JP2822727B2 - 半導体入力保護装置 - Google Patents

半導体入力保護装置

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JP2822727B2 JP3285313A JP28531391A JP2822727B2 JP 2822727 B2 JP2822727 B2 JP 2822727B2 JP 3285313 A JP3285313 A JP 3285313A JP 28531391 A JP28531391 A JP 28531391A JP 2822727 B2 JP2822727 B2 JP 2822727B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体入力保護装置に関
し、特に静電破壊を防止する半導体入力保護装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の入力保護には、拡散
層パンチスルー方式が有効で、一般的に図3の等価回路
で示される様な、半導体基板と逆導電型の不純物拡散層
で形成されたパンチスルー素子QPT,抵抗素子R及びB
VDS素子MBVDSで構成されている。 従来の入力保護
の拡散層パンチスルー部はP型シリコン基板を用いた場
合、図4または図5に示す様なレイアウトが用いられて
いる。パッド101のアルミニウム膜はコンタクト孔1
02または102−1,102−2を介してN+ 型不純
物拡散層103または103−1,103−2とそれぞ
れ接続されており、そのN+ 型不純物拡散層と所定の距
離を隔てて、接地端子のアルミニウム配線層109また
は109aにそれぞれコンタクト孔110または110
−1ないし110−3を介して接続されたN+ 型不純物
拡散層111または111−1ないし111−3が、そ
れぞれ平行(図4)又は格子状(図5)に形成されてい
る。またN+ 型不純物拡散層103または103−1,
103−2からコンタクト孔112または112−1,
112−2をそれぞれ介して接続された配線層113ま
たは113−aの先にはBVDS素子MBVDSがある。
【0003】いま、入力端子IN(101)に接地端子
に対して正の高電圧が加わると、N+ 型不純物拡散層1
03または103−1、103−2とP型シリコン基板
との接合がブレイクダウンして接地端子に接続されたN
+ 型不純物拡散層111または111−1ないし111
−3にそれぞれ向って電流が流れる。またの高電圧が
印加された時は、接地端子に接続されたN+ 型不純物拡
散層111または111−1ないし111−3からそれ
ぞれN+ 型不純物拡散層103または103−1、10
3−2を通して入力端子IN(101)に向って電流が
流れ、入力保護の機能を果している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
入力保護装置は以下に示す問題点がある。
【0005】入力保護にパンチスルー素子を用いる場
合、パンチスルー素子にはできるだけ少ない電流を均等
に流さないとN+ 型不純物拡散層とP型シリコン基板の
接合が破壊されてしまうため、パンチスルー素子は大き
なサイズにしなければいけない。そのため、入力保護部
の面積が大きくなり、チップサイズが小さければ小さい
ほどパッド配置に影響を与える他、チップサイズも大き
くなる。また、電源端子に対する保護素子を設けるとま
すますチップサイズが大きくなり、実際上その余裕はな
いのが現状である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体入力保護
装置は、P(又はN)型半導体装置基板に選択的に形成
された第1のN+ (又はP+ )型不純物拡散層と、前記
第1のN+ (又はP+ )型不純物拡散層に接続された入
力端子と、前記第1のN+ (又はP+ )型不純物拡散層
と、所定距離を隔てて対向する第1のP+ (又はN+
型不純物拡散層と、前記第1のP+ (又はN+ )型不純
物拡散層と離れて形成された第2のP+ (又はN+ )型
不純物拡散層と、前記第1および第2のP+ (又は
+ )不純物拡散層をつなぐ金属配線層と、前記第2の
+ (又はN+ )型不純物拡散層と所定距離を隔てて対
向する第2のN+ (又はP+ )型不純物拡散層と、前記
第2のN+ (又はP+ )型不純物拡散層を固定電位端子
につなぐ接続手段とを有するというものである。
【0007】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0008】図1(a)は本発明の第1の実施例の主要
部を示す平面図、図1(b)は1(a)のA−A線断
面図である。
【0009】P型シリコン基板、パッド1(入力端)の
アルミニウム膜にコンタクト孔2を介して接続された第
1のN+ 型不純物拡散層3が形成されており、その第1
のN+ 型不純物拡散層3に所定の距離(10μm程度)
を隔てて、入力保護装置に電流経路用に新たにスクライ
ブ線の内側に設けられたアルミニウム配線4にコンタク
ト孔5を介して接続された第1のP+ 型不純物拡散層6
が対向して設けられている。また電流経路用のアルミニ
ウム配線4の適当な位置にコンタクト孔7を介して接続
された第2のP+ 型不純物拡散層8が形成されており、
その第2のP+ 型不純物拡散層8に所定の距離(10μ
m程度)を隔てて、接地用のアルミニウム配線9にコン
タクト孔10を介して接続された第2のN+ 型不純物拡
散層11が対向している。また、第1のN+ 型不純物拡
散層3はコンタクト孔12を介してアルミニウム配線1
3に接続され、BVDS素子MBVDSへ向かう。また、不
純物拡散層の分離領域には厚いフィールド酸化膜17、
アルミニウム配線の下には層間絶縁膜18,最上層には
カバー類19が形成されている。
【0010】次にこの実施例の動作について説明する。
入力端子(1)に接地端子に対して正の高電圧が印加さ
れた場合、パッド1に接続された第1のN+ 型不純物拡
散層3とP型シリコン基板20との接合がブレイクダウ
ンして、接地端子に向って大電流が流れようとする。こ
の時、本実施例では第1のN+ 型不純物拡散層3からP
型シリコン基板20へ流れた電流は、第1のP+ 不純物
拡散層6から電流経路用のアルミニウム配線4を経由し
て第2のP+ 型不純物拡散層8へ流れ、更に接地端子に
接続された第2のN+ 型不純物拡散層11に流れ込む。
これは、第のN+ 型不純物拡散層3が接地端子に接続
された第2のN+ 型不純物拡散層11と所定の距離を隔
てて対向している事と実質的に同等だからである。ま
た、入力端子に接地端子に対して負の高電圧が印加され
た場合は、正電圧印加時の逆の経路で電流が流れる。
【0011】保護を必要とする入力端子は複数個ICチ
ップに設けられているのが普通であり、各入力端子に第
1のN+ 型不純物拡散層3と第1のP+ 型不純物拡散層
6を設けるのは勿論であるが、各入力端子に対して設け
られる第2のP+ 型不純物拡散層8をアルミニウム配線
4で共通に接続しておけば、その大きさは各入力端子あ
たりでいえば小さくすることができる。従って第2のN
+ 型拡散層11の大きさも同様に小さくできる。あるい
はまた、各入力端子につき、それぞれ1個の第2のP+
型拡散層を設ける必要はなく、いくつかの入力端子あた
り1つの第2の+ 型拡散層を設けて共用してもよい。
従って、レイアウト上の自由度が増すばかりでなく、チ
ップサイズも小さくできる。
【0012】また第2のN+ 型不純物拡散層11を接地
端子の代りに電源端子に接続すれば、電源端子に対して
高電圧が印加された場合の入力保護機能を持たせること
ができる。また、本実施例はP型シリコン基板を使用し
ているが、不純物拡散層の導電型を反対にすればN型シ
リコン基板でもよい。
【0013】図2は、本発明の第2の実施例の主要を示
す平面図である。
【0014】本実施例では、電流経路用のアルミニウム
配線14−1,14−2をスクライブ線のアルミニウム
配線15に接続している。スクライブ線のアルミニウム
配線15はP型シリコン基板に形成されたP+ 型不純物
拡散層16に接続されており、ICチップの外周部を一
周して設けられている。スクライブ線のアルミニウム配
線15は、コンタクト孔21および23を介してそれぞ
れ第1のP+ 型不純物拡散層22および第2のP+ 型不
純物拡散層24に接続されており、第1のP+ 型不純物
拡散層22および第2のP+ 型不純物拡散層24は、パ
ッド1に接続された第1のN+ 型不純物拡散層3およ
び、接地端子に接続された第2のN+ 型不純物拡散層1
1にそれぞれ所定の距離(10μm程度)を隔てて形成
されている。
【0015】動作については、第1の実施例と同様であ
る。
【0016】また、本実施例において第1,第2のP+
型不純物拡散層22,24はスクライブ線のP+ 型不純
物拡散層16に直接接続してもよいし更にはP+ 型不純
物拡散層16で代用してもよい。このように、本実施例
は第1の実施例に較べてチップサイズを小さくできる利
点がある。
【0017】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明は、入力端子
に接続された第1のN+ (又はP+ )型不純物拡散層
と、第1のN+ (又はP+ )型不純物拡散層と所定の距
離を隔てて対向する第1のP+ (又はN+ )型不純物拡
散層を有し、接地電位又は、電源電位などの固定電位端
子に接続された第2のN+ (又はP+ )型不純物拡散層
と、第2のN+ (又はP+ )型不純物拡散層と所定の距
離を隔てて対向する第2のP+ (又はN+ )型不純物拡
散層を有し、前記第1,第2のP+ (又はN+ )型不純
物拡散層を接続する金属配線を有しているので、パンチ
スルー素子の、パッドに接続された第1のN+ (又はP
+ )型不純物拡散層と固定電位端子に接続された第2の
+ (又はP+ )型不純物拡散層を分離して配置する事
ができ、複数の入力端子に対する入力保護素子として接
地端子に接続された不純物拡散層を共用する事によっ
て、入力保護素子の面積を大幅に減少でき、パッド配置
が自由になる他チップサイズも小さくできる。また、接
地端子に対する入力保護素子だけでなく、電源端子に対
する入力保護素子も容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の主要部を示す平面図
(図1(a))および断面図(図1(b))である。
【図2】本発明の第2の実施例の主要部を示す平面図で
ある。
【図3】半導体入力保護装置の等価回路図である。
【図4】従来例の主要部を示す平面図である。
【図5】他の従来例の主要部を示す平面図である。
【符号の説明】
1,101 パッド 2,102,102−1,102−2 コンタクト孔 3,103,103−1〜103−3 第1のN型不
純物拡散層 4 電流経路用のアルミニウム配線 5 コンタクト孔 6 第1のP+ 型不純物拡散層 7 コンタクト孔 8 第2のP+ 型不純物拡散層 9,109,109a 接地端子へつながるアルミニ
ウム配線 10,110,110−1〜110−3 コンタクト
孔 11,111,111−1〜111−3 第2のN+
型不純物拡散層 12,112,112−1,112−2 コンタクト
孔 13,113,113a アルミニウム配線 14,114 パッドスルーホール 15 スクライブ線領域に接続されたアルミニウム配
線 16 スクライブ線領域のP+ 型不純物拡散層 17 フィールド酸化膜 18 層間絶縁膜 19 カバー膜

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P(又はN)型半導体基板に選択的に形
    成された第1のN+ (又はP+ )型不純物拡散層と、前
    記第1のN+ (又はP+ )型不純物拡散層に接続された
    入力端子と、前記第1のN+ (又はP+ )型不純物拡散
    層と、所定距離を隔てて対向する第1のP+ (又は
    + )型不純物拡散層と、前記第1のP+ (又はN+
    型不純物拡散層と離れて形成された第2のP+ (又はN
    + )型不純物拡散層と、前記第1および第2のP+ (又
    はN+ )不純物拡散層をつなぐ金属配線層と、前記第2
    のP+ (又はN+)型不純物拡散層と所定距離を隔てて
    対向する第2のN+ (又はP+ )型不純物拡散層と、前
    記第2のN+ (又はP+ )型不純物拡散層を固定電位端
    子につなぐ接続手段とを有することを特徴とする半導体
    入力保護装置。
  2. 【請求項2】 金属配線層は半導体チップ周辺部のスク
    ライブ線領域に形成されたP+ (又はN+ )型不純物拡
    散層に形成されている請求項1記載の半導体入力保護装
    置。
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JPH05129529A JPH05129529A (ja) 1993-05-25
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JPS605060B2 (ja) * 1976-04-06 1985-02-08 株式会社東芝 半導体集積回路装置
JPS61102766A (ja) * 1984-10-26 1986-05-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路
JPS63314860A (ja) * 1987-06-17 1988-12-22 Mitsubishi Electric Corp 入力保護回路
JPH0245654U (ja) * 1988-09-24 1990-03-29

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