JP2007227735A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各電極パッド6の保護回路は、過電圧の信号を電源端子に逃がすESD保護素子12,14、及びESD保護素子12,14よりも高いしきい値電圧をもちESD保護素子12,14よりも過電圧側で導通するように接続されESD保護素子12,14と電極パッド6との間に接続された電圧制御素子16,18を備え、ESD保護素子12,14と電圧制御素子16,18との接続点が隣接する保護回路の対応するESD保護素子12,14と電圧制御素子16,18との接続点に分配配線20,22により接続されている
【選択図】図2
Description
過電圧とは規定範囲を外れた正又は負の高電圧のことである。
電圧制御素子はESD保護素子よりもしきい値電圧が高くなっているが、そのために電圧制御素子のMOSトランジスタはESD保護素子よりもゲート絶縁膜が厚くなっているか、ゲート幅が大きくなっているか、又はゲート絶縁膜が厚くかつゲート幅も大きくなっている。
保護回路が電極パッドの下側に配置されている場合には、半導体チップ上で保護回路のための専用の領域が不要になり、チップ面積の縮小を図ることができる。
半導体チップ2の中央部に内部回路4が配置され、内部回路4の外側で半導体チップ2の周辺部には内部回路4と電気的に接続され、外部と信号の授受を行う電極パッド6が配置されている。
電圧制御素子16のドレイン28pはコンタクトホールを介して1層目メタル配線44に接続されている。そのメタル配線44は低電圧側の保護回路と共通のものである。
半導体装置を形成したウエハは、ウエハテストが完了した後、半導体チップごとに分離され、電極パッド6に外部と接続を行うワイヤボンディングが施される。
いま例えば、3つの電極パッド6の内の中央にある電極パッド6に接続されたリード線に電源電圧Vccよりも高い過電圧の信号が入力されたとすると、その信号の電圧が(Vcc+電圧制御素子16のしきい値電圧)よりも高いものであれば、その電極パッド6の電圧制御素子16からESD保護素子12を経てVcc電源端子8へ放出されるとともに、隣接する両側の保護回路にも分配され、それぞれのESD保護素子12を経てVcc電源端子8へ放出される。このとき電圧制御素子16はESD12よりもしきい値電圧が高くなるように設定されているため、その信号が隣接する電極パッドの保護回路において電圧制御素子16を経て内部回路側へ流入することはない。
図7では、電極パッド6は半導体チップの縁に沿った平行な2つの直線に沿って千鳥状に配置されている。いま、電極パッド6aに注目すると、電極パッド6aにつながる分配配線22,24は一直線上で隣接する2つの保護回路6b,6cと、他の直線上にある斜め方向に隣接する2つの保護回路6d,6eとの間に配置されている。分配配線22,24は上記の実施例では高電圧側と低電圧側のそれぞれに設けられているが、図7及び次の図8のレイアウト図では簡略化して1本の線で示している。
6 電極パッド
8 高電圧側の電源端子
10 低電圧側の電源端子
12,12a,12b,14,14a,14b ESD保護素子
16,18 電圧制御素子
20,22 分配配線
Claims (9)
- 半導体チップの中央部に内部回路、周辺部に前記内部回路と接続された複数の電極パッドを備え、各電極パッドに保護回路を備えた半導体装置において、
前記保護回路が過電圧の信号を電源端子に逃がすESD保護素子、及びESD保護素子よりも高いしきい値電圧をもちESD保護素子よりも過電圧側で導通するように接続されESD保護素子と電極パッドとの間に接続された電圧制御素子を備え、
ESD保護素子と電圧制御素子との接続点が隣接する保護回路の対応するESD保護素子と電圧制御素子との接続点に分配配線により接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記保護回路は、高電圧側の電源端子と低電圧側の電源端子との間にそれぞれESD保護素子を有し、
各ESD保護素子と電極パッドとの間にそれぞれ前記電圧制御素子を備えている請求項1に記載の半導体装置。 - 前記保護回路は電極パッドの下側に配置されている請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記ESD保護素子と電圧制御素子は電極パッドの中心部を避け周辺部に配置されている請求項3に記載の半導体装置。
- 前記ESD保護素子は単一のMOSトランジスタからなる請求項1から4のいずれかに記載の半導体装置。
- ESD保護素子は並列接続された複数のMOSトランジスタからなる請求項1から4のいずれかに記載の半導体装置。
- 電圧制御素子はESD保護素子よりもゲート絶縁膜が厚くなっているか、ゲート幅が大きくなっているか、又はゲート絶縁膜が厚くかつゲート幅も大きくなっていることにより、しきい値電圧がESD保護素子よりも高くなっている請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記保護回路は半導体チップの縁に沿って一直線上に配置され、前記分配配線はその一直線上で隣接する保護回路間に配置されている請求項1から7のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記保護回路は半導体チップの縁に沿った平行な2つの直線に沿って千鳥状に配置され、前記分配配線は一直線上で隣接する2つの保護回路と、他の直線上にある斜め方向に隣接する2つの保護回路との間に配置されている請求項1から7のいずれかに記載の半導体装置。
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