JP2004327538A - Semiconductor chip - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電源系を有する半導体集積回路が搭載された矩形の半導体チップに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の微細化、高速化が進むに従い、その半導体集積回路が搭載された半導体チップの中央部に形成されるコア領域では、より低電圧化が要求される。また、その半導体チップの周辺部に形成される1/O領域では、そのI /O領域に備えられる出力バッファ回路駆動用に専用の電源配線を独立して設けたり、ノイズに比較的弱い回路のために別系統の電源配線を設けたりすることが多くなってきている。この際には、複数の異電源配線に対応して、静電気放電(ESD;Electro Static Discharge)による破壊を避けるためのESD保護回路が用いられている。このようなESD保護回路としては、いわゆる、ゲート・カップルドプロテクションNMOS回路、NTNMOS(NMOS TRIGGERED NMOS)回路、およびRCクランプ回路等が知られている(非特許文献1参照)。これらの回路ではいずれもNMOSトランジスタが保護素子として用いられる。また、これらの回路には、静電気放電により発生する放電電圧の大きさに応じてNMOSトランジスタの動作を制御するためのコンデンサ素子や抵抗素子が備えられており、それらの素子の容量値や抵抗値、並びにNMOSトランジスタのトランジスタサイズなどは、使用する製造プロセスに合わせて各々最適化される。また、上記非特許文献1には、ESD保護回路を構成するNMOSトランジスタにより形成される寄生NPNバイポーラトランジスタの作用により、静電気放電によるサージ電流から回路素子を保護する技術も提案されている。
【0003】
ここで、短納期でかつ設計変更が容易にできるゲートアレイ、エンベデッドアレイのようなマスタスライス方式の半導体集積回路が搭載された半導体チップは、固定の基本セルをアレイ状に並べた構造になっており、このような半導体チップに、先に述べたようなESD保護回路を形成するためには、その半導体チップのコア領域やI/O領域の既存のトランジスタ領域部を利用するか、あるいはそのESD保護回路を形成するための専用の領域を新たに設ける(例えば、特許文献1参照)というようなことが行なわれている。
【0004】
また、トランジスタの電極面の抵抗値を下げるためにトランジスタ表面をシリサイドと呼ばれる金属とシリコンの化合物(シリサイド被膜)で覆う技術を採用した半導体チップにESD保護回路を設ける場合、そのESD保護回路に静電気放電による大電流が流れてESD保護回路そのものが破壊されないように、シリサイド被膜で覆われない領域を設け、その領域にESD保護回路を形成するという技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
【非特許文献1】
“ESD in Silicon Integrated Circuits”(Ajith Amerasekera,Charvaka Duvvury,“ESD in Silicon Integrated Circuits”Second Edition,John Wiley&Sons.2002.)
【特許文献1】
特開2000−208706号公報
【特許文献2】
特開2000−12788号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マスタスライス方式の半導体集積回路が搭載された半導体チップにおいて、上述したコア領域やI/O領域の既存のトランジスタ領域部にESD保護回路を形成する技術では、そのESD保護回路の設計の自由度は小さく、このためESD保護回路を構成するNMOSトランジスタのトランジスタサイズを十分に大きく確保することは困難である。従って、十分に高いESD耐性の確保は困難であるという問題がある。
【0007】
また、ESD保護回路を形成するための専用の領域を新たに設ける技術では、同一チップサイズでのユーザ設計領域を減らすこととなり、コスト的にもデメリットを生じることになる。
【0008】
さらに、半導体チップの、シリサイド被膜で覆われない領域にESD保護回路を形成する技術では、一般に、その領域における全てのトランジスタの特性(パラメータ)は同一に設計されるため、ESD保護回路で取り扱われるサージ電流の大きさは一様に制限されることとなり、従って各種の大きさのサージ電流に対して有効な静電放電経路を確保することは困難であり、ESD耐性に欠ける面がある。またシリサイド被膜を除くことによりトランジスタ電極の抵抗が高くなり、回路性能が劣化するという欠点も生じうる。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑み、ユーザ設計領域を減らすことなく、十分に高いESD耐性が確保された半導体チップを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の半導体チップは、複数の電源系を有する半導体集積回路が搭載された矩形の半導体チップにおいて、
各辺に沿って配列され、外部との間で信号の入出力を担うI/O領域と、そのI/O領域で取り囲まれた中央領域に形成され、そのI/O領域との間で信号の入出力を行ない所望の回路機能を実現するコア領域と、隣接する2辺に沿って形成された2つのI/O領域に挟まれた少なくとも1つの隅に形成された、上記複数の電源系の電源間、電源とグラウンド間の任意の組み合わせのうちの少なくとも1つを静電気から保護するESD保護回路を有するESD保護領域とを備えたことを特徴とする。
【0011】
ここで、上記ESD保護領域にESD保護用のNMOSトランジスタを備えたものであることが好ましい。
【0012】
本発明の半導体チップには、隣接する2辺に沿って形成された2つのI/O領域に挟まれた少なくとも1つの隅に形成された、異電源間を静電気から保護するESD保護回路を有するESD保護領域が備えられている。ここで、上記ESD保護領域は、半導体チップの、一般的にはユーザー設計領域としては使用されることのない、電源等の配線が配備される領域である。このような領域にESD保護回路が形成されているため、半導体チップ内のユーザ設計領域を減らすことなく、またESD保護回路を構成する上記NMOSトランジスタのトランジスタサイズを十分に大きく確保することができ、従って十分に高いESD耐性が確保される。
【0013】
また、上記ESD保護用のNMOSトランジスタは、上記I/O領域に形成された信号出力用のNMOSトランジスタと比べ、1フィンガあたりのゲート幅が大きなトランジスタであることも好ましい態様である。
【0014】
このように、ESD保護用のNMOSトランジスタの、1フィンガあたりのゲート幅を大きくすると、NMOSトランジスタのソース・ドレインと基板とで形成されるダイオードの容量値を大きく設定することができる。このため、静電気放電によるサージ電圧に対してより高いESD耐性を持たせることができる。
【0015】
さらに、上記ESD保護用のNMOSトランジスタは、上記I/O領域に形成された信号出力用のNMOSトランジスタと比べ、ソースおよびドレインのゲートコンタクト間距離が大きいトランジスタであることも好ましい。
【0016】
このように、ESD保護用のNMOSトランジスタのソースおよびドレインのゲートコンタクト間距離を大きくすると、ソースおよびドレインのゲートコンタクト間の直列寄生抵抗値を大きく設定することができる。このため、静電気放電によるサージ電圧に対してより高いESD耐性を持たせることができる。
【0017】
また、ESD保護用のNMOSトランジスタのソースおよびドレインは、電源配線又はグラウンド配線のいずれかに接続され、ゲートが抵抗を介していずれかのグラウンド配線に接続されていることが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0019】
図1は、本発明の半導体チップの第1実施形態の概略模式図である。
【0020】
図1に示す半導体チップ10は、汎用のトランジスタを複数作り込んでおき、カスタマイズされた配線によって所望の回路機能を実現するマスタスライス方式の半導体集積回路が搭載された矩形の半導体チップである。
【0021】
この半導体チップ10には、各辺に沿って配列された、外部との間での信号の入出力を担うI/O領域11_1,11_2,11_3,11_4が備えられている。
【0022】
また、この半導体チップ10には、I/O領域11_1,11_2,11_3,11_4で取り囲まれた中央領域に形成された、それらI/O領域11_1,11_2,11_3,11_4との間で信号の入出力を行ない所望の回路機能を実現するコア領域12が備えられている。
【0023】
さらに、この半導体チップ10には、隣接する各2辺に沿って形成された各2つのI/O領域11_1,11_4;11_1,11_2;11_2,11_3;11_3,11_4に挟まれた各チップコーナー部13_1,13_2,13_3,13_4(本発明にいう隅の一例に相当)が形成されている。また、チップコーナー部13_2には、以下に説明する、静電気破壊を避けるためのESD回路を有するESD保護領域が備えられている。
【0024】
図2は、図1に示すチップコーナー部13_2を拡大して示す図である。
【0025】
図2に示すチップコーナー部13_2には、ESD保護領域13_20が備えられている。また、このチップコーナー部13_2には、互いに電源電圧が異なる電源系の電源配線14_1,14_2,14_3が配設されている。また、本実施形態では、これら3つの電源系のグラウンド配線は共通とされ、電源配線と同様にチップコーナー部13_2に配設されているが図示していない。ESD保護領域13_20は、ESD保護回路13_21を有する。このESD保護回路13_21には、ドレインが電源配線14_1に接続されるとともにソースが電源配線14_2に接続されたNMOSトランジスタ13_21aと、ドレインが電源配線14_2に接続されるとともにソースが電源配線14_3に接続されたNMOSトランジスタ13_21bと、それらNMOSトランジスタ13_21a,13_21b双方のゲートと図示しないグラウンド配線GNDとの間に配備された抵抗素子13_21cとが備えられている。
【0026】
ESD保護回路13_21は、静電気放電により各電源配線14_1,14_2,14_3間に高電圧が印加されない通常の状態では、NMOSトランジスタ13_21a,13_21bのゲートが抵抗素子13_21cを介してグラウンド配線GNDに接続されているため、それらNMOSトランジスタ13_21a,13_21bのゲートは‘L’レベルにあり、従ってそれらNMOSトランジスタ13_21a,13_21bはともにオフ状態にある。
【0027】
ここで、静電気放電により、例えば電源配線14_1,14_2間に高電圧が印加されたものとする。すると、NMOSトランジスタ13_21aの寄生容量を介して、そのNMOSトランジスタ13_21aのゲートに‘H’レベルの電圧が印加されて、そのNMOSトランジスタ13_21aがオンして、電源配線14_1,14_2間に印加された高電圧が吸収される。また、電源配線14_2,14_3間に高電圧が印加された場合は、NMOSトランジスタ13_21bがオンして、電源配線14_2,14_3間に印加された高電圧が吸収される。さらに、電源配線14_1,14_3間に高電圧が印加された場合は、NMOSトランジスタ13_21a,13_21bの双方がオンして、電源配線14_1,14_3間に印加された高電圧が吸収される。この際13_21a,13_21b,13_21cの奇生素子として形成されるNPNバイポーラTrの動作もESD緩和に寄与する。
【0028】
尚、ここでは、NMOSトランジスタ13_21a,13_21b,抵抗素子13_21cからなるESD保護回路13_21の例で説明したが、これに限られるものではなく、本発明にいう静電気破壊を避けるためのESD保護回路の構成は、必要に応じて、前述したゲート・カップルドプロテクションNMOS回路,NTNMOS(NMOS TRIGGERED NMOS)回路,RCクランプ回路等のいずれの構成を採用してもよい。さらに、保護すべき電源系の組み合わせ数に応じて、NMOSトランジスタの数を面積の許す限り増やしてもよい。また、保護すべき電源系がそれぞれ独立したグラウンド配線を有していてもよい。
【0029】
このように、第1実施形態の半導体チップ10は、複数の電源系を有する半導体集積回路が搭載された矩形の半導体チップであって、この半導体チップ10には、隣接する2辺に沿って形成された2つのI/O領域11_1,11_2に挟まれたチップコーナー部13_2に形成された、静電気破壊を避けるためのESD保護回路13_21を有するESD保護領域13_20が備えられている。このESD保護領域13_20は、半導体チップ10の、ユーザー設計領域としては使用されることのない、電源配線14_1,14_2,14_3さらにグラウンド配線GNDが配設された領域であり、このような領域にESD保護回路13_21が形成されている。このため、半導体チップ10に、ESD保護回路13_21を有するESD保護領域13_20を備えるにあたり、その半導体チップ10内のユーザ設計領域を減らすこともなく、かつESD保護回路13_21を構成するNMOSトランジスタ13_21a,13_21bのトランジスタサイズを十分に大きく確保することができる。従って、十分に高いESD耐性が確保される。
【0030】
図3は、本発明の半導体チップの第2実施形態におけるチップコーナー部の模式図である。
【0031】
第2実施形態の半導体チップ20も、図1に示す半導体チップ10と同様に、マスタスライス方式の半導体集積回路が搭載された矩形の半導体チップであり、この図3には、半導体チップ20を構成するコア領域22と、2つのI/O領域21_1,21_2と、それらI/O領域21_1,21_2に挟まれたチップコーナー部23_2とが示されている。
【0032】
I/O領域21_1には、信号出力用のNMOSトランジスタ21_11,21_12,21_13が設けられている。また、I/O領域21_2にも、信号出力用のNMOSトランジスタ21_21,21_22,21_23が設けられている。
【0033】
チップコーナー部23_2には、静電気破壊を避けるためのESD保護回路用のNMOSトランジスタ23_21が設けられている。このNMOSトランジスタ23_21は、N+領域23_21aと、ゲート23_21b,23_21cを有する。
【0034】
ここで、NMOSトランジスタ23_21の1フィンガあたりのトランジスタサイズ(ゲート幅)Wは、NMOSトランジスタ21_11,21_12,21_13およびNMOSトランジスタ21_21,21_22,21_23の1フィンガあたりのトランジスタサイズ(ゲート幅)W1よりも大きく、これによりNMOSトランジスタ23_21のソース・ドレインと基板(Pウェル)とで形成されるダイオードの容量値が大きく設定されている。このため、互いに電源電圧が異なる複数の異電源配線間に生じた静電気放電による高電圧に対してより高いESD耐性を持たせることができる。
【0035】
尚、ここでは、図3をわかりやすくするために省略したが、前述した図2と同様に、互いに電源電圧が異なる電源系の電源配線がNMOSトランジスタのソースおよびドレインに接続されており、またゲートも抵抗素子を介してグラウンド配線に接続されている。
【0036】
図4は、本発明の半導体チップの第3実施形態におけるチップコーナー部の模式図である。
【0037】
第3実施形態の半導体チップ30も、複数の電源系を有する半導体集積回路が搭載された矩形の半導体チップであり、この図4には、その半導体チップ30を構成するチップコーナー部33_2とI/O領域31_2が示されている。
【0038】
I/O領域31_2には、信号出力用のNMOSトランジスタ31_21が設けられている。このNMOSトランジスタ31_21は、N+領域31_21aと、ゲート31_21b,31_21cを有する。N+領域31_21aのソース側には複数のコンタクト31_21dが設けられている。また、N+領域31_21aのドレイン側にも複数のコンタクト31_21eが設けられている。
【0039】
チップコーナー部33_2には、静電気破壊を避けるためのESD回路用のNMOSトランジスタ33_21が設けられている。このNMOSトランジスタ33_21は、N+領域33_21aと、ゲート33_21b,33_21cを有する。N+領域33_21aのソース側には複数のコンタクト33_21dが設けられている。また、N+領域33_21aのドレイン側にも複数のコンタクト33_21eが設けられている。
【0040】
ここで、NMOSトランジスタ33_21におけるソース側のゲートコンタクト距離WS、ドレイン側のゲートコンタクト距離WDは、各々、NMOSトランジスタ31_21におけるソース側のゲートコンタクト距離W1S、ドレイン側のゲートコンタクト距離W1Dよりも大きく、これにより、ゲート・コンタクト間の直列寄生抵抗値が大きく設定されている。このため、互いに電源電圧が異なる複数の異電源配線間に生じた静電気放電によるサージ電圧に対してより高いESD耐性を持たせることができる。
【0041】
尚、本実施形態では、1つのチップコーナー部に形成された、静電気破壊を避けるためのESD保護回路を有するESD保護領域の例で説明したが、これに限られるものではなく、本発明は、隣接する2辺に沿って形成された2つのI/O領域に挟まれた少なくとも1つの隅に形成された、静電気破壊を避けるためのESD保護回路を有するESD保護領域を備えたものであればよい。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザ設計領域を減らすことなく、十分に高いESD耐性が確保された半導体チップを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体チップの第1実施形態の概略模式図である。
【図2】図1に示すチップコーナー部13_2を拡大して示す図である。
【図3】本発明の半導体チップの第2実施形態におけるチップコーナー部の模式図である。
【図4】本発明の半導体チップの第3実施形態におけるチップコーナー部の模式図である。
【符号の説明】
10,20,30 半導体チップ
11_1,11_2,11_3,11_4,21_1,21_2,31_2 I/O領域
12,22 コア領域
13_1,13_2,13_3,13_4,23_2,33_2 チップコーナー部
13_20 ESD保護領域
13_21 ESD保護回路
13_21a,13_21b NMOSトランジスタ
13_21c 抵抗素子
14_1,14_2,14_3 電源配線
21_11,21_12,21_13,21_21,21_22,21_23,23_21,31_21,33_21 NMOSトランジスタ
23_21a,31_21a,33_21a N+領域
23_21b,23_21c,31_21b,31_21c,33_21b,33_21c ゲート
31_21d,31_21e,33_21d,33_21e コンタクト[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rectangular semiconductor chip on which a semiconductor integrated circuit having a plurality of power supply systems is mounted.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, as a semiconductor integrated circuit is miniaturized and speeded up, a lower voltage is required in a core region formed in a central portion of a semiconductor chip on which the semiconductor integrated circuit is mounted. In the 1 / O region formed in the peripheral portion of the semiconductor chip, a dedicated power supply line for driving an output buffer circuit provided in the I / O region is provided independently, or a circuit of a circuit relatively weak to noise is provided. For this reason, power supply wiring of another system is often provided. In this case, an ESD protection circuit for avoiding destruction due to electrostatic discharge (ESD) is used corresponding to a plurality of different power supply wirings. As such an ESD protection circuit, a so-called gate-coupled protection NMOS circuit, an NTNMOS (NMOS TRIGGERED NMOS) circuit, an RC clamp circuit, and the like are known (see Non-Patent Document 1). In each of these circuits, an NMOS transistor is used as a protection element. In addition, these circuits are provided with a capacitor element and a resistance element for controlling the operation of the NMOS transistor according to the magnitude of the discharge voltage generated by the electrostatic discharge, and the capacitance value and the resistance value of these elements are provided. , And the transistor size of the NMOS transistor, etc. are each optimized according to the manufacturing process to be used. Non-Patent Document 1 also proposes a technique for protecting a circuit element from a surge current due to electrostatic discharge by the action of a parasitic NPN bipolar transistor formed by an NMOS transistor included in an ESD protection circuit.
[0003]
Here, a semiconductor chip equipped with a master slice type semiconductor integrated circuit such as a gate array or an embedded array, which has a short delivery time and easy design change, has a structure in which fixed basic cells are arranged in an array. In order to form the above-described ESD protection circuit on such a semiconductor chip, an existing transistor region in a core region or an I / O region of the semiconductor chip is used, or the ESD protection circuit is used. For example, a dedicated area for forming a protection circuit is newly provided (for example, see Patent Document 1).
[0004]
In addition, when an ESD protection circuit is provided on a semiconductor chip that employs a technique of covering the transistor surface with a compound of metal and silicon called a silicide (silicide film) in order to reduce the resistance value of the electrode surface of the transistor, the ESD protection circuit has a static electricity. There is disclosed a technique in which a region not covered with a silicide film is provided and an ESD protection circuit is formed in that region so that a large current due to discharge does not damage the ESD protection circuit itself (for example, see Patent Document 2). ).
[0005]
[Non-patent document 1]
"ESD in Silicon Integrated Circuits" (Ajith Amerasekera, Charvaka Davvery, "ESD in Silicon Integrated Circuits" Second Edition, John & Sons.
[Patent Document 1]
JP 2000-208706 A [Patent Document 2]
JP 2000-12788 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in a semiconductor chip on which a master slice type semiconductor integrated circuit is mounted, in the above-described technology for forming an ESD protection circuit in an existing transistor area portion of a core area and an I / O area, the design of the ESD protection circuit is free. Therefore, it is difficult to secure a sufficiently large transistor size of the NMOS transistor constituting the ESD protection circuit. Therefore, there is a problem that it is difficult to ensure a sufficiently high ESD resistance.
[0007]
In addition, in the technique of newly providing a dedicated area for forming an ESD protection circuit, a user design area for the same chip size is reduced, resulting in a disadvantage in cost.
[0008]
Furthermore, in the technique of forming an ESD protection circuit in a region of a semiconductor chip that is not covered with a silicide film, generally, the characteristics (parameters) of all transistors in that region are designed to be the same, and are therefore handled by the ESD protection circuit. The magnitude of the surge current is uniformly restricted, so that it is difficult to secure an effective electrostatic discharge path for surge currents of various magnitudes, and there is a surface lacking in ESD resistance. Further, removing the silicide film may increase the resistance of the transistor electrode, and may cause a disadvantage that circuit performance is deteriorated.
[0009]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a semiconductor chip having sufficiently high ESD resistance without reducing a user design area.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor chip of the present invention that achieves the above object is a rectangular semiconductor chip on which a semiconductor integrated circuit having a plurality of power supply systems is mounted.
An I / O region arranged along each side for inputting / outputting a signal to / from the outside, and a central region formed by the I / O region and surrounded by the I / O region. And a plurality of power supply systems formed at least in one corner between two I / O regions formed along two adjacent sides, and a core region for performing a desired circuit function by performing input / output of And an ESD protection area having an ESD protection circuit for protecting at least one of any combination between the power supply and the power supply and the ground from static electricity.
[0011]
Here, it is preferable that the ESD protection region includes an NMOS transistor for ESD protection.
[0012]
The semiconductor chip of the present invention has an ESD protection circuit formed at at least one corner between two I / O regions formed along two adjacent sides and protecting between different power sources from static electricity. An ESD protection area is provided. Here, the above-mentioned ESD protection area is an area where wiring of a power supply and the like is provided, which is not generally used as a user design area of the semiconductor chip. Since the ESD protection circuit is formed in such a region, the size of the NMOS transistor constituting the ESD protection circuit can be sufficiently large without reducing the user design region in the semiconductor chip. Therefore, a sufficiently high ESD resistance is secured.
[0013]
It is also a preferable embodiment that the ESD protection NMOS transistor has a larger gate width per finger than the signal output NMOS transistor formed in the I / O region.
[0014]
As described above, when the gate width per finger of the NMOS transistor for ESD protection is increased, the capacitance value of the diode formed by the source / drain of the NMOS transistor and the substrate can be set large. For this reason, it is possible to give higher ESD resistance to a surge voltage due to electrostatic discharge.
[0015]
Further, it is also preferable that the ESD protection NMOS transistor is a transistor having a larger distance between the source and drain gate contacts than the signal output NMOS transistor formed in the I / O region.
[0016]
As described above, when the distance between the gate contact of the source and the drain of the NMOS transistor for ESD protection is increased, the series parasitic resistance value between the gate contact of the source and the drain can be set large. For this reason, it is possible to give higher ESD resistance to a surge voltage due to electrostatic discharge.
[0017]
Further, it is preferable that a source and a drain of the ESD protection NMOS transistor are connected to one of a power supply wiring and a ground wiring, and a gate is connected to one of the ground wirings via a resistor.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0019]
FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a semiconductor chip of the present invention.
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
Further, in this
[0024]
FIG. 2 is an enlarged view showing the chip corner portion 13_2 shown in FIG.
[0025]
The chip corner 13_2 shown in FIG. 2 is provided with an ESD protection area 13_20. In the chip corner portion 13_2, power supply lines 14_1, 14_2, and 14_3 of a power supply system having different power supply voltages are arranged. Further, in the present embodiment, the ground wiring of these three power supply systems is common, and is disposed in the chip corner portion 13_2 similarly to the power supply wiring, but is not shown. The ESD protection area 13_20 has an ESD protection circuit 13_21. The ESD protection circuit 13_21 has an NMOS transistor 13_21a having a drain connected to the power supply wiring 14_1 and a source connected to the power supply wiring 14_2, and a drain connected to the power supply wiring 14_2 and a source connected to the power supply wiring 14_3. NMOS transistor 13_21b, and a resistance element 13_21c provided between the gates of both NMOS transistors 13_21a and 13_21b and a ground wiring GND (not shown).
[0026]
In the ESD protection circuit 13_21, in a normal state in which a high voltage is not applied between the power supply lines 14_1, 14_2, and 14_3 due to electrostatic discharge, the gates of the NMOS transistors 13_21a and 13_21b are connected to the ground line GND via the resistance element 13_21c. Therefore, the gates of the NMOS transistors 13_21a and 13_21b are at the “L” level, and therefore, the NMOS transistors 13_21a and 13_21b are both in the off state.
[0027]
Here, it is assumed that a high voltage is applied between the power supply wirings 14_1 and 14_2 by electrostatic discharge, for example. Then, an “H” level voltage is applied to the gate of the NMOS transistor 13_21a via the parasitic capacitance of the NMOS transistor 13_21a, and the NMOS transistor 13_21a is turned on, and the high voltage applied between the power supply wirings 14_1 and 14_2. Voltage is absorbed. Further, when a high voltage is applied between the power supply lines 14_2 and 14_3, the NMOS transistor 13_21b is turned on, and the high voltage applied between the power supply lines 14_2 and 14_3 is absorbed. Further, when a high voltage is applied between the power supply lines 14_1 and 14_3, both the NMOS transistors 13_21a and 13_21b are turned on, and the high voltage applied between the power supply lines 14_1 and 14_3 is absorbed. At this time, the operation of the NPN bipolar Tr formed as a strange element of 13_21a, 13_21b, and 13_21c also contributes to ESD mitigation.
[0028]
Here, the example of the ESD protection circuit 13_21 including the NMOS transistors 13_21a and 13_21b and the resistance element 13_21c has been described. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of the ESD protection circuit according to the present invention for avoiding electrostatic breakdown. May employ any of the above-described gate-coupled protection NMOS circuit, NTNMOS (NMOS TRIGGERED NMOS) circuit, RC clamp circuit, and the like, if necessary. Further, the number of NMOS transistors may be increased as much as the area allows, depending on the number of combinations of power supply systems to be protected. Further, the power supply systems to be protected may have independent ground lines.
[0029]
As described above, the
[0030]
FIG. 3 is a schematic diagram of a chip corner portion in a second embodiment of the semiconductor chip of the present invention.
[0031]
The
[0032]
In the I / O region 21_1, NMOS transistors 21_11, 21_12, 21_13 for signal output are provided. The I / O region 21_2 is also provided with NMOS transistors 21_21, 21_22, 21_23 for signal output.
[0033]
The chip corner portion 23_2 is provided with an NMOS transistor 23_21 for an ESD protection circuit for preventing electrostatic breakdown. This NMOS transistor 23_21 has an N + region 23_21a and gates 23_21b and 23_21c.
[0034]
Here, the transistor size (gate width) W per finger of the NMOS transistor 23_21 is larger than the transistor size (gate width) W1 per finger of the NMOS transistors 21_1, 21_12, 21_13 and the NMOS transistors 21_21, 21_22, 21_23. Thereby, the capacitance value of the diode formed by the source / drain of the NMOS transistor 23_21 and the substrate (P well) is set large. For this reason, higher ESD resistance can be provided for a high voltage due to electrostatic discharge generated between a plurality of different power supply wirings having different power supply voltages.
[0035]
Note that, here, although FIG. 3 is omitted for simplicity, power supply lines of a power supply system having different power supply voltages are connected to the source and drain of the NMOS transistor and the gate is Is also connected to the ground wiring via a resistance element.
[0036]
FIG. 4 is a schematic diagram of a chip corner portion in a third embodiment of the semiconductor chip of the present invention.
[0037]
The
[0038]
In the I / O region 31_2, an NMOS transistor 31_21 for signal output is provided. This NMOS transistor 31_21 has an N + region 31_21a and gates 31_21b and 31_21c. A plurality of contacts 31_21d are provided on the source side of the N + region 31_21a. Also, a plurality of contacts 31_21e are provided on the drain side of the N + region 31_21a.
[0039]
The chip corner portion 33_2 is provided with an NMOS transistor 33_21 for an ESD circuit to avoid electrostatic breakdown. This NMOS transistor 33_21 has an N + region 33_21a and gates 33_21b and 33_21c. A plurality of contacts 33_21d are provided on the source side of the N + region 33_21a. Also, a plurality of contacts 33_21e are provided on the drain side of the N + region 33_21a.
[0040]
Here, the source-side gate contact distance WS and the drain-side gate contact distance WD of the NMOS transistor 33_21 are larger than the source-side gate contact distance W1S and the drain-side gate contact distance W1D of the NMOS transistor 31_21, respectively. As a result, the series parasitic resistance value between the gate and the contact is set large. For this reason, it is possible to give higher ESD resistance to a surge voltage due to electrostatic discharge generated between a plurality of different power supply wirings having different power supply voltages.
[0041]
In the present embodiment, an example of the ESD protection region having an ESD protection circuit for avoiding electrostatic destruction formed at one chip corner has been described. However, the present invention is not limited to this. Provided that the device includes an ESD protection region formed at at least one corner between two I / O regions formed along two adjacent sides and having an ESD protection circuit for preventing electrostatic breakdown. Good.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor chip having sufficiently high ESD resistance without reducing a user design area.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a semiconductor chip of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a chip corner portion 13_2 shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic diagram of a chip corner portion in a second embodiment of the semiconductor chip of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a chip corner portion in a third embodiment of the semiconductor chip of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30 Semiconductor chips 11_1, 11_2, 11_3, 11_4, 21_1, 21_2, 31_2 I /
Claims (3)
各辺に沿って配列され、外部との間で信号の入出力を担うI/O領域と、該I/O領域で取り囲まれた中央領域に形成され、該I/O領域との間で信号の入出力を行ない所望の回路機能を実現するコア領域と、隣接する2辺に沿って形成された2つのI/O領域に挟まれた少なくとも1つの隅に形成された、前記複数の電源系の電源間、電源とグラウンド間の任意の組み合わせのうちの少なくとも1つを静電気から保護するESD保護回路を有するESD保護領域とを備えたことを特徴とする半導体チップ。In a rectangular semiconductor chip on which a semiconductor integrated circuit having a plurality of power supply systems is mounted,
An I / O region arranged along each side for inputting / outputting a signal to / from the outside, and a central region surrounded by the I / O region to form a signal between the I / O region and the I / O region. And a plurality of power supply systems formed at at least one corner between two I / O regions formed along two adjacent sides and a core region for performing a desired circuit function by performing input / output of And an ESD protection area having an ESD protection circuit for protecting at least one of any combination between the power supply and the power supply and the ground from static electricity.
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2003
- 2003-04-22 JP JP2003117152A patent/JP2004327538A/en active Pending
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