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JPH06177339A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

Info

Publication number
JPH06177339A
JPH06177339A JP4331338A JP33133892A JPH06177339A JP H06177339 A JPH06177339 A JP H06177339A JP 4331338 A JP4331338 A JP 4331338A JP 33133892 A JP33133892 A JP 33133892A JP H06177339 A JPH06177339 A JP H06177339A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
electrostatic breakdown
transistor
insulating film
integrated circuit
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
JP4331338A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Takahashi
孝志 高橋
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4331338A priority Critical patent/JPH06177339A/en
Publication of JPH06177339A publication Critical patent/JPH06177339A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ICの素子の微細化に伴って出力トランジスタ
のドレイン面積を小さくした場合でも、出力パッドから
のサージ入力に対する静電破壊耐量の低下を防ぐ。 【構成】ICの出力回路部において、CMOS型の出力
回路11と、この出力回路の出力ノードに接続された出
力パッド12と、出力回路の出力ノードにゲートおよび
ソースが接続され、基板領域が電源電位ノードあるいは
接地電位ノードに接続され、ドレインが半導体基板およ
びウェル領域に接続され、閾値電圧がIC電源電圧より
も高くなるように形成されたゲート絶縁膜35を有する
静電破壊保護用のMOSトランジスタN2あるいはP2
とを具備することを特徴とする。
(57) [Abstract] [Purpose] Even when the drain area of the output transistor is reduced along with the miniaturization of IC elements, it is possible to prevent a decrease in electrostatic breakdown withstand against surge input from the output pad. In an output circuit section of an IC, a CMOS type output circuit 11, an output pad 12 connected to an output node of this output circuit, a gate and a source are connected to an output node of the output circuit, and a substrate region is a power source. A MOS transistor for electrostatic breakdown protection, which is connected to a potential node or a ground potential node, has a drain connected to a semiconductor substrate and a well region, and has a gate insulating film 35 formed to have a threshold voltage higher than an IC power supply voltage. N2 or P2
And is provided.

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、半導体集積回路(I
C)に係り、特に出力回路部の静電破壊保護用のMOS
トランジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor integrated circuit (I
Regarding C), especially the MOS for protection against electrostatic damage of the output circuit
Regarding transistors.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は、従来のCMOS型ICにおける
出力回路部の一例を示す。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows an example of an output circuit section in a conventional CMOS IC.

【0003】この出力回路部は、内部回路10からのデ
ータがCMOS型の出力バッファ回路11を経て出力端
子(パッド)12に出力する。上記出力バッファ回路1
1は、電源電位(VCC)ノードと接地電位(VSS)ノー
ドとの間に、出力用のPチャネルMOS(PMOS)ト
ランジスタP1およびNMOSトランジスタN1が直列
に接続されており、これらの出力トランジスタP1、N
1の各ドレインが出力パッド12に接続されている。
In this output circuit section, data from the internal circuit 10 is output to an output terminal (pad) 12 through a CMOS type output buffer circuit 11. Output buffer circuit 1
1, a P-channel MOS (PMOS) transistor P1 for output and an NMOS transistor N1 are connected in series between a power supply potential (VCC) node and a ground potential (VSS) node, and these output transistors P1, N
Each drain of 1 is connected to the output pad 12.

【0004】上記出力回路部においては、出力パッド1
2から静電気などのサージが入力すると、前記PMOS
トランジスタP1のドレイン領域(P型拡散層)と基板
領域(Nウェル)との接合による寄生ダイオードあるい
は前記NMOSトランジスタN1のドレイン領域(N型
拡散層)と基板領域(P型)との接合による寄生ダイオ
ードにより吸収することにより、出力トランジスタP
1、N1を静電破壊から保護している。
In the output circuit section, the output pad 1
When a surge such as static electricity is input from 2, the PMOS
Parasitic diode due to junction between drain region (P type diffusion layer) of transistor P1 and substrate region (N well) or parasitic due to junction between drain region (N type diffusion layer) of NMOS transistor N1 and substrate region (P type) By absorbing by the diode, the output transistor P
1 and N1 are protected from electrostatic breakdown.

【0005】ところで、ICにおける素子の微細化に伴
い、前記出力トランジスタP1、N1のドレイン面積も
小さくなり、前記寄生ダイオードのPN接合の面積も小
さくなっていく。これにより、上記PN接合の容量が小
さくなり、この容量と出力配線の抵抗分との時定数によ
り決まるサージ入力波形のなまりが小さくなるので、出
力トランジスタの静電破壊耐量が下がってしまう。
By the way, with the miniaturization of the elements in the IC, the drain areas of the output transistors P1 and N1 are also reduced, and the PN junction area of the parasitic diode is also reduced. As a result, the capacitance of the PN junction becomes small, and the rounding of the surge input waveform determined by the time constant of this capacitance and the resistance of the output wiring becomes small, and the electrostatic breakdown withstand capability of the output transistor decreases.

【0006】この静電破壊耐量の低下を防止するための
対策として、出力トランジスタのドレイン面積を大きく
して拡散層の容量を大きくすることが考えられるが、こ
れに伴って、チップサイズが大きくなり、チップコスト
が高くなってしまう。
As a measure for preventing the decrease in electrostatic breakdown resistance, it is conceivable to increase the drain area of the output transistor to increase the capacitance of the diffusion layer, but with this, the chip size increases. However, the chip cost will be high.

【0007】また、別の対策として、出力配線に抵抗を
挿入することが考えられるが、これに伴って、出力トラ
ンジスタの動作速度の低下や駆動能力の低下を招いてし
まう。
As another measure, it is possible to insert a resistor in the output wiring, but this causes a decrease in the operating speed of the output transistor and a decrease in the driving capability.

【0008】出力トランジスタが二重拡散ドレイン構造
である場合には、静電破壊耐量を高くする対策として、
出力トランジスタのゲート長を長く、ドレインの低濃度
層に不純物を追加して濃度を上げることが考えられる
が、ゲート長を長くすることによる動作速度の低下やプ
ロセスの追加によるコストアップを招いてしまう。
When the output transistor has a double diffused drain structure, as a measure for increasing the electrostatic breakdown resistance,
It is possible to increase the gate length of the output transistor and increase the concentration by adding impurities to the low concentration layer of the drain, but increasing the gate length lowers the operating speed and increases the cost due to the addition of processes. .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
ICは、素子の微細化に伴って出力トランジスタのドレ
イン面積が小さくなると、出力トランジスタの静電破壊
耐量が低下するという問題があった。
As described above, the conventional IC has a problem that when the drain area of the output transistor is reduced with the miniaturization of the element, the electrostatic breakdown resistance of the output transistor is reduced.

【0010】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、素子の微細化に伴って出力トランジスタのド
レイン面積が小さくなっても、出力パッドからのサージ
入力に対する出力トランジスタの静電破壊耐量の低下を
防止し得る半導体集積回路を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above problems. Even if the drain area of the output transistor becomes smaller due to the miniaturization of the element, the electrostatic breakdown of the output transistor against the surge input from the output pad. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of preventing a decrease in withstand voltage.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、CMOS型の出力回路と、上記出力回路の出力ノー
ドに接続された出力パッドと、上記出力回路の出力ノー
ドにゲートおよびソースが接続され、基板領域が電源電
位ノードあるいは接地電位ノードに接続され、ドレイン
が半導体基板およびウェル領域に接続され、閾値電圧が
集積回路電源電圧よりも高くなるように形成されたゲー
ト絶縁膜を有する静電破壊保護用のMOSトランジスタ
とを具備することを特徴とする。
In a semiconductor integrated circuit of the present invention, a CMOS type output circuit, an output pad connected to an output node of the output circuit, and a gate and a source connected to the output node of the output circuit. The substrate region is connected to the power supply potential node or the ground potential node, the drain is connected to the semiconductor substrate and the well region, and the gate insulating film is formed to have a threshold voltage higher than the integrated circuit power supply voltage. A MOS transistor for destruction protection is provided.

【0012】[0012]

【作用】出力パッドからサージが入力すると、これを出
力回路の出力トランジスタのドレイン領域および静電破
壊保護用のトランジスタで受ける。この場合、静電破壊
保護用のトランジスタがオン状態になり、サージ入力を
半導体基板あるいはウェル領域に逃がすようになる。
When a surge is input from the output pad, the surge is received by the drain region of the output transistor of the output circuit and the transistor for electrostatic breakdown protection. In this case, the electrostatic breakdown protection transistor is turned on, and the surge input is released to the semiconductor substrate or the well region.

【0013】これにより、素子の微細化に伴って出力ト
ランジスタのドレイン面積が小さくなっても、出力パッ
ドからのサージ入力に対する出力トランジスタの静電破
壊耐量の低下を防止することが可能になる。
As a result, even if the drain area of the output transistor becomes smaller due to the miniaturization of the element, it is possible to prevent the electrostatic breakdown withstand capability of the output transistor from being lowered with respect to the surge input from the output pad.

【0014】従って、素子を微細化しても、チップサイ
ズの増大やチップコストの上昇、あるいは、出力トラン
ジスタの動作速度の低下や駆動能力の低下を招くことな
く、静電破壊耐量を向上させることが可能になる。
Therefore, even if the element is miniaturized, the electrostatic breakdown withstand capability can be improved without increasing the chip size, the chip cost, the operating speed of the output transistor, and the driving capability. It will be possible.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明の第1実施例に係るCMO
S型ICの出力回路部を示す回路図である。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a CMO according to a first embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram which shows the output circuit part of S type IC.

【0016】この出力回路部は、内部回路10からのデ
ータがCMOS型の出力バッファ回路11を経て出力パ
ッド12に出力する。上記出力バッファ回路11は、V
CCノードとVSSノードとの間に、出力用のPMOSトラ
ンジスタP1およびNMOSトランジスタN1が直列に
接続されており、これらの出力トランジスタP1、N1
の各ドレイン(出力回路の出力ノード)が出力パッド1
2に接続されている。
This output circuit section outputs the data from the internal circuit 10 to the output pad 12 via the CMOS type output buffer circuit 11. The output buffer circuit 11 has V
An output PMOS transistor P1 and an NMOS transistor N1 are connected in series between the CC node and the VSS node, and these output transistors P1 and N1 are connected.
Each drain (the output node of the output circuit) is output pad 1
Connected to 2.

【0017】さらに、上記出力バッファ回路11の出力
ノードに静電破壊保護用のMOSトランジスタ(本例で
は、PMOSトランジスタP2およびNMOSトランジ
スタN2)が接続されている。
Further, the output node of the output buffer circuit 11 is connected to a MOS transistor for electrostatic breakdown protection (in this example, a PMOS transistor P2 and an NMOS transistor N2).

【0018】即ち、静電破壊保護用のNMOSトランジ
スタN2は、ゲート及びソース(N型拡散層)が出力パ
ッド12に接続され、ドレイン(N型拡散層)がVCCノ
ードに接続され、その基板領域(P型半導体基板)はV
SSノードに接続される。
That is, in the NMOS transistor N2 for electrostatic breakdown protection, the gate and source (N type diffusion layer) are connected to the output pad 12, the drain (N type diffusion layer) is connected to the VCC node, and the substrate region thereof is provided. (P-type semiconductor substrate) is V
Connected to SS node.

【0019】また、静電破壊保護用のPMOSトランジ
スタP2は、ゲート及びソース(P型拡散層)が出力パ
ッド12に接続され、ドレイン(P型拡散層)がVSSノ
ードに接続され、その基板領域(P型基板内のNウェル
領域)にはVCCが与えられる。
Also, in the electrostatic breakdown protection PMOS transistor P2, the gate and source (P-type diffusion layer) are connected to the output pad 12, the drain (P-type diffusion layer) is connected to the VSS node, and its substrate region is formed. VCC is applied to (N well region in the P type substrate).

【0020】そして、上記静電破壊保護用のNMOSト
ランジスタN2およびPMOSトランジスタP2は、そ
の閾値電圧がICの電源電圧VCCよりも高くなるように
ゲート絶縁膜が厚く形成されている。図2は、図1中の
出力用のNMOSトランジスタN1および静電破壊防止
用のNMOSトランジスタN2の素子構造を示す断面図
である。
In the electrostatic breakdown protection NMOS transistor N2 and PMOS transistor P2, the gate insulating film is formed thick so that the threshold voltage thereof becomes higher than the power supply voltage Vcc of the IC. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the element structure of the output NMOS transistor N1 and the electrostatic breakdown prevention NMOS transistor N2 in FIG.

【0021】ここで、31はP型半導体基板、32はP
型基板の表層部に選択的に形成されたNウェル、35は
基板表面に選択的に形成された素子分離用のフィールド
酸化膜、33aおよび33bは基板表層部の一部に形成
された出力用のNMOSトランジスタN1のソース領域
(N型拡散層)およびドレイン領域(N型拡散層)、3
4は基板表面に形成された出力用のNMOSトランジス
タのゲート絶縁膜、36aは上記ゲート絶縁膜34の上
に形成された出力用のNMOSトランジスタのゲート電
極(例えばポリシリコンが用いられている)である。
Here, 31 is a P-type semiconductor substrate and 32 is P
An N well selectively formed on the surface layer portion of the mold substrate, 35 is a field oxide film for element isolation selectively formed on the substrate surface, and 33a and 33b are output electrodes formed on a part of the substrate surface layer portion. Source region (N-type diffusion layer) and drain region (N-type diffusion layer) of the NMOS transistor N1 of
Reference numeral 4 is a gate insulating film of the output NMOS transistor formed on the surface of the substrate, and 36a is a gate electrode (for example, polysilicon is used) of the output NMOS transistor formed on the gate insulating film 34. is there.

【0022】前記出力用のNMOSトランジスタN1の
ドレイン領域33bは、静電破壊防止用のNMOSトラ
ンジスタN2のソース領域(N型拡散層)を兼ねてお
り、このソース領域33bに隣接するフィールド酸化膜
35を挟んで静電破壊防止用のNMOSトランジスタN
2のドレイン領域(N型拡散層)33cが基板31表層
部の一部およびNウェル32表層部の一部に連なるよう
に形成されている。
The drain region 33b of the output NMOS transistor N1 also serves as the source region (N-type diffusion layer) of the electrostatic breakdown preventing NMOS transistor N2, and the field oxide film 35 adjacent to the source region 33b. NMOS transistor N for electrostatic discharge prevention with a pin in between
The second drain region (N-type diffusion layer) 33c is formed so as to be continuous with a part of the surface layer portion of the substrate 31 and a part of the surface layer portion of the N well 32.

【0023】上記ソース領域33bとドレイン領域33
cとの間のフィールド酸化膜35は、静電破壊防止用の
NMOSトランジスタのゲート絶縁膜となっており、こ
の上に静電破壊防止用のNMOSトランジスタのゲート
電極36b(出力用のNMOSトランジスタのゲート電
極36aと同一配線層が用いられている)が形成されて
いる。つまり、静電破壊保護用のNMOSトランジスタ
のゲート絶縁膜35は、閾値電圧が集積回路電源電圧よ
りも低い他のMOSトランジスタ(出力用のNMOSト
ランジスタN1など)のゲート絶縁膜34よりも膜厚が
厚く形成されている。
The source region 33b and the drain region 33
The field oxide film 35 between c and c is a gate insulating film of the NMOS transistor for electrostatic breakdown prevention, and the gate electrode 36b of the NMOS transistor for electrostatic breakdown prevention (the output NMOS transistor (The same wiring layer as the gate electrode 36a is used) is formed. That is, the gate insulating film 35 of the NMOS transistor for electrostatic breakdown protection has a film thickness larger than that of the gate insulating film 34 of other MOS transistors (such as the output NMOS transistor N1) whose threshold voltage is lower than the integrated circuit power supply voltage. It is formed thick.

【0024】さらに、上記各ゲート電極36a、36b
の上に層間絶縁膜37が形成されている。そして、この
層間絶縁膜37上に前記出力用のNMOSトランジスタ
のソース配線38bおよび出力配線38aが金属配線に
より形成されている。上記ソース配線38bは、層間絶
縁膜37に開口されたコンタクト孔を通して前記出力用
のNMOSトランジスタのソース領域33aにコンタク
トしている。
Further, each of the gate electrodes 36a and 36b is provided.
An interlayer insulating film 37 is formed on the above. Then, the source wiring 38b and the output wiring 38a of the output NMOS transistor are formed on the interlayer insulating film 37 by metal wiring. The source wiring 38b is in contact with the source region 33a of the output NMOS transistor through a contact hole formed in the interlayer insulating film 37.

【0025】また、前記出力配線38aは、層間絶縁膜
37に開口されたコンタクト孔を通して前記静電破壊防
止用のNMOSトランジスタのゲート電極36bおよび
前記出力用のNMOSトランジスタのドレイン領域33
bにそれぞれコンタクトしている。さらに、上記各配線
38a、38bの上に保護膜39が形成され、この保護
膜39にパッド用開口(図示せず)が形成される。
In addition, the output wiring 38a has a gate electrode 36b of the NMOS transistor for preventing electrostatic breakdown and a drain region 33 of the NMOS transistor for output through a contact hole formed in the interlayer insulating film 37.
b are each contacted. Further, a protective film 39 is formed on each of the wirings 38a and 38b, and a pad opening (not shown) is formed in the protective film 39.

【0026】図2に示した構造の出力回路部において
は、出力パッドから正電荷のサージが入力すると、出力
配線38aを経て静電破壊防止用のNMOSトランジス
タのゲート電極36bに印加されると共に出力用のNM
OSトランジスタのドレイン領域33bに印加される。
これにより、静電破壊保護用のNMOSトランジスタN
2がオン状態になり、正電荷をNウェル領域32に逃が
すようになる。図3は、図1中の出力用のPMOSトラ
ンジスタP1および静電破壊防止用のPMOSトランジ
スタP2の素子構造を示す断面図である。
In the output circuit portion having the structure shown in FIG. 2, when a positive charge surge is input from the output pad, it is applied to the gate electrode 36b of the NMOS transistor for preventing electrostatic breakdown through the output wiring 38a and output. For NM
It is applied to the drain region 33b of the OS transistor.
As a result, the NMOS transistor N for electrostatic breakdown protection is
2 is turned on, and positive charges are released to the N well region 32. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the element structures of the output PMOS transistor P1 and the electrostatic breakdown prevention PMOS transistor P2 in FIG.

【0027】ここで、41はP型半導体基板、42はP
型基板の表層部に選択的に形成されたNウェル、45は
基板表面に選択的に形成された素子分離用のフィールド
酸化膜、43aおよび43bはNウェル表層部の一部に
形成された出力用のPMOSトランジスタのソース領域
(P型拡散層)およびドレイン領域(P型拡散層)、4
4はNウェル表面に形成された出力用のPMOSトラン
ジスタのゲート絶縁膜、46aは上記ゲート絶縁膜44
の上に形成された出力用のPMOSトランジスタのゲー
ト電極である。
Here, 41 is a P-type semiconductor substrate and 42 is a P-type semiconductor substrate.
An N well selectively formed on the surface layer of the mold substrate, 45 is a field oxide film for element isolation selectively formed on the substrate surface, and 43a and 43b are outputs formed on a part of the N well surface layer. Source region (P type diffusion layer) and drain region (P type diffusion layer) of the PMOS transistor for
4 is a gate insulating film of the output PMOS transistor formed on the surface of the N well, and 46a is the gate insulating film 44.
It is a gate electrode of an output PMOS transistor formed on the above.

【0028】前記出力用のPMOSトランジスタのドレ
イン領域43bは、静電破壊防止用のNMOSトランジ
スタのソース領域(P型拡散層)を兼ねており、このソ
ース領域43bに隣接するフィールド酸化膜45を挟ん
で静電破壊防止用のPMOSトランジスタのドレイン領
域(P型拡散層)43cが形成されており、このドレイ
ン領域43cはNウェル42表層部の一部および基板4
1表層部の一部に連なるように形成されている。
The drain region 43b of the output PMOS transistor also serves as the source region (P-type diffusion layer) of the NMOS transistor for electrostatic breakdown prevention, and the field oxide film 45 adjacent to the source region 43b is sandwiched therebetween. A drain region (P-type diffusion layer) 43c of the PMOS transistor for preventing electrostatic breakdown is formed in the drain region 43c, and the drain region 43c is part of the surface layer of the N well 42 and the substrate 4.
1 is formed so as to be continuous with a part of the surface layer portion.

【0029】上記ソース領域43bとドレイン領域43
cとの間のフィールド酸化膜45は、静電破壊防止用の
PMOSトランジスタのゲート絶縁膜となっており、こ
の上に静電破壊防止用のPMOSトランジスタのゲート
電極46bが形成されている。つまり、静電破壊保護用
のPMOSトランジスタのゲート絶縁膜45は、閾値電
圧が集積回路電源電圧よりも低い他のMOSトランジス
タ(出力用のPMOSトランジスタP1など)のゲート
絶縁膜よりも膜厚が厚く形成されている。
The source region 43b and the drain region 43
The field oxide film 45 between c and c is a gate insulating film of the PMOS transistor for preventing electrostatic breakdown, and the gate electrode 46b of the PMOS transistor for preventing electrostatic breakdown is formed thereon. That is, the gate insulating film 45 of the PMOS transistor for electrostatic breakdown protection is thicker than the gate insulating films of other MOS transistors whose threshold voltage is lower than the integrated circuit power supply voltage (such as the output PMOS transistor P1). Has been formed.

【0030】さらに、上記各ゲート電極46a、46b
の上に層間絶縁膜47が形成されている。そして、この
層間絶縁膜47上に前記出力用のPMOSトランジスタ
のソース配線48bおよび出力配線48aが金属配線に
より形成されている。上記ソース配線48bは、層間絶
縁膜47に開口されたコンタクト孔を通して前記出力用
のPMOSトランジスタのソース領域43aにコンタク
トしている。
Further, each of the gate electrodes 46a, 46b described above
An interlayer insulating film 47 is formed on the above. A source wiring 48b and an output wiring 48a of the output PMOS transistor are formed on the interlayer insulating film 47 by metal wiring. The source wiring 48b is in contact with the source region 43a of the output PMOS transistor through a contact hole opened in the interlayer insulating film 47.

【0031】また、前記出力配線48bは、層間絶縁膜
47に開口されたコンタクト孔を通して前記静電破壊防
止用のPMOSトランジスタのゲート電極46bおよび
前記出力用のPMOSトランジスタのドレイン領域43
bにそれぞれコンタクトしている。さらに、上記各配線
48a、48bの上に保護膜49が形成され、この保護
膜49にパッド用開口(図示せず)が形成される。
In addition, the output wiring 48b is provided with a gate electrode 46b of the PMOS transistor for preventing electrostatic breakdown and a drain region 43 of the output PMOS transistor through a contact hole formed in the interlayer insulating film 47.
b are each contacted. Further, a protective film 49 is formed on each of the wirings 48a and 48b, and a pad opening (not shown) is formed in the protective film 49.

【0032】図3に示した構造の出力回路部において
は、出力パッド42から負電荷のサージが入力すると、
出力配線48aを経て静電破壊防止用のPMOSトラン
ジスタのゲート電極46bに印加されると共に出力用の
PMOSトランジスタP1のドレイン領域43bに印加
される。これにより、静電破壊保護用のPMOSトラン
ジスタP2がオン状態になり、負電荷をP型基板41に
逃がすようになる。
In the output circuit section having the structure shown in FIG. 3, when a negative charge surge is input from the output pad 42,
It is applied to the gate electrode 46b of the PMOS transistor for preventing electrostatic breakdown through the output wiring 48a and to the drain region 43b of the output PMOS transistor P1. As a result, the electrostatic breakdown protection PMOS transistor P2 is turned on, and negative charges are released to the P-type substrate 41.

【0033】即ち、上記第1実施例のICにおいては、
出力パッド12からサージが入力すると、これを出力バ
ッファ回路11の出力トランジスタP1、N1のドレイ
ン領域で受けるだけではなく、静電破壊保護用のトラン
ジスタP2、N2でも受ける。この場合、静電破壊保護
用のトランジスタがオン状態になり、サージ入力を半導
体基板あるいはウェル領域に逃がすようになる。
That is, in the IC of the first embodiment,
When a surge is input from the output pad 12, the surge is received not only by the drain regions of the output transistors P1 and N1 of the output buffer circuit 11 but also by the electrostatic breakdown protection transistors P2 and N2. In this case, the electrostatic breakdown protection transistor is turned on, and the surge input is released to the semiconductor substrate or the well region.

【0034】これにより、素子の微細化に伴って出力ト
ランジスタP1、N1のドレイン面積が小さくなって
も、出力パッド12からのサージ入力に対する出力トラ
ンジスタP1、N1の静電破壊耐量の低下を防止するこ
とが可能になる。
As a result, even if the drain areas of the output transistors P1 and N1 are reduced with the miniaturization of the element, the electrostatic breakdown withstand capability of the output transistors P1 and N1 against the surge input from the output pad 12 is prevented from decreasing. It will be possible.

【0035】従って、素子を微細化しても、チップサイ
ズの増大やチップコストの上昇、あるいは、出力トラン
ジスタの動作速度の低下や駆動能力の低下を招くことな
く、静電破壊耐量を向上させることが可能になる。
Therefore, even if the element is miniaturized, the electrostatic breakdown withstand capability can be improved without increasing the chip size, the chip cost, the operating speed of the output transistor, and the driving capability. It will be possible.

【0036】なお、本発明は上記実施例に限らず、静電
破壊保護用のトランジスタとして、図2に示したNMO
SトランジスタN2のみ、あるいは、図3に示したPM
OSトランジスタP2のみ設ける場合も含む。図4は、
図2中の静電破壊防止用のNMOSトランジスタの変形
例を示す断面図である。
The present invention is not limited to the above embodiment, but the NMO shown in FIG. 2 can be used as a transistor for electrostatic breakdown protection.
Only the S transistor N2 or the PM shown in FIG.
It also includes the case where only the OS transistor P2 is provided. Figure 4
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modified example of the NMOS transistor for preventing electrostatic breakdown in FIG. 2.

【0037】図4の静電破壊防止用のNMOSトランジ
スタは、図2中に示した静電破壊防止用のNMOSトラ
ンジスタN2と比べて、そのゲート電極を出力配線(金
属配線)58aで代用した点が異なる。なお、その他は
図2の場合と同じであり、図4中の符号51、52、5
3a、53b、54〜57、58bは図2中の符号3
1、32、33a、33b、34〜37、38bとそれ
ぞれ対応している。このような図4の静電破壊防止用の
NMOSトランジスタも、図3の静電破壊防止用のNM
OSトランジスタと同様の効果が得られる。なお、図3
中の静電破壊防止用のPMOSトランジスタについて
も、上記と同様に、ゲート電極を金属配線で代用するこ
とが可能である。
In comparison with the NMOS transistor N2 for preventing electrostatic breakdown shown in FIG. 2, the NMOS transistor for preventing electrostatic breakdown in FIG. 4 has its gate electrode replaced by an output wiring (metal wiring) 58a. Is different. Others are the same as in the case of FIG. 2, and reference numerals 51, 52 and 5 in FIG.
3a, 53b, 54 to 57 and 58b are designated by reference numeral 3 in FIG.
1, 32, 33a, 33b, 34 to 37, 38b respectively. The NMOS transistor for preventing electrostatic breakdown of FIG. 4 is also the NM for preventing electrostatic breakdown of FIG.
The same effect as the OS transistor can be obtained. Note that FIG.
As for the internal PMOS transistor for preventing electrostatic breakdown, it is possible to substitute the metal wiring for the gate electrode as in the above.

【0038】図5は、本発明の第2実施例に係るNMO
S型あるいはPMOS型のICの出力回路部における出
力用のMOSトランジスタおよび静電破壊防止用のMO
Sトランジスタの一例を示す断面図である。
FIG. 5 shows an NMO according to the second embodiment of the present invention.
A MOS transistor for output and an MO for preventing electrostatic breakdown in the output circuit section of an S-type or PMOS-type IC
It is sectional drawing which shows an example of an S transistor.

【0039】ここで、61はP型あるいはN型の半導体
基板、65は基板表面に選択的に形成された素子分離用
のフィールド酸化膜、63aおよび63bは基板表層部
の一部に形成された出力用のMOSトランジスタのソー
ス領域およびドレイン領域、64は基板表面に形成され
た出力用のMOSトランジスタのゲート絶縁膜、66b
は上記ゲート絶縁膜64の上に形成された出力用のMO
Sトランジスタのゲート電極である。
Here, 61 is a P-type or N-type semiconductor substrate, 65 is a field oxide film for element isolation selectively formed on the substrate surface, and 63a and 63b are formed on a part of the substrate surface layer. Source region and drain region of the output MOS transistor, 64 is a gate insulating film of the output MOS transistor formed on the substrate surface, 66b
Is an output MO formed on the gate insulating film 64.
This is the gate electrode of the S transistor.

【0040】前記出力用のMOSトランジスタのドレイ
ン領域63bは、静電破壊防止用のMOSトランジスタ
のソース領域を兼ねており、このソース領域63bに隣
接するフィールド酸化膜65を挟んで静電破壊防止用の
MOSトランジスタのドレイン領域63bが形成され、
このドレイン領域63bに連なるように異種の導電型
(基板とは同一導電型)の拡散層領域63cが形成され
ている。
The drain region 63b of the output MOS transistor also serves as the source region of the electrostatic breakdown preventing MOS transistor, and the electrostatic breakdown prevention is provided with the field oxide film 65 adjacent to the source region 63b interposed therebetween. A drain region 63b of the MOS transistor is formed,
A diffusion layer region 63c of a different conductivity type (same conductivity type as the substrate) is formed so as to be continuous with the drain region 63b.

【0041】上記ソース領域63bとドレイン領域63
cとの間のフィールド酸化膜65は、静電破壊防止用の
MOSトランジスタのゲート絶縁膜となっており、この
上に静電破壊防止用のMOSトランジスタのゲート電極
66bが形成されている。つまり、静電破壊保護用のP
MOSトランジスタのゲート絶縁膜65は、閾値電圧が
集積回路電源電圧よりも低い他のMOSトランジスタ
(出力用のMOSトランジスタなど)のゲート絶縁膜よ
りも膜厚が厚く形成されている。
The source region 63b and the drain region 63
The field oxide film 65 between c and c is a gate insulating film of the MOS transistor for preventing electrostatic breakdown, and the gate electrode 66b of the MOS transistor for preventing electrostatic breakdown is formed on this. In other words, P for electrostatic damage protection
The gate insulating film 65 of the MOS transistor is formed to be thicker than the gate insulating film of another MOS transistor whose threshold voltage is lower than the integrated circuit power supply voltage (such as an output MOS transistor).

【0042】さらに、上記各ゲート電極66a、66b
の上に層間絶縁膜67が形成されている。そして、この
層間絶縁膜67上に前記出力用のMOSトランジスタの
ソース配線68b、出力配線68aおよび接続配線68
cが金属配線により形成されている。上記ソース配線6
8bは、層間絶縁膜67に開口されたコンタクト孔を通
して前記出力用のMOSトランジスタのソース領域63
aにコンタクトしている。
Furthermore, each of the gate electrodes 66a and 66b described above.
An interlayer insulating film 67 is formed on the above. The source wiring 68b, the output wiring 68a and the connection wiring 68 of the output MOS transistor are formed on the interlayer insulating film 67.
c is formed by metal wiring. Source wiring 6
8b is a source region 63 of the output MOS transistor through a contact hole formed in the interlayer insulating film 67.
Contact a.

【0043】前記出力配線68aは、層間絶縁膜67に
開口されたコンタクト孔を通して前記静電破壊防止用の
MOSトランジスタのゲート電極66bおよび前記出力
用のMOSトランジスタのドレイン領域63bにそれぞ
れコンタクトしている。
The output wiring 68a is in contact with the gate electrode 66b of the MOS transistor for preventing electrostatic breakdown and the drain region 63b of the MOS transistor for output through a contact hole formed in the interlayer insulating film 67. .

【0044】また、前記接続配線68cは、層間絶縁膜
67に開口されたコンタクト孔の底部で静電破壊防止用
のPMOSトランジスタのドレイン領域63cおよびこ
れに連なる異種導電型の拡散層領域62にコンタクトさ
れている。
The connection wiring 68c contacts the drain region 63c of the PMOS transistor for preventing electrostatic breakdown and the diffusion layer region 62 of different conductivity type connected thereto at the bottom of the contact hole opened in the interlayer insulating film 67. Has been done.

【0045】図5に示した構造では、図2あるいは図3
に示したICと比べて、ウエル領域が存在せず、P型あ
るいはN型の半導体基板の表層部に出力用のMOSトラ
ンジスタおよび静電破壊防止用のMOSトランジスタが
形成されている。
In the structure shown in FIG. 5, the structure shown in FIG.
Compared to the IC shown in FIG. 3, the well region does not exist, and the output MOS transistor and the electrostatic breakdown preventing MOS transistor are formed on the surface layer of the P-type or N-type semiconductor substrate.

【0046】即ち、上記第2実施例のICにおいては、
出力パッド12からサージが入力すると、これを出力回
路の出力トランジスタのドレイン領域で受けるだけでは
なく、静電破壊保護用のトランジスタでも受ける。この
場合、静電破壊保護用のトランジスタがオン状態にな
り、サージ入力を静電破壊保護用のトランジスタ、接続
配線68c、拡散層領域62を通して半導体基板61に
逃がすようになる。これにより、前記第1実施例と同様
の効果が得られる。
That is, in the IC of the second embodiment,
When a surge is input from the output pad 12, the surge is received not only by the drain region of the output transistor of the output circuit but also by the transistor for protection against electrostatic breakdown. In this case, the electrostatic breakdown protection transistor is turned on, and the surge input is released to the semiconductor substrate 61 through the electrostatic breakdown protection transistor, the connection wiring 68c, and the diffusion layer region 62. As a result, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0047】なお、上記第2実施例では、静電破壊防止
用のMOSトランジスタのドレイン領域63bおよび異
種導電型の拡散層領域63cを隣接するように形成して
いるが、これらを離して形成し、両者間を配線で接続す
るように形成してもよい。
Although the drain region 63b of the MOS transistor for preventing electrostatic breakdown and the diffusion layer region 63c of different conductivity type are formed adjacent to each other in the second embodiment, they are formed separately. , May be formed so as to be connected by wiring.

【0048】なお、図5中の静電破壊防止用のMOSト
ランジスタについても、図4に示したように、ゲート電
極66bを省略して金属配線68aで代用することが可
能である。
As for the MOS transistor for preventing electrostatic breakdown in FIG. 5, it is possible to omit the gate electrode 66b and substitute the metal wiring 68a as shown in FIG.

【0049】[0049]

【発明の効果】上述したように本発明のICによれば、
素子の微細化に伴って出力トランジスタのドレイン面積
が小さくなっても、出力パッドからのサージ入力に対す
る出力トランジスタの静電破壊耐量の低下を防止するこ
とができる。
As described above, according to the IC of the present invention,
Even if the drain area of the output transistor becomes smaller due to the miniaturization of the element, it is possible to prevent the electrostatic breakdown withstand capability of the output transistor from being reduced by the surge input from the output pad.

【0050】従って、素子を微細化しても、チップサイ
ズの増大やチップコストの上昇、あるいは、出力トラン
ジスタの動作速度の低下や駆動能力の低下を招くことな
く、静電破壊耐量を向上させることができる。
Therefore, even if the element is miniaturized, the electrostatic breakdown withstand amount can be improved without increasing the chip size, the chip cost, the operating speed of the output transistor, and the driving capability. it can.

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

【図1】本発明の第1実施例に係るCMOS型ICの出
力回路部を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an output circuit section of a CMOS type IC according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中の出力用のNMOSトランジスタおよび
静電破壊防止用のNMOSトランジスタを示す断面図。
2 is a cross-sectional view showing an output NMOS transistor and an electrostatic breakdown prevention NMOS transistor in FIG.

【図3】図1中の出力用のPMOSトランジスタおよび
静電破壊防止用のPMOSトランジスタを示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an output PMOS transistor and an electrostatic breakdown prevention PMOS transistor in FIG.

【図4】図2中の静電破壊防止用のNMOSトランジス
タの変形例を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the NMOS transistor for preventing electrostatic breakdown in FIG.

【図5】本発明の第2実施例に係るNMOS型あるいは
PMOS型のICの出力回路部における出力用のMOS
トランジスタおよび静電破壊防止用のMOSトランジス
タの一例を示す断面図。
FIG. 5 is an output MOS in an output circuit section of an NMOS type or PMOS type IC according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a transistor and a MOS transistor for preventing electrostatic breakdown.

【図6】従来の半導体集積回路の出力回路部の一例を示
す回路図。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of an output circuit section of a conventional semiconductor integrated circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…内部回路、11…出力バッファ回路、12…出力
パッド、P1、N1…出力用MOSトランジスタ、P
2、N2…静電破壊保護用のMOSトランジスタ、3
1、41、51、61…半導体基板、32、42…Nウ
ェル、33a、43a、63a…出力用MOSトランジ
スタのソース領域、33b、43b、63b…出力用M
OSトランジスタのドレイン領域、33c、43c、5
3c、63c…静電破壊防止用MOSトランジスタのド
レイン領域、34、44、54、64…ゲート絶縁膜、
35、45、55、65…フィールド酸化膜、36a、
46a、66a…出力用MOSトランジスタのゲート電
極、36b、46b、66b…静電破壊防止用MOSト
ランジスタのゲート電極、37、47、57、67…層
間絶縁膜、38a、48a、68a…出力配線、38
b、48b、68b…出力用MOSトランジスタのソー
ス配線、39、49、69…保護膜、62…異種導電型
の拡散層領域。
10 ... Internal circuit, 11 ... Output buffer circuit, 12 ... Output pad, P1, N1 ... Output MOS transistor, P
2, N2 ... MOS transistor for electrostatic breakdown protection, 3
1, 41, 51, 61 ... Semiconductor substrate, 32, 42 ... N well, 33a, 43a, 63a ... Source region of output MOS transistor, 33b, 43b, 63b ... Output M
OS transistor drain regions 33c, 43c, 5
3c, 63c ... Drain region of electrostatic breakdown preventing MOS transistor, 34, 44, 54, 64 ... Gate insulating film,
35, 45, 55, 65 ... Field oxide film, 36a,
46a, 66a ... Gate electrodes of output MOS transistors, 36b, 46b, 66b ... Gate electrodes of electrostatic breakdown prevention MOS transistors, 37, 47, 57, 67 ... Interlayer insulating films, 38a, 48a, 68a ... Output wiring, 38
b, 48b, 68b ... Source wiring of output MOS transistor, 39, 49, 69 ... Protective film, 62 ... Diffusion layer region of different conductivity type.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CMOS型の出力回路と、 上記出力回路の出力ノードに接続された出力パッドと、 上記出力回路の出力ノードにゲートおよびソースが接続
され、基板領域が電源電位ノードあるいは接地電位ノー
ドに接続され、ドレインが半導体基板およびウェル領域
に接続され、閾値電圧が集積回路電源電圧よりも高くな
るように形成されたゲート絶縁膜を有する静電破壊保護
用のMOSトランジスタとを具備することを特徴とする
半導体集積回路。
1. A CMOS type output circuit, an output pad connected to an output node of the output circuit, a gate and a source connected to the output node of the output circuit, and a substrate region having a power supply potential node or a ground potential node. And a drain connected to the semiconductor substrate and the well region, and a MOS transistor for electrostatic breakdown protection having a gate insulating film formed to have a threshold voltage higher than an integrated circuit power supply voltage. A characteristic semiconductor integrated circuit.
【請求項2】 MOS型の出力回路と、 上記出力回路の出力ノードに接続された出力パッドと、 上記出力回路の出力ノードにゲートおよびソースが接続
され、基板領域が電源電位ノードあるいは接地電位ノー
ドに接続され、ドレインが異種導電型の拡散層を介して
半導体基板に接続され、閾値電圧が集積回路電源電圧よ
りも高くなるように形成されたゲート絶縁膜を有する静
電破壊保護用のMOSトランジスタとを具備することを
特徴とする半導体集積回路。
2. A MOS type output circuit, an output pad connected to an output node of the output circuit, a gate and a source connected to the output node of the output circuit, and a substrate region having a power supply potential node or a ground potential node. MOS transistor for electrostatic breakdown protection having a gate insulating film formed so that the drain voltage is connected to the semiconductor substrate through a diffusion layer of different conductivity type and the threshold voltage is higher than the integrated circuit power supply voltage. And a semiconductor integrated circuit.
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
において、 前記静電破壊保護用のMOSトランジスタのゲート絶縁
膜は、閾値電圧が集積回路電源電圧よりも低い他のMO
Sトランジスタのゲート絶縁膜よりも膜厚が厚いことを
特徴とする半導体集積回路。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the gate insulating film of the electrostatic breakdown protection MOS transistor has a threshold voltage lower than an integrated circuit power supply voltage.
A semiconductor integrated circuit, which is thicker than a gate insulating film of an S transistor.
【請求項4】 請求項1または2記載の半導体集積回路
において、 前記静電破壊保護用のMOSトランジスタのゲート絶縁
膜は、フィールド酸化膜であることを特徴とする半導体
集積回路。
4. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a gate insulating film of the MOS transistor for electrostatic breakdown protection is a field oxide film.
【請求項5】 請求項1または2記載の半導体集積回路
において、 前記静電破壊保護用のMOSトランジスタのゲート電極
が金属配線により形成され、このMOSトランジスタの
ゲート絶縁膜は、フィールド酸化膜およびその上部で前
記金属配線とに形成された層間絶縁膜が用いられている
ことを特徴とする半導体集積回路。
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the gate electrode of the MOS transistor for electrostatic breakdown protection is formed of a metal wiring, and the gate insulating film of this MOS transistor is a field oxide film and its A semiconductor integrated circuit characterized in that an interlayer insulating film formed above the metal wiring is used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5977594A (en) * 1997-06-09 1999-11-02 Nec Corporation Protecting circuit for a semiconductor circuit
KR100324323B1 (en) * 1999-07-28 2002-02-16 김영환 Esd protecting circuit for semiconductor memory device

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