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JP2011142204A - Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2011142204A JP2010001768A JP2010001768A JP2011142204A JP 2011142204 A JP2011142204 A JP 2011142204A JP 2010001768 A JP2010001768 A JP 2010001768A JP 2010001768 A JP2010001768 A JP 2010001768A JP 2011142204 A JP2011142204 A JP 2011142204A
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input transistor
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JP2010001768A
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Mitsuhiro Hotta
充弘 発田
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Renesas Electronics Corp
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Renesas Electronics Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent breakage or the like of a gate oxide film caused by antenna effect, and to suppress operation delay of a semiconductor device. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes an input transistor A3 having an input transistor gate electrode A9 connected to an output transistor A1 in a preceding stage through a metal wiring A2a, and a dummy transistor A5 connected to an input transistor gate electrode A9 through a resistive element A4. The resistive element A4 is arranged in a subsequent stage of the input transistor A3, and is connected to the metal wiring A2a. The resistive element A4 and the dummy transistor A5 are connected through a metal wiring A2b. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、アンテナ効果による素子破壊を防止する半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device that prevents element destruction due to an antenna effect and a manufacturing method thereof.

半導体装置の製造工程には、プラズマ放電を利用したプロセスが多用されている。例えば、スパッタリングプロセスでは、プラズマ放電によって発生した電荷が導体膜材料に衝突し、たたき出された原子が半導体基板に堆積して導体膜が形成される。また、ドライエッチングプロセスでは、フォトレジストで保護されない導体膜にプラズマ放電の電荷が衝突してエッチングされ、パターンが形成される。他にも、プラズマ放電は、レジストの剥離工程や、素子表面の洗浄工程などに多用されている。   A process using plasma discharge is frequently used in the manufacturing process of a semiconductor device. For example, in a sputtering process, electric charges generated by plasma discharge collide with a conductive film material, and knocked out atoms are deposited on a semiconductor substrate to form a conductive film. In the dry etching process, a plasma discharge charge collides with a conductor film that is not protected by a photoresist and is etched to form a pattern. In addition, plasma discharge is frequently used in a resist peeling process, an element surface cleaning process, and the like.

しかし、プラズマ放電を利用したプロセスでは、プラズマ中に存在する電荷が半導体装置の表面に露出した導体部分から入り込み、半導体装置に形成されているMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などの回路素子に帯電する。この導体がMOSFETのゲート電極に接続されているゲート配線層である場合、ゲート電極からゲート酸化膜を介して基板に電流が流れ、ゲート酸化膜がダメージを受ける。   However, in the process using plasma discharge, the electric charge existing in the plasma enters from the conductor part exposed on the surface of the semiconductor device, and enters a circuit element such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) formed in the semiconductor device. Charge. When this conductor is a gate wiring layer connected to the gate electrode of the MOSFET, current flows from the gate electrode to the substrate through the gate oxide film, and the gate oxide film is damaged.

即ち、MOSFETは、ゲート電極を一方の電極、その下のゲート酸化膜を誘電体膜、その下の半導体基板を他方の電極とするMOS容量素子と見なされる。ゲート電極から流入する電荷が、MOS容量素子で許容できる電荷蓄積量以上である場合、MOS容量素子の絶縁が破壊される。   That is, the MOSFET is regarded as a MOS capacitor element in which the gate electrode is one electrode, the gate oxide film below the gate electrode is a dielectric film, and the semiconductor substrate therebelow is the other electrode. If the charge flowing from the gate electrode is greater than or equal to the charge storage amount allowable in the MOS capacitor, the insulation of the MOS capacitor is broken.

上述したように、プラズマ中の電荷が導体部分に集められるという現象を、アンテナ効果と呼ぶ。アンテナ効果によってゲート酸化膜が電気的ダメージを受けた場合、ゲート酸化膜が破壊され、スタンバイリーク増加やファンクション動作不良による歩留まり低下を招く。また、その他の影響として、初期のVt(スレッシュホルド電圧)ばらつき、オン電流のばらつき、回路動作中のオン電流の劣化に伴う動作周波数の低下及び動作不良等が考えられる。   As described above, a phenomenon in which charges in plasma are collected on a conductor portion is called an antenna effect. When the gate oxide film is electrically damaged by the antenna effect, the gate oxide film is destroyed, resulting in an increase in standby leakage and a decrease in yield due to a malfunction of the function. In addition, other influences may include initial Vt (threshold voltage) variation, on-current variation, a decrease in operating frequency due to deterioration of on-current during circuit operation, operation failure, and the like.

なお、アンテナ効果でゲート電極に流れ込む電荷量は、プラズマにさらされる導体面積に比例する。また、ゲート酸化膜の電気的ダメージは、ゲート酸化膜の単位面積あたりに蓄積できる電荷量によって決まる。アンテナ効果によるゲート酸化膜の破壊は、ゲート酸化膜で許容できる電荷蓄積量が表面導体に帯電する電荷量以上となるように、ゲート酸化膜の面積を増加することや、拡散層を設けて基板へ電荷を逃がすことで防止できる。   Note that the amount of charge flowing into the gate electrode due to the antenna effect is proportional to the conductor area exposed to plasma. The electrical damage of the gate oxide film is determined by the amount of charge that can be accumulated per unit area of the gate oxide film. The breakdown of the gate oxide film due to the antenna effect can be achieved by increasing the area of the gate oxide film or providing a diffusion layer so that the amount of charge storage allowed in the gate oxide film is equal to or greater than the charge amount charged on the surface conductor. This can be prevented by releasing the electric charge.

このアンテナ効果によるゲート酸化膜の破壊を防止する基準をアンテナ基準とする。また、[(電荷が蓄積される)最表面の導体の面積]÷[(電荷が蓄積される)最表面の導体に接続されたゲート電極のゲート酸化膜面積(チャネル部面積)]を、アンテナ比とする。このアンテナ比が大きいほど、表面導体に帯電する電荷量が多くなる。アンテナ基準を満たすためには、アンテナ比が所定の値よりも小さくなることが必要である。   The reference for preventing the gate oxide film from being destroyed by the antenna effect is used as the antenna reference. In addition, [area of the outermost conductor (accumulating charge)] ÷ [area of gate oxide film (channel area) of the gate electrode connected to the outermost conductor (accumulating charge)] Ratio. The larger the antenna ratio, the more charge is charged on the surface conductor. In order to satisfy the antenna standard, the antenna ratio needs to be smaller than a predetermined value.

近年、半導体装置の多機能化等によりロジック回路間の配線が長くなり、アンテナ比が増大する傾向にある。一方、プロセスの微細化によりゲート酸化膜厚は薄くなる傾向にあり、ゲート酸化膜の破壊の危険性が増加している。   In recent years, the wiring between logic circuits has become longer due to multi-functionalization of semiconductor devices and the antenna ratio tends to increase. On the other hand, the gate oxide film thickness tends to be reduced due to miniaturization of the process, and the risk of destruction of the gate oxide film is increasing.

そこで、特許文献1には、アンテナ比が増大したとしてもゲート酸化膜の破壊を防止することができる半導体装置が記載されている。図12は、特許文献1に記載の半導体装置の平面パターンを示す図である。また、図13は、図12に示す半導体装置の等価回路図である。   Therefore, Patent Document 1 describes a semiconductor device that can prevent the gate oxide film from being broken even if the antenna ratio is increased. FIG. 12 is a diagram illustrating a planar pattern of the semiconductor device described in Patent Document 1. FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG.

図12に示すように、前段内部回路200と接続される金属配線20と内部回路150のゲート電極層23との間に、抵抗及びダイオードとしての役割を果たすN型拡散層30が設けられている。N型拡散層30と金属配線20とはコンタクトホール32を介して接続される。N型拡散層30とゲート電極層23とはコンタクトホール29及び31を介して金属配線33によって接続される。   As shown in FIG. 12, an N-type diffusion layer 30 serving as a resistor and a diode is provided between the metal wiring 20 connected to the previous internal circuit 200 and the gate electrode layer 23 of the internal circuit 150. . N-type diffusion layer 30 and metal interconnection 20 are connected through contact hole 32. N-type diffusion layer 30 and gate electrode layer 23 are connected by metal interconnection 33 through contact holes 29 and 31.

このように抵抗及びダイオードを構成するN型拡散層30を設けることによって、金属配線20のパターニング時のプラズマエッチングによって金属配線20に蓄えられるプラズマ荷電粒子がN型拡散層30によって吸収される。具体的には、図13に示すように、金属配線20のパターニング時に、ダイオードを構成するN型拡散層30を介して基板からGND電位が金属配線20に与えられることによって、金属配線20に蓄えられるプラズマ荷電粒子は消えてしまう。   By providing the N-type diffusion layer 30 constituting the resistor and the diode as described above, plasma charged particles stored in the metal wiring 20 by plasma etching at the time of patterning the metal wiring 20 are absorbed by the N-type diffusion layer 30. Specifically, as shown in FIG. 13, when the metal wiring 20 is patterned, a GND potential is applied from the substrate to the metal wiring 20 through the N-type diffusion layer 30 constituting the diode, so that the metal wiring 20 is stored. Plasma charged particles disappear.

N型拡散層30からなるダイオードは、金属配線20にマイナスのプラズマ荷電粒子が蓄積された場合に特に有効である。また、金属配線20のパターニング時のプラズマエッチングによって金属配線20に急激にプラズマ荷電粒子が蓄積された場合には、N型拡散層30からなる抵抗によってサージ電圧のピーク値を小さくすることができる。   The diode composed of the N-type diffusion layer 30 is particularly effective when negative plasma charged particles are accumulated in the metal wiring 20. Further, when plasma charged particles are suddenly accumulated in the metal wiring 20 due to plasma etching at the time of patterning the metal wiring 20, the peak value of the surge voltage can be reduced by the resistance formed by the N-type diffusion layer 30.

しかしながら、特許文献1では、ダイオードによる負荷容量が回路特性に影響するという問題がある。すなわち、図12のN型拡散層30とP型基板の間にはPN接合容量が寄生容量として存在し、前段内部回路200から寄生容量を介してゲート電極層23に接続される。前段内部回路200から信号が伝達する際、内部回路150のチャネル部分28に電荷が蓄積して内部回路150がONする前にN型拡散層30からなる寄生容量に電荷が蓄積されるため、内部回路150がONする時間の遅延が発生する。   However, Patent Document 1 has a problem that a load capacitance due to a diode affects circuit characteristics. That is, a PN junction capacitance exists as a parasitic capacitance between the N-type diffusion layer 30 and the P-type substrate in FIG. 12, and is connected to the gate electrode layer 23 from the previous internal circuit 200 via the parasitic capacitance. When a signal is transmitted from the previous internal circuit 200, the charge is accumulated in the channel portion 28 of the internal circuit 150, and before the internal circuit 150 is turned on, the charge is accumulated in the parasitic capacitance formed by the N-type diffusion layer 30. There is a delay in the time for the circuit 150 to turn on.

特許第3450909号公報Japanese Patent No. 3450909

このように、特許文献1に記載の半導体装置では、アンテナ効果によるゲート酸化膜の破壊等を防止する対策を講じると、半導体装置の動作に遅延が発生するという問題がある。   As described above, the semiconductor device described in Patent Document 1 has a problem that a delay occurs in the operation of the semiconductor device when measures are taken to prevent destruction of the gate oxide film due to the antenna effect.

本発明の一態様に係る半導体装置は、前段出力トランジスタに金属配線を介して接続されたゲート電極を有する入力トランジスタと、前記ゲート電極に抵抗素子を介して接続され、前記入力トランジスタの破壊を防止するアンテナ対策素子とを備えるものである。   A semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes an input transistor having a gate electrode connected to a previous-stage output transistor via a metal wiring, and connected to the gate electrode via a resistance element, thereby preventing destruction of the input transistor And an antenna countermeasure element.

このように、抵抗素子を経由してアンテナ対策素子を設けることにより、前段出力トランジスタから入力トランジスタまでの抵抗と、入力トランジスタからアンテナ対策素子までの抵抗との抵抗分圧の効果により、アンテナ対策素子による付加容量の影響を低減することができる。これにより、入力トランジスタがONする時間を早くすることが可能となる。   Thus, by providing the antenna countermeasure element via the resistance element, the antenna countermeasure element is obtained by the effect of the resistance voltage division between the resistance from the previous stage output transistor to the input transistor and the resistance from the input transistor to the antenna countermeasure element. It is possible to reduce the influence of the additional capacity due to. As a result, the time for which the input transistor is turned on can be shortened.

本発明の他の態様に係る半導体装置の製造方法は、前段出力トランジスタに金属配線を介して接続されたゲート電極を有する入力トランジスタを設け、前記ゲート電極に抵抗素子を介してダミートランジスタ又はダイオードを接続し、前記抵抗素子の抵抗値は、前記ダミートランジスタのゲート寄生容量値又は前記ダイオードの抵抗値から前記金属配線にアンテナ効果により蓄積される総電荷量を算出し、前記総電荷量から前記抵抗素子を流れる電流を算出して前記入力トランジスタのゲート電圧を算出し、前記ゲート電圧が前記入力トランジスタのゲート酸化膜の耐圧以下か否かの判定に基づいて決定する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, wherein an input transistor having a gate electrode connected to a preceding output transistor via a metal wiring is provided, and a dummy transistor or a diode is connected to the gate electrode via a resistance element. The resistance value of the resistance element is calculated by calculating a total charge amount accumulated by the antenna effect in the metal wiring from a gate parasitic capacitance value of the dummy transistor or a resistance value of the diode, and calculating the resistance from the total charge amount. A current flowing through the element is calculated to calculate a gate voltage of the input transistor, and a determination is made based on a determination as to whether or not the gate voltage is less than or equal to the breakdown voltage of the gate oxide film of the input transistor.

このような構成により、抵抗素子を経由してアンテナ対策素子を設けることにより、入力トランジスタがONする時間を早くすることが可能となる。また、抵抗素子の抵抗値を最適化することにより、入力トランジスタの出力の遅延時間をより短くすることが可能となる。   With such a configuration, by providing the antenna countermeasure element via the resistance element, it is possible to shorten the time for which the input transistor is turned on. In addition, by optimizing the resistance value of the resistance element, the output delay time of the input transistor can be further shortened.

本発明によれば、アンテナ効果によるゲート酸化膜の破壊等を防止するとともに、半導体装置の動作の遅延を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to prevent the gate oxide film from being destroyed due to the antenna effect, and to suppress the delay in the operation of the semiconductor device.

実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す平面図である。1 is a plan view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment. 図1Aに示す半導体装置の等価回路図である。FIG. 1B is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG. 1A. 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の一部を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a part of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 実施の形態1に係る半導体装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining the operation of the semiconductor device according to the first embodiment; 実施の形態2に係る半導体装置の構成を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a semiconductor device according to a second embodiment. 実施の形態3に係る半導体装置の構成を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view illustrating a configuration of a semiconductor device according to a third embodiment. 図5Aに示す半導体装置の等価回路図である。FIG. 5B is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG. 5A. 実施の形態3に係る半導体装置の製造方法の一部を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a part of the manufacturing method of the semiconductor device according to the third embodiment. 実施の形態4に係る半導体装置の構成を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a semiconductor device according to a fourth embodiment. 実施の形態5に係る半導体装置の構成を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a semiconductor device according to a fifth embodiment. 実施の形態6に係る半導体装置の構成を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a semiconductor device according to a sixth embodiment. 実施の形態7に係る半導体装置の構成を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a semiconductor device according to a seventh embodiment. 実施の形態8に係る半導体装置の構成を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a semiconductor device according to an eighth embodiment. 特許文献1に記載の半導体装置の構成を示す平面図である。10 is a plan view showing a configuration of a semiconductor device described in Patent Document 1. FIG. 図12に示す半導体装置の等価回路図である。FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG. 12. 図12に示す半導体装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。13 is a timing chart for explaining the operation of the semiconductor device shown in FIG.

実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る半導体装置について、図1A、1Bを参照して説明する。図1Aは、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図1Bは、図1Aに示す半導体装置の等価回路図である。
Embodiment 1 FIG.
A semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. FIG. 1A is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment. 1B is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG. 1A.

図1Aに示すように、本実施の形態に係る半導体装置は、前段出力トランジスタA1、金属配線A2a、A2b、入力トランジスタA3、抵抗素子A4、ダミートランジスタA5を備えている。入力トランジスタA3は、入力トランジスタゲート電極A9、入力P型トランジスタB31、入力N型トランジスタB32を有している。ダミートランジスタAは、ダミートランジスタゲート電極A12を有している。   As shown in FIG. 1A, the semiconductor device according to the present embodiment includes a front-stage output transistor A1, metal wirings A2a and A2b, an input transistor A3, a resistance element A4, and a dummy transistor A5. The input transistor A3 includes an input transistor gate electrode A9, an input P-type transistor B31, and an input N-type transistor B32. The dummy transistor A has a dummy transistor gate electrode A12.

前段出力トランジスタA1は、金属配線A2aと接続されている。金属配線A2aは、入力トランジスタゲートコンタクトA8を介して、入力トランジスタA3の入力トランジスタゲート電極A9に接続されている。金属配線A2aは、入力トランジスタゲート電極A9に接続された後に、抵抗素子コンタクトA10を介して抵抗素子A4の一端に接続されている。すなわち、前段出力トランジスタA1の出力側において、前段側で金属配線A2aと入力トランジスタゲート電極A9とが接続され、その後段側で金属配線A2aと抵抗素子A4とが接続されている。   The pre-stage output transistor A1 is connected to the metal wiring A2a. The metal wiring A2a is connected to the input transistor gate electrode A9 of the input transistor A3 via the input transistor gate contact A8. The metal wiring A2a is connected to one end of the resistance element A4 through the resistance element contact A10 after being connected to the input transistor gate electrode A9. That is, on the output side of the front-stage output transistor A1, the metal wiring A2a and the input transistor gate electrode A9 are connected on the front-stage side, and the metal wiring A2a and the resistance element A4 are connected on the rear-stage side.

つまり、金属配線A2aの一端は前段出力トランジスタA1に接続されており、他端は抵抗素子A4の一端に接続されている。そして、金属配線A2aの中間部が、入力トランジスタゲート電極A9に接続されている。抵抗素子A4は、ダミートランジスタA5の寄生容量によって起きる入力トランジスタゲート電極A9の信号電位変化の遅延を抑制するために設けられている。   That is, one end of the metal wiring A2a is connected to the previous output transistor A1, and the other end is connected to one end of the resistance element A4. An intermediate portion of the metal wiring A2a is connected to the input transistor gate electrode A9. The resistance element A4 is provided to suppress a delay in signal potential change of the input transistor gate electrode A9 caused by the parasitic capacitance of the dummy transistor A5.

抵抗素子A4の他端は、抵抗素子コンタクトA10を介して金属配線A2bの一端に接続されている。金属配線A2bの他端は、ダミートランジスタゲートコンタクトA11を介して、ダミートランジスタA5のダミートランジスタゲート電極A12に接続されている。ダミートランジスタA5は、アンテナ効果によるゲート酸化膜の破壊の対策として設けられるアンテナ対策素子である。なお、回路構成の一例として、入力P型トランジスタB31のソース拡散層は電源電位に、入力N型トランジスタB32のドレイン拡散層はGND電位にそれぞれ接続されている。   The other end of the resistance element A4 is connected to one end of the metal wiring A2b via the resistance element contact A10. The other end of the metal wiring A2b is connected to the dummy transistor gate electrode A12 of the dummy transistor A5 via the dummy transistor gate contact A11. The dummy transistor A5 is an antenna countermeasure element provided as a countermeasure against destruction of the gate oxide film due to the antenna effect. As an example of the circuit configuration, the source diffusion layer of the input P-type transistor B31 is connected to the power supply potential, and the drain diffusion layer of the input N-type transistor B32 is connected to the GND potential.

図1Bに示すように、前段出力トランジスタA1には、前段出力トランジスタ入力端子B1が接続される。前段出力トランジスタA1の前段出力トランジスタ出力接点B2は、金属配線A2aの寄生抵抗を介して、入力P型トランジスタB31、入力N型トランジスタB32を含む入力トランジスタA3の入力トランジスタゲート入力接点B3に接続される。また、入力トランジスタゲート入力接点B3は、抵抗素子A4の一端に接続される。抵抗素子A4の他端は、ダミートランジスタゲート入力接点B5に接続されている。   As shown in FIG. 1B, the front output transistor A1 is connected to the front output transistor input terminal B1. The front-stage output transistor output contact B2 of the front-stage output transistor A1 is connected to the input transistor gate input contact B3 of the input transistor A3 including the input P-type transistor B31 and the input N-type transistor B32 via the parasitic resistance of the metal wiring A2a. . The input transistor gate input contact B3 is connected to one end of the resistance element A4. The other end of the resistor element A4 is connected to the dummy transistor gate input contact B5.

入力P型トランジスタB31及び入力N型トランジスタB32のドレインには、入力トランジスタ出力端子B33が接続される。なお、ここでは図示していないが、実際の半導体装置の全ての接点には、寄生容量が存在する。   An input transistor output terminal B33 is connected to the drains of the input P-type transistor B31 and the input N-type transistor B32. Although not shown here, parasitic capacitance exists at all contacts of an actual semiconductor device.

前段出力トランジスタA1の入力が変化することで、金属配線A2aを介して入力トランジスタA3のゲートが充放電される。これにより、入力トランジスタA3の出力の電位が変化する。また、このとき、入力トランジスタA3に接続されたダミートランジスタA5の電荷の充放電が行われる。   By changing the input of the previous stage output transistor A1, the gate of the input transistor A3 is charged / discharged through the metal wiring A2a. As a result, the output potential of the input transistor A3 changes. At this time, charge and discharge of the dummy transistor A5 connected to the input transistor A3 are performed.

本実施の形態に係る半導体装置において、プラズマ放電の電荷の蓄積によるゲート酸化膜の破壊を防ぐための、入力トランジスタA3とダミートランジスタA5との間に配置する抵抗素子A4の抵抗値の計算方法について、図2を参照して説明する。図2は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一部を示す図である。   In the semiconductor device according to the present embodiment, a method for calculating the resistance value of the resistance element A4 disposed between the input transistor A3 and the dummy transistor A5 in order to prevent the gate oxide film from being destroyed due to the accumulation of electric charges of plasma discharge. This will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a part of the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment.

図2に示すように、最初に、本実施の形態に係る半導体装置における配線のアンテナ効果により集められるプラズマ中の電荷の総電荷量Qを計算する(ステップL1)。入力トランジスタA3のゲート酸化膜耐圧をV、ゲート破壊しないために必要なダミートランジスタA5のゲート容量をCminとすると、総電荷量Qは式(1)に示すようになる。
Q=Cmin×V・・・(1)
As shown in FIG. 2, first, the total charge amount Q of the charges in the plasma collected by the antenna effect of the wiring in the semiconductor device according to the present embodiment is calculated (step L1). Assuming that the gate oxide film breakdown voltage of the input transistor A3 is V and the gate capacitance of the dummy transistor A5 required for preventing gate breakdown is Cmin, the total charge amount Q is as shown in Expression (1).
Q = Cmin × V (1)

次に、アンテナ効果によりプラズマ中の電荷が導体部分に集められる時に抵抗素子A4を流れる電流Iを計算する(ステップL2)。電流Iは、総電荷量Qとエッチング時間Teにより、式(2)に示すようになる。
I=Q÷Te・・・(2)
なお、エッチング時間Teは、プラズマ放電の開始から終了するまでの時間と等しい。
Next, the current I flowing through the resistance element A4 is calculated when the charge in the plasma is collected on the conductor due to the antenna effect (step L2). The current I is expressed by the equation (2) depending on the total charge amount Q and the etching time Te.
I = Q ÷ Te (2)
The etching time Te is equal to the time from the start to the end of the plasma discharge.

次に、入力トランジスタA3の後段に設けられる抵抗素子A4の抵抗値をRと設定する(ステップL3)。そして、抵抗素子A4の抵抗値をRと設定したときの入力トランジスタA3のゲート電圧V1を計算する(ステップL4)。ダミートランジスタA5のゲート容量をC0とした場合、入力トランジスタA3のゲート電圧V1は、プラズマ放電の開始からの時間をtとすると、式(3)に示すようになる。
V1=I×t÷C0+I×R・・・(3)
Next, the resistance value of the resistance element A4 provided at the subsequent stage of the input transistor A3 is set to R (step L3). Then, the gate voltage V1 of the input transistor A3 when the resistance value of the resistance element A4 is set to R is calculated (step L4). When the gate capacitance of the dummy transistor A5 is C0, the gate voltage V1 of the input transistor A3 is as shown in Equation (3), where t is the time from the start of plasma discharge.
V1 = I × t ÷ C0 + I × R (3)

最後に、入力トランジスタA3のゲート電圧がゲート酸化膜耐圧以下であるか否かを判定する(ステップL5)。時間tがエッチング時間Teに到達したときの入力トランジスタA3のゲート電圧V1は、式(4)のように表される。
V1=I×Te÷C0+I×R ・・・(4)
この式(4)で表される入力トランジスタA3のゲート電圧V1がゲート酸化膜耐圧V以下であるか否かを式(5)により判定する(ステップL5)。
V1≦V・・・(5)
Finally, it is determined whether or not the gate voltage of the input transistor A3 is equal to or lower than the gate oxide film breakdown voltage (step L5). The gate voltage V1 of the input transistor A3 when the time t reaches the etching time Te is expressed as in Expression (4).
V1 = I × Te ÷ C0 + I × R (4)
Whether or not the gate voltage V1 of the input transistor A3 represented by the equation (4) is equal to or lower than the gate oxide film withstand voltage V is determined by the equation (5) (step L5).
V1 ≦ V (5)

入力トランジスタA3のゲート電圧V1がゲート酸化膜耐圧Vより大きい場合(ステップL5No)、抵抗素子A4の抵抗値Rの値を下げて、入力トランジスタA3のゲート電圧V1がゲート酸化膜耐圧V以下になるまでステップL3〜L5を繰り返す。   When the gate voltage V1 of the input transistor A3 is higher than the gate oxide breakdown voltage V (No in step L5), the resistance value R of the resistance element A4 is lowered to make the gate voltage V1 of the input transistor A3 less than the gate oxide breakdown voltage V. Repeat steps L3 to L5.

入力トランジスタA3のゲート電圧V1は、抵抗素子A4の抵抗値が大きくなるにつれて大きくなる。一方、入力トランジスタA3の出力の遅延は、抵抗素子A4の抵抗値が大きくなるほど小さくなる。このため、抵抗素子A4の抵抗値は、入力トランジスタA3が破壊されないように、ゲート電圧V1がゲート酸化膜耐圧V以下となる範囲で最大値をとることが好ましい。   The gate voltage V1 of the input transistor A3 increases as the resistance value of the resistance element A4 increases. On the other hand, the output delay of the input transistor A3 becomes smaller as the resistance value of the resistance element A4 becomes larger. For this reason, it is preferable that the resistance value of the resistance element A4 has a maximum value in a range where the gate voltage V1 is equal to or lower than the gate oxide film breakdown voltage V so that the input transistor A3 is not destroyed.

従って、入力トランジスタA3のゲート電圧V1がゲート酸化膜耐圧V以下である場合(ステップL5Yes)において、その抵抗値よりも大きい抵抗値でも式(5)を満たすか確認することが好ましい。   Therefore, when the gate voltage V1 of the input transistor A3 is less than or equal to the gate oxide breakdown voltage V (step L5 Yes), it is preferable to check whether the equation (5) is satisfied even with a resistance value larger than the resistance value.

このようにして、プラズマ放電による電荷の蓄積によってゲート酸化膜が破壊されない抵抗素子A4の最大の抵抗値Rを決定することができる。このように抵抗素子A4の抵抗値Rを設定し、ダミートランジスタA5を設けることにより、アンテナ効果によるゲート酸化膜の破壊を防ぐことができる。   In this way, it is possible to determine the maximum resistance value R of the resistance element A4 in which the gate oxide film is not destroyed by the charge accumulation due to the plasma discharge. Thus, by setting the resistance value R of the resistance element A4 and providing the dummy transistor A5, it is possible to prevent the gate oxide film from being destroyed by the antenna effect.

ここで、図3を参照して、図1Aに示す半導体装置の動作について説明する。図3は、本実施の形態に係る半導体装置において、前段出力トランジスタA1及び入力トランジスタA3がインバータの場合の動作を示すタイミングチャートである。   Here, the operation of the semiconductor device shown in FIG. 1A will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a timing chart showing an operation when the front-stage output transistor A1 and the input transistor A3 are inverters in the semiconductor device according to the present embodiment.

t0は初期状態であり、前段出力トランジスタ入力端子B1の電位はLowレベルとする。t1で前段出力トランジスタ入力端子B1の電位がHighレベルになると、前段出力トランジスタ出力接点B2がLowレベルになる。このとき、金属配線A2aを介して入力トランジスタゲート入力接点B3の放電が始まる。また、抵抗素子A4を介してダミートランジスタゲート入力接点B5の放電が始まる。   t0 is an initial state, and the potential of the previous-stage output transistor input terminal B1 is set to the Low level. When the potential of the previous-stage output transistor input terminal B1 becomes High level at t1, the previous-stage output transistor output contact B2 becomes Low level. At this time, the discharge of the input transistor gate input contact B3 starts via the metal wiring A2a. Further, the discharge of the dummy transistor gate input contact B5 starts via the resistance element A4.

入力トランジスタゲート入力接点B3からダミートランジスタゲート入力接点B5の間に抵抗素子A4が設けられているため、分圧効果によりダミートランジスタゲート入力接点B5の電位が完全にLowレベルになるよりも先に入力トランジスタゲート入力接点B3の方がLowレベルになる。そして、t2で入力トランジスタA3の入力トランジスタ出力端子B33の電位がHighになる。   Since the resistance element A4 is provided between the input transistor gate input contact B3 and the dummy transistor gate input contact B5, input is performed before the potential of the dummy transistor gate input contact B5 becomes completely low due to the voltage dividing effect. The transistor gate input contact B3 is at a low level. At t2, the potential of the input transistor output terminal B33 of the input transistor A3 becomes High.

図1Aのように、入力トランジスタA3から抵抗素子A4を介してダミートランジスタA5を配置することで、前段出力トランジスタA1から入力トランジスタA3の入力トランジスタゲート電極A9までの金属配線A2aの寄生抵抗と、入力トランジスタA3からダミートランジスタA5までの抵抗素子A4の分圧により、ダミートランジスタA5のダミートランジスタゲート電極A12への充電が完了する前に入力トランジスタA3がONする。   As shown in FIG. 1A, by arranging the dummy transistor A5 from the input transistor A3 through the resistance element A4, the parasitic resistance of the metal wiring A2a from the previous stage output transistor A1 to the input transistor gate electrode A9 of the input transistor A3, and the input The input transistor A3 is turned on before the charging of the dummy transistor gate electrode A12 of the dummy transistor A5 is completed by the voltage division of the resistance element A4 from the transistor A3 to the dummy transistor A5.

ここで、本実施の形態の比較例として、特許文献1に記載の半導体装置において前段内部回路200及び内部回路150がインバータである場合の動作について図14を参照して説明する。図14は、特許文献1に記載の半導体装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。   Here, as a comparative example of the present embodiment, an operation in the case where the pre-stage internal circuit 200 and the internal circuit 150 are inverters in the semiconductor device described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a timing chart for explaining the operation of the semiconductor device described in Patent Document 1.

図14に示すように、t1で前段内部回路200からの出力がHighになると、これに接続された金属配線20がLowレベルになる。また、t1でN型拡散層30及び入力トランジスタのゲート電極層23の放電が始まる。ゲート電極層23とN型拡散層30の間には抵抗素子がないため、ゲート電極層23とN型拡散層30は同時に放電が行われる。このため、入力トランジスタがONして入力トランジスタのソース/ドレイン領域27に接続された金属配線22の電位がHighになるのは、入力トランジスタのゲート電極層23の電位がトランジスタのVtよりも低くなるt3の時間になる。   As shown in FIG. 14, when the output from the previous internal circuit 200 becomes High at t1, the metal wiring 20 connected to the output becomes Low level. At t1, the N-type diffusion layer 30 and the gate electrode layer 23 of the input transistor start to discharge. Since there is no resistance element between the gate electrode layer 23 and the N-type diffusion layer 30, the gate electrode layer 23 and the N-type diffusion layer 30 are simultaneously discharged. For this reason, the potential of the metal wiring 22 connected to the source / drain region 27 of the input transistor becomes High when the input transistor is turned ON, because the potential of the gate electrode layer 23 of the input transistor is lower than Vt of the transistor. Time t3 is reached.

図3、16を比較すると、本実施の形態では、前段出力トランジスタA1がONして、入力トランジスタ出力端子B33の電位がHighになる時間(t1からt2)は、比較例の入力トランジスタのソース/ドレイン領域27の金属配線22の電位がHighになる時間(t1からt3)の10分の1以下であることが言える。   3 and 16, in the present embodiment, the time (t1 to t2) when the output transistor A1 of the previous stage is turned ON and the potential of the input transistor output terminal B33 becomes High is from the source / source of the comparative example. It can be said that the potential of the metal wiring 22 in the drain region 27 is not more than one-tenth of the time (t1 to t3) when the potential is high.

このように、本実施の形態に係る半導体装置では、前段出力トランジスタA1の後段に、入力トランジスタA3、抵抗素子A4、ダミートランジスタA5をこの順に配置している。このため、抵抗分圧によりダミートランジスタA5に充放電するよりも早く入力トランジスタA3の充放電が行われる。これにより、入力トランジスタA3がONする時間が早くなる。これにより、ダミートランジスタA5の負荷容量の影響を無くし、入力トランジスタA3の出力波形の立ち上がりを早くすることができ、高速動作を実現することが可能となる。   Thus, in the semiconductor device according to the present embodiment, the input transistor A3, the resistance element A4, and the dummy transistor A5 are arranged in this order in the subsequent stage of the previous output transistor A1. For this reason, the input transistor A3 is charged / discharged faster than the dummy transistor A5 is charged / discharged by the resistance voltage division. As a result, the time for which the input transistor A3 is turned on is shortened. As a result, the influence of the load capacitance of the dummy transistor A5 is eliminated, the rise of the output waveform of the input transistor A3 can be accelerated, and high-speed operation can be realized.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る半導体装置について、図4を参照して説明する。図4は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図4において、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
A semiconductor device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施の形態では、金属配線A2aの一端が前段出力トランジスタA1に接続され、金属配線A2aの他端は入力トランジスタゲート入力コンタクトE81を介して入力トランジスタゲート電極A9に接続されている。入力トランジスタゲート電極A9は、入力P型トランジスタB31、入力N型トランジスタB32のチャネル領域上に共通して延在するように設けられている。   In the present embodiment, one end of the metal wiring A2a is connected to the previous output transistor A1, and the other end of the metal wiring A2a is connected to the input transistor gate electrode A9 via the input transistor gate input contact E81. The input transistor gate electrode A9 is provided so as to extend in common on the channel regions of the input P-type transistor B31 and the input N-type transistor B32.

入力トランジスタゲート電極A9の入力N型トランジスタB32のチャネル領域を通過した先の部分は、入力トランジスタゲート引き出しコンタクトE82を介して金属配線A2cの一端に接続されている。金属配線A2cの他端は、抵抗素子A4の一端と接続されている。また、実施の形態1と同様に、抵抗素子A4の後段には、金属配線A2bを介してダミートランジスタA5が接続されている。   The portion of the input transistor gate electrode A9 that has passed through the channel region of the input N-type transistor B32 is connected to one end of the metal wiring A2c through the input transistor gate lead-out contact E82. The other end of the metal wiring A2c is connected to one end of the resistance element A4. Similarly to the first embodiment, the dummy transistor A5 is connected to the subsequent stage of the resistance element A4 via the metal wiring A2b.

本実施の形態に係る半導体装置では、実施の形態1と同様に、プラズマ放電の電荷の蓄積によるゲート酸化膜の破壊を防止すると共に、入力トランジスタA3の立ち上がりを早くすることができ、高速動作を実現することが可能となる。   In the semiconductor device according to the present embodiment, as in the first embodiment, the gate oxide film can be prevented from being destroyed due to the accumulation of the electric charge of the plasma discharge, and the rising of the input transistor A3 can be accelerated, and the high speed operation can be achieved. It can be realized.

また、本実施の形態では、入力トランジスタゲート電極A9の寄生抵抗と抵抗素子A4とが直列に接続される抵抗となる。これにより、抵抗素子A4で必要な抵抗の一部を入力トランジスタゲート電極A9が兼ねることができる。一般的にゲート電極は金属配線よりも抵抗が高いため、抵抗素子A4の抵抗を少なくすることができ、レイアウト面積の拡大を抑制することが可能となる。   In the present embodiment, the parasitic resistance of the input transistor gate electrode A9 and the resistance element A4 are connected in series. Thereby, the input transistor gate electrode A9 can also serve as a part of the resistance necessary for the resistance element A4. In general, since the gate electrode has a higher resistance than the metal wiring, the resistance of the resistance element A4 can be reduced, and the expansion of the layout area can be suppressed.

実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る半導体装置について、図5A、5Bを参照して説明する。図5Aは、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図5Bは、図5Aに示す半導体装置の等価回路図である。
Embodiment 3 FIG.
A semiconductor device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. FIG. 5A is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 5B is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG. 5A.

本実施の形態に係る半導体装置は、実施の形態1に示すダミートランジスタA5をダイオードF5に置き換えた構成を有する。ダイオードF5は、ダイオード拡散層F12を有している。ダイオードF5は、アンテナ効果によるゲート酸化膜の破壊の対策として設けられるアンテナ対策素子である。   The semiconductor device according to the present embodiment has a configuration in which the dummy transistor A5 shown in the first embodiment is replaced with a diode F5. The diode F5 has a diode diffusion layer F12. The diode F5 is an antenna countermeasure element provided as a countermeasure against destruction of the gate oxide film due to the antenna effect.

実施の形態1と同様に、前段出力トランジスタA1の出力には金属配線A2aが接続されている。金属配線A2aは、入力トランジスタA3の入力トランジスタゲート電極A9に接続される。その後段で、金属配線A2aが抵抗素子コンタクトA10を介して抵抗素子A4の一端に接続されている。   Similar to the first embodiment, the metal wiring A2a is connected to the output of the previous stage output transistor A1. The metal wiring A2a is connected to the input transistor gate electrode A9 of the input transistor A3. In the subsequent stage, the metal wiring A2a is connected to one end of the resistance element A4 via the resistance element contact A10.

抵抗素子A4の他端は、抵抗素子コンタクトA10を介して金属配線A2bに接続されている。金属配線A2bは、ダイオードコンタクトF11を介して、ダイオードF5のダイオード拡散層F12に接続されている。   The other end of the resistive element A4 is connected to the metal wiring A2b via the resistive element contact A10. The metal wiring A2b is connected to the diode diffusion layer F12 of the diode F5 through the diode contact F11.

抵抗素子A4を入力トランジスタA3とダイオードF5との間に設けることにより、実施の形態1と同様に、ダイオードF5の拡散層接合容量による入力トランジスタA3の出力時間の遅延への影響を抑制することが可能である。   By providing the resistance element A4 between the input transistor A3 and the diode F5, the influence on the delay of the output time of the input transistor A3 due to the diffusion layer junction capacitance of the diode F5 can be suppressed as in the first embodiment. Is possible.

ここで、本実施の形態に係る半導体装置において、プラズマ放電の電荷の蓄積によるゲート酸化膜の破壊を防ぐための、入力トランジスタA3とダイオードF5との間に配置する抵抗素子A4の抵抗値の計算方法について、図6を参照して説明する。図6は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一部を示す図である。   Here, in the semiconductor device according to the present embodiment, calculation of the resistance value of the resistance element A4 disposed between the input transistor A3 and the diode F5 in order to prevent the gate oxide film from being destroyed due to the accumulation of plasma discharge charges. The method will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a part of the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment.

図6に示すように、最初に、プラズマエッチング時に、抵抗素子A4を流れる電流Iを計算する(ステップM1)。入力トランジスタA3のゲート酸化膜耐圧をV、アンテナ効果によってゲートが破壊しないために最低限必要なダイオードF5の抵抗値をRdminとすると、電流Iは式(6)に示すようになる。
I=V÷Rdmin・・・(6)
As shown in FIG. 6, first, the current I flowing through the resistance element A4 is calculated during plasma etching (step M1). Assuming that the gate oxide breakdown voltage of the input transistor A3 is V and the minimum resistance value of the diode F5 required to prevent the gate from being destroyed by the antenna effect is Rdmin, the current I is as shown in equation (6).
I = V ÷ Rdmin (6)

次に、入力トランジスタA3とダイオードF5との間に設けられた抵抗素子A4の抵抗値Rを設定する(ステップM2)。そして、抵抗素子A4の抵抗値をRと設定したときの入力トランジスタのゲート電圧を計算する(ステップM3)。実際に配置したダイオードF5の抵抗値をRdとすると、入力トランジスタA3のゲート電圧V1は式(7)に示すようになる。
V1=I×(R+Rd)・・・(7)
Next, the resistance value R of the resistance element A4 provided between the input transistor A3 and the diode F5 is set (step M2). Then, the gate voltage of the input transistor when the resistance value of the resistance element A4 is set to R is calculated (step M3). When the resistance value of the actually arranged diode F5 is Rd, the gate voltage V1 of the input transistor A3 is as shown in Expression (7).
V1 = I × (R + Rd) (7)

最後に、入力トランジスタA3のゲート電圧V1がゲート酸化膜耐圧V以下であるかどうかを式(8)で判定する(ステップM4)。
V1≦V・・・(8)
Finally, it is determined by equation (8) whether the gate voltage V1 of the input transistor A3 is equal to or lower than the gate oxide film withstand voltage V (step M4).
V1 ≦ V (8)

入力トランジスタA3のゲート電圧V1がゲート酸化膜耐圧Vより大きい場合(ステップM4No)、抵抗素子A4の抵抗値Rの値を下げて、入力トランジスタA3のゲート電圧V1がゲート酸化膜耐圧V以下になるまでステップL2〜L5を繰り返す。上述のように、入力トランジスタA3のゲート電圧V1は、抵抗素子A4の抵抗値が大きくなるにつれて大きくなる。一方、入力トランジスタA3の出力の遅延は、抵抗素子A4の抵抗値が大きくなるほど小さくなる。   When the gate voltage V1 of the input transistor A3 is larger than the gate oxide film withstand voltage V (No in step M4), the resistance value R of the resistance element A4 is lowered so that the gate voltage V1 of the input transistor A3 becomes less than the gate oxide film withstand voltage V. Repeat steps L2 to L5. As described above, the gate voltage V1 of the input transistor A3 increases as the resistance value of the resistance element A4 increases. On the other hand, the output delay of the input transistor A3 becomes smaller as the resistance value of the resistance element A4 becomes larger.

上記のステップを繰り返すことにより、プラズマ放電による電荷の蓄積によってゲート酸化膜が破壊されない抵抗素子A4の最大の抵抗値Rを決定することができる。このように抵抗素子A4の抵抗値Rを設定し、ダイオードF5を設けることにより、アンテナ効果によるゲート酸化膜の破壊を防ぐことができる。   By repeating the above steps, it is possible to determine the maximum resistance value R of the resistance element A4 in which the gate oxide film is not destroyed by the accumulation of electric charges due to plasma discharge. Thus, by setting the resistance value R of the resistance element A4 and providing the diode F5, it is possible to prevent the gate oxide film from being destroyed due to the antenna effect.

一般的に、ダイオードF5を設けて、蓄積された電荷を基板に逃がすことにより、アンテナ効果によるゲート酸化膜破壊の対策を実施する場合がある。本実施の形態は、このようにダイオードF5を設けてアンテナ対策を行う場合にも適用可能である。本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、ダイオードF5の拡散層接合容量の影響を無くし、入力トランジスタA3の出力波形の立ち上がりを早くすることができ、高速動作を実現することが可能となる。   In general, there is a case where a countermeasure against gate oxide film destruction due to an antenna effect is implemented by providing a diode F5 and letting accumulated charges escape to the substrate. The present embodiment can also be applied to a case where the diode F5 is provided and antenna countermeasures are taken. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the influence of the diffusion layer junction capacitance of the diode F5 can be eliminated, the rise of the output waveform of the input transistor A3 can be accelerated, and high-speed operation can be realized. It becomes.

実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係る半導体装置の構成について、図7を参照して説明する。図7は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。本実施の形態では、実施の形態3と同様に、アンテナ対策素子としてダイオードF5が設けられている。
Embodiment 4 FIG.
The configuration of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment. In the present embodiment, a diode F5 is provided as an antenna countermeasure element as in the third embodiment.

本実施の形態では、金属配線A2aの一端が前段出力トランジスタA1に接続され、金属配線A2aの他端は入力トランジスタゲート入力コンタクトE81を介して入力トランジスタゲート電極A9に接続されている。入力トランジスタゲート電極A9は、入力P型トランジスタB31、入力N型トランジスタB32のチャネル領域上に共通して延在するように設けられている。   In the present embodiment, one end of the metal wiring A2a is connected to the previous output transistor A1, and the other end of the metal wiring A2a is connected to the input transistor gate electrode A9 via the input transistor gate input contact E81. The input transistor gate electrode A9 is provided so as to extend in common on the channel regions of the input P-type transistor B31 and the input N-type transistor B32.

入力トランジスタゲート電極A9の入力N型トランジスタB32のチャネル領域を通過した先の部分は、入力トランジスタゲート引き出しコンタクトE82を介して金属配線A2cの一端に接続されている。金属配線A2cの他端は、抵抗素子A4の一端と接続されている。また、実施の形態3と同様に、抵抗素子A4の後段には、金属配線A2bを介してダイオードF5が接続されている。   The portion of the input transistor gate electrode A9 that has passed through the channel region of the input N-type transistor B32 is connected to one end of the metal wiring A2c through the input transistor gate lead-out contact E82. The other end of the metal wiring A2c is connected to one end of the resistance element A4. Similarly to the third embodiment, a diode F5 is connected to the subsequent stage of the resistance element A4 via the metal wiring A2b.

これにより、実施の形態3と同様に、アンテナ効果によるゲート酸化膜の破壊を防止すると共に、入力トランジスタA3の立ち上がりを早くすることができ、高速動作を実現することが可能となる。また、実施の形態2と同様に、抵抗素子A4で必要な抵抗の一部を入力トランジスタゲート電極A9が兼ねることができ、抵抗素子A4の抵抗を少なくすることができ、レイアウト面積の拡大を抑制することが可能となる。   As a result, as in the third embodiment, the gate oxide film can be prevented from being destroyed due to the antenna effect, and the rising of the input transistor A3 can be accelerated, thereby realizing high-speed operation. Similarly to the second embodiment, the input transistor gate electrode A9 can also serve as a part of the resistance necessary for the resistance element A4, the resistance of the resistance element A4 can be reduced, and the expansion of the layout area is suppressed. It becomes possible to do.

実施の形態5.
本発明の実施の形態5に係る半導体装置の構成について、図8を参照して説明する。図8は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。本実施の形態では、実施の形態1の前段出力トランジスタA1と入力トランジスタA3とを接続する金属配線A2aの途中に引き出し配線N8が設けられている。引き出し配線N8は、抵抗素子コンタクトA10を介して、抵抗素子A4の一端に接続されている。
Embodiment 5 FIG.
The configuration of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment. In the present embodiment, a lead-out wiring N8 is provided in the middle of the metal wiring A2a that connects the previous stage output transistor A1 and the input transistor A3 of the first embodiment. The lead-out wiring N8 is connected to one end of the resistance element A4 via the resistance element contact A10.

抵抗素子A4の他端は、抵抗素子コンタクトA10を介して金属配線A2bに接続されている。金属配線A2bは、ダミートランジスタゲートコンタクトA11を介して、ダミートランジスタA5のダミートランジスタゲート電極A12に接続されている。すなわち、ダミートランジスタA5は、抵抗素子A4を経由して引き出し配線N8に接続されている。   The other end of the resistive element A4 is connected to the metal wiring A2b via the resistive element contact A10. The metal wiring A2b is connected to the dummy transistor gate electrode A12 of the dummy transistor A5 through the dummy transistor gate contact A11. That is, the dummy transistor A5 is connected to the lead-out wiring N8 via the resistance element A4.

本実施の形態においても、実施の形態1と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、空き領域に自由に抵抗素子や引出配線、ダミートランジスタA5を配置することができるため、レイアウト面積拡大の抑制に有効である。   Also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, in this embodiment, since the resistance element, the lead wiring, and the dummy transistor A5 can be freely arranged in the empty area, it is effective for suppressing the layout area expansion.

実施の形態6.
本発明の実施の形態6に係る半導体装置の構成について、図9を参照して説明する。図9は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。本実施の形態では、実施の形態5と同様に、引き出し配線N8が設けられている。引き出し配線N8は、抵抗素子A4を経由してダミートランジスタA5に接続されている。本実施の形態においても、実施の形態3と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、空き領域に自由に抵抗素子や引出配線、ダイオードF5を配置することができるため、レイアウト面積拡大の抑制に有効である。
Embodiment 6 FIG.
The configuration of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment. In the present embodiment, a lead-out wiring N8 is provided as in the fifth embodiment. The lead wiring N8 is connected to the dummy transistor A5 via the resistance element A4. Also in the present embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, since the resistance element, the lead wiring, and the diode F5 can be freely arranged in the empty area, it is effective for suppressing the layout area expansion.

実施の形態7.
本発明の実施の形態7に係る半導体装置の構成について、図10を参照して説明する。図10は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図10に示すように、前段出力トランジスタA1は、前段出力トランジスタドレイン拡散層A6を有している。引き出し配線N8は、金属配線A2の一端から分岐して設けられている。前段出力トランジスタドレイン拡散層A6は、ドレインコンタクトA7を介して、引き出し配線N8に接続されている。
Embodiment 7 FIG.
The configuration of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, the front-stage output transistor A1 has a front-stage output transistor drain diffusion layer A6. The lead-out wiring N8 is branched from one end of the metal wiring A2. The pre-stage output transistor drain diffusion layer A6 is connected to the lead-out wiring N8 via the drain contact A7.

引き出し配線N8は、抵抗素子コンタクトA10を介して、抵抗素子A4に接続されている。ダミートランジスタA5は、抵抗素子A4を経由して、引き出し配線N8と接続される。本実施の形態においても、実施の形態1と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、空き領域に自由に抵抗素子や引出配線、ダミートランジスタA5を配置することができるため、レイアウト面積拡大の抑制に有効である。   The lead-out wiring N8 is connected to the resistance element A4 via the resistance element contact A10. The dummy transistor A5 is connected to the lead-out wiring N8 via the resistance element A4. Also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, in this embodiment, since the resistance element, the lead wiring, and the dummy transistor A5 can be freely arranged in the empty area, it is effective for suppressing the layout area expansion.

実施の形態8.
本発明の実施の形態8に係る半導体装置の構成について、図11を参照して説明する。図11は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。本実施の形態では、実施の形態7と同様に、引き出し配線N8が設けられている。引き出し配線N8は、抵抗素子A4を経由してダイオードF5に接続されている。本実施の形態においても、実施の形態3と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、空き領域に自由に抵抗素子や引出配線、ダイオードF5を配置することができるため、レイアウト面積拡大の抑制に有効である。
Embodiment 8 FIG.
The configuration of the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment. In the present embodiment, a lead-out wiring N8 is provided as in the seventh embodiment. The lead wiring N8 is connected to the diode F5 through the resistance element A4. Also in the present embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, since the resistance element, the lead wiring, and the diode F5 can be freely arranged in the empty area, it is effective for suppressing the layout area expansion.

以上説明したように、本発明によれば、ダミートランジスタA5又はダイオードF5の負荷容量の影響による前段出力トランジスタA1から入力トランジスタA3までの信号遅延を少なくすることが可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the signal delay from the previous stage output transistor A1 to the input transistor A3 due to the influence of the load capacitance of the dummy transistor A5 or the diode F5.

例えば、前段出力トランジスタ出力接点B2から入力トランジスタゲート入力接点B3までの抵抗が20Ωの場合、入力トランジスタゲート入力接点B3からダミートランジスタA5までの抵抗値(抵抗素子A4)を2KΩにすることで、抵抗分圧の効果によりダミートランジスタA5の負荷容量の影響を100分の1にすることができる。   For example, when the resistance from the previous stage output transistor output contact B2 to the input transistor gate input contact B3 is 20Ω, the resistance value (resistive element A4) from the input transistor gate input contact B3 to the dummy transistor A5 is set to 2 KΩ. The effect of the load capacitance of the dummy transistor A5 can be reduced to 1/100 by the effect of the voltage division.

また、ダミートランジスタA5やダイオードF5は、前段出力トランジスタA1、入力トランジスタA3から離れたチップ内の空き領域に自由に配置することが可能である。このため、ダミートランジスタA5や、ダイオードF5を設けることによるチップサイズの拡大を防止することができる。   Further, the dummy transistor A5 and the diode F5 can be freely arranged in an empty area in the chip apart from the previous stage output transistor A1 and the input transistor A3. For this reason, it is possible to prevent the chip size from being increased by providing the dummy transistor A5 and the diode F5.

さらに、本発明に係る製造方法により、抵抗素子の抵抗値を計算することにより、アンテナ効果によってゲート酸化膜破壊が起こらないような抵抗素子の抵抗値を定量的に設定することが可能になる。   Furthermore, by calculating the resistance value of the resistance element by the manufacturing method according to the present invention, it is possible to quantitatively set the resistance value of the resistance element so that the gate oxide film is not destroyed by the antenna effect.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

A1 前段出力トランジスタ
A2a、A2b、A2c 金属配線
A3 入力トランジスタ
A4 抵抗素子
A5 ダミートランジスタ
A6 前段出力トランジスタドレイン拡散層
A7 ドレインコンタクト
A8 入力トランジスタゲートコンタクト
A9 入力トランジスタゲート電極
A10 抵抗素子コンタクト
A11 ダミートランジスタゲートコンタクト
A12 ダミートランジスタゲート電極
B1 前段出力トランジスタ入力端子
B2 前段出力トランジスタ出力接点
B3 入力トランジスタゲート入力接点
B31 入力P型トランジスタ
B32 入力N型トランジスタ
B33 入力トランジスタ出力端子
B5 ダミートランジスタゲート入力接点
E81 入力トランジスタゲート入力コンタクト
E82 入力トランジスタゲート引き出しコンタクト
F5 ダイオード
F11 ダイオードコンタクト
F12 ダイオード拡散層
I4 拡散層抵抗素子
J7 寄生ダイオード
N8 引き出し配線
A1 Previous stage output transistor A2a, A2b, A2c Metal wiring A3 Input transistor A4 Resistance element A5 Dummy transistor A6 Previous stage output transistor drain diffusion layer A7 Drain contact A8 Input transistor gate contact A9 Input transistor gate electrode A10 Resistance element contact A11 Dummy transistor gate contact A12 Dummy transistor gate electrode B1 Previous stage output transistor input terminal B2 Previous stage output transistor output contact B3 Input transistor gate input contact B31 Input P type transistor B32 Input N type transistor B33 Input transistor output terminal B5 Dummy transistor gate input contact E81 Input transistor gate input contact E82 Input transistor gate lead-out contact F Diode F11 diode contact F12 diode diffusion layer I4 diffusion layer resistance element J7 parasitic diode N8 drawing wire

Claims (8)

前段出力トランジスタに金属配線を介して接続されたゲート電極を有する入力トランジスタと、
前記ゲート電極に抵抗素子を介して接続され、前記入力トランジスタの破壊を防止するアンテナ対策素子と、
を備える半導体装置。
An input transistor having a gate electrode connected to the previous stage output transistor via a metal wiring;
An anti-antenna element connected to the gate electrode via a resistance element and preventing destruction of the input transistor;
A semiconductor device comprising:
前記抵抗素子は、前記入力トランジスタの後段に設けられ、前記金属配線に接続されている請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the resistance element is provided at a subsequent stage of the input transistor and is connected to the metal wiring. 前記抵抗素子は、前記ゲート電極を介して前記金属配線に接続されている請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the resistance element is connected to the metal wiring via the gate electrode. 前記金属配線の中間部に設けられた第1引き出し配線をさらに有し、
前記抵抗素子は、前記第1引き出し配線に接続されている請求項1に記載の半導体装置。
A first lead wiring provided in an intermediate portion of the metal wiring;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the resistance element is connected to the first lead wiring.
前記前段出力トランジスタの前記金属配線と接続されるドレインコンタクトから引き出された第2引出配線をさらに有し、
前記抵抗素子は、前記第2引き出し配線に接続されている請求項1に記載の半導体装置。
A second lead wire drawn from a drain contact connected to the metal wire of the pre-stage output transistor;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the resistance element is connected to the second lead wiring.
前記アンテナ対策素子は、ダミートランジスタ又はダイオードであることを特徴とする請求項1〜5に記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the antenna countermeasure element is a dummy transistor or a diode. 前記抵抗素子の抵抗値は、前記ダミートランジスタのゲート寄生容量値又は前記ダイオードの抵抗値から前記金属配線にアンテナ効果により蓄積される総電荷量を算出し、前記総電荷量から前記抵抗素子を流れる電流を算出して前記入力トランジスタのゲート電圧を算出し、前記ゲート電圧が前記入力トランジスタのゲート酸化膜の耐圧以下か否かの判定に基づいて決定される請求項6に記載の半導体装置。   The resistance value of the resistance element is calculated from the gate parasitic capacitance value of the dummy transistor or the resistance value of the diode, and the total charge amount accumulated by the antenna effect in the metal wiring is calculated and flows through the resistance element from the total charge amount. The semiconductor device according to claim 6, wherein a current is calculated to calculate a gate voltage of the input transistor, and the gate voltage is determined based on a determination whether or not the gate voltage is equal to or lower than a breakdown voltage of a gate oxide film of the input transistor. 前段出力トランジスタに金属配線を介して接続されたゲート電極を有する入力トランジスタを設け、
前記ゲート電極に抵抗素子を介してダミートランジスタ又はダイオードを接続し、
前記抵抗素子の抵抗値は、
前記ダミートランジスタのゲート寄生容量値又は前記ダイオードの抵抗値から前記金属配線にアンテナ効果により蓄積される総電荷量を算出し、
前記総電荷量から前記抵抗素子を流れる電流を算出して前記入力トランジスタのゲート電圧を算出し、
前記ゲート電圧が前記入力トランジスタのゲート酸化膜の耐圧以下か否かの判定に基づいて決定する半導体装置の製造方法。
An input transistor having a gate electrode connected to the previous stage output transistor via a metal wiring is provided,
A dummy transistor or a diode is connected to the gate electrode via a resistance element;
The resistance value of the resistance element is
From the gate parasitic capacitance value of the dummy transistor or the resistance value of the diode, calculate the total amount of charge accumulated by the antenna effect in the metal wiring,
Calculate the current flowing through the resistance element from the total charge amount to calculate the gate voltage of the input transistor,
A method of manufacturing a semiconductor device, which is determined based on a determination as to whether or not the gate voltage is equal to or lower than a breakdown voltage of a gate oxide film of the input transistor.
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