JPS58182271A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS58182271A JPS58182271A JP57064684A JP6468482A JPS58182271A JP S58182271 A JPS58182271 A JP S58182271A JP 57064684 A JP57064684 A JP 57064684A JP 6468482 A JP6468482 A JP 6468482A JP S58182271 A JPS58182271 A JP S58182271A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、絶縁IIJ:にゲート電極を配し下部シリ
コン基板のポテンシャルを制御するMOB型半導体fl
−に係9、特に入力MO8)ランジスタのゲートm護に
適した半導体装置に関する0〔発明の技術的背景〕 半導体装置、特に絶#&酸化膜上にゲー)11極を配し
、ドのシリコン基板のポテンシャルを制御しているM
O8(Me 岨0xide 8etn凰conduct
or)臘半導体装装置においては、入カイ/ビーダンス
が極めて高く、しカーも酸化膜の厚さが400−100
OAと簿く、絶縁耐圧が加〜100 Vと低い丸めに、
摩擦等による静電気によって入力端子のゲート部の酸化
膜(ゲート酸化膜)が容易に破壊されてしまう。従って
、MO&fi半導体装置の入力端子にはpn接合の順方
向特性あるいはブレークダウン特性を利用した保護回路
が必らず設けられ、ゲート酸化膜の破壊を防止するよう
になっている。
コン基板のポテンシャルを制御するMOB型半導体fl
−に係9、特に入力MO8)ランジスタのゲートm護に
適した半導体装置に関する0〔発明の技術的背景〕 半導体装置、特に絶#&酸化膜上にゲー)11極を配し
、ドのシリコン基板のポテンシャルを制御しているM
O8(Me 岨0xide 8etn凰conduct
or)臘半導体装装置においては、入カイ/ビーダンス
が極めて高く、しカーも酸化膜の厚さが400−100
OAと簿く、絶縁耐圧が加〜100 Vと低い丸めに、
摩擦等による静電気によって入力端子のゲート部の酸化
膜(ゲート酸化膜)が容易に破壊されてしまう。従って
、MO&fi半導体装置の入力端子にはpn接合の順方
向特性あるいはブレークダウン特性を利用した保護回路
が必らず設けられ、ゲート酸化膜の破壊を防止するよう
になっている。
しかし、近時の高集積化に伴い、ゲート酸化膜の薄膜化
、素子の微細化等が進み、従来のゲート保護回路では充
分に静鑞気から保護することができないような状況にあ
る。
、素子の微細化等が進み、従来のゲート保護回路では充
分に静鑞気から保護することができないような状況にあ
る。
第1図はMO8@半導体装置における従来のゲート保護
回路の典型的な例を示すものである。同図において、l
は入力端子で、この入力端子lは抵抗Rを介して保護さ
れるべき入力M08トランジスタT2のゲートに接続さ
れている。この抵抗aと入力MO8)ランジスタT2の
ゲートとの接続点には、抵抗Bと共に保護回路を構成す
るMOS )ランジスタT1のドレインが接続されてい
る。このMOS)ランジスタTIのソース及びゲートに
は低電位側の電源電圧Vssが印加されている。従って
ゲートに電源電圧Vsaが印加されているためMO8ト
ランジスタTIのドレイン側におけるpn接合のブレー
クダウン電圧が、 MOS トランジスタT1が接続さ
れていない場合より低下し、これにより入力トランジス
タT2のゲート酸化膜破壊からの保護能力が増している
。
回路の典型的な例を示すものである。同図において、l
は入力端子で、この入力端子lは抵抗Rを介して保護さ
れるべき入力M08トランジスタT2のゲートに接続さ
れている。この抵抗aと入力MO8)ランジスタT2の
ゲートとの接続点には、抵抗Bと共に保護回路を構成す
るMOS )ランジスタT1のドレインが接続されてい
る。このMOS)ランジスタTIのソース及びゲートに
は低電位側の電源電圧Vssが印加されている。従って
ゲートに電源電圧Vsaが印加されているためMO8ト
ランジスタTIのドレイン側におけるpn接合のブレー
クダウン電圧が、 MOS トランジスタT1が接続さ
れていない場合より低下し、これにより入力トランジス
タT2のゲート酸化膜破壊からの保護能力が増している
。
上記ゲート保護回路にシいては、入力−子lに印加され
先高電圧は、抵抗Bを通り、急峻な波形がなまらされた
後、MOS)ランジスタTlのpn接合部に入り、電圧
がクランプさnる。これによ少入力MO8)ランジスタ
T2が1IllIi′Il圧から保護されるものである
。
先高電圧は、抵抗Bを通り、急峻な波形がなまらされた
後、MOS)ランジスタTlのpn接合部に入り、電圧
がクランプさnる。これによ少入力MO8)ランジスタ
T2が1IllIi′Il圧から保護されるものである
。
槙2図は、第1図の回路の実際のパターン配置を示すも
のである。同図において、ポンディングパッド4からl
配線5が引き出され、との)l配線5はその先端部にお
いてコンタクトホール6を介して上記抵抗凡の一端部に
接続されている。抵抗Rは拡散層やポリシリコンで形成
され比較的長く配線された後で、MOS )ランジスタ
Tlの拡舷11#に接続され、さらにコンタクトホール
’J、8を介して入力トランジスタT2のポリシリコン
よりなるゲート電極GEに接続される。ここで抵抗Rは
通常5000〜数にΩのものを用い、この抵抗により1
〜5nSの時定数を与え、立上が秒の鋭いパルスのピー
ク電圧を減少させるとと4K、拡散層部での順、逆方向
の応答が可能となる様時定数を調整している。しかしこ
の様な従来技術では、入力トランジスタT2のゲート保
1は、ゲート保護回路に全て頼っている丸めゲート酸化
膜が薄くなって角でいる現在ではそのゲート保護回路の
設計が弗常に雛しくなり、場合によってはゲート保護回
路の保護能力が充分でないために入力トランジスタT2
が破壊してしまう事故がしばしば発生しており改梼が必
要な状況にある。
のである。同図において、ポンディングパッド4からl
配線5が引き出され、との)l配線5はその先端部にお
いてコンタクトホール6を介して上記抵抗凡の一端部に
接続されている。抵抗Rは拡散層やポリシリコンで形成
され比較的長く配線された後で、MOS )ランジスタ
Tlの拡舷11#に接続され、さらにコンタクトホール
’J、8を介して入力トランジスタT2のポリシリコン
よりなるゲート電極GEに接続される。ここで抵抗Rは
通常5000〜数にΩのものを用い、この抵抗により1
〜5nSの時定数を与え、立上が秒の鋭いパルスのピー
ク電圧を減少させるとと4K、拡散層部での順、逆方向
の応答が可能となる様時定数を調整している。しかしこ
の様な従来技術では、入力トランジスタT2のゲート保
1は、ゲート保護回路に全て頼っている丸めゲート酸化
膜が薄くなって角でいる現在ではそのゲート保護回路の
設計が弗常に雛しくなり、場合によってはゲート保護回
路の保護能力が充分でないために入力トランジスタT2
が破壊してしまう事故がしばしば発生しており改梼が必
要な状況にある。
この発明は上記事情に鑑みてなされ友もので。
その目的は、ゲート酸化膜の倣−を防止し、ゲート保纒
樟純の向上し九半導体装置をII供す石ことKある。
樟純の向上し九半導体装置をII供す石ことKある。
この発明は、入力M08トランジスタのゲー)(極端部
上面の少くとも一部をゲート電極と同電位の導体で覆い
ゲート電極端部での電界の平均化を+<り局部的な電界
集中によるゲー) ’ill極破壊全破壊卜するもので
ある。
上面の少くとも一部をゲート電極と同電位の導体で覆い
ゲート電極端部での電界の平均化を+<り局部的な電界
集中によるゲー) ’ill極破壊全破壊卜するもので
ある。
以F1図面を参照してこの発明の一実施例を説明するが
、その前に前述の問題点についての#14査の結果を第
3図及び第4図に示す。第3図は従来技術の入力トラン
ジスタT2の破壊場所を示すものである。ここで9.】
Oは夫々拡散層で形成されたドレイン及びソース領域を
示している。実験の結果、ゲート酸化膜はポリシリコン
よりなるゲート電極Glの端部a、bの部分で破壊しゲ
ート領域の中央部では破壊していないことが判明した。
、その前に前述の問題点についての#14査の結果を第
3図及び第4図に示す。第3図は従来技術の入力トラン
ジスタT2の破壊場所を示すものである。ここで9.】
Oは夫々拡散層で形成されたドレイン及びソース領域を
示している。実験の結果、ゲート酸化膜はポリシリコン
よりなるゲート電極Glの端部a、bの部分で破壊しゲ
ート領域の中央部では破壊していないことが判明した。
第4図はポリシリコンで層成され九ゲート電礁GWのW
I−に於ける電気カーの分有の様子を示すものであゐ。
I−に於ける電気カーの分有の様子を示すものであゐ。
この−から、ゲート電極の中央IIBではシリコンJi
l[1]との閾に均等壜電界がゲート酸化−に印加され
てい為のに対し、端の錫分ムではこの部分の曲率半径が
小さいために電気力線が集中し、中央部Bに比べて極め
て大きな電界が印加されている事が判る◇従って端部A
で放電が起こ抄ゲート酸化膜が破壊される事となる。こ
のゲート電極端での電界集中を弱め放電を抑えるために
ポリシリコンゲート電極のエツチング後にポリシリコン
の表面を酸化する、いわゆる1後酸化1を行い、電極端
での曲率半径を大−くしゲート端部の酸化膜を若干厚く
する事が行なわれているが、曲率半径をゲート電極の厚
さ以上にする事はできずむしろ後酸化をし過ぎるとゲー
ト電極が薄くなるためかえって曲率半径を小さくしてし
まい、ゲート電極の幅や拡散層の深さなどにも影響を与
える事等から、後酸化には限界があり、絶縁耐圧を大き
く向上させる事は不可能である。
l[1]との閾に均等壜電界がゲート酸化−に印加され
てい為のに対し、端の錫分ムではこの部分の曲率半径が
小さいために電気力線が集中し、中央部Bに比べて極め
て大きな電界が印加されている事が判る◇従って端部A
で放電が起こ抄ゲート酸化膜が破壊される事となる。こ
のゲート電極端での電界集中を弱め放電を抑えるために
ポリシリコンゲート電極のエツチング後にポリシリコン
の表面を酸化する、いわゆる1後酸化1を行い、電極端
での曲率半径を大−くしゲート端部の酸化膜を若干厚く
する事が行なわれているが、曲率半径をゲート電極の厚
さ以上にする事はできずむしろ後酸化をし過ぎるとゲー
ト電極が薄くなるためかえって曲率半径を小さくしてし
まい、ゲート電極の幅や拡散層の深さなどにも影響を与
える事等から、後酸化には限界があり、絶縁耐圧を大き
く向上させる事は不可能である。
本発明は上述した事情に鑑みなされたものであり、入力
トランジスタのゲート電極端の上部に、ゲート電極と同
電位の導体を配置する事によってゲー)(極端での電界
集中を弱め入力トランジスタ自体の絶縁耐圧を向上させ
てトランジスタの破壊を防ぐものである。具体的には、
例えば第5図<示すように入力トランジスタのポリシリ
コンよりなるゲート電極CAHの端部の上部を同電位の
IJ配線人鎗で榎っ九ものであるっゲートを極少央部B
の電界は、第4図の場合と変わらないが、ゲート電極端
部ムでは、上部に同電位のA!配線AWがあるため、こ
の配線からの電界によシゲート域極端部Aでの電界集中
は緩められ電界が平均化される。従って入力トランジス
タの絶縁耐圧が大幅に向上する事となる。この場合、A
I配線ムWKt端部Cがありこの報で電界集中が起こる
事になるが、酸化膜の厚さがゲート電極部より10倍程
厚いため問題は生じない。
トランジスタのゲート電極端の上部に、ゲート電極と同
電位の導体を配置する事によってゲー)(極端での電界
集中を弱め入力トランジスタ自体の絶縁耐圧を向上させ
てトランジスタの破壊を防ぐものである。具体的には、
例えば第5図<示すように入力トランジスタのポリシリ
コンよりなるゲート電極CAHの端部の上部を同電位の
IJ配線人鎗で榎っ九ものであるっゲートを極少央部B
の電界は、第4図の場合と変わらないが、ゲート電極端
部ムでは、上部に同電位のA!配線AWがあるため、こ
の配線からの電界によシゲート域極端部Aでの電界集中
は緩められ電界が平均化される。従って入力トランジス
タの絶縁耐圧が大幅に向上する事となる。この場合、A
I配線ムWKt端部Cがありこの報で電界集中が起こる
事になるが、酸化膜の厚さがゲート電極部より10倍程
厚いため問題は生じない。
第6図は、第5図に示され九実施例の平面図であり、$
2図に示され九M08トランジスタTIから先の部分を
示すものである。通常ゲート保護回路部の拡敵N112
はコンタクトホール7.8でhl配@*wlcより入力
トランジスタT2のゲートa極GIK接続されるが、本
発明ではkl配線ムWがコンタクトホール7.8の部分
で終わるのではなくそのままトランジスタT 2まで延
長され、ゲート1を極GW(斜線で示す)端の上部を覆
ってゲート1g極端での電界集中を防いでいる。
2図に示され九M08トランジスタTIから先の部分を
示すものである。通常ゲート保護回路部の拡敵N112
はコンタクトホール7.8でhl配@*wlcより入力
トランジスタT2のゲートa極GIK接続されるが、本
発明ではkl配線ムWがコンタクトホール7.8の部分
で終わるのではなくそのままトランジスタT 2まで延
長され、ゲート1を極GW(斜線で示す)端の上部を覆
ってゲート1g極端での電界集中を防いでいる。
1g7図は、本発明に係る第2の実施例を示す断面図で
ある。第5図の実施例に於いては、ゲート電極端の上部
をA!配線AWで覆ったため、このAt配線^Wと基板
11間の酸化膜厚はかなり大−〈。
ある。第5図の実施例に於いては、ゲート電極端の上部
をA!配線AWで覆ったため、このAt配線^Wと基板
11間の酸化膜厚はかなり大−〈。
ゲート酸化膜との比も大きい。従って場合によりては、
ゲート電極端での電界集中を完全に防ぎきれない場合が
あった。この実施例では、一層目のポリノリコンででき
九人カトランジスタの、ゲートノ 電極GE端の上部を二層目のポリシリコンGFで覆い、
このポリシリコンGFと基板11との間の酸化膜厚を比
較的小さくして(ゲート酸化膜よりはかなり厚い)、ゲ
ート電極GM端部での電界集中をより弱め絶縁耐圧をよ
)向上させたものである。
ゲート電極端での電界集中を完全に防ぎきれない場合が
あった。この実施例では、一層目のポリノリコンででき
九人カトランジスタの、ゲートノ 電極GE端の上部を二層目のポリシリコンGFで覆い、
このポリシリコンGFと基板11との間の酸化膜厚を比
較的小さくして(ゲート酸化膜よりはかなり厚い)、ゲ
ート電極GM端部での電界集中をより弱め絶縁耐圧をよ
)向上させたものである。
第8図は、本発明に係る第3の実施例を示すもので第7
図に示す第二のポリシリコンG?の上部を更に同電位の
AI配線AWで覆い第二のポリシリコンGF端部での電
界集中を弱め友ものである。
図に示す第二のポリシリコンG?の上部を更に同電位の
AI配線AWで覆い第二のポリシリコンGF端部での電
界集中を弱め友ものである。
第7図の実施例に於いては、第一のポリシリコンGMで
の絶縁耐圧が向上しても第二のポリシリコンGF下の酸
化膜厚がさほど大きくない場合には第二のポリシリコア
GIP端部での電界集中により第二のポリシリコンGr
部が#壊される場合があり、この実施例では第二のポリ
シリコンGFfiillでの電界集中をAJiiil[
AWで弱め全体としての絶縁耐圧を角鑵的に向上させよ
うとするものである。
の絶縁耐圧が向上しても第二のポリシリコンGF下の酸
化膜厚がさほど大きくない場合には第二のポリシリコア
GIP端部での電界集中により第二のポリシリコンGr
部が#壊される場合があり、この実施例では第二のポリ
シリコンGFfiillでの電界集中をAJiiil[
AWで弱め全体としての絶縁耐圧を角鑵的に向上させよ
うとするものである。
以上のように、本発明によれば入力トランジスタのゲー
ト電極端の上部を同電体の導体、例えばAt配線やポリ
シリコンで覆うことにより、製造王権の変更、追加ある
いはチップサイズの増大等をもたらすことなくゲート電
極端での電界集中をなくし、′電界の平均化を画ること
かできるので、人力トランジスタ自体の絶縁耐圧を著し
く高め、靜鑵気等によるMO8@半導体装置の破壊を防
止する事ができる。
ト電極端の上部を同電体の導体、例えばAt配線やポリ
シリコンで覆うことにより、製造王権の変更、追加ある
いはチップサイズの増大等をもたらすことなくゲート電
極端での電界集中をなくし、′電界の平均化を画ること
かできるので、人力トランジスタ自体の絶縁耐圧を著し
く高め、靜鑵気等によるMO8@半導体装置の破壊を防
止する事ができる。
第1図は従来のゲート保1回路の構成図、第2図は第1
図の回路パターン配置を示す平面図、第3図は第2図の
要部を拡大して示す平面図、第4図は第3図のポリシリ
コン・ゲート電極端部におけるぽ気力線の分布状態を示
す断面図、第5図はこの発明の一実施例に係る入力MO
8トランジスタのゲート保護構成を示す要部断面図、第
6図は第5図の回路パターン配置を示す平面図、第7図
及び第8図はそれぞれこの発明の他の実施例に係る断面
図である。 11・・・シリコン基板、QB・・・ゲート1lffl
、AW・・hl配線、 GF・・・・第2のポリシリコ
ン層。 第1図 ■S ゛第2図 策3図 策4図 輩が図 策6図
図の回路パターン配置を示す平面図、第3図は第2図の
要部を拡大して示す平面図、第4図は第3図のポリシリ
コン・ゲート電極端部におけるぽ気力線の分布状態を示
す断面図、第5図はこの発明の一実施例に係る入力MO
8トランジスタのゲート保護構成を示す要部断面図、第
6図は第5図の回路パターン配置を示す平面図、第7図
及び第8図はそれぞれこの発明の他の実施例に係る断面
図である。 11・・・シリコン基板、QB・・・ゲート1lffl
、AW・・hl配線、 GF・・・・第2のポリシリコ
ン層。 第1図 ■S ゛第2図 策3図 策4図 輩が図 策6図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)外部からの入力信号を受けるMO8型トランジス
タのゲート電極端部上面の少くとも一部をゲート電極と
同電位の導体で覆ったことを特徴とする半導体装It
。 12)前記ゲート電極端部上面のほぼ全てか前記導体に
覆われている特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 (3)前記ゲート電極及び導体は夫々多結晶シリコン及
びアルミニウムで形成されている特許請求の範囲第1項
記載の半導体装置。 (4)外部からの入力信号を受けるMO8型トランジス
タのゲート電極端部)11.面の少くとも一部をゲート
atと同電位で多結晶シリコンによプ形成され良導体で
優ったことを特徴とする半導体装置。 (5)外部からの入力信号を受けるMO811トランジ
スタのゲート電極端部上面の少くとも−・部をゲート電
極と同電位で多結晶シリコンにより形成された41の導
体で覆いかつこの第1の導体をゲート電極と同電位の#
!2の導体で積ったことを特徴とする半導体装10 (6)前記ゲート電極は多結晶シリコンで形成されてい
る特許請求の範囲第4項及び第5項いずれか記載の半導
体装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57064684A JPS58182271A (ja) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | 半導体装置 |
EP83101657A EP0087155B1 (en) | 1982-02-22 | 1983-02-21 | Means for preventing the breakdown of an insulation layer in semiconductor devices |
DE8383101657T DE3382294D1 (de) | 1982-02-22 | 1983-02-21 | Mittel zum verhindern des durchbruchs einer isolierschicht in halbleiteranordnungen. |
US07/565,215 US5113230A (en) | 1982-02-22 | 1990-08-08 | Semiconductor device having a conductive layer for preventing insulation layer destruction |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57064684A JPS58182271A (ja) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58182271A true JPS58182271A (ja) | 1983-10-25 |
JPH0572109B2 JPH0572109B2 (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13265226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57064684A Granted JPS58182271A (ja) | 1982-02-22 | 1982-04-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58182271A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS634666A (ja) * | 1986-06-25 | 1988-01-09 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50156884A (ja) * | 1974-06-07 | 1975-12-18 |
-
1982
- 1982-04-20 JP JP57064684A patent/JPS58182271A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50156884A (ja) * | 1974-06-07 | 1975-12-18 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS634666A (ja) * | 1986-06-25 | 1988-01-09 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0572109B2 (ja) | 1993-10-08 |
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