DE112017005287B4

DE112017005287B4 - Elektronische Vorrichtung

Info

Publication number: DE112017005287B4
Application number: DE112017005287.4T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Matsumoto; Hiroshi Nakano; Yoshimitsu Yanagawa; Akira Kotabe
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: US20190355714A1; DE112017005287T5; CN110168715A; JP2018117053A; WO2018135220A1; CN110168715B; US11043485B2; JP6838240B2

Abstract

Elektronische Vorrichtung mit einer Halbleitervorrichtung, die einen externen Verbindungsanschluss (1), einen mit dem externen Verbindungsanschluss verbundenen Schutzwiderstand (3) und mehrere mit dem Schutzwiderstand verbundene und zueinander parallel geschaltete Halbleiterelemente (19-26) aufweist,wobei der Schutzwiderstand (3) einen strukturierten Abschnitt und mehrere jeweils mit den Halbleiterelementen (19-26) verbundene Stromverteilungswiderstände (11-18) aufweist,dadurch gekennzeichnet, dassder strukturierte Abschnitt einen Schlitz (4-10) oder eine kontinuierliche Reihe Löcher (108-114) aufweist und die Stromverteilungswiderstände (11-18) durch Unterteilen des Schutzwiderstands (3) durch den Schlitz (4-10) bzw. die kontinuierliche Reihe Löcher (108-114) gebildet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung mit einer durch Parallelschalten eines Schutzwiderstands und mehrerer Halbleiterelemente gebildeten Überspannungs-Schutzschaltung und insbesondere eine elektronische Vorrichtung mit einer optimalen Überspannungs-Schutzschaltung in einer feinen integrierten Schaltung.
Technischer Hintergrund
Ein Beispiel einer elektronischen Vorrichtung mit einer durch Parallelschalten eines Schutzwiderstands und mehrerer Halbleiterelemente gebildeten Überspannungs-Schutzschaltung ist eine in PTL 1 beschriebene Technologie. PTL 1 offenbart, dass die Stromkonzentration durch Anordnen von Schutzwiderständen in allen von mehreren mit einem externen Verbindungsanschluss verbundenen MOS-Transistoren verringert wird. Ferner ist der Schutzwiderstand in der Nähe des MOS-Transistors angeordnet und sind der externe Verbindungsanschluss und der Schutzwiderstand durch eine Yagi-antennenartige Verdrahtungsleitung vom externen Verbindungsanschluss verbunden.
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2011 - 96 897 A
Außerdem offenbart US 2005 / 0 122 646 A1 eine elektronische Vorrichtung, von der der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht. Verwandter Stand der Technik ist in US 2009 / 0 310 265 A1 angegeben.
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei einer kleinen elektronischen Vorrichtung in der Art eines Sensors ist ein externer Verbindungsanschluss einer integrierten Schaltung direkt mit einem externen Verbindungsanschluss der elektronischen Vorrichtung verbunden. In diesem Fall muss der externe Verbindungsanschluss der integrierten Schaltung einen Überspannungswiderstand aufweisen, der für den externen Verbindungsanschluss der elektronischen Vorrichtung benötigt wird. Ferner ist der Überspannungswiderstand des externen Verbindungsanschlusses der elektronischen Vorrichtung höher als der für die integrierte Schaltung benötigte Überspannungswiderstand. Insbesondere benötigt eine elektronische Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug einen Widerstand, der wenigstens 100 Mal so hoch ist wie der für die integrierte Schaltung benötigte Überspannungswiderstand. Daher betragen die Stärke eines beim Einwirken einer Überspannung zur integrierten Schaltung fließenden Stroms und seine Einwirkzeit wenigstens das zehnfache des für die herkömmliche integrierte Schaltung benötigten Überspannungswiderstands.
Wenn ein so hoher Überspannungswiderstand erhalten wird, nehmen die Größe des Schutzwiderstands und auch die Größe und die Anzahl der MOS-Transistoren zu. Wenn die Größen des Schutzwiderstands und des MOS-Transistors zunehmen, ist beim Layout, bei dem der Schutzwiderstand in der Nähe des MOS-Transistors angeordnet ist, die Layout-Effizienz gering und nimmt die Chipgröße zu. Ferner muss für eine Stelle, an der durch die Stromkonzentration des beim Einwirken der Überspannung erzeugten Stroms ein Schaden auftritt, nicht nur der MOS-Transistor, sondern auch die Verdrahtungsleitung berücksichtigt werden. Im Fall, in dem auch der Schutz der Verdrahtungsleitung betrachtet wird, ist, falls der externe Verbindungsanschluss durch die Verwendung der Yagiantennenartigen Verdrahtungsleitung mit dem Schutzwiderstand verbunden ist, die Länge der Verdrahtungsleitung hoch und wird die Verdrahtungsleitung dünn. Deshalb lässt sich die Stromkapazität der Verdrahtungsleitung nur schwer erhöhen. Ferner wird, falls es erwünscht ist, die Stromkapazität der Verdrahtungsleitung zu erhöhen, die Verdrahtungsleitung dick und nimmt die Chipgröße zu. PTL 1 berücksichtigt diese Gegebenheiten nicht.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Umstände gemacht, und eine ihrer Aufgaben besteht darin, eine elektronische Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, den Überspannungswiderstand eines externen Verbindungsanschlusses einer integrierten Schaltung zu erhöhen, ohne die Größe zu erhöhen und den externen Verbindungsanschluss der integrierten Schaltung direkt mit einem externen Verbindungsanschluss der elektronischen Vorrichtung zu verbinden.
Lösung des Problems
Zur Lösung der vorstehenden Probleme wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine elektronische Schaltung nach Anspruch 1 vorgesehen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt werden, die eine geringe Größe und einen hohen Überspannungswiderstand aufweist.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine Schnittansicht entlang A-A' von 1,
3 eine Schnittansicht entlang B-B' von 1,
4 eine vergrößerte Ansicht eines C-Abschnitts von 1,
5 einen Schaltplan einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
6 Spannungs-Strom-Kennlinien von MOS-Transistoren 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 und 26,
7 einen Schaltplan einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung, wenn ein Schutzwiderstand 3 nicht mit einem Schlitz versehen ist,
8 eine Beziehung zwischen den Längen der Schlitze 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 und der Chipgröße eines Schutzwiderstands 3,
9 eine Beziehung zwischen den Längen der Schlitze 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 und dem zulässigen Verlust eines Schutzwiderstands 3,
10 eine Beziehung zwischen den Längen der Schlitze 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 und dem Widerstandswert eines Schutzwiderstands 3,
11 eine Beziehung zwischen den Längen der Schlitze 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 und Widerstandswerten von Stromverteilungswiderständen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 und 18,
12 einen Schaltplan einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
13 einen Schaltplan einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
14 einen Schaltplan einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform,
15 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform,
16 eine vergrößerte Ansicht eines C-Abschnitts von 15,
17 eine vergrößerte Ansicht eines D-Abschnitts von 15,
18 einen Schaltplan einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform,
19 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform,
20 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform,
21 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform,
22 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform,
23 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform,
24 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform,
25 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform,
26 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform,
27 einen Schaltplan einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform und
28 eine Konfiguration einer Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform,

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Die Ausführungsformen können kombiniert werden, solange keine Widersprüche auftreten.
[Erste Ausführungsform]
Zuerst wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der 1 bis 11 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, weist eine Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Halbleitervorrichtung auf. Die Halbleitervorrichtung weist einen externen Verbindungsanschluss 1, an den ein externes Signal angelegt wird, eine Verdrahtungsschicht 2, welche den externen Verbindungsanschluss 1 und einen Schutzwiderstand 3 verbindet, den Schutzwiderstand 3, der eine interne Schaltung vor über den externen Verbindungsanschluss 1 eingegebenen Überspannungen und Rauschen schützt, Schlitze 4 bis 10, die den Schutzwiderstand 3 unterteilen, Stromverteilungswiderstände 11 bis 18, die durch Unterteilen des Schutzwiderstands 3 durch die Schlitze 4 bis 10 gebildet sind, und MOS-Transistoren 19 bis 26, die mit den Stromverteilungswiderständen 11 bis 18 verbunden sind, auf. Die MOS-Transistoren 19 bis 26 sind mehrere Halbleiterelemente, die parallel geschaltet sind. Die Halbleitervorrichtung wird zur Steuerung eines Sensors oder eines Betätigungselements innerhalb oder außerhalb einer Halbleitervorrichtung verwendet.
Wie in 2 dargestellt ist, ist der Schutzwiderstand 3 durch einen Kontakt 27 mit der Verdrahtungsschicht 2 verbunden. Der Schutzwiderstand 3 ist auf einem Oxidfilm 28 bereitgestellt, der auf einem Siliciumsubstrat 29 bereitgestellt ist. Der Schutzwiderstand 3 ist durch den Oxidfilm 28 als Isolierfilm vom Siliciumsubstrat 29 isoliert. Auf diese Weise wird die Isolation vor Überspannungen eines positiven Potentials und eines negativen Potentials, die auf den externen Verbindungsanschluss 1 einwirken, geschützt. Als Schutzwiderstand 3 kann ein Polysiliciumfilm, ein Metallfilm, ein Metallsilicidfilm oder dergleichen verwendet werden. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Kontakt 27 beschränkt, und es kann ein Durchgangsloch oder dergleichen verwendet werden.
Wie in 3 dargestellt ist, ist der Schutzwiderstand 3 durch die Schlitze 4 bis 10 unterteilt und bildet die Stromverteilungswiderstände 11 bis 18.
Die Einzelheiten der MOS-Transistoren 19 und 20 werden unter Verwendung von 4 beschrieben. Die MOS-Transistoren 21 bis 26 haben die gleiche Konfiguration wie die MOS-Transistoren 19 und 20. Der MOS-Transistor 19 weist eine Source-Elektrode 37 und eine Drain-Elektrode 39 sowie eine in einer Diffusionsschicht 36 angeordnete Gate-Elektrode 38 auf. Die Source-Elektrode 37 ist mit Masse verbunden. Die Drain-Elektrode 39 ist über eine Verdrahtungsschicht 34 und Kontakte 30 und 31 mit dem Stromverteilungswiderstand 11 verbunden. Der MOS-Transistor 20 weist eine Source-Elektrode 40 und eine Drain-Elektrode 42 sowie eine in einer Diffusionsschicht 43 angeordnete Gate-Elektrode 41 auf. Die Source-Elektrode 40 ist mit Masse verbunden. Die Drain-Elektrode 42 ist über eine Verdrahtungsschicht 35 und Kontakte 32 und 33 mit dem Stromverteilungswiderstand 12 verbunden.
Ein Schaltplan der in den 1, 2, 3 und 4 dargestellten Schutzschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in 5 dargestellt. Dabei ist ein Stromeingang (Spannungseingang) vom externen Verbindungsanschluss 1 mit den durch Unterteilen des Schutzwiderstands 3 gebildeten Stromverteilungswiderständen 11 bis 18 verbunden. Die Stromverteilungswiderstände 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 und 18 sind mit den jeweiligen MOS-Transistoren 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 und 26 verbunden. Die MOS-Transistoren 19 bis 26 steuern den externen Verbindungsanschluss 1 durch Anlegen eines Signals an die Gate-Elektrode.
Als nächstes wird eine erste Wirkung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Wie in 6 dargestellt ist, weisen die MOS-Transistoren 19 bis 26 Durchbruchkennlinien auf, bei denen der Drain-Strom scharf ansteigt, wenn die Drain-Spannung erhöht wird. Wenn hierbei die Größen der MOS-Transistoren 19 bis 26 hoch sind, werden Zener-Kennlinien erhalten, wie durch eine gepunktete Linie in 6 dargestellt ist. Andererseits werden, wenn die Größen der MOS-Transistoren 19 bis 26 gering sind (fein ausgebildet sind), Rückschnappkennlinien erhalten, wie durch eine durchgezogene Linie aus 6 dargestellt ist. Hierbei ergibt sich das Problem, dass die Rückschnappkennlinie für jeden MOS-Transistor eine große Variation aufweist.
7 zeigt in diesem Zusammenhang eine Schutzschaltung einer elektronischen Vorrichtung mit einer herkömmlichen Struktur, wobei der Schutzwiderstand 3 nicht mit einem Schlitz versehen ist. Es wird der Fall betrachtet, in dem bei der herkömmlichen Struktur eine Überspannung an den externen Verbindungsanschluss 1 angelegt wird. Wenn die Überspannung an den externen Verbindungsanschluss 1 angelegt wird, steigen die Drain-Spannungen der MOS-Transistoren 19 bis 26 an, und der MOS-Transistor, der die größte Wahrscheinlichkeit zum Zurückschnappen hat, schnappt zuerst zurück. Weil die Drain-Spannungen der MOS-Transistoren 19 bis 26 abnehmen, tritt der MOS-Transistor, der zuerst zurückgeschnappt ist, in einen Rückschnappzustand ein, und die anderen MOS-Transistoren schnappen nicht zurück. Daher konzentriert sich ein Strom am MOS-Transistor, der zuerst zurückgeschnappt ist, und es wird eine Verbindungsleitung des MOS-Transistors, der zuerst zurückgeschnappt ist, beschädigt.
Dieses Phänomen tritt insbesondere dann auf, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit der auf den externen Verbindungsanschluss 1 einwirkenden Überspannung gering ist. Dies liegt daran, dass der MOS-Transistor Zeit benötigt, um zurückzuschnappen, selbst wenn die Drain-Spannung des MOS-Transistors eine Rückschnappspannung erreicht. Das heißt, dass, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit der Überspannung hoch ist und die Anstiegszeit der Überspannung kürzer als die Zeit ist, bis zu der der MOS-Transistor tatsächlich zurückschnappt, die Spannung ansteigt, bis die Drain-Spannung des bestimmten MOS-Transistors die Rückschnappspannung erreicht, und dann die anderen MOS-Transistoren zurückschnappen. Das heißt, dass während der Verzögerungszeit, bis die Drain-Spannung des bestimmten MOS-Transistors zurückschnappt, auch die anderen MOS-Transistoren zurückschnappen. In dem Fall, in dem die Anstiegsgeschwindigkeit der Überspannung gering ist, steigen die Drain-Spannungen der anderen MOS-Transistoren jedoch nicht auf die Rückschnappspannung an, falls einer der MOS-Transistoren zuerst zurückschnappt, so dass sich der Strom am MOS-Transistor konzentriert, der zuerst zurückgeschnappt ist.
Wenn der externe Verbindungsanschluss der integrierten Schaltung direkt mit dem externen Verbindungsanschluss der elektronischen Vorrichtung oder dergleichen verbunden wird, wird die Anstiegsgeschwindigkeit der an den externen Verbindungsanschluss 1 angelegten Überspannung infolge der Reaktanz der Verdrahtungsleitung, eines zum externen Verbindungsanschluss hinzugefügten Kondensators, eines unbeabsichtigt hinzugefügten Kondensators oder dergleichen gering. Das heißt, dass, wenn der externe Verbindungsanschluss der integrierten Schaltung direkt mit dem externen Verbindungsanschluss der elektronischen Vorrichtung oder dergleichen verbunden wird, berücksichtigt werden muss, dass die Anstiegsgeschwindigkeit der Überspannung gering wird und der Widerstand der Schutzschaltung gering wird.
Als nächstes wird der Fall betrachtet, dass die Überspannung auf den externen Verbindungsanschluss 1 der Schutzschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform einwirkt. Bei der Schutzschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform steigen die Drain-Spannungen der MOS-Transistoren 19 bis 26 an und schnappt der MOS-Transistor, der am wahrscheinlichsten zurückschnappt, zuerst zurück, falls die Überspannung auf den externen Verbindungsanschluss 1 einwirkt. Der Drain-Strom des MOS-Transistors, der zuerst zurückgeschnappt ist, ist jedoch durch die Stromverteilungswiderstände 11 bis 18 begrenzt. Daher kann verhindert werden, dass die Verbindungsleitung des MOS-Transistors, der zuerst zurückgeschnappt ist, beschädigt wird.
Selbst in einem Zustand, in dem der zuerst zurückgeschnappte MOS-Transistor zurückschnappt, fließt entsprechend einer Erhöhung des zum MOS-Transistor, der zuerst zurückgeschnappt ist, fließenden Stroms der Strom auch zum Stromverteilungswiderstand, der mit der MOS-Transistor verbunden ist, der zuerst zurückgeschnappt ist, und wird die Spannung des externen Verbindungsanschlusses 1 um das Produkt aus dem Stromverteilungswiderstand und dem zu diesem fließenden Strom erhöht. Dadurch steigen auch die Drain-Spannungen der anderen MOS-Transistoren an und schnappen anschließend die anderen MOS-Transistoren zurück. Durch den vorstehend erwähnten Vorgang wird die Energie der auf den externen Verbindungsanschluss 1 einwirkenden Überspannung von den Stromverteilungswiderständen 11 bis 18 und den MOS-Transistoren 19 bis 26 gleichmäßig verbraucht. Weil dadurch die Verluste in den Stromverteilungswiderständen 11 bis 18 und den MOS-Transistoren 19 bis 26 verringert werden können, kann eine Miniaturisierung der Schutzschaltung verwirklicht werden.
Ferner wird der zu den MOS-Transistoren 19 bis 26 fließende Strom durch die Stromverteilungswiderstände 11 bis 18 begrenzt, so dass verhindert werden kann, dass die Verbindungsleitung zu den MOS-Transistoren 19 bis 26 beschädigt wird.
Das heißt, dass durch Einfügen der Stromverteilungswiderstände die Stromkonzentration infolge des Zurückschnappens selbst dann unterdrückt wird, wenn der Anstieg der Überspannung langsam erfolgt, und dass der Strom gleichmäßig zu den MOS-Transistoren 19 bis 26 fließt.
Als nächstes wird eine zweite Wirkung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Bei der Schutzschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Schlitze 4 bis 10 im Schutzwiderstand 3 bereitgestellt, um die Stromverteilungswiderstände 11 bis 18 zu bilden. Gemäß der vorliegenden Konfiguration sind der externe Verbindungsanschluss 1, der Schutzwiderstand 3 und die MOS-Transistoren 19 bis 26 im kürzesten Abstand verbunden. Zusätzlich können die sie verbindenden Verdrahtungsschichten 2, 34 und 35 verkürzt werden und können ihre Verdrahtungsbreiten vergrößert werden. Daher kann die Stromkapazität der Verdrahtungsschichten 2, 34 und 35 erhöht werden und können Verdrahtungsschäden durch die auf den externen Verbindungsanschluss 1 einwirkende Überspannung verringert werden. Ferner können die Layout-Teilungen der Schlitze 4 bis 10 und der MOS-Transistoren 19 bis 26 leicht in Übereinstimmung gebracht werden. Anhand des vorstehend Erwähnten ist ersichtlich, dass die Verbindbarkeit zwischen den Stromverteilungswiderständen 11 bis 18 und den MOS-Transistoren 19 bis 26 verbessert werden kann und dass eine Verringerung der Chipgröße und eine Verbesserung der Stromkapazität der Verdrahtungsschichten 34 und 35 verwirklicht werden können.
Als nächstes wird eine dritte Wirkung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
8 zeigt eine Beziehung zwischen den Längen der Schlitze 4 bis 10 und der Größe des Schutzwiderstands 3. Selbst wenn die Schlitze 4 bis 10 verlängert werden, ändert sich die Chipgröße des Schutzwiderstands 3 nicht.
9 zeigt eine Beziehung zwischen den Längen der Schlitze 4 bis 10 und dem zulässigen Verlust des Schutzwiderstands 3. Der zulässige Verlust des Schutzwiderstands 3 ist durch eine ebene Fläche des Schutzwiderstands 3 festgelegt. Die ebene Fläche des Schutzwiderstands 3 wird um einen den Schlitzen 4 bis 10 entsprechenden Betrag verringert. Weil der Betrag jedoch sehr gering ist, ändert sich der zulässige Verlust des Schutzwiderstands 3 kaum, selbst wenn die Schlitze 4 bis 10 verlängert werden.
10 zeigt eine Beziehung zwischen den Längen der Schlitze 4 bis 10 und dem Widerstandswert des Schutzwiderstands 3. Der Widerstandswert des Schutzwiderstands 3 wird durch den spezifischen Widerstand, die Breite und die Länge des Schutzwiderstands 3 bestimmt. Die Breite des Schutzwiderstands 3 wird um einen den Schlitzen 4 bis 10 entsprechenden Betrag verringert. Weil der Betrag sehr gering ist, ändert sich der Widerstandswert des Schutzwiderstands 3 jedoch kaum.
11 zeigt eine Beziehung zwischen den Längen der Schlitze 4 bis 10 und den Widerstandswerten der Stromverteilungswiderstände 11 bis 18. Beim Verlängern der Schlitze 4 bis 10 nehmen die Widerstandswerte der Stromverteilungswiderstände 11 bis 18 proportional zu den Längen zu. Das heißt, dass durch Verlängern der Schlitze 4 bis 10 die Stromverteilungswiderstände 11 bis 18 mit hohen Widerstandswerten verwirklicht werden können, ohne Entwurfswerte in der Art der Größe, des zulässigen Verlusts und des Widerstandswerts des Schutzwiderstands 3 zu ändern. Das heißt, dass durch Verlängern der Schlitze 4 bis 10 die Widerstandswerte der Stromverteilungswiderstände 11 bis 18 leicht vergrößert werden können. Durch Vergrößern der Widerstandswerte der Stromverteilungswiderstände 11 bis 18 kann der zu den Stromverteilungswiderständen 11 bis 18 und den MOS-Transistoren 19 bis 26 fließende Strom begrenzt werden. Dadurch kann verhindert werden, dass die Verbindungsleitung zu den MOS-Transistoren 19 bis 26 beschädigt wird. Die vorliegende Wirkung ist bevorzugter, weil die Wirkung auf die Fläche des Schutzwiderstands 3 maximiert werden kann, indem die Schlitze 4 bis 10 in Stromanregungsrichtung angeordnet werden, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn die Schlitze 4 bis 10 in schräger Richtung verlängert werden, berühren sie ein Seitenende des Schutzwiderstands 3, und die Schlitzlänge wird in Bezug auf die Stromanregungsrichtung begrenzt. Mit anderen Worten wird die Wirkung selbst dann verringert, wenn die Schlitze 4 bis 10 in schräger Richtung verlängert werden, die Wirkung zeigt sich jedoch.
Als nächstes wird eine vierte Wirkung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Bei der Schutzschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform können Variationen des Widerstandswerts vom externen Verbindungsanschluss 1 zur Masse über den Stromverteilungswiderstand 11 und den MOS-Transistor 19, des Widerstandswerts vom externen Verbindungsanschluss 1 zur Masse über den Stromverteilungswiderstand 12 und den MOS-Transistor 20, des Widerstandswerts vom externen Verbindungsanschluss 1 zur Masse über den Stromverteilungswiderstand 13 und den MOS-Transistor 21, des Widerstandswerts vom externen Verbindungsanschluss 1 zur Masse über den Stromverteilungswiderstand 14 und den MOS-Transistor 22, des Widerstandswerts vom externen Verbindungsanschluss 1 zur Masse über den Stromverteilungswiderstand 15 und den MOS-Transistor 23, des Widerstandswerts vom externen Verbindungsanschluss 1 zur Masse über den Stromverteilungswiderstand 16 und den MOS-Transistor 24, des Widerstandswerts vom externen Verbindungsanschluss 1 zur Masse über den Stromverteilungswiderstand 17 und den MOS-Transistor 25 und des Widerstandswerts vom externen Verbindungsanschluss 1 zur Masse über den Stromverteilungswiderstand 18 und den MOS-Transistor 26 verringert werden. Wenn die Schlitze bereitgestellt sind, sind die Widerstandswerte vom externen Verbindungsanschluss 1 zu den MOS-Transistoren 19 bis 26 durch die Widerstandswerte der Stromverteilungswiderstände 11 bis 18 festgelegt. Wenn es keinen Schlitz gibt, sind jedoch ein Weg, an dem der Widerstandswert vom an einem Ende des externen Verbindungsanschlusses 1 bereitgestellten MOS-Transistor 19 minimiert ist, und ein Weg, an dem der Widerstandswert vom an einem Mittelabschnitt des externen Verbindungsanschlusses 1 angeordneten MOS-Transistor 22 minimiert ist, voneinander verschieden und wird die Differenz zwischen den Wegen zur Variation des Widerstandswerts. Daher können gemäß der vorliegenden Ausführungsform verglichen mit dem Fall, in dem es keinen Schlitz gibt, die Variationen der Widerstandswerte vom externen Verbindungsanschluss 1 zur Masse über die Stromverteilungswiderstände und die MOS-Transistoren verringert werden. Dadurch kann der durch den Schutzwiderstand 3 fließende Strom vergleichmäßigt werden, kann die Stromkonzentration des durch den Schutzwiderstand 3 fließenden Stroms verringert werden, kann der zulässige Verlust des Schutzwiderstands 3 erhöht werden und kann die Größe des Chips verringert werden.
[Zweite Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 12 beschrieben. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie bei der ersten Ausführungsform verzichtet.
Die Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Die MOS-Transistoren 19 bis 26 sind jedoch als MOS-Dioden 44 bis 51 geschaltet. Selbst in diesem Fall können die gleichen Wirkungen wie bei der elektronischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erhalten werden. Ferner kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein externer Verbindungsanschluss 1 als Eingangsanschluss verwendet werden.
[Dritte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 13 beschrieben. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie bei der ersten Ausführungsform verzichtet.
Eine Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Die MOS-Transistoren 19 bis 26 sind jedoch durch Bipolartransistoren 52 bis 59 ersetzt. Selbst in diesem Fall können die gleichen Wirkungen wie bei der elektronischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erhalten werden. Ferner können durch Anordnen der Bipolartransistoren 52 bis 59 Variationen der Transistoren verringert werden, ist es wahrscheinlich, dass ein Überstrom gleichmäßig zu jedem Transistor fließt, und kann die Chipgröße verringert werden.
[Vierte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 14 beschrieben. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie bei der ersten Ausführungsform verzichtet.
Eine Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Die MOS-Transistoren 19 bis 26 sind jedoch durch Dioden 60 bis 67 ersetzt. Selbst in diesem Fall können die gleichen Wirkungen wie bei der elektronischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erhalten werden.
[Fünfte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der 15, 16 und 18 beschrieben. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie bei der ersten Ausführungsform verzichtet.
Eine Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener gemäß der ersten Ausführungsform. Es sind jedoch die folgenden Änderungen vorgenommen. Erstens sind die in einem Schutzwiderstand 3 angeordneten Schlitze verkürzt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Schutzwiderstand 3 mit Schlitzen 69 bis 75 versehen, die kürzer als der Schutzwiderstand 3 sind. Auf diese Weise sind ein Widerstand 68 und Stromverteilungswiderstände 76 bis 83 im Schutzwiderstand 3 ausgebildet.
Als nächstes wird ein Schaltplan der Schutzschaltung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung von 18 beschrieben. Ein externer Verbindungsanschluss 1 ist mit dem Widerstand 68 verbunden, der durch einen Abschnitt des Schutzwiderstands 3 auf der Seite des externen Verbindungsanschlusses 1 gebildet ist. Der Widerstand 68 ist mit den durch Teilen des Schutzwiderstands 3 gebildeten Stromverteilungswiderständen 76 bis 83 verbunden. Zusätzlich sind die Stromverteilungswiderstände 76 bis 83 mit MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 verbunden. Der externe Verbindungsanschluss 1 wird durch Anlegen eines Signals an Gate-Elektroden der MOS-Transistorpaare 84 bis 91 gesteuert.
Als nächstes werden durch Bilden des Widerstands 68 und der Stromverteilungswiderstände 76 bis 83 im Schutzwiderstand 3 erhaltene Wirkungen beschrieben.
Der Strom des Schutzwiderstands 3, der infolge einer auf den externen Verbindungsanschluss 1 einwirkenden Überspannung fließt, neigt dazu, linear vom externen Verbindungsanschluss 1 zu den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 zu fließen. Insbesondere ist diese Tendenz in der Nähe des externen Verbindungsanschlusses 1 groß. Wenn die Abstände zwischen dem externen Verbindungsanschluss 1 und den Schlitzen 4 bis 10 wie gemäß der ersten Ausführungsform gering sind, neigt der Strom infolge der Überspannung dazu, sich an den Schutzwiderständen 14 und 15 zu konzentrieren. Zur Verringerung dieser Tendenz gibt es auch ein Verfahren zum Erhöhen des Abstands zwischen dem externen Verbindungsanschluss 1 und dem Schutzwiderstand 3. In diesem Fall wird die Verdrahtungsschicht 2 jedoch verlängert und wird die Stromkapazität der Verdrahtungsschicht 2 verringert. Ferner nimmt die Chipgröße zu.
Daher sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Schlitze 69 bis 75 kürzer als der Schutzwiderstand 3. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erstrecken sich die Schlitze nur bis in die Mitte des Schutzwiderstands 3, so dass der Widerstand 68 weiter im Schutzwiderstand 3 angeordnet ist. Durch die Anordnung des Widerstands 68 können die Abstände vom externen Verbindungsanschluss 1 zu den Stromverteilungswiderständen 76 bis 83 sichergestellt werden, ohne die Größe des Schutzwiderstands 3 oder der Verdrahtungsschicht 2 zu ändern. Durch die Wirkungen einer Widerstandserhöhung infolge der Reaktanz und Wärmeerzeugung kann der durch den Widerstand 68 fließende Strom vergleichmäßigt werden und kann der Strom gleichmäßig zu den Stromverteilungswiderständen 76 bis 83 fließen. Dadurch kann ein Überstrom gleichmäßig zum Schutzwiderstand 3 fließen. Wenngleich die zentrale Anordnung beispielhaft beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass sich die Schlitze zur Mitte des Schutzwiderstands 3 erstrecken, so dass der Widerstand 68 weiter entfernt angeordnet werden kann.
Durch Verkürzen der Schlitze 69 bis 75 nehmen die Widerstandswerte der Stromverteilungswiderstände 76 bis 83 ab. Um zu verhindern, dass eine Verdrahtungsleitung beschädigt wird, kann die Stromkapazität der Verdrahtungsleitung jedoch größer als ein durch einen Maximalwert der Überspannung und die Widerstandswerte der Stromverteilungswiderstände 76 bis 83 bestimmter Stromwert sein, und diese Bedingung kann selbst dann ausreichend erfüllt werden, wenn die Schlitze 69 bis 75 verkürzt werden. Diese Wirkung kann maximiert werden, wenn die Schlitze 69 bis 75 so angeordnet werden, dass sie sich von der Verbindungsendseite mit den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 erstrecken. Dies liegt daran, dass, wenn die Schlitze 69 bis 75 etwas von der Verbindungsendseite mit den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 getrennt sind, eine Widerstandskomponente in einem getrennten Zwischenraum erzeugt wird und die erheblichen Widerstandswerte der Stromverteilungswiderstände 76 bis 83 durch den Einfluss der Widerstandskomponente verringert werden.
Ferner sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 16 oder 18 dargestellt ist, die MOS-Transistoren 19 bis 26 durch die MOS-Transistorpaare 84 bis 91 ersetzt.
Die Einzelheiten der MOS-Transistorpaare 84 und 85 werden unter Verwendung von 16 beschrieben. Überdies haben die MOS-Transistorpaare 86 bis 91 die gleiche Konfiguration wie die MOS-Transistorpaare 84 und 85.
Das MOS-Transistorpaar 84 weist Source-Elektroden 99 und 103 und eine Drain-Elektrode 101 sowie Gate-Elektroden 100 und 102, die in einer Diffusionsschicht 98 angeordnet sind, auf. Die Source-Elektroden 99 und 103 sind an Masse gelegt. Die Drain-Elektrode 101 ist über eine Verdrahtungsschicht 96 und Kontakte 92 und 93 mit dem Stromverteilungswiderstand 76 verbunden.
Das MOS-Transistorpaar 85 weist Source-Elektroden 103 und 107 und eine Drain-Elektrode 105 sowie Gate-Elektroden 104 und 106, die in der Diffusionsschicht 98 angeordnet sind, auf. Die Source-Elektroden 103 und 107 sind an Masse gelegt. Die Drain-Elektrode 105 ist über eine Verdrahtungsschicht 97 und Kontakte 94 und 95 mit dem Stromverteilungswiderstand 77 verbunden.
Es werden Wirkungen der MOS-Transistorpaare beschrieben.
Die Chipgröße kann durch Teilen eines Source-Gebiets oder eines Drain-Gebiets der benachbarten MOS-Transistoren verringert werden. Ferner kann die Chipgröße verringert werden, weil eine Diffusionsschicht nicht individuell in jedem MOS-Transistor bereitgestellt werden muss und mehrere MOS-Transistoren in einer Diffusionsschicht 98 angeordnet werden können. Wie gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird selbst dann, wenn die beiden MOS-Transistoren mit jedem der Stromverteilungswiderstände 76 bis 83 verbunden werden, der Maximalwert eines Überstroms durch den Maximalwert der Überspannung und die Widerstandswerte der Stromverteilungswiderstände 76 bis 83 bestimmt. Das heißt, dass sich selbst dann, wenn mehrere MOS-Transistoren mit jedem der Stromverteilungswiderstände 76 bis 83 verbunden werden, der Maximalwert des Überstroms kaum ändert, so dass verhindert werden kann, dass die Verdrahtungsleitung beschädigt wird.
[Verbesserungsbeispiel der Schlitzform]
Als nächstes wird ein Verbesserungsbeispiel einer Spitzenform des in der ersten bis fünften Ausführungsform beschriebenen Schlitzes 75 unter Verwendung von 17 beschrieben. Die Spitze des Schlitzes 75 weist eine Form mit abgerundeten Ecken auf, wie in 17 dargestellt ist. Indem die Spitzenform des Schlitzes auf diese Weise abgerundet wird, fließt der Überstrom infolge einwirkender Überspannungen glatt und kann die Wärmeerzeugung im Spitzenabschnitt unterdrückt werden.
[Sechste Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 19 beschrieben. 19 zeigt eine Konfiguration einer Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie gemäß der fünften Ausführungsform verzichtet.
Die Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. Die Schlitze 69 und 75 auf der Innenseite eines Schutzwiderstands 3 sind jedoch verkürzt, und die Schlitze 71, 72 und 73 in einem Mittelabschnitt des Schutzwiderstands 3 sind verlängert. Mit anderen Worten sind die Schlitze auf der Endseite kürzer als die Schlitze in der Mitte. Auf diese Weise nehmen die Widerstandswerte der Stromverteilungswiderstände auf der Endseite ab und ist es wahrscheinlicher, dass ein Überstrom zu den Endseiten des Schutzwiderstands 3 fließt. Wenn sich ein externer Verbindungsanschluss 1 in der Mitte befindet, fließt der Überstrom gewöhnlich linear, so dass er kaum zur Endseite fließt. Weil gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Widerstand der Stromverteilungswiderstände fern vom externen Verbindungsanschluss 1 (auf der Endseite) abnimmt, kann der Überstrom gleichmäßiger durch den Schutzwiderstand 3 fließen.
[Siebte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 20 beschrieben. 20 zeigt eine Konfiguration einer Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie gemäß der fünften und sechsten Ausführungsform verzichtet.
Die Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. Ein externer Verbindungsanschluss 1 ist jedoch zur linken Seite hin verschoben. Ferner ist ein Schlitz 75 einer Endseite eines Schutzwiderstands 3 verkürzt und sind die Schlitze 69, 70 und 71 in der Nähe des externen Verbindungsanschlusses 1 verlängert. Auf diese Weise ist es wahrscheinlicher, dass ein Überstrom zur rechten Seite des Schutzwiderstands 3 fließt. Weil gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Widerstand eines vom externen Verbindungsanschluss 1 fernen Stromverteilungswiderstands (auf der rechten Endseite) abnimmt, kann der Überstrom gleichmäßiger durch den Schutzwiderstand 3 fließen. Dadurch kann der Überstrom selbst dann, wenn der externe Verbindungsanschluss 1 zur linken Seite verschoben ist, gleichmäßiger durch den Schutzwiderstand 3 fließen. Das Gleiche gilt für den Fall, in dem der äußere Anschluss 1 auf der rechten Seite bereitgestellt ist.
[Achte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 21 beschrieben. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie gemäß der fünften Ausführungsform verzichtet.
Eine Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. Die Schlitze 69 bis 75 sind jedoch von einem Verbindungsende mit den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 getrennt. Selbst in diesem Fall gleicht das Ersatzschaltbild der Schutzschaltung dem in der fünften Ausführungsform dargestellten Schaltplan aus 18. Das heißt, dass ähnlich der fünften Ausführungsform ein bei einer einwirkenden Überspannung auftretender Überstrom gleichmäßiger durch einen Schutzwiderstand 3 fließen kann und verhindert werden kann, dass eine Verbindungsleitung zu den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 durch den Überstrom beschädigt wird, der fließt, wenn die Überspannung einwirkt.
[Neunte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 22 beschrieben. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie gemäß der fünften Ausführungsform verzichtet.
Eine Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. Die Schlitze 69, 71, 73 und 75 sind jedoch fortgelassen, um die Anzahl der Schlitze zu verringern. Selbst in diesem Fall kann ein zu den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 fließender Strom beim Einwirken einer Überspannung begrenzt werden. Daher kann verhindert werden, dass eine Verbindungsleitung zu den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 beim Einwirken einer Überspannung durch einen Überstrom beschädigt wird. Das heißt, dass ein Schutzwiderstand durch Schlitze 70, 72 und 74 in eine Verbindungsstelle der MOS-Transistorpaare 84 und 85, eine Verbindungsstelle der MOS-Transistorpaare 86 und 87, eine Verbindungsstelle der MOS-Transistorpaare 88 und 89 und eine Verbindungsstelle der MOS-Transistorpaare 90 und 91 unterteilt ist, so dass der beim Einwirken einer Überspannung zu den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 fließender Strom begrenzt werden kann. Mit anderen Worten wird ein Schutzwiderstand 3 durch die Schlitze 70, 72 und 74 unterteilt, um mehrere Stromverteilungswiderstände zu bilden, und sind die Stromverteilungswiderstände mit den MOS-Transistorpaaren 84 und 85, den MOS-Transistorpaaren 86 und 87, den MOS-Transistorpaaren 88 und 89 und den MOS-Transistorpaaren 90 und 91 verbunden. Auf diese Weise kann der zu den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 fließende Strom beim Einwirken einer Überspannung begrenzt werden. Daher kann verhindert werden, dass die Verbindungsleitung zu den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 beim Einwirken der Überspannung durch den Überstrom beschädigt wird.
[Zehnte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 23 beschrieben. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie gemäß der fünften Ausführungsform verzichtet.
Eine Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. Die Schlitze 69 bis 75 sind jedoch durch kontinuierliche Lochreihen 108 bis 114 ersetzt. Selbst in diesem Fall gleicht das Ersatzschaltbild der Schutzschaltung dem in der fünften Ausführungsform dargestellten Schaltplan aus 18.
[Elfte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 24 beschrieben. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie gemäß der fünften Ausführungsform verzichtet.
Eine Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. Die Schlitze 69 bis 75 sind jedoch durch in schräger Richtung angeordnete Schlitze 115 bis 130 ersetzt. Selbst in diesem Fall gleicht das Ersatzschaltbild der Schutzschaltung dem in der fünften Ausführungsform dargestellten Schaltplan aus 18.
[Zwölfte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 25 beschrieben. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie gemäß der elften Ausführungsform verzichtet.
Eine Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der elften Ausführungsform. Die Schlitze 115 bis 130 sind jedoch durch Sparrenschlitze 131 bis 142 ersetzt. Selbst in diesem Fall gleicht das Ersatzschaltbild der Schutzschaltung dem in der fünften Ausführungsform dargestellten Schaltplan aus 18.
[Dreizehnte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der 26 und 27 beschrieben. Es wird auf die Beschreibung der gleichen Konfiguration wie gemäß der fünften Ausführungsform verzichtet.
Eine Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. Es ist jedoch eine Verdrahtungsschicht 143 hinzugefügt und es ist ein Kondensator 144 angeordnet und mit einer internen Schaltung 145 in der Art eines AD-Wandlers verbunden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Filter aus einem Widerstand 68 und dem Kondensator 144 bestehen. Durch die Anordnung des Filters kann eine Überspannung oder eine Hochfrequenz-Rauscheingabe von einem externen Verbindungsanschluss 1 durch das Filter abgeschwächt werden und kann die interne Schaltung 145 stabilisiert werden. Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Chipgröße verkleinert werden kann, indem der Widerstand 68 eine geteilte Funktion für den Überspannungsschutz und das Erreichen der Filterwirkung erfüllt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist ein Schutzwiderstand 3 durch einen Oxidfilm 28 von einem Siliciumsubstrat 29 isoliert. Daher wird eine Isolation gegen Überspannungen eines auf den externen Verbindungsanschluss 1 einwirkenden positiven und negativen Potentials sichergestellt. Daher behält das Filter gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Durchschnittswert selbst dann, wenn eine Spannung, die größer oder gleich einer Versorgungsspannung oder kleiner oder gleich einer Massespannung ist, an den externen Verbindungsanschluss 1 angelegt wird. Das heißt, dass das Filter gemäß der vorliegenden Ausführungsform selbst dann normal arbeiten kann, wenn eine Hochspannung in der Art einer Überspannung auf den externen Verbindungsanschluss 1 einwirkt.
Wenn ein Signal von der Verdrahtungsschicht 143 zur internen Schaltung 145 übertragen wird, ist der Widerstand 68 in Reihe zwischen den externen Verbindungsanschluss 1 und die interne Schaltung 145 geschaltet und sind Reihenschaltungen der Stromverteilungswiderstände 76 bis 83 und MOS-Transistorpaare 84 bis 91 parallel zur Masse geschaltet. Daher wird ein Signal der Verdrahtungsschicht 143, d. h. ein in die interne Schaltung 145 eingegebenes Signal, durch eine Überspannungs-Schutzschaltung geschützt, die aus dem Widerstand 68, den Stromverteilungswiderständen 76 bis 83 und den MOS-Transistorpaaren 84 bis 91 besteht. Insbesondere kann durch Einfügen des Widerstands 68 eine höhere Überspannungs-Abschwächungswirkung erhalten werden und kann die interne Schaltung 145, die für die Überspannung empfindlich ist, besser geschützt werden. Dadurch kann ein Durchschlag oder eine Fehlfunktion der internen Schaltung 145 infolge einer Überspannung verhindert werden, so dass eine zuverlässigere elektronische Vorrichtung bereitgestellt werden kann.
[Vierzehnte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine elektronische Vorrichtung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 28 beschrieben. 28 zeigt eine Konfiguration einer Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vierzehnten Ausführungsform.
Die Schutzschaltung der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleicht im Wesentlichen jener der elektronischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Es ist jedoch eine Verdrahtungsschicht 146 hinzugefügt. Weil das Ersatzschaltbild der Schutzschaltung im Wesentlichen dem in der dreizehnten Ausführungsform dargestellten Schaltplan aus 27 entspricht, kann ähnlich wie gemäß der dreizehnten Ausführungsform ein Überstrom, der auftritt, wenn eine Überspannung einwirkt, gleichmäßiger durch einen Schutzwiderstand 3 fließen und kann verhindert werden, dass eine Verbindungsleitung zu den MOS-Transistoren 19 bis 26 durch den beim Einwirken der Überspannung fließenden Überstrom beschädigt wird. Ferner kann, weil der Widerstand 68 äquivalent durch Hinzufügen der Verdrahtungsschicht 146 verwirklicht werden kann, ein Filter durch Anschließen eines Kondensators 144 gebildet werden. Durch Anordnen des Filters kann eine Überspannung oder eine Hochfrequenz-Rauscheingabe von einem externen Verbindungsanschluss 1 durch das Filter abgeschwächt werden. Dadurch kann ein Durchschlag oder eine Fehlfunktion der internen Schaltung 145 infolge einer Überspannung verhindert werden, so dass eine zuverlässigere elektronische Vorrichtung bereitgestellt werden kann.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurden die Schlitze als Beispiel der im Schutzwiderstand gebildeten Musterabschnitte beschrieben. Die gleichen Wirkungen können jedoch erreicht werden, wenn Rillen verwendet werden. Ähnlich wurden die kontinuierlichen Löcher als Beispiel der im Schutzwiderstand gebildeten Musterabschnitte beschrieben. Die gleichen Wirkungen können jedoch selbst dann erreicht werden, wenn kontinuierliche Vertiefungen verwendet werden. Ferner sind diese Musterabschnitte nicht auf die Konfiguration beschränkt, bei der die Musterabschnitte durch Ätzen oder dergleichen nach der Filmbildung erzeugt werden, und die vorliegende Erfindung schließt natürlich eine andere Konfiguration ein, bei der die Musterabschnitte durch Maskierung während der Filmbildung erzeugt werden.
Bezugszeichenliste

1: externer Verbindungsanschluss
2: Verdrahtungsschicht
3: Schutzwiderstand
4: Schlitz
5: Schlitz
6: Schlitz
7: Schlitz
8: Schlitz
9: Schlitz
10: Schlitz
11: Stromverteilungswiderstand
12: Stromverteilungswiderstand
13: Stromverteilungswiderstand
14: Stromverteilungswiderstand
15: Stromverteilungswiderstand
16: Stromverteilungswiderstand
17: Stromverteilungswiderstand
18: Stromverteilungswiderstand
19: MOS-Transistor
20: MOS-Transistor
21: MOS-Transistor
22: MOS-Transistor
23: MOS-Transistor
24: MOS-Transistor
25: MOS-Transistor
26: MOS-Transistor
27: Kontakt
28: Oxidfilm
29: Siliciumsubstrat
30: Kontakt
31: Kontakt
32: Kontakt
33: Kontakt
34: Verdrahtungsschicht
35: Verdrahtungsschicht
36: Diffusionsschicht
37: Source-Elektrode
38: Gate-Elektrode
39: Drain-Elektrode
40: Source-Elektrode
41: Gate-Elektrode
42: Drain-Elektrode
43: Diffusionsschicht
44: MOS-Diode
45: MOS-Diode
46: MOS-Diode
47: MOS-Diode
48: MOS-Diode
49: MOS-Diode
50: MOS-Diode
51: MOS-Diode
52: Bipolartransistor
53: Bipolartransistor
54: Bipolartransistor
55: Bipolartransistor
56: Bipolartransistor
57: Bipolartransistor
58: Bipolartransistor
59: Bipolartransistor
60: Diode
61: Diode
62: Diode
63: Diode
64: Diode
65: Diode
66: Diode
67: Diode
68: Widerstand
69: Schlitz
70: Schlitz
71: Schlitz
72: Schlitz
73: Schlitz
74: Schlitz
75: Schlitz
76: Stromverteilungswiderstand
77: Stromverteilungswiderstand
78: Stromverteilungswiderstand
79: Stromverteilungswiderstand
80: Stromverteilungswiderstand
81: Stromverteilungswiderstand
82: Stromverteilungswiderstand
83: Stromverteilungswiderstand
84: MOS-Transistorpaar
85: MOS-Transistorpaar
86: MOS-Transistorpaar
87: MOS-Transistorpaar
88: MOS-Transistorpaar
89: MOS-Transistorpaar
90: MOS-Transistorpaar
91: MOS-Transistorpaar
92: Kontakt
93: Kontakt
94: Kontakt
95: Kontakt
96: Verdrahtungsschicht
97: Verdrahtungsschicht
98: Diffusionsschicht
99: Source-Elektrode
100: Gate-Elektrode
101: Drain-Elektrode
102: Gate-Elektrode
103: Source-Elektrode
104: Gate-Elektrode
105: Drain-Elektrode
106: Gate-Elektrode
107: Source-Elektrode
108: kontinuierliche Lochreihen
109: kontinuierliche Lochreihen
110: kontinuierliche Lochreihen
111: kontinuierliche Lochreihen
112: kontinuierliche Lochreihen
113: kontinuierliche Lochreihen
114: kontinuierliche Lochreihen
115: Schlitz
116: Schlitz
117: Schlitz
118: Schlitz
119: Schlitz
120: Schlitz
121: Schlitz
122: Schlitz
123: Schlitz
124: Schlitz
125: Schlitz
126: Schlitz
127: Schlitz
128: Schlitz
129: Schlitz
130: Schlitz
131: Schlitz
132: Schlitz
133: Schlitz
134: Schlitz
135: Schlitz
136: Schlitz
137: Schlitz
138: Schlitz
139: Schlitz
140: Schlitz
141: Schlitz
142: Schlitz
143: Verdrahtungsschicht
144: Kondensator
145: interne Schaltung
146: Verdrahtungsschicht

Claims

Elektronische Vorrichtung mit einer Halbleitervorrichtung, die einen externen Verbindungsanschluss (1), einen mit dem externen Verbindungsanschluss verbundenen Schutzwiderstand (3) und mehrere mit dem Schutzwiderstand verbundene und zueinander parallel geschaltete Halbleiterelemente (19-26) aufweist, wobei der Schutzwiderstand (3) einen strukturierten Abschnitt und mehrere jeweils mit den Halbleiterelementen (19-26) verbundene Stromverteilungswiderstände (11-18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der strukturierte Abschnitt einen Schlitz (4-10) oder eine kontinuierliche Reihe Löcher (108-114) aufweist und die Stromverteilungswiderstände (11-18) durch Unterteilen des Schutzwiderstands (3) durch den Schlitz (4-10) bzw. die kontinuierliche Reihe Löcher (108-114) gebildet sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der strukturierte Abschnitt so ausgebildet ist, dass er sich von einer Verbindungsendseite des Schutzwiderstands (3) mit den mehreren Halbleiterelementen (19-26) ausgehend erstreckt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der strukturierte Abschnitt so ausgebildet ist, dass er sich zur Mitte des Schutzwiderstands (3) erstreckt.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der strukturierte Abschnitt mehrere Schlitze, mehrere Rillen, mehrere kontinuierliche Reihen Löcher und/oder mehrere kontinuierliche Vertiefungen aufweist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der strukturierte Abschnitt zur Seite des Schutzwiderstands (3) hin kürzer als zur Mitte hin ausgebildet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der externe Verbindungsanschluss (1) zu einer Seite des Schutzwiderstands (3) hin versetzt an einem Ende des Schutzwiderstands (3) angeordnet ist und der strukturierte Abschnitt auf der Seite des Schutzwiderstands (3), die dem externen Verbindungsanschluss (1) näher liegt, länger als auf der anderen Seite des Schutzwiderstands (3) ausgebildet ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schlitze (69-75) so geformt sind, dass die Ecken ihrer Enden abgerundet sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der strukturierte Abschnitt mehrere Schlitze, mehrere Rillen, mehrere kontinuierliche Reihen Löcher und/oder mehrere kontinuierliche Vertiefungen aufweist, welche den Schutzwiderstand (3) in Verbindungsstellen der Halbleiterelemente und des Schutzwiderstands (3) unterteilen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Halbleiterelemente Durchschlagkennlinien in der Art von MOS-Transistoren, Bipolartransistoren und Dioden aufweisen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer mit den Stromverteilungswiderständen (11-18) elektrisch verbundenen Verdrahtungsschicht (143, 146) zum Abgriff eines elektrischen Signals für eine interne Schaltung (145) von den Stromverteilungswiderständen (11-18).
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, mit einem Kondensator (144), der so geschaltet ist, dass an ihm das abgegriffene elektrische Signal anliegt.