[go: up one dir, main page]

JPH05129525A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH05129525A
JPH05129525A JP28968591A JP28968591A JPH05129525A JP H05129525 A JPH05129525 A JP H05129525A JP 28968591 A JP28968591 A JP 28968591A JP 28968591 A JP28968591 A JP 28968591A JP H05129525 A JPH05129525 A JP H05129525A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
type semiconductor
region
conductivity
semiconductor region
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.)
Pending
Application number
JP28968591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isao Miyanaga
績 宮永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP28968591A priority Critical patent/JPH05129525A/en
Publication of JPH05129525A publication Critical patent/JPH05129525A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 静電破壊保護トランジスタのドレイン拡散領
域エッジ部の電流集中を抑制し、静電破壊耐圧の向上。 【構成】 保護トランジスタは、P型半導体基板10上
にn+型埋め込み半導体領域11がイオン注入法で形成
され、エピタキシャル成長によってP型単結晶半導体層
12が形成される。P型単結晶半導体層12内には、n
+型埋め込み半導体領域11と電気的に接続するn+型半
導体領域13、P型半導体基板10及びP型単結晶半導
体層12の電位を供給するためのP+型半導体領域1
4、シリコン熱酸化膜17の両端部にn+型半導体領域
15及び16がそれぞれ形成されている。n+型半導体
領域15、16にサージが印加された場合、スナップバ
ック現象が発生してn+型半導体領域15、16からn+
型埋め込み半導体領域11に向かってサージ電流が流れ
る。サージ電流はn+型半導体領域15、16底部を通
って流れるためエッジ部での電流集中によるシリコンの
熱的溶解が発生せず、静電破壊耐圧を向上できる。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] To suppress the current concentration at the edge of the drain diffusion region of the electrostatic discharge protection transistor and to improve the electrostatic breakdown voltage. In the protection transistor, an n + type embedded semiconductor region 11 is formed on a P type semiconductor substrate 10 by an ion implantation method, and a P type single crystal semiconductor layer 12 is formed by epitaxial growth. In the P-type single crystal semiconductor layer 12, n
P + type semiconductor region 1 for supplying potentials of n + type semiconductor region 13, P type semiconductor substrate 10 and P type single crystal semiconductor layer 12 electrically connected to + type buried semiconductor region 11
4. The n + type semiconductor regions 15 and 16 are formed on both ends of the silicon thermal oxide film 17, respectively. When a surge is applied to the n + type semiconductor regions 15 and 16, a snapback phenomenon occurs and the n + type semiconductor regions 15 and 16 move from the n + type semiconductor regions 15 and 16 to n + type semiconductor regions.
A surge current flows toward the mold-embedded semiconductor region 11. Since the surge current flows through the bottoms of the n + type semiconductor regions 15 and 16, thermal dissolution of silicon due to current concentration at the edges does not occur, and the electrostatic breakdown voltage can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はサージの印加によって発
生する静電破壊の高耐圧化に適した半導体装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device suitable for increasing the breakdown voltage of electrostatic breakdown caused by the application of surge.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路において構成素子
の微細化が大きく進展し、最小加工寸法は1μm以下の
いわゆるサブミクロン領域に達している。しかしその反
面、静電破壊耐圧の低下がみられるようになった。静電
破壊は内部回路または保護回路で発生するが、実際は保
護回路の破壊が多く、信頼性上保護トランジスタの静電
破壊耐圧を向上させることが大きな問題になっている。
2. Description of the Related Art In recent years, the miniaturization of components in semiconductor integrated circuits has made great progress, and the minimum processing dimension has reached the so-called submicron region of 1 μm or less. However, on the other hand, the breakdown voltage of electrostatic breakdown has come to decrease. Although electrostatic breakdown occurs in an internal circuit or a protection circuit, in reality, the protection circuit is often destroyed, and improving reliability of the protection transistor against electrostatic breakdown has become a major problem.

【0003】以下図面を参照しながら、従来の静電破壊
保護トランジスタについて説明する。
A conventional electrostatic breakdown protection transistor will be described below with reference to the drawings.

【0004】図2は従来のMOS型の静電破壊保護トラ
ンジスタを示すものである。図2において、100はP
型半導体基板である。1はn+型のドレイン拡散領域、
2はn+型のソース拡散領域、3はP型半導体基板10
0の電位をとるためのP+型拡散領域、6はゲート酸化
膜である。8はドレイン電極でパッドに接続されてい
る。9はソース電極でP+型拡散領域3にも接続されて
いる。7はゲート電極となるポリシリコンでソース電極
9と電気的に接続されている。
FIG. 2 shows a conventional MOS type electrostatic breakdown protection transistor. In FIG. 2, 100 is P
Type semiconductor substrate. 1 is an n + type drain diffusion region,
2 is an n + type source diffusion region, 3 is a P type semiconductor substrate 10
A P + type diffusion region for taking a potential of 0 and 6 is a gate oxide film. A drain electrode 8 is connected to the pad. A source electrode 9 is also connected to the P + type diffusion region 3. Reference numeral 7 is a polysilicon serving as a gate electrode, which is electrically connected to the source electrode 9.

【0005】以上のように構成された静電破壊保護トラ
ンジスタについて、以下その動作について説明する。
The operation of the electrostatic breakdown protection transistor having the above structure will be described below.

【0006】図2のようなMOS型の静電破壊保護トラ
ンジスタでは、n+型ドレイン拡散領域1、P型半導体
基板100、n+型ソース拡散領域2が寄生NPNバイ
ポーラトランジスタとなり、このバイポーラトランジス
タのスナップバック現象によってサージ電流Isを逃が
す(IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.35,N
o.12, December 1988 2140頁参照)。パッドからドレイ
ン拡散領域1にサージ電圧が印加されたとき、ゲート酸
化膜6下のドレイン拡散領域1近傍では高電界によるア
バランシェ電流が発生する。このアバランシェ電流がP
+型拡散領域3に向かって流れ、それによりドレイン拡
散領域1、ソース拡散領域2近傍のP型半導体基板10
0の電位が上昇し、NPNバイポーラトランジスタがオ
ンしてドレイン拡散領域1からソース拡散領域2にサー
ジ電流Isが流れる。このように保護トランジスタでサ
ージ電流Isを逃がして内部回路に負荷がかからないよ
うにしている。
In the MOS type electrostatic breakdown protection transistor as shown in FIG. 2, the n + type drain diffusion region 1, the P type semiconductor substrate 100 and the n + type source diffusion region 2 are parasitic NPN bipolar transistors. Surge current I s escapes by snapback phenomenon (IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.35, N
o.12, December 1988 page 2140). When a surge voltage is applied from the pad to the drain diffusion region 1, an avalanche current due to a high electric field is generated near the drain diffusion region 1 under the gate oxide film 6. This avalanche current is P
The P-type semiconductor substrate 10 near the drain diffusion region 1 and the source diffusion region 2 flows toward the + type diffusion region 3.
The potential of 0 rises, the NPN bipolar transistor is turned on, and the surge current I s flows from the drain diffusion region 1 to the source diffusion region 2. In this way, the protection transistor releases the surge current I s so that the internal circuit is not loaded.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、サージ電圧が印加されたとき、n+型ド
レイン拡散領域1底部のエッジ部、特にn+型ソース拡
散領域2側のエッジ部に電界が集中する。そのためサー
ジ電流Isはこのエッジ部に集中して流れ、熱集中が起
こって熱溶解等の破壊に至るという問題点を有してい
た。
However, in the above structure, when a surge voltage is applied, the edge portion at the bottom of the n + type drain diffusion region 1, particularly the edge portion at the side of the n + type source diffusion region 2, is formed. Electric field concentrates. Therefore, the surge current I s concentrates on this edge portion, and heat concentration occurs, resulting in destruction such as thermal melting.

【0008】本発明は上記問題点に鑑み、拡散領域エッ
ジ部への電界集中を抑えることにより高静電破壊耐圧を
有した半導体装置を提供するものである。
In view of the above problems, the present invention provides a semiconductor device having a high electrostatic breakdown voltage by suppressing the electric field concentration on the edge portion of the diffusion region.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、高濃度の第1導電型の第1の半導体領域
と、前記第1導電型の第1の半導体領域の上面と接する
第2導電型の半導体層と、前記第2導電型の半導体層内
に形成された高濃度の第2導電型の半導体領域と、前記
第1導電型の第1の半導体領域と接続するように前記第
2導電型の半導体層内に形成された高濃度の第1導電型
の第2の半導体領域と、前記第2導電型の半導体領域及
び第1導電型の第2の半導体領域を電気的に接続する第
1の電極と、前記第2導電型の半導体層上の所定の領域
に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記第1の電極
と電気的に接続するように形成された第2の電極と、前
記第2導電型の半導体層内の前記絶縁膜端に形成された
高濃度の第1導電型の第3の半導体領域と、前記第1導
電型の第3の半導体領域に電気的に接続する第3の電極
とを有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a high-concentration first-conductivity-type first semiconductor region and an upper surface of the first-conductivity-type first semiconductor region. A second conductivity type semiconductor layer in contact with the second conductivity type semiconductor layer, a high concentration second conductivity type semiconductor region formed in the second conductivity type semiconductor layer, and the first conductivity type first semiconductor region are connected. A high concentration first conductivity type second semiconductor region formed in the second conductivity type semiconductor layer, the second conductivity type semiconductor region and the first conductivity type second semiconductor region. Electrically connected to the first electrode, an insulating film formed in a predetermined region on the second conductive type semiconductor layer, and formed on the insulating film so as to be electrically connected to the first electrode. Second electrode and a high-concentration first conductivity formed at an end of the insulating film in the second-conductivity-type semiconductor layer. A third semiconductor region of, and having a third electrode connected said first to third semiconductor regions of the conductivity type electrically.

【0010】[0010]

【作用】本発明は上記した構成によって次のような作用
が得られる。パッドから第1導電型の第2の半導体領域
にサージ電圧が印加されたとき、絶縁膜下の第2導電型
の半導体層の第1導電型の第2の半導体領域近傍に高電
界が発生する。この高電界によりアバランシェ電流が発
生する。更にこのアバランシェ電流によって第1導電型
の第2の半導体領域、第2導電型の半導体層、第1導電
型の半導体層の間でバイポーラ動作のスナップバック現
象が起こりサージ電流が流れる。このとき第1導電型の
第2の半導体領域の底部全体からサージ電流が流れ、エ
ッジ部での電流集中が起こらない。これにより静電破壊
耐圧を向上することができる。
According to the present invention, the following actions can be obtained. When a surge voltage is applied from the pad to the first conductivity type second semiconductor region, a high electric field is generated in the vicinity of the first conductivity type second semiconductor region of the second conductivity type semiconductor layer below the insulating film. .. Avalanche current is generated by this high electric field. Further, due to this avalanche current, a snapback phenomenon of bipolar operation occurs between the second semiconductor region of the first conductivity type, the semiconductor layer of the second conductivity type, and the semiconductor layer of the first conductivity type, and a surge current flows. At this time, surge current flows from the entire bottom of the first conductivity type second semiconductor region, and current concentration does not occur at the edge. This can improve the electrostatic breakdown voltage.

【0011】[0011]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は本発明の実施例における静電破壊の
保護トランジスタを示すものである。図1に示す保護ト
ランジスタは、単結晶性のP型半導体基板10上に高濃
度のN型(以後n+型と記す)埋め込み半導体領域11が
イオン注入法によって形成され、さらにその上にエピタ
キシャル成長によってP型単結晶半導体層12が形成さ
れたものとなっている。P型単結晶半導体層12内に
は、n+型埋め込み半導体領域11と電気的に接続する
+型半導体領域13、P型半導体基板10及びP型単
結晶半導体層12の電位を供給するために高濃度のP型
(以後p+型と記す)半導体領域14、シリコン熱酸化膜
17の両端部にn+型半導体領域15及び16がそれぞ
れ形成されている。更にn+型半導体領域13上及びp+
型半導体領域14上にアルミニウム配線により形成され
た電極21、シリコン熱酸化膜17上には電極21と電
気的に接続されたポリシリコン電極18、n+型半導体
領域15、16上にはそれぞれパッドに接続されたアル
ミニウム電極22、23を具備している。
FIG. 1 shows an electrostatic breakdown protection transistor according to an embodiment of the present invention. In the protection transistor shown in FIG. 1, a high-concentration N-type (hereinafter referred to as n + -type) buried semiconductor region 11 is formed on a single-crystal P-type semiconductor substrate 10 by an ion implantation method, and is further epitaxially grown thereon. The P-type single crystal semiconductor layer 12 is formed. In order to supply the potentials of the n + type semiconductor region 13, the P type semiconductor substrate 10 and the P type single crystal semiconductor layer 12 which are electrically connected to the n + type embedded semiconductor region 11, into the P type single crystal semiconductor layer 12. High concentration P type
N + type semiconductor regions 15 and 16 are formed at both ends of the semiconductor region 14 (hereinafter referred to as p + type) and the silicon thermal oxide film 17, respectively. Furthermore, on the n + type semiconductor region 13 and p +
An electrode 21 formed of aluminum wiring on the type semiconductor region 14, a polysilicon electrode 18 electrically connected to the electrode 21 on the silicon thermal oxide film 17, and a pad on the n + type semiconductor regions 15 and 16, respectively. And aluminum electrodes 22 and 23 connected to.

【0013】以上のように構成された保護トランジスタ
では、外部からパッドにサージによる高電圧が印加され
た場合、シリコン熱酸化膜17下P型単結晶半導体層1
2のn+型半導体領域15、16近傍で高電界が発生
し、アバランシェ電流がp+型半導体領域14に向かっ
て流れ始める。このアバランシェ電流によりn+型半導
体領域15、16近傍のP型単結晶半導体層12の電位
が上昇し、スナップバック現象が発生してn+型半導体
領域15、16からn+型埋め込み半導体領域11に向
かってサージ電流が流れる。このときサージ電流はn+
型半導体領域15、16底部を通って流れるためエッジ
部での電流集中によるシリコンの熱的溶解が発生せず、
従って静電破壊耐圧向上を実現することができる。
In the protection transistor configured as described above, when a high voltage due to a surge is applied to the pad from the outside, the P-type single crystal semiconductor layer 1 under the silicon thermal oxide film 17 is applied.
A high electric field is generated in the vicinity of the n + type semiconductor regions 15 and 16 of 2 and the avalanche current starts to flow toward the p + type semiconductor region 14. This avalanche current raises the potential of the P-type single crystal semiconductor layer 12 in the vicinity of the n + type semiconductor regions 15 and 16, and a snapback phenomenon occurs to cause the n + type semiconductor regions 15 and 16 to move to the n + type buried semiconductor region 11. Surge current flows toward. At this time, the surge current is n +
Since it flows through the bottoms of the type semiconductor regions 15 and 16, thermal melting of silicon due to current concentration at the edges does not occur,
Therefore, the electrostatic breakdown voltage can be improved.

【0014】なお、上記実施例ではエピタキシャル成長
によってP型単結晶半導体層12を形成したが、N型単
結晶半導体層をエピタキシャル成長した後イオン注入に
よりP型単結晶半導体層12を形成してもよい。
Although the P-type single crystal semiconductor layer 12 is formed by epitaxial growth in the above embodiment, the P-type single crystal semiconductor layer 12 may be formed by ion implantation after the N-type single crystal semiconductor layer is epitaxially grown.

【0015】また、上記実施例ではNPN型のバイポー
ラ動作を行う保護トランジスタを形成しているが、PN
P型のバイポーラ動作を行う保護トランジスタを形成し
てもよいことは勿論のことである。
Further, in the above embodiment, the protection transistor for performing the NPN type bipolar operation is formed.
It goes without saying that a protection transistor that performs P-type bipolar operation may be formed.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上のように本発明は、高濃度の第1導
電型の半導体層と高濃度の第1導電型の第2の半導体領
域を第2導電型の半導体層を挟んで形成することによ
り、第1導電型の第2の半導体領域エッジ部へのサージ
電流の集中を抑え、高静電破壊耐圧を有する保護トラン
ジスタを実現することができる。
As described above, according to the present invention, a high-concentration first-conductivity-type semiconductor layer and a high-concentration first-conductivity-type second semiconductor region are formed with a second-conductivity-type semiconductor layer interposed therebetween. As a result, it is possible to suppress the concentration of the surge current to the edge portion of the second semiconductor region of the first conductivity type and realize the protection transistor having a high breakdown voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例における静電破壊保護トランジ
スタの素子断面図
FIG. 1 is an element sectional view of an electrostatic breakdown protection transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来のMOS型静電破壊保護トランジスタの素
子断面図
FIG. 2 is an element cross-sectional view of a conventional MOS type electrostatic breakdown protection transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n+型のドレイン拡散領域 2 n+型のソース拡散領域 8 ドレイン電極 9 ソース電極 10 P型半導体基板 11 n+型埋め込み半導体領域 12 P型半導体層 13 n+型半導体領域 14 P+型半導体領域 14 P+型拡散領域 15 n+型半導体領域 16 n+型半導体領域 17 ゲート酸化膜 18 ポリシリコン電極 19 シリコン熱酸化膜 20 シリコン酸化膜 21 アルミニウム電極 22 アルミニウム電極 23 アルミニウム電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 n + type drain diffusion region 2 n + type source diffusion region 8 drain electrode 9 source electrode 10 P type semiconductor substrate 11 n + type buried semiconductor region 12 P type semiconductor layer 13 n + type semiconductor region 14 P + type semiconductor Region 14 P + type diffusion region 15 n + type semiconductor region 16 n + type semiconductor region 17 Gate oxide film 18 Polysilicon electrode 19 Silicon thermal oxide film 20 Silicon oxide film 21 Aluminum electrode 22 Aluminum electrode 23 Aluminum electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高濃度の第1導電型の第1の半導体領域
と、前記第1導電型の第1の半導体領域の上面と接する
第2導電型の半導体層と、前記第2導電型の半導体層内
に形成された高濃度の第2導電型の半導体領域と、前記
第1導電型の第1の半導体領域と接続するように前記第
2導電型の半導体層内に形成された高濃度の第1導電型
の第2の半導体領域と、前記第2導電型の半導体領域及
び第1導電型の第2の半導体領域を電気的に接続する第
1の電極と、前記第2導電型の半導体層上の所定の領域
に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記第1の電極
と電気的に接続するように形成された第2の電極と、前
記第2導電型の半導体層内の前記絶縁膜端に形成された
高濃度の第1導電型の第3の半導体領域と、前記第1導
電型の第3の半導体領域に電気的に接続する第3の電極
とを有することを特徴とする半導体装置。
1. A high-concentration first-conductivity-type first semiconductor region, a second-conductivity-type semiconductor layer in contact with an upper surface of the first-conductivity-type first semiconductor region, and a second-conductivity-type semiconductor layer. A high-concentration second-conductivity-type semiconductor region formed in the semiconductor layer and a high-concentration high-concentration formed in the second-conductivity-type semiconductor layer so as to connect to the first-conductivity-type first semiconductor region A second semiconductor region of the first conductivity type, a first electrode electrically connecting the second conductivity type semiconductor region and the second semiconductor region of the first conductivity type, and a second electrode of the second conductivity type. An insulating film formed in a predetermined region on the semiconductor layer, a second electrode formed on the insulating film so as to be electrically connected to the first electrode, and a semiconductor layer of the second conductivity type. A high-concentration first-conductivity-type third semiconductor region formed at an end of the insulating film, and the first-conductivity-type third semiconductor Wherein a and a third electrode electrically connected to the band.
JP28968591A 1991-11-06 1991-11-06 Semiconductor device Pending JPH05129525A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28968591A JPH05129525A (en) 1991-11-06 1991-11-06 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28968591A JPH05129525A (en) 1991-11-06 1991-11-06 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05129525A true JPH05129525A (en) 1993-05-25

Family

ID=17746422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28968591A Pending JPH05129525A (en) 1991-11-06 1991-11-06 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05129525A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037647A (en) * 1998-05-08 2000-03-14 Fujitsu Limited Semiconductor device having an epitaxial substrate and a fabrication process thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037647A (en) * 1998-05-08 2000-03-14 Fujitsu Limited Semiconductor device having an epitaxial substrate and a fabrication process thereof
US6238991B1 (en) 1998-05-08 2001-05-29 Fujitsu Limited Fabrication process of semiconductor device having an epitaxial substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6794716B2 (en) SOI MOSFET having body contact for preventing floating body effect and method of fabricating the same
JP3456716B2 (en) Thin film SOI device
JP3393148B2 (en) High voltage power transistor
US8030730B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN109716531B (en) Silicon carbide semiconductor device
JPH04146674A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP2002094063A (en) Semiconductor device
JP2002158348A (en) Semiconductor device
JPH0457111B2 (en)
JP3076468B2 (en) Semiconductor device
JPH0324791B2 (en)
JPH0828426B2 (en) Protection of IGFET integrated circuits from electrostatic discharge
JP2002158353A (en) Mos field effect transistor
JP2950025B2 (en) Insulated gate bipolar transistor
JP3354127B2 (en) High voltage element and method of manufacturing the same
JPH049378B2 (en)
JP3404036B2 (en) PISO electrostatic discharge protection device
JPH05129525A (en) Semiconductor device
JPS63194367A (en) semiconductor equipment
JPH0888290A (en) Semiconductor device and method of using the same
JP4029549B2 (en) Semiconductor device
JP3583662B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP2002083935A (en) Semiconductor device
JPS6290964A (en) integrated circuit protection structure
JP2004288873A (en) Semiconductor device