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JP2009038099A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2009038099A
JP2009038099A JP2007199132A JP2007199132A JP2009038099A JP 2009038099 A JP2009038099 A JP 2009038099A JP 2007199132 A JP2007199132 A JP 2007199132A JP 2007199132 A JP2007199132 A JP 2007199132A JP 2009038099 A JP2009038099 A JP 2009038099A
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Japan
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layer
insulating film
resistance layer
semiconductor device
resistance
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Pending
Application number
JP2007199132A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Nomura
佳伸 野村
Yoshiyuki Mizuno
佳之 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
System Solutions Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Semiconductor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo Semiconductor Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2007199132A priority Critical patent/JP2009038099A/en
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Abstract

【課題】抵抗層の下地の絶縁膜を静電破壊から保護し、信頼性の高い抵抗素子を備える半導体装置を提供することを主たる目的とする。
【解決手段】半導体基板1の表面にN型のエピタキシャル層2が形成されている。半導体基板1には、エピタキシャル層2を複数の素子領域に分離するためのP+分離層3が形成されている。P+分離層3で囲まれたエピタキシャル層2上には絶縁膜4を介してポリシリコン抵抗層5が形成されている。絶縁膜4上には、ポリシリコン抵抗層5を被覆して絶縁膜6が形成されている。絶縁膜6には、ポリシリコン抵抗層5に至るコンタクトホール7a,7bが形成されている。各コンタクトホール7a,7b内には配線層8a,8bが形成されている。そして、エピタキシャル層2の表面には、ポリシリコン抵抗層5の下方の一部にP+不純物層9が形成されている。
【選択図】図1
A main object of the present invention is to provide a semiconductor device provided with a highly reliable resistance element in which an insulating film underlying a resistance layer is protected from electrostatic breakdown.
An N type epitaxial layer is formed on a surface of a semiconductor substrate. A semiconductor substrate 1 is formed with a P + isolation layer 3 for isolating the epitaxial layer 2 into a plurality of element regions. A polysilicon resistance layer 5 is formed on the epitaxial layer 2 surrounded by the P + isolation layer 3 via an insulating film 4. An insulating film 6 is formed on the insulating film 4 so as to cover the polysilicon resistance layer 5. Contact holes 7 a and 7 b reaching the polysilicon resistance layer 5 are formed in the insulating film 6. Wiring layers 8a and 8b are formed in the contact holes 7a and 7b. A P + impurity layer 9 is formed on the surface of the epitaxial layer 2 in a part below the polysilicon resistance layer 5.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、抵抗素子を備えた半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device provided with a resistance element.

半導体集積回路では、静電気,過電圧,周辺機器から放射される電磁ノイズ等のサージ電圧による静電破壊(ESD:Electro Static Discharge)を防止するために、入出力端子の近辺に保護回路(以下、静電破壊保護回路という)が設けられている。   In a semiconductor integrated circuit, in order to prevent electrostatic breakdown (ESD) due to surge voltage such as static electricity, overvoltage and electromagnetic noise radiated from peripheral devices, a protection circuit (hereinafter referred to as static electricity) is placed near the input / output terminals. An electric breakdown protection circuit).

一般的な静電破壊保護回路について、図3を参照しながら説明する。シリコン等から成る半導体基板上には内部回路100が設けられている。内部回路100はアナログ回路やデジタル回路であり、入力回路,出力回路,入出力回路等を含む。そして、内部回路100と入出力端子101とを繋ぐ配線102には、ソースが接地配線に接続され、ドレインが配線102に接続され、ゲートとソースとがいわゆるダイオード接続されたNチャネル型MOSトランジスタ103と、ソースが電源配線に接続され、ドレインが配線102に接続され、ゲートとソースがダイオード接続されたPチャネル型MOSトランジスタ104とから成るMOSトランジスタ型保護回路105が接続されている。接地配線には接地電圧GNDが供給され、電源配線には電源電圧VDDが供給されている。そして、入出力端子101と内部回路100との間には保護抵抗Rが接続されている。   A general electrostatic breakdown protection circuit will be described with reference to FIG. An internal circuit 100 is provided on a semiconductor substrate made of silicon or the like. The internal circuit 100 is an analog circuit or a digital circuit, and includes an input circuit, an output circuit, an input / output circuit, and the like. The wiring 102 connecting the internal circuit 100 and the input / output terminal 101 has a source connected to the ground wiring, a drain connected to the wiring 102, and a gate and source connected to a so-called diode-connected N-channel MOS transistor 103. And a MOS transistor type protection circuit 105 comprising a P channel type MOS transistor 104 having a source connected to the power supply wiring, a drain connected to the wiring 102, and a gate and a source diode connected. A ground voltage GND is supplied to the ground wiring, and a power supply voltage VDD is supplied to the power supply wiring. A protective resistor R is connected between the input / output terminal 101 and the internal circuit 100.

保護抵抗Rとしては、ポリシリコン層から成る比較的抵抗値の高い素子(以下、ポリシリコン抵抗層とする)が用いられている。従来の保護抵抗Rのデバイス構造について、図4の断面図を参照しながら説明する。   As the protective resistance R, an element made of a polysilicon layer having a relatively high resistance value (hereinafter referred to as a polysilicon resistance layer) is used. A device structure of a conventional protective resistor R will be described with reference to a cross-sectional view of FIG.

P型の半導体基板110の表面にはN−型のエピタキシャル層111が形成されている。エピタキシャル層111を複数の素子領域に分離するためのP+分離層112が形成されている。P+分離層112は、P型不純物から成る上分離層112aと下分離層112bとがエピタキシャル層111内で重畳して一体化した構成になっている。   An N− type epitaxial layer 111 is formed on the surface of the P type semiconductor substrate 110. A P + isolation layer 112 for isolating the epitaxial layer 111 into a plurality of element regions is formed. The P + isolation layer 112 has a configuration in which an upper isolation layer 112a and a lower isolation layer 112b made of a P-type impurity are overlapped and integrated in the epitaxial layer 111.

そして、P+分離層112で囲まれたエピタキシャル層111上にはシリコン酸化膜等の絶縁膜113を介してポリシリコン抵抗層114が形成されている。   A polysilicon resistance layer 114 is formed on the epitaxial layer 111 surrounded by the P + isolation layer 112 via an insulating film 113 such as a silicon oxide film.

また、エピタキシャル層111上には、ポリシリコン抵抗層114を被覆してシリコン窒化膜等の絶縁膜115が形成されている。絶縁膜115には、ポリシリコン抵抗層114に到達するコンタクトホール116a,116bが形成され、各コンタクトホール内にはアルミニウム等から成る配線層117a,117bが形成されている。配線層117aは、上記入出力端子101と接続され、配線層117bは内部回路100と接続される。   An insulating film 115 such as a silicon nitride film is formed on the epitaxial layer 111 so as to cover the polysilicon resistance layer 114. Contact holes 116a and 116b reaching the polysilicon resistance layer 114 are formed in the insulating film 115, and wiring layers 117a and 117b made of aluminum or the like are formed in each contact hole. The wiring layer 117 a is connected to the input / output terminal 101, and the wiring layer 117 b is connected to the internal circuit 100.

図3で示した静電破壊保護回路の動作について簡単に説明する。入出力端子101を通じて過大なサージ電圧が印加されると、Nチャネル型MOSトランジスタ103またはPチャネル型MOSトランジスタ104がブレークダウンして、入出力端子101から電源電圧VDD側あるいは接地電圧GND側に電流が流れる。また、保護抵抗Rによって、内部回路100側へのサージ電圧は抑制される。   The operation of the electrostatic breakdown protection circuit shown in FIG. 3 will be briefly described. When an excessive surge voltage is applied through the input / output terminal 101, the N-channel MOS transistor 103 or the P-channel MOS transistor 104 breaks down and a current flows from the input / output terminal 101 to the power supply voltage VDD side or the ground voltage GND side. Flows. Moreover, the surge voltage to the internal circuit 100 side is suppressed by the protective resistance R.

このようにして内部回路100は静電破壊から保護される。なお、本発明に関連する技術は、例えば以下の特許文献に記載されている。
特開昭59−104171号公報
In this way, the internal circuit 100 is protected from electrostatic breakdown. In addition, the technique relevant to this invention is described in the following patent documents, for example.
JP 59-104171 A

近年の半導体デバイスの微細化・高集積化により、静電破壊の発生が増大する傾向にある。特に、CDM(Charged Device Model)でのESD印加パルスは立ち上がり時間が約1nsと極めて速いパルスであるため、保護回路(上記で言えば、MOSトランジスタ型保護回路105)が動作する前に保護抵抗Rに直接パルスが印加され、ポリシリコン抵抗層114下方の絶縁膜113が破壊し、更には内部回路100が破壊されるという問題があった。なお、CDMとは、半導体デバイスの金属端子と、帯電した外部の金属(パッケージやリードフレーム等)とが接触したときの電荷移動に起因する破壊モデルである。   With recent miniaturization and high integration of semiconductor devices, the occurrence of electrostatic breakdown tends to increase. In particular, an ESD application pulse in a CDM (Charged Device Model) is a very fast pulse with a rise time of about 1 ns, so that the protective resistance R before the protection circuit (the MOS transistor type protection circuit 105 in the above description) operates. There is a problem in that a pulse is directly applied to the insulating film 113 under the polysilicon resistance layer 114 and the internal circuit 100 is destroyed. CDM is a destruction model caused by charge transfer when a metal terminal of a semiconductor device comes into contact with a charged external metal (such as a package or a lead frame).

そこで本発明は、抵抗層の下地の絶縁膜を静電破壊から保護し、信頼性の高い抵抗素子を備える半導体装置を提供することを主たる目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a main object of the present invention to provide a semiconductor device including a highly reliable resistance element that protects an insulating film underlying a resistance layer from electrostatic breakdown.

本発明の主な特徴は以下のとおりである。すなわち、本発明の半導体装置は、第1導電型の第1の半導体層と、前記第1の半導体層上に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に形成された抵抗層と、前記第1の半導体層の表面であって前記抵抗層の下方の一部に形成された第2導電型の第2の半導体層とを備えることを特徴とする。   The main features of the present invention are as follows. That is, the semiconductor device of the present invention is formed on the first conductive layer, the first insulating film formed on the first semiconductor layer, and the first insulating film. It is characterized by comprising a resistance layer and a second semiconductor layer of the second conductivity type formed on a part of the surface of the first semiconductor layer and below the resistance layer.

本発明の半導体装置では、抵抗層下方の半導体層の表面に逆導電型の半導体層を形成し、従来に比して多くの寄生容量を直列接続した構成になっている。かかる構成によれば、抵抗層に過電圧が印加された際、当該過電圧は各寄生容量で分担され、つまりは抵抗層下方の絶縁膜に加わる電圧が緩和される。そのため、当該絶縁膜の破壊が起き難く、従来に比してESD耐量を向上させることができる。   The semiconductor device of the present invention has a configuration in which a reverse conductivity type semiconductor layer is formed on the surface of the semiconductor layer below the resistance layer, and more parasitic capacitances are connected in series than in the past. According to such a configuration, when an overvoltage is applied to the resistance layer, the overvoltage is shared by each parasitic capacitance, that is, the voltage applied to the insulating film below the resistance layer is relaxed. Therefore, the insulating film is hardly broken, and the ESD tolerance can be improved as compared with the conventional case.

次に、本発明の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図1Aは本実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、図1Bは、そのX−X線に沿った断面図である。   Next, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a plan view showing the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view along the line XX.

P型の半導体基板1の表面にN型のエピタキシャル層2が形成されている。エピタキシャル層2は、公知のエピタキシャル結晶成長法にて形成される。   An N type epitaxial layer 2 is formed on the surface of a P type semiconductor substrate 1. The epitaxial layer 2 is formed by a known epitaxial crystal growth method.

また、半導体基板1には、エピタキシャル層2を複数の素子領域に分離するためのP+分離層3が形成されている。P+分離層3は、P型不純物から成る上分離層3aと下分離層3bとがエピタキシャル層2内で重畳して一体化した構成になっており、ポリシリコン抵抗層5を取り囲むようにして環状に形成されている。上分離層3aは、エピタキシャル層2の上面からボロン(B)等のP型不純物を下方拡散することにより形成される。一方、下分離層3bは、半導体基板1の底部側からボロン(B)等のP型不純物を上方拡散することにより形成される。P+分離層3によって隣り合う素子は電気的に分離されるため、図1Aで示したP+分離層3の外周には様々な素子(例えば、図3で示したようなMOSトランジスタ型保護回路105や入出力端子101)が形成されていてよい。また、P+分離層3は不図示の接地配線と接続されている。   In addition, a P + isolation layer 3 for separating the epitaxial layer 2 into a plurality of element regions is formed on the semiconductor substrate 1. The P + isolation layer 3 has a configuration in which an upper isolation layer 3a and a lower isolation layer 3b made of P-type impurities are overlapped and integrated in the epitaxial layer 2, and an annular shape surrounding the polysilicon resistance layer 5 Is formed. Upper isolation layer 3 a is formed by downwardly diffusing P-type impurities such as boron (B) from the upper surface of epitaxial layer 2. On the other hand, the lower separation layer 3 b is formed by upwardly diffusing P-type impurities such as boron (B) from the bottom side of the semiconductor substrate 1. Since adjacent elements are electrically isolated by the P + isolation layer 3, there are various elements (for example, a MOS transistor type protection circuit 105 as shown in FIG. An input / output terminal 101) may be formed. The P + separation layer 3 is connected to a ground wiring (not shown).

P+分離層3で囲まれたエピタキシャル層2上には絶縁膜4(例えば、熱酸化法やCVD法によるシリコン酸化膜)が形成され、当該絶縁膜4を介してポリシリコン抵抗層5が形成されている。ポリシリコン抵抗層5は、例えばCVD法によりポリシリコン層を絶縁膜4上に堆積し、その後当該ポリシリコン層を所定のパターンにエッチングすることで形成される。   An insulating film 4 (for example, a silicon oxide film by a thermal oxidation method or a CVD method) is formed on the epitaxial layer 2 surrounded by the P + isolation layer 3, and a polysilicon resistance layer 5 is formed through the insulating film 4. ing. The polysilicon resistance layer 5 is formed, for example, by depositing a polysilicon layer on the insulating film 4 by the CVD method and then etching the polysilicon layer into a predetermined pattern.

絶縁膜4上には、ポリシリコン抵抗層5を被覆して絶縁膜6(例えば、CVD法によって形成されたBPSG膜やシリコン窒化膜)が形成されている。当該絶縁膜6には、ポリシリコン抵抗層5に至る複数(本実施形態では2つ)のコンタクトホール7a,7bが形成されている。各コンタクトホール7a,7b内にはアルミニウムや銅等の導電層から成る配線層8a,8bが形成されている。   An insulating film 6 (for example, a BPSG film or a silicon nitride film formed by a CVD method) is formed on the insulating film 4 so as to cover the polysilicon resistance layer 5. In the insulating film 6, a plurality (two in this embodiment) of contact holes 7a and 7b reaching the polysilicon resistance layer 5 are formed. In each contact hole 7a, 7b, wiring layers 8a, 8b made of a conductive layer such as aluminum or copper are formed.

そして、エピタキシャル層2の表面には、ポリシリコン抵抗層5の下方の一部にP+不純物層9が形成されている。P+不純物層9は、配線層8aや配線層8bとは接続されておらず、電気的に浮遊状態である。また、P+不純物層9は、例えばボロン(B)等のP型不純物をエピタキシャル層2に部分的に注入し、熱拡散させることで形成される。なお、MOSトランジスタやバイポーラトランジスタ等の素子を別の領域に形成する場合には、当該素子形成に必要なイオン注入と同時にP+不純物層9を形成してもよい。P+不純物層9は、エピタキシャル層2の表面であって、コンタクトホール7aの下方に形成され、コンタクトホール7aとコンタクトホール7bとの間に境界を有する。このように、本実施形態のP+不純物層9は、絶縁膜4のうちサージ電圧が強く印加され易い領域の下方に形成されている。   A P + impurity layer 9 is formed on the surface of the epitaxial layer 2 in a part below the polysilicon resistance layer 5. The P + impurity layer 9 is not connected to the wiring layer 8a or the wiring layer 8b and is in an electrically floating state. The P + impurity layer 9 is formed by partially injecting a P-type impurity such as boron (B) into the epitaxial layer 2 and thermally diffusing it. When an element such as a MOS transistor or a bipolar transistor is formed in another region, the P + impurity layer 9 may be formed simultaneously with ion implantation necessary for forming the element. P + impurity layer 9 is formed on the surface of epitaxial layer 2 and below contact hole 7a, and has a boundary between contact hole 7a and contact hole 7b. Thus, the P + impurity layer 9 of the present embodiment is formed below the region of the insulating film 4 where a surge voltage is likely to be strongly applied.

以上説明した構成では、図1Bで示すように、ポリシリコン抵抗層5とP+不純物層9との間に絶縁膜4を誘電体とする寄生容量C1が生じ、P+不純物層9とエピタキシャル層2とのPN接合部に寄生容量C2が生じ、エピタキシャル層2と半導体基板1の底部との間にPN接合部に寄生容量C3が生じる。各寄生容量(C1、C2、C3)は、ポリシリコン抵抗層5の一方の端子(配線層8a)と半導体基板1の底部との間に直列接続した構成になっている。   In the configuration described above, as shown in FIG. 1B, a parasitic capacitance C1 having the insulating film 4 as a dielectric is generated between the polysilicon resistance layer 5 and the P + impurity layer 9, and the P + impurity layer 9, the epitaxial layer 2, and the like. A parasitic capacitance C2 is generated at the PN junction portion, and a parasitic capacitance C3 is generated at the PN junction portion between the epitaxial layer 2 and the bottom of the semiconductor substrate 1. Each parasitic capacitance (C 1, C 2, C 3) is connected in series between one terminal (wiring layer 8 a) of the polysilicon resistance layer 5 and the bottom of the semiconductor substrate 1.

なお、寄生容量C1の容量値は絶縁膜4の誘電率及び表面積に比例し、その厚さに反比例する。寄生容量C2の容量値は、PN接合部の表面積及びエピタキシャル層2の誘電率に比例し、空乏層の厚さに反比例する。また、寄生容量C3の容量値は、PN接合部の表面積及び半導体基板1の誘電率に比例し、空乏層の厚さに反比例する。   The capacitance value of the parasitic capacitance C1 is proportional to the dielectric constant and surface area of the insulating film 4 and inversely proportional to the thickness thereof. The capacitance value of the parasitic capacitance C2 is proportional to the surface area of the PN junction and the dielectric constant of the epitaxial layer 2, and inversely proportional to the thickness of the depletion layer. The capacitance value of the parasitic capacitance C3 is proportional to the surface area of the PN junction and the dielectric constant of the semiconductor substrate 1, and inversely proportional to the thickness of the depletion layer.

次に、以上のように構成された半導体装置を保護抵抗R´として用いた場合の動作について図1A,図1B及び図3を参照しながら説明する。配線層8aは、図3で示したように入出力端子101と接続され、配線層8bは内部回路100の入力段(例えば、CMOSインバータを構成する各MOSトランジスタのゲート)と接続される。   Next, the operation when the semiconductor device configured as described above is used as the protective resistor R ′ will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 3. The wiring layer 8a is connected to the input / output terminal 101 as shown in FIG. 3, and the wiring layer 8b is connected to the input stage of the internal circuit 100 (for example, the gate of each MOS transistor constituting the CMOS inverter).

入出力端子101に過大なサージ電圧が印加され、これが配線層8aを介してポリシリコン抵抗層5に伝わった場合には、絶縁膜4のうち特にコンタクトホール7aの下部に当該電圧が集中することになる。   When an excessive surge voltage is applied to the input / output terminal 101 and is transmitted to the polysilicon resistance layer 5 via the wiring layer 8a, the voltage is concentrated particularly on the insulating film 4 below the contact hole 7a. become.

ここで、従来の半導体装置(図4参照)では、ポリシリコン抵抗層114とエピタキシャル層111との間の寄生容量Caと、エピタキシャル層111と半導体基板110の底部との間の寄生容量Cbの直列接続を有する。そのため、入出力端子101からサージ電圧が配線層117aに印加されたとき、当該サージ電圧はポリシリコン抵抗層114と半導体基板110の底部との間に印加されることになるが、寄生容量Ca,Cbが直列接続されているため、当該サージ電圧は2つの容量(寄生容量Ca,Cb)に分担される。   Here, in the conventional semiconductor device (see FIG. 4), the parasitic capacitance Ca between the polysilicon resistance layer 114 and the epitaxial layer 111 and the parasitic capacitance Cb between the epitaxial layer 111 and the bottom of the semiconductor substrate 110 are connected in series. Have a connection. Therefore, when a surge voltage is applied from the input / output terminal 101 to the wiring layer 117a, the surge voltage is applied between the polysilicon resistance layer 114 and the bottom of the semiconductor substrate 110, but the parasitic capacitance Ca, Since Cb is connected in series, the surge voltage is shared by two capacitors (parasitic capacitances Ca and Cb).

これに対して本実施形態では、P+不純物層9が形成されている。そのため、入出力端子101から配線層8aに印加されたサージ電圧は、上記3つの寄生容量(C1,C2,C3)に分担される。つまり、P+不純物層9の形成によって生じた寄生容量C2の作用によって従来に比して絶縁膜4に加わる電圧が抑制される。また、本実施形態に係るP+不純物層9は、絶縁膜4のうちサージ電圧が強く印加され易い領域を覆って形成されているため、絶縁膜4の破壊を防止する効果が高い。   On the other hand, in this embodiment, the P + impurity layer 9 is formed. Therefore, the surge voltage applied from the input / output terminal 101 to the wiring layer 8a is shared by the three parasitic capacitances (C1, C2, C3). In other words, the voltage applied to the insulating film 4 is suppressed by the action of the parasitic capacitance C2 generated by the formation of the P + impurity layer 9 as compared with the conventional case. In addition, since the P + impurity layer 9 according to this embodiment is formed so as to cover a region of the insulating film 4 where a surge voltage is likely to be strongly applied, the effect of preventing the breakdown of the insulating film 4 is high.

以上説明したように、本発明の半導体装置では、抵抗層下部に互いに逆導電型の不純物層を幾つか積層させ、抵抗層と半導体基板の底部との間に寄生容量を直列接続した構成になっている。かかる構成によれば、抵抗層下部の絶縁膜に印加される電圧が緩和されるため、従来に比してESD耐量を向上させることができる。   As described above, the semiconductor device of the present invention has a configuration in which several impurity layers of opposite conductivity types are stacked below the resistance layer, and the parasitic capacitance is connected in series between the resistance layer and the bottom of the semiconductor substrate. ing. According to such a configuration, since the voltage applied to the insulating film below the resistance layer is relaxed, the ESD tolerance can be improved as compared with the conventional case.

従って、図3に示したように入出力端子101と内部回路100との間に上記した半導体装置を保護抵抗R´として接続することで、特にCDMモードのように立ち上がり速度が速いサージ電圧に対して高いESD耐量をもつ静電破壊保護回路を構成し、内部回路を保護することが可能である。なお、図3ではMOSトランジスタ型保護回路105が形成されているが、ダイオードを用いて保護回路を形成してもよい。   Therefore, by connecting the above-described semiconductor device as the protective resistor R ′ between the input / output terminal 101 and the internal circuit 100 as shown in FIG. 3, particularly against a surge voltage having a fast rising speed as in the CDM mode. Therefore, it is possible to constitute an electrostatic breakdown protection circuit having a high ESD resistance and to protect the internal circuit. Although the MOS transistor type protection circuit 105 is formed in FIG. 3, a protection circuit may be formed using a diode.

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。例えば、図2に示すようにP+不純物層9の表面にN+不純物層10を形成して直列接続される寄生容量C4を更に増設した構成を採用することもできる。かかる構成によれば、絶縁膜4に加わる電圧を上記実施形態に比べて更に低減させることが可能である。なお、図2に示すC1´は、ポリシリコン抵抗層5とN+不純物層10との間の絶縁膜4を誘電体とする寄生容量である。また、N型の半導体基板を用いる場合には、上記実施形態の構成を逆導電型で構成すればよい。本発明は、抵抗素子の下方に形成された絶縁膜の静電破壊を防止する技術として広く適用できるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified without departing from the gist thereof. For example, as shown in FIG. 2, a configuration in which an N + impurity layer 10 is formed on the surface of the P + impurity layer 9 and a parasitic capacitance C4 connected in series can be further added can be adopted. According to such a configuration, the voltage applied to the insulating film 4 can be further reduced as compared with the above embodiment. Note that C1 ′ shown in FIG. 2 is a parasitic capacitance using the insulating film 4 between the polysilicon resistance layer 5 and the N + impurity layer 10 as a dielectric. In the case where an N-type semiconductor substrate is used, the configuration of the above embodiment may be configured with a reverse conductivity type. The present invention can be widely applied as a technique for preventing electrostatic breakdown of an insulating film formed below a resistance element.

本発明の実施形態に係る半導体装置を示す平面図及び断面図である。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the invention. 本発明の実施形態に係る半導体装置の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of a change of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る静電破壊保護回路及び従来の静電破壊保護回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrostatic breakdown protection circuit which concerns on embodiment of this invention, and the conventional electrostatic breakdown protection circuit. 従来の半導体装置を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板 2 エピタキシャル層 3 P+分離層 3a 上分離層
3b 下分離層 4 絶縁膜 5 ポリシリコン抵抗層 6 絶縁膜
7a、7b コンタクトホール 8a、8b 配線層 9 P+不純物層
10 N+不純物層 100 内部回路 101 入出力端子 102 配線
103 Nチャネル型MOSトランジスタ
104 Pチャネル型MOSトランジスタ
105 MOSトランジスタ型保護回路 110 半導体基板
111 エピタキシャル層 112 P+分離層 112a 上分離層
112b 下分離層 113 絶縁膜 114 ポリシリコン抵抗層
115 絶縁膜 116a,116b コンタクトホール
117a、117b 配線層 R,R´ 保護抵抗
C1,C1´,C2,C3,C4,Ca,Cb 寄生容量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Epitaxial layer 3 P + isolation layer 3a Upper isolation layer 3b Lower isolation layer 4 Insulating film 5 Polysilicon resistance layer 6 Insulating film 7a, 7b Contact hole 8a, 8b Wiring layer 9 P + impurity layer 10 N + impurity layer 100 Internal circuit 101 I / O terminal 102 Wiring
103 N-channel MOS transistor
104 P-channel MOS transistor 105 MOS transistor-type protection circuit 110 Semiconductor substrate 111 Epitaxial layer 112 P + isolation layer 112a Upper isolation layer 112b Lower isolation layer 113 Insulating film 114 Polysilicon resistance layer 115 Insulating films 116a and 116b Contact holes
117a, 117b Wiring layer R, R 'Protection resistance C1, C1', C2, C3, C4, Ca, Cb Parasitic capacitance

Claims (4)

第1導電型の第1の半導体層と、
前記第1の半導体層上に形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上に形成された抵抗層と、
前記第1の半導体層の表面であって前記抵抗層の下方の一部に形成された第2導電型の第2の半導体層とを備えることを特徴とする半導体装置。
A first semiconductor layer of a first conductivity type;
A first insulating film formed on the first semiconductor layer;
A resistance layer formed on the first insulating film;
A semiconductor device comprising: a second semiconductor layer of a second conductivity type formed on a part of the surface of the first semiconductor layer and below the resistance layer.
前記抵抗層を被覆し、前記抵抗層に至る少なくとも第1及び第2のコンタクトホールを有する第2の絶縁膜と、
前記第1のコンタクトホール内に形成されて前記抵抗層と接続された第1の配線層と
前記第2のコンタクトホール内に形成されて前記抵抗層と接続された第2の配線層とを備え、
前記第2の半導体層は、前記第1のコンタクトホールの下方に形成され、
前記第2の半導体層の境界が、前記第1のコンタクトホールと前記第2のコンタクトホールとの間に位置することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
A second insulating film covering the resistance layer and having at least first and second contact holes reaching the resistance layer;
A first wiring layer formed in the first contact hole and connected to the resistance layer; and a second wiring layer formed in the second contact hole and connected to the resistance layer. ,
The second semiconductor layer is formed below the first contact hole,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a boundary of the second semiconductor layer is located between the first contact hole and the second contact hole.
前記第1のコンタクトホールの下方の前記第2の半導体層の表面に、第1導電型の第3の半導体層を備えることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 3. The semiconductor device according to claim 2, further comprising a third semiconductor layer of a first conductivity type on a surface of the second semiconductor layer below the first contact hole. 入出力端子と、前記入出力端子と接続された内部回路とを備え、
前記抵抗層は、前記第1の配線層を介して前記入出力端子と接続され、前記第2の配線層を介して前記内部回路と接続されたことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の半導体装置。
An input / output terminal and an internal circuit connected to the input / output terminal;
4. The resistance layer is connected to the input / output terminal through the first wiring layer, and is connected to the internal circuit through the second wiring layer. A semiconductor device according to 1.
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