KR19980016796A - 정전기 방전소자 - Google Patents
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Abstract
반도체 칩의 입출력 패드에 축적된 정전기를 효과적으로 방전할 수 있는 정전기 방전 소자가 개시되어 있다.
본 발명은 반도체 기판에 형성된 P웰; 상기 P웰의 표면 영역에 형성된 복수개의 방전용 엔모스페트; 상기 P웰의 표면 영역에 상기 방전용 엔모스페트와 절연되어 형성되며 동작시 상기 방전용 엔모스페트를 제어하는 제어용 엔모스페트; 및 상기 제어용 엔모스페트의 드레인에 전기적으로 연결된 저항을 포함하며, 상기 방전용 엔모스페트의 채널 길이는 상기 제어용 엔모스페트의 채널 길이 보다 크고, 상기 제어용 엔모스페트의 드레인은 상기 저항을 통해 반도체 칩의 입출력 패드에 전기적으로 연결되고, 상기 복수개의 방전용 엔모스페트의 드레인은 상기 입출력 패드에 직접 전기적으로 연결되며, 상기 제어용 엔모스페트의 소스와 상기 방전용 엔모스페트의 소스 및 상기 P웰은 공통 접지된 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 정전기 방전 소자의 방전 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 정전기 방전 소자에 관한 것으로서, 특히 반도체 칩의 입출력 패드에 축적된 정전기를 효과적으로 방전할 수 있는 구조의 정전기 방전 소자에 관한 것이다.
반도체 칩의 입출력 패드에 축적된 정전기는 반도체 내부 회로에 순간적으로 과전류를 공급하여 회로를 구성하는 반도체 소자들을 파괴시킬 수 있기 때문에 일반적으로 반도체 칩에는 정전기로부터 내부 회로를 보호하기 위하여 입출력 패드에 축적된 정전기를 방전하는 정전기 방전 소자를 설치하게 된다.
씨모스 회로에서 가장 많이 사용하고 특성도 우수한 정전기 방전 소자는 엔모스페트이다. 엔모스페트는 다이오드에 비해 누설전류가 크다는 단점 외에는 트리거 전압, 유지 전압, 동적 저항 등 모든 면에서 엔모스페트는 우수한 정전기 방전 소자이다.
한편, 엔모스페트의 정전기 방전 능력을 향상시키기 위하여 보호 회로단에 사용되는 엔모스페트는 게이트 폭을 크게 유지하며 드레인과 같은 도전형으로 고에너지 이온주입을 하는 플러그 공정을 실시하기도 한다.
결과적으로 엔모스페트의 정전기 방전 능력은 게이트 폭에 비례하기 때문에, 칩 크기의 제한이나 회로 배치 형태 때문에 한 쪽 방향으로 게이트 폭을 증가시키지 못하는 경우, 사다리 구조를 사용하는 것이 일반적이다.
그러나 사다리 구조에 있어서는 전류 밀집화에 의한 소자 파괴 현상 때문에 정전기 보호 성능이 떨어지게 된다.
도 1 은 종래의 사다리 구조를 갖는 엔모스페트로 이루어진 정전기 방전 소자의 레이아웃을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 1 에 도시된 종래의 사다리 구조에서는 도 1 의 빗금친 부분에 전류 밀집 현상이 일어나게 되는데, 그 이유는 웰 콘택(24)과 소스(22) 콘택 간의 거리차에 의한 웰 저항 때문이다.
임팩트 이온화 현상에 의해 각 드레인단에 발생한 전자-정공 쌍 중에서 정공들은 P웰 콘택(24)으로 빠져 나가거나 N+ 소스(22) 접합에 축적되어 소스에 대한 웰 포텐셜을 증가시켜 소스를 턴온하게 된다. 이러한 현상은 P웰 콘택(24)에서 멀리 떨어진 소스에서 더욱 왕성하게 진행되어 결국 도 1 에 도시된 바와 같이 빗금친 영역에서 임팩트 이온화 속도가 증가하여 전류가 밀집된다.
따라서, 종래의 사다리 구조를 갖는 정전기 방전 소자는 정전기 방전 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 소정 영역에 국부적인 전류 밀집 현상이 발생하는 것을 방지하여 정전기 방전 성능을 향상시킬 수 있는 정전기 방전 소자를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정전기 방전 소자는 반도체 기판에 형성된 P웰; 상기 P웰의 표면 영역에 형성된 복수개의 방전용 엔모스페트; 상기 P웰의 표면 영역에 상기 방전용 엔모스페트와 절연되어 형성되며 동작시 상기 방전용 엔모스페트를 제어하는 제어용 엔모스페트; 및 상기 제어용 엔모스페트의 드레인에 전기적으로 연결된 저항을 포함하며, 상기 방전용 엔모스페트의 채널 길이는 상기 제어용 엔모스페트의 채널 길이 보다 크고, 상기 제어용 엔모스페트의 드레인은 상기 저항을 통해 반도체 칩의 입출력 패드에 전기적으로 연결되고, 상기 복수개의 방전용 엔모스페트의 드레인은 상기 입출력 패드에 직접 전기적으로 연결되며, 상기 제어용 엔모스페트의 소스와 상기 방전용 엔모스페트의 소스 및 상기 P웰은 공통 접지된 것을 특징으로 한다.
도 1 은 종래의 정전기 방전 소자의 레이아웃을 나타내는 개략적인 도면.
도 2 는 본 발명의 정전기 방전 소자의 구조를 나타내는 개략적인 도면.
도 3 은 도 2 의 A-A 선을 따른 단면도.
도 4 는 본 발명의 정전기 방전 소자의 등가 회로도.
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
10 : 입출력 패드 12 : 접지단자
14,32 : P웰 영역16,17 : 액티브 영역
18,38,42 : 드레인 20,46 : 게이트
22,40,44 : 소스24 : P웰 콘택
26,48 : 저항 30 : 반도체 기판
34 : 필드산화막36 : P+ 불순물층
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 나타내는 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4 를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명의 정전기 방전 소자의 레이아웃을 나타내는 도면으로서, P웰 영역에 형성된 엔모스페트(M1,M2) 구조에 입출력 패드(10)와 접지단자(12)가 전기적으로 연결되어 있는 구조를 도시하고 있다.
도 3 은 본 발명의 정전기 방전 소자의 구조를 나타내는 도면으로서, 입출력 패드(10)와 접지 단자(12)의 연결 구조가 함께 도시되어 있다.
도 3 을 참조하면, P웰 영역(32)에는 복수개의 필드산화막(34)이 형성되어 4 개의 액티브 영역을 한정하고 있으며 상기 4 개의 액티브 영역에는 각각 P+ 불순물층(36), 제어용 엔모스페트(M1), 복수개의 방전용 엔모스페트(M2) 및 P+ 불순물층(36)이 차례로 형성되어 있다.
상기 제어용 엔모스페트(M1)의 드레인(38)은 하나의 저항(48)을 통해 입출력 패드(10)에 전기적으로 연결되어 있고 상기 복수개의 방전용 엔모스페트(M2)의 드레인(42)은 상기 입출력 패드(10)에 직접 전기적으로 연결되어 있으며 상기 P+ 불순물층(36), 상기 제어용 엔모스페트(M1)의 소스(40) 및 상기 방전용 엔모스페트(M2)의 소스들(44)은 접지단자(12)를 통해 전기적으로 공통 접지되어 있다.
또한, 상기 구조에서 상기 제어용 엔모스페트(M1)의 채널 길이(L1)는 상기 방전용 엔모스페트(M2)의 채널 길이(L2) 보다 작게 형성되어 있다.
도 4 은 도 3 에 도시된 정전기 방전 소자의 등가 회로도로서, 이를 참조하여 본 발명의 정전기 방전 소자의 동작을 설명하면, 먼저 입출력 패드(10)로부터 방전되는 펄스 전류가 상대적으로 채널 길이가 작은 상기 제어용 엔모스페트(M1)를 턴온시키고 이때 상기 제어용 엔모스페트(M1)를 통과하는 전류 I1 으로 인해 상기 저항 R 과 상기 제어용 엔모스페트(M1)에 걸리는 전압이 상기 방전용 엔모스페트(M2)의 드레인에 인가되어 모든 방전용 엔모스페트(M2)가 동시에 동작하게 된다.
상기 방전용 엔모스페트(M2)가 동작함에 따라 입출력 패드(10)로부터 방전되는 네가티브 방전 펄스는 주로 상기 제어용 엔모스페트(M1)와 상기 복수개의 방전용 엔모스페트(M2)의 드레인, P웰 및 상기 P+ 불순물층을 통해 접지단자(12)로 방전되며 포지티브 방전 펄스는 주로 상기 제어용 엔모스페트(M1)와 상기 방전용 엔모스페트(M2)의 채널을 통해 소스를 거쳐 접지단자(12)로 방전된다.
따라서, 본 발명은 정전기 방전 소자를 구성하는 복수의 엔모스페트를 통해 균일하게 방전이 이루어지므로 정전기 방전 소자의 방전 효율을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (2)
- 반도체 기판에 형성된 P웰; 상기 P웰의 표면 영역에 형성된 복수개의 방전용 엔모스페트; 상기 P웰의 표면 영역에 상기 방전용 엔모스페트와 절연되어 형성되며 동작시 상기 방전용 엔모스페트를 제어하는 제어용 엔모스페트; 및 상기 제어용 엔모스페트의 드레인에 전기적으로 연결된 저항을 포함하며, 상기 방전용 엔모스페트의 채널 길이는 상기 제어용 엔모스페트의 채널 길이 보다 크고, 상기 제어용 엔모스페트의 드레인은 상기 저항을 통해 반도체 칩의 입출력 패드에 전기적으로 연결되고, 상기 복수개의 방전용 엔모스페트의 드레인은 상기 입출력 패드에 직접 전기적으로 연결되며, 상기 제어용 엔모스페트의 소스와 상기 방전용 엔모스페트의 소스 및 상기 P웰은 공통 접지된 것을 특징으로 하는 정전기 방전 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 저항은 폴리실리콘 저항, 액티브 저항 또는 웰 저항인 것을 특징으로 하는 정전기 방전 소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960036490A KR19980016796A (ko) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 정전기 방전소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960036490A KR19980016796A (ko) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 정전기 방전소자 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980016796A true KR19980016796A (ko) | 1998-06-05 |
Family
ID=66321802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960036490A KR19980016796A (ko) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 정전기 방전소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19980016796A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100672737B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2007-01-23 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Ｅｓｄ용 반도체 소자 및 그 제조방법 |
-
1996
- 1996-08-29 KR KR1019960036490A patent/KR19980016796A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100672737B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2007-01-23 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Ｅｓｄ용 반도체 소자 및 그 제조방법 |
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