JPS5837969A - 保護回路素子 - Google Patents

保護回路素子

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JPS5837969A
JPS5837969A JP56136663A JP13666381A JPS5837969A JP S5837969 A JPS5837969 A JP S5837969A JP 56136663 A JP56136663 A JP 56136663A JP 13666381 A JP13666381 A JP 13666381A JP S5837969 A JPS5837969 A JP S5837969A
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Takehide Shirato
猛英 白土
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

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  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体集積回路に形成される保護回路素子、特
に高耐圧をもった保護回路素子の構造に関する。
従来、半導体集積回路(IC)は大規模化・高密度化が
進むに従って、−例えばMISW素子のゲート絶縁膜が
薄くなシ、そのゲート耐圧は低くなっているために、こ
れらの素子を破壊から保設するために保護回路素子が設
けられている。このようなICは通常では電源電圧5〔
v〕程度で動作する回路が多いから、保護回路素子は耐
圧が低くても充分に役立っている。しかし例えば外部に
螢光表示管のような表示装置などが接続されるICでは
、IC内に40〜50〔v〕で動作する高耐圧素子が設
けられているので、かような高耐圧素子の保護に従来の
保護回路素子をそのまま付加しても用をなさない。しか
も高耐圧素子は低濃度・高抵抗の限られた狭い領域を用
いて形成しなければ高耐圧が得られないために、それよ
シ高電圧が印加されれば、容易に破壊される脆弱な性質
を持った素子である。
本発明はこの様なIC内部に設けられる脆弱な高耐圧素
子を保護するための保護回路素子を提供するものである
。−9 保護回路素子としては 従来よjDP−N逆接合を利用
するなど数多くの構造が提案されているが、ラテラル構
造の保護回路素子を適用した場合は第1図に示す回路図
となり、入出力端子■Ioに保護回路素子T、のドレイ
ンが接続され、ソースとゲートと基板とは接地されてお
)、入出力端子VIOに異常高電圧が印加されると、保
護回路素子T、は2チラルトランジスタ特性を示し、入
出力端子は接地側と短絡して、入力段の半導体素子T1
に高電圧が印加しない様に保護している。
第2図はこの様な保護回路素子T、の断面構造を例示し
ておυ、N型半導体基体1上にN”ffiチャネル・カ
ット領域2を介して厚いフィールド酸化膜3を形成し、
両側の活性領域にP+型ドレイン領域4、P+型ンソー
領域5がそれぞれ設けられる。そしてこの様な構造とし
た保護回路素子に入出力端子から異常高電圧が印加され
ると、ドレイン領域4とチャンネル・カット領域2との
間のPN接合がブレークダウンを起し、基体1がチャー
ジアップされる。そこでチャージアップされた基体lと
グランドレベルのソース領域5とが順方向となり、基体
1からソース領域5へ電流が流れると同時に該ラテラル
トランジスタが作動し、ドレイン領域4からソース領域
5へと電流が流れ込み保護素子としての役目をはたすこ
とになる。
このようにラテラル型(横型)構造の保護回路素子はラ
テラル・トランジスタ特性を利用したものであり、入出
力端子VTo側のドレイン領域4がチャンネル・カット
領域2と接触している部分7でのブレークダウン電圧が
、保証できる耐圧を決めている。一方チヤンネル・カッ
ト領域は本来ICC全全体寄生トランジスタ動作を抑止
するととが主目的であるから、余シ低濃度にはできない
従ってこの様な構造のままでは保護素子が低電圧(30
1y1以下程度)で作動し、高耐圧素子の保護素子とし
ては適さない。なお図中、6はゲート電極、8はシん珪
酸ガラス(P S G)醇の表面保護膜、9はドレイン
電極、10はソース電極を示している。
本発明はこのようカ従来の保護回路素子に代えて、より
高い絶縁耐圧を有する保護回路素子を提供しようとする
ものである。
即ち本発明の保護回路素子は、第1導電型を有する半導
体基体、前言1半導体基体表面に選択的に配設された絶
縁膜、前記絶縁膜の一方の側の半導体基体表面部に形成
された周囲に第2導電型低濃度領域を有する第1の第2
導電型高濃度領域、前記絶縁膜の他方の側の半導体基体
表面部に形成された第2の第2導電型高濃度領域、前記
絶縁膜の下部に形成された第1導電がj高濃度領域、前
記絶縁膜上に配設された電極とを偏え、前記第1の第2
導電型高濃度領域が被保護素子に接続され、前記第2の
第2導電型高濃度領域及び前記電極が基準電位に接続さ
れてなることを特徴とする。
以下本発明を図を用い実施例について詳細に説明する。
第3図(a)及び(b)は別の一実施例の断面構造図、
嬉4図(&)乃至(e)は一実施例の製造工程断面図で
ある0 本発明によれば、例えば第3図(a)に示すような断面
構造の保護回路素子が提供される。即ち、該保護回路素
子はN型半導体(シリコイ基体(Nウェル、N基板等)
110表面に、その活性化領域面を画定表出するフィル
ド酸化膜12が設けられており、該フィールド酸化膜1
2によってへたてられた一方の活性化領域に、周囲がP
型低濃度Φ−型)、オフセット領穢13で囲まれたP型
高濃度(P+型)ドレイン領域14が、他方の活性領塚
にP型高濃度(P+型)ソース領域工5が形成されてい
る。又前記フィールド酸化膜12下部の基板表層部には
前記オフセット領域13及びソース領域150両方に接
するN型高濃度(N+型)チャネル・カット領域16が
設けられている。更に又該基体上を覆うPSG等の絶縁
膜17上に、該絶縁膜17の電極窓を介してP+温ドレ
イy領域14に接するドレイン電極18、P+型ソース
領域15に接するソース電極19及びドレイン領域−ソ
ース領域間のフィールド酸化N12の上部に位置するゲ
ート電極20が形成され、前記ドレイン電極18が入力
端子21に、ソース電極19及びゲート電極20が基準
電位端子即ち接地端子22に接続されてなっている。そ
して該構造を有する保護回路素子に於ては、入力端子を
介して異常電圧がドレイン領域に加わってもPN  接
合部23に於けるデプレッシーン層が低不純物濃度のP
−型オフセット領域13内に広く拡がるために、ト 該保護素子のブレークタウン電圧をオフセラ等領域とチ
ャンネル・カット領域の比抵抗で決定される値まで高め
ることができる。
第3図(b)は本発明の他の一実施例を示したもので、
各領域は第3図(a)と同記号で表わしである。
そして該構造と前記実施例との相異は、N+型チャネル
・カット領域16がP−型オフセット領域13に直かに
接していない点である。そしてこのようにするとPN接
合部23に於けるデブレッシlン層はオフセット領域1
3とそれに接する低不純物濃度のN型半導体基体110
両方に広く拡がるために、該保護素子のブレークダウン
電圧をオフセット領域と半導体基体の比抵抗で決定され
る、前記実施例よシも更に高い値まで高めることができ
る。
次に本発明の保護回路素子の製造手順を、一実施例につ
いて第4図(a)乃至(e)に示す工程断面図を用いて
説明する。該製造工程は上記工程断面図の順に進められ
、先ず第4図(alに示すようにN型シリコン(81)
基体11上に膜厚数100〔λ〕程度の酸化シリコン(
810,)膜24を介して膜厚1000 [A濃度の窒
化シリコン(s t s N4)膜25を選択的に形成
して活性化領域を遮蔽した後、前記S i * N4膜
25をマスクとする例えば砒素イオン(As”)の選択
注入によシN型81基体11面に選択的にAs+B+領
域16′を形成する。次いで前記81aNJN25を耐
酸イトスフとして選択熱酸化を行い、第4図1′b)に
示すようにN型St基体11面に、下部にN+飄チャネ
ル・カット領域16を有するフィールド酸化膜」2及び
12′を選択的に形成する。次いで前記Si、N、膜2
5を除去した後、第4図(e)に示すようにフィールド
酸化膜12及び12′をマスクとしてN型S1基体11
面に低注入量の硼素イオン(B+)を選択的に注入し、
基体面に選択的に低濃度硼素(B)注入領域13’を形
成する。次いで第4図(d)に示すように該基体上にオ
フセット領域形成部位上を覆うレジスト・パターン26
を形成し、該レジスト・パターン26及び前記フィール
ド酸化膜12及び1τをマスクとして基体面に高注入量
の硼素イオン(B+)を選択注入し、NfjISi基体
ll内に選択的に高濃度硼素(B)注入領域14′及び
15′を形成する。次いで前記レジスト・パターン26
を除去した後、所望の高温アニール処理を施して、第4
図(e)に示すようにフィールド酸化膜12′の一方の
側に表出するNff1S l基板11面にP−型オフセ
ット領域13を周囲に有するP生型ドレイン領域14を
、又フィールド酸化膜12’の他方の側に表出するN型
Si基板11面にP+型ソース領域15を形成する。そ
して図示しないが、以下通常の方法に従ってPSG等の
絶縁膜の形成、電極窓開き、電極形成等がなされて第3
図(&)に示すような回路保腰素子が提供されるっ なおラテラル構造の素子は本来バイポーラ形素子であシ
、従って上記に説明した保護回路素子はPNP型トラン
ジスタであるが、構造はMO8形素子に類似するため、
MO8形素子の名称を用いて説明した。
なお又本発明の保護回路素子は上記実施例と逆導電型セ
形成することもできる。
以上説明したように、本発明は耐圧を向上させた保護回
路素子であり、特に本発明に於ては高覧上を図りている
ので、不純物濃度の高い半導体基板やウェル内に保護回
路素子を形成する際に特に顕著な効果を示すものである
【図面の簡単な説明】
第1図は保護回路素子の回路図、第2図は従来の保護回
路素子の断面構造図、第3図(a)及び(b)は本発明
の第1及び第2の実施例の断面構造図で、第4図(a)
乃至(e)は製造手順の一実施例に於ける工程断面図で
ある。 図に於て、11はN型半導体(シリコン)基体、12は
フィールド酸化膜、13はP型低濃度OP−型)オフセ
ット領域、14はP型高濃度(P中型)ドレイン領域、
15はP型高濃度(P”ff1)ソース領域、16はN
型高濃度(N+型)チャネル・カット領域16.17は
絶縁膜、18はドレイン電極、19はソース電極、20
はゲート電極、21は入力端子、22は基準電位(接地
)端子を示す0第 3 図 フイ %4[!1 r

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の導電型を有する半導体基体、前記半導体基体
    表面に選択的に配設された絶縁膜、前記絶縁膜の一方の
    側の半導体基体表面部に形成された周囲に第2導電型低
    濃度領域を有する第1の第2導電型高濃度領域、前記絶
    縁膜の他方の側の半導体基体表面部に形成された第2の
    第2導電型高濃度領域、前記絶縁膜の下部に形成された
    第1導電型高濃度領域、前記絶縁膜上に配設された電極
    とを備え、前記第1の第2導電型高濃度領域が被保護素
    子に接続され、前記第2の第2導電型高濃度領域及び前
    記電極が基準電位に接続されてなることを特徴とする保
    護回路素子。 2、上記絶縁膜下部の第1導電型高濃度領域が、上記第
    2導電型低濃度領域及び第2の第2導電型高濃度領斌に
    共に接してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の保護回路素子03、上記絶縁膜下部の第1導電型
    高濃阜領域が、上記第2の第2導電型高濃度領域のみに
    接してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の保護回路素子。
JP56136663A 1981-02-17 1981-08-31 保護回路素子 Granted JPS5837969A (ja)

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US06/346,224 US4602267A (en) 1981-02-17 1982-02-05 Protection element for semiconductor device
EP82300764A EP0058557B1 (en) 1981-02-17 1982-02-16 Protection element for a semiconductor device
DE8282300764T DE3270937D1 (en) 1981-02-17 1982-02-16 Protection element for a semiconductor device

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JPH0430194B2 JPH0430194B2 (ja) 1992-05-21

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