JP2008010499A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体集積回路に係り、特に、内部回路に接続された入出力端子に入力される静電気から内部回路を保護する保護回路を有する半導体集積回路に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit having a protection circuit that protects an internal circuit from static electricity input to an input / output terminal connected to the internal circuit.
半導体集積回路には、各入出力端子に、入出力端子からの静電気により内部回路を保護する保護回路が設けられている(例えば、特許文献1参照)。 In a semiconductor integrated circuit, each input / output terminal is provided with a protection circuit that protects an internal circuit by static electricity from the input / output terminal (see, for example, Patent Document 1).
従来、この種の保護回路としては、電界効果トランジスタを用いた保護回路(トランジスタ方式と呼ぶ)、及び、ダイオードを用いた保護回路(ダイオード方式)が用いられている。このとき、MOSプロセスにより製造される半導体集積回路では、静電耐量の大きなダイオードを形成することは困難であり、一般にトランジスタ方式の保護回路が搭載されている。 Conventionally, as this type of protection circuit, a protection circuit using a field effect transistor (referred to as a transistor system) and a protection circuit using a diode (a diode system) are used. At this time, in a semiconductor integrated circuit manufactured by a MOS process, it is difficult to form a diode having a large electrostatic resistance, and a transistor type protection circuit is generally mounted.
図8は従来のトランジスタ方式の保護回路の一例のブロック構成図を示す。 FIG. 8 is a block diagram showing an example of a conventional transistor type protection circuit.
端子T11は入出力端子であり、端子T13は接地端子である。端子T11、T13は内部回路11に接続されている。保護回路12はnチャネルMOS電界効果トランジスタから構成されており、ドレイン−ソースが端子T11と端子T13との間に接続されており、ゲートが端子T13に接続された構成とされている。保護回路12は、端子T11に静電サージが入力されたときに、オンして静電サージを接地端子である端子T13に逃がす。これによって、内部回路11に静電サージが入力されることを防止し、内部回路11を静電サージから保護していた。
しかるに、近年、プロセスの微細化により静電保護素子の静電耐量が低下しており、規格を満たすことが困難になっている。このため、できるだけ小さいスペースで静電保護素子の静電耐量を改善することが求められている。 However, in recent years, the electrostatic resistance of electrostatic protection elements has been reduced due to miniaturization of processes, making it difficult to meet the standards. For this reason, it is required to improve the electrostatic resistance of the electrostatic protection element in as small a space as possible.
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、保護回路の静電耐量を向上させることができ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 in view of the above points, and an object thereof is to provide a semiconductor integrated circuit capable of improving the electrostatic resistance of a protection circuit with a simple configuration.
本発明は、内部回路(111)に接続された入出力端子(T11)に入力される静電気から内部回路(111)を保護する保護回路(113)を有する半導体集積回路において、保護回路(112)はドレイン−ソースが入出力端子(T11)と接地端子(T13)との間に接続され、ゲート及びバックゲートがソースに接続されたトランジスタから構成され、トランジスタのドレインとバックゲートとの間にインピーダンス(R11)を持たせたことを特徴とする。 The present invention relates to a protection circuit (112) in a semiconductor integrated circuit having a protection circuit (113) for protecting the internal circuit (111) from static electricity inputted to an input / output terminal (T11) connected to the internal circuit (111). Has a drain-source connected between the input / output terminal (T11) and the ground terminal (T13), a gate and a back gate connected to the source, and an impedance between the drain and back gate of the transistor. (R11) is provided.
インピーダンス(R11)は、トランジスタ(TR11)のドレイン領域(123)とバックゲート電極領域(124)との間の距離(L)に応じて設定されることを特徴とする。また、インピーダンスは、トランジスタ(Tr11)のドレイン領域(123)とバックゲート電極領域(124)とが接する領域の面積に応じて設定されることを特徴とする。 The impedance (R11) is set according to the distance (L) between the drain region (123) of the transistor (TR11) and the back gate electrode region (124). The impedance is set according to the area of the region where the drain region (123) of the transistor (Tr11) and the back gate electrode region (124) are in contact with each other.
バックゲート電極領域(124)は、保護回路(113、200、300)の周囲を囲むように配置されていることを特徴とする。 The back gate electrode region (124) is arranged to surround the protection circuit (113, 200, 300).
保護回路(112)は、トランジスタを複数並列に配置した構成とされていることを特徴とする。 The protection circuit (112) is characterized in that a plurality of transistors are arranged in parallel.
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。 In addition, the said reference code is a reference to the last, and description of a claim is not limited by this.
本発明によれば、保護回路をドレイン−ソースが入出力端子(T11)と接地端子(T13)との間に接続され、ゲート及びバックゲートがソースに接続されたトランジスタから構成し、トランジスタのドレインとバックゲートとの間にインピーダンスを持たせることにより、設定されたインピーダンスにより静電サージのエネルギーを吸収でき、これによって静電耐量を改善することができる。 According to the present invention, the protection circuit includes a transistor having a drain-source connected between the input / output terminal (T11) and the ground terminal (T13), and a gate and a back gate connected to the source. By providing an impedance between the back gate and the back gate, electrostatic surge energy can be absorbed by the set impedance, thereby improving electrostatic resistance.
図1は本発明の半導体集積回路の平面図、図2は本発明の半導体装置の一実施例のブロック構成図を示す。 FIG. 1 is a plan view of a semiconductor integrated circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention.
本実施例の半導体集積回路100は、p型半導体基板101上に内部回路111、及び、内部回路111に接続された入出力端子T11に入力される静電気から内部回路111を保護する保護回路113を搭載した構成とされている。
The semiconductor integrated
内部回路111は、電源端子(図示せず)の間に印加される電源電圧Vddにより駆動されて、入出力端子T11を介して外部回路と信号のやり取りを行っている。
The
図3は保護回路113の構成図を示す。
FIG. 3 shows a configuration diagram of the
保護回路113はドレイン−ソースが入出力端子T11と接地端子T13との間に接続され、ゲート及びバックゲートがソースに接続されたMOS電界効果トランジスタTR11から構成されており、トランジスタTR11のドレインとバックゲートとの間にはインピーダンスである、抵抗R11を持つ。保護回路113は、p型半導体基板101上にp型ウェル領域121を形成し、さらに、p型ウェル領域121上に高濃度n型ソース領域122、n型ドレイン領域123、高濃度p型バックゲート電極領域124を形成し、ソース領域122とドレイン領域123との間にゲート酸化膜125を介してゲート電極126を配線した構成とされている。なお、n型ドレイン領域123には、更に、高濃度n型ドレイン用電極領域129が形成されている。
The
高濃度p型バックゲート電極領域124は、保護回路113の周囲の全周を囲むように形成されている。n型ドレイン領域123は、高濃度p型バックゲート電極領域124の内周側に高濃度p型バックゲート電極領域124との距離が少なくともLとなるように形成されている。これによって、n型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との間にインピーダンスである抵抗R11が形成される。
The high concentration p-type back
抵抗R11は、ほぼn型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との間の距離Lによって決定されている。抵抗R11を設けることにより抵抗R11により静電サージのエネルギーを吸収でき、これによって静電耐量を改善することができる。
The resistance R11 is substantially determined by the distance L between the n-
なお、高濃度p型バックゲート電極領域124は、酸化保護膜127に形成されたコンタクトホール128を介してバックゲート電極130に接続されている。また、バックゲート電極130は、接地端子T13に接続されている。
The high concentration p-type back
図4は端子T11の印加電圧に対する電流の特性図、図5は抵抗R11に対する静電耐量の特性を示す図を示す。 FIG. 4 is a characteristic diagram of current with respect to the voltage applied to the terminal T11, and FIG. 5 is a diagram illustrating characteristics of electrostatic resistance with respect to the resistor R11.
図4に示すように端子T11への印加電圧が増加すると、端子T11に流れ込む電流が増加する。印加電圧がブレークダウン電圧Vbdになると、保護回路113のトランジスタTR11がオンする。トランジスタTR11がオンすると、印加電圧がスナップバック電圧Vsbまで低下する。スナップバック状態では寄生トランジスタTR12がオンし、端子T11の印加電圧の上昇を抑制する。
As shown in FIG. 4, when the voltage applied to the terminal T11 increases, the current flowing into the terminal T11 increases. When the applied voltage becomes the breakdown voltage Vbd, the transistor TR11 of the
このように、n型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との距離Lに比例して抵抗R11を増加させることにより、抵抗R11によって消費される静電サージのエネルギーを増加させ、n型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との間にかかる負荷を破壊エネルギー以下に低下させることができる。すなわち、トランジスタTR11の静電耐量を改善することができる。
Thus, by increasing the resistance R11 in proportion to the distance L between the n-
また、抵抗R11が増加することにより、寄生トランジスタTR12のベース電位が上昇する。寄生トランジスタTR12のベース電位が上昇することにより、寄生トランジスタTR12がオンしやすくなり、スナップバック状態への移行が容易になる。スナップバック状態に移行することにより、寄生トランジスタTR12を介して静電サージが吸収できるため、トランジスタTR11の静電耐量を改善できる。 Further, the base potential of the parasitic transistor TR12 increases due to the increase in the resistance R11. As the base potential of the parasitic transistor TR12 increases, the parasitic transistor TR12 is easily turned on, and the transition to the snapback state is facilitated. By shifting to the snapback state, electrostatic surge can be absorbed through the parasitic transistor TR12, so that the electrostatic resistance of the transistor TR11 can be improved.
このように、抵抗R11を大きくすることによって、図5に示すように静電耐量を改善することができ、これによって、内部回路111の保護を強化することができる。なお、図5はn型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との距離Lを5μm〜25μmで変化させたときの静電耐量を示している。
As described above, by increasing the resistance R11, it is possible to improve the electrostatic resistance as shown in FIG. 5, and thereby the protection of the
さらに、本実施例によれば、高濃度p型バックゲート電極領域124とn型ドレイン領域123との距離Lをかせげるようにパターンを変更するだけで、トランジスタTR11の静電耐量を改善できる。よって、プロセスを変更することなく、容易にトランジスタTR11の静電耐量を改善することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the electrostatic resistance of the transistor TR11 can be improved only by changing the pattern so that the distance L between the high-concentration p-type back
なお、本実施例では、n型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との距離Lを大きくとることによって、抵抗R11を大きくするようにしたが、抵抗R11を大きくできる構造であれば、これに限定されるものではない。
In this embodiment, the resistance R11 is increased by increasing the distance L between the n-
図6は保護回路113の変形例の構成図を示す。同図中、図3と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 6 shows a configuration diagram of a modified example of the
本変形例の保護回路200は、高濃度p型バックゲート電極領域124をバックゲート電極130に接続するためのコンタクトホール128をn型ドレイン領域123に近接する位置でピッチが大きく、すなわち、(d3>d2>d1)となるように形成している。
In the
これによって、n型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との間の抵抗R11を増加することができる。
As a result, the resistance R11 between the n-
これによって、保護回路113と同様な作用効果を奏する。また、本変形例によれば、コンタクトホール128のピッチを(d3>d2>d1)となるように変更するだけであるので、従来と同じ形状で、静電耐圧を改善することができる。すなわち、保護回路200は、そのサイズを大きく取ることなく静電耐圧を改善することができる。
As a result, the same effects as the
図7は保護回路113の他の変形例の構成図を示す。同図中、図3と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 7 shows a configuration diagram of another modification of the
本変形例の保護回路300は、n型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との間のp型ウェル領域121に、低濃度領域311を断続的に形成した構成とされている。
The
低濃度領域311は、p型ウェル領域121の形成パターンによって形成される。低濃度領域311を設けることにより、n型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との間の抵抗R11を増加することができる。
The
また、n型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との間の抵抗R11を大きくために、n型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との間の不純物濃度が低くなるようにしてもよい。要は、n型ドレイン領域123と高濃度p型バックゲート電極領域124との間の抵抗R11を大きくすることができればよい。
Further, in order to increase the resistance R11 between the n-
また、上記実施例は、LOCOS、すなわち、酸化保護膜127を有する高耐圧タイプの電界効果トランジスタに本発明を適用した例について説明したが、LOCOSを有さない通常の電界効果トランジスタにも適用できることは言うまでもない。
Moreover, although the said Example demonstrated the example which applied this invention to the LOCOS, ie, the high voltage | pressure-resistant type field effect transistor which has the oxidation
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形例が考えられることは言うまでもない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that a various modified example can be considered in the range which does not deviate from the summary of this invention.
100 半導体集積回路
101 半導体基板、112 内部回路、113、200、300 保護回路
121 ウェル領域、122 ソース領域、123 ドレイン領域
124 バックゲート電極領域、125 ゲート酸化膜、126 ゲート電極
127 酸化保護膜、128 コンタクトホール
311 低濃度領域
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記保護回路は、ドレイン−ソースが前記入出力端子と接地端子との間に接続され、ゲート及びバックゲートが前記ソースに接続されたトランジスタから構成され、
前記トランジスタの前記ドレインと前記バックゲートとの間にインピーダンスを持たせたことを特徴とする半導体集積回路。
In a semiconductor integrated circuit having a protection circuit for protecting the internal circuit from static electricity input to an input / output terminal connected to the internal circuit,
The protection circuit includes a transistor having a drain-source connected between the input / output terminal and a ground terminal, and a gate and a back gate connected to the source,
A semiconductor integrated circuit, wherein an impedance is provided between the drain and the back gate of the transistor.
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Citations (5)
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2006
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