JP2853445B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
Semiconductor integrated circuitInfo
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に関し、
特に静電保護機能を有する出力回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit,
In particular, it relates to an output circuit having an electrostatic protection function.
【0002】[0002]
【従来の技術】MOS形集積回路における入力保護回路
は一般に内部回路に加わる電圧をダイオードのブレーク
ダウンやフィールドトランジスタによりクランプしまた
保護抵抗による電圧降下をさせている。出力保護回路と
しては意図的に保護回路を設けなくても比較的大きなト
ランジスタ長をもつ出力トランジスタが接続されるた
め、これがクランプ素子の役割をはたす。この保護回路
に静電気放電のストレスが加わった場合、最も破壊しや
すいのはゲート絶縁膜でこの破壊をふせぐためより大き
なゲート幅のトランジスタにすることにより単位面積あ
たりの電圧を低下させたり、トランジスタのドレイン領
域と配線との接続部によるコンタクト部とゲート電極と
の間の距離を広げることにより、抵抗による電圧降下を
させている。このような、従来の静電保護機能を有する
出力回路においてゲート−コンタクト間距離と静電耐圧
(ESD耐圧)の相関はこの理由により図3の曲線A−
1,B−1の様になる。曲線A−1は、100pFのキ
ャパシタに充電した電荷を1.5kΩの抵抗を介して出
力端子に放電して異常の有無を調べた結果を示し、曲線
B−1は200pFのキャパシタに充電した電荷を直接
出力端子に放電した結果を示している。図2(a),
(b)に示すように、出力端子に接続される出力信号配
線12と例えば接地配線13との間に挿入するMOSト
ランジスタは、厚さ18nmのゲート酸化膜4、幅1.
3μmのゲート電極6を有し、チャネル幅は450μm
である。2. Description of the Related Art Generally, an input protection circuit in a MOS integrated circuit clamps a voltage applied to an internal circuit by breakdown of a diode or a field transistor and causes a voltage drop by a protection resistor. As an output protection circuit, an output transistor having a relatively large transistor length is connected without intentionally providing a protection circuit, and this serves as a clamp element. When an electrostatic discharge stress is applied to this protection circuit, the most susceptible to breakdown is the gate insulating film, which reduces the voltage per unit area by using a transistor with a larger gate width to prevent this breakdown. By increasing the distance between the contact portion and the gate electrode by the connection portion between the drain region and the wiring, a voltage drop due to resistance is caused. In such a conventional output circuit having an electrostatic protection function, the correlation between the distance between the gate and the contact and the electrostatic withstand voltage (ESD withstand voltage) is based on the curve A- in FIG.
1, B-1. Curve A-1 shows the result of examining the presence or absence of abnormality by discharging the charge charged in the 100 pF capacitor to the output terminal through a 1.5 kΩ resistor. Curve B-1 shows the charge charged in the 200 pF capacitor. Is directly discharged to the output terminal. FIG. 2 (a),
As shown in FIG. 2B, the MOS transistor inserted between the output signal wiring 12 connected to the output terminal and, for example, the ground wiring 13 has a gate oxide film 4 having a thickness of 18 nm and a width of 1.
It has a gate electrode 6 of 3 μm and a channel width of 450 μm
It is.
【0003】以上のような理由で良好な静電耐圧を得る
ため、チャネル幅が400μm以上でゲート−コンタク
ト間距離が3.5μm以上という巨大なMOSトランジ
スタを出力回路に使用するのが普通である。In order to obtain good electrostatic withstand voltage for the reasons described above, it is common to use a huge MOS transistor having a channel width of 400 μm or more and a gate-contact distance of 3.5 μm or more in an output circuit. .
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】さらなる半導体素子の
高集積化によって、より小さな面積に多くのトランジス
タを形成することは非常に重要となっている。出力端子
の様に大きな保護抵抗を用いることが出来ない端子では
チャネル幅およびゲート−コンタクト間距離の大きなト
ランジスタを用いて出力回路を形成することにより、静
電保護機能を持たせているので、高集積化に伴なって、
ゲート絶縁膜が薄くなってくると、充分な耐圧をもつ出
力回路を形成するためにはより大きなチャネル幅より大
きなゲート−コンタクト間距離を必要とするため、大き
なレイアウト面積を静電保護のためにさかねばならない
という問題点を有していた。With the increasing integration of semiconductor devices, it is very important to form many transistors in a smaller area. Terminals that cannot use a large protection resistor, such as output terminals, have an electrostatic protection function by forming an output circuit using transistors with a large channel width and a large gate-contact distance. With the integration,
When the gate insulating film becomes thinner, a larger gate width and a larger gate-contact distance are required to form an output circuit having a sufficient withstand voltage. There was a problem that it had to be upset.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、半導体基板の表面部に選択的に形成されたソース領
域およびドレイン領域と、前記半導体基板の前記ソース
領域およびドレイン領域で挟まれた領域にゲート絶縁膜
を介して被着されたゲート電極と、第1の層間絶縁膜に
設けられたコンタクト孔を介してそれぞれ前記ソース領
域およびドレイン領域と接触する金属シリサイド膜から
なるソース電極およびドレイン電極と、第2の層間絶縁
膜に設けられたスルーホールを介してそれぞれ前記ソー
ス電極およびドレイン電極と接触するソース電極配線お
よびドレイン電極配線とを有し、前記ソース領域上の前
記コンタクト孔と前記ドレイン領域上の前記コンタクト
孔とを結ぶ仮想線が前記ゲート電極と斜交して設けら
れ、且つ、前記コンタクト孔が前記スルーホールの下部
位置から離間した位置に配置されたMOSトランジスタ
からなる出力回路を備えているというものである。A semiconductor integrated circuit according to the present invention has a source region and a drain region selectively formed on a surface portion of a semiconductor substrate, and is sandwiched between the source region and the drain region of the semiconductor substrate. A source electrode and a drain made of a metal silicide film contacting the source region and the drain region via a contact hole provided in the first interlayer insulating film, and a gate electrode attached to the region via the gate insulating film; An electrode, and a source electrode wiring and a drain electrode wiring that are in contact with the source electrode and the drain electrode through through holes provided in the second interlayer insulating film, respectively. virtual line connecting the said contact hole on the drain region are provided interlink the gate electrode and oblique, and the con Lower transfected hole of the through hole
An output circuit including a MOS transistor arranged at a position separated from the position is provided.
【0006】[0006]
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1(a)は本発明の一実施例を示す平面図、図1
(b)は図1(a)のY−Y線断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a plan view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a sectional view taken along line YY in FIG.
【0007】P型シリコン基板1の表面に選択的に形成
されたフィールド酸化膜2でトランジスタ形成領域3が
区画されている。トランジスタ形成領域3には、厚さ1
8nmのゲート酸化膜5が形成され、その表面に櫛の歯
状の複数のゲート電極6が形成されている。ゲート電極
の幅は1.3μmである。ゲート電極6と自己整合的に
ソース領域4sとドレイン領域4dが形成されている。
厚さ0.85μmの層間絶縁膜7に設けられたコンタク
ト孔8a(0.8μm×0.8μm)を介してソース領
域4sおよびドレイン領域4dに接触するソース電極9
sおよびドレイン電極9dが設けられている。ソース電
極9sおよびドレイン電極9dは、厚さ1.0μm,幅
2μmのWSix 膜(x =2.5〜2.7)である。コ
ンタクト孔8aの間隔は4.1μmである。厚さ0.4
8μmの層間絶縁膜10に設けられたスルーホール11
を介してWSix 膜に接触するソース電極配線14sお
よびドレイン電極配線12lが設けられている。ソース
電極配線13sおよびドレイン電極配線12dは厚さ
1.0μmのアルミニウム系合金膜からなり、それぞれ
接地配線13aおよび出力信号配線12a(図示しない
ボンディングパッドに接続されている)に連結してい
る。A transistor formation region 3 is defined by a field oxide film 2 selectively formed on the surface of a P-type silicon substrate 1. The transistor forming region 3 has a thickness of 1
An 8-nm gate oxide film 5 is formed, and a plurality of comb-shaped gate electrodes 6 are formed on the surface thereof. The width of the gate electrode is 1.3 μm. Source region 4s and drain region 4d are formed in self-alignment with gate electrode 6.
Source electrode 9 contacting source region 4s and drain region 4d through contact hole 8a (0.8 μm × 0.8 μm) provided in interlayer insulating film 7 having a thickness of 0.85 μm.
s and a drain electrode 9d are provided. The source electrode 9s and the drain electrode 9d is a thickness of 1.0 .mu.m, a width of 2 [mu] m WSi x film (x = 2.5~2.7). The interval between the contact holes 8a is 4.1 μm. Thickness 0.4
Through hole 11 provided in 8 μm interlayer insulating film 10
It is provided with a source electrode wiring 14s, and the drain electrode wiring 12l contact with the WSi x film through. The source electrode wiring 13s and the drain electrode wiring 12d are made of an aluminum alloy film having a thickness of 1.0 μm, and are respectively connected to the ground wiring 13a and the output signal wiring 12a (connected to a bonding pad (not shown)).
【0008】スルーホール11の下部にはコンタクト孔
8aを配置せず、ソース(またはドレイン)領域上のコ
ンタクト孔8a(またスルーホール11)とゲート電極
6を挟んでドレイン(またはソース)領域上のスルーホ
ール11(またはコンタクト孔8a)が配置されてい
る。なお、チャネル幅は450μmである。No contact hole 8a is provided below the through hole 11, and the contact hole 8a (also the through hole 11 ) on the source (or drain) region and the drain (or source) region with the gate electrode 6 interposed therebetween. through holes 1 1 (or contact hole 8a) are arranged. Note that the channel width is 450 μm.
【0009】本実施例のESD耐圧とコンタクト孔−ゲ
ート電極間距離との関係を図3の曲線A−2,B−2に
示す。試験条件は曲線A−1,B−1をそれぞれ求めた
ときの条件と同じである。コンタクト孔−ゲート電極間
距離を2.7μm前後短縮し得ることを示している。The relationship between the ESD withstand voltage and the distance between the contact hole and the gate electrode in this embodiment is shown by curves A-2 and B-2 in FIG. The test conditions are the same as the conditions when the curves A-1 and B-1 were obtained. This shows that the distance between the contact hole and the gate electrode can be reduced by about 2.7 μm.
【0010】なお、実際の出力回路は、チャネル幅90
0μmのほぼ同じ構成のMOSトランジスタが図示しな
い電源配線と出力信号配線12aとの間に挿入されてい
る。An actual output circuit has a channel width of 90.
A MOS transistor of approximately the same structure of 0 μm is inserted between a power supply line (not shown) and the output signal line 12a.
【0011】出力信号配線とソース(またはドレイン)
領域との間にWSix 膜が存在し、ソース領域でのコン
タクト部とドレイン領域でのコンタクト部との距離が大
きくとれるので、出力信号配線と出力回路との間に保護
抵抗が分散して設けられていることになる。従って、E
SD耐圧が向上するが、また、出力端子とソースまたは
ドレインとの間の抵抗値はコンタクト数に比例した並列
接続となるため低抵抗であり、動作スピード等特性に影
響をほとんど与えることがない。すなわち特性に変化を
与えずまたマスク面積をも増大させることなく、ドレイ
ンあるいはゲート間で発生する絶縁膜の破壊に対する耐
圧を向上することができる。Output signal wiring and source (or drain)
There is WSi x film between the region, the distance between the contact portion of the contact portion and the drain region in the source region, can be increased, provided protection resistance is distributed between an output signal line and an output circuit It will be. Therefore, E
Although the SD withstand voltage is improved, the resistance between the output terminal and the source or the drain is parallel connection in proportion to the number of contacts, so that the resistance is low, and the operation speed and other characteristics are hardly affected. That is, the withstand voltage against breakdown of the insulating film generated between the drain and the gate can be improved without changing the characteristics and without increasing the mask area.
【0012】[0012]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、出力端子
に接続される出力信号配線とソースあるいはドレイン部
との間につくわずかな抵抗で局所的には大きな電圧緩和
効果が得られる。これによりソースあるいはドレインと
ゲート電極との間の絶縁膜にかかる電圧の上昇をある程
度防止することができ、結果的にトランジスタのゲート
電極と、ソース領域あるいはドレイン領域と金属配線の
接続部であるコンタクト部との間隔を広げるのと同様の
効果を得ることが出来る。すなわちこの構造をもちいた
ことにより、静電保護機能を有する出力回路のレイアウ
ト面積を広げることなく、静電耐圧を向上できるという
効果を有する。As described above, according to the present invention, a large voltage relaxing effect can be locally obtained with a small resistance between the output signal wiring connected to the output terminal and the source or drain portion. This can prevent the voltage applied to the insulating film between the source or drain and the gate electrode from rising to some extent, and as a result, the gate electrode of the transistor and the contact which is the connection portion between the source or drain region and the metal wiring can be prevented. It is possible to obtain the same effect as increasing the distance between the parts. That is, by using this structure, there is an effect that the electrostatic withstand voltage can be improved without increasing the layout area of the output circuit having the electrostatic protection function.
【図1】本発明の一実施例を示す平面図(図1(a))
および断面図(図1(b))である。FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention (FIG. 1A).
And a sectional view (FIG. 1B).
【図2】従来例を示す平面図(図2(a))および断面
図(図2(b))である。FIG. 2 is a plan view (FIG. 2A) and a cross-sectional view (FIG. 2B) showing a conventional example.
【図3】ESD耐圧とコンタクト孔−ゲート電極間距離
との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between an ESD withstand voltage and a distance between a contact hole and a gate electrode.
1 P型シリコン基板 2 フィールド酸化膜 4d ドレイン領域(N型拡散層) 4s ソース領域(N型拡散層) 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 7 層間絶縁膜 8,8a コンタクト孔 9d ドレイン電極 9s ソース電極 10 層間絶縁膜 11 スルーホール 12,12a 出力信号配線 12d ドレイン電極配線 13,13a 接地配線 13s ソース電極配線 Reference Signs List 1 P-type silicon substrate 2 Field oxide film 4 d Drain region (N-type diffusion layer) 4 s Source region (N-type diffusion layer) 5 Gate insulating film 6 Gate electrode 7 Interlayer insulating film 8, 8a Contact hole 9 d Drain electrode 9 s Source electrode 10 Interlayer insulating film 11 Through hole 12, 12a Output signal wiring 12d Drain electrode wiring 13, 13a Ground wiring 13s Source electrode wiring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/8234 H01L 27/06 H01L 27/088 H01L 29/78──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 21/8234 H01L 27/06 H01L 27/088 H01L 29/78
Claims (2)
たソース領域およびドレイン領域と、前記半導体基板の
前記ソース領域およびドレイン領域で挟まれた領域にゲ
ート絶縁膜を介して被着されたゲート電極と、第1の層
間絶縁膜に設けられたコンタクト孔を介してそれぞれ前
記ソース領域およびドレイン領域と接触する金属シリサ
イド膜からなるソース電極およびドレイン電極と、第2
の層間絶縁膜に設けられたスルーホールを介してそれぞ
れ前記ソース電極およびドレイン電極と接触するソース
電極配線およびドレイン電極配線とを有し、前記ソース
領域上の前記コンタクト孔と前記ドレイン領域上の前記
コンタクト孔とを結ぶ仮想線が前記ゲート電極と斜交し
て設けられ、且つ、前記コンタクト孔が前記スルーホー
ルの下部位置から離間した位置に配置されたMOSトラ
ンジスタからなる出力回路を備えていることを特徴とす
る半導体集積回路。1. A semiconductor device comprising: a source region and a drain region selectively formed on a surface portion of a semiconductor substrate; and a region interposed between the source region and the drain region of the semiconductor substrate, the gate region being attached via a gate insulating film. A gate electrode, a source electrode and a drain electrode made of a metal silicide film that are in contact with the source region and the drain region through contact holes provided in the first interlayer insulating film, respectively,
A source electrode wiring and a drain electrode wiring that are respectively in contact with the source electrode and the drain electrode through through holes provided in the interlayer insulating film, and the contact hole on the source region and the drain electrode on the drain region. An imaginary line connecting the contact hole is provided obliquely to the gate electrode , and the contact hole is
A semiconductor integrated circuit comprising an output circuit including a MOS transistor disposed at a position separated from a lower portion of the device.
イド膜である請求項1記載の半導体集積回路。2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the metal silicide film is a tungsten silicide film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4109412A JP2853445B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Semiconductor integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4109412A JP2853445B2 (en) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Semiconductor integrated circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140588A JPH06140588A (en) | 1994-05-20 |
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Family
ID=14509597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
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-
1992
- 1992-04-28 JP JP4109412A patent/JP2853445B2/en not_active Expired - Lifetime
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