JPH0716006B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH0716006B2 JPH0716006B2 JP15549988A JP15549988A JPH0716006B2 JP H0716006 B2 JPH0716006 B2 JP H0716006B2 JP 15549988 A JP15549988 A JP 15549988A JP 15549988 A JP15549988 A JP 15549988A JP H0716006 B2 JPH0716006 B2 JP H0716006B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impurity diffusion
- diffusion layer
- transistor
- input terminal
- ground potential
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 36
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 43
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 8
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置、特に入力保護回路を備えた半導体
装置に関する。The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having an input protection circuit.
半導体装置、特に絶縁ゲート型電界効果集積回路(MOS
−IC)においては、ゲート絶縁膜として厚さ20〜30nmと
非常に薄いシリコン酸化膜が使用されており摩擦等によ
る静電気やノイズ電圧などにより容易に絶縁破壊し、入
力保護機能を設けないと実使用上支障を来たすことはよ
く知られている。また、今後MOS−ICは高集積化,高性
能化が進み、ゲート絶縁膜は、さらに薄膜化の方向にあ
り、問題は重大となりつつある。Semiconductor devices, especially insulated gate field effect integrated circuits (MOS
-IC) uses a very thin silicon oxide film with a thickness of 20 to 30 nm as the gate insulating film, and it is easy to cause dielectric breakdown due to static electricity or noise voltage due to friction, etc. It is well known that it causes trouble in use. Further, in the future, as MOS-ICs become more highly integrated and have higher performance, the gate insulating film is being further thinned, and the problem is becoming serious.
第2図は従来の半導体保護装置の一例の等価回路図であ
る。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of an example of a conventional semiconductor protection device.
この等価回路は、抵抗R1,R2と、トランジスタQ1(ゲー
トは入力端子Pと抵抗R1の一端に、ドレインは抵抗R1の
他端と抵抗R2の一端に、ソースは接地電位にそれぞれ接
続されている)と、トランジスタQ2(ゲートとソースは
接地電位に、ドレインは抵抗R2の他端と内部回路である
トランジスタQ3の入力ゲートにそれぞれ接続されてい
る)とにより構成されている。This equivalent circuit includes resistors R 1 and R 2 and a transistor Q 1 (the gate is at one end of the input terminal P and the resistor R 1 , the drain is at the other end of the resistor R 1 and one end of the resistor R 2 , and the source is at the ground potential). And a transistor Q 2 (the gate and source are connected to the ground potential, and the drain is connected to the other end of the resistor R 2 and the input gate of the transistor Q 3 which is an internal circuit). Has been done.
入力端子Pは通常ボンディング用のアルミパッドに接続
されている。また、トランジスタQ3は保護されるべき内
部回路のトランジスタであり、そのゲート絶縁膜は前述
のように厚さ20〜30nmのシリコン酸化膜が使用される。
トランジスタQ2はパンチスルートランジスタで、ソース
・ドレイン間に20V前後の異常電圧が印加されると導通
し、入力電圧をクランプする働きがある。トランジスタ
Q2のゲート絶縁膜としてはトランジスタQ3と同様のもの
を用いることが普通である。トランジスタQ1は、しきい
値電圧が20V程度のトランジスタ600nm程度の厚いシリコ
ン酸化膜がゲート絶縁膜として用いられており、通常、
いわゆるチャネルストッパ領域と同時に形成される。抵
抗R1,R2は時定数を設けて入力パルス波形をなまらせ、
またトランジスタQ1あるいはQ2が導通状態になった際に
電流を制限する目的があり、通常半導体基板と反対導電
型の不純物拡散層あるいはリンなどの不純物を含んだ多
結晶シリコン層で形成することが多い。The input terminal P is normally connected to an aluminum pad for bonding. The transistor Q 3 are a transistor of the internal circuit to be protected, the gate insulating film is a silicon oxide film having a thickness of 20~30nm is used as described above.
The transistor Q 2 is a punch-through transistor, which conducts when an abnormal voltage of around 20 V is applied between the source and drain, and has the function of clamping the input voltage. Transistor
As the gate insulating film of Q 2 , it is usual to use the same one as the transistor Q 3 . The transistor Q 1 uses a thick silicon oxide film of about 600 nm with a threshold voltage of about 20 V as a gate insulating film.
It is formed at the same time as a so-called channel stopper region. The resistors R 1 and R 2 have a time constant to smooth the input pulse waveform,
It also has the purpose of limiting the current when the transistor Q 1 or Q 2 becomes conductive, and is usually formed of an impurity diffusion layer of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate or a polycrystalline silicon layer containing impurities such as phosphorus. There are many.
第3図は第2図の等価回路を半導体基板に形成したもの
の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the equivalent circuit of FIG. 2 formed on a semiconductor substrate.
半導体基板には、通常の方法により能動領域である不純
物拡散層4A〜4C,5A〜5C、リンを含む多結晶シリコン層1
1、コンタクト開口部7A〜7C、およびボンディングパッ
ド8とアルミニウム配線層9、ボンディング用のパッド
スルーホールパターン12が設けられる。また、抵抗素子
R1,R2は不純物拡散層で形成される。ボンディング用パ
ッド8はアルミニウムで形成され、半導体チップ表面全
体を覆っているパッシベーション膜(図示せず)でパッ
ケージのリード電極(図示せず)と接続できるようにな
っており、これが第2図の入力端子Pに相当する。そし
て、ボンディングパッド8(入力端子P)はコンタクト
開口部7Aを通して不純物拡散層4A(第3図の抵抗R1に相
当)と接続され、さらにこの不純物拡散層103A(抵抗
R1)を経てトランジスタQ1のドレイン領域に至る。In the semiconductor substrate, the impurity diffusion layers 4A to 4C and 5A to 5C, which are the active regions, and the polycrystalline silicon layer 1 containing phosphorus are formed by an ordinary method.
1, contact openings 7A to 7C, a bonding pad 8 and an aluminum wiring layer 9, and a pad through hole pattern 12 for bonding are provided. Also, the resistance element
R 1 and R 2 are formed of impurity diffusion layers. The bonding pad 8 is made of aluminum and can be connected to a lead electrode (not shown) of the package by a passivation film (not shown) covering the entire surface of the semiconductor chip. It corresponds to the terminal P. The bonding pad 8 (input terminal P) is connected to the impurity diffusion layer 4A (corresponding to the resistor R 1 in FIG. 3) through the contact opening 7A, and the impurity diffusion layer 103A (resistance
R 1 ) to the drain region of transistor Q 1 .
また、トランジスタQ1のソースを形成する不純物拡散層
5Aはコンタクト開口部7Bを通して接地電位のアルミニウ
ム配線層9に接続され、さらに抵抗R2を形成する不純物
拡散層4B,4Cの領域を経てトランジスタQ2のドレイン領
域(図示せず)に至る。また、接地電位に保たれた多結
晶シリコン層11によりトランジスタQ2のゲート電極(図
示せず)が形成され、一方トランジスタQ2のソース(図
示せず)を形成する不純物拡散層5Bの領域はコンタクト
開口部7Cを通して接地電位のアルミニウム配線層9に接
続されている。In addition, the impurity diffusion layer forming the source of the transistor Q 1
5A is connected to the aluminum wiring layer 9 at ground potential through the contact opening 7B, and further reaches the drain region (not shown) of the transistor Q 2 through the regions of the impurity diffusion layers 4B and 4C forming the resistor R 2 . Further, a polycrystalline silicon layer 11 which is kept at the ground potential is the gate electrode of the transistor Q 2 (not shown) is formed, whereas the region of the impurity diffusion layer 5B forming the source of the transistor Q 2 (not shown) It is connected to the aluminum wiring layer 9 at ground potential through the contact opening 7C.
上述した従来の入力保護回路は、レイアウトに大きく依
存し、レイアウト上の制約となることが多いという欠点
がある。例えば、第3図において、ボンディングパッド
8に異常電圧が印加されると、この部分には何らの保護
機能が無いためこの異常電圧がトランジスタQ1,Q2など
の保護素子に伝達される以前にコンタクト開口部7A付近
の不純物拡散層4Aの接合がブレイクダウンしてしまう。
この時、コンタクト開口部7A付近に他の基準電位の不純
物拡散層5Cの領域が存在すると、異常電流が不純物拡散
層5Cの接合部のごく一部(図示せず)に集中し、その部
分のコンタクト抵抗によって瞬時的に高温になり、コン
タクト開口部7D上のアルミニウム配線と直下の不純物拡
散層を形成しているシリコン基板とが合金化しアルミニ
ウムがシリコンへ溶融して行く、いわゆるスパイクが発
生して接合部の破壊や上部アルミニウムの溶融、短絡を
生ずる。The above-described conventional input protection circuit has a drawback that it largely depends on the layout and often becomes a constraint on the layout. For example, in FIG. 3, when an abnormal voltage is applied to the bonding pad 8, before this abnormal voltage is transmitted to the protective elements such as the transistors Q 1 and Q 2 since this portion has no protection function. The junction of the impurity diffusion layer 4A near the contact opening 7A is broken down.
At this time, if there is a region of the impurity diffusion layer 5C having another reference potential near the contact opening 7A, an abnormal current concentrates on a very small portion (not shown) of the junction of the impurity diffusion layer 5C and Due to the contact resistance, the temperature becomes instantaneously high, and the aluminum wiring on the contact opening 7D and the silicon substrate forming the impurity diffusion layer directly below are alloyed with each other and aluminum is melted into silicon, so-called spike occurs. This causes destruction of the joint, melting of the upper aluminum, and short circuit.
また、不純物拡散層4Aの接合部にとって順方向のサージ
電圧の場合は、不純物拡散層5Cの接合が破壊される。こ
の場合、コンタクト開口部7Dが一つしかないコンタクト
抵抗の大きい不純物拡散層という場合にはさらに問題が
顕著となる。In the case of a forward surge voltage for the junction of the impurity diffusion layer 4A, the junction of the impurity diffusion layer 5C is destroyed. In this case, the problem becomes more remarkable in the case of an impurity diffusion layer having a large contact resistance with only one contact opening 7D.
このように、従来の入力保護装置では他の入力パッドに
付属している入力保護装置、内部回路などの不純物拡散
層との位置関係に注意を要し、レイアウト上の制約事項
となっている。As described above, in the conventional input protection device, attention must be paid to the positional relationship between the input protection device attached to another input pad and the impurity diffusion layer such as the internal circuit, which is a layout restriction.
本発明は、半導体基板に入力端子と内部回路とが設けら
れ、前記入力端子と内部回路との間に抵抗を含む入力保
護回路が設けられている半導体装置において、前記入力
保護回路近傍に位置し電源電位または接地電位が印加さ
れる不純物拡散層の深さを前記保護回路及び内部回路に
設けられている不純物拡散層よりも深く形成することに
より構成されている。The present invention is a semiconductor device in which an input terminal and an internal circuit are provided on a semiconductor substrate, and an input protection circuit including a resistor is provided between the input terminal and the internal circuit. The impurity diffusion layer to which the power supply potential or the ground potential is applied is formed deeper than the impurity diffusion layer provided in the protection circuit and the internal circuit.
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図(a),(b)は本発明の一実施例の平面図及び
Y−Y線断面図である。1 (a) and 1 (b) are a plan view and a sectional view taken along line YY of an embodiment of the present invention.
半導体基板1にウェル2を形成し、LOCOS法によりフィ
ールド酸化膜3を形成する。次に、不純物拡散層4A〜4
C,5A〜5Cを形成する。不純物拡散層4A〜4Cは入力端子に
も接続される抵抗R1,R2となる。不純物拡散層5A〜5Cは
ウェル2と同導電型で、接地電位に保持される。層間絶
縁膜6で覆い、コンタクト開口部7A〜7Dをあけ、アルミ
ニウムのボンディングパッド8及びアルミニウム配線層
9を形成した後、配線膜10で覆う。ここで重要なこと
は、入力保護回路近傍の電源電位あるいは接地電位が印
加される不純物拡散層、例えば不純物拡散層5Cにこれと
同導電型のウェル2を設け、内部回路の他の不純物拡散
層よりも深くすることである。例えば、不純物拡散層5A
〜5Cの深さを0.3μmとすると、ウェル2の深さは5μ
mにする。The well 2 is formed in the semiconductor substrate 1, and the field oxide film 3 is formed by the LOCOS method. Next, the impurity diffusion layers 4A to 4A
Form C, 5A-5C. Impurity diffusion layers 4A~4C is a resistor R 1, R 2 which is connected to the input terminal. The impurity diffusion layers 5A to 5C have the same conductivity type as the well 2 and are held at the ground potential. After covering with the interlayer insulating film 6, opening the contact openings 7A to 7D, forming the aluminum bonding pad 8 and the aluminum wiring layer 9, and then covering with the wiring film 10. What is important here is that a well 2 of the same conductivity type as that of the impurity diffusion layer, for example, the impurity diffusion layer 5C, to which a power supply potential or a ground potential is applied near the input protection circuit is provided, and another impurity diffusion layer of the internal circuit is provided. To be deeper than. For example, the impurity diffusion layer 5A
If the depth of ~ 5C is 0.3μm, the depth of well 2 is 5μ
to m.
このように形成された半導体装置において、ボンディン
グパッド8に異常電圧が印加されて、コンタクト開口部
7A付近の不純物拡散層5Cの接合部に異常電流が集中し、
コンタクト開口部7Dの接合部5Cが発熱してスパイクが発
生しても、このコンタクト開口部7Dは不純物拡散層5Cに
比べ深い不純物拡散層のウェル層2内に形成されている
ため、スパイクが半導体基板1まで達せず、電源電位あ
るいは接地電位の不純物拡散層5Cと半導体基板1との短
絡を防止することができる。In the semiconductor device thus formed, an abnormal voltage is applied to the bonding pad 8 and the contact opening
Abnormal current concentrates at the junction of the impurity diffusion layer 5C near 7A,
Even if the junction 5C of the contact opening 7D heats up and a spike is generated, since the contact opening 7D is formed in the well layer 2 of the impurity diffusion layer deeper than the impurity diffusion layer 5C, the spike is a semiconductor. It is possible to prevent a short circuit between the impurity diffusion layer 5C having the power supply potential or the ground potential and the semiconductor substrate 1 without reaching the substrate 1.
以上説明したように、本発明は、入力端子に設置された
入力保護回路の近傍に位置する電源あるいは接地電位に
接続された不純物拡散層の深さを内部回路内で設置され
ている不純物拡散層に比べて深く形成することにより、
入力端子への異常電圧印加による入力保護回路近傍の電
源あるいは接地電位に接続された不純物拡散層での異常
電流発生による接合破壊を防止できる効果がある。As described above, according to the present invention, the depth of the impurity diffusion layer connected to the power supply or the ground potential located in the vicinity of the input protection circuit installed in the input terminal is set to the depth of the impurity diffusion layer installed in the internal circuit. By forming deeper than
It is possible to prevent the junction breakdown due to the generation of an abnormal current in the impurity diffusion layer connected to the power supply or the ground potential near the input protection circuit due to the abnormal voltage applied to the input terminal.
第1図(a),(b)は本発明の一実施例の平面図及び
X−X線断面図、第2図は従来の半導体入力保護装置の
一例等価回路図、第3図は第2図の等価回路を半導体基
板に形成したものの平面図である。 1…半導体基板、2…ウェル、3…フィールド酸化膜、
4A〜4C,5A〜5C…不純物拡散層、6…層間絶縁膜、7A〜7
D…コンタクト用開口部、8…ボンディングパッド、9
…アルミニウム配線層、10…絶縁膜、11…多結晶シリコ
ン層、12…パッドスルーホール、P…入力端子。1 (a) and 1 (b) are a plan view and a sectional view taken along the line XX of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of an example of a conventional semiconductor input protection device, and FIG. It is a top view of what formed the equivalent circuit of the figure on the semiconductor substrate. 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Well, 3 ... Field oxide film,
4A to 4C, 5A to 5C ... Impurity diffusion layer, 6 ... Interlayer insulating film, 7A-7
D ... Contact opening, 8 ... Bonding pad, 9
... Aluminum wiring layer, 10 ... Insulating film, 11 ... Polycrystalline silicon layer, 12 ... Pad through hole, P ... Input terminal.
Claims (1)
られ、前記入力端子と内部回路との間に抵抗を含む入力
保護回路が設けられている半導体装置において、前記入
力保護回路近傍に位置し電源電位または接地電位が印加
される不純物拡散層の深さを前記保護回路及び内部回路
に設けられている不純物拡散層よりも深く形成したこと
を特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device having an input terminal and an internal circuit provided on a semiconductor substrate, and an input protection circuit including a resistor provided between the input terminal and the internal circuit. The semiconductor device is characterized in that the depth of the impurity diffusion layer to which the power source potential or the ground potential is applied is formed deeper than the depth of the impurity diffusion layer provided in the protection circuit and the internal circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15549988A JPH0716006B2 (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15549988A JPH0716006B2 (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH025478A JPH025478A (en) | 1990-01-10 |
| JPH0716006B2 true JPH0716006B2 (en) | 1995-02-22 |
Family
ID=15607386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15549988A Expired - Lifetime JPH0716006B2 (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716006B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2958202B2 (en) * | 1992-12-01 | 1999-10-06 | シャープ株式会社 | Semiconductor device |
| US6402711B1 (en) * | 1999-08-10 | 2002-06-11 | Richard S. Nauert | Knee brace operating hinge |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP15549988A patent/JPH0716006B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH025478A (en) | 1990-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0161983B1 (en) | Input protection arrangement for vlsi integrated circuit devices | |
| JP2626229B2 (en) | Semiconductor input protection device | |
| JPH065749B2 (en) | Semiconductor device | |
| JPH01140757A (en) | Semiconductor input-protective device | |
| JPH08181219A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| EP0202646B1 (en) | Input protection device | |
| JP2000349165A (en) | Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof | |
| JPH0716006B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP2801665B2 (en) | Input protection circuit device | |
| JPH0518466B2 (en) | ||
| JPH0821630B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP2611639B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP2821128B2 (en) | Semiconductor input protection device | |
| JP3271435B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| JP2676899B2 (en) | Input circuit protection device for MOS integrated circuit device | |
| JP2776569B2 (en) | Semiconductor device | |
| JPH0329361A (en) | Semiconductor device | |
| JPS63291470A (en) | Protective circuit for semiconductor integrated circuit device | |
| JPH0777235B2 (en) | Semiconductor input protection device | |
| JP3185723B2 (en) | Semiconductor device | |
| JPS63172468A (en) | Input protective circuit | |
| JPS59154056A (en) | Semiconductor device | |
| JPH06188369A (en) | Semiconductor circuit having electrostatic breakdown preventive layer | |
| JPS6336554A (en) | Semiconductor device | |
| JPH0518467B2 (en) |