JP2006032536A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Masahiro Takeuchi
正浩 竹内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a protection circuit excellent in the bypass performance of an abnormal voltage with a small area in an integrated circuit, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: A conductive layer pattern 11 is connected with a gate electrode of an MOS element Q1, for example, wherein the impression of an abnormal voltage causes anxiety for gate breakdown. Moreover, the conductive layer pattern 11 has a connecting relation with an external connection terminal 12. The abnormal voltage caused by charge up and ESD (electro-static discharge) resulting from plasma treatment used in a manufacturing process is transmitted to the conductive layer pattern 11. Then, the conductive layer pattern 11 is formed with a gap G1 which makes only the abnormal voltage energized. The gap G1 comprises ends 11A1 and 11A2 counterposed mutually with a predetermined clearance in order that the semiconductor substrate may make only the abnormal voltage transmitted to the MOS element Q1 bypass reference potential (grounding potential). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体集積回路内に、MOS型トランジスタ等を異常電圧の影響から保護する保護回路を有する半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device having a protection circuit for protecting a MOS transistor or the like from the influence of abnormal voltage in a semiconductor integrated circuit and a method for manufacturing the same.

MOS型トランジスタは、ウェハプロセス中のチャージアップ現象や外部からのノイズに影響され易い。異常電圧は規定外の過剰電圧であり、チャージアップ現象や外部からのノイズにより発生し易い。MOS型トランジスタは、このような異常電圧がゲート電極に伝達されると、ゲート絶縁膜がダメージを受け、絶縁破壊を招くことがある。   MOS transistors are susceptible to charge-up phenomena during the wafer process and external noise. The abnormal voltage is an excessive voltage that is not specified, and is likely to be generated due to a charge-up phenomenon or external noise. In the MOS transistor, when such an abnormal voltage is transmitted to the gate electrode, the gate insulating film may be damaged, resulting in dielectric breakdown.

例えば、ウェハプロセスは、CVD、スパッタリング、エッチング、アッシング等、プラズマを利用した処理が多用される。これにより、配線パターンは、チャージング(電荷の蓄積)を増大させる。このようなチャージアップによる異常電圧は、配線パターンに繋がるMOS型トランジスタのゲート電極に伝達され、その下のゲート絶縁膜にダメージが入り、最悪には絶縁破壊が懸念される。また、外部からのノイズ、いわゆるESD(静電放電)による異常電圧は、配線パターンに繋がるMOS型トランジスタのゲート電極に伝達され、その下のゲート絶縁膜にダメージが入り、最悪には絶縁破壊が懸念される。   For example, plasma processing such as CVD, sputtering, etching, and ashing is frequently used in the wafer process. Thereby, the wiring pattern increases charging (charge accumulation). Such an abnormal voltage due to charge-up is transmitted to the gate electrode of the MOS transistor connected to the wiring pattern, and the gate insulating film underneath is damaged. Also, abnormal voltage due to external noise, so-called ESD (electrostatic discharge), is transmitted to the gate electrode of the MOS transistor connected to the wiring pattern, and the gate insulating film underneath is damaged. Concerned.

MOS型トランジスタのゲート絶縁膜破壊を防止する対策として、保護ダイオードまたは保護MOSトランジスタを設ける技術がある(例えば、特許文献1参照)。保護ダイオードまたは保護MOSトランジスタは、例えば、入出力端子からMOSトランジスタのゲート電極への接続経路に並列して設けられる。このような保護ダイオードまたは保護MOSトランジスタは、異常電圧を分散してバイパスさせるようにするため、比較的大きな面積を要する。
特開平5−235344号公報(第4、第5頁、図1〜図4)
As a measure for preventing the breakdown of the gate insulating film of the MOS transistor, there is a technique of providing a protection diode or a protection MOS transistor (for example, see Patent Document 1). For example, the protection diode or the protection MOS transistor is provided in parallel to the connection path from the input / output terminal to the gate electrode of the MOS transistor. Such a protective diode or protective MOS transistor requires a relatively large area in order to disperse and bypass abnormal voltages.
JP-A-5-235344 (4th and 5th pages, FIGS. 1 to 4)

従来の、保護ダイオードまたは保護MOSトランジスタは、半導体集積回路内において、比較的大きな面積を必要とする。また、耐圧を調整するため不純物濃度の制御も重要である。IC内部には、大量のMOS型トランジスタが含まれている。保護ダイオードまたは保護MOSトランジスタは、占有面積の観点からすべてのMOS型トランジスタそれぞれに並列に接続させることは困難である。従って、保護ダイオードまたは保護MOSトランジスタは、異常電圧の危険にさらされ易い要所、例えば入出力などの外部接続端子に設けられることになる。しかし、保護ダイオードまたは保護MOSトランジスタにおいても、その面積が小さい場合は異常電圧の印加により破壊される危険性がある。よって、保護ダイオードまたは保護MOSトランジスタは、要所において設ける場合も、その占有面積が必然的に大きくなる。   A conventional protection diode or protection MOS transistor requires a relatively large area in a semiconductor integrated circuit. Also, it is important to control the impurity concentration in order to adjust the breakdown voltage. A large amount of MOS type transistors are included in the IC. It is difficult to connect the protection diode or the protection MOS transistor in parallel to all the MOS transistors from the viewpoint of the occupied area. Therefore, the protective diode or the protective MOS transistor is provided at a point that is easily exposed to the risk of abnormal voltage, for example, an external connection terminal such as an input / output. However, even if the protection diode or the protection MOS transistor has a small area, there is a risk of destruction due to application of an abnormal voltage. Therefore, even when the protective diode or the protective MOS transistor is provided at a critical point, the occupation area is inevitably increased.

本発明は、上記のような事情を考慮してなされたもので、半導体集積回路内において、小さい面積で異常電圧のバイパス性能に優れた保護回路を有する半導体装置及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and provides a semiconductor device having a protection circuit with a small area and excellent bypass performance of abnormal voltage in a semiconductor integrated circuit, and a method for manufacturing the same. is there.

本発明に係る半導体装置は、半導体基板上に形成されたMOS型素子と、前記MOS型素子へ伝達されようとする異常電圧のみをバイパスさせる尖端を対向させたギャップを有する導電層パターンと、を含む。   A semiconductor device according to the present invention comprises: a MOS type element formed on a semiconductor substrate; and a conductive layer pattern having a gap facing a tip that bypasses only an abnormal voltage to be transmitted to the MOS type element. Including.

上記本発明に係る半導体装置によれば、MOS型素子に接続関係を有する導電層パターン自体の形状を工夫する。すなわち、導電層パターンは、異常電圧のみをバイパスさせるため、尖端を向かい合わせたギャップ形態が設けられる。これにより、MOS型素子へ伝達されようとする異常電圧はギャップを介してバイパスされ、MOS型素子には影響を及ぼさない。ギャップは、導電層パターン自体の形状の工夫であるため、占有面積は小さく、高集積化に寄与する。また、ギャップは、異常電圧で破壊されることなく、機能の安定性に優れる。   According to the semiconductor device of the present invention, the shape of the conductive layer pattern itself having a connection relationship with the MOS type element is devised. That is, the conductive layer pattern is provided with a gap shape with the tips facing each other in order to bypass only the abnormal voltage. Thereby, the abnormal voltage to be transmitted to the MOS type element is bypassed through the gap and does not affect the MOS type element. Since the gap is a device for the shape of the conductive layer pattern itself, it occupies a small area and contributes to high integration. Further, the gap is excellent in functional stability without being broken by an abnormal voltage.

なお、上記本発明に係る半導体装置において、次の(a),(b)いずれかの特徴を有することにより、突発的に発生する異常電圧の経路をより安定的に確立させる。
(a) 前記導電層パターンは、前記ギャップから一方側で少なくとも前記MOS型素子のゲート電極と接続関係を有し、前記ギャップから他方側で少なくとも前記半導体基板と接続関係を有する。
(b) 前記半導体基板の上方に設けられた外部接続端子を含み、前記導電層パターンは、前記ギャップから一方側で少なくとも前記MOS型素子のゲート電極及び前記外部接続端子と接続関係を有し、前記ギャップから他方側で少なくとも前記半導体基板と接続関係を有する。
Note that the semiconductor device according to the present invention has one of the following characteristics (a) and (b), so that a path of an abnormal voltage that occurs unexpectedly can be established more stably.
(A) The conductive layer pattern has a connection relationship with at least the gate electrode of the MOS type element on one side from the gap, and has a connection relationship with at least the semiconductor substrate on the other side from the gap.
(B) including an external connection terminal provided above the semiconductor substrate, wherein the conductive layer pattern has a connection relationship with at least the gate electrode of the MOS type element and the external connection terminal on one side from the gap; A connection relationship with at least the semiconductor substrate is provided on the other side from the gap.

本発明に係る半導体装置は、半導体基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された少なくともそれぞれ一端部が先鋭形状を有する第1の配線パターン及び第2の配線パターンと、前記第1の配線パターン、前記第2の配線パターンのいずれか一方に与えられる基準電位への接続部と、異常電圧発生時に前記第1の配線パターンと前記第2の配線パターンの間が通電し、前記異常電圧が前記基準電位によって緩和されるようにした前記先鋭形状どうしを対向させたギャップと、を含む。   The semiconductor device according to the present invention includes an insulating film formed on a semiconductor substrate, a first wiring pattern and a second wiring pattern each having at least one sharp end formed on the insulating film, A connection portion to a reference potential applied to one of the first wiring pattern and the second wiring pattern, and energization between the first wiring pattern and the second wiring pattern when an abnormal voltage occurs, A gap in which the sharpened shapes are opposed to each other so that the abnormal voltage is relaxed by the reference potential.

上記本発明に係る半導体装置によれば、第1、第2の配線パターンは、各一端部が先鋭形状を呈し、先鋭形状を向かい合わせることによってギャップ形態が設けられる。異常電圧はギャップを介して通電し、基準電位によって緩和される。ギャップは、第1、第2の配線パターン各一端部の対向部分で形成される。占有面積は小さく、高集積化に寄与する。また、ギャップは、異常電圧で破壊されることなく、機能の安定性に優れる。
なお、前記ギャップは、前記基準電位が与えられる接続部を共有しつつ複数設けられていてもよい。また、好ましくは、第1の配線パターン、第2の配線パターンは、それぞれ前記先鋭形状として30°〜90°の範囲の尖端を有する。異常電圧の通電が安定して行える。
According to the semiconductor device of the present invention, each of the first and second wiring patterns has a sharp shape at one end, and a gap shape is provided by facing the sharp shape. The abnormal voltage is energized through the gap and is relaxed by the reference potential. The gap is formed at the opposing portion of each end of the first and second wiring patterns. The occupied area is small and contributes to high integration. Further, the gap is excellent in functional stability without being broken by an abnormal voltage.
A plurality of the gaps may be provided while sharing a connection portion to which the reference potential is applied. Preferably, each of the first wiring pattern and the second wiring pattern has a point in a range of 30 ° to 90 ° as the sharp shape. Abnormal voltage can be energized stably.

本発明に係る半導体装置は、半導体基板上の素子分離領域と、前記素子分離領域に囲まれた前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極部材と、前記ゲート電極部材に繋がる第1の接続部を有すると共に層間絶縁膜を介して形成された先鋭形状の端部を有する第1の金属配線パターンと、前記半導体基板に繋がる第2の接続部を有すると共に前記層間絶縁膜を介して形成された前記第1の金属配線パターンの端部と対向した先鋭形状の端部を有する第2の金属配線パターンと、を含む。   The semiconductor device according to the present invention includes an element isolation region on a semiconductor substrate, a gate electrode member formed on the semiconductor substrate surrounded by the element isolation region via an insulating film, and a first electrode connected to the gate electrode member. And a first metal wiring pattern having a sharp end formed through an interlayer insulating film and a second connecting part connected to the semiconductor substrate and through the interlayer insulating film. And a second metal wiring pattern having a sharp end opposite to the end of the first metal wiring pattern formed in the above manner.

上記本発明に係る半導体装置によれば、絶縁破壊が懸念される絶縁膜を介して形成されたゲート電極部材に繋がる第1の金属配線パターンと、半導体基板への放電経路を持つ第2の金属配線パターンが構成される。第1の金属配線パターンと第2の金属配線パターンは、互いに先鋭形状の端部を有して対向させている。先鋭形状の端部の対向部は異常電圧発生時に通電し、バイパスを形成する。先鋭形状の端部の対向部は、占有面積は小さく、高集積化に寄与する。また、異常電圧で破壊されることなく、機能の安定性に優れる。   According to the semiconductor device of the present invention, the first metal wiring pattern connected to the gate electrode member formed through the insulating film in which dielectric breakdown is a concern, and the second metal having a discharge path to the semiconductor substrate. A wiring pattern is configured. The first metal wiring pattern and the second metal wiring pattern are opposed to each other with a sharp end portion. The opposing portion of the sharp end is energized when an abnormal voltage is generated, thereby forming a bypass. The facing portion of the sharp end has a small area and contributes to high integration. Moreover, it is excellent in functional stability without being destroyed by abnormal voltage.

なお、上記本発明に係る半導体装置において、次の(a)〜(d)いずれかの特徴を有することにより、突発的に発生する異常電圧の経路をより安定的に確立させる。
(a) 前記第1、第2の金属配線パターンは、共に前記ゲート電極部材上の第1層目金属配線層で構成されている。
(b) 前記第1、第2の金属配線パターンは、前記先鋭形状どうしで異常電圧のみをバイパスさせるギャップを構成している。
(c) 前記第1、第2の金属配線パターンは、前記先鋭形状どうしで異常電圧のみをバイパスさせるギャップを構成し、前記ギャップは前記層間絶縁膜のボイド領域に設けられている。
(d) 前記半導体基板の上方に設けられた外部接続端子と、前記第1の金属配線パターンにおける前記外部接続端子へ繋がる第3の接続部と、を含み、前記第1の金属配線パターンに関し、前記第3の接続部は、前記第1の接続部よりも前記先鋭形状の端部により近い位置に設けられている。
Note that the semiconductor device according to the present invention has any one of the following characteristics (a) to (d), so that the path of the abnormal voltage that occurs unexpectedly can be established more stably.
(A) Both the first and second metal wiring patterns are constituted by a first metal wiring layer on the gate electrode member.
(B) The first and second metal wiring patterns constitute a gap that bypasses only the abnormal voltage between the sharpened shapes.
(C) The first and second metal wiring patterns constitute a gap that bypasses only an abnormal voltage between the sharpened shapes, and the gap is provided in a void region of the interlayer insulating film.
(D) an external connection terminal provided above the semiconductor substrate, and a third connection portion connected to the external connection terminal in the first metal wiring pattern, and the first metal wiring pattern, The third connecting portion is provided at a position closer to the sharp end than the first connecting portion.

本発明に係る半導体装置は、半導体基板上の素子分離領域と、前記素子分離領域に囲まれた前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極部材と、前記ゲート電極部材が前記素子分離領域上に伸長し先鋭形状の端部を有する第1の配線パターンと、前記素子分離領域上に前記第1の配線パターンの端部と対向した先鋭形状の端部を有し前記半導体基板に結合される前記ゲート電極部材でなる第2の配線パターンと、を含む。   The semiconductor device according to the present invention includes an element isolation region on a semiconductor substrate, a gate electrode member formed on the semiconductor substrate surrounded by the element isolation region via an insulating film, and the gate electrode member including the element A first wiring pattern extending on the isolation region and having a sharp end, and a sharp end facing the end of the first wiring pattern on the element isolation region. And a second wiring pattern made of the gate electrode member to be joined.

上記本発明に係る半導体装置によれば、絶縁破壊が懸念される絶縁膜を介して形成されたゲート電極部材を延長して先鋭形状の端部を設けた第1の配線パターンと、ゲート電極部材でなり半導体基板への放電経路を有し、先鋭形状の端部を設けた第2の配線パターンを有する。第1配線パターンと第2の配線パターンは、互いに先鋭形状の端部を対向させている。先鋭形状の端部の対向部は異常電圧発生時に通電し、バイパスを形成する。先鋭形状の端部の対向部は、占有面積は小さく、高集積化に寄与する。また、異常電圧で破壊されることなく、機能の安定性に優れる。   According to the semiconductor device of the present invention, the gate electrode member is formed by extending the gate electrode member formed through the insulating film in which dielectric breakdown is a concern, and the gate electrode member is provided with a sharp end. And has a second wiring pattern having a discharge path to the semiconductor substrate and provided with a sharp end. The first wiring pattern and the second wiring pattern have sharpened ends facing each other. The opposing portion of the sharp end is energized when an abnormal voltage is generated, thereby forming a bypass. The facing portion of the sharp end has a small area and contributes to high integration. Moreover, it is excellent in functional stability without being destroyed by abnormal voltage.

なお、上記本発明に係る半導体装置において、次の(a)〜(c)いずれかの特徴を有することにより、突発的に発生する異常電圧の経路をより安定して確立させる。
(a) 前記第1、第2の配線パターンは、前記先鋭形状どうしで異常電圧のみをバイパスさせるギャップを構成している。
(b) 前記第1、第2の配線パターンを覆う層間絶縁膜を含み、前記第1、第2の配線パターンは、前記先鋭形状どうしで異常電圧のみをバイパスさせるギャップを構成し、前記ギャップは前記層間絶縁膜のボイド領域に設けられている。
(c) 前記半導体基板の上方に設けられた外部接続端子と、前記第1の配線パターンにおける前記外部接続端子へ繋がる接続部と、を含み、前記第1の配線パターンに関し、前記接続部は、前記先鋭形状の端部近傍に設けられている。
Note that the semiconductor device according to the present invention has any one of the following characteristics (a) to (c), so that the path of the abnormal voltage that occurs unexpectedly can be established more stably.
(A) The first and second wiring patterns constitute a gap that bypasses only the abnormal voltage between the sharpened shapes.
(B) It includes an interlayer insulating film covering the first and second wiring patterns, and the first and second wiring patterns constitute a gap that bypasses only abnormal voltage between the sharpened shapes, It is provided in the void region of the interlayer insulating film.
(C) including an external connection terminal provided above the semiconductor substrate and a connection portion connected to the external connection terminal in the first wiring pattern, wherein the connection portion includes: It is provided in the vicinity of the sharp end.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の素子を形成する工程と、
半導体集積回路として前記素子に関係する回路配線の少なくとも一部になる所定層の配線パターンを形成する工程と、を含み、前記配線パターンは、少なくとも異常電圧によって通電がなされるギャップを構成するため所定範囲の離間距離をもって互いに対向する尖端部をエッチング形成することを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a plurality of elements on a semiconductor substrate,
Forming a wiring pattern of a predetermined layer that becomes at least a part of circuit wiring related to the element as a semiconductor integrated circuit, and the wiring pattern has a predetermined size to form a gap that is energized by at least an abnormal voltage The pointed portions facing each other are formed by etching with a separation distance within a range.

上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、所定層の配線パターンにおいて、所定範囲の離間距離をもって互いに対向する尖端部をエッチング形成する。これにより、異常電圧によって通電がなされるギャップを構成する。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the tip portions facing each other are formed by etching in the wiring pattern of the predetermined layer with a predetermined distance. This constitutes a gap that is energized by the abnormal voltage.

上記本発明に係る半導体装置の製造方法において、次の(a)〜(d)いずれかの特徴を有することにより、突発的に発生する異常電圧に対する素子の保護、放電経路をより安定して確立させる。
(a) 前記複数の素子はMOS型素子を含み、前記配線パターンは前記MOS型素子のゲート電極部材を利用して形成する。
(b) 前記回路配線は複数の金属配線層を含み、前記配線パターンは前記金属配線層中の所定層を利用して形成する。
(c) 前記配線パターン上に層間絶縁膜を形成する工程を含み、前記層間絶縁膜は前記ギャップ上にボイド領域を形成する。
(d) 前記配線パターンに関し、対向する尖端部近傍にダミーパターンを同時にエッチング形成する工程と、前記配線パターン上に層間絶縁膜を形成する工程と、を含み、前記層間絶縁膜は前記ギャップ上にボイド領域を形成する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, by having any of the following features (a) to (d), the protection of the element against the abnormal voltage that occurs unexpectedly and the discharge path are more stably established. Let
(A) The plurality of elements include MOS type elements, and the wiring pattern is formed using a gate electrode member of the MOS type elements.
(B) The circuit wiring includes a plurality of metal wiring layers, and the wiring pattern is formed using a predetermined layer in the metal wiring layers.
(C) including a step of forming an interlayer insulating film on the wiring pattern, wherein the interlayer insulating film forms a void region on the gap.
(D) with respect to the wiring pattern, including a step of simultaneously etching and forming a dummy pattern in the vicinity of the opposing tip, and a step of forming an interlayer insulating film on the wiring pattern, the interlayer insulating film being on the gap A void region is formed.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の要部を示す構成図である。
導電層パターン11は、半導基板上の素子に接続関係を有する。導電層パターン11は、例えば、異常電圧の印加によりゲート絶縁破壊が懸念されるMOS型素子Q1のゲート電極に接続される。また、導電層パターン11は、外部接続端子12に接続関係を有する。導電層パターン11は、製造工程中に利用されるプラズマ処理に起因するチャージアップやESD(静電放電)によって異常電圧が伝達される。そこで、導電層パターン11は、異常電圧のみを通電させるギャップG1を配備し、このギャップG1を介して半導体基板に接続されている。半導体基板は基準電位(接地電位)を有する。ギャップG1は、MOS型素子Q1へ伝達されようとする異常電圧のみをバイパスさせるため、所定の離間距離をもって互いに対向する尖端部11A1,11A2を有する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the main part of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
The conductive layer pattern 11 has a connection relationship with elements on the semiconductor substrate. The conductive layer pattern 11 is connected to, for example, the gate electrode of the MOS type element Q1 where there is a concern about gate breakdown due to application of abnormal voltage. The conductive layer pattern 11 has a connection relationship with the external connection terminal 12. An abnormal voltage is transmitted to the conductive layer pattern 11 by charge-up or ESD (electrostatic discharge) caused by plasma processing used during the manufacturing process. Therefore, the conductive layer pattern 11 is provided with a gap G1 for energizing only the abnormal voltage, and is connected to the semiconductor substrate via the gap G1. The semiconductor substrate has a reference potential (ground potential). The gap G1 has pointed portions 11A1 and 11A2 that face each other with a predetermined separation distance in order to bypass only the abnormal voltage to be transmitted to the MOS element Q1.

導電層パターン11は、金属配線層での構成が適当である。その他、導電層パターン11は、MOS型素子Q1のゲート電極部材であるポリシリコンの配線層またはシリサイド化配線層を利用して構成することが考えられる。ギャップG1は、最小デザインルールまたは所定の離間距離を設定する。また、尖端部11A1,11A2それぞれの角度θは、30°≦θ≦90°の所定の角度とする。両者の設定でバイパスさせる異常電圧の電圧調整が可能である。尖端部11A1,11A2及びギャップG1は、例えば配線形成時のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して形成する。   The conductive layer pattern 11 is suitably configured with a metal wiring layer. In addition, it is conceivable that the conductive layer pattern 11 is configured using a polysilicon wiring layer or a silicided wiring layer which is a gate electrode member of the MOS element Q1. The gap G1 sets a minimum design rule or a predetermined separation distance. In addition, each angle θ of the tip portions 11A1 and 11A2 is a predetermined angle of 30 ° ≦ θ ≦ 90 °. It is possible to adjust the abnormal voltage to be bypassed by setting both. The pointed portions 11A1 and 11A2 and the gap G1 are formed using, for example, a photolithography technique and an etching technique at the time of wiring formation.

上記実施形態の構成によれば、MOS型素子Q1に接続関係を有する導電層パターン11自体の形状を工夫する。すなわち、導電層パターン11は、異常電圧のみをバイパスさせるため、尖端11A1,11A2を向かい合わせたギャップG1が設けられる。これにより、MOS型素子Q1へ伝達されようとする異常電圧は、ギャップG1を介して半導体基板の基準電位(接地電位)に吸収され、MOS型素子Q1には影響を及ぼさない。ギャップG1は、導電層パターン11自体の形状の工夫であるため、占有面積は小さく、高集積化に寄与する。また、ギャップG1は、異常電圧で破壊されることなく、機能の安定性に優れる。   According to the configuration of the above embodiment, the shape of the conductive layer pattern 11 itself having a connection relationship with the MOS type element Q1 is devised. That is, the conductive layer pattern 11 is provided with a gap G1 in which the tips 11A1 and 11A2 face each other in order to bypass only the abnormal voltage. Thereby, the abnormal voltage to be transmitted to the MOS type element Q1 is absorbed by the reference potential (ground potential) of the semiconductor substrate through the gap G1, and does not affect the MOS type element Q1. Since the gap G1 is a device of the shape of the conductive layer pattern 11 itself, the occupied area is small and contributes to high integration. Further, the gap G1 is excellent in functional stability without being destroyed by an abnormal voltage.

なお、導電層パターン11は、異常電圧をバイパスさせるため、ギャップG1を介して半導体基板に接続されている構成を示したが、他の構成も考えられる。導電層パターン11は、異常電圧をバイパスさせるため、ギャップG1を介して図示しない電源配線、例えば接地配線へ接続される構成も考えられる。   In addition, although the conductive layer pattern 11 showed the structure connected to the semiconductor substrate via the gap G1, in order to bypass an abnormal voltage, the other structure is also considered. In order to bypass the abnormal voltage, the conductive layer pattern 11 may be connected to a power supply wiring (not shown) such as a ground wiring through the gap G1.

図2は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の要部を示す投影断面図である。素子分離領域21は、例えばSTI(shallow trench isolation)であり、半導体基板20に形成したトレンチに酸化膜を埋め込んだ構成となっている。MOS型素子Q2は、素子分離領域21に囲まれた半導体基板20、ここではPウェル(P-well)上に形成されている。MOS型素子Q2は、ゲート酸化膜22を介してゲート電極23、その側部にスペーサ24を有する。MOS型素子Q2は、ゲート電極23両側の基板20表面において、ソース/ドレインの低濃度N型エクステンション領域25及び高濃度N型のソース/ドレイン拡散層26が配されている。MOS型素子Q2やその他の素子に関係する回路配線は、それぞれ層間絶縁膜27(271,272,273,274を含む)及び接続部材28(281,282,283を含む)を介しての金属配線パターン291〜294により構成されている。 FIG. 2 is a projected cross-sectional view showing the main part of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The element isolation region 21 is, for example, STI (shallow trench isolation), and has a configuration in which an oxide film is embedded in a trench formed in the semiconductor substrate 20. The MOS type element Q2 is formed on a semiconductor substrate 20 surrounded by the element isolation region 21, here a P-well. The MOS type element Q2 has a gate electrode 23 with a gate oxide film 22 interposed therebetween, and a spacer 24 on the side thereof. In the MOS element Q2, a source / drain low concentration N type extension region 25 and a high concentration N + type source / drain diffusion layer 26 are arranged on the surface of the substrate 20 on both sides of the gate electrode 23. Circuit wirings related to the MOS type element Q2 and other elements are metal wirings via the interlayer insulating film 27 (including 271 272 273 274) and the connection member 28 (including 281 282 283), respectively. It is configured by patterns 291 to 294.

この第2実施形態において、第1層目の金属配線パターン291は、金属配線パターン291a,291bを有する。金属配線パターン291aは、接続部材281でゲート電極23に接続され、一端部が先鋭形状291aAを有する。金属配線パターン291bは、接続部材282で半導体基板(P-well)20への高濃度P型拡散層201に接続され、一端部が上記先鋭形状291aAと対向する先鋭形状291bAを有する。先鋭形状291aAと291bAどうしでギャップG2が構成されている。ギャップG2は、異常電圧発生時に金属配線パターン291a,291b間を通電させ、それ以外は絶縁状態を保つ。 In the second embodiment, the first-layer metal wiring pattern 291 includes metal wiring patterns 291a and 291b. The metal wiring pattern 291a is connected to the gate electrode 23 by a connection member 281 and has one end portion having a sharp shape 291aA. The metal wiring pattern 291b is connected to the high-concentration P + -type diffusion layer 201 to the semiconductor substrate (P-well) 20 by a connecting member 282, and has one end portion having a sharp shape 291bA facing the sharp shape 291aA. A gap G2 is formed by the sharpened shapes 291aA and 291bA. The gap G2 energizes between the metal wiring patterns 291a and 291b when an abnormal voltage is generated, and maintains an insulated state otherwise.

金属配線パターン291は、パターン291a側において、上層の金属配線パターン294で構成される外部接続用の電極パッドPADと接続関係を有する。金属配線パターン291aは、電極パッドPADへの接続経路の一部として接続部材283が設けられる。接続部材283は、パターン291a側において、接続部材281よりも先鋭形状291aA側により近い位置に設けられている。   On the pattern 291a side, the metal wiring pattern 291 has a connection relationship with an electrode pad PAD for external connection composed of the upper metal wiring pattern 294. The metal wiring pattern 291a is provided with a connection member 283 as a part of a connection path to the electrode pad PAD. The connection member 283 is provided at a position closer to the sharpened shape 291aA side than the connection member 281 on the pattern 291a side.

図2を参照して、この第2実施形態構成の製造方法について説明する。
素子分離領域21に囲まれた半導体基板20、ここではPウェル(P-well)上において、MOS型素子(NチャネルMOSFET)Q2は周知の方法で形成される。例えば、ゲート酸化膜22は、図示しないゲート酸化工程を経て形成する。ゲート電極23は、ゲート酸化膜22上にポリシリコン層を堆積してパターニング形成する。次に、ゲート電極23をマスクに、イオン注入法を用いてソース/ドレインの低濃度N型エクステンション領域25を形成する。次に、絶縁膜の堆積と異方性エッチングによってスペーサ24を形成する。次に、ゲート電極23及びスペーサ24をマスクに、高濃度N型のソース/ドレイン拡散層26を形成する。半導体基板(P-well)20に接続するための高濃度P型拡散層201は、図示しない他の素子、例えばPチャネルMOSFETのソース/ドレイン拡散層の形成と同一工程で形成する。
With reference to FIG. 2, the manufacturing method of this 2nd Embodiment structure is demonstrated.
A MOS type element (N-channel MOSFET) Q2 is formed by a well-known method on the semiconductor substrate 20 surrounded by the element isolation region 21, here a P-well. For example, the gate oxide film 22 is formed through a gate oxidation process (not shown). The gate electrode 23 is formed by patterning by depositing a polysilicon layer on the gate oxide film 22. Next, using the gate electrode 23 as a mask, a low concentration N type extension region 25 of source / drain is formed by ion implantation. Next, a spacer 24 is formed by depositing an insulating film and anisotropic etching. Next, a high concentration N + type source / drain diffusion layer 26 is formed using the gate electrode 23 and the spacer 24 as a mask. The high-concentration P + -type diffusion layer 201 for connection to the semiconductor substrate (P-well) 20 is formed in the same process as the formation of other elements not shown, for example, the source / drain diffusion layers of the P-channel MOSFET.

次に、MOS型素子Q2上を覆う層間絶縁膜271を形成する。その後、層間絶縁膜271は平坦化される。この平坦化工程はCMP(化学的機械的研磨)技術が用いられる。その後、フォトリソグラフィ技術を用いて必要な箇所にコンタクトホールを形成する。コンタクトホールにバリア金属及びW等の主配線金属を埋め込み、CMP工程を経て接続部材を形成する。図では、各接続部材281,282の形成であるが、その他図示しない複数の接続部材が形成される。   Next, an interlayer insulating film 271 that covers the MOS type element Q2 is formed. Thereafter, the interlayer insulating film 271 is planarized. This planarization process uses a CMP (Chemical Mechanical Polishing) technique. Thereafter, a contact hole is formed at a necessary portion by using a photolithography technique. A barrier metal and a main wiring metal such as W are embedded in the contact hole, and a connecting member is formed through a CMP process. In the drawing, the connection members 281 and 282 are formed, but a plurality of connection members (not shown) are formed.

次に、金属配線パターン291を形成する。金属配線パターン291は、例えばバリア金属、アルミニウムを主成分とする金属層及び反射防止膜を含む積層構造(図示せず)である。このような積層構造は、CVD技術またはスパッタリング技術を利用して層間絶縁膜271上全面に形成する。その後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。金属配線パターン291aは、接続部材281上に配され、一端部に先鋭形状291aAを形成する。金属配線パターン291bは、接続部材28上に配され、一端部が先鋭形状291aAと対向する先鋭形状291bAを形成する。金属配線パターン291は、図示しないその他の素子に関係する回路配線の一部を形成する。   Next, a metal wiring pattern 291 is formed. The metal wiring pattern 291 has a laminated structure (not shown) including, for example, a barrier metal, a metal layer mainly composed of aluminum, and an antireflection film. Such a laminated structure is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 271 by using a CVD technique or a sputtering technique. Thereafter, patterning is performed using a photolithography technique. The metal wiring pattern 291a is disposed on the connection member 281 and forms a sharp shape 291aA at one end. The metal wiring pattern 291b is disposed on the connection member 28 and forms a sharpened shape 291bA whose one end faces the sharpened shape 291aA. The metal wiring pattern 291 forms a part of circuit wiring related to other elements (not shown).

金属配線パターン291(291a,291b)は、先鋭形状291aAと291bAどうしで異常電圧のみをバイパスさせるギャップG2を構成する。一例を挙げれば次のようである。金属配線パターン291の配線幅を0.26μmとすると、ギャップG2は、離間距離0.1μm程度、先鋭形状291aAと291bAの尖端角度θは、30°≦θ≦90°の所定の角度、例えば60°程度とする。   The metal wiring pattern 291 (291a, 291b) forms a gap G2 that bypasses only the abnormal voltage between the sharpened shapes 291aA and 291bA. An example is as follows. When the wiring width of the metal wiring pattern 291 is 0.26 μm, the gap G2 is about 0.1 μm apart, and the tip angle θ of the sharpened shapes 291aA and 291bA is a predetermined angle of 30 ° ≦ θ ≦ 90 °, for example 60 About °.

次に、CVD技術を用いて金属配線パターン291を覆う層間絶縁膜272を堆積する。その後、層間絶縁膜272は平坦化される。この平坦化工程はCMP技術が用いられる。その後、フォトリソグラフィ技術を用いて必要な箇所にビアホールを形成する。ビアホールにバリア金属及びW等の主配線金属を埋め込み、CMP工程を経て接続部材を形成する。図では、接続部材283の形成を示しているが、その他図示しない複数の接続部材が形成される。ここで、接続部材283は、金属配線パターン291a側において、接続部材281よりも先鋭形状291aA側により近い位置に設ける。接続部材283は、上層からの信号伝達経路の一部である。接続部材283は、異常電圧が伝達された場合、優先的にギャップG2を介して基板へと放電され易いように配置される。   Next, an interlayer insulating film 272 that covers the metal wiring pattern 291 is deposited using a CVD technique. Thereafter, the interlayer insulating film 272 is planarized. This planarization process uses a CMP technique. Thereafter, a via hole is formed in a necessary portion by using a photolithography technique. A barrier metal and a main wiring metal such as W are embedded in the via hole, and a connection member is formed through a CMP process. In the figure, the connection member 283 is formed, but a plurality of other connection members (not shown) are formed. Here, the connection member 283 is provided at a position closer to the sharpened shape 291aA side than the connection member 281 on the metal wiring pattern 291a side. The connection member 283 is a part of a signal transmission path from the upper layer. The connection member 283 is arranged so that when an abnormal voltage is transmitted, it is preferentially discharged to the substrate through the gap G2.

次に、金属配線パターン292を形成する。金属配線パターン292は、例えばバリア金属、アルミニウムを主成分とする金属層及び反射防止膜を含む積層構造(図示せず)である。このような積層構造は、CVD技術またはスパッタリング技術を利用して層間絶縁膜272上全面に形成する。その後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。金属配線パターン292は、接続部材283上に配され、電極パッド形成のための下層電極292uを形成する。金属配線パターン292は、図示しないその他の素子に関係する回路配線の一部を形成する。   Next, a metal wiring pattern 292 is formed. The metal wiring pattern 292 has a laminated structure (not shown) including, for example, a barrier metal, a metal layer mainly composed of aluminum, and an antireflection film. Such a laminated structure is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 272 by using a CVD technique or a sputtering technique. Thereafter, patterning is performed using a photolithography technique. The metal wiring pattern 292 is disposed on the connection member 283 and forms a lower layer electrode 292u for forming an electrode pad. The metal wiring pattern 292 forms a part of circuit wiring related to other elements (not shown).

次に、上述と同様にCVD技術を用いて金属配線パターン292を覆う層間絶縁膜273を形成し、CMP技術により平坦化がなされる。層間絶縁膜273においても、必要な箇所に図示しないビアホールが形成され、接続部材28を埋め込んだ形態を得る。次に、金属配線パターン293を形成する。金属配線パターン293も上述の金属配線パターン292と同様に形成され、所望のパターンを得る。図では、電極パッド形成のための下層電極293uを形成する。金属配線パターン293は、図示しないその他の素子に関係する回路配線の一部を形成する。   Next, an interlayer insulating film 273 that covers the metal wiring pattern 292 is formed using the CVD technique in the same manner as described above, and planarized by the CMP technique. Also in the interlayer insulating film 273, a via hole (not shown) is formed at a necessary place, and the connection member 28 is embedded. Next, a metal wiring pattern 293 is formed. The metal wiring pattern 293 is also formed in the same manner as the above-described metal wiring pattern 292, and a desired pattern is obtained. In the figure, a lower layer electrode 293u for forming an electrode pad is formed. The metal wiring pattern 293 forms a part of circuit wiring related to other elements (not shown).

次に、上述と同様にCVD技術を用いて金属配線パターン293を覆う層間絶縁膜274を形成し、CMP技術により平坦化する。層間絶縁膜274においても、必要な箇所に図示しないビアホールが形成され、接続部材28を埋め込んだ形態を得る。次に、金属配線パターン294を形成する。金属配線パターン294も上述の金属配線パターン292と同様に形成され、所望のパターンを得る。図では、電極パッドPADの形成が示されている。金属配線パターン294は、図示しないその他の素子に関係する回路配線の一部を形成する。その後、図示しないが最上層に保護膜、いわゆるパッシベーション膜を形成する。   Next, an interlayer insulating film 274 that covers the metal wiring pattern 293 is formed using the CVD technique in the same manner as described above, and is planarized by the CMP technique. Also in the interlayer insulating film 274, a via hole (not shown) is formed at a necessary place, and the connection member 28 is embedded. Next, a metal wiring pattern 294 is formed. The metal wiring pattern 294 is also formed in the same manner as the above-described metal wiring pattern 292, and a desired pattern is obtained. In the figure, the formation of the electrode pad PAD is shown. The metal wiring pattern 294 forms part of circuit wiring related to other elements (not shown). Thereafter, although not shown, a protective film, a so-called passivation film is formed on the uppermost layer.

上記実施形態の構成及び方法によれば、絶縁破壊が懸念されるMOS型素子Q2の保護回路としてギャップG2が配備される。すなわち、ゲート電極23に繋がる金属配線パターン291aと、半導体基板20への放電経路を持つ金属配線パターン291bが構成される。金属配線パターン291aと291bは、互いに先鋭形状291aAと291bAの端部を有して対向させギャップG2を構成している。異常電圧は、製造工程中に利用されるプラズマ処理に起因するチャージアップによって起こり得る。あるいは異常電圧は、ICが製造された後の検査工程や実装工程などで発生する電極パッドPADから突発的に伝達されるESD(静電放電)によって起こり得る。ギャップG2は、異常電圧発生時に金属配線パターン291a、291b間を通電させ、異常電圧を半導体基板20の基準電位(接地電位)に吸収させるバイパスを形成する。このようなギャップG2を含む保護回路は、従来の保護ダイオードや保護トランジスタに比べて占有面積は小さく、高集積化に寄与する。また、異常電圧で破壊されることなく、機能の安定性に優れる。   According to the configuration and method of the above-described embodiment, the gap G2 is provided as a protection circuit for the MOS element Q2 that is likely to be broken down. That is, a metal wiring pattern 291 a connected to the gate electrode 23 and a metal wiring pattern 291 b having a discharge path to the semiconductor substrate 20 are configured. The metal wiring patterns 291a and 291b have end portions of sharpened shapes 291aA and 291bA and are opposed to each other to form a gap G2. Abnormal voltages can be caused by charge-up due to plasma processing utilized during the manufacturing process. Alternatively, the abnormal voltage may be caused by ESD (electrostatic discharge) that is suddenly transmitted from the electrode pad PAD generated in an inspection process or a mounting process after the IC is manufactured. The gap G2 forms a bypass that energizes the metal wiring patterns 291a and 291b when an abnormal voltage is generated and absorbs the abnormal voltage to the reference potential (ground potential) of the semiconductor substrate 20. The protection circuit including such a gap G2 has a smaller occupied area than conventional protection diodes and protection transistors, and contributes to higher integration. Moreover, it is excellent in functional stability without being destroyed by abnormal voltage.

なお、上記第2実施形態において、MOS型素子Q2は、図示しないが、サリサイドプロセスを経て構成されてもよい。すなわち、MOS型素子Q2は、ゲート電極23及びソース/ドレイン拡散層26において、シリサイド化表面を構成してもよい。   In the second embodiment, the MOS element Q2 may be configured through a salicide process (not shown). That is, the MOS element Q2 may form a silicided surface in the gate electrode 23 and the source / drain diffusion layer 26.

また、ギャップG2は、層間絶縁膜272によって埋め込まれる。しかし、ギャップG2は、層間絶縁膜272が存在しないボイド領域に配されるようにしてもよい。ギャップG2は微細であり、層間絶縁膜272が確実に埋め込まれない可能性がある。ギャップG2が空洞領域にあれば、通常動作時においてより優れた絶縁性が得られる。   The gap G2 is filled with the interlayer insulating film 272. However, the gap G2 may be disposed in a void region where the interlayer insulating film 272 does not exist. The gap G2 is fine, and there is a possibility that the interlayer insulating film 272 is not reliably embedded. If the gap G2 is in the cavity region, better insulation can be obtained during normal operation.

図3は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置及びその製造方法の要部を示す平面図である。図4は、図3のF4−F4線に沿う断面図である。前記第2実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明する。
例えば、前記第2実施形態のギャップG2の形成を想定して考える。ギャップG2の工程において、ダミーパターンを付加する。ダミーパターン291dは、金属配線パターン291aと291bをパターニングする際、先鋭形状291aAと291bAの近傍に金属配線パターン291によって形成される。これにより、次の工程で形成される層間絶縁膜272は、ギャップG2周辺においてカバレッジ性能の限界を超える。これにより、ギャップG2は、層間絶縁膜272が存在しないボイド領域41に配されることになる。これにより、通常動作時においてより優れた絶縁性が得られる。
FIG. 3 is a plan view showing the main part of the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the third embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along line F4-F4 of FIG. The same parts as those in the second embodiment will be described with the same reference numerals.
For example, consider the formation of the gap G2 of the second embodiment. In the process of the gap G2, a dummy pattern is added. The dummy pattern 291d is formed by the metal wiring pattern 291 in the vicinity of the sharpened shapes 291aA and 291bA when the metal wiring patterns 291a and 291b are patterned. Thereby, the interlayer insulating film 272 formed in the next step exceeds the limit of the coverage performance around the gap G2. Thus, the gap G2 is disposed in the void region 41 where the interlayer insulating film 272 does not exist. As a result, better insulation can be obtained during normal operation.

図5は、本発明の第4実施形態に係る半導体装置の要部を示す投影断面図である。素子分離領域51は、例えばSTI(shallow trench isolation)であり、半導体基板50に形成したトレンチに酸化膜を埋め込んだ構成となっている。MOS型素子Q3は、素子分離領域51に囲まれた半導体基板50、ここではPウェル(P-well)上に形成されている。MOS型素子Q3は、ゲート酸化膜52を介してゲート電極53、その側部にスペーサ54を有する。MOS型素子Q3は、ゲート電極53両側の基板50表面において、ソース/ドレインの低濃度N型エクステンション領域55及び高濃度N型のソース/ドレイン拡散層56が配されている。MOS型素子Q3やその他の素子に関係する回路配線は、それぞれ層間絶縁膜57(571,572を含む)及び接続部材58(581,582を含む)を介しての金属配線パターン591,592、さらに図示しない上層の配線により構成されている。もちろん、MOS型素子Q3のゲート電極53は、最終的には図示しない外部接続用の電極パッドと何らかの接続関係を有する。 FIG. 5 is a projected cross-sectional view showing the main part of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. The element isolation region 51 is, for example, STI (shallow trench isolation), and has a configuration in which an oxide film is embedded in a trench formed in the semiconductor substrate 50. The MOS element Q3 is formed on a semiconductor substrate 50 surrounded by the element isolation region 51, here, a P-well. The MOS type element Q3 has a gate electrode 53 through a gate oxide film 52 and a spacer 54 on the side thereof. In the MOS element Q3, a low concentration N type extension region 55 of source / drain and a high concentration N + type source / drain diffusion layer 56 are arranged on the surface of the substrate 50 on both sides of the gate electrode 53. Circuit wirings related to the MOS type element Q3 and other elements include metal wiring patterns 591 and 592 through an interlayer insulating film 57 (including 571 and 572) and a connecting member 58 (including 581 and 582), respectively. The upper layer wiring is not shown. Of course, the gate electrode 53 of the MOS element Q3 finally has some connection relationship with an electrode pad for external connection (not shown).

この第4実施形態において、ゲート電極53は、ゲート電極部材パターン531aとして、接続部材581とのコンタクト部を含むように素子分離領域51上に伸長している。ゲート電極部材パターン531aは、一端部が先鋭形状531aAを有する。さらに、素子分離領域51上にゲート電極部材パターン531bが配されている。ゲート電極部材パターン531bは、半導体基板(P-well)20への高濃度P型拡散層501に接続されている。ゲート電極部材パターン531bは、一端部が上記先鋭形状531aAと対向する先鋭形状531bAを有する。先鋭形状531aAと531bAどうしでギャップG3が構成されている。ギャップG3は、異常電圧発生時にゲート電極部材パターン531a,531b間を通電させ、それ以外は絶縁状態を保つ。 In the fourth embodiment, the gate electrode 53 extends as a gate electrode member pattern 531 a on the element isolation region 51 so as to include a contact portion with the connection member 581. One end of the gate electrode member pattern 531a has a sharp shape 531aA. Further, a gate electrode member pattern 531b is arranged on the element isolation region 51. The gate electrode member pattern 531 b is connected to the high concentration P + type diffusion layer 501 to the semiconductor substrate (P-well) 20. The gate electrode member pattern 531b has a sharp shape 531bA whose one end faces the sharp shape 531aA. A gap G3 is formed by the sharp shapes 531aA and 531bA. The gap G3 energizes between the gate electrode member patterns 531a and 531b when an abnormal voltage is generated, and maintains an insulated state otherwise.

ゲート電極53及びゲート電極部材パターン531a,531bは、サリサイドプロセスを経て構成されてもよい。すなわち、MOS型素子Q3は、ゲート電極53及びソース/ドレイン拡散層56において、シリサイド化表面を構成する。従って、先鋭形状531aAを含むゲート電極部材パターン531a,531bAを含む531bもシリサイド化表面で構成される。この図5における斜線SILは、シリサイド化表面を示している。   The gate electrode 53 and the gate electrode member patterns 531a and 531b may be configured through a salicide process. That is, the MOS element Q3 forms a silicided surface in the gate electrode 53 and the source / drain diffusion layer 56. Therefore, 531b including the gate electrode member patterns 531a and 531bA including the sharpened shape 531aA is also formed of the silicided surface. The slanted line SIL in FIG. 5 indicates the silicidation surface.

また、金属配線パターン591は、ゲート電極部材パターン531a側において、接続部材581と接続され、必要な回路配線を構成している。接続部材581は、ゲート電極部材パターン531a側において、MOS型素子Q3のゲート電極53よりも先鋭形状531aA側により近い位置に設けられている。さらに、金属配線パターン592は、金属配線パターン591との接続部材582と接続され、必要な回路配線を構成している。金属配線パターン592は、図示しない上層の配線パターンと接続関係を有する。上述したように、MOS型素子Q3のゲート電極53は、最終的には図示しない外部接続用の電極パッドと何らかの接続関係を有する。   Further, the metal wiring pattern 591 is connected to the connection member 581 on the gate electrode member pattern 531a side, and constitutes necessary circuit wiring. The connection member 581 is provided at a position closer to the sharpened shape 531aA side than the gate electrode 53 of the MOS type element Q3 on the gate electrode member pattern 531a side. Further, the metal wiring pattern 592 is connected to a connection member 582 with the metal wiring pattern 591 to constitute necessary circuit wiring. The metal wiring pattern 592 has a connection relationship with an upper wiring pattern (not shown). As described above, the gate electrode 53 of the MOS element Q3 finally has some connection relationship with an electrode pad for external connection (not shown).

図5を参照して、この第4実施形態構成の製造方法について説明する。
素子分離領域51に囲まれた半導体基板50、ここではPウェル(P-well)上において、MOS型素子(NチャネルMOSFET)Q3は周知の方法で形成される。例えば、前記第2実施形態の図2におけるMOS型素子Q2の形成と同様である。ただし、ゲート電極53のパターニング時において、一端部が先鋭形状531aAを有するゲート電極部材パターン531aを形成する。また、ゲート電極53のパターニング時において、一端部が先鋭形状531aAと対向する先鋭形状531bAを有するゲート電極部材パターン531bを形成する。ゲート電極部材パターン531bは、半導体基板(P-well)20への高濃度P型拡散層501に接続されるようパターニングする。P型拡散層501は、パターニングによりゲート酸化膜を除去する工程、ゲート酸化膜を除去した領域にゲート電極部材パターン531bを形成する工程、ゲート電極部材パターン531bの領域にPチャネルMOSFETのソース/ドレイン拡散層を形成する工程と同一工程を追加することにより形成される。
With reference to FIG. 5, the manufacturing method of this 4th Embodiment structure is demonstrated.
On the semiconductor substrate 50 surrounded by the element isolation region 51, here a P-well, a MOS-type element (N-channel MOSFET) Q3 is formed by a known method. For example, this is the same as the formation of the MOS type element Q2 in FIG. 2 of the second embodiment. However, at the time of patterning the gate electrode 53, the gate electrode member pattern 531a having one end portion having a sharp shape 531aA is formed. At the time of patterning the gate electrode 53, a gate electrode member pattern 531b having a sharpened shape 531bA whose one end faces the sharpened shape 531aA is formed. The gate electrode member pattern 531 b is patterned so as to be connected to the high concentration P + type diffusion layer 501 to the semiconductor substrate (P-well) 20. The P + -type diffusion layer 501 includes a step of removing a gate oxide film by patterning, a step of forming a gate electrode member pattern 531b in a region from which the gate oxide film has been removed, and a source / source of a P-channel MOSFET in the region of the gate electrode member pattern 531b. It is formed by adding the same process as the process of forming the drain diffusion layer.

その後、MOS型素子Q3は、サリサイドプロセスを経る。これにより、ソース/ドレイン拡散層56、ゲート電極53及びゲート電極部材パターン531a,531bの表面はシリサイド化される(斜線)。ギャップG3は、その離間距離と、先鋭形状531aAと531bAの尖端角度θ(30°≦θ≦90°)を設定することにより、異常電圧のみを通電させる構成とする。上記設定は、先鋭形状531aAと531bAの側部にスペーサ54が形成される条件、されない条件いずれを選択するかによって変わる。   Thereafter, the MOS element Q3 undergoes a salicide process. Thereby, the surfaces of the source / drain diffusion layer 56, the gate electrode 53, and the gate electrode member patterns 531a and 531b are silicided (oblique lines). The gap G3 is configured to energize only the abnormal voltage by setting the separation distance and the tip angle θ (30 ° ≦ θ ≦ 90 °) of the sharp shapes 531aA and 531bA. The above setting varies depending on whether a condition for forming the spacer 54 on the side portions of the sharpened shapes 531aA and 531bA is selected or not.

次に、MOS型素子Q3上を覆う層間絶縁膜571を形成する。層間絶縁膜571はCMP技術が用いられ、平坦化される。その後、フォトリソグラフィ技術を用いて必要な箇所にコンタクトホールを形成する。コンタクトホールにバリア金属及びW等の主配線金属を埋め込み、CMP工程を経て接続部材を形成する。図では、接続部材581の形成であるが、その他図示しない複数の接続部材が形成される。ここで、接続部材581は、ゲート電極部材パターン531a側において、ゲート電極53よりも先鋭形状531aA側により近い位置に設ける。接続部材581は、上層からの信号伝達経路の一部である。接続部材581は、異常電圧が伝達された場合、優先的にギャップG3を介して放電され易いように配置される。   Next, an interlayer insulating film 571 is formed covering the MOS type element Q3. The interlayer insulating film 571 is planarized using a CMP technique. Thereafter, a contact hole is formed at a necessary portion by using a photolithography technique. A barrier metal and a main wiring metal such as W are embedded in the contact hole, and a connecting member is formed through a CMP process. In the drawing, the connection member 581 is formed, but a plurality of other connection members (not shown) are formed. Here, the connection member 581 is provided at a position closer to the sharpened shape 531aA side than the gate electrode 53 on the gate electrode member pattern 531a side. The connection member 581 is a part of a signal transmission path from the upper layer. The connection member 581 is arranged so that it is likely to be preferentially discharged through the gap G3 when an abnormal voltage is transmitted.

次に、金属配線パターン591を形成する。金属配線パターン591は、例えばバリア金属、アルミニウムを主成分とする金属層及び反射防止膜を含む積層構造である。このような積層構造は、CVD技術またはスパッタリング技術を利用して層間絶縁膜571上全面に形成する。その後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。金属配線パターン591は、図示しないその他の素子に関係する回路配線の一部を形成する。   Next, a metal wiring pattern 591 is formed. The metal wiring pattern 591 has a laminated structure including, for example, a barrier metal, a metal layer mainly composed of aluminum, and an antireflection film. Such a laminated structure is formed over the entire surface of the interlayer insulating film 571 using a CVD technique or a sputtering technique. Thereafter, patterning is performed using a photolithography technique. The metal wiring pattern 591 forms part of circuit wiring related to other elements (not shown).

次に、CVD技術を用いて金属配線パターン591を覆う層間絶縁膜572を堆積する。その後、層間絶縁膜572は平坦化される。この平坦化工程はCMP技術が用いられる。その後、フォトリソグラフィ技術を用いて必要な箇所にビアホールを形成する。ビアホールにバリア金属及びW等の主配線金属を埋め込み、CMP工程を経て接続部材を形成する。図では、接続部材582の形成を示しているが、その他図示しない複数の接続部材が形成される。次に、層間絶縁膜572上に金属配線パターン292を形成する。金属配線パターン292は、図示しないその他の素子に関係する回路配線の一部を形成する。このような回路配線は、図示しない上層の配線が構成される。最終的には外部接続用の電極パッドが形成され、上記回路配線と何らかの接続関係を有するよう構成される。   Next, an interlayer insulating film 572 covering the metal wiring pattern 591 is deposited using the CVD technique. Thereafter, the interlayer insulating film 572 is planarized. This planarization process uses a CMP technique. Thereafter, a via hole is formed in a necessary portion by using a photolithography technique. A barrier metal and a main wiring metal such as W are embedded in the via hole, and a connection member is formed through a CMP process. In the figure, the connection member 582 is formed, but a plurality of connection members (not shown) are formed. Next, a metal wiring pattern 292 is formed on the interlayer insulating film 572. The metal wiring pattern 292 forms a part of circuit wiring related to other elements (not shown). Such circuit wiring includes upper layer wiring (not shown). Eventually, electrode pads for external connection are formed and configured to have some connection relationship with the circuit wiring.

上記実施形態の構成及び方法によれば、絶縁破壊が懸念されるMOS型素子Q3の保護回路としてギャップG3が配備される。すなわち、ゲート電極53の伸長部として構成されるゲート電極部材パターン531aと、半導体基板50への放電経路を持つゲート電極部材パターン531bが構成される。ゲート電極部材パターン531aと531bは、互いに先鋭形状531aAと531bAの端部を有して対向させギャップG3を構成している。異常電圧は、製造工程中に利用されるプラズマ処理に起因するチャージアップや、図示しない上層の配線または電極パッドから突発的に伝達されるESD(静電放電)によって起こり得る。ギャップG3は、異常電圧発生時にゲート電極部材531a,531b間を通電させ、異常電圧を半導体基板50の基準電位(接地電位)に吸収させるバイパスを形成する。このようなギャップG3を含む保護回路は、従来の保護ダイオードや保護トランジスタに比べて占有面積は小さく、高集積化に寄与する。また、異常電圧で破壊されることなく、機能の安定性に優れる。   According to the configuration and method of the above-described embodiment, the gap G3 is provided as a protection circuit for the MOS element Q3 that is concerned about dielectric breakdown. That is, a gate electrode member pattern 531 a configured as an extension portion of the gate electrode 53 and a gate electrode member pattern 531 b having a discharge path to the semiconductor substrate 50 are configured. The gate electrode member patterns 531a and 531b have ends of sharp shapes 531aA and 531bA facing each other to form a gap G3. The abnormal voltage can be caused by charge-up caused by plasma processing used during the manufacturing process, or ESD (electrostatic discharge) suddenly transmitted from an upper layer wiring or electrode pad (not shown). The gap G3 forms a bypass that energizes the gate electrode members 531a and 531b when an abnormal voltage is generated and absorbs the abnormal voltage to the reference potential (ground potential) of the semiconductor substrate 50. The protection circuit including such a gap G3 has a smaller occupied area than conventional protection diodes and protection transistors, and contributes to higher integration. Moreover, it is excellent in functional stability without being destroyed by abnormal voltage.

なお、上記第4実施形態において、ギャップG3は、層間絶縁膜571によって埋め込まれる。しかし、ギャップG3は、層間絶縁膜571が存在しないボイド領域に配されるようにしてもよい。ギャップG3は微細であり、層間絶縁膜571が確実に埋め込まれない可能性がある。ギャップG3が空洞領域にあれば、通常動作時においてより優れた絶縁性が得られる。前記図3に示す第3実施形態のように、積極的にダミーパターンを付加してもよい。この場合、図示しないがダミーパターンはポリシリコン等、ゲート電極部材パターンであり、ギャップG3近傍の適当な箇所に配置する。スペーサ54の状態も考慮する必要がある。ダミーパターンを要所に配置することで、次の工程で形成される層間絶縁膜572は、ギャップG3周辺においてカバレッジ性能の限界を超える。従って、ギャップG3は、層間絶縁膜572が存在しないボイド領域に配されるようになる。これにより、通常動作時においてより優れた絶縁性が得られる。   In the fourth embodiment, the gap G3 is filled with the interlayer insulating film 571. However, the gap G3 may be disposed in a void region where the interlayer insulating film 571 does not exist. The gap G3 is fine, and there is a possibility that the interlayer insulating film 571 is not reliably embedded. If the gap G3 is in the cavity region, better insulation can be obtained during normal operation. A dummy pattern may be positively added as in the third embodiment shown in FIG. In this case, although not shown, the dummy pattern is a gate electrode member pattern such as polysilicon, and is disposed at an appropriate location near the gap G3. It is also necessary to consider the state of the spacer 54. By disposing the dummy pattern at a key point, the interlayer insulating film 572 formed in the next step exceeds the limit of the coverage performance around the gap G3. Accordingly, the gap G3 is arranged in a void region where the interlayer insulating film 572 does not exist. As a result, better insulation can be obtained during normal operation.

図6、図7は、それぞれ本発明の第5、第6実施形態に係る半導体装置の要部を示す平面図である。異常電圧発生時にのみ通電するギャップが、基準電位の与えられる接続部を共有しつつ複数設けられている。
図6において、導電層パターン61は、半導体基板60上の絶縁膜63上に形成されている。絶縁膜63は、素子分離領域または層間絶縁膜が考えられる。導電層パターン61は、パターン611a,612a,613a,614aと、61bを有する。パターン611aは、一端部に先鋭形状611aAを有する。パターン612aは、一端部に先鋭形状612aAを有する。パターン613aは、一端部に先鋭形状613aAを有する。パターン614aは、一端部に先鋭形状614aAを有する。各パターン611a,612a,613a,614aそれぞれの他端は、異常電圧が懸念される図示しない素子の一部に接続されている。パターン61bは、基準電位、例えば半導体基板60への接続部62を有する。また、パターン61bは、それぞれ一端部が先鋭形状611aA,612aA,613aA,614aAと対向する先鋭形状61bA1,61bA2,61bA3,61bA4を有する。先鋭形状611aAと61bA1どうしでギャップG61が構成されている。先鋭形状612aAと61bA2どうしでギャップG62が構成されている。先鋭形状613aAと61bA3どうしでギャップG63が構成されている。先鋭形状614aAと61bA4どうしでギャップG64が構成されている。ギャップG61〜G64は、それぞれ、異常電圧発生時に通電し、半導体基板60へ異常電圧を吸収させる。
6 and 7 are plan views showing main parts of the semiconductor device according to the fifth and sixth embodiments of the present invention, respectively. A plurality of gaps that are energized only when an abnormal voltage is generated are provided while sharing a connection portion to which a reference potential is applied.
In FIG. 6, the conductive layer pattern 61 is formed on the insulating film 63 on the semiconductor substrate 60. The insulating film 63 can be an element isolation region or an interlayer insulating film. The conductive layer pattern 61 has patterns 611a, 612a, 613a, 614a, and 61b. The pattern 611a has a sharp shape 611aA at one end. The pattern 612a has a sharp shape 612aA at one end. The pattern 613a has a sharp shape 613aA at one end. The pattern 614a has a sharp shape 614aA at one end. The other end of each of the patterns 611a, 612a, 613a, 614a is connected to a part of an element (not shown) in which abnormal voltage is a concern. The pattern 61 b has a connection portion 62 to a reference potential, for example, the semiconductor substrate 60. The pattern 61b has sharpened shapes 61bA1, 61bA2, 61bA3, 61bA4 whose one end faces the sharpened shapes 611aA, 612aA, 613aA, 614aA, respectively. A gap G61 is formed by the sharpened shapes 611aA and 61bA1. A gap G62 is formed by the sharp shapes 612aA and 61bA2. A gap G63 is formed by the sharp shapes 613aA and 61bA3. A gap G64 is formed by the sharpened shapes 614aA and 61bA4. The gaps G61 to G64 are energized when an abnormal voltage is generated, and the semiconductor substrate 60 absorbs the abnormal voltage.

導電層パターン61は、前記第2実施形態に示したように、金属配線層での構成が適当である。その他、導電層パターン61は、MOS型素子のゲート電極部材であるポリシリコン配線層またはシリサイド化配線層を利用して構成することが考えられる。ギャップG61〜G64は、それぞれ、最小デザインルールまたは所定の離間距離を設定する。また、各先鋭形状における尖端角度は、30°〜90°の範囲で所定の角度を設定する。両者の設定でバイパスさせる異常電圧の電圧調整が可能である。ギャップG61〜G64は、例えばフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用してパターニングする。   As shown in the second embodiment, the conductive layer pattern 61 is appropriately configured with a metal wiring layer. In addition, the conductive layer pattern 61 may be configured using a polysilicon wiring layer or a silicided wiring layer which is a gate electrode member of a MOS type element. Each of the gaps G61 to G64 sets a minimum design rule or a predetermined separation distance. In addition, the tip angle in each sharp shape is set to a predetermined angle in the range of 30 ° to 90 °. It is possible to adjust the abnormal voltage to be bypassed by setting both. The gaps G61 to G64 are patterned using, for example, a photolithography technique and an etching technique.

図7において、導電層パターン71は、半導体基板70上の絶縁膜73上に形成されている。絶縁膜73は、素子分離領域または層間絶縁膜が考えられる。導電層パターン71は、パターン711a,712a,713a,714aと、71bを有する。パターン711aは、一端部が先鋭形状711aAを有する。パターン712aは、一端部が先鋭形状712aAを有する。パターン713aは、一端部が先鋭形状713aAを有する。パターン714aは、一端部が先鋭形状714aAを有する。各パターン711a,712a,713a,714aそれぞれの他端は、異常電圧が懸念される図示しない素子の一部に接続されている。パターン71bは、基準電位、例えば半導体基板70への接続部72を有する。また、パターン71bは、それぞれ一端部が先鋭形状711aA,712aA,713aA,714aAと対向する先鋭形状71bA1,71bA2,71bA3,71bA4を有する。先鋭形状711aAと71bA1どうしでギャップG71が構成されている。先鋭形状612aAと61bA2どうしでギャップG72が構成されている。先鋭形状713aAと71bA3どうしでギャップG73が構成されている。先鋭形状714aAと71bA4どうしでギャップG74が構成されている。ギャップG71〜G74は、それぞれ、異常電圧発生時に通電し、半導体基板70へ異常電圧を吸収させる。   In FIG. 7, the conductive layer pattern 71 is formed on the insulating film 73 on the semiconductor substrate 70. The insulating film 73 can be an element isolation region or an interlayer insulating film. The conductive layer pattern 71 has patterns 711a, 712a, 713a, 714a, and 71b. One end of the pattern 711a has a sharp shape 711aA. One end of the pattern 712a has a sharp shape 712aA. One end of the pattern 713a has a sharp shape 713aA. One end of the pattern 714a has a sharp shape 714aA. The other end of each of the patterns 711a, 712a, 713a, 714a is connected to a part of an element (not shown) in which abnormal voltage is a concern. The pattern 71 b has a connection portion 72 to a reference potential, for example, the semiconductor substrate 70. The pattern 71b has sharpened shapes 71bA1, 71bA2, 71bA3, 71bA4 whose one end faces the sharpened shapes 711aA, 712aA, 713aA, 714aA, respectively. A gap G71 is formed by the sharpened shapes 711aA and 71bA1. A gap G72 is formed by the sharp shapes 612aA and 61bA2. A gap G73 is formed by the sharpened shapes 713aA and 71bA3. A gap G74 is formed by the sharpened shapes 714aA and 71bA4. The gaps G71 to G74 are energized when an abnormal voltage is generated, and the semiconductor substrate 70 absorbs the abnormal voltage.

導電層パターン71は、前記第4実施形態に示したように、MOS型素子のゲート電極部材であるポリシリコン配線層またはシリサイド化配線層を利用して構成することが考えられる。また、金属配線層での構成でもよい。ギャップG71〜G74は、それぞれ、最小デザインルールを考慮した所定の離間距離を設定する。また、各先鋭形状における尖端角度は、30°〜90°の範囲で所定の角度を設定する。両者の設定でバイパスさせる異常電圧の電圧調整が可能である。ギャップG71〜G74は、例えばフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用してパターニングする。   As shown in the fourth embodiment, the conductive layer pattern 71 may be configured using a polysilicon wiring layer or a silicided wiring layer which is a gate electrode member of a MOS type element. Moreover, the structure by a metal wiring layer may be sufficient. Each of the gaps G71 to G74 sets a predetermined separation distance in consideration of the minimum design rule. In addition, the tip angle in each sharp shape is set to a predetermined angle in the range of 30 ° to 90 °. It is possible to adjust the abnormal voltage to be bypassed by setting both. The gaps G71 to G74 are patterned using, for example, a photolithography technique and an etching technique.

上記それぞれの実施形態の構成によれば、異常電圧発生時にのみ通電するギャップが、基準電位の与えられる接続部を共有しつつ複数設けられている。これにより、保護回路の高集積化に寄与する。基準電位の与えられる接続部を共有した複数のギャップは、上記第5、第6実施形態に限らず、様々な構成が考えられる。   According to the configuration of each of the above embodiments, a plurality of gaps that are energized only when an abnormal voltage is generated are provided while sharing a connection portion to which a reference potential is applied. This contributes to higher integration of the protection circuit. The plurality of gaps sharing the connection portion to which the reference potential is applied are not limited to the fifth and sixth embodiments, and various configurations are conceivable.

また、ギャップG61〜G64またはギャップG71〜G74は、図示しないがそれぞれ層間絶縁膜が存在しないボイド領域に配されるようにしてもよい。各ギャップが空洞領域にあれば、通常動作時においてより優れた絶縁性が得られる。図示しないが、前記第3実施形態に示すように、積極的にダミーパターンを付加してもよい。これにより、図示しない層間絶縁膜において、ギャップG61〜G64またはギャップG71〜G74それぞれの周辺をボイド領域とすることも考えられる。   Further, although not shown, gaps G61 to G64 or gaps G71 to G74 may be arranged in void regions where no interlayer insulating film exists. If each gap is in the cavity region, better insulation can be obtained during normal operation. Although not shown, a dummy pattern may be positively added as shown in the third embodiment. As a result, in the interlayer insulating film (not shown), it may be considered that the periphery of each of the gaps G61 to G64 or the gaps G71 to G74 is a void region.

以上説明したように本発明によれば、MOS型素子等、絶縁膜破壊が懸念されるゲート電極部材への配線において、異常電圧発生時のみ通電するギャップを配した保護回路を付加する。異常電圧は、プラズマ処理に起因するチャージアップや、ESD(静電放電)によって起こり得る。本発明におけるギャップは、上記異常電圧をバイパスさせることができ、MOS型素子等のチャージングダメージをなくし、絶縁膜破壊を防止する。しかも占有面積は従来の保護回路に比べて小さくて済む。これにより、集積回路を構成する素子の信頼性が向上し、ひいては製品歩留まりが向上する。この結果、半導体集積回路内において、小さい面積で異常電圧のバイパス性能に優れた保護回路を有する半導体装置及びその製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, in a wiring to a gate electrode member where there is a concern about breakdown of an insulating film such as a MOS type element, a protection circuit having a gap that is energized only when an abnormal voltage is generated is added. The abnormal voltage can occur due to charge-up caused by plasma processing or ESD (electrostatic discharge). The gap in the present invention can bypass the abnormal voltage described above, eliminates charging damage to the MOS type element, and prevents breakdown of the insulating film. Moreover, the occupied area can be smaller than that of the conventional protection circuit. Thereby, the reliability of the elements constituting the integrated circuit is improved, and as a result, the product yield is improved. As a result, it is possible to provide a semiconductor device having a protection circuit with a small area and excellent abnormal voltage bypass performance in a semiconductor integrated circuit, and a manufacturing method thereof.

第1実施形態に係る半導体装置の要部を示す構成図。1 is a configuration diagram showing a main part of a semiconductor device according to a first embodiment. 第2実施形態に係る半導体装置の要部を示す投影断面図。FIG. 6 is a projected cross-sectional view showing the main part of a semiconductor device according to a second embodiment. 第3実施形態に係る半導体装置及びその製造方法の要部を示す平面図。The top view which shows the principal part of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment, and its manufacturing method. 図3のF4−F4線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the F4-F4 line | wire of FIG. 第4実施形態に係る半導体装置の要部を示す投影断面図。FIG. 10 is a projected cross-sectional view showing a main part of a semiconductor device according to a fourth embodiment. 第5実施形態に係る半導体装置の要部を示す平面図。FIG. 9 is an exemplary plan view showing a main part of a semiconductor device according to a fifth embodiment; 第6実施形態に係る半導体装置の要部を示す平面図。The top view which shows the principal part of the semiconductor device which concerns on 6th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11,61,71…導電層パターン、11A1,11A2…尖端部、12…外部接続端子、20,50,60,70…半導体基板、201,501…高濃度拡散層、21…素子分離領域、22,52…ゲート酸化膜、23,53…ゲート電極、24,54…スペーサ、25,55…ソース/ドレインのエクステンション領域、26,56…ソース/ドレイン拡散層、27(271〜274を含む),57(571,572を含む)…層間絶縁膜、28(281〜283を含む),58(581,582を含む)…接続部材、291〜294,291a,291b,591,592…金属配線パターン、291aA,291bA,531aA,531bA,611aA,612aA,613aA,614aA,61bA1,61bA2,61bA3,61bA4,711aA,712aA,713aA,714aA,71bA1,71bA2,71bA3,71bA4…先鋭形状、291d…ダミーパターン、41…ボイド領域、531a,531b…ゲート電極部材パターン、63,73…絶縁膜、Q1,Q2,Q3…MOS型素子、G1,G2,G3,G61〜G64,G71〜G74…ギャップ、PAD…電極パッド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 61, 71 ... Conductive layer pattern, 11A1, 11A2 ... Point, 12 ... External connection terminal, 20, 50, 60, 70 ... Semiconductor substrate, 201, 501 ... High concentration diffusion layer, 21 ... Element isolation region, 22 , 52 ... Gate oxide film, 23, 53 ... Gate electrode, 24, 54 ... Spacer, 25, 55 ... Source / drain extension region, 26, 56 ... Source / drain diffusion layer, 27 (including 271 to 274), 57 (including 571, 572) ... interlayer insulating film, 28 (including 281 to 283), 58 (including 581, 582) ... connection member, 291 to 294, 291a, 291b, 591, 592 ... metal wiring pattern, 291aA, 291bA, 531aA, 531bA, 611aA, 612aA, 613aA, 614aA, 61bA1, 61bA2, 61b 3, 61bA4, 711aA, 712aA, 713aA, 714aA, 71bA1, 71bA2, 71bA3, 71bA4 ... Sharp shape, 291d ... Dummy pattern, 41 ... Void region, 531a, 531b ... Gate electrode member pattern, 63, 73 ... Insulating film, Q1 , Q2, Q3 ... MOS type elements, G1, G2, G3, G61-G64, G71-G74 ... gaps, PAD ... electrode pads.

Claims (20)

半導体基板上に形成されたMOS型素子と、
前記MOS型素子へ伝達されようとする異常電圧のみをバイパスさせる尖端を対向させたギャップを有する導電層パターンと、
を含む半導体装置。
A MOS-type element formed on a semiconductor substrate;
A conductive layer pattern having a gap facing a tip that bypasses only the abnormal voltage to be transmitted to the MOS type element; and
A semiconductor device including:
前記導電層パターンは、前記ギャップから一方側で少なくとも前記MOS型素子のゲート電極と接続関係を有し、前記ギャップから他方側で少なくとも前記半導体基板と接続関係を有する請求項1記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive layer pattern has a connection relationship with at least the gate electrode of the MOS type element on one side from the gap, and has a connection relationship with at least the semiconductor substrate on the other side from the gap. 前記半導体基板の上方に設けられた外部接続端子を含み、
前記導電層パターンは、前記ギャップから一方側で少なくとも前記MOS型素子のゲート電極及び前記外部接続端子と接続関係を有し、前記ギャップから他方側で少なくとも前記半導体基板と接続関係を有する請求項1記載の半導体装置。
Including an external connection terminal provided above the semiconductor substrate;
2. The conductive layer pattern has a connection relationship with at least the gate electrode of the MOS element and the external connection terminal on one side from the gap, and has a connection relationship with at least the semiconductor substrate on the other side from the gap. The semiconductor device described.
半導体基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された少なくともそれぞれ一端部が先鋭形状を有する第1の配線パターン及び第2の配線パターンと、
前記第1の配線パターン、前記第2の配線パターンのいずれか一方に与えられる基準電位への接続部と、
異常電圧発生時に前記第1の配線パターンと前記第2の配線パターンの間が通電し、前記異常電圧が前記基準電位によって緩和されるようにした前記先鋭形状どうしを対向させたギャップと、
を含む半導体装置。
An insulating film formed on the semiconductor substrate;
A first wiring pattern and a second wiring pattern each having at least one sharp end formed on the insulating film;
A connection portion to a reference potential applied to one of the first wiring pattern and the second wiring pattern;
A gap in which the sharpened shapes that are energized between the first wiring pattern and the second wiring pattern when an abnormal voltage occurs and the abnormal voltage is relaxed by the reference potential are opposed to each other;
A semiconductor device including:
前記ギャップは、前記基準電位が与えられる接続部を共有しつつ複数設けられる請求項4記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 4, wherein a plurality of the gaps are provided while sharing a connection portion to which the reference potential is applied. 前記第1の配線パターン、第2の配線パターンは、それぞれ前記先鋭形状として30°〜90°の範囲の尖端を有する請求項4または5記載の半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 4, wherein each of the first wiring pattern and the second wiring pattern has a point in a range of 30 ° to 90 ° as the sharp shape. 半導体基板上の素子分離領域と、
前記素子分離領域に囲まれた前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極部材と、
前記ゲート電極部材に繋がる第1の接続部を有すると共に層間絶縁膜を介して形成された先鋭形状の端部を有する第1の金属配線パターンと、
前記半導体基板に繋がる第2の接続部を有すると共に前記層間絶縁膜を介して形成された前記第1の金属配線パターンの端部と対向した先鋭形状の端部を有する第2の金属配線パターンと、
を含む半導体装置。
An element isolation region on a semiconductor substrate;
A gate electrode member formed on the semiconductor substrate surrounded by the element isolation region via an insulating film;
A first metal wiring pattern having a first connection portion connected to the gate electrode member and having a sharp end formed through an interlayer insulating film;
A second metal wiring pattern having a second connecting portion connected to the semiconductor substrate and having a sharp end facing the end of the first metal wiring pattern formed via the interlayer insulating film; ,
A semiconductor device including:
前記第1、第2の金属配線パターンは、共に前記ゲート電極部材上の第1層目金属配線層で構成されている請求項7記載の半導体装置。 8. The semiconductor device according to claim 7, wherein each of the first and second metal wiring patterns is constituted by a first metal wiring layer on the gate electrode member. 前記第1、第2の金属配線パターンは、前記先鋭形状どうしで異常電圧のみをバイパスさせるギャップを構成している請求項7または8記載の半導体装置。 9. The semiconductor device according to claim 7, wherein the first and second metal wiring patterns constitute a gap that bypasses only an abnormal voltage between the sharpened shapes. 前記第1、第2の金属配線パターンは、前記先鋭形状どうしで異常電圧のみをバイパスさせるギャップを構成し、前記ギャップは前記層間絶縁膜のボイド領域に設けられている請求項7または8記載の半導体装置。 The said 1st, 2nd metal wiring pattern comprises the gap which bypasses only an abnormal voltage only by the said sharp shape, The said gap is provided in the void area | region of the said interlayer insulation film. Semiconductor device. 前記半導体基板の上方に設けられた外部接続端子と、
前記第1の金属配線パターンにおける前記外部接続端子へ繋がる第3の接続部と、を含み、
前記第1の金属配線パターンに関し、前記第3の接続部は、前記第1の接続部よりも前記先鋭形状の端部により近い位置に設けられている請求項7〜10いずれか一つに記載の半導体装置。
An external connection terminal provided above the semiconductor substrate;
A third connection portion connected to the external connection terminal in the first metal wiring pattern,
The said 1st metal wiring pattern WHEREIN: The said 3rd connection part is provided in the position closer to the said sharp-shaped end part than the said 1st connection part. Semiconductor device.
半導体基板上の素子分離領域と、
前記素子分離領域に囲まれた前記半導体基板上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極部材と、
前記ゲート電極部材が前記素子分離領域上に伸長し先鋭形状の端部を有する第1の配線パターンと、
前記素子分離領域上に前記第1の配線パターンの端部と対向した先鋭形状の端部を有し前記半導体基板に結合される前記ゲート電極部材でなる第2の配線パターンと、
を含む半導体装置。
An element isolation region on a semiconductor substrate;
A gate electrode member formed on the semiconductor substrate surrounded by the element isolation region via an insulating film;
A first wiring pattern in which the gate electrode member extends on the element isolation region and has a sharp end;
A second wiring pattern comprising the gate electrode member having a sharpened end facing the end of the first wiring pattern on the element isolation region and coupled to the semiconductor substrate;
A semiconductor device including:
前記第1、第2の配線パターンは、前記先鋭形状どうしで異常電圧のみをバイパスさせるギャップを構成している請求項12記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 12, wherein the first and second wiring patterns constitute a gap that bypasses only an abnormal voltage between the sharpened shapes. 前記第1、第2の配線パターンを覆う層間絶縁膜を含み、
前記第1、第2の配線パターンは、前記先鋭形状どうしで異常電圧のみをバイパスさせるギャップを構成し、前記ギャップは前記層間絶縁膜のボイド領域に設けられている請求項12または13記載の半導体装置。
An interlayer insulating film covering the first and second wiring patterns;
14. The semiconductor according to claim 12, wherein the first and second wiring patterns constitute a gap that bypasses only abnormal voltage between the sharpened shapes, and the gap is provided in a void region of the interlayer insulating film. apparatus.
前記半導体基板の上方に設けられた外部接続端子と、
前記第1の配線パターンにおける前記外部接続端子へ繋がる接続部と、を含み、
前記第1の配線パターンに関し、前記接続部は、前記先鋭形状の端部近傍に設けられている請求項12〜14いずれか一つに記載の半導体装置。
An external connection terminal provided above the semiconductor substrate;
A connection portion connected to the external connection terminal in the first wiring pattern,
The semiconductor device according to claim 12, wherein the connection portion is provided in the vicinity of the sharp end portion with respect to the first wiring pattern.
半導体基板上に複数の素子を形成する工程と、
半導体集積回路として前記素子に関係する回路配線の少なくとも一部になる所定層の配線パターンを形成する工程と、を含み、
前記配線パターンは、少なくとも異常電圧によって通電がなされるギャップを構成するため所定範囲の離間距離をもって互いに対向する尖端部をエッチング形成する半導体装置の製造方法。
Forming a plurality of elements on a semiconductor substrate;
Forming a wiring pattern of a predetermined layer to be at least part of circuit wiring related to the element as a semiconductor integrated circuit,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the wiring pattern forms a gap that is energized by at least an abnormal voltage to etch pointed portions facing each other with a predetermined distance.
前記複数の素子はMOS型素子を含み、前記配線パターンは前記MOS型素子のゲート電極部材を利用して形成する請求項16記載の半導体装置の製造方法。 17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the plurality of elements include a MOS type element, and the wiring pattern is formed using a gate electrode member of the MOS type element. 前記回路配線は複数の金属配線層を含み、前記配線パターンは前記金属配線層中の所定層を利用して形成する請求項16記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the circuit wiring includes a plurality of metal wiring layers, and the wiring pattern is formed using a predetermined layer in the metal wiring layers. 前記配線パターン上に層間絶縁膜を形成する工程を含み、前記層間絶縁膜は前記ギャップ上にボイド領域を形成する請求項16〜18いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, further comprising a step of forming an interlayer insulating film on the wiring pattern, wherein the interlayer insulating film forms a void region on the gap. 前記配線パターンに関し、対向する尖端部近傍にダミーパターンを同時にエッチング形成する工程と、
前記配線パターン上に層間絶縁膜を形成する工程と、を含み、
前記層間絶縁膜は前記ギャップ上にボイド領域を形成する請求項16〜18いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
Concerning the wiring pattern, a step of simultaneously etching and forming a dummy pattern in the vicinity of the facing tip portion;
Forming an interlayer insulating film on the wiring pattern,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the interlayer insulating film forms a void region on the gap.
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