 내에 형성된다. 또한, 깊은 n-형 웰(101)이 내부에 p-형 채널 웰(102)을 갖고 함께 형성된다. 기판 콘택들(예를 들면, 도 4에서 도시된 104, 110, 111)은 동작 동안에 적절한 바이어스를 제공하도록 상기 웰들 주위에 정렬될 수 있다. 또한, 가드 링들(guard rings)(도시되지 않음)이, 예를 들면 폴리실리콘층 도체들을 사용하여 상기 웰들 주위에 형성될 수 있다. 상기 깊은 n-형 웰, 상기 p-형 기판 및 상기 가드 링들은 상기 콘택들을 거쳐 연결될 수 있고, 동작 동안에 접지될 수 있다.8 is a layout diagram of an antenna protection circuit including capacitors connected to the gates of the high voltage field effect transistors. The layout in this example is formed on the p-type substrate 100. An n-type channel well 103 is formed in the substrate 100. In addition, deep n-type wells 101 are formed with p-type channel wells 102 therein. Substrate contacts (eg, 104, 110, 111 shown in FIG. 4) can be aligned around the wells to provide adequate bias during operation. In addition, guard rings (not shown) can be formed around the wells, for example using polysilicon layer conductors. The deep n-type well, the p-type substrate and the guard rings can be connected via the contacts and grounded during operation.

고전압의 n-채널 전계 효과 트랜지스터들의 세트가 상기 p-형 채널 웰(102) 내에 형성된다. 이러한 예에 있어서, 3개의 트랜지스터들이 상기 웰(102) 내에 존재한다. 제1 트랜지스터는 드레인 단자(202) 및 소스 단자(206)를 포함한다. 제2 트랜지스터는 드레인 단자(203) 및 소스 단자(207)를 포함한다. 제3 트랜지스터는 드레인 단자(204) 및 소스 단자(208)를 포함한다. 상기 드레인 단자들(202, 203, 204)은 도면에서 작은 정사각형들로 나타낸 층간 커넥터들에 의해 제1 금속층과 같은 상기 하부의 패터닝된 도체층들의 하나 내의 패터닝된 도체들(210, 211, 212)에 연결된다. 상기 소스 단자들(206, 207, 208)은 상기 회로에 의해 보호되는 대응하는 노드들에 연결되는 패터닝된 도체들(214, 215, 216)에 연결된다. 예를 들면, 상기 패터닝된 도체(214)는 도 2의 경우와 같은 메모리 구조 내의 공통 소스 라인들(231)에 연결되는 제1 금속층 도체일 수 있다. 상기 패터닝된 도체(215)는 도 2의 경우와 같은 메모리 구조 내의 스트링 선택 라인들(232)에 연결되는 제2 금속층 도체일 수 있다. 상기 패터닝된 도체(216)는 도 2의 경우와 같은 메모리 구조 내의 하나 또는 그 이상의 워드 라인들(233)에 연결되는 제1 금속층 도체일 수 있다.A set of high voltage n-channel field effect transistors is formed in the p-type channel well 102. In this example, three transistors are present in the well 102. The first transistor includes a drain terminal 202 and a source terminal 206. The second transistor includes a drain terminal 203 and a source terminal 207. The third transistor includes a drain terminal 204 and a source terminal 208. The drain terminals 202, 203, 204 are patterned conductors 210, 211, 212 in one of the lower patterned conductor layers, such as a first metal layer, by interlayer connectors indicated by small squares in the figure. Is connected to. The source terminals 206, 207, 208 are connected to patterned conductors 214, 215, 216 connected to corresponding nodes protected by the circuit. For example, the patterned conductor 214 may be a first metal layer conductor connected to common source lines 231 in the memory structure as in FIG. 2. The patterned conductor 215 may be a second metal layer conductor connected to string selection lines 232 in a memory structure as in the case of FIG. 2. The patterned conductor 216 may be a first metal layer conductor connected to one or more word lines 233 in a memory structure as in the case of FIG. 2.

상기 3개의 트랜지스터들을 위한 게이트들은 상기 커패시터의 제2 단자로 기능하는 제1 n-형 커패시터 단자 확산(201) 상부의 상기 채널 웰(102)을 포함하는 영역의 외측으로 연장되는 단일의 패터닝된 폴리실리콘 라인(200)에 의해 형성된다. 상기 커패시터 단자 확산(201) 상부의 상기 폴리실리콘 라인(200)의 면적은 상기 커패시터의 제1 단자를 제공하며, 높은 게이트 커플링 비를 구현하기 위해 상술한 바와 같이 상기 p-형 웰(102) 내의 상기 트랜지스터들 의 게이트들의 면적들 보다 커야 한다.The gates for the three transistors are a single patterned poly extending out of the region comprising the channel well 102 above the first n-type capacitor terminal diffusion 201 serving as the second terminal of the capacitor. It is formed by the silicon line 200. The area of the polysilicon line 200 above the capacitor terminal diffusion 201 provides the first terminal of the capacitor, and the p-type well 102 as described above to implement a high gate coupling ratio Must be larger than the areas of the gates of the transistors within.

상기 패터닝된 도체들(210, 211, 212)은 도면에서 화살표들로 나타낸 바와 같이 상기 p-형 기판(100)에 연결된다.The patterned conductors 210, 211, 212 are connected to the p-type substrate 100 as indicated by arrows in the figure.

패터닝된 도체(258)는 층간 커넥터들에 의해 상기 게이트 폴리실리콘 라인(200)에 연결된다. 마찬가지로, 패터닝된 도체(250)는 층간 커넥터들에 의해 상기 채널 웰(102)에 연결된다. 상기 패터닝된 도체들(258 및 250)은 제1 금속층 내와 같이 상기 장치 상의 패터닝된 도체층들의 하부의 하나들 내에 형성될 수 있다. 상기 도체들(258 및 250)은 네 메탈 공정을 위해 이러한 예에서 ML4로 표시된 상기 상부의 패터닝된 도체층 내의 도체(260)에 연결된다.The patterned conductor 258 is connected to the gate polysilicon line 200 by interlayer connectors. Likewise, the patterned conductor 250 is connected to the channel well 102 by interlayer connectors. The patterned conductors 258 and 250 can be formed in one of the lower portions of the patterned conductor layers on the device, such as in a first metal layer. The conductors 258 and 250 are connected to the conductor 260 in the upper patterned conductor layer, denoted ML4 in this example for a four metal process.

또한, 고전압의 p-채널 전계 효과 트랜지스터들은 상기 n-형 채널 웰(103) 내에 형성된다. 이러한 예에 있어서, 3개의 트랜지스터들이 상기 웰(103) 내에 존재한다. 제1 트랜지스터는 드레인 단자(306) 및 소스 단자(302)를 포함한다. 제2 트랜지스터는 드레인 단자(307) 및 소스 단자(303)를 포함한다. 제3 트랜지스터는 드레인 단자(308) 및 소스 단자(304)를 포함한다. 상기 드레인 단자들(306, 307, 308)은 제1 금속층과 같은 상기 하부의 패터닝된 도체층들의 하나 내의 패터닝된 도체들(314, 315, 316)에 층간 커넥터들에 의해 연결된다. 상기 소스 단자들(302, 303, 304)은 상기 회로에 의해 보호되는 대응하는 노드들에 연결되는 패터닝된 도체들(310, 311, 312)에 연결된다. 예를 들면, 상기 패터닝된 도체(310)는 공통 소스 라인들(231)에 연결될 수 있고, 상기 패터닝된 도체(311)는 스트링 선택 라인들(232)에 연결될 수 있다. 상기 패터닝된 도체(312)는 하나 또는 그 이상의 워드 라인들(233)에 연결될 수 있다.In addition, high voltage p-channel field effect transistors are formed in the n-type channel well 103. In this example, three transistors are present in the well 103. The first transistor includes a drain terminal 306 and a source terminal 302. The second transistor includes a drain terminal 307 and a source terminal 303. The third transistor includes a drain terminal 308 and a source terminal 304. The drain terminals 306, 307, 308 are connected by interlayer connectors to patterned conductors 314, 315, 316 in one of the lower patterned conductor layers, such as a first metal layer. The source terminals 302, 303, 304 are connected to patterned conductors 310, 311, 312 connected to corresponding nodes protected by the circuit. For example, the patterned conductor 310 can be connected to common source lines 231, and the patterned conductor 311 can be connected to string selection lines 232. The patterned conductor 312 may be connected to one or more word lines 233.

상기 3개의 트랜지스터들을 위한 게이트들은 상기 커패시터의 제2 단자로서 기능하는 제2 n-형 커패시터 단자 확산(301) 상부의 상기 채널 웰(103)을 포함하는 영역의 외측에 연장되는 단일의 패터닝된 폴리실리콘 라인(300)에 의해 형성된다. 상기 커패시터 단자 확산(301) 상부의 상기 폴리실리콘 라인(300)의 면적은 상기 커패시터의 제1 단자를 제공하며, 높은 게이트 커플링 비를 구현하기 위해 상술한 바와 같이 상기 n-형 웰(103) 내의 상기 트랜지스터들의 게이트들의 면적 보다 커야 한다.The gates for the three transistors are a single patterned poly extending outside the region comprising the channel well 103 above the second n-type capacitor terminal diffusion 301 serving as the second terminal of the capacitor. It is formed by the silicon line 300. The area of the polysilicon line 300 above the capacitor terminal diffusion 301 provides the first terminal of the capacitor, and as described above to implement a high gate coupling ratio, the n-type well 103 Within the area of the gates of the transistors.

상기 패터닝된 도체들(314, 315, 316)은 도면에서 화살표들에 의해 나타낸 바와 같이 상기 p-형 기판(100)에 연결된다.The patterned conductors 314, 315, and 316 are connected to the p-type substrate 100 as indicated by the arrows in the figure.

패터닝된 도체(358)는 층간 커넥터들에 의해 상기 폴리실리콘 라인(300)에 연결된다. 마찬가지로, 패터닝된 도체(350)는 층간 커넥터들에 의해 상기 채널 웰(103)에 연결된다. 패터닝된 도체들(358, 350)은 제1 금속층 내와 같이 상기 장치 상의 패터닝된 도체층들의 하부의 하나들 내에 형성될 수 있다. 상기 도체들(358, 350)은, 예를 들면 이러한 예에서 네 메탈 공정을 위해 ML4로 표시된 상기 상부의 패터닝된 도체층 내의 도체(360)에 연결된다.The patterned conductor 358 is connected to the polysilicon line 300 by interlayer connectors. Likewise, the patterned conductor 350 is connected to the channel well 103 by interlayer connectors. The patterned conductors 358 and 350 can be formed in one of the lower portions of the patterned conductor layers on the device, such as in a first metal layer. The conductors 358 and 350 are connected to the conductor 360 in the upper patterned conductor layer, denoted ML4, for example for a four metal process in this example.

도 9는 안테나 효과 방전 회로들(527)을 포함하는 플래시 메모리 어레이(510)를 구비하는 집적 회로의 간략화된 블록도이다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 어레이(510)는 3D 메모리이며, 다중 레벨들의 셀들을 포함한다. 로우 디코더(row decoder)(511)는 상기 메모리 어레이(510) 내의 복수의 워드 라인들, 스트링 선택 라인들 및 접지 선택 라인들(512)에 연결된다. 블록(513) 내의 레벨(level)/칼럼(column) 디코더는 이러한 예에서는 데이터 버스(517)를 거쳐 페이지 버퍼들(page buffers)(516)의 세트에 연결되며, 글로벌 비트 라인들 및 소스 라인들(514)에 연결된다. 어드레스들은 버스(515) 상에서 레벨/칼럼 디코더(블록 513) 및 로우 디코더(블록 511)에 제공된다. 데이터는 데이터 입력(data-in) 라인(523)을 거쳐 범용 프로세서 또는 전용 응용 회로부 혹은 상기 어레이(510)에 의해 지지되는 시스템-온-칩 기능성을 제공하는 모듈들의 결합과 같은 상기 집적 회로 상의 다른 회로부(524)(예를 들면, 입력/출력 포트들을 포함하는)로부터 공급된다. 데이터는 데이터 입력 라인(523)을 거쳐 입력/출력 포트들로 또는 상기 집적 회로(525)의 내부나 외부에 대한 다른 데이터 수신지들로 공급된다. 9 is a simplified block diagram of an integrated circuit having a flash memory array 510 that includes antenna effect discharge circuits 527. In some embodiments, the array 510 is a 3D memory and includes multiple levels of cells. A row decoder 511 is connected to a plurality of word lines, string select lines, and ground select lines 512 in the memory array 510. The level/column decoder in block 513 is connected to the set of page buffers 516 via data bus 517 in this example, with global bit lines and source lines. 514. Addresses are provided on the bus 515 to the level/column decoder (block 513) and row decoder (block 511). Data may be passed over a data-in line 523 to other processors on the integrated circuit, such as a general purpose processor or dedicated application circuitry or a combination of modules providing system-on-chip functionality supported by the array 510. Circuitry 524 (eg, including input/output ports). Data is supplied via data input line 523 to input/output ports or to other data destinations for the interior or exterior of the integrated circuit 525.

상태 기계(state machine)(519)로서 이러한 예에서 구현되는 컨트롤러는 소거, 프로그램 및 독취를 포함하는 다양한 동작들을 수행하도록 블록(518) 내의 상기 전압 공급 회로를 통해 발생되거나 제공되는 바이어스 배열 공급 전압들의 응용을 제어하는 신호들을 제공한다. 상기 컨트롤러는 해당 기술 분야에서 알려진 전용 로직 회로부를 이용하여 구현될 수 있다. 선택적인 실시예들에 있어서, 상기 컨트롤러는 동일한 집적 회로 상에 구현될 수 있는 범용 프로세서를 포함하며, 이는 상기 장치의 동작들을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 수행한다. 또 다른 실시예들에 있어서, 상기 컨트롤러의 구현들 위하여 전용 로직 회로부 및 범용 프로세서의 결합이 활용될 수 있다.The controller implemented in this example as a state machine 519 is configured to provide bias array supply voltages generated or provided through the voltage supply circuit in block 518 to perform various operations including erase, program, and read. Provides signals that control the application. The controller can be implemented using a dedicated logic circuit known in the art. In alternative embodiments, the controller includes a general purpose processor that can be implemented on the same integrated circuit, which runs a computer program that controls the operations of the device. In still other embodiments, a combination of a dedicated logic circuit and a general purpose processor can be utilized for the implementation of the controller.

도 3 및 도 7의 회로들과 같이 게이트들에 연결되는 커패시터들을 갖는 상기 안테나 효과 방전 회로들(527)은 이러한 예에서 상기 메모리 어레이 내의 라인(526)으로 나타낸 도체들에 연결되며, 이들은 워드 라인들, 비트 라인들, 스트링 선택 라인들, 접지 선택 라인들 또는 제조 동안에 대전될 수 있는 다른 도전성 라인들이 될 수 있다. 상기 안테나 효과 방전 회로들(527)은 네 메탈 장치를 위해 여기서 ML4로 표시한 상기 장치 상의 최상부의 패터닝된 도체층(528)에 의해 상기 전압 공급 회로(518)에 연결된다. 상기 전압 공급 회로(518)는 양의 및 음의 전압 차지 펌프들(voltage charge pumps), 레벨 쉬프터들(level shifters) 및 전압 조정기들과 같은 회로들을 제공하는 전압을 구비한다. 대표적인 3D NAND 장치에 있어서, 양의 및 음의 전압 차지 펌프들은, 예를 들면, +30 볼트 및 -10 볼트만큼 높을 있는 동작 전압들을 생성하도록 포함될 수 있다. 물론, 여기서는 VPP 및 VNP로 지정된 가장 큰 크기의 양의 및 음의 동작 전압들은 특정 장치에 의존한다.The antenna effect discharge circuits 527 with capacitors connected to gates, such as the circuits of FIGS. 3 and 7 are connected to the conductors represented by line 526 in the memory array in this example, which are word lines Field, bit lines, string select lines, ground select lines, or other conductive lines that can be charged during manufacturing. The antenna effect discharge circuits 527 are connected to the voltage supply circuit 518 by a topmost patterned conductor layer 528 on the device, here indicated as ML4, for a four metal device. The voltage supply circuit 518 has a voltage that provides circuits such as positive and negative voltage charge pumps, level shifters and voltage regulators. In an exemplary 3D NAND device, positive and negative voltage charge pumps can be included to generate operating voltages as high as +30 volts and -10 volts, for example. Of course, the largest positive and negative operating voltages specified here as VPP and VNP depend on the particular device.

특정 집적 회로 내에 제공되는 안테나 효과 방전 회로들의 숫자는 제조 환경들, 사용 가능한 공간 및 특정 제품의 필요들에 의존하게 될 것이다. 일부 예시적인 제품들에서 워드 라인 마다 하나의 안테나 효과 방전 회로가 존재할 수 있다. 다른 예시적인 제품들에 있어서, 하나의 보호 장치가 복수의 워드 라인들 사이에서 공유될 수 있다. 상기 장치 상의 상기 집적 회로부 내의 다른 노드들 또한 보호될 수 있다. The number of antenna effect discharge circuits provided in a particular integrated circuit will depend on manufacturing environments, available space and the needs of a particular product. In some example products, there may be one antenna effect discharge circuit per word line. In other example products, one protection device may be shared among a plurality of word lines. Other nodes in the integrated circuitry on the device may also be protected.

도 10은 여기서 설명하는 바와 같은 플라즈마 효과 방전 회로들을 포함하는 제조 공정의 간략화된 흐름도이다. 상기 공정은 기판 상에 집적 회로를 형성하는 단계(600)를 포함한다. 또한, 상기 공정은 상기 기판 상에 안테나 효과 방전 회로를 형성하는 단계(601) 및 상기 안테나 효과 방전 회로 내의 게이트를 상기 커패시터를 이용하여 상기 기판에 연결하는 단계(602)를 포함한다. 상기 공정은 상기 집적 회로 상에 또는 상기 집적 회로에 연결되는 전압 공급 회로를 제공하는 단계(603)를 포함한다. 최종적으로, 상기 게이트는 제조 공정 동안에 상부의 패터닝된 도체층, 바람직하게는 최상부의 층을 이용하여 상기 전압 공급 회로에 연결(604)된다.10 is a simplified flow diagram of a manufacturing process including plasma effect discharge circuits as described herein. The process includes forming 600 an integrated circuit on a substrate. The process also includes forming an antenna effect discharge circuit on the substrate (601) and connecting a gate in the antenna effect discharge circuit to the substrate using the capacitor (602). The process includes providing 603 a voltage supply circuit on or connected to the integrated circuit. Finally, the gate is connected 604 to the voltage supply circuit during the manufacturing process using an upper patterned conductor layer, preferably a top layer.

비록 도 10에는 도시되지 않았지만, 상기 공정은 도 7에 관하여 앞서 예시한 바와 같이 상기 게이트와 전압 공급 회로 사이의 상기 장치 상에 스위치를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 스위치는 상기 게이트가 상기 스위치를 거쳐 상기 전압 공급 회로에 연결되는 동작들 동안 폐쇄되도록 구성될 수 있다. 상기 스위치는 HV-NMOS 또는 HV-PMOS 장치들과 같은 상기 전압 공급 회로들에 연결되는 게이트들을 갖는 고전압 전계 효과 트랜지스터들을 이용하여 구현될 수 있다.Although not shown in FIG. 10, the process may include providing a switch on the device between the gate and the voltage supply circuit as illustrated above with respect to FIG. The switch may be configured to close during operations in which the gate is connected to the voltage supply circuit via the switch. The switch can be implemented using high voltage field effect transistors with gates connected to the voltage supply circuits, such as HV-NMOS or HV-PMOS devices.

상기 안테나 효과 방전 회로를 형성하는 단계는 상기 기판 내에 n-형 및 p-형 채널 웰들과 상기 기판 내에 제1 및 제2 커패시터 단자 확산들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. p-채널 전계 효과 트랜지스터는 게이트, 상기 n-형 채널 웰 내의 소스 및 드레인을 갖고 상기 n-형 채널 웰 내에 형성된다. n-채널 전계 효과 트랜지스터는 게이트, 상기 p-형 채널 웰 내의 소스 및 드레인을 갖고 상기 p-형 채널 웰 내에 형성된다. 또한, 상기 제1 커패시터 단자 확산 내의 또는 이에 연결되는 제1 단자 및 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 제2 단자 를 갖는 제1 커패시터가 형성된다. 상기 제2 커패시터 확산 내의 또는 이에 연결되는 제1 단자 및 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 제2 단자를 갖는 제2 커패시터가 형성된다. 상기 공정은 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 하나를 패터닝된 도체를 이용하여 상기 보호되는 노드에 연결하는 단계 및 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 하나를 상기 장치 기판에 연결하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 공정은 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 하나를 패터닝된 도체를 이용하여 상기 보호되는 노드에 연결하는 단계 및 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 하나를 상기 장치 기판에 연결하는 단계를 포함한다. The step of forming the antenna effect discharge circuit may include forming n-type and p-type channel wells in the substrate and first and second capacitor terminal diffusions in the substrate. A p-channel field effect transistor has a gate, a source and a drain in the n-type channel well, and is formed in the n-type channel well. An n-channel field effect transistor has a gate, a source and a drain in the p-type channel well, and is formed in the p-type channel well. In addition, a first capacitor is formed having a first terminal within or connected to the first capacitor terminal diffusion and a second terminal connected to the gate of the p-channel field effect transistor. A second capacitor is formed having a first terminal in or connected to the second capacitor diffusion and a second terminal connected to the gate of the n-channel field effect transistor. The process comprises connecting one of the source and drain of the p-channel field effect transistor to the protected node using a patterned conductor and the other of the source and drain of the p-channel field effect transistor to the device substrate. It involves connecting to. In addition, the process may include connecting one of the source and drain of the n-channel field effect transistor to the protected node using a patterned conductor, and the other of the source and drain of the n-channel field effect transistor. And connecting to the device substrate.

이러한 예에 있어서, 전압 공급 회로를 제공하는 단계는, 동작 동안에 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 오프시키기 위해 상기 상부의 층 내의 제1 패터닝된 도체를 거쳐 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 VPP를 제공하는 제1 전압 출력; 및 동작 동안에 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 오프시키기 위해 상기 상부의 층 내의 제2 패터닝된 도체를 거쳐 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 VNP를 제공하는 제1 전압 출력을 갖는 전압 공급 회로를 제공하는 단계를 포함한다. In this example, the step of providing a voltage supply circuit passes through a first patterned conductor in the upper layer to the gate of the p-channel field effect transistor to turn off the p-channel field effect transistor during operation. A first voltage output providing a connected VPP; And a voltage having a first voltage output that provides a VNP connected to a gate of the n-channel field effect transistor via a second patterned conductor in the upper layer to turn off the n-channel field effect transistor during operation. And providing a supply circuit.

스위치를 제공하는 단계는 상기 장치 상에 상기 상부의 층 내의 상기 제1 패터닝된 도체에 연결되는 제1 단자 및 상기 전압 공급 회로에 연결되는 제2 단자를 갖는 제1 스위치를 형성하는 단계와 상기 제1 스위치를 동작 동안에 폐쇄되도록 구성하는 단계; 그리고 상기 장치 상에 상기 상부의 층 내의 상기 제2 패터닝된 도체에 연결되는 제1 단자 및 상기 제2 전압 공급 회로에 연결되는 제2 단자를 갖는 제2 스위치를 형성하는 단계와 상기 제2 스위치를 동작 동안에 폐쇄하도록 구성하는 단계를 포함한다.Providing a switch includes forming a first switch on the device having a first terminal connected to the first patterned conductor in the upper layer and a second terminal connected to the voltage supply circuit and the first Configuring the switch to be closed during operation; And forming a second switch on the device having a first terminal connected to the second patterned conductor in the upper layer and a second terminal connected to the second voltage supply circuit and the second switch. And configuring to close during operation.

새로운 안테나 보호 회로 및 제조 방법이 기재된다. 도 3, 도 5 및 도 6에 도시한 예에 있어서, 상기 n-채널 및 p-채널 전계 효과 트랜지스터들의 게이트들은 도 1에 도시한 종래 기술의 회로에서와 같이 연결되기 보다는 제1 금속층(ML1) 후에 분리되게 부유된다.A new antenna protection circuit and manufacturing method are described. In the example shown in FIGS. 3, 5 and 6, the gates of the n-channel and p-channel field effect transistors are connected to the first metal layer ML1 rather than connected as in the circuit of the prior art shown in FIG. It floats to separate later.

상기 게이트들은 큰 커패시터들에 연결되어, 이들을 상기 p-형 기판에 연결되게 한다. 안테나 하전 동안에, 상기 게이트는 상기 커패시터로 인해 p-형 기판 전위에 보다 가깝다. 이는 상기 전계 효과 트랜지스터들의 턴 온을 보다 쉽게 만든다. 양의 전하는 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터를 통해 방전될 것인 반면, 음의 전하는 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터를 통한다. 실험적인 데이터는 임의의 새로운 장치를 위해 매우 우수한 제조 과정의 안테나 보호를 제공하는, 상기 새로운 보호 회로에 사용된 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 및 n-채널 전계 효과 트랜지스터가 2V 보다 작은 크기의 양의 또는 음의 전압에서 활성화될 수 있는 점을 나타낸다. 또한, 게이트 면적에 대한 보다 큰 커패시터 면적 비율이 보다 높은 방전 전류를 야기하는 점이 입증되었다.The gates are connected to large capacitors, allowing them to be connected to the p-type substrate. During antenna charging, the gate is closer to the p-type substrate potential due to the capacitor. This makes it easier to turn on the field effect transistors. Positive charge will discharge through the p-channel field effect transistor, while negative charge passes through the n-channel field effect transistor. Experimental data shows that the p-channel field effect transistor and the n-channel field effect transistor used in the new protection circuit are positively smaller than 2V, providing very good manufacturing process antenna protection for any new device. Or a point that can be activated at a negative voltage. It has also been demonstrated that a larger ratio of capacitor area to gate area results in higher discharge currents.

보다 높은 기판에 대한 게이트 커플링 비(GCR)는 우수한 보호를 위해 심지어는 보다 낮은 턴 온 전압(<2V)을 제공하도록 상기 게이트가 상기 기판 전위에 가깝게 만들 수 있다.The gate coupling ratio (GCR) for higher substrates can make the gates closer to the substrate potential to provide even lower turn-on voltages (<2V) for good protection.

최상부의 금속층과 같은 최후의 패터닝된 도체층에서, 상기 안테나 보호 회로는 전압 공급 회로의 VPP 및 VNP 단자들에 연결되어, 이들이 동작 동안에는 턴 오프되며, 상기 장치의 동작에 영향을 미치지 않는다.In the last patterned conductor layer, such as the topmost metal layer, the antenna protection circuit is connected to the VPP and VNP terminals of the voltage supply circuit, so that they are turned off during operation and do not affect the operation of the device.

패시베이션 공정 또는 다른 보다 높은 층 공정 동안에 어떤 가능한 충전을 방지하기 위하여, 버퍼 트랜지스터의 스위치가 보호 회로들의 게이트와 상기 전압 공급 회로 사이에 추가될 수 있다.To prevent any possible charging during the passivation process or other higher layer process, a switch of the buffer transistor can be added between the gate of the protection circuits and the voltage supply circuit.

상기 새로운 안테나 보호 회로는 다른 유형들의 집적 회로들 사이에서 통상적인 플래시 메모리 어레이들에, 다른 메모리 장치들에 및 로직 회로들에 적용될 수 있다.The new antenna protection circuit can be applied to conventional flash memory arrays, other memory devices and logic circuits among different types of integrated circuits.

상기 매우 낮은 보호 전압(<+/-2V) 능력은 제조 과정의 하전 동안에 매우 낮은 전압이 장치 성능의 열화를 야기할 수 있는 프로그램 가능한 저항 ReRAM 또는 상변화 PCRAM과 같은 진보된 메모리 장치들에 적용될 수 있다.The very low protection voltage (<+/-2V) capability can be applied to advanced memory devices, such as programmable resistive ReRAM or phase change PCRAM, where very low voltages can cause device performance to degrade during charging of the manufacturing process. have.

제조 과정의 하전 효과는 3D 낸드 플래시 메모리 집적 회로들의 초기 Vt를 열화시키는 것으로 알려져 있다. 상술한 예들에서 용량 결합 부유 게이트(CCFG) CMOS 회로를 이용하는 안테나 보호 회로는 상기 메모리 집적 회로를 위해 상기 워드라인(WL) 및 선택 트랜지스터(SSL) 디코더에 적용될 수 있다. 이러한 회로의 실험적인 결과들은 상기 메모리 장치들을 위한 보호를 제공하는 방전을 위한 매우 낮은 턴 온 전압(<+/-2V)을 보인다. 이러한 기술로써, 완전히 집적된 3D NAND 플래시 장치는 상기 메모리 어레이에 걸쳐 명백하게 하전 효과가 없는 우수한 초기 문턱 전압 Vt 분포를 보인다.The charging effect of the manufacturing process is known to degrade the initial Vt of 3D NAND flash memory integrated circuits. In the above examples, an antenna protection circuit using a capacitively coupled floating gate (CCFG) CMOS circuit can be applied to the word line WL and select transistor (SSL) decoder for the memory integrated circuit. The experimental results of this circuit show a very low turn-on voltage (<+/-2V) for discharge that provides protection for the memory devices. With this technique, a fully integrated 3D NAND flash device exhibits a good initial threshold voltage Vt distribution with no apparent charge effect across the memory array.

더욱이, 상기 스트링 선택 라인(SSL) 트랜지스터 문턱 전압 Vt 분포(변화들)는 최소의 Vdd 바이어스에 영향을 줄 수 있다. 도 3, 도 5 및 도 6의 경우와 같은 상기 안테나 보호 회로를 이용하여 구현되는 개선된 SSL Vt 분포로써, 3D VG NAND 플래시가 성공적인 프로그래밍 윈도우를 갖는 1.6V만큼 작은 Vdd를 지지할 수 있는 점이 입증된다.Moreover, the string selection line (SSL) transistor threshold voltage Vt distribution (variations) may affect the minimum Vdd bias. As an improved SSL Vt distribution implemented using the antenna protection circuit as in the case of Figures 3, 5 and 6, it has been proven that a 3D VG NAND flash can support Vdd as small as 1.6V with a successful programming window. do.

여기에 기재되는 안테나 보호 회로는 상기 워드 라인(WL) 또는 스트링 선택 라인(SSL)/접지 선택 라인(GSL) 디코더 내에 적용될 수 있다. 3D NAND 플래시 집적 회로를 위한 실험적인 결과들이 입증된다.The antenna protection circuit described herein may be applied in the word line WL or string selection line SSL/ground selection line GSL decoder. Experimental results for 3D NAND flash integrated circuits are demonstrated.

주변 CMOS 장치들을 포함하는 S.H. Chen, H.T. Lue, 등의 "A highly scalable 8-layer vertical gate 3D NAND with split-page bit line layout and efficient binary-sum MiLC(Minimal incremental layer cost) staircase contacts"(IEDM pp. 21-24, 2012)에 기재된 바와 같은 완전하게 집적된 스플릿-페이지(split-page) 3D VG NAND 플래시가 이러한 부품에서 연구되었다.S.H. including peripheral CMOS devices. Chen, H.T. Lue, et al., as described in "A highly scalable 8-layer vertical gate 3D NAND with split-page bit line layout and efficient binary-sum Minimal incremental layer cost (MiLC) staircase contacts" (IEDM pp. 21-24, 2012). The same fully integrated split-page 3D VG NAND flash was studied in these parts.

도 3, 도 5 및 도 6의 경우와 같은 보호 회로는 테스트된 장치 내에 배치된다.The protection circuit as in the case of Figs. 3, 5 and 6 is placed in the tested device.

도 11은 게이트 및 PWI는 부유되는 반면, p-기판, 소스 및 DNW는 접지될 때에 앞의 도 5에 도시한 상황에서 상기 보호 회로 내의 CCFG NMOS 장치의 드레인 전류 대 드레인 전압(Id-Vd) 곡선 및 드레인 전압 대 몸체 전류(Ib)(Ib-Vd) 곡선들을 나타낸다. 이는 양의 바이어스를 방전시키지 않지만, 상기 음의 전압은 방전시키도록 -2V 아래에서 쉽게 턴 온될 수 있다. -7V에서, 상당한 몸체 전류(Ib)가 관찰된다. 이는 N+-PWI-DNW 기생 BJT를 통한 기생 바이폴라 턴 온 때문이다.FIG. 11 shows the drain current vs. drain voltage (Id-Vd) curve of the CCFG NMOS device in the protection circuit in the situation shown in FIG. 5 above when the gate and PWI are floating while the p-substrate, source and DNW are grounded And drain voltage versus body current (Ib) (Ib-Vd) curves. This does not discharge the positive bias, but the negative voltage can be easily turned on below -2V to discharge. At -7V, a significant body current Ib is observed. This is due to the parasitic bipolar turn-on through the N+-PWI-DNW parasitic BJT.

도 12는 게이트 및 N-웰은 부유될 때에 이전의 도 6에 도시한 상황에서 상기 보호 회로 내의 CCFG PMOS 장치의 드레인 전류 대 드레인 전압(Id-Vd) 곡선 및 드레인 전압 대 몸체 전류(Ib)(Ib-Vd) 곡선들을 포함하는 실험 데이터를 나타낸다. 이는 <+2V에서 낮은 턴 온 전압을 보여준다. 기생 바이폴라 턴 온 모드는 관찰되지 않으며, 이에 따라 몸체 전류가 관찰되지 않는다. 양의 바이어스에서의 턴 온 전압은 2V 보다 작고, 낮은 전압에서 우수한 보호를 가능하게 한다. 몸체 전류(Ib)는 작고, 기생 BJT 모드가 없는 것을 나타낸다.Fig. 12 shows the drain current vs. drain voltage (Id-Vd) curve and the drain voltage vs. body current (Ib) of the CCFG PMOS device in the protection circuit in the situation shown in Fig. 6 when the gate and N-well float. Ib-Vd). This shows a low turn-on voltage at <+2V. No parasitic bipolar turn-on mode is observed, thus no body current is observed. The turn-on voltage at positive bias is less than 2V, allowing good protection at low voltages. The body current Ib is small, indicating that there is no parasitic BJT mode.

도 13은 도 5 및 도 6의 경우와 같은 완성된 CCFG CMOS 보호 회로(게이트 및 웰들이 부유될 때)의 방전 전류를 포함하는 실험 데이터를 나타낸다. 이는 +/-2V 아래의 매우 낮은 턴 온 전압을 나타내며, 상기 장치들을 위해 이상적인 보호를 제공한다. FG 면적 상부의 보다 높은 커패시턴스 비율은 보다 높은 턴 온 전류를 부여한다. NMOS 및 PMOS 모두가 WL의, SSL의 또는 GSL의 매우 높은 동작 전압들을 유지하는 고전압(HV) 장치들이 될 수 있는 점에 주목한다.13 shows experimental data including the discharge current of the completed CCFG CMOS protection circuit (when the gates and wells are floating) as in the case of FIGS. 5 and 6. It exhibits a very low turn-on voltage below +/-2V and provides ideal protection for these devices. The higher capacitance ratio above the FG area gives higher turn-on current. Note that both NMOS and PMOS can be high voltage (HV) devices that maintain very high operating voltages of WL, SSL or GSL.

도 14는 측정된 8층의 3D VG 장치의 단면을 TEM에 의해 생성한 사진이다. 도 15는 상기 테스트된 장치의 다중 층들 상의 메모리 셀들의 초기 문턱 전압 분포들을 나타내는 그래프이다. 상기 보호 회로로써, 도 15에 도시한 바와 같은 상기 초기 상태는 우수하며 거의 정상적인 Vt 분포를 가진다. PL1 내지 PL8로 나타낸 상기 8개의 층들 사이에서 특정 편차들이 관찰되며, 이는 메모리 층들 사이에 공정 및 치수 편차들이 존재하기 때문에 예상된다.14 is a photograph of a cross section of the 8-layer 3D VG device measured by TEM. 15 is a graph showing initial threshold voltage distributions of memory cells on multiple layers of the tested device. As the protection circuit, the initial state as shown in Fig. 15 is excellent and has a nearly normal Vt distribution. Certain deviations are observed between the eight layers, represented by PL1 to PL8, which is expected because there are process and dimensional deviations between memory layers.

도 16은 상기 SSL Vt 분포를 나타낸다. SSL의 고유 시그마는 250mV 보다 작을 수 있다. 소프트 프로그래밍 및 베리파이(verify)에 의해 수행되는 특정한 트리밍(trimming)으로써, 상기 시그마는 거의 100mV까지 더 감소될 수 있다. 16 shows the SSL Vt distribution. SSL's native sigma can be less than 250mV. With specific trimming performed by soft programming and verify, the sigma can be further reduced to almost 100 mV.

상기 SSL 분포의 영향이 도 17 및 도 18에 도시된다. 도 17은 참조를 위한 간략화된 NAND 스트링의 개략적인 도면이다. 셀프-부스팅(self-boosting) 프로그래밍 동안, BL 바이어스 및 SSL 게이트 바이어스 모두가 Vdd에 인가된다. 도 18은 증가하는 시그마(σ)를 갖는 3개의 SSL 문턱 전압 분포들(Vt 범위들)을 나타내는 그래프이다. 상기 Vt 범위의 보다 낮은 경계는 셀프-부스팅을 유지하는 충분한 펀치-스루(punch-through) 여유를 보장하도록 0.4V 보다 높아야 한다. 반면에, 상기 Vt 범위의 보다 높은 경계는 SSL들 및 BL들 내에 인가는 최소 Vdd를 제한한다. 보다 밀집한 SSL 분포(보다 낮은 σ)는 보다 낮은 Vdd를 가능하게 할 수 있다.The effect of the SSL distribution is shown in FIGS. 17 and 18. 17 is a schematic diagram of a simplified NAND string for reference. During self-boosting programming, both BL bias and SSL gate bias are applied to Vdd. 18 is a graph showing three SSL threshold voltage distributions (Vt ranges) with increasing sigma (σ). The lower boundary of the Vt range should be higher than 0.4V to ensure sufficient punch-through margin to maintain self-boosting. On the other hand, the higher boundary of the Vt range limits the minimum Vdd of authorization in SSLs and BLs. A denser SSL distribution (lower σ) may enable lower Vdd.

상기 SSL의 보다 밀집한 Vt 분포는 최소의 요구되는 Vdd를 감소시키는 데 중요할 수 있다. 도 19는 체커보드 윈도우 프로그래밍을 위한 상기 테스트된 장치 내의 낮고 높은 문턱 상태들의 그래프이고, 향상된 SSL Vt 분포를 나타내며, 상기 테스트된 3D VG NAND 플래시는 최소의 Vdd=1.6V 하에서 동작할 수 있다. 보다 낮은 Vdd는 전력 소모를 감소시키는 데 기여한다. The denser Vt distribution of the SSL can be important in reducing the minimum required Vdd. 19 is a graph of low and high threshold states in the tested device for programming a checkerboard window, showing an improved SSL Vt distribution, and the tested 3D VG NAND flash can operate under minimal Vdd=1.6V. The lower Vdd contributes to reducing power consumption.

도 20에 있어서, CMOS 디코더 설계를 위해 적용되는 안테나 보호 회로의 구현예가 도시된다. 상기 안테나 효과 방전 회로는 디코더에 의해 구동되는 워드 라인에 연결되는 노드(755)에 연결된 드레인들을 갖는 p-채널 전계 효과 트랜지스터(772) 및 n-채널 전계 효과 트랜지스터(771)를 포함하는 CMOS 디코더의 일부인 회로를 보호한다. 상기 트랜지스터들(771, 772)의 게이트들은 상기 디코더의 설계에 따라 디코드 신호들에 연결된다. 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(771)는 p-형 웰(773) 내에 형성된다. 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(772)는 n-형 웰(774) 내에 형성된다.In Fig. 20, an implementation of an antenna protection circuit applied for CMOS decoder design is shown. The antenna effect discharge circuit of a CMOS decoder comprising a p-channel field effect transistor 772 and n-channel field effect transistor 771 having drains connected to a node 755 connected to a word line driven by a decoder. It protects some of the circuitry. The gates of the transistors 771 and 772 are connected to decode signals according to the design of the decoder. The n-channel field effect transistor 771 is formed in the p-type well 773. The p-channel field effect transistor 772 is formed in the n-type well 774.

상기 회로에 있어서, p-채널 전계 효과 트랜지스터(750)를 포함하는 PMOS 보호 회로는 상기 p-채널 트랜지스터(772)에 연결되며, n-채널 전계 효과 트랜지스터(751)를 포함하는 NMOS 보호 회로는 상기 n-채널 트랜지스터(771)에 연결된다. 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(750) 및 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(751)는 안테나 효과 하전으로부터 보호되는 상기 디코더 회로 내의 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(772) 및 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(771)의 상기 n-형 웰(774) 및 상기 p-형 웰(773)에 각기 연결되는 드레인들을 가진다. 상기 전계 효과 트랜지스터들(750, 751)의 소스들은 상기 기판(752)에 연결된다. 상기 전계 효과 트랜지스터(750)의 게이트는 패터닝된 도체(757)(예를 들면, 폴리실리콘 라인 또는 제1 금속층 라인(ML1)에 의해 상기 도체(757)에 연결되는 제1 단자 및 상기 기판(752) 내의 또는 이에 연결되는 제2 단자를 갖는 커패시터(765)에 연결된다. 상기 전계 효과 트랜지스터(751)의 게이트는 패터닝된 도체(760)(예를 들면, 폴리실리콘 라인 또는 제1 층 금속 라인)에 의해 상기 도체(760)에 연결되는 제1 단자 및 상기 기판(752) 내의 또는 이에 연결되는 제2 단자를 갖는 커패시터(766)에 연결된다.In the above circuit, a PMOS protection circuit including a p-channel field effect transistor 750 is connected to the p-channel transistor 772, and an NMOS protection circuit including an n-channel field effect transistor 751 is It is connected to an n-channel transistor 771. The p-channel field effect transistor 750 and the n-channel field effect transistor 751 are the p-channel field effect transistor 772 and the n-channel field effect transistor in the decoder circuit protected from antenna effect charges The drains are respectively connected to the n-type well 774 and the p-type well 773 of (771). Sources of the field effect transistors 750 and 751 are connected to the substrate 752. The gate of the field effect transistor 750 has a first terminal and a substrate 752 connected to the conductor 757 by a patterned conductor 757 (eg, a polysilicon line or a first metal layer line ML1). ) Is connected to a capacitor 765 having a second terminal connected to or connected to it. The gate of the field effect transistor 751 is a patterned conductor 760 (eg, polysilicon line or first layer metal line). Is connected to a capacitor 766 having a first terminal connected to the conductor 760 and a second terminal within or connected to the substrate 752.

상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터(750)는 여기서 채널 웰(753)로 언급되는 상기 기판 내의 n-형 반도체 영역 내에 채널을 가진다. 상기 채널 웰(753)은 도체(756)에 연결된다. 상기 도체(756) 및 도체(757)는 상부의 패터닝된 도체층, 바람직하게는 최상부의 패터닝된 도체층이 형성되기까지는 상기 장치의 제조 동안에 연결되지 않는다. 상기 상부의 패터닝된 도체층은 상기 도체들(757 및 756)을 거쳐 상기 채널 웰(753)과 상기 전계 효과 트랜지스터(750)의 게이트 사이에 연결을 제공하는 도체(758)를 포함한다. 또한, 상기 도체(758)는 상기 전압 공급 회로에 연결되며, 이는 상기 바이어스 전압 VPP를 제공한다.The p-channel field effect transistor 750 has a channel in an n-type semiconductor region in the substrate referred to herein as a channel well 753. The channel well 753 is connected to a conductor 756. The conductor 756 and conductor 757 are not connected during manufacture of the device until an upper patterned conductor layer, preferably a topmost patterned conductor layer, is formed. The upper patterned conductor layer includes conductors 758 that provide connections between the channel wells 753 and the gates of the field effect transistor 750 via the conductors 757 and 756. Further, the conductor 758 is connected to the voltage supply circuit, which provides the bias voltage VPP.

상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터(751)는 여기서 채널 웰(754)로 언급되는 상기 기판 내의 p-형 반도체 영역 내에 채널을 가진다. 상기 채널 웰(754)은 도체(761)에 연결된다. 상기 도체(761) 및 도체(760)는 상부의 패터닝된 도체층, 바람직하게는 최상부의 패터닝된 도체층이 형성되기까지는 상기 장치의 제조 동안에 연결되지 않는다. 상기 상부의 패터닝된 도체층은 상기 도체들(760, 761)을 거쳐 상기 채널 웰(754)과 상기 전계 효과 트랜지스터(751)의 게이트 사이에 연결을 제공하는 도체(762)를 포함한다. 또한, 상기 도체(762)는 상기 전압 공급 회로에 연결되며, 이는 상기 바이어스 전압 VNP를 제공한다.The n-channel field effect transistor 751 has a channel in a p-type semiconductor region in the substrate referred to herein as a channel well 754. The channel well 754 is connected to a conductor 761. The conductors 761 and 760 are not connected during manufacture of the device until an upper patterned conductor layer, preferably a topmost patterned conductor layer, is formed. The upper patterned conductor layer includes a conductor 762 that provides a connection between the channel well 754 and the gate of the field effect transistor 751 via the conductors 760 and 761. In addition, the conductor 762 is connected to the voltage supply circuit, which provides the bias voltage VNP.

도 20에 도시한 바와 같은 단일 CCFG NMOS 보호 회로가 복수의 NMOS 드라이버들(하나만이 도시됨)의 공유된 p-형 웰(773) PWI을 보호하도록 적용될 수 있는 반면, 단일 CCFG PMOS가 복수의 PMOS 드라이버들(하나만이 도시됨)의 공유된 n-형 웰(774)에 적용된다. 이는 요구되는 면적을 크게 절감시킨다.A single CCFG NMOS protection circuit as shown in FIG. 20 can be applied to protect the shared p-type well 773 PWI of a plurality of NMOS drivers (only one is shown), while a single CCFG PMOS multiple PMOS It is applied to a shared n-type well 774 of drivers (only one is shown). This greatly reduces the required area.

상술한 바에서는 바람직한 실시예들 및 예들을 참조하여 본 발명을 기술하였지만, 이들 예들은 제한적인 의미 보다는 예시적으로 의도된 점을 이해할 수 있을 것이다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 변경들과 조합들이 용이할 수 있으며, 변경들과 조합들이 본 발명의 사상 및 하기 특허 청구 범위의 범주에 속하게 되는 점을 인지할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments and examples in the foregoing, it will be understood that these examples are intended to be illustrative rather than limiting. It will be appreciated by those skilled in the art that changes and combinations may be easy and that the modifications and combinations fall within the spirit of the invention and the scope of the following claims.

10:PMOS 트랜지스터 11:NMOS 트랜지스터
12:접지 13:채널 웰
14:채널 웰 15:노드
50:p-채널 전계 효과 트랜지스터 51:n-채널 전계 효과 트랜지스터
52:p-형 기판 53:채널 웰
54:채널 웰 55:노드
56:도체 57:도체
58:도체 60:도체
61:도체 62:도체
65:커패시터 66:커패시터
70:n-채널 전계 효과 트랜지스터 70-1:제1 커넥터
70-2:제2 커넥터 71:p-채널 전계 효과 트랜지스터
71-1:제1 커넥터 71-2:제2 커넥터
100:p-형 기판 101:깊은 n-형 웰
102:p-형 웰 103:n-형 웰
105:게이트 106:소스 영역
107:드레인 영역 108:게이트 절연체
110:n-형 콘택 영역 111:p-형 콘택 영역
112:게이트 113:소스 영역
114:드레인 영역 115:게이트 절연체
200:폴리실리콘 라인 201:제1 n-형 커패시터 단자 확산
202, 203, 204:드레인 단자 206, 207, 208:소스 단자
210, 211, 212:패터닝된 도체들 214, 215, 216:패터닝된 도체들
231:공통 소스 라인 232:스트링 선택 라인
233:워드 라인 250:패터닝된 도체
258:패터닝된 도체 260:도체
300:폴리실리콘 라인 301:제2 n-형 커패시터 단자 확산
302, 303, 304:소스 단자 306, 307, 308:드레인 단자
310, 311, 312:패터닝된 도체들 314, 315, 316:패터닝된 도체들
350:패터닝된 도체 358:패터닝된 도체
360:도체 402, 403, 404, 405:반도체 스트립들
402B, 403B, 404B, 405B:계단형 구조들
409:SSL 게이트 구조 419:SSL 게이트 구조
412, 413, 414, 415:반도체 스트립들
412A, 413A, 414A, 415A:계단형 구조들
425-1 내지 425-N:워드 라인들 426:게이트 선택 라인
427:게이트 선택 라인 510:플래시 메모리 어레이
511:로우 디코더 513:레벨/칼럼 디코더
516:페이지 버퍼 518:전압 공급 회로
519:상태 기계 527:안테나 효과 방전 회로
528:최상부의 패터닝된 도체층 750:p-채널 전계 효과 트랜지스터
751:n-채널 전계 효과 트랜지스터 752:기판
755:노드 757:패터닝된 도체
758:도체 760:패터닝된 도체
761:도체 762:도체
765:커패시터 766:커패시터
771:n-채널 전계 효과 트랜지스터 772:p-채널 전계 효과 트랜지스터
773:p-형 웰 774:n-형 웰
ML1:제1 금속층 ML2:제2 금속층
ML3:제3 금속층
10: PMOS transistor 11: NMOS transistor
12: Ground 13: Channel well
14: Channel well 15: Node
50: p-channel field effect transistor 51: n-channel field effect transistor
52: p-type substrate 53: channel well
54: Channel well 55: Node
56: Conductor 57: Conductor
58: Conductor 60: Conductor
61: Conductor 62: Conductor
65: Capacitor 66: Capacitor
70: n-channel field effect transistor 70-1: first connector
70-2: Second connector 71: p-channel field effect transistor
71-1: First connector 71-2: Second connector
100: p-type substrate 101: deep n-type well
102: p-type well 103: n-type well
105: gate 106: source area
107: Drain area 108: Gate insulator
110: n-type contact area 111: p-type contact area
112: Gate 113: Source area
114: Drain area 115: Gate insulator
200: Polysilicon line 201: First n-type capacitor terminal diffusion
202, 203, 204: Drain terminal 206, 207, 208: Source terminal
210, 211, 212: Patterned conductors 214, 215, 216: Patterned conductors
231: Common source line 232: String selection line
233: Word line 250: Patterned conductor
258: patterned conductor 260: conductor
300: Polysilicon line 301: Second n-type capacitor terminal diffusion
302, 303, 304: Source terminal 306, 307, 308: Drain terminal
310, 311, 312: Patterned conductors 314, 315, 316: Patterned conductors
350: patterned conductor 358: patterned conductor
360: Conductors 402, 403, 404, 405: Semiconductor strips
402B, 403B, 404B, 405B: Stepped structures
409: SSL gate structure 419: SSL gate structure
412, 413, 414, 415: Semiconductor strips
412A, 413A, 414A, 415A: Stepped structures
425-1 to 425-N: Word lines 426: Gate selection line
427: Gate selection line 510: Flash memory array
511: Low decoder 513: Level/column decoder
516: Page buffer 518: Voltage supply circuit
519: State machine 527: Antenna effect discharge circuit
528: Top patterned conductor layer 750: p-channel field effect transistor
751: n-channel field effect transistor 752: Substrate
755: Node 757: Patterned conductor
758: Conductor 760: Patterned conductor
761: Conductor 762: Conductor
765: Capacitor 766: Capacitor
771: n-channel field effect transistor 772: p-channel field effect transistor
773: p-type well 774: n-type well
ML1: First metal layer ML2: Second metal layer
ML3: Third metal layer

Claims (21)

집적 회로 장치에 있어서,
장치 기판;
상기 장치 기판 상의 상부의 층 및 하나 또는 그 이상의 하부의 층들을 포함하는 복수의 패터닝된 도체들의 층들 및 층간 커넥터들;
게이트를 갖는 상기 장치 기판 상의 안테나 효과 방전 회로(antenna effect discharge circuit);
상기 장치 기판 내의 또는 상기 장치 기판에 연결되는 제1 단자 및 상기 게이트에 연결되는 제2 단자를 갖는 커패시터;
동작 동안에 오프(off) 상태에서 상기 안테나 효과 방전 회로를 바이어스시키기 충분한 전압을 제공하도록 구성되는 전압 공급 회로;
상기 게이트를 상기 전압 공급 회로에 연결하는 상기 상부의 층 내의 패터닝된 도체; 및
상기 장치의 동작 동안에 폐쇄되게 구성되고 제1 및 제2 단자들을 포함하는 스위치를 포함하며, 상기 제1 단자는 제1 커넥터에 의해 상기 게이트에 연결되고, 상기 제2 단자는 제2 커넥터에 의해 상기 전압 공급 회로에 연결되며, 상기 제1 및 제2 커넥터들의 하나 또는 모두는 상기 상부의 층 내의 상기 패터닝된 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.
In an integrated circuit device,
Device substrates;
Layers and interlayer connectors of a plurality of patterned conductors comprising an upper layer and one or more lower layers on the device substrate;
An antenna effect discharge circuit on the device substrate having a gate;
A capacitor having a first terminal in the device substrate or connected to the device substrate and a second terminal connected to the gate;
A voltage supply circuit configured to provide a voltage sufficient to bias the antenna effect discharge circuit in an off state during operation;
A patterned conductor in the upper layer connecting the gate to the voltage supply circuit; And
And a switch configured to be closed during operation of the device and including first and second terminals, the first terminal being connected to the gate by a first connector, and the second terminal being said by a second connector And connected to a voltage supply circuit, wherein one or both of the first and second connectors comprises the patterned conductor in the top layer.
제 1 항에 있어서, 상기 상부의 층은 상기 장치 내의 최상부의 패터닝된 도체층인 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.The integrated circuit device according to claim 1, wherein the upper layer is a topmost patterned conductor layer in the device. 제 1 항에 있어서, 상기 상부의 층 상부의 패시베이션(passivation)층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.The integrated circuit device according to claim 1, further comprising a passivation layer over the upper layer. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 효과 방전 회로는,
상기 기판 상의, 상기 층들의 하나 내의 상기 게이트, 상기 층들의 하나 또는 그 이상을 거쳐 상기 층들의 하나 내의 도체에 연결되는 채널 웰 그리고 상기 채널 웰 내의 소스 및 드레인을 구비하는 전계 효과 트랜지스터를 포함하며;
상기 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 하나는 상기 하부의 층들의 하나 또는 그 이상을 거쳐 상기 장치의 동작 동안에 인가되는 동작 전압들을 갖는 노드(node)에 연결되고, 상기 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 하나는 상기 하부의 층들의 하나 또는 그 이상을 거쳐 상기 장치 기판에 연결되는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.
The method of claim 1, wherein the antenna effect discharge circuit,
On the substrate, a field effect transistor having a gate in one of the layers, a channel well connected to a conductor in one of the layers via one or more of the layers, and a source and drain in the channel well;
One of the source and drain of the field effect transistor is connected to a node having operating voltages applied during the operation of the device via one or more of the lower layers, and the source and drain of the field effect transistor The other is connected to the device substrate via one or more of the underlying layers.
제 5 항에 있어서, 상기 장치 기판은 n-형 웰을 구비하는 p-형 반도체를 포함하며, 상기 전계 효과 트랜지스터는 PMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 n-형 웰이 상기 채널 웰인 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.6. The integration of claim 5, wherein the device substrate comprises a p-type semiconductor having an n-type well, the field effect transistor comprises a PMOS transistor, and the n-type well is the channel well. Circuit device. 제 5 항에 있어서, 상기 장치 기판은 n-형 웰 내에 p-형 웰을 구비하는 p-형 반도체를 포함하며,
상기 전계 효과 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 p-형 웰이 상기 채널 웰인 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.
The device substrate of claim 5, wherein the device substrate comprises a p-type semiconductor having a p-type well in an n-type well,
The field effect transistor includes an NMOS transistor, wherein the p-type well is the channel well.
제 5 항에 있어서, 상기 채널 웰은 상기 장치 기판 내의 도핑된 웰인 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.6. The integrated circuit device of claim 5, wherein the channel well is a doped well in the device substrate. 제 1 항에 있어서, 워드 라인을 갖는 메모리 어레이를 더 포함하며, 상기 안테나 효과 방전 회로는 상기 워드 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.The integrated circuit device according to claim 1, further comprising a memory array having a word line, wherein the antenna effect discharge circuit is connected to the word line. 제 1 항에 있어서, 상기 전압 공급 회로는 상기 장치 기판 상의 차지 펌프 회로부(charge pump circuitry)를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.The integrated circuit device according to claim 1, wherein the voltage supply circuit comprises a charge pump circuitry on the device substrate. 집적 회로 장치에 있어서,
장치 기판을 구비하고;
상기 장치 기판 상의 복수의 패터닝된 도체층들을 갖는 집적 회로부를 구비하며, 상기 복수의 패터닝된 도체층들은 상부의 층 및 하나 또는 그 이상의 하부의 층들을 포함하고, 상기 하나 또는 그 이상의 하부의 층들은 동작 동안에 그에 인가되는 동작 전압을 갖는 노드를 포함하며;
상기 장치 기판 상의, 각각의 게이트들, 각각의 채널 웰들 그리고 상기 각각의 채널 웰들 내의 각각의 소스들 및 드레인들을 갖는 p-채널 전계 효과 트랜지스터 및 n-채널 전계 효과 트랜지스터를 구비하고;
상기 장치 기판 내의 영역 내의 또는 상기 영역에 연결되는 제1 단자 및 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 제2 단자를 갖는 제1 커패시터를 구비하며;
상기 장치 기판 내의 영역 내의 또는 상기 영역에 연결되는 제1 단자 및 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 제2 단자를 갖는 제2 커패시터를 구비하고;
각각의 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 및 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 상기 소스 및 드레인의 하나가 상기 노드에 연결되며, 각각의 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터 및 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 하나가 상기 장치 기판에 연결되고;
상기 동작 전압들에서 동작 동안에 오프 상태에서 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터를 충분히 바이어스시키는 제1 전압을 제공하고, 상기 동작 전압들에서 상기 동작 동안에 오프 상태에서 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터를 충분히 바이어스시키는 제2 전압을 제공하도록 구성되는 전압 공급 회로를 구비하며;
상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트 및 채널 웰을 상기 전압 공급 회로에 연결시키는 상기 상부의 층 내의 제1 패터닝된 도체를 구비하고;
상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트 및 채널 웰을 상기 전압 공급 회로에 연결하는 상기 상부의 층 내의 제2 패터닝된 도체를 구비하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.
In an integrated circuit device,
Having a device substrate;
An integrated circuit portion having a plurality of patterned conductor layers on the device substrate, the plurality of patterned conductor layers comprising an upper layer and one or more lower layers, and the one or more lower layers are A node having an operating voltage applied thereto during operation;
A p-channel field effect transistor and an n-channel field effect transistor having respective gates, respective channel wells and respective sources and drains in the respective channel wells, on the device substrate;
A first capacitor having a first terminal in a region within the device substrate or connected to the region and a second terminal connected to the gate of the p-channel field effect transistor;
A second capacitor having a first terminal connected to or within the region within the device substrate and a second terminal connected to the gate of the n-channel field effect transistor;
One of the source and drain of each of the p-channel field effect transistor and the n-channel field effect transistor is connected to the node, and the source and drain of each of the p-channel field effect transistor and the n-channel field effect transistor The other is connected to the device substrate;
Providing a first voltage sufficiently biasing the p-channel field effect transistor in the off state during operation at the operating voltages, and sufficiently biasing the n-channel field effect transistor in the off state during the operation at the operating voltages And a voltage supply circuit configured to provide a second voltage;
A first patterned conductor in the upper layer connecting the gate and channel wells of the p-channel field effect transistor to the voltage supply circuit;
And a second patterned conductor in the upper layer connecting the gate and channel wells of the n-channel field effect transistor to the voltage supply circuit.
제 11 항에 있어서, 상기 상부의 층은 상기 장치 내의 최상부의 패터닝된 도체층인 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.12. The integrated circuit device of claim 11, wherein the top layer is a topmost patterned conductor layer in the device. 제 12 항에 있어서, 상기 최상부의 층 상부의 패시베이션층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.13. The integrated circuit device of claim 12, further comprising a passivation layer over the top layer. 제 12 항에 있어서,
상기 장치의 동작 동안에 폐쇄되게 구성되고, 제1 및 제2 단자들을 갖는 상기 장치 상의 제1 스위치를 더 포함하며, 상기 제1 단자는 제1 커넥터에 의해 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되고, 상기 제2 단자는 제2 커넥터에 의해 상기 전압 공급 회로에 연결되며, 상기 제1 및 제2 커넥터들의 하나 또는 모두는 상기 상부의 층 내의 상기 제1 패터닝된 도체를 포함하고;
상기 장치의 동작 동안에 폐쇄되게 구성되고, 제1 및 제2 단자들을 갖는 제2 스위치를 더 포함하며, 상기 제1 단자는 제1 커넥터에 의해 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되고, 상기 제2 단자는 제2 커넥터에 의해 상기 전압 공급 회로에 연결되며, 상기 제1 및 제2 커넥터들의 하나 또는 모두는 상기 상부의 층 내의 상기 제2 패터닝된 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.
The method of claim 12,
Configured to be closed during operation of the device, further comprising a first switch on the device having first and second terminals, the first terminal being connected to a gate of the p-channel field effect transistor by a first connector And the second terminal is connected to the voltage supply circuit by a second connector, and one or both of the first and second connectors includes the first patterned conductor in the upper layer;
Configured to be closed during operation of the device, further comprising a second switch having first and second terminals, the first terminal being connected to the gate of the n-channel field effect transistor by a first connector, the A second terminal is connected to the voltage supply circuit by a second connector, wherein one or both of the first and second connectors comprises the second patterned conductor in the upper layer. .
제 11 항에 있어서, 상기 장치 기판은 p-형 반도체 물질을 포함하고;
상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 채널 웰은 상기 장치 기판 내의 n-형 웰이며;
상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 채널 웰은 상기 장치 기판 내의 n-형 웰 내의 p-형 웰인 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.
12. The method of claim 11, wherein the device substrate comprises a p-type semiconductor material;
The channel well of the p-channel field effect transistor is an n-type well in the device substrate;
The channel well of the n-channel field effect transistor is an integrated circuit device, characterized in that the p- type well in the n- type well in the device substrate.
제 11 항에 있어서, 상기 집적 회로부는 워드 라인을 갖는 메모리 어레이를 구비하고, 상기 노드는 상기 워드 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치.12. The integrated circuit device of claim 11, wherein the integrated circuit portion has a memory array having a word line, and the node comprises the word line. 집적 회로 장치의 제조 방법에 있어서,
장치 기판 상에 플라즈마 방전으로부터 보호되는 노드를 갖는 집적 회로부를 형성하는 단계를 포함하고;
상기 장치 기판 상에, 상기 노드에 연결되는 단자 및 커패시터를 거쳐 상기 장치 기판에 연결되는 게이트를 갖는 안테나 효과 방전 회로를 형성하는 단계를 포함하며;
상기 장치 기판 상에, 상기 안테나 효과 방전 회로를 턴 오프(turn off)시키도록 동작 동안에 상기 게이트를 바이어스시키는 전압 공급 회로를 제공하는 단계를 포함하고;
상기 장치 기판 상의 상부의 패터닝된 도체층을 이용하여 상기 게이트를 상기 전압 공급 회로에 연결하는 단계를 포함하며;
상기 장치 상에 제1 및 제2 단자들을 갖는 스위치를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제1 단자는 제1 커넥터에 의해 상기 게이트에 연결되고, 상기 제2 단자는 제2 커넥터에 의해 상기 전압 공급 회로에 연결되며, 상기 제1 및 제2 커넥터들의 하나 또는 모두는 상기 상부의 패터닝된 도체층 내의 도체를 포함하고;
상기 게이트가 상기 스위치를 통해 상기 전압 공급 회로에 연결되도록 동작 동안에 상기 스위치가 폐쇄되게 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치의 제조 방법.
A method of manufacturing an integrated circuit device,
Forming an integrated circuit portion having a node protected from plasma discharge on the device substrate;
Forming, on the device substrate, an antenna effect discharge circuit having a terminal connected to the node and a gate connected to the device substrate via a capacitor;
Providing, on the device substrate, a voltage supply circuit that biases the gate during operation to turn off the antenna effect discharge circuit;
Connecting the gate to the voltage supply circuit using a patterned conductor layer on top of the device substrate;
Providing a switch having first and second terminals on the device, the first terminal being connected to the gate by a first connector, and the second terminal supplying the voltage by a second connector Connected to a circuit, one or both of the first and second connectors comprising a conductor in the upper patterned conductor layer;
And configuring the switch to be closed during operation such that the gate is connected to the voltage supply circuit through the switch.
삭제delete 제 17 항에 있어서, 상기 안테나 효과 방전 회로를 형성하는 단계는,
상기 장치 기판 상에, 게이트, n-형 채널 웰 그리고 상기 n-형 채널 웰 내의 소스 및 드레인을 갖는 p-채널 전계 효과 트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 장치 기판 상에, 게이트, p-형 채널 웰 그리고 상기 p-형 채널 웰 내의 소스 및 드레인을 갖는 n-채널 전계 효과 트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 장치 기판 내의 또는 상기 장치 기판에 연결되는 제1 단자 및 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 제2 단자를 갖는 제1 커패시터를 형성하는 단계;
상기 장치 기판 내의 또는 상기 장치 기판에 연결되는 제1 단자 및 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 제2 단자를 갖는 제2 커패시터를 형성하는 단계;
상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 하나를 패터닝된 도체를 이용하여 상기 노드에 연결하고, 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 하나를 상기 장치 기판에 연결하는 단계; 및
상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 하나를 패터닝된 도체를 이용하여 상기 노드에 연결하고, 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 및 드레인의 다른 하나를 상기 장치 기판에 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치의 제조 방법.
The method of claim 17, wherein the step of forming the antenna effect discharge circuit,
Forming a p-channel field effect transistor having a gate, an n-type channel well, and a source and a drain in the n-type channel well on the device substrate;
Forming an n-channel field effect transistor having a gate, a p-type channel well, and a source and a drain in the p-type channel well on the device substrate;
Forming a first capacitor having a first terminal in the device substrate or connected to the device substrate and a second terminal connected to the gate of the p-channel field effect transistor;
Forming a second capacitor having a first terminal in the device substrate or connected to the device substrate and a second terminal connected to the gate of the n-channel field effect transistor;
Connecting one of the source and drain of the p-channel field effect transistor to the node using a patterned conductor, and the other of the source and drain of the p-channel field effect transistor to the device substrate; And
And connecting one of the source and the drain of the n-channel field effect transistor to the node using a patterned conductor, and connecting the other of the source and drain of the n-channel field effect transistor to the device substrate. A method of manufacturing an integrated circuit device, characterized in that.
제 19 항에 있어서, 상기 전압 공급 회로를 제공하는 단계는,
동작 동안에 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 오프시키도록 상기 상부의 층 내의 제1 패터닝된 도체를 거쳐 상기 p-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되며; 동작 동안에 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터를 턴 오프시키도록 상기 상부의 층 내의 제2 패터닝된 도체를 거쳐 상기 n-채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 연결되는 전압 공급 회로를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치의 제조 방법.
The method of claim 19, wherein the step of providing the voltage supply circuit,
Connected to a gate of the p-channel field effect transistor via a first patterned conductor in the upper layer to turn off the p-channel field effect transistor during operation; And providing a voltage supply circuit connected to a gate of the n-channel field effect transistor via a second patterned conductor in the upper layer to turn off the n-channel field effect transistor during operation. Method for manufacturing an integrated circuit device.
제 20 항에 있어서, 상기 장치 상에 상기 상부의 층 내의 상기 제1 패터닝된 도체에 연결되는 제1 단자 및 상기 전압 공급 회로에 연결되는 제2 단자를 갖는 제1 스위치를 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 스위치는 동작 동안에 폐쇄되게 구성되고;
상기 장치 상에 상기 상부의 층 내의 상기 제2 패터닝된 도체에 연결되는 제1 단자 및 제2 전압 공급 회로에 연결되는 제2 단자를 갖는 제2 스위치를 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 스위치는 동작 동안에 폐쇄되게 구성되는 것을 특징으로 하는 집적 회로 장치의 제조 방법.
21. The method of claim 20, further comprising forming a first switch on the device having a first terminal connected to the first patterned conductor in the upper layer and a second terminal connected to the voltage supply circuit. Wherein the first switch is configured to close during operation;
Forming a second switch on the device having a first terminal connected to the second patterned conductor in the upper layer and a second terminal connected to a second voltage supply circuit, the second switch A method of manufacturing an integrated circuit device, wherein the switch is configured to be closed during operation.
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