JP5070189B2 - 半導体集積回路の静電気保護装置、その製造方法および静電気保護装置を用いた静電気保護回路 - Google Patents
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Description
の電源供給線と基準電圧線との間に配置される。静電気保護装置56のアノード端子36は、電源供給線52に接続され、静電気保護装置56のカソード端子54は基準電圧線45に接続される。静電気放電による過電圧が電源供給線52に加わり、静電気保護装置56内のサイリスタのトリガ電圧に達すると、サイリスタがオン状態になり、低抵抗経路が電源供給線52と基準電圧線45との間に形成される。この低抵抗経路によって、電源供給端子51から流入する静電気を基準電圧端子44へ逃がし、電源供給線52と基準電圧線45に接続された半導体集積回路57の破壊を防ぐ。
前記絶縁体は、前記半導体集積回路のMOSトランジスタのゲート部のゲート側壁絶縁体と同じ構造体であってもよい。
前記絶縁体は、前記半導体集積回路のMOSトランジスタの素子分離絶縁体と同じ構造体であってもよい。
本発明に係る静電気保護装置の製造方法は、半導体集積回路の入力部または出力部に設けられ、該半導体集積回路の外部から該半導体集積回路への静電気サージの流入または該半導体集積回路から該半導体集積回路の外部への静電気サージの放出から該半導体集積回路の内部回路を保護する静電気保護装置の製造方法であって、該静電気保護装置は、トリガーダイオードを有するサイリスタを含み、該トリガーダイオードは、該サイリスタを低電圧でオン状態にし、該静電気保護装置の製造方法は、n型ウェルの表面に、該サイリスタのp型アノード高濃度不純物領域およびn型アノードゲート高濃度不純物領域を形成し、該n型ウェルから離れたp型基板またはp型ウェルの表面に、該サイリスタのp型カソードゲート高濃度不純物領域およびn型カソード高濃度不純物領域を形成し、該トリガーダイオードのp型高濃度不純物領域およびn型高濃度不純物領域を形成する工程であって、該トリガーダイオードの該p型高濃度不純物領域および該n型高濃度不純物領域は、絶縁体によって互いに分離され、該p型基板または該p型ウェルと該n型ウェルとの境界は、該トリガーダイオードの該p型高濃度不純物領域または該トリガーダイオードの該n型高濃度不純物領域の下に形成される、工程と、該絶縁体を形成した後に、高融点金属を堆積し、熱処理を加えることにより、該絶縁体の表面にはシリサイド層を形成しない一方で、該p型アノード高濃度不純物領域の表面、該n型アノードゲート高濃度不純物領域の表面、該p型カソードゲート高濃度不純物領域の表面、該n型カソード高濃度不純物領域の表面、該p型高濃度不純物領域の表面、該n型高濃度不純物領域の表面のそれぞれにシリサイド層を形成する工程と、該p型アノード高濃度不純物領域の表面、該n型アノードゲート高濃度不純物領域の表面、該p型カソードゲート高濃度不純物領域の表面、該n型カソード高濃度不純物領域の表面のそれぞれに形成されたそれぞれのシリサイド層にコンタクトを介してそれぞれのメタルを接続する工程とを包含し、該トリガーダイオードは、該絶縁体によって、該p型高濃度不純物領域の表面に形成された該シリサイド層と該n型高濃度不純物領域の表面に形成された該シリサイド層とが電気的に絶縁されるように構成されており、そのことにより上記目的が達成される。
本発明に係る静電気保護回路は、半導体集積回路の入出力端子から流入する静電気サージを基準電圧線へ迂回させる静電気保護回路であって、請求項1に記載の静電気保護装置と、保護ダイオードとを備えており、該静電気保護装置と該保護ダイオードとは、該半導体集積回路の入/出力信号線と基準電圧線との間に並列に配置されており、該静電気保護装置に備えられたサイリスタのアノードとアノードゲートと該保護ダイオードのカソードとは、該入/出力信号線に接続されており、該サイリスタのカソードとカソードゲートと該保護ダイオードのアノードとは、該基準電圧線に接続されており、該静電気保護装置は、該サイリスタの該アノードと該保護ダイオードの該カソードとの間にn型ウェル中に形成された抵抗器をさらに備えており、そのことにより上記目的が達成される。
本発明に係る他の静電気保護回路は、半導体集積回路の入出力部から流入する静電気サージを電源供給線へ迂回させる静電気保護回路であって、請求項1に記載の静電気保護装置と、n型ウェル中に形成された保護ダイオードとを備えており、該静電気保護装置と該保護ダイオードとは、半導体集積回路の入/出力信号線と電源供給線との間に並列に配置されており、該静電気保護装置に備えられたサイリスタのアノードとアノードゲートと該保護ダイオードのカソードとは、該半導体集積回路の電源供給線に接続されており、該サイリスタのカソードと該保護ダイオードのアノードとは、該入/出力信号線に接続されており、該サイリスタのカソードゲートは、該基準電圧線に接続されており、該静電気保護装置は、該サイリスタの該カソードと該保護ダイオードの該アノードとの間にn型ウェル中に形成された抵抗器をさらに備えており、そのことにより上記目的が達成される。
本発明に係るさらに他の静電気保護回路は、半導体集積回路の電源供給線から流入する静電気サージを基準電圧線へ迂回させる静電気保護回路であって、請求項1に記載の静電気保護装置を備えており、該静電気保護装置は、該半導体集積回路の電源供給線と基準電圧線との間に配置されており、該静電気保護装置に備えられたサイリスタのアノードとアノードゲートとは、該電源供給線に接続されており、該サイリスタのカソードとカソードゲートとは、該基準電圧線に接続されており、そのことにより上記目的が達成される。
本発明に係るさらに他の静電気保護回路は、半導体集積回路の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子から流入する静電気サージを、他の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子へ逃がす静電気保護回路であって、請求項5に記載の静電気保護回路と、請求項6に記載の静電気保護回路と、請求項7に記載の静電気保護回路を備えており、請求項5に記載の静電気保護回路は該半導体集積回路の入/出力信号線と基準電圧線間に形成されており、請求項6に記載の静電気保護回路は該半導体集積回路の入/出力信号線と電源供給線間に形成されており、請求項7に記載の静電気保護回路が該半導体集積回路の電源供給線と基準電圧線間に形成されており、そのことにより上記目的が達成される。
本発明に係るさらに他の静電気保護回路は、半導体集積回路の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子から流入する静電気サージを、他の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子へ逃がす静電気保護回路であって、請求項1に記載の静電気保護装置を三つ備えており、第一の該静電気保護装置に備えられた第一のサイリスタのアノードとアノードゲートは、該半導体集積回路の電源供給線に接統し、該第一のサイリスタのカソードは該半導体集積回路の入/出力信号線に接続し、該第一のサイリスタのカソードゲートは該半導体集積回路の基準電圧線に接続し、該第二の静電気保護装置に備えられた第二のサイリスタのアノードとアノードゲートは該半導体集積回路の入/出力信号線に接続し、該第二のサイリスタのカソードとカソードゲートは基準電圧線に接続し、該第三の静電気保護装置に備えられた第三のサイリスタのアノードとアノードゲートは該半導体集積回路の電源供給線に接続し、該第三のサイリスタのカソードとカソードゲートは基準電圧線に接続し、そのことにより上記目的が達成される。
本発明に係るさらに他の静電気保護回路は、半導体集積回路の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子から流入する静電気サージを、他の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子へ逃がす静電気保護回路であって、請求項5に記載の静電気保護回路と、請求項7に記載の静電気保護回路を備えており、請求項5に記載の静電気保護回路は該半導体集積回路の入/出力信号線と基準電圧線間に形成されており、請求項7に記載の静電気保護回路が該半導体集積回路の電源供給線と基準電圧線間に形成されており、そのことにより上記目的が達成される。
本発明に係るさらに他の静電気保護回路は、半導体集積回路の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子から流入する静電気サージを、他の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子へ逃がす静電気保護回路であって、請求項1に記載の第一の静電気保護装置を該半導体集積回路の基準電圧線と入/出力信号線間に備えており、該第一の静電気保護装置に備えられた第一のサイリスタのアノードとアノードゲートは、該半導体集積回路の入/出力信号線に接続し、該第一のサイリスタのカソードとカソードゲートは該半導体集積回路の基準電圧線に接続し、請求項1に記載の第二の静電気保護装置を該半導体集積回路の基準電圧線と電源供給線間に備えており、該第二の静電気保護装置に備えられた第二のサイリスタのアノードとアノードゲートは、該半導体集積回路の電源供給線に接続し、該第二のサイリスタのカソードとカソードゲートは、該半導体集積回路の基準電圧線に接続し、そのことにより上記目的が達成される。
まわない。素子分離絶縁体3で被われない領域は、薄い酸化膜22が被う。
うと図1または図2の静電気保護装置の形成が完了する。
ダウン電圧よりもターンオン電圧が僅かに大きい静電気保護装置39がターンオンし、入/出力信号線43と基準電圧線45間に低抵抗の迂回路が形成され、入/出力端子42から流入する静電気を静電気保護装置39を通して基準電圧線45に逃がすことができる。また、基準電圧端子44から正の静電気が流入する場合は、静電気保護装置39のp型カソードゲート高濃度不純物領域7、p型基板1、n型ウェル2、n型アノードゲート高濃度不純物領域5で形成されるダイオードが順方向となり、また、保護ダイオード41も順方向となるので、基準電圧端子44から流入する正の静電気を入/出力信号線43、入出力端子42へ逃がすことができる。
圧端子44から流入する正の静電気を電源供給線52、電源供給端子51へ迂回させることができる。
護装置39cのp型カソードゲート高濃度不純物領域7、p型基板1、n型ウエル2、n型アノードゲート高濃度不純物領域5で形成されるダイオ一ドが順方向になり、また、保護ダイオード41aと41bが順方向で直列につながるので、基準電圧端子44から流入する正の静電気を電源供給線52、電源供給端子51へ低抵抗の迂回路を通して逃がすことができる。
本発明によるトリガーダイオードを備えたサイリスタ構造を用いれば、n型ウェルとp型基板(もしくはp型ウェル)、または、p型ウェルとn型基板(もしくはn型ウェル)のブレークダウン電圧以下の低電圧でオン状態になる静電気保護装置が形成でき、静電気放電現象による半導体集積回路の破壊に対して、より耐性のある静電気保護装置を得るこ
とができる。また、半導体集積回路の製造工程で、サリサイド工程が用いられる場合でも、トリガーダイオードを構成するp型高濃度不純物領域とn型高濃度不純物領域が電気的に絶縁され、サイリスタのアノードとカソードが電気的に短絡して半導体集積回路の動作が阻害されるという問題を回避できる。
2 n型ウェル
3 素子分離絶縁体
4 p型アノード高濃度不純物領域
5 n型アノードゲート高濃度不純物領域
6 n型カソード高濃度不純物領域
7 p型カソードゲート高濃度不純物領域
8 p型高濃度不純物領域
9 n型高濃度不純物領域
10 シリコン基板上に形成されたシリサイド層
11 ポリシリコン上に形成されたシリサイド層
12 ゲート側壁絶縁体
13 ゲート酸化膜
14 ポリシリコン
15 層間絶縁体
16 コンタクト
17 メタル
18 メタル
19 メタル
20 p型ウェル
21 フォトレジスト
22 薄い酸化膜
23 フォトレジスト
24 薄い酸化膜
25 薄い酸化膜
26 フォトレジスト
27 高融点金属堆積層
28 NMOSソース/ドレイン注入用のフォトマスク端の位置
29 ゲートポリシリコン端
30 NMOSソース/ドレイン注入用のフォトマスク端の位置
32 PN接合
33 ゲートポリシリコン端
34 PMOSソース/ドレイン注入用のフォトマスク端の位置
35 PN接合
36 静電気保護装置(サイリスタ)のアノード端子
37 静電気保護装置(サイリスタ)のカソード端子
38 静電気保護装置(サイリスタ)のカソードゲート端子
39 静電気保護装置
40a、40b、40c 半導体集積回路
41 保護ダイオード
42 入出力端子
43 入/出力信号線
44 基準電圧端子
45 基準電圧線
46 ウェル抵抗器
47 カソード端子
48 アノード端子
49 アノード端子
50 カソード端子
51 電源供給端子
52 電源供給線
53 メタル
54 カソード端子
55 p型高濃度不純物領域
56 静電気保護装置
57 半導体集積回路
36a、36b、36c 静電気保護装置(サイリスタ)のアノード端子
37a、37b、37c 静電気保護装置(サイリスタ)のカソード端子
38a、38b、38c 静電気保護装置(サイリスタ)のカソードゲート端子39a、39b、39c 静電気保護回路
40d 半導体集積回路
41a、41b 保護ダイオード
58 半導体集積回路と電源供給線との接点
59 半導体集積回路と入/出力信号線との接点
60 半導体集積回路と基準信号線との接点
Claims (11)
- 半導体集積回路の入力部または出力部に設けられ、該半導体集積回路の外部から該半導体集積回路への静電気サージの流入または該半導体集積回路から該半導体集積回路の外部への静電気サージの放出から該半導体集積回路の内部回路を保護する静電気保護装置であって、
該静電気保護装置は、トリガーダイオードを有するサイリスタを含み、該トリガーダイオードは、該サイリスタを低電圧でオン状態にし、
該サイリスタは、
n型ウェルの表面に形成されたp型アノード高濃度不純物領域およびn型アノードゲート高濃度不純物領域と、
該n型ウェルから離れたp型基板またはp型ウェルの表面に形成されたp型カソードゲート高濃度不純物領域およびn型カソード高濃度不純物領域と、
該p型アノード高濃度不純物領域の表面、該n型アノードゲート高濃度不純物領域の表面、該p型カソードゲート高濃度不純物領域の表面、該n型カソード高濃度不純物領域の表面のそれぞれに形成されたそれぞれのシリサイド層と、
該p型アノード高濃度不純物領域の表面、該n型アノードゲート高濃度不純物領域の表面、該p型カソードゲート高濃度不純物領域の表面、該n型カソード高濃度不純物領域の表面のそれぞれに形成されたそれぞれのシリサイド層にコンタクトを介して接続されたそれぞれのメタルと、を含み、
該トリガーダイオードは、
p型高濃度不純物領域と、
該p型高濃度不純物領域の表面に形成されたシリサイド層と、
n型高濃度不純物領域と、
該n型高濃度不純物領域の表面に形成されたシリサイド層と、
該p型高濃度不純物領域と該n型高濃度不純物領域とを分離するための絶縁体と
を含み、
該トリガーダイオードは、該絶縁体によって、該p型高濃度不純物領域の表面に形成された該シリサイド層と該n型高濃度不純物領域の表面に形成された該シリサイド層とが電気的に絶縁されるように構成されており、
該p型基板または該p型ウェルと該n型ウェルとの境界は、該トリガーダイオードの該p型高濃度不純物領域または該トリガーダイオードの該n型高濃度不純物領域の下に形成されている、静電気保護装置。 - 前記絶縁体は、前記半導体集積回路のMOSトランジスタのゲート部のゲート側壁絶縁体と同じ構造体である、請求項1に記載の静電気保護装置。
- 前記絶縁体は、前記半導体集積回路のMOSトランジスタの素子分離絶縁体と同じ構造体である、請求項1に記載の静電気保護装置。
- 半導体集積回路の入力部または出力部に設けられ、該半導体集積回路の外部から該半導体集積回路への静電気サージの流入または該半導体集積回路から該半導体集積回路の外部への静電気サージの放出から該半導体集積回路の内部回路を保護する静電気保護装置の製造方法であって、該静電気保護装置は、トリガーダイオードを有するサイリスタを含み、該トリガーダイオードは、該サイリスタを低電圧でオン状態にし、
該静電気保護装置の製造方法は、
n型ウェルの表面に、該サイリスタのp型アノード高濃度不純物領域およびn型アノードゲート高濃度不純物領域を形成し、該n型ウェルから離れたp型基板またはp型ウェルの表面に、該サイリスタのp型カソードゲート高濃度不純物領域およびn型カソード高濃度不純物領域を形成し、該トリガーダイオードのp型高濃度不純物領域およびn型高濃度不純物領域を形成する工程であって、該トリガーダイオードの該p型高濃度不純物領域および該n型高濃度不純物領域は、絶縁体によって互いに分離され、該p型基板または該p型ウェルと該n型ウェルとの境界は、該トリガーダイオードの該p型高濃度不純物領域または該トリガーダイオードの該n型高濃度不純物領域の下に形成される、工程と、
該絶縁体を形成した後に、高融点金属を堆積し、熱処理を加えることにより、該絶縁体の表面にはシリサイド層を形成しない一方で、該p型アノード高濃度不純物領域の表面、該n型アノードゲート高濃度不純物領域の表面、該p型カソードゲート高濃度不純物領域の表面、該n型カソード高濃度不純物領域の表面、該p型高濃度不純物領域の表面、該n型高濃度不純物領域の表面のそれぞれにシリサイド層を形成する工程と、
該p型アノード高濃度不純物領域の表面、該n型アノードゲート高濃度不純物領域の表面、該p型カソードゲート高濃度不純物領域の表面、該n型カソード高濃度不純物領域の表面のそれぞれに形成されたそれぞれのシリサイド層にコンタクトを介してそれぞれのメタルを接続する工程と
を包含し、
該トリガーダイオードは、該絶縁体によって、該p型高濃度不純物領域の表面に形成された該シリサイド層と該n型高濃度不純物領域の表面に形成された該シリサイド層とが電気的に絶縁されるように構成されている、静電気保護装置の製造方法。 - 半導体集積回路の入出力端子から流入する静電気サージを基準電圧線へ迂回させる静電気保護回路であって、
請求項1に記載の静電気保護装置と、
保護ダイオードとを備えており、
該静電気保護装置と該保護ダイオードとは、該半導体集積回路の入/出力信号線と基準電圧線との間に並列に配置されており、
該静電気保護装置に備えられたサイリスタのアノードとアノードゲートと該保護ダイオードのカソードとは、該入/出力信号線に接続されており、
該サイリスタのカソードとカソードゲートと該保護ダイオードのアノードとは、該基準電圧線に接続されており、
該静電気保護装置は、該サイリスタの該アノードと該保護ダイオードの該カソードとの間にn型ウェル中に形成された抵抗器をさらに備えている、静電気保護回路。 - 半導体集積回路の入出力部から流入する静電気サージを電源供給線へ迂回させる静電気保護回路であって、
請求項1に記載の静電気保護装置と、
n型ウェル中に形成された保護ダイオードとを備えており、
該静電気保護装置と該保護ダイオードとは、半導体集積回路の入/出力信号線と電源供給線との間に並列に配置されており、
該静電気保護装置に備えられたサイリスタのアノードとアノードゲートと該保護ダイオードのカソードとは、該半導体集積回路の電源供給線に接続されており、
該サイリスタのカソードと該保護ダイオードのアノードとは、該入/出力信号線に接続されており、
該サイリスタのカソードゲートは、該基準電圧線に接続されており、
該静電気保護装置は、該サイリスタの該カソードと該保護ダイオードの該アノードとの間にn型ウェル中に形成された抵抗器をさらに備えている、静電気保護回路。 - 半導体集積回路の電源供給線から流入する静電気サージを基準電圧線へ迂回させる静電気保護回路であって、
請求項1に記載の静電気保護装置を備えており、
該静電気保護装置は、該半導体集積回路の電源供給線と基準電圧線との間に配置されており、
該静電気保護装置に備えられたサイリスタのアノードとアノードゲートとは、該電源供給線に接続されており、
該サイリスタのカソードとカソードゲートとは、該基準電圧線に接続されている、静電気保護回路。 - 半導体集積回路の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子から流入する静電気サージを、他の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子へ逃がす静電気保護回路であって、請求項5に記載の静電気保護回路と、請求項6に記載の静電気保護回路と、請求項7に記載の静電気保護回路を備えており、請求項5に記載の静電気保護回路は該半導体集積回路の入/出力信号線と基準電圧線間に形成されており、請求項6に記載の静電気保護回路は該半導体集積回路の入/出力信号線と電源供給線間に形成されており、請求項7に記載の静電気保護回路が該半導体集積回路の電源供給線と基準電圧線間に形成されている、静電気保護回路。
- 半導体集積回路の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子から流入する静電気サージを、他の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子へ逃がす静電気保護回路であって、請求項1に記載の静電気保護装置を三つ備えており、第一の該静電気保護装置に備えられた第一のサイリスタのアノードとアノードゲートは、該半導体集積回路の電源供給線に接統し、該第一のサイリスタのカソードは該半導体集積回路の入/出力信号線に接続し、該第一のサイリスタのカソードゲートは該半導体集積回路の基準電圧線に接続し、該第二の静電気保護装置に備えられた第二のサイリスタのアノードとアノードゲートは該半導体集積回路の入/出力信号線に接続し、該第二のサイリスタのカソードとカソードゲートは基準電圧線に接続し、該第三の静電気保護装置に備えられた第三のサイリスタのアノードとアノードゲートは該半導体集積回路の電源供給線に接続し、該第三のサイリスタのカソードとカソードゲートは基準電圧線に接続する、静電気保護回路。
- 半導体集積回路の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子から流入する静電気サージを、他の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子へ逃がす静電気保護回路であって、請求項5に記載の静電気保護回路と、請求項7に記載の静電気保護回路を備えており、請求項5に記載の静電気保護回路は該半導体集積回路の入/出力信号線と基準電圧線間に形成されており、請求項7に記載の静電気保護回路が該半導体集積回路の電源供給線と基準電圧線間に形成されている、静電気保護回路。
- 半導体集積回路の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子から流入する静電気サージを、他の入出力端子、基準電圧端子、または電源供給端子へ逃がす静電気保護回路であって、請求項1に記載の第一の静電気保護装置を該半導体集積回路の基準電圧線と入/出力信号線間に備えており、該第一の静電気保護装置に備えられた第一のサイリスタのアノードとアノードゲートは、該半導体集積回路の入/出力信号線に接続し、該第一のサイリスタのカソードとカソードゲートは該半導体集積回路の基準電圧線に接続し、請求項1に記載の第二の静電気保護装置を該半導体集積回路の基準電圧線と電源供給線間に備えており、該第二の静電気保護装置に備えられた第二のサイリスタのアノードとアノードゲートは、該半導体集積回路の電源供給線に接続し、該第二のサイリスタのカソードとカソードゲートは、該半導体集積回路の基準電圧線に接続する、静電気保護回路。
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