JP2002536848A - 集積回路の静電荷放電保護 - Google Patents
集積回路の静電荷放電保護Info
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Abstract
Description
集積回路で使用されるコンタクトパッドに関する。
半絶縁基板上に製造された電子半導体デバイス、例えば集積回路と称されている
種類のデバイスを破壊することがある。ESDから保護するデバイスは、従来で
は静電荷放電の影響を受ける回路から過剰電荷をシャントし、離間するように、
ほとんどの半導体デバイスの入出力路に設けられていた。集積回路チップでは、
パッドと称される広い金属領域が設けられている。この金属領域は、自由表面を
有し、電子回路を他の電気デバイスに接続するため、例えばチップの電子回路と
の間で入出力をするのに使用されている。例えば、かかるパッドには導電性ワイ
ヤを接合でき、かかるパッドにESD保護回路を設け、これらパッドに接続する
ことができる。
大きさとなることがあり、特にパッドの下方に金属層が存在している場合には、
パッドの下方の層のラミネーションを破壊したり(以下、デラミネーションと称
す)、また、これら力は、この領域にあるpn接合部を破壊することもある。従
って、ESD回路のような電子回路をパッドの下方または直下に設けることは容
易ではない。しかしながら、ESD回路のこのような設置位置は、集積回路のチ
ップの広い有効面積を節約するので、一般に有利である。
導電性ウェル内にダイオードが形成された静電荷放電保護デバイスが開示されて
いる。このパッドは、アースに接続された1つのダイオードを貫通し、更に3ボ
ルトの電源電圧に直列接続された5つのダイオードを貫通している。後者の直列
接続されたダイオードを設けることにより、この集積回路は、5ボルトに許容さ
れている。これらダイオードは、列状に設けられた6つの長方形領域を有するパ
ターンとしてパッドの直下に形成されている。このような構造、恐らく特に中間
接続金属層の特殊なレイアウトは、層間デラミネーションの問題を解決するため
に必要となっている。
直下にダイオードが位置する静電荷放電保護回路が開示されている。更にコーナ
ーのダイオードの間に列状にパッドのマージン部分の周辺部の直下にディスクリ
ートダイオードを形成することもでき、これら他のダイオードの長手方延長部は
、パッドの側面に垂直となっている。従って、パッドの主要部分は、下方に金属
層を有することはなく、このことによってデラミネーションが生じる可能性が少
なくなっている。逆方向のバイアスが加えられたpn接合により金属パッドを基
板に接続するのに、単一配列タイプのダイオードしか使用されていない。米国特
許第5,304,839号明細書には入出力路に全く抵抗器を含まない保護構造体が開示
されている。
力電流に対する保護が設けられることが多く、この電気抵抗は、この大入力電流
を制限するように働く。この抵抗は、従来ではボンディングパッドの外側に設け
られ、下記に引用する明細書に示されるように、有益なチップ領域を占めていた
。
イオードによって、静電荷放電から入力パッドが保護されている。これら保護パ
ッドは、パッドの周辺、すなわちエッジラインのほぼ半分に沿って延びる比較的
狭いストリップ状となっており、パッドに接続された第1の電極によって形成さ
れている。この第1の電極は、タブまたはウェルに接続されるか、またはこれら
の内部に接続されるように位置し、タブまたはウェルは、第1の電極と反対のド
ーピングタイプを有し、ダイオードの第2の電極を形成すると共に、電源電圧ま
たはアースに接続されている。タブの間の境界部は、パッドの露出部分が重なっ
ていない領域に位置し、パッドと入力回路との間に入力抵抗器を設けることがで
きる。
ミナルパッドが保護された集積回路が開示されている。これらダイオードおよび
トランジスタは、それぞれのパッドの外側に水平に位置し、パッドのエッジに位
置する1つのターミナルを有する。パッドを集積回路の残りの部分に接続する抵
抗路によって抵抗器が設けられている。公開された欧州特許出願第0371663号に
も保護ダイオードと抵抗器とを有する同様な構造体が開示されている。抵抗器は
パッドの外側に水平に位置する金属シリサイドのリンクによって形成されている
。米国特許第5,808,343号、同第5,615,073号、同第5,196,913号、同第4,730,208
号および同第4,710,791号明細書にも、入力路および/または出力路内に抵抗器
を含む同様な別の保護構造体が開示されている。
過剰の正または負の電圧から集積回路の接続パッドを保護するためのデバイスを
提供することにある。
好であり、過剰な正または負の電圧から集積回路の接続パッドを保護するための
デバイスを提供することにある。
を生じさせる恐れが最小である集積回路の接続パッドを提供することにある。
う際、例えばワイヤボンディングの際に生じる力を受けた場合に、デラミネーシ
ョンおよびESD回路のpn接合部が破壊される可能性が最小となっている集積
回路に接続パッドを提供することにある。
/または出力路内に抵抗が接続された集積回路の接続パッドを提供することにあ
る。
ップチップ接触するためのパッドは、第1の電極によって形成された保護ダイオ
ードを有し、この第1のダイオードは、それぞれのパッドに接続され、パッドの
周辺またはエッジラインの一部にて、またはそれに沿って延びる比較的細いスト
リップ状となっている。これら第1の電極は、第1のドーピングタイプを有する
。更に、この第1の電極は第1のドーピングタイプと反対の第2のドーピングタ
イプを有すると共に、ダイオードの第2の電極を形成し、大電流を吸収できる低
電圧電源に接続されるようになっている領域に接続されるか、またはこの領域内
に設けられる。パッドのエッジにおける第1の電極の位置により、第1の電極を
パッドに電気的に接続するのに必要なすべての金属領域をパッドのエッジにも設
けることが可能となる。従って、パッドの中心の広い部分の下方には金属層は、
不要である。次に、パッドの中心部分の直下の領域を、例えば、ほとんどのシリ
コン酸化膜に比較的均一に接触させることができ、これによってデラミネーショ
ンが生じる恐れが低くなっている。また、前記中心部分の下方にpn接合部を設
ける必要はない。
領域に対する第1の電極の容量が小さくなっている。更に、細い形状によっても
単位長さ当たりの所定の電気抵抗が得られ、この結果、第1の電極の長手方向に
わたって生じ得る大電流を分散させることが可能となっている。第1の電極の細
いストリップは、それぞれのパッドのマージン部分の直下に設けることができ、
これらストリップは、領域外に所定の部分を有することもでき、従って、この所
定の部分は、パッドの側面にある表面部分の下方に位置することになる。多くの
ケースでは、パッドを約130度の角度の多角形とすることによって細いストリ
ップを十分な長さとすることができる。このストリップ形状の領域は、できるだ
けスムーズな構造とすべきことが好ましい連続するストリップであり、よって、
これら領域は、電界強度が過度に大きくなることを防止するために、約350度
よりも小さい角度となっていなければならない。
出力電流路に電気抵抗器を形成するのに使用され、このように抵抗器を設けるの
に集積回路チップの上に余分な空間を必要としない。抵抗器は、第1のドーピン
グされた領域の一部によって形成され、この部分のすべてまたは第1のドーピン
グされた領域のすべては、パッドの直下に位置する。特に第1のドーピングされ
た領域の一部分のすべておよび/または第1のドーピングされた領域のすべては
、パッドのマージン部分の下方に位置する。一部および/または第1のドーピン
グされた領域は、細長い形状または長手方向を有するストリップ形状を有するこ
とが好ましく、抵抗器を通過する電流が長手方向にほぼ垂直な方向を有するよう
に配置される。次に、特に、この部分および/または第1のドーピングされた領
域の長さおよび幅は、この部分の全長にわたって電流がほぼ均一に分散されるよ
う、この部分の単位長さ当たりの所定の電気抵抗とするように抵抗器を選択でき
る。この部分および/または第1のドーピングされた領域は、パッドのエッジの
一部に平行に延びる連続ストリップの形状を有することが好ましい。一部および
/または第1のドーピングされた領域の形状がストリップ状である場合、これら
ストリップは、ストリップの接続された部分の間にストリップは、約135度の
コーナまたは角度を有することが好ましい。
する第1のダイオードの電極でもあり、この第1のダイオードは、入力路および
/または出力路に接続される。次に、第1のダイオードの第1の電極を形成する
第1のドーピングされた領域を第1の導電タイプにドーピングし、パッドに電気
的に接続することができ、第1の導電タイプと反対の第2の導電タイプの第2の
ドーピングされた領域によって第1のダイオードの第2の電極を形成する。この
第2のドーピングされた領域は、第1のドーピングされた領域を水平方向に囲む
が、その第1のドーピングされた領域に重ならない比較的広い領域となっている
。第1のドーピングされた領域と第2のドーピングされた領域は、同様な種類の
領域であり、水平平面からほぼ同じ高さまで下方に延び、比較的低いドーピング
と低い導電性を有するウェルまたはタブと称されるタイプの領域となっている。
第1の領域の内部かつ表面には第3および第4のドーピングされた領域が位置す
ることができ、これら領域は、第1の領域と同じタイプにドーピングされるが、
これら領域は、第1の領域よりもドーピングが高く、よって導電率がより高くな
っている。これら第3および第4のドーピングされた領域は、これらコンタクト
領域の間に第1のドーピングされた領域の材料で形成された抵抗器のコンタクト
領域として働く。
延びることが好ましく、よって平行な長手方向を有する。第3のドーピングされ
た領域は、第1のダイオードの第1の電極のコンタクト領域とすることができ、
この第1の電極は、第1のドーピングされた領域である。一実施例では、第4の
ドーピングされた領域は、第3のドーピングされた領域よりもパッドの中心の近
くに位置し、従って、第4のドーピングされた領域が保護される。この理由は、
保護ダイオードとして働く第1のダイオードが主に第1の領域と第2の領域との
間の外側境界部に形成され、外側境界部は、反対の内側境界部よりもパッドの中
心からより遠くに位置するからである。これはパッドの所定の位置にある領域に
第2の領域を一定電圧に接続することが好ましいという事実に起因するものであ
る。ドーピングされるすべての領域は、局部的に高い電界が生じる可能性を小さ
くするよう、それぞれの境界部の接続された部分の間に少なくとも約135度の
コーナまたは角度を有する境界部を有することが好ましい。
電圧から保護するデバイスは、第1の導電性タイプの第1のウェルと第1の導電
性タイプの第2のウェルとを含み、第2の導電性タイプは、第1の導電性タイプ
と反対であり、基板の表面またはその内部に第1および第2のウェルが形成され
る。第1のウェル内には第1のpn接合を形成するために第2の導電性タイプの
第1の導電性領域が設けられ、第2のウェル内には第2のpn接合部を形成する
ための第1の導電性タイプの第2の導電性領域が設けられる。これら第1および
第2の導電性領域は、パッドに電気的に接続される。第1のウェル内には第2の
導電性タイプの第3のウェルが設けられ、この第3のウェルは、第1のウェルに
よって水平方向が囲まれるので、第1のウェルは、第3のウェルの垂直側面にて
第3のウェルを囲むだけであり、第3のウェルの下方部分は有しない。第3のウ
ェルの内部には第1の導電性領域が位置し、この第1の導電性領域は、第1のウ
ェルと第3のウェルの間の境界部に形成される第1のpn接合の接触領域として
働く。
とすることができるので、第3のウェルの導電タイプを決定するドーピング材料
は、実質的にリン原子を含むことができ、第1の導電性領域の導電性を決定する
ドーピング材料は、実質的にヒ素原子を含むことができる。
各ウェルは、パッドのほぼ半分の下方に位置し、従って、ウェルの間の境界ライ
ンは、パッドの直径方向に沿って延び、パッドの中心を通過する。 次に、添付図面を参照し、非限定的な実施例によって本発明について説明する
。
造された集積回路チップの多層構造の部分断面図である。この基板1は、底部層
2を有し、この底部層2は、タイプP++であるので良好な導電体であり、アー
ス電位を有するように、例えば図示されていないリードフレームに接続すること
ができる。チップ全体に良好に定められたアース電位を有する底部平面を設け、
これによって高周波信号の妨害波からの影響を低減することができる。例えば、
ワイヤボンディング用の電気接続パッド3は、頂部金属層の一部であり、一部が
自由な上部表面領域5も有する。このパッドのマージン部分は、パッシベーショ
ン層7によって被覆されている。このパッド3の形状は、ほぼ多角形状であり、
この多角形は、正多角形とすることができ、隣接する辺と135度の角度をなす
辺を有する。図3に示された集積回路チップの平面図が参照される。図1の断面
図は、図3におけるI−I線に沿ったものである。パッドは、2つの対向する平
行な辺をより長くしたり、短くしたり、また9個以上の辺を有する多角形とする
ことにより、正多角形から得られる形状のような別の形状とすることもできる。
いずれの場合においても、隣接する辺の間の角度は、約135度よりも小さくし
てはならない。被覆された部分において、すなわちパッド3のマージン部分にお
いて、パッドは、多数の電気コンタクトプラグ9および中間金属層から、例えば
図示されるように、メタル1と称す第1の低い金属層およびメタル2と称す第2
の中間金属層からパターン形成された金属領域11を介し、下方の導電性層と電
気的に接触する。
ている。図示された実施例では、金属領域11およびコンタクトプラグ9は、パ
ッド3のマージン部分の直下、すなわちパッシベーション層7によって被覆され
た部分のほぼ下方に配置されているが、いずれの場合においても、パッドの中心
部分の下方には位置していない。最も下方のプラグ9は、変化するドーピングタ
イプの電気的に良好な導電性の層のストリップ状をした領域13、15と電気的
に接触しており、この導電層は、イオン注入および/または拡散層である。導電
領域13、15は、最も下方のコンタクトプラグ9との電気的接触を高めるよう
、頂部表面にチタンシリサイド層17、19を有することができるが、電気抵抗
を低減するためのかかる表面層は、不要である。拡散またはイオン注入された領
域13、15は、それぞれ反対のドーピングタイプP+およびN+を有し、これ
ら領域は、隣接および/または下方の領域とダイオードまたは後述するようにダ
イオードを形成する隣接および/または下方領域とのコンタクトを形成するよう
に選択されたドーピングタイプの高い導電率を有するようにドーピングされてい
る。フィールド酸化膜21の領域により導電領域13、15およびその他の領域
を形成する良導電性のドーピングされた層の種々の領域が横方向に構成されてい
る。
領域32が位置する。良導電性のイオン注入および/または拡散された領域13
、15の外側エッジには、他の細いストリップ状の外側フィールド酸化膜領域2
5、27が位置し、よって、これら領域の内側エッジは、パッド3の中心に向か
って若干ずれて、パッド3のエッジの下方に位置し、更に外側エッジは、例えば
パッド3のエッジのほぼ直下に位置する。更に良導電性領域13、15から更に
互いに外側のフィールド酸化膜ストリップ領域25、27によってアイソレート
された、イオン注入および/または拡散によって製造された同じ層の良導電性領
域29、31も配置され、これら領域29、31は、下方の領域に対する電気的
コンタクトとして働く。所定の適当な場所に別の良導電性領域29、31を設け
ることができるが、図1に示されるように、細いフィールド酸化膜ストリップ2
7、27によってのみ分離される導電性領域13、15の辺に直接位置すること
はできない。(図3参照)。別の良導電性領域29、31は、頂部表面にチタン
シリサイド化領域33、35を有し、これら領域およびコンタクトプラグ37、
39を通して金属層メタル1およびメタル2の領域41、43と接触する。金属
領域41、43は、後述するように、適当な低電圧に接続するようになっている
。
5の中心部分だけを有利に被覆でき、これら部分は、コンタクトプラグ9の直下
に位置するので、イオン打ち込みされた領域13、15の細いマージン部分が生
じる。従って、これらマージン部分は、フィールド酸化膜領域25、27および
23に位置し、シリサイド部は有しない。
領域45が良導電性ストリップ13、15の1つに位置し、これに沿って延び、
同じドーピングを有する。図示した例では、この良導電性ストリップ領域45は
、良導電性ストリップ15に位置し、これらは、いずれもN+にドープされてい
る。2つの下方の金属層メタル1およびメタル2の領域47は、別のストリップ
状の良導電性領域45よりも上方に位置し、コンタクトプラグ49およびシリサ
イド領域50によって、この領域に接続されると共に互いに接続されている。金
属領域47の最上部は、図1に示されていない水平接続部により、それぞれの金
属領域の延長部を通して同じチップ内または同じチップ上に製造された一部の能
動的デバイス(図示せず)の入力回路および/または出力回路に接続されている
。
、25、27、51の下方には、層53が位置する。この層53は、エピタキシ
ャル層とすることができ、低濃度にドーピングタイプされたN−ウェルおよびP
−ウェル55、57、59を形成するようにドーピングされており、これら領域
は、それぞれn−、P−およびN−と表示されたドーピングタイプを有する。パ
ッド3の下方の層53の領域は、大きいN−ウェル55と大きいP−ウェル57
とを分離する平らな垂直平面または水平ライン61によって中心部が分割されて
いる。パッドのエッジまたはその下方に位置するタイプP+の第1の良導電性の
ストリップ状をした領域13は、第1の保護ダイオードを形成するように、タイ
プN−のそれぞれの大きいウェル55内にイオン打ち込および/または拡散され
ている。パッドのエッジまたは下方に位置するタイプN+の第2の良導電性のス
トリップ状の領域13およびこれに沿って延びる別の良導電性のストリップ状領
域45は、保護抵抗器を形成するように、タイプN−の細いストリップ状をした
ウェル59内にイオン注入および/または拡散されている。細いN−ウェル59
は、他の大きいP−ウェル57によって水平方向に囲まれている。第2の良導電
性ストリップ状領域13は、他の大きいP−ウェル57と共に第2の保護ダイオ
ードを形成している。タイプN+、P+の他の導電性のイオン注入された領域2
9、31は、ウェルと同じドーピングタイプを有し、この領域は、ウェル内に位
置し、ウェルの材料と電気的に接触し、ウェルを良好に定められた電位とするよ
うに働く。
ボンディングパッドは、上記のように多角形状となっている。集積回路チップの
周辺に沿った位置列に複数のかかるボンドパッドを設けることができる。各多角
形は、他の多角形の辺と平行で、かつ隣接する1つの辺を有し、多角形の形状は
、集積回路チップのエッジに平行で同じ分離平面61に位置する中心を有する。
各多角形は、チップのエッジ63に平行で、かつ、この近くに位置する外側の辺
とエッジに平行であるが、エッジよりも更に離間した内側の辺を有する。図3か
ら判るように、第1の良導電性領域13は、それぞれのパッド3の周辺の若干内
側で、かつ、これに平行に位置するそれぞれのパッド3の周辺に沿って延びる均
一幅のタイプP+の細いストリップとなっている。チップエッジに平行な多角形
の内側の辺および内側の辺に接続された2つの辺に沿って領域13が延びている
。しかしながら、この領域13は、隣接する多角形の所定の距離で終わっている
。この導電性領域は、N−ウェル55の上に位置し、N−ウェルの材料と共にパ
ッド3から離間する順方向にバイアスのかけられた第1の保護ダイオードを形成
している。同じN−ウェル55内には、N+タイプの導電領域29が位置し、こ
の領域29は、チップの電界効果トランジスタのような能動的回路を附勢する正
の電源VDDに接続されるものとする。従って、N−ウェル55の電位は、この電
位を効果的に有する。正の電源電圧VDDは、通常、パッド3の電圧よりも低いの
で、形成されるダイオードには順方向のバイアスがかけられる。
対部分に沿って延びる均一な幅のタイプN+の細いストリップであり、タイプP
+の導電性領域13の鏡像に対応する上記のような形状を有する。細いN−ウェ
ル59の上方またはその内部には、良導電性領域15が位置し、N−ウェルは、
良導電性領域13と接触して周辺のP−ウェル57と共に第2の保護ダイオード
を形成する。このP−ウェル57では、タイプP+の導電性領域31が位置し、
この導電性領域31は、アース電位に接続され、更にP−ウェル57と接触する
ので、P−ウェルは、アース電位を有する。従って、形成される第2の保護ダイ
オードには、ボンディングパッド3の通常の電位に対して順方向のバイアスがか
けられる。
通する最も下方の金属層メタル1の領域11は、パッドの周辺に沿って延びる均
一な幅の閉じたストリップであり、領域11の外側エッジは、例えば、パッドの
周辺の直下に位置する。
て細いストリップであり、第2の良導電性領域15に平行に延び、同じ長さを有
する。プラグを介し別の良導電性領域45に接続された下方の金属層メタル1の
領域47は、均一な幅、例えば、同じ層メタル1の閉じたリング11と同じ幅の
ストリップである。この領域47は、多角形の外側の辺に位置する閉じたストリ
ップの外側の直線状部分およびこの外側の直線状部分に接続された閉じたストリ
ップの2つの直線状部分においてのみ閉じたリングに平行に延びる。閉じたスト
リップ11および領域47は、N−ウェル59の材料によって形成された電気抵
抗器に対する電気コンタクトであり、この抵抗器は、チップの全長にわたってパ
ッド3とチップの能動的デバイスとの間を流れる電流を分配するストリップ形状
であり、この電流は、次にストリップ状をした抵抗器の長手方向にほぼ垂直に流
れる。抵抗器は、ダイオードの一方の電極としても作動し、ダイオードの他方の
電極は、周辺のP−ウェル57および下方の基本的P−層1となっている。
ッド3の電気的な等価回路図を示す。このパッド3は、上記のように電気保護抵
抗器67を介し、一般にCMOSトランジスタを含むアクティブデバイス65に
接続される。このパッド3は、第1の保護ダイオード69を介し正の電源電圧VDD にも接続され、第2の保護ダイオード71を通してアース電圧に接続される。
電源電圧に接続されている第1のダイオード69は、タイプP+の導電性領域1
3およびN−ウェル55によって形成され、N−ウェルは、良導電性領域29お
よびコンタクトプラグ37ならびに2つの下方の金属層の領域41を介して電源
電圧に接続されている(図1参照)。パッド3の電圧は、正の電源電圧よりも高
くないので、第1のダイオードには、通常、順方向のバイアスがかけられる。ア
ースに接続された第2のダイオード71は、ストリップ状のN−ウェル59およ
び周辺のP−ウェル57によって形成され、P−ウェルは、良導電性領域31、
コンタクトプラグ39および下方の金属層の領域43を介しアース電圧に接続さ
れている(図1参照)。パッド3の電圧は、通常、アース電圧よりも低くないの
で、第2のダイオードにも、通常、順方向のバイアスがかけられる。
とにより、極めて良好な導電率を有するシリサイド層は、形成されたダイオード
69、71のpn接合部から所定の距離に位置し、エッジにて、それぞれのウェ
ルの材料と効率的でないpn接合部を形成するようにシリコンの結晶構造を分散
するフィールド酸化膜において導電性領域13、15のエッジ領域と電気的に接
触しない。
は、周辺のP−ウェル57およびベース層1であり、これらはアースに接続され
る。これらダイオードには、通常、順方向のバイアスがかけられる。
0.7Vよりも高い正の電圧がパッド3に印加されると、電源電圧側の第1の保
護ダイオード69は、導通し始め、図示されていない電源に電流が流入する。ダ
イオードの順方向の電流低下分の負の電圧よりも低い負電圧が信号パッド3に印
加されると、アース電位側の第2の保護ダイオード71が導通し始め、アースか
らパッドに電流が流れる。ダイオード69、71が過熱されることなく電流を運
ぶことができる限り、パッドに印加されるすべての過剰電圧が処理され、このよ
うに保護される能動的デバイス65に電流が流入したり、これから流出すること
はない。
しなければならず、この抵抗は、かなり低い値となり得るが、過度に低い値とな
ることはできない。この抵抗値は、ダイオード、すなわち導電性領域13の面積
に逆比例する。この領域は、図3の平面図に示され、導電性領域13、15およ
びストリップ状ウェル59が信号パッド3の境界の下方に狭いストリップ状とな
っているので、この面積が狭くなっている。このように面積が狭い結果、通常の
作動ケースにおいて、逆方向のバイアスがかけられたダイオードの容量は、小さ
くなっている。このことは、パッド3を使って集積回路との間で高周波の電流を
流す上で重要なことである。
に使用する場合、ダイオードに大きな電流が流れることがある。このような大電
流は、この電流を分散できるような十分な幾何学的横断面を有していなければな
らない。このことは、既に述べたように導電性領域13、15およびウェル59
をストリップとして設計し、これらストリップを十分長くすることによって達成
される。
としたことによっても、これら領域を同じチップに位置する可能性のある入出力
ダイオード(図示せず)の所定距離に設けることが可能となっている。かかるト
ランジスタは、保護ダイオード69、71と共にサイリスタ構造体を形成するp
n接合部を含む。従って、コンタクトパッド3に十分過剰な電圧が印加されると
、サイリスタのラッチアップが生じ、トランジスタのpn接合部は、導電状態と
なり、これによって、供給電圧が遮断されるまでサイリスタのpn接合部を有す
る入出力回路は、作動不能状態となる。ストリップ形状によって可能な距離によ
りサイリスタ構造体の所定の抵抗値が得られ、この抵抗値は、ほとんどのケース
において、かかるラッチアップ現象を防止する。
水平方向の寸法に対する垂直方向の寸法は、誇張されているが、このことは図1
についても当てはまる。抵抗器は、互いに均一な距離Aに位置する隣接する平行
な側面を有する良導電性領域15、45によって形成されたコンタクト領域を有
する。パッドを含む集積回路を使用すると、入出力信号に対し、電流は、前記隣
接する平行な側面に対してほぼ垂直に流れ、前記側面の水平長さにわたってほぼ
均一に分散する。更に図4において、保護ダイオード71がパッドに加えられる
負の大きなESDパルスに対して有効である場合の電流が矢印で示されている。
距離aは、常に良導電性領域14、45の底部からN−ウェル59の底部、すな
わち下方のP−層1の表面までの距離b以上とすべきである。このことが満たさ
れない場合、抵抗器の領域を貫通するブレークスルーが生じる危険性がある。す
なわち、領域45からの電流は、基本層1に流れる代わりに、領域15に流れる
ことができることに起因し、ESDパルスが入出力路に達し得る恐れがある。基
本層1は、P−ドープされた領域31および57から得られる負電圧となるよう
にすることができる。
性領域15を設けることができるという別の利点もある。通常、良導電性領域N
−領域は、ヒ素Asでドープされ、N−ウェルは、リンPでドープされる。ヒ素
を注入した後に必要なアニールプロセス中に、大きなヒ素原子は、容易には移動
しない。他方、リン原子は、かなり容易に移動し、ヒ素領域のシャープなコーナ
ーを丸くする。このようにヒ素領域における局部的な電界が小さくなるので、ブ
レークスルーの恐れが少なくなる。更にコンタクトプラグ9、49は、極めて大
きい電流を運ぶことができ、その後、特にタイプN+の良導電性領域15、45
におけるコンタクト領域において熱を発生する。この場合、スパイキングが生じ
る危険がある。すなわち、通常、タングステンWから製造されるコンタクトプラ
グが溶融状態となり、前記良導電性領域を通過して下方の材料内まで下方に流れ
出す可能性がある。この下方の材料は、N−材料でもあるので、N−ウェル59
では、このような現象は、パッド構造体およびその保護デバイスの動作に有効な
影響を与えない。
置が可能となる。領域13およびウェル59に形成された保護ダイオードは、隣
接するパッド、特に対応するダイオードから比較的長い距離で終了する。このこ
とは、領域13およびウェル59がそれぞれのパッドの内側エッジおよび外側エ
ッジの一部でしか延びていないという事実に起因する。
は処理方法を使って製造できる。例えば、電気的なコンタクトを増すためのシリ
サイド化を使用しない処理方法は、同じ保護入出力デバイスを有することができ
る。集積回路は、MOSFETまたはCMOSタイプ、バイポーラタイプ、これ
らの組み合わせ、もしくは異なる種類の基板および基板構造体を使用する他の同
様なタイプのものでよい。
断面図である。
除いた図1のチップの平面図である。
Claims (24)
- 【請求項1】 抵抗器を通して集積半導体回路の入力路および/または出力
路に接続されたパッドを含む集積半導体回路のためのコンタクトパッド構造体に
おいて、 前記抵抗器は、第1のドープされた領域の一部によって形成され、前記部分の
すべておよび/または前記第1のドープされた領域のすべては、パッドの下方に
位置することを特徴とするコンタクトパッド構造体。 - 【請求項2】 前記部分のすべておよび/または前記第1のドープされた領
域のすべては、パッドのマージン部分の下方に位置することを特徴とする請求項
1記載のコンタクトパッド構造体。 - 【請求項3】 前記部分および/または前記第1のドープされた領域は、長
手方向に細長い形状であり、前記長手方向にほぼ垂直な方向を有する抵抗器を電
流が通過することを特徴とする請求項1記載のコンタクトパッド構造体。 - 【請求項4】 前記抵抗器は、前記部分の単位長さ当たり所定の電気抵抗を
有し、前記部分の長さおよび幅は、前記部分の全長にわたって電流をほぼ均一に
分散させるように選択されていることを特徴とする請求項3記載のコンタクトパ
ッド構造体。 - 【請求項5】 前記部分および/または前記第1のドープされた領域は、パ
ッドのエッジの一部に対して平行に延びる連続したストリップの形状となってい
ることを特徴とする請求項1記載のコンタクトパッド構造体。 - 【請求項6】 前記部分および/または前記第1のドープされた領域は、ス
トリップの形状であり、これらストリップは、少なくとも約135度のコーナー
または角度をストリップの接続された部分の間に有することを特徴とする請求項
1記載のコンタクトパッド構造体。 - 【請求項7】 前記第1のドープされた領域は、集積半導体回路を保護し、
入力路および/または出力路に接続された第1のダイオードの電極であることを
特徴とする請求項1記載のコンタクトパッド構造体。 - 【請求項8】 第1のダイオードの第1の電極を形成する前記第1のドープ
された領域は、第1の導電タイプにドープされ、更に前記パッドに電気的に接続
され、第1のダイオードの第2の電極は、第1の導電タイプと反対の第2の導電
タイプの第2のドープされた領域によって形成され、第2のドープされた領域は
、第1のドープされた領域を水平方向に囲むが、この第1のドープされた領域の
下方に位置しないことを特徴とする請求項7記載のコンタクトパッド構造体。 - 【請求項9】 第1の領域内に位置し、この第1の領域と同じタイプにドー
プされているが、第1の領域よりも高い導電率を有する第3および第4のドープ
された領域を含み、これら第3および第4のドープされた領域は、抵抗器のコン
タクト領域となっていることを特徴とする請求項1記載のコンタクトパッド構造
体。 - 【請求項10】 第1、第3および第4の領域は、ストリップ状であり、互
いに平行な長手方向を有することを特徴とする請求項9記載のコンタクトパッド
構造体。 - 【請求項11】 前記第3のドープされた領域は、第1のダイオードの第1
の電極のコンタクト領域であり、第1の電極は、第1のドープされた領域を含む
ことを特徴とする請求項9記載のコンタクトパッド構造体。 - 【請求項12】 前記第4のドープされた領域は、前記第3のドープされた
領域よりもパッドの中心の近くに位置することを特徴とする請求項11記載のコ
ンタクトパッド構造体。 - 【請求項13】 前記パッドは、すべての角度が約135度に等しいか、ま
たは少なくとも約135度の多角形の形状を有することを特徴とする請求項1記
載のコンタクトパッド構造体。 - 【請求項14】 すべてのドープされた領域は、それぞれの境界の接続され
た部分の間のコーナーまたは角度が少なくとも約135度である境界部を有する
ことを特徴とする請求項1記載のコンタクトパッド構造体。 - 【請求項15】 第1の導電タイプの第1ウェルおよび第2の導電タイプの
第2ウェルとを備え、前記第2の導電タイプは、第1の導電タイプと反対であり
、第1および第2ウェルは、1つの基板上またはその内部に形成され、 更に、第1のpn接合部を形成するように第1のウェル内に設けられた第2の
導電タイプの第1の導電領域および第2のpn接合部を形成するように第2のウ
ェル内に第1の導電タイプの第2の導電領域を備え、これら第1および第2の導
電領域が電気接続パッドに接続され、大電圧および小電圧から電気接続パッドを
保護するデバイスにおいて、 第2の導電タイプの第3ウェルは、第1のウェル内に位置すると共に第1のウ
ェルによって囲まれ、前記第1のウェルは、第3のウェルの下方には位置せず、
前記第1の導電領域は、第3のウェル内に位置すると共に第1のウェルと第3の
ウェルとの間の境界部に形成された第1のpn接合部のコンタクト領域として作
動することを特徴とする保護デバイス。 - 【請求項16】 前記第1の導電タイプは、Pタイプであり、第2の導電タ
イプは、Nタイプであることを特徴とする請求項15記載のデバイス。 - 【請求項17】 前記第3のウェルの導電タイプは、ほぼリンの原子によっ
て形成され、前記第1の導電領域の導電タイプは、ほぼヒ素の原子によって形成
されていることを特徴とする請求項16記載のデバイス。 - 【請求項18】 前記第3のウェルは、注入および/または拡散されたリン
原子を含み、前記第1の導電領域は、注入および/または拡散されたヒ素原子を
含むことを特徴とする請求項16記載のデバイス。 - 【請求項19】 前記第3のウェルは、電気接続パッドのエッジに位置する
ストリップを含むことを特徴とする請求項15記載のデバイス。 - 【請求項20】 前記ストリップは、電気接続パッドのマージン部分の直下
に位置することを特徴とする請求項19記載のデバイス。 - 【請求項21】 前記第1および第2の導電領域は、電気接続パッドのエッ
ジに位置する比較的細いストリップであることを特徴とする請求項15記載のデ
バイス。 - 【請求項22】 前記比較的細いストリップは、電気接続パッドのマージン
部分の直下に位置することを特徴とする請求項21記載のデバイス。 - 【請求項23】 前記第1のウェルと第2のウェルは、互いに側面に位置し
、各々が電気接続パッドのほぼ半分よりも下に位置し、ウェルの間の境界ライン
は、電気接続パッドの直径方向に沿って延び、すなわち電気接続パッドの中心を
通過することを特徴とする請求項15記載のデバイス。 - 【請求項24】 前記第1および第2ウェルは、一定電圧、特に電源電圧に
よって供給される低電圧またはアース電圧に接続されることを特徴とする請求項
15記載のデバイス。
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