WO2013084451A1 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013084451A1 WO2013084451A1 PCT/JP2012/007661 JP2012007661W WO2013084451A1 WO 2013084451 A1 WO2013084451 A1 WO 2013084451A1 JP 2012007661 W JP2012007661 W JP 2012007661W WO 2013084451 A1 WO2013084451 A1 WO 2013084451A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- impurity diffusion
- diffusion region
- region
- conductivity type
- contact
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 300
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 299
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 16
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/102—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H10D62/103—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices
- H10D62/105—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D18/00—Thyristors
- H10D18/60—Gate-turn-off devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/124—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of semiconductor bodies or of junctions between the regions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/60—Impurity distributions or concentrations
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/62—Electrodes ohmically coupled to a semiconductor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D89/00—Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
- H10D89/60—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
- H10D89/601—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs
- H10D89/611—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs using diodes as protective elements
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D89/00—Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
- H10D89/60—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
- H10D89/601—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs
- H10D89/711—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs using bipolar transistors as protective elements
Definitions
- the present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a structure for protecting a circuit from a surge current caused by static electricity or the like.
- semiconductor devices have been formed by forming various elements.
- One of them is a semiconductor device in which a digital circuit and an analog circuit are mixed.
- the voltage level of the signal handled with respect to the voltage level that is the boundary between the high level and the low level called the threshold value is close to both ends of the voltage change range, so there is a possibility that the signal value may be mistaken.
- the handling of the voltage level that is low and deviates from the threshold value has an advantage that it is not severe compared to the analog signal.
- the signal level is determined by the voltage level of the signal at the switching timing of the operation clock signal serving as a reference.
- the disturbance of the voltage level at times other than the switching timing of the operation clock signal is In many cases, it does not affect the processing result of the digital circuit.
- the analog circuit part it is important to accurately detect the voltage level of the signal to be handled and to perform transmission and processing, and the disturbance of the signal voltage greatly affects the processing result.
- the disturbance of the signal voltage occurs due to various noise effects.
- Noise or the like given from the outside of the semiconductor device may be able to reduce the influence on the internal elements by increasing the so-called shielding property of the semiconductor device itself.
- some noise is generated inside the semiconductor element.
- a digital element generates noise in switching from a high level to a low level and switching from a low level to a high level. Even if such switching noise does not lead to a malfunction in the digital circuit, it greatly affects the processing of the analog circuit.
- a structure called a triple well in which a digital element and an analog element are separated in a semiconductor device may be employed.
- the triple well structure has a problem that the internal element is destroyed due to a surge current caused by ESD (electrostatic discharge) or the like.
- ESD electrostatic discharge
- Patent Document 1 As a countermeasure against the surge current, for example, there is a method described in Patent Document 1.
- the present invention has been made to solve at least one of the above-described problems or problems, and can be realized as the following application examples or embodiments.
- the semiconductor device includes a first conductivity type semiconductor substrate, a second conductivity type first impurity diffusion region, a first conductivity type second impurity diffusion region, and a second conductivity type third impurity.
- the first impurity diffusion region is provided in the semiconductor substrate, and the second impurity
- the diffusion region is provided in the first impurity diffusion region
- the third impurity diffusion region is provided in the second impurity diffusion region
- the first portion of the fourth impurity diffusion region is the second impurity diffusion region.
- the second impurity diffusion region is provided apart from the third impurity diffusion region, and the second portion of the fourth impurity diffusion region is the surface side of the semiconductor substrate of the third portion of the first impurity diffusion region.
- the first portion and the second portion are continuous,
- the first contact is provided in contact with the second portion, the first contact and the third portion overlap in plan view, and the first power source is connected to the third impurity diffusion region. It is characterized by. In this specification, “separation” means that an appropriate distance is maintained without contact.
- the second portion of the fourth impurity diffusion region is provided on the surface side of the semiconductor substrate of the third portion of the first impurity diffusion region,
- the first part and the second part are continuous, and the first contour
- the first contact and the third portion overlap in plan view, and the first power source is connected to the third impurity diffusion region.
- a first conductivity type impurity diffusion region is formed below a second conductivity type impurity diffusion region to which a contact is connected.
- a second conductivity type impurity diffusion region is formed under the first conductivity type impurity diffusion region. That is, the layers under the contact are in the order of the second conductivity type layer, the first conductivity type layer, the second conductivity type layer, and the first conductivity type layer (substrate) as viewed from the contact side. To do. In this case, when a surge current enters the contact, breakdown is likely to occur at an interface between the second conductivity type layer to which the contact is connected and the first conductivity type layer immediately below the layer having a different conductivity type.
- the second conductivity type first impurity diffusion region below the second conductivity type fourth impurity diffusion region to which the first contact is connected is the same conductivity type. Therefore, the breakage at the boundary between the fourth impurity diffusion region and the first impurity diffusion region is less likely to occur.
- the first impurity diffusion region is, for example, a layer having a function of element isolation between an analog element and a digital element, and the area of the first impurity diffusion region in a plan view of the semiconductor device is It is considered that the influence of the surge current at the boundary between the first impurity diffusion region and the semiconductor substrate is smaller than the influence at the boundary of the fourth impurity diffusion region.
- a first power supply is connected to the third impurity diffusion region of the second conductivity type.
- the first power source may be GND, for example.
- GND gate controlled diode
- the gap between the fourth impurity diffusion region and the third impurity diffusion region is provided.
- the barrier can be controlled appropriately.
- the predetermined region of the first impurity diffusion region that can sandwich the second impurity diffusion region between the first contact and the third portion is a first region. It is preferable that they are connected by wiring.
- the first contact and the predetermined region of the first impurity diffusion region that can sandwich the second impurity diffusion region between the third portion are connected by the first wiring.
- the occurrence of a potential difference in the first impurity diffusion region can be reduced by applying the voltage due to the surge voltage to the first impurity diffusion region widely across the second impurity diffusion region in which an element is mainly formed.
- the flow of surge current other than the route to the first power supply can be suppressed, and breakdown due to surge current can be reduced.
- the semiconductor device includes a first conductivity type semiconductor substrate, a second conductivity type first impurity diffusion region provided in the semiconductor substrate, and a first impurity diffusion region provided in the first impurity diffusion region.
- a first conductivity type second impurity diffusion region; a second conductivity type third impurity diffusion region provided in the second impurity diffusion region; a second conductivity type fourth impurity diffusion region; and the second impurity A fifth impurity diffusion region of a second conductivity type provided in the diffusion region, a first contact, and a first power source, wherein the second impurity diffusion region is the first impurity diffusion in a plan view.
- the third impurity diffusion region and the fifth impurity diffusion region are surrounded by the first region of the region and so as to surround the second region of the first impurity diffusion region. Are arranged so that the area of The four impurity diffusion regions are disposed between the third impurity diffusion region and the fifth impurity diffusion region in plan view, and the fourth impurity diffusion region includes a first portion, a second portion, and a third portion. The second portion is disposed in the second region, and the first portion is disposed on the third impurity diffusion region side of the second impurity diffusion region and spaced apart from the third impurity diffusion region.
- the third portion is disposed on the fifth impurity diffusion region side of the second impurity diffusion region and spaced apart from the fifth impurity diffusion region, and the first portion, the second portion, and the third portion The portion is continuous, the first contact is provided in contact with the second portion, and the first power source is connected to the third impurity diffusion region and the fifth impurity diffusion region. To do.
- a semiconductor device includes a first conductivity type semiconductor substrate, a second conductivity type first impurity diffusion region provided in the semiconductor substrate, and the first impurity diffusion region.
- the third impurity diffusion region and the fifth impurity diffusion region are planarly disposed so as to be surrounded by the first region of the first impurity diffusion region and the second region of the first impurity diffusion region.
- the second region is located in between The fourth impurity diffusion region is disposed between the third impurity diffusion region and the fifth impurity diffusion region in plan view, and the fourth impurity diffusion region includes the first portion, The second portion is disposed in the second region, and the first portion is diffused on the third impurity diffusion region side of the second impurity diffusion region.
- the third portion is disposed apart from the fifth impurity diffusion region on the side of the fifth impurity diffusion region of the second impurity diffusion region, the first portion, and the second portion
- the first portion is provided so as to contact the second portion, and the first power source is connected to the third impurity diffusion region and the fifth impurity diffusion region.
- the second portion of the second conductivity type fourth impurity diffusion region to which the first contact is connected is formed in the second region of the second conductivity type first impurity diffusion region, and the first contact is connected Since the region and the region below it have the same conductivity type, breakdown at the boundary between the fourth impurity diffusion region and the first impurity diffusion region is unlikely to occur. Further, by providing GCD or the like between the first portion and the third impurity diffusion region and between the third portion and the fifth impurity diffusion region, the fourth impurity diffusion region and the third impurity diffusion region are The barrier between them can be controlled appropriately.
- the same potential is supplied to different portions of the first impurity diffusion region.
- the potential difference can be reduced in the diffusion region, the flow of surge current other than the route to the first power supply can be suppressed, and breakdown due to surge current can be reduced.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device.
- FIG. FIG. 3 is a schematic diagram of a plan view and a cross section of the semiconductor device according to the first embodiment.
- FIG. 6 is a schematic diagram of a plan view and a cross section of a semiconductor device in Example 2. The figure which shows the manufacturing process of a semiconductor device. The figure which shows the manufacturing process of the conventional semiconductor device.
- FIG. 3 is a schematic plan view of a semiconductor device. Sectional drawing of the conventional semiconductor device.
- FIG. 7A shows a cross-sectional view of a predetermined portion of a semiconductor device 900 having a conventional triple well structure.
- a second conductivity type first impurity diffusion region 920 is formed in a first conductivity type semiconductor substrate 910, and the first conductivity type second impurity diffusion region is so formed as to float in the first impurity diffusion region 920.
- a contact 953 is formed in the fourth impurity diffusion region 950, and the first wiring 901 is connected to the contact 953.
- the first wiring 901 is a wiring connected to the pad 909 connected to the external terminal.
- a contact 948 and a contact 949 are formed on the surfaces of the third impurity diffusion region 940 and the third impurity diffusion region 941, a second wiring 902 is connected to the contact 948, and a third wiring 903 is connected to the contact 949. Is formed.
- the second wiring 902 and the third wiring 903 are connected to a first power source (not shown).
- a first gate 960 is provided between the third impurity diffusion region 940 and the fourth impurity diffusion region 950, and a second gate 961 is provided between the third impurity diffusion region 941 and the fourth impurity diffusion region 950. Is provided.
- the first impurity diffusion region 920 becomes an N-type well and the second impurity diffusion region 930 becomes a P-type well. That is, the semiconductor substrate 910, the first impurity diffusion region 920, and the second impurity diffusion region 930 form a triple well structure.
- the first power supply may be GND.
- the bipolar BP composed of the impurity diffusion region 940 and the fourth impurity diffusion region 950 (BP in FIG. 7- (a) and FIG. 7- (b)) is turned on, and a surge current is applied to the first power supply via the bipolar BP. It is possible to flow.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a predetermined portion of a semiconductor device 100 to which the present invention is applied.
- the semiconductor device 100 includes a first conductivity type semiconductor substrate 10, a second conductivity type first impurity diffusion region 20, a first conductivity type second impurity diffusion region 30, and a second conductivity type third impurity diffusion region 40.
- the third conductivity diffusion region 41 of the second conductivity type and the fourth impurity diffusion region 50 of the second conductivity type are formed.
- a first gate 60 is provided between the third impurity diffusion region 40 and the fourth impurity diffusion region 50, and a second gate is provided between the third impurity diffusion region 41 and the fourth impurity diffusion region 50. 61 is provided.
- the structure of the semiconductor substrate 10, the first impurity diffusion region 20, and the second impurity diffusion region 30 forms a triple well structure.
- the first conductivity type is P-type and the second conductivity type is N-type.
- the first impurity diffusion region 20 is an N-type well, and the second impurity diffusion region 30 is a P-type well.
- a contact 53 is formed on the surface of the fourth impurity diffusion region 50, and the first wiring 101 is connected to the contact 53.
- the first wiring 101 is a wiring connected to the pad 109 connected to the external terminal.
- the first impurity diffusion region 20 is disposed in a region immediately below the fourth impurity diffusion region 50 where the contact 53 is provided.
- a contact 48 and a contact 49 are formed on the surfaces of the third impurity diffusion region 40 and the third impurity diffusion region 41, the second wiring 102 is connected to the contact 48, and the third wiring 103 is connected to the contact 49. Is formed.
- the second wiring 102 and the third wiring 103 are connected to a first power source (not shown).
- the bipolar BP constituted by the impurity diffusion region 40 and the fourth impurity diffusion region 50 is turned on, and a surge current can be passed to the first power supply via the bipolar BP.
- a predetermined time elapses before the bipolar BP is turned on, but the first impurity having the same conductivity type as that of the fourth impurity diffusion region 50 is located immediately below the fourth impurity diffusion region 50 where the contact 53 is provided. Since it is the diffusion region 20, it is possible to prevent destruction near the boundary between the fourth impurity diffusion region 50 and the first impurity diffusion region 20.
- the first power supply may be GND.
- FIG. 2 shows a plan view of a part of the semiconductor device 200 and a cross-sectional view taken along line AB of the plan view. The broken line shows the correspondence between the plan view and the sectional view for convenience.
- the same components as those of the semiconductor device 100 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
- a region having a higher impurity concentration exists on the surface side of the semiconductor substrate in each region.
- Tap region 80 in semiconductor substrate 10 tap region 21 in first impurity diffusion region 20, tap region 32 in second impurity diffusion region 30, tap region 42 in third impurity diffusion region 40, tap region in third impurity diffusion region 41 43 and the tap region 51 in the fourth impurity diffusion region 50 correspond to this.
- the tap area 21 and the tap area 51 are connected via the first wiring 101.
- the element isolation regions 90 are connected so as to sandwich the respective tap regions.
- the second impurity diffusion region 30 is formed so as to float on the first impurity diffusion region 20, and when viewed in plan, the region immediately below the contact 53 is a partial region of the first impurity diffusion region 20,
- the fourth impurity diffusion region 50 has a structure that covers the partial region.
- the first wiring 101 is connected to a pad 109 and to a part of a pair of CMOSs.
- the first signal wiring 104 connected to the first gate 60 and the second gate 61 is connected to a circuit (not shown).
- the tap area 32, the tap area 42, and the tap area 43 are connected to GND.
- the first impurity diffusion region 20 Since the first wiring 101 is connected to the tap region 21 and the tap region 51, the first impurity diffusion region 20 is kept at the same potential even when a surge voltage is applied to the pad 109. With this structure, it is possible to prevent breakdown due to surge current near the boundary between the fourth impurity diffusion region 50 and the first impurity diffusion region 20.
- the surge voltage is a positive voltage
- silicide 52 is formed on the surfaces of the tap region 21, the tap region 32, the tap region 42, the tap region 43, the tap region 51, and the tap region 80. By forming the silicide 52, the resistance value in the current path can be reduced.
- FIG. 3 shows a plan view of a part of the semiconductor device 300 and a cross-sectional view taken along line AB of the plan view. The broken line shows the correspondence between the plan view and the sectional view for convenience. Also in the description of this embodiment, the same components as those of the semiconductor device 100 or the semiconductor device 200 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
- the first gate 60 is connected to the second wiring 102.
- the second gate 61 is connected to the third wiring 103. Since the first gate 60 and the second gate 61 are connected to GND, the barrier between the fourth impurity diffusion region 50 and the third impurity diffusion region 40 is appropriately maintained.
- the semiconductor device 300 is an element only for ESD, and the first wiring 101 is connected to other input / output elements. Other structures are the same as those of the semiconductor device 200. With this structure, it is possible to prevent breakdown due to surge current near the boundary between the fourth impurity diffusion region 50 and the first impurity diffusion region 20.
- the surge voltage When the surge voltage is a positive voltage, after the parasitic diode between the fourth impurity diffusion region 50 and the second impurity diffusion region 30 becomes an avalanche break, the second impurity diffusion region 30, the third impurity diffusion region 40, and the second impurity diffusion region A surge current flows to GND via the three impurity diffusion regions 41.
- the surge voltage is a negative voltage, a current flows in the forward direction in the parasitic diode between the fourth impurity diffusion region 50 and the second impurity diffusion region 30, and the fourth impurity diffusion is performed from the tap region 32.
- a surge current flows through the region 50.
- FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views at the same position as shown in FIG. 2 or FIG.
- a plurality of element isolation regions 90 are formed on the surface of the first surface of the first conductivity type semiconductor substrate 10 (FIG. 4A).
- the plurality of element isolation regions 90 include a first element isolation region 91 and a second element isolation region 92.
- processing such as ion implantation is performed on the region surrounded by the first element isolation region 91 to form the first impurity diffusion region 20 (FIG. 4B).
- a resist 93 is formed leaving a region surrounded by the second element isolation region 92, and ion implantation is performed to form the second impurity diffusion region 30 (FIG. 5- (a)).
- the process is repeated, and the third impurity diffusion region 40, the fourth impurity diffusion region 50, the first gate 60, the second gate 61, and the like are formed in the second impurity diffusion region 30. Further, a tap region having a higher concentration is formed in a region not covered with the element isolation region 90 (FIG. 5- (b)).
- a plurality of element isolation regions 90 are formed on the surface of the first surface of the first conductivity type semiconductor substrate 10 (FIG. 4A).
- a resist 94 is formed while leaving a partial region of the surface of the first impurity diffusion region 20 in a region surrounded by the second element isolation region 92, and ion implantation is performed to perform the second impurity diffusion region. 30 is formed (FIG. 4- (c)).
- a region other than a partial region on the surface of the first impurity diffusion region 20 is a region where the contact 53 is formed in a later step.
- the process is repeated, and the third impurity diffusion region 40, the fourth impurity diffusion region 50, the first gate 60, the second gate 61, and the like are formed in the second impurity diffusion region 30. Further, a tap region having a higher concentration is formed in a region not covered with the element isolation region 90 (FIG. 4- (d)).
- FIG. 6 shows a plan view of the semiconductor device 200 or the semiconductor device 300 after the step of FIG. 4- (d).
- the first impurity diffusion region 20, the second impurity diffusion region 30, the third impurity diffusion region 40, the third impurity diffusion region 41, and the fourth impurity diffusion region 50 on the surface of the semiconductor device 200 or the semiconductor device 300.
- the arrangement is indicated by a broken line.
- the second impurity diffusion region 30 is not formed under the portion of the fourth impurity diffusion region 50 where the contact 53 is formed, and the first impurity diffusion region 20 is formed.
- the difference between the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention and the method for manufacturing a conventional semiconductor device is only the difference in the shape of the resist 93 and the resist 94 to be formed. Therefore, it is possible to manufacture the semiconductor device according to the present invention without making a major change in manufacturing equipment.
- the first conductivity type is P type and the second conductivity type is N type.
- the first conductivity type may be N type and the second conductivity type may be P type.
- DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor substrate, 20 ... 1st impurity diffusion region, 21 ... Tap region, 30 ... 2nd impurity diffusion region, 32 ... Tap region, 40 ... 3rd impurity diffusion region, 41 ... 3rd impurity diffusion region, 42 ... Tap Region 43... Tap region 48. Contact 49. Contact 50. Fourth impurity diffusion region 51. Tap region 52. Silicide 53 53 Contact 60 First gate 61 61 Second gate 80. Tap region, 90 ... element isolation region, 91 ... first element isolation region, 92 ... second element isolation region, 93 ... resist, 94 ... resist, 100 ... semiconductor device, 101 ... first wiring, 102 ...
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
静電気等を要因とするサージ電流から回路を保護する構造を提供する。 第1不純物拡散領域は半導体基板内に設けられ、第2不純物拡散領域は第1不純物拡散領域内に設けられ、第3不純物拡散領域は第2不純物拡散領域内に設けられ、第4不純物拡散領域の第1の部分は第2不純物拡散領域内に第3不純物拡散領域に離間して設けられ、第4不純物拡散領域の第2の部分は第1不純物拡散領域の第3の部分の半導体基板の表面側に設けられ、第1コンタクトは第2の部分に接するように設けられ、第1コンタクトと第3の部分とが平面視において重なり、第1の電源は第3不純物拡散領域に接続されていることを特徴とする。
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に静電気等を要因とするサージ電流から回路を保護する構造に関する。
従来、様々な素子を形成して半導体装置が形成されてきた。その中のひとつとして、デジタル回路とアナログ回路を混在させた半導体装置がある。デジタル回路部分は、閾値と呼ばれるハイレベルとローレベルとの境目となる電圧レベルに対し取り扱う信号の電圧レベルが電圧の変化範囲の両端に近いレベルとなることから、信号値を取り間違える可能性は低く、閾値から外れたところの電圧レベルの取り扱いはアナログ信号に比べてシビアではないという利点がある。デジタル回路の多くは基準となる動作クロック信号の切替わりタイミングでの信号の電圧レベルにより信号のレベルが確定されることから、該動作クロック信号の切替わりタイミング以外のときの電圧レベルの乱れは、デジタル回路の処理結果に対して影響を与えない場合が多い。これに対して、アナログ回路部分では、取り扱う信号の電圧レベルを正確に検出し伝達及び処理を行うことが重要であり、信号電圧の乱れは処理結果に大きな影響を与えることになる。
信号電圧の乱れは様々なノイズの影響により発生する。半導体装置外部から与えられるノイズなどは、半導体装置自体の所謂シールド性を高めることで内部素子への影響を低減することができる場合がある。しかしながら、ノイズには半導体素子内部で発生するものもある。たとえば、デジタル素子はハイレベルからローレベルへのスイッチング並びにローレベルからハイレベルへのスイッチングにおいてノイズが発生する。このようなスイッチングノイズはデジタル回路においては誤動作に繋がらなくても、アナログ回路の処理においては大きな影響を与えることになる。このような問題に対応するために、半導体装置内でデジタル素子とアナログ素子とを分離するトリプルウェルと呼ばれる構造がとられる場合がある。
しかしながら、他の構造と同様に、トリプルウェルの構造においてもESD(静電気放電)などによるサージ電流が要因となって内部素子が破壊される問題がある。サージ電流に対する対応としては、例えば特許文献1に記載されている方法がある。
サージによる注入電荷を、半導体基板に設けた複数の不純物拡散領域からなる素子を介して、GND等の所望の領域に放電させるためには、不純物拡散領域の配置および電位の制御が重要となる。特にサージによる注入電荷が、外部端子、配線、コンタクトを経由して半導体基板に到達する不純物領域においては、周辺の領域との境界における電位差が拡大し、静電破壊に至る場合がある。静電破壊は、コンタクトの直下の境界において特に発生しやすい。
本発明は、上述した問題若しくは課題の少なくともひとつを解決するためになされたものであり、以下の適用例若しくは実施形態として実現することが可能である。
[適用例1]
本適用例にかかる半導体装置は、第1導電型の半導体基板と、第2導電型の第1不純物拡散領域と、第1導電型の第2不純物拡散領域と、第2導電型の第3不純物拡散領域と、第2導電型の第4不純物拡散領域と、第1コンタクトと、第1の電源と、を含み、前記第1不純物拡散領域は、前記半導体基板内に設けられ、前記第2不純物拡散領域は、前記第1不純物拡散領域内に設けられ、前記第3不純物拡散領域は、前記第2不純物拡散領域内に設けられ、前記第4不純物拡散領域の第1の部分は、前記第2不純物拡散領域内に、前記第3不純物拡散領域に離間して設けられ、前記第4不純物拡散領域の第2の部分は、前記第1不純物拡散領域の第3の部分の前記半導体基板の表面側に設けられ、前記第1の部分と前記第2の部分が連続し、前記第1コンタクトは、前記第2の部分に接するように設けられ、前記第1コンタクトと前記第3の部分とが平面視において重なり、前記第1の電源は前記第3不純物拡散領域に接続されていることを特徴とする。尚、本明細書において、「離間」というのは、接することなく適切な距離を保っていることを言う。
本適用例にかかる半導体装置は、第1導電型の半導体基板と、第2導電型の第1不純物拡散領域と、第1導電型の第2不純物拡散領域と、第2導電型の第3不純物拡散領域と、第2導電型の第4不純物拡散領域と、第1コンタクトと、第1の電源と、を含み、前記第1不純物拡散領域は、前記半導体基板内に設けられ、前記第2不純物拡散領域は、前記第1不純物拡散領域内に設けられ、前記第3不純物拡散領域は、前記第2不純物拡散領域内に設けられ、前記第4不純物拡散領域の第1の部分は、前記第2不純物拡散領域内に、前記第3不純物拡散領域に離間して設けられ、前記第4不純物拡散領域の第2の部分は、前記第1不純物拡散領域の第3の部分の前記半導体基板の表面側に設けられ、前記第1の部分と前記第2の部分が連続し、前記第1コンタクトは、前記第2の部分に接するように設けられ、前記第1コンタクトと前記第3の部分とが平面視において重なり、前記第1の電源は前記第3不純物拡散領域に接続されていることを特徴とする。尚、本明細書において、「離間」というのは、接することなく適切な距離を保っていることを言う。
この構成によれば、第1導電型の半導体基板と、第2導電型の第1不純物拡散領域と、第1導電型の第2不純物拡散領域と、第2導電型の第3不純物拡散領域と、第2導電型の第4不純物拡散領域と、第1コンタクトと、第1の電源と、を含み、前記第1不純物拡散領域は、前記半導体基板内に設けられ、前記第2不純物拡散領域は、前記第1不純物拡散領域内に設けられ、前記第3不純物拡散領域は、前記第2不純物拡散領域内に設けられ、前記第4不純物拡散領域の第1の部分は、前記第2不純物拡散領域内に、前記第3不純物拡散領域に離間して設けられ、前記第4不純物拡散領域の第2の部分は、第1不純物拡散領域の第3の部分の前記半導体基板の表面側に設けられ、前記第1の部分と前記第2の部分が連続し、前記第1コンタクトは、前記第2の部分に接するように設けられ、前記第1コンタクトと前記第3の部分とが平面視において重なり、前記第1の電源は前記第3不純物拡散領域に接続されていることで、第1コンタクトに進入したサージ電流による第4不純物拡散領域の破壊若しくは第4不純物拡散領域の周辺領域における破壊を低減することができる。特に、第1コンタクト直下の第4不純物拡散領域と他の領域とが接している領域における破壊を防止することができる。
従来のトリプルウェル構造の半導体装置は、第1導電型の半導体基板を用いる場合には、コンタクトが接続された第2導電型の不純物拡散領域の下には第1導電型の不純物拡散領域が形成され、当該第1導電型の不純物拡散領域の下には第2導電型の不純物拡散領域が形成されている。即ち、コンタクトの下の層は、当該コンタクト側から見て第2導電型の層、第1導電型の層、第2導電型の層及び第1導電型の層(基板)の順に層が存在する。この場合、コンタクトにサージ電流が進入するとコンタクトが接続された第2導電型の層と、導電型の異なる当該層直下の第1導電型の層との間の界面において破壊が起こりやすい。
これに対して本発明にかかる半導体装置は、第1コンタクトが接続された第2導電型の第4不純物拡散領域の下が第2導電型の第1不純物拡散領域であり、同一の導電型となることから第4不純物拡散領域との第1不純物拡散領域との境界における破壊が起こりにくくなる。また、この第1不純物拡散領域は、例えば、アナログ素子とデジタル素子との間における素子分離の機能を有する層であり、半導体装置を平面視した場合における第1不純物拡散領域の面積の広さは上述した他の不純物拡散領域の面積の広さよりも大きくなり、第1不純物拡散領域と半導体基板との間の境界におけるサージ電流の影響は第4不純物拡散領域の境界における影響より小さいと考えられる。
第2導電型の第3不純物拡散領域には第1の電源が接続されている。第1の電源とは、例えばGNDでよい。また、第4不純物拡散領域の第1の部分と第3不純物拡散領域との間にゲートコントロールドダイオード(GCD)などを設けることで、第4不純物拡散領域と第3不純物拡散領域との間の障壁を適切に制御することができる。
[適用例2]
上記適用例にかかる半導体装置において、前記第1コンタクトと、前記第3の部分との間で前記第2不純物拡散領域を挟むことができる前記第1不純物拡散領域の所定の領域とが、第1の配線で接続されていることが好ましい。
上記適用例にかかる半導体装置において、前記第1コンタクトと、前記第3の部分との間で前記第2不純物拡散領域を挟むことができる前記第1不純物拡散領域の所定の領域とが、第1の配線で接続されていることが好ましい。
この構成によれば、第1コンタクトと、第3の部分との間で第2不純物拡散領域を挟むことができる第1不純物拡散領域の所定の領域とが第1の配線で接続されることで、サージ電圧による電圧が、主に素子が形成されることになる第2不純物拡散領域を挟んで広く第1不純物拡散領域にかかることにより第1不純物拡散領域内における電位差の発生を低減できることで、第1の電源へのルート以外でのサージ電流の流れを抑制でき、サージ電流による破壊を低減することができる。
[適用例3]
本適用例にかかる半導体装置は、第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板内に設けられた第2導電型の第1不純物拡散領域と、前記第1不純物拡散領域内に設けられた第1導電型の第2不純物拡散領域と、前記第2不純物拡散領域内に設けられた第2導電型の第3不純物拡散領域と、第2導電型の第4不純物拡散領域と、前記第2不純物拡散領域内に設けられた第2導電型の第5不純物拡散領域と、第1コンタクトと、第1の電源と、を含み、前記第2不純物拡散領域は、平面視において、前記第1不純物拡散領域の第1の領域に囲まれると共に前記第1不純物拡散領域の第2の領域を囲むように配置され、前記第3不純物拡散領域及び前記第5不純物拡散領域は、平面視において、前記第2の領域が間に位置するように配置され、前記第4不純物拡散領域は、平面視において、前記第3不純物拡散領域と前記第5不純物拡散領域との間に配置され、前記第4不純物拡散領域は、第1部分と、第2部分と、第3部分とからなり、前記第2部分は前記第2の領域に配置され、前記第1部分は前記第2不純物拡散領域の前記第3不純物拡散領域側に前記第3不純物拡散領域に離間して配置され、前記第3部分は前記第2不純物拡散領域の前記第5不純物拡散領域側に前記第5不純物拡散領域に離間して配置され、前記第1部分と、前記第2部分と、前記第3部分が連続し、前記第1コンタクトは、前記第2部分に接するように設けられ、前記第1の電源は前記第3不純物拡散領域および前記第5不純物拡散領域に接続されていることを特徴とする。
本適用例にかかる半導体装置は、第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板内に設けられた第2導電型の第1不純物拡散領域と、前記第1不純物拡散領域内に設けられた第1導電型の第2不純物拡散領域と、前記第2不純物拡散領域内に設けられた第2導電型の第3不純物拡散領域と、第2導電型の第4不純物拡散領域と、前記第2不純物拡散領域内に設けられた第2導電型の第5不純物拡散領域と、第1コンタクトと、第1の電源と、を含み、前記第2不純物拡散領域は、平面視において、前記第1不純物拡散領域の第1の領域に囲まれると共に前記第1不純物拡散領域の第2の領域を囲むように配置され、前記第3不純物拡散領域及び前記第5不純物拡散領域は、平面視において、前記第2の領域が間に位置するように配置され、前記第4不純物拡散領域は、平面視において、前記第3不純物拡散領域と前記第5不純物拡散領域との間に配置され、前記第4不純物拡散領域は、第1部分と、第2部分と、第3部分とからなり、前記第2部分は前記第2の領域に配置され、前記第1部分は前記第2不純物拡散領域の前記第3不純物拡散領域側に前記第3不純物拡散領域に離間して配置され、前記第3部分は前記第2不純物拡散領域の前記第5不純物拡散領域側に前記第5不純物拡散領域に離間して配置され、前記第1部分と、前記第2部分と、前記第3部分が連続し、前記第1コンタクトは、前記第2部分に接するように設けられ、前記第1の電源は前記第3不純物拡散領域および前記第5不純物拡散領域に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、本発明にかかる半導体装置が、第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板内に設けられた第2導電型の第1不純物拡散領域と、前記第1不純物拡散領域内に設けられた第1導電型の第2不純物拡散領域と、前記第2不純物拡散領域内に設けられた第2導電型の第3不純物拡散領域と、第2導電型の第4不純物拡散領域と、前記第2不純物拡散領域内に設けられた第2導電型の第5不純物拡散領域と、第1コンタクトと、第1の電源と、を含み、前記第2不純物拡散領域は、平面視において、前記第1不純物拡散領域の第1の領域に囲まれると共に前記第1不純物拡散領域の第2の領域を囲むように配置され、前記第3不純物拡散領域及び前記第5不純物拡散領域は、平面視において、前記第2の領域が間に位置するように配置され、前記第4不純物拡散領域は、平面視において、前記第3不純物拡散領域と前記第5不純物拡散領域との間に配置され、前記第4不純物拡散領域は、第1部分と、第2部分と、第3部分とからなり、前記第2部分は前記第2の領域に配置され、前記第1部分は前記第2不純物拡散領域の前記第3不純物拡散領域側に前記第3不純物拡散領域に離間して配置され、前記第3部分は前記第2不純物拡散領域の前記第5不純物拡散領域側に前記第5不純物拡散領域に離間して配置され、前記第1部分と、前記第2部分と、前記第3部分が連続し、前記第1コンタクトは、前記第2部分に接するように設けられ、前記第1の電源は前記第3不純物拡散領域および前記第5不純物拡散領域に接続されていることにより、第1コンタクトに進入したサージ電流による第4不純物拡散領域の破壊若しくは第4不純物拡散領域の周辺領域における破壊を低減することができる。特に、第1コンタクト直下の第4不純物拡散領域と他の領域とが接している領域における破壊を防止することができる。
第1コンタクトが接続された第2導電型の第4不純物拡散領域の第2部分が第2導電型の第1不純物拡散領域の第2の領域に形成されており、第1コンタクトが接続された領域とその下の領域が同一の導電型となることから第4不純物拡散領域との第1不純物拡散領域との境界における破壊が起こりにくくなる。また、第1部分と第3不純物拡散領域との間、及び、第3部分と第5不純物拡散領域との間にGCDなどを設けることで、第4不純物拡散領域と第3不純物拡散領域との間の障壁を適切に制御することができる。
[適用例4]
上記適用例にかかる半導体装置において、前記第1コンタクトと前記第1の領域とが第1の配線で接続されていることが好ましい。
上記適用例にかかる半導体装置において、前記第1コンタクトと前記第1の領域とが第1の配線で接続されていることが好ましい。
この構成によれば、第1コンタクトと第1の領域が第1の配線で接続されることにより、第1不純物拡散領域の異なる部分に対して同電位が供給されることになり、第1不純物拡散領域内で電位差を低減することができ、第1の電源へのルート以外でのサージ電流の流れを抑制でき、サージ電流による破壊を低減することができる。
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。尚、模式図に描かれているものは、説明に必要な部分を記載した便宜上のものである。このため、同じものを記載していても図により異なった表記となっている場合があり、形状若しくは各部分の大きさなどを正しく示しているものではない。例えば、縦横の長さの比率などは図で示した比率と実際のものでは異なっている場合がある。
まず、従来のトリプルウェルの構造における、サージ電流を原因とするドレイン領域と他の領域との境界の破壊について図を用いて説明する。図7-(a)に、従来のトリプルウェルの構造を有する半導体装置900の所定部分における断面図を示す。半導体装置900は、第1導電型の半導体基板910に第2導電型の第1不純物拡散領域920が形成され、第1不純物拡散領域920内に浮かぶように第1導電型の第2不純物拡散領域930が形成され、第2不純物拡散領域930内に浮かぶように第2導電型の第3不純物拡散領域940、第2導電型の第3不純物拡散領域941及び第2導電型の第4不純物拡散領域950が形成されている。
第4不純物拡散領域950にはコンタクト953が形成されており、コンタクト953に第1配線901が接続されている。第1配線901は、外部端子に接続されるパッド909に繋がる配線である。また、第3不純物拡散領域940及び第3不純物拡散領域941の表面にはコンタクト948及びコンタクト949が形成されており、コンタクト948には第2配線902が接続され、コンタクト949には第3配線903が形成されている。第2配線902及び第3配線903は図示しない第1電源に接続されている。また、第3不純物拡散領域940と第4不純物拡散領域950との間には第1ゲート960が設けられ、第3不純物拡散領域941と第4不純物拡散領域950との間には第2ゲート961が設けられている。
ここで、第1導電型をP型、第2導電型をN型とすると、第1不純物拡散領域920はN型ウェル、第2不純物拡散領域930はP型ウェルとなる。即ち、半導体基板910、第1不純物拡散領域920及び第2不純物拡散領域930が、トリプルウェルの構造を形成している。また、第1電源はGNDでよい。
ここで、パッド909にサージ電圧がかかると、第2不純物拡散領域930と第4不純物拡散領域950との間に存在する寄生ダイオードがアバランシェブレークを起こし、その後に第2不純物拡散領域930、第3不純物拡散領域940及び第4不純物拡散領域950により構成されるバイポーラBP(図7-(a)のBP及び図7-(b))がオンとなり、バイポーラBPを介して第1電源にサージ電流を流すことが可能である。しかしながら、バイポーラBPがオンになるまでには所定の時間が経過し、その間にコンタクト直下の第4不純物拡散領域950と第2不純物拡散領域930との境界付近(図7の×で示した辺り)が破壊されるおそれがある。尚、図示及び上記説明にないが、上記のバイポーラBPと同様な動作は、第3不純物拡散領域941側でも発生している。
次に本発明の第1実施形態について説明する。
(第1実施形態)
図1に、本発明を適用した半導体装置100の所定部分における断面図を示す。半導体装置100は、第1導電型の半導体基板10に、第2導電型の第1不純物拡散領域20、第1導電型の第2不純物拡散領域30、第2導電型の第3不純物拡散領域40、第2導電型の第3不純物拡散領域41及び第2導電型の第4不純物拡散領域50が形成されたものである。また、第3不純物拡散領域40と第4不純物拡散領域50との間には第1ゲート60が設けられ、第3不純物拡散領域41と第4不純物拡散領域50との間には、第2ゲート61が設けられている。半導体基板10、第1不純物拡散領域20及び第2不純物拡散領域30による構造が、トリプルウェルの構造を構成している。尚、上述した従来例と同様に、ここで、第1導電型をP型、第2導電型をN型とする。第1不純物拡散領域20はN型ウェル、第2不純物拡散領域30はP型ウェルである。
図1に、本発明を適用した半導体装置100の所定部分における断面図を示す。半導体装置100は、第1導電型の半導体基板10に、第2導電型の第1不純物拡散領域20、第1導電型の第2不純物拡散領域30、第2導電型の第3不純物拡散領域40、第2導電型の第3不純物拡散領域41及び第2導電型の第4不純物拡散領域50が形成されたものである。また、第3不純物拡散領域40と第4不純物拡散領域50との間には第1ゲート60が設けられ、第3不純物拡散領域41と第4不純物拡散領域50との間には、第2ゲート61が設けられている。半導体基板10、第1不純物拡散領域20及び第2不純物拡散領域30による構造が、トリプルウェルの構造を構成している。尚、上述した従来例と同様に、ここで、第1導電型をP型、第2導電型をN型とする。第1不純物拡散領域20はN型ウェル、第2不純物拡散領域30はP型ウェルである。
また、第4不純物拡散領域50の表面にはコンタクト53が形成されており、コンタクト53に第1配線101が接続されている。第1配線101は、外部端子に接続されるパッド109に繋がる配線である。また、コンタクト53が設けられている部分の第4不純物拡散領域50の直下の領域は、第1不純物拡散領域20が配置されている。また、第3不純物拡散領域40及び第3不純物拡散領域41の表面にはコンタクト48及びコンタクト49が形成されており、コンタクト48には第2配線102が接続され、コンタクト49には第3配線103が形成されている。第2配線102及び第3配線103は図示しない第1電源に接続されている。
ここで、パッド109にサージ電圧がかかると、第2不純物拡散領域30と第4不純物拡散領域50との間に存在する寄生ダイオードがアバランシェブレークを起こし、その後に第2不純物拡散領域30、第3不純物拡散領域40及び第4不純物拡散領域50により構成されるバイポーラBPがオンとなり、バイポーラBPを介して第1電源にサージ電流を流すことが可能である。バイポーラBPがオンになるまでには所定の時間が経過するが、コンタクト53が設けられている部分の第4不純物拡散領域50の直下は、第4不純物拡散領域50と同じ導電型の第1不純物拡散領域20であることから、第4不純物拡散領域50と第1不純物拡散領域20との境界付近における破壊を防ぐことができる。また、第1電源はGNDでよい。
本実施例は、第1導電型をP型、第2導電型をN型とする半導体装置200(CMOSを構成する出力素子の一部)に適用した例である。図2に、半導体装置200の一部における平面図と該平面図のA-Bにおける断面図とを示す。破線は平面図と断面図との対応を便宜的に示すものである。尚、本実施例の説明において、半導体装置100と同様の構成部分においては、同じ番号を付し、その説明を省略する場合がある。
半導体装置200は、それぞれの領域において半導体基板の表面側に不純物の濃度がより高い領域(以降、タップ領域と呼ぶ)が存在する。半導体基板10におけるタップ領域80、第1不純物拡散領域20におけるタップ領域21、第2不純物拡散領域30におけるタップ領域32、第3不純物拡散領域40におけるタップ領域42、第3不純物拡散領域41におけるタップ領域43及び第4不純物拡散領域50におけるタップ領域51がこれに当たる。尚、タップ領域21とタップ領域51は第1配線101を介して接続されている。また、それぞれのタップ領域を挟むようにして素子分離領域90が接続されている。第2不純物拡散領域30は第1不純物拡散領域20に浮かぶように形成されており、平面視した場合において、コンタクト53の直下の領域は、第1不純物拡散領域20の一部の領域であり、第4不純物拡散領域50が該一部の領域に蓋をするような構造となっている。
第1配線101は、パッド109に接続されていると共に、対となるCMOSの一部に接続される。第1ゲート60及び第2ゲート61に繋がる第1信号配線104は、図示しない回路に接続されている。また、タップ領域32、タップ領域42及びタップ領域43は、GNDに接続されている。
第1配線101がタップ領域21及びタップ領域51に接続されていることから、パッド109にサージ電圧がかかった場合でも第1不純物拡散領域20内は同電位に保たれる。この構造により、第4不純物拡散領域50と第1不純物拡散領域20との境界付近でサージ電流による破壊が起こるのを防ぐことができる。サージ電圧が正電圧の場合は、第4不純物拡散領域50と第2不純物拡散領域30の間の寄生ダイオードがアバランシェブレークとなった後、第2不純物拡散領域30、第3不純物拡散領域40及び第3不純物拡散領域41を介してGNDにサージ電流が流れることになる。また、サージ電圧が負電圧の場合には、第4不純物拡散領域50と第2不純物拡散領域30との間の寄生ダイオードにおいて順方向に電流が流れることになり、タップ領域32から第4不純物拡散領域50に対してサージ電流が流れることになる。
尚、タップ領域21、タップ領域32、タップ領域42、タップ領域43及びタップ領域51、タップ領域80の表面にはシリサイド52が形成されている。シリサイド52が形成されていることにより電流路における抵抗値を低減することができる。
本実施例は、第1導電型をP型、第2導電型をN型とする半導体装置300(ESD素子)に適用した例である。図3に、半導体装置300の一部における平面図と該平面図のA-Bにおける断面図とを示す。破線は平面図と断面図との対応を便宜的に示すものである。本実施例の説明においても、半導体装置100若しくは半導体装置200と同様の構成部分においては、同じ番号を付し、その説明を省略する場合がある。
本実施例において、第1ゲート60は第2配線102に接続されている。また、第2ゲート61は第3配線103に接続されている。第1ゲート60及び第2ゲート61がGNDに接続されていることで第4不純物拡散領域50と第3不純物拡散領域40との間の障壁は適切に維持される。半導体装置300はESDのためだけの素子であり、第1配線101は、他の入出力素子に接続されることになる。他の構造は半導体装置200と同じである。この構造により、第4不純物拡散領域50と第1不純物拡散領域20との境界付近でサージ電流による破壊が起こるのを防ぐことができる。
サージ電圧が正電圧の場合は、第4不純物拡散領域50と第2不純物拡散領域30の間の寄生ダイオードがアバランシェブレークとなった後、第2不純物拡散領域30、第3不純物拡散領域40及び第3不純物拡散領域41を介してGNDにサージ電流が流れることになる。また、サージ電圧が負電圧の場合には、第4不純物拡散領域50と第2不純物拡散領域30との間の寄生ダイオードにおいて順方向に電流が流れることになり、タップ領域32から第4不純物拡散領域50に対してサージ電流が流れることになる。
(第2実施形態)
本実施形態は、半導体装置200若しくは半導体装置300の製造方法について説明するものである。尚、本実施形態の説明において、第1実施形態で説明した半導体装置の構成要素と同じ若しくは同等の構成要素については同じ番号を付与し、その説明は省略する場合がある。
本実施形態は、半導体装置200若しくは半導体装置300の製造方法について説明するものである。尚、本実施形態の説明において、第1実施形態で説明した半導体装置の構成要素と同じ若しくは同等の構成要素については同じ番号を付与し、その説明は省略する場合がある。
はじめに、図4及び図5を用いて、従来及び本発明の半導体装置の製造方法について説明する。図4及び図5で示したのは、図2若しくは図3で示したのと同じ位置における断面図である。
まず、第1導電型の半導体基板10の第1の面の表面に複数の素子分離領域90を形成する(図4-(a))。ここで、複数の素子分離領域90は、第1素子分離領域91及び第2素子分離領域92を含む。
次に、第1素子分離領域91に囲まれる領域にイオン注入などの処理を行い、第1不純物拡散領域20を形成する(図4-(b))。
次に、第2素子分離領域92に囲まれる領域を残してレジスト93を形成し、イオン注入を行うことで第2不純物拡散領域30を形成する(図5-(a))。
更に工程が繰り返され、第2不純物拡散領域30内に、第3不純物拡散領域40、第4不純物拡散領域50、第1ゲート60及び第2ゲート61などが形成される。また、素子分離領域90で覆われていない領域にはより濃度の高いタップ領域が形成される(図5-(b))。
続いて、本発明にかかる半導体装置の製造方法について説明する。
まず、第1導電型の半導体基板10の第1の面の表面に複数の素子分離領域90を形成する(図4-(a))。
次に、第1素子分離領域91に囲まれる領域にイオン注入を行い、第1不純物拡散領域20を形成する(図4-(b))。
次に、第2素子分離領域92に囲まれる領域の中の、第1不純物拡散領域20の表面の一部の領域を残してレジスト94を形成し、イオン注入を行うことで第2不純物拡散領域30を形成する(図4-(c))。ここで、第1不純物拡散領域20の表面の一部の領域以外の領域は、後の工程でコンタクト53が形成される領域である。
更に工程が繰り返され、第2不純物拡散領域30内に、第3不純物拡散領域40、第4不純物拡散領域50、第1ゲート60及び第2ゲート61などが形成される。また、素子分離領域90で覆われていない領域にはより濃度の高いタップ領域が形成される(図4-(d))。
図6に半導体装置200若しくは半導体装置300の図4-(d)の工程後における平面図を示す。図6においては、半導体装置200若しくは半導体装置300の表面における第1不純物拡散領域20、第2不純物拡散領域30、第3不純物拡散領域40、第3不純物拡散領域41及び第4不純物拡散領域50の配置を破線で示している。第4不純物拡散領域50のコンタクト53が形成された部分の下は第2不純物拡散領域30が形成されておらず、第1不純物拡散領域20が形成されている。
本実施形態で示すように、本発明にかかる半導体装置の製造方法と従来の半導体装置の製造方法の違いは、形成されるレジスト93とレジスト94の形の違いのみである。よって、製造設備などの大きな変更を行うことなく本発明にかかる半導体装置を製造することが可能である。
以上、本発明の実施形態並びに適用例の説明を行ったが、本発明の適用は上述した記載内容に限られるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において広く適用が可能である。たとえば、本実施形態においては第1導電型をP型、第2導電型をN型としたが、第1導電型をN型、第2導電型をP型として適用させることも可能である。
10…半導体基板、20…第1不純物拡散領域、21…タップ領域、30…第2不純物拡散領域、32…タップ領域、40…第3不純物拡散領域、41…第3不純物拡散領域、42…タップ領域、43…タップ領域、48…コンタクト、49…コンタクト、50…第4不純物拡散領域、51…タップ領域、52…シリサイド、53…コンタクト、60…第1ゲート、61…第2ゲート、80…タップ領域、90…素子分離領域、91…第1素子分離領域、92…第2素子分離領域、93…レジスト、94…レジスト、100…半導体装置、101…第1配線、102…第2配線、103…第3配線、109…パッド、200…半導体装置、300…半導体装置、900…半導体装置、901…第1配線、902…第2配線、903…第3配線、909…パッド、910…半導体基板、920…第1不純物拡散領域、930…第2不純物拡散領域、940…第3不純物拡散領域、941…第3不純物拡散領域、948…コンタクト、949…コンタクト、950…第4不純物拡散領域、953…コンタクト、960…第1ゲート、961…第2ゲート。
Claims (4)
- 第1導電型の半導体基板と、
第2導電型の第1不純物拡散領域と、
第1導電型の第2不純物拡散領域と、
第2導電型の第3不純物拡散領域と、
第2導電型の第4不純物拡散領域と、
第1コンタクトと、
第1の電源と、を含み、
前記第1不純物拡散領域は、前記半導体基板内に設けられ、
前記第2不純物拡散領域は、前記第1不純物拡散領域内に設けられ、
前記第3不純物拡散領域は、前記第2不純物拡散領域内に設けられ、
前記第4不純物拡散領域の第1の部分は、前記第2不純物拡散領域内に、前記第3不純物拡散領域に離間して設けられ、前記第4不純物拡散領域の第2の部分は、前記第1不純物拡散領域の第3の部分の前記半導体基板の表面側に設けられ、
前記第1の部分と前記第2の部分が連続し、
前記第1コンタクトは、前記第2の部分に接するように設けられ、
前記第1コンタクトと前記第3の部分とが平面視において重なり、
前記第1の電源は前記第3不純物拡散領域に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1コンタクトと、前記第3の部分との間で前記第2不純物拡散領域を挟むことができる前記第1不純物拡散領域の所定の領域とが、第1の配線で接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板内に設けられた第2導電型の第1不純物拡散領域と、
前記第1不純物拡散領域内に設けられた第1導電型の第2不純物拡散領域と、
前記第2不純物拡散領域内に設けられた第2導電型の第3不純物拡散領域と、
第2導電型の第4不純物拡散領域と、
前記第2不純物拡散領域内に設けられた第2導電型の第5不純物拡散領域と、
第1コンタクトと、
第1の電源と、を含み、
前記第2不純物拡散領域は、平面視において、前記第1不純物拡散領域の第1の領域に囲まれると共に前記第1不純物拡散領域の第2の領域を囲むように配置され、
前記第3不純物拡散領域及び前記第5不純物拡散領域は、平面視において、前記第2の領域が間に位置するように配置され、
前記第4不純物拡散領域は、平面視において、前記第3不純物拡散領域と前記第5不純物拡散領域との間に配置され、
前記第4不純物拡散領域は、第1部分と、第2部分と、第3部分とからなり、前記第2部分は前記第2の領域に配置され、前記第1部分は前記第2不純物拡散領域の前記第3不純物拡散領域側に前記第3不純物拡散領域に離間して配置され、前記第3部分は前記第2不純物拡散領域の前記第5不純物拡散領域側に前記第5不純物拡散領域に離間して配置され、
前記第1部分と、前記第2部分と、前記第3部分が連続し、
前記第1コンタクトは、前記第2部分に接するように設けられ、
前記第1の電源は前記第3不純物拡散領域および前記第5不純物拡散領域に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1コンタクトと前記第1の領域とが第1の配線で接続されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/358,982 US9312329B2 (en) | 2011-12-09 | 2012-11-29 | Semiconductor device |
CN201280060455.1A CN103988305A (zh) | 2011-12-09 | 2012-11-29 | 半导体装置 |
US15/049,839 US9859359B2 (en) | 2011-12-09 | 2016-02-22 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011269891A JP5849670B2 (ja) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | 半導体装置 |
JP2011-269891 | 2011-12-09 |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US14/358,982 A-371-Of-International US9312329B2 (en) | 2011-12-09 | 2012-11-29 | Semiconductor device |
US15/049,839 Division US9859359B2 (en) | 2011-12-09 | 2016-02-22 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2013084451A1 true WO2013084451A1 (ja) | 2013-06-13 |
Family
ID=48573842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2012/007661 WO2013084451A1 (ja) | 2011-12-09 | 2012-11-29 | 半導体装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9312329B2 (ja) |
JP (1) | JP5849670B2 (ja) |
CN (1) | CN103988305A (ja) |
TW (1) | TWI497683B (ja) |
WO (1) | WO2013084451A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6894715B2 (ja) * | 2017-01-31 | 2021-06-30 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置 |
JP2019029399A (ja) * | 2017-07-26 | 2019-02-21 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 撮像装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59217368A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-07 | Hitachi Ltd | 集積回路とその製造方法 |
JP2001110995A (ja) * | 1999-10-08 | 2001-04-20 | Nec Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2002026315A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2006202847A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2009088139A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 静電気破壊保護素子、静電気破壊保護回路、半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP2010021228A (ja) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100190008B1 (ko) * | 1995-12-30 | 1999-06-01 | 윤종용 | 반도체 장치의 정전하 보호 장치 |
JP3472911B2 (ja) | 1997-10-31 | 2003-12-02 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置 |
JP3123489B2 (ja) | 1997-11-20 | 2001-01-09 | 日本電気株式会社 | 半導体集積回路における静電保護回路及びその製造方法 |
TW399337B (en) | 1998-06-09 | 2000-07-21 | Koninkl Philips Electronics Nv | Semiconductor device |
JP3317345B2 (ja) | 1999-07-23 | 2002-08-26 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
US6489653B2 (en) * | 1999-12-27 | 2002-12-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Lateral high-breakdown-voltage transistor |
KR100448925B1 (ko) | 2002-03-11 | 2004-09-16 | 삼성전자주식회사 | 정전기 방전 보호를 위한 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
KR100645039B1 (ko) | 2003-12-15 | 2006-11-10 | 삼성전자주식회사 | 정전기 방전 보호 소자 및 그 제조방법 |
JP2006013450A (ja) | 2004-05-27 | 2006-01-12 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP4854934B2 (ja) * | 2004-06-14 | 2012-01-18 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 静電気放電保護素子 |
CN100555398C (zh) | 2005-06-30 | 2009-10-28 | 精工爱普生株式会社 | 集成电路装置及电子设备 |
US7190030B1 (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-13 | United Microelectronics Corp. | Electrostatic discharge protection structure |
JP2008004703A (ja) | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Ricoh Co Ltd | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
JP5203850B2 (ja) | 2008-08-22 | 2013-06-05 | パナソニック株式会社 | 静電気保護素子 |
JP5349885B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2013-11-20 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
2011
- 2011-12-09 JP JP2011269891A patent/JP5849670B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-11-29 US US14/358,982 patent/US9312329B2/en active Active
- 2012-11-29 WO PCT/JP2012/007661 patent/WO2013084451A1/ja active Application Filing
- 2012-11-29 CN CN201280060455.1A patent/CN103988305A/zh active Pending
- 2012-12-04 TW TW101145500A patent/TWI497683B/zh not_active IP Right Cessation
-
2016
- 2016-02-22 US US15/049,839 patent/US9859359B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59217368A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-07 | Hitachi Ltd | 集積回路とその製造方法 |
JP2001110995A (ja) * | 1999-10-08 | 2001-04-20 | Nec Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2002026315A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2006202847A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JP2009088139A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 静電気破壊保護素子、静電気破壊保護回路、半導体装置および半導体装置の製造方法 |
JP2010021228A (ja) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI497683B (zh) | 2015-08-21 |
JP5849670B2 (ja) | 2016-02-03 |
CN103988305A (zh) | 2014-08-13 |
US9859359B2 (en) | 2018-01-02 |
US9312329B2 (en) | 2016-04-12 |
US20140312462A1 (en) | 2014-10-23 |
US20160204095A1 (en) | 2016-07-14 |
TW201332082A (zh) | 2013-08-01 |
JP2013122945A (ja) | 2013-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6243720B2 (ja) | Esd保護回路を備えた半導体装置 | |
JP2009049331A (ja) | 半導体装置 | |
JP2008091687A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
JP5511395B2 (ja) | 半導体装置 | |
CN109300891B (zh) | 静电保护元件以及半导体装置 | |
KR101489003B1 (ko) | 반도체 장치 | |
JP5849670B2 (ja) | 半導体装置 | |
TWI477018B (zh) | 暫態電壓抑制器電路與用於其中之二極體元件及其製造方法 | |
US9293452B1 (en) | ESD transistor and a method to design the ESD transistor | |
JP5835977B2 (ja) | 保護ダイオードを備えた半導体装置 | |
JP5085045B2 (ja) | 半導体装置 | |
KR102082644B1 (ko) | 반도체 장치 | |
JP2015216410A (ja) | 半導体装置 | |
US9337077B2 (en) | Semiconductor device | |
TWI538153B (zh) | 半導體裝置 | |
JP6847731B2 (ja) | 半導体装置 | |
CN107564902A (zh) | 集成电路及其具自我静电保护的输出缓冲器布局结构 | |
JP2011142189A (ja) | 半導体装置 | |
JP2011192842A (ja) | 半導体装置 | |
KR20150109360A (ko) | 반도체 장치 | |
TW201737461A (zh) | 具有 esd保護元件的半導體裝置 | |
WO2012120802A1 (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12854989 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 14358982 Country of ref document: US |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12854989 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |