JPH04215468A - 静電保護装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣの静電保護装置の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣの静電保護として数多くの発明・考
案が開示されている。ＩＣの集積度の飛躍的な向上によ
り、ＩＣ内で構成する素子の形状・寸法は年々小さくな
り、その結果、素子そのものの静電破壊耐圧が低下する
ことになる。ＩＣの取扱いや、使用状況によって、最大
定格電圧以上の過電圧が瞬間的に印加される場合があり
、これによって、ＩＣ破壊につながる。その解決策とし
て、素子の破壊電圧に達する前に一定以上の過電圧が印
加された場合、ＩＣ回路とは違った電流パスでＧＮＤ（
接地電位）へ流してしまう手段がとられている。その代
表的な手段として、ＰＮ接合ダイオードのブレークダウ
ンを利用しているものや、ＭＯＳ構造（ＭＯＳ　　ＦＥ
Ｔ）を利用しているもの等があるが、従来技術では、次
のような問題がある。なお、本発明もＰＮ接合ダイオー
ドのブレークダウンを利用しているので、従来技術もそ
の手段に限って説明する。図４は従来の静電保護ダイオ
ードの例であり、図５はその等価回路である。図４にお
いて、１は半導体基板、２は埋込層、３はダイオード領
域、４は絶縁膜、５は金属配線であり、ＩＣ端子とＧＮ
Ｄ間にダイオードを接続することで、このダイオードの
逆方向電圧以上の過電圧が印加された場合は、この保護
用ダイオードが先にブレークダウンし、ＩＣ回路を保護
するというものである。しかし、静電保護ダイオード領
域がＩＣ間の構成要素と製造が同じであれば、ＰＮ接合
耐圧は同じとなり、この保護ダイオードの先に抵抗等が
接続されておらず、直接ＩＣ回路のトランジスタやダイ
オードが接続さるような場合は、効果が薄れることにな
る。

【０００３】上記保護手段を改良すべく、保護回路とし
て抵抗を付加したものや、保護ダイオード自体の接合耐
圧を低くする手段等が提案されている。例えば、特公昭
４６−８２５０号公報には、図６に示す保護手段が開示
されている。図中、１は半導体基板、６，７は基板と異
なる導電型領域、Ｓはソース電極、Ｄはドレイン電極、
Ｇはゲート電極、４は絶縁膜、８は保護用のダイオード
領域である。これは、保護ダイオードの接合を浅くし、
ブレークダウン電圧を下げるようにしている。また、特
公昭４６−８０１０号公報には、図７に示す保護手段が
開示されている。これは、ダイオード領域の囲りに基板
と同じ導電型の低比抵抗領域９を設け、ブレークダウン
電圧を下げるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記に挙げた
保護手段は、いずれも製造工程が増えたり、複雑になっ
たり、また保護ダイオード自体の正確な製造が要求され
たり、更には製造が困難であったりすることから、結果
的に製造コストが高くなるという欠点を有している。

【０００５】

【発明の目的】本発明は上記問題を解消するためになさ
れたもので、比較的簡単に、かつ廉価に製作できるＩＣ
の静電保護装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による静電保護装
置は、半導体基板に形成された第１導電型埋込み領域と
、この埋込み領域上方に形成された第２導電型領域と、
この第２導電型領域内に形成され、平面に見て一端が鋭
角となった第１導電型ダイオード領域と、前記第２導電
型領域内に形成され、前記ダイオード領域の鋭角部分に
対向して形成された第１導電型抵抗領域と、少なくとも
前記ダイオード領域上にコンタクトを有し、前記ダイオ
ード領域および抵抗領域上を覆う絶縁膜と、前記コンタ
クトを接触し、前記抵抗領域上の絶縁膜上を通過するよ
うに形成された配線とから成ることを要旨とする。

【０００７】

【作用】上記ダイオード領域の平面形状と、その鋭角部
分に対向する抵抗領域を設けることで、拡散領域の平面
上のカーバチャー（曲率半径）と、表面反転および抵抗
領域とのパンチスルー耐圧を組み合わせることにより、
ブレークダウン電圧は下げられ、かつ抵抗領域を介して
ＧＮＤに電流が流れるため、ＩＣ自体の保護のみならず
、外部回路に対しても、瞬時的な大電流にならない。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の静電保護装置要部の模式的断
面図、図２は平面図であり、図３は等価回路である。図
面において、１０はｐ型シリコン基板、１１はｎ型埋込
み領域、１２はｐ型ウエル領域、１３は高濃度ｐ型分離
領域であり、前記低濃度ｐ型ウエル領域１２に、平面に
見て一端が鋭角となったｎ型ダイオード領域１４と、こ
のダイオード領域１４の鋭角部分に対向するｎ型抵抗領
域１５が形成されている。１６はＳｉＯ２絶縁膜であっ
て、前記ダイオード領域１４上にコンタクト１７を有し
、ダイオード領域１４および抵抗領域１５を覆っている
。１８はＡｌ配線であり、前記コンタクト１７と接触し
、前記抵抗領域１５上の絶縁膜１６を通過するように設
けられている。前記抵抗領域１５はその一方がＧＮＤに
接地される抵抗である。上記実施例の静電保護回路の中
で、ダイオード領域１４はマスクパターンによって、一
部コーナーを鋭角にする。その角度θは要求する耐圧に
応じて決められる。ダイオード領域１４となる拡散層は
、ＮＰＮトランジスタのコレクタ抵抗を減らすために行
なわれるコレクタウオールと同時に形成する。上記のよ
うに、ダイオード領域を一部を鋭角にすることで、そこ
での曲率半径が小さくなり、そこに電界集中が起こり、
本来のＰＮ接合耐圧より低い電圧が局所ブレークダウン
が起こる。

【０００９】従来の保護手段では、先に示した図６も、
ダイオードとなる拡散層自体を浅く拡散することで、深
さ方向のコーナーの曲率半径を小さくして、この効果を
狙っているが、本発明は平面パターン上で、それを具体
化している。更に前記ダイオード領域１４と抵抗領域１
５は、同一タイプの拡散領域で近接して設けることで、
任意の耐圧に設定できる。これはダイオード領域１４が
常に逆バイアス状態で使用され、通常使用の場合は、そ
の電圧によって一定の空乏層（電荷が存在しない空乏領
域）が低濃度ｐ側に広がっているが、過電圧が加わると
、この空乏層が、縦、横方向全体に広がる。この時、そ
の空乏層に接する位置に１５の抵抗拡散領域を設けるこ
とで、パンチスルーし、耐圧が決定される。このパンチ
スルー電圧を更に効果的にするために、本発明は、もう
一つの構造を付加している。本発明の３つ目の構成とし
て、前記ダイオード領域１４と抵抗領域１５を覆う酸化
絶縁膜１６上に電極配線１８を配置しており、ＭＯＳ　
　ＦＥＴ構造になっている。配線に過大な正バイアスが
印加されると、ダイオード領域１４と抵抗領域１５間の
ゲートが表面反転し（もしくは空乏層が延びやすい状態
にキャリア濃度が低下する）、リーク電流としてＧＮＤ
に流れ、ＩＣ回路を保護する作用として働く。以上のよ
うに、本発明は、曲率半径を利用したダイオード領域の
平面構造と、パンチスルー耐圧を利用するために同一拡
散層を設けたものと、更にはＭＯＳＦＥＴ効果を利用し
たものを、組み合わせた構造のものでブレークダウン電
圧を決定している。また、これらを形成するために新た
に製造条件を設定する必要はなく、マスクパターンのみ
で、同一の製造条件のもとで、安価に形成できるもので
ある。

【００１０】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
静電保護用ダイオードのブレークダウン電圧をマスクパ
ターンで決定できるため、簡単で効果的な静電保護回路
が実現できる。また、製造変更や追加の必要性がなく、
容易に電圧設定ができ、かつ電圧変更の対応も容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す静電保護装置の模式的
断面図。

【図２】平面図。

【図３】等価回路図。

【図４】従来の静電保護装置の模式的断面図。

【図５】等価回路図。

【図６】従来の改良型静電保護装置の模式的断面図。

【図７】従来の改良型静電保護装置の模式的断面図。

【符号の説明】

１１　　ｎ型埋込み領域 １２　　低濃度ｐ型ウエル領域 １３　　高濃度ｐ型分離領域 １４　　ダイオード領域 １５　　抵抗領域 １８　　配線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体基板に形成された第１導電型埋
   込み領域と、この埋込み領域上方に形成された第２導電
   型領域と、この第２導電型領域内に形成され、平面に見
   て一端が鋭角となった第１導電型ダイオード領域と、前
   記第２導電型領域内に形成され、前記ダイオード領域の
   鋭角部分に対向して形成された第１導電型抵抗領域と、
   少なくとも前記ダイオード領域上にコンタクトを有し、
   前記ダイオード領域および抵抗領域上を覆う絶縁膜と、
   前記コンタクトを接触し、前記抵抗領域上の絶縁膜上を
   通過するように形成された配線とから成ることを特徴と
   する静電保護装置。