[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成有用于保护半导体装置的输入电路中使用的双极晶体管或者结型场效应晶体管免受静电放电(ESD：Electrostatic Discharge)影响的元件的半导体装置，特别是涉及抑制了该保护元件形成用的附加工序并使其占有面积缩小化的半导体装置。

背景技术

如今，半导体集成电路那样的半导体装置以移动通信终端、显示设备、以及笔记本型PC等民生用途，此外还有各种生产设备或工厂用设备人等产业用途为代表，在所有领域中被大量使用。另一方面，伴随其利用领域的扩大，所要求的可靠性的等级变高，特别是在医疗器械或输送设备这样有关人命的利用领域中要求特别高的可靠性。

然而，在半导体基板上形成的普通构造的半导体装置，结合其在基板上的布线规则的微细化，对于因带电的人接触等产生的静电放电极其脆弱。因此，为了这样的半导体装置的静电放电保护，在半导体装置的输入电路中，具备ESD保护元件。

在图28、图29中，示出了表示基于现有技术的半导体装置的输入电路的保护元件周边部的电路图。在图28中，作为ESD保护元件，二极管30连接于输入端子13与高位电压源端子15或低位电压源端子14之间，谋求利用该PN结的击穿以保护输入电路的各元件。此外在图29中，ESD保护元件31连接于输入端子13与低位电压源端子14之间。该ESD保护元件31由几个电路元件构成，例如，公开于专利文献1、专利文献2、以及专利文献3中。专利文献1以及专利文献2中所述的ESD保护元件利用其内部的晶体管的PN结的击穿，此外，专利文献3所述的ESD保护元件通过利用ESD产生的过压施加，使其内部的齐纳二极管以及场效应型晶体管动作，以作为保护元件发挥功能。

因为这些现有技术的ESD保护元件是为了保护此输入电路内的晶体管等电路元件而另外设置，所以半导体装置除了为了具备本来的功能所需的区域之外，还需要用于形成此ESD保护元件的区域。此外在制造过程中，用于形成此ESD保护元件的工序是必要的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-295764号公报

专利文献2：日本特开2010-109165号公报

专利文献3：日本特开2010-232572号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述在现有技术的半导体装置中，为了用于输入电路的双极晶体管以及结型场效应晶体管的ESD保护，在各电压源的端子与输入端子间形成了专用的保护元件。因此，由于半导体装置除了本来的功能所需的区域之外，还需要对应于此保护元件本身的大小和数量的区域，所以有半导体装置整体面积变大的问题。

此外，在现有技术的半导体装置中，保护元件为了保护输入电路的晶体管，该保护元件需要在比输入电路的晶体管的元件耐压低的电压发挥功能，需要使保护元件以与该晶体管不同的工序形成。由于该附加工序，所以也会有招致半导体装置的制造成本增加的问题。

进而，根据现有技术的保护元件由于附加连接在输入电路的晶体管的基极端子等，所以有可能对输入电路的特性造成影响，会增加输入电路的寄生电容、漏电流以及噪声，其结果是还有可能会降低半导体装置的性能的问题。

本发明是为了解决这样的问题而做出的，其目的在于提供一种具备保护元件的半导体装置，其中该保护元件能以与现有技术的保护元件相比更小的面积且不需要附加工序地形成，可不招致半导体装置的性能降低地实现输入电路的晶体管的ESD保护。

用于解决课题的方案

一般来说在保护元件的开发，特别是在ESD保护元件的开发中，必须设计决定保护元件动作的电压的触发机构、以及必须设计使用于抑制ESD电压的电流流过的机构。本发明者们在决定使保护元件动作的电压时发现，在半导体装置内形成的PNP晶体管中，作为其基极的N型区域与作为集电极的P型半导体基板之间形成的PN结不应会因施加了超过ESD引起的击穿电压的电压而立即以至破坏。即，在图27中示出了如下内容：如示出使用被称为TLP(Transmission Line Pulser：传输线脉冲发生器)的、评价电路元件相对于浪涌电压施加的电流-电压特性的装置得到的、上述的PN结击穿时的电流-电压特性的测定结果那样，根据该例，虽然在40V附近会引起击穿，但不至于立刻破坏，然后还继续流动电流，直至快到90V时才破坏。本发明者们利用该现象，发明了在从该击穿直至破坏的范围内的电压使保护元件进行动作。