JP3123139B2 - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JP3123139B2 JP3123139B2 JP03235655A JP23565591A JP3123139B2 JP 3123139 B2 JP3123139 B2 JP 3123139B2 JP 03235655 A JP03235655 A JP 03235655A JP 23565591 A JP23565591 A JP 23565591A JP 3123139 B2 JP3123139 B2 JP 3123139B2
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に関し、
特に集積回路の動作速度の向上及び熱破壊の防止を図っ
た半導体集積回路に関する。
特に集積回路の動作速度の向上及び熱破壊の防止を図っ
た半導体集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体集積回路は、ＭＯＳ型集積
回路或いはバイポーラ型集積回路のいずれの場合でも、
半導体基板の表面に各種拡散層や絶縁膜、導電膜を形成
することでＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジス
タを形成し、かつこれらのトランジスタを信号配線や電
源配線で相互に接続する構成となっている。
回路或いはバイポーラ型集積回路のいずれの場合でも、
半導体基板の表面に各種拡散層や絶縁膜、導電膜を形成
することでＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジス
タを形成し、かつこれらのトランジスタを信号配線や電
源配線で相互に接続する構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の半導
体集積回路は、半導体基板の表面上に絶縁膜や導電膜を
形成しているため、トランジスタ等において発生された
内部熱を集積回路外部へ放熱させるためには、半導体基
板の表面に設けた絶縁膜や導電膜を介して上方に、或い
は半導体基板の裏面側に向けて下方に放散させる必要が
ある。このため、これら絶縁膜や導電膜の熱伝導率を上
回る内部熱が発生した場合には、トランジスタの温度上
昇による異常動作やトランジスタの熱破壊が生じること
がある。又、局所的な熱スポット発生により半導体基板
にダメージを受けることもある。このため、従来の半導
体集積回路では、内部熱の発生量からの制限により、集
積回路の動作速度を上げることができないという問題も
生じている。本発明の目的は、内部熱の放熱効果を高
め、集積回路の動作速度を向上し、かつ集積回路の熱破
壊を防止した半導体集積回路を提供することにある。
体集積回路は、半導体基板の表面上に絶縁膜や導電膜を
形成しているため、トランジスタ等において発生された
内部熱を集積回路外部へ放熱させるためには、半導体基
板の表面に設けた絶縁膜や導電膜を介して上方に、或い
は半導体基板の裏面側に向けて下方に放散させる必要が
ある。このため、これら絶縁膜や導電膜の熱伝導率を上
回る内部熱が発生した場合には、トランジスタの温度上
昇による異常動作やトランジスタの熱破壊が生じること
がある。又、局所的な熱スポット発生により半導体基板
にダメージを受けることもある。このため、従来の半導
体集積回路では、内部熱の発生量からの制限により、集
積回路の動作速度を上げることができないという問題も
生じている。本発明の目的は、内部熱の放熱効果を高
め、集積回路の動作速度を向上し、かつ集積回路の熱破
壊を防止した半導体集積回路を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、半導体基板に設けた素子間に、素子で発生した熱を
集積回路の周辺部に放散させる熱拡散配線を形成してお
り、この熱拡散配線は半導体基板の表面に設けた凹部内
に半導体基板よりも熱伝導率の高い物質を充填し、前記
素子と前記熱伝導率の高い物質とは電気的に絶縁した構
成とする。
は、半導体基板に設けた素子間に、素子で発生した熱を
集積回路の周辺部に放散させる熱拡散配線を形成してお
り、この熱拡散配線は半導体基板の表面に設けた凹部内
に半導体基板よりも熱伝導率の高い物質を充填し、前記
素子と前記熱伝導率の高い物質とは電気的に絶縁した構
成とする。
【０００５】
【作用】本発明によれば、素子で発生した熱を、半導体
基板よりも熱伝導率の高い熱拡散配線を通して集積回路
の外部に放熱させることができる。
基板よりも熱伝導率の高い熱拡散配線を通して集積回路
の外部に放熱させることができる。
【０００６】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１乃至図３は本発明の第１実施例を示しており、
図２は半導体集積回路のレイアウト図である。図２にお
いて、半導体基板１の略中央部にトランジスタ領域１１
を配設し、その周囲に信号線バッファ１２を配設してい
る。そして、これらの間と前記トランジスタ領域１１及
び信号バッファ１２のそれぞれの一部にわたって熱放散
配線１３を形成している。この熱放散配線１３には複数
箇所に熱放散配線パッド１４が設けられる。又、トラン
ジスタ領域１１と信号バッファ１２には供給用及び接地
用の各電源配線１５，１６が延設され電源パッド１７に
接続されている。信号配線は図示を省略している。
る。図１乃至図３は本発明の第１実施例を示しており、
図２は半導体集積回路のレイアウト図である。図２にお
いて、半導体基板１の略中央部にトランジスタ領域１１
を配設し、その周囲に信号線バッファ１２を配設してい
る。そして、これらの間と前記トランジスタ領域１１及
び信号バッファ１２のそれぞれの一部にわたって熱放散
配線１３を形成している。この熱放散配線１３には複数
箇所に熱放散配線パッド１４が設けられる。又、トラン
ジスタ領域１１と信号バッファ１２には供給用及び接地
用の各電源配線１５，１６が延設され電源パッド１７に
接続されている。信号配線は図示を省略している。
【０００７】図３は前記トランジスタ領域の一部の拡大
図であり、ここではｐ形トランジスタ領域２とｎ形トラ
ンジスタ領域３が設けられ、これらトランジスタ領域
２，３の間に前記熱放散配線１３が設けられる。各トラ
ンジスタ領域２，３にはそれぞれゲートポリシリコン６
が延設され、このゲートポリシリコン６によりそれぞれ
ｐ形ＭＯＳトランジスタとｎ形ＭＯＳトランジスタを形
成している。
図であり、ここではｐ形トランジスタ領域２とｎ形トラ
ンジスタ領域３が設けられ、これらトランジスタ領域
２，３の間に前記熱放散配線１３が設けられる。各トラ
ンジスタ領域２，３にはそれぞれゲートポリシリコン６
が延設され、このゲートポリシリコン６によりそれぞれ
ｐ形ＭＯＳトランジスタとｎ形ＭＯＳトランジスタを形
成している。
【０００８】図１は図３のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図で
あり、ｐ形トランジスタ領域２では、ｐ形半導体基板１
に設けたｎ型ウェル４に形成したｐ形ソース・ドレイン
領域５とゲートポリシリコン６でｐ形ＭＯＳトランジス
タを構成する。又、ｐ形半導体基板１に設けたｎ形ソー
ス・ドレイン領域７とゲートポリシリコン６でｎ形ＭＯ
Ｓトランジスタを構成している。そして、前記熱放散配
線１３は、これらｐ形トランジスタ領域２とｎ形トラン
ジスタ領域３の間の半導体基板１の表面をエッチングし
て凹部８を形成し、この凹部８の内面に絶縁膜９を形成
し、この絶縁膜９上の凹部８内に熱伝導率の高い物質１
０を充填している。この熱放散配線１３は、半導体基板
１の熱伝導率（Ｓｉの場合、1.48Ｗ・cm-1・Ｋ-1）より
も高い数値をもつ物質、例えばＡｌでは、2.37Ｗ・cm-1
・Ｋ-1、Ｃｕでは、4.01Ｗ・cm-1・Ｋ-1、Ａｕでは、3.
17Ｗ・cm-1・Ｋ-1、Ａｇでは、4.29Ｗ・cm-1・Ｋ-1等で
ある。
あり、ｐ形トランジスタ領域２では、ｐ形半導体基板１
に設けたｎ型ウェル４に形成したｐ形ソース・ドレイン
領域５とゲートポリシリコン６でｐ形ＭＯＳトランジス
タを構成する。又、ｐ形半導体基板１に設けたｎ形ソー
ス・ドレイン領域７とゲートポリシリコン６でｎ形ＭＯ
Ｓトランジスタを構成している。そして、前記熱放散配
線１３は、これらｐ形トランジスタ領域２とｎ形トラン
ジスタ領域３の間の半導体基板１の表面をエッチングし
て凹部８を形成し、この凹部８の内面に絶縁膜９を形成
し、この絶縁膜９上の凹部８内に熱伝導率の高い物質１
０を充填している。この熱放散配線１３は、半導体基板
１の熱伝導率（Ｓｉの場合、1.48Ｗ・cm-1・Ｋ-1）より
も高い数値をもつ物質、例えばＡｌでは、2.37Ｗ・cm-1
・Ｋ-1、Ｃｕでは、4.01Ｗ・cm-1・Ｋ-1、Ａｕでは、3.
17Ｗ・cm-1・Ｋ-1、Ａｇでは、4.29Ｗ・cm-1・Ｋ-1等で
ある。
【０００９】尚、この実施例ではゲートポリシリコン６
上に第１層絶縁膜２１を形成し、コンタクトホールを通
して第１層配線層２２を形成する。又、この上に第２層
絶縁膜２３を形成し、スルーホールを通して第２層配線
層２４を形成している。更に、第３層絶縁膜２５を形成
し、図１には示されない前記電源配線１５，１６を形成
している。
上に第１層絶縁膜２１を形成し、コンタクトホールを通
して第１層配線層２２を形成する。又、この上に第２層
絶縁膜２３を形成し、スルーホールを通して第２層配線
層２４を形成している。更に、第３層絶縁膜２５を形成
し、図１には示されない前記電源配線１５，１６を形成
している。
【００１０】この構成によれば、ｐ型ＭＯＳトランジス
タ或いはｎ型ＭＯＳトランジスタで発生した内部熱は、
前記各絶縁膜や配線層を通して半導体基板１の上下方向
に放熱されると同時に、大部分の熱は隣接する熱放散配
線１３を通して平面方向に伝達され、半導体集積回路の
周辺部にまで放散される。そして、その周辺部において
熱放散配線パッド１４に接続された図外の金属線等によ
り外部に放散される。したがって、各ＭＯＳトランジス
タで発生した内部熱を効率良く放熱することができ、半
導体集積回路の熱破壊を防止するとともに、内部熱で制
約されていた集積回路の動作速度の向上を図ることが可
能となる。
タ或いはｎ型ＭＯＳトランジスタで発生した内部熱は、
前記各絶縁膜や配線層を通して半導体基板１の上下方向
に放熱されると同時に、大部分の熱は隣接する熱放散配
線１３を通して平面方向に伝達され、半導体集積回路の
周辺部にまで放散される。そして、その周辺部において
熱放散配線パッド１４に接続された図外の金属線等によ
り外部に放散される。したがって、各ＭＯＳトランジス
タで発生した内部熱を効率良く放熱することができ、半
導体集積回路の熱破壊を防止するとともに、内部熱で制
約されていた集積回路の動作速度の向上を図ることが可
能となる。
【００１１】図４乃至図６は本発明の第２実施例を示す
図である。図５は本発明をバイポーラトランジスタの半
導体集積回路に適用したレイアウト図である。図４にお
いて、半導体基板１上にトランジスタ領域１１Ａを枡目
状に配設し、その周囲に信号線バッファ１２を形成す
る。熱放散配線１３は前記トランジスタ領域１１Ａと信
号線バッファ１２の間に格子状に形成される。この熱放
散配線１３の周辺部の複数箇所には熱放散配線パッド１
４が設けられる。尚、信号配線や電源配線の図示は省略
している。
図である。図５は本発明をバイポーラトランジスタの半
導体集積回路に適用したレイアウト図である。図４にお
いて、半導体基板１上にトランジスタ領域１１Ａを枡目
状に配設し、その周囲に信号線バッファ１２を形成す
る。熱放散配線１３は前記トランジスタ領域１１Ａと信
号線バッファ１２の間に格子状に形成される。この熱放
散配線１３の周辺部の複数箇所には熱放散配線パッド１
４が設けられる。尚、信号配線や電源配線の図示は省略
している。
【００１２】図６はトランジスタ領域１１Ａの拡大平面
図であり、でバイポーラトランジスタを構成するコレク
タ領域３１とベース領域３２とエミッタ領域３３の各領
域と、各領域間、特にコレクタ領域３１とベース領域３
２の間、及び隣接するベース領域３２間に熱放散配線１
３を形成している。図４は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図
である。例えば、ｐ形半導体基板１にｎ形コレクタ領域
３１を形成し、その上にｐ形ベース領域３２を形成し、
更にこの上にｎ形エミッタ領域３３を形成してバイポー
ラトランジスタを構成する。そして、コレクタ領域３１
とベース領域３２の間、及びベース領域３２と隣接する
バイポーラトランジスタのベース領域３２との間にそれ
ぞれ凹部８を形成し、この凹部８の内面に絶縁膜９を形
成した上で凹部８内に熱伝導率の高い物質１０を充填し
て熱放散配線１３を形成している。この熱伝導率の高い
物質としては、前記第１実施例と同様に、Ａｌ、Ｃｕ、
Ａｕ、Ａｇ等が用いられる。尚、半導体基板１の表面上
に第１乃至第５層の絶縁膜２１，２３，２５，２７，２
９や、第１乃至第４層の配線層２２，２４，２６，２８
を形成して所要の配線を行うことは第１実施例と同じで
ある。
図であり、でバイポーラトランジスタを構成するコレク
タ領域３１とベース領域３２とエミッタ領域３３の各領
域と、各領域間、特にコレクタ領域３１とベース領域３
２の間、及び隣接するベース領域３２間に熱放散配線１
３を形成している。図４は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図
である。例えば、ｐ形半導体基板１にｎ形コレクタ領域
３１を形成し、その上にｐ形ベース領域３２を形成し、
更にこの上にｎ形エミッタ領域３３を形成してバイポー
ラトランジスタを構成する。そして、コレクタ領域３１
とベース領域３２の間、及びベース領域３２と隣接する
バイポーラトランジスタのベース領域３２との間にそれ
ぞれ凹部８を形成し、この凹部８の内面に絶縁膜９を形
成した上で凹部８内に熱伝導率の高い物質１０を充填し
て熱放散配線１３を形成している。この熱伝導率の高い
物質としては、前記第１実施例と同様に、Ａｌ、Ｃｕ、
Ａｕ、Ａｇ等が用いられる。尚、半導体基板１の表面上
に第１乃至第５層の絶縁膜２１，２３，２５，２７，２
９や、第１乃至第４層の配線層２２，２４，２６，２８
を形成して所要の配線を行うことは第１実施例と同じで
ある。
【００１３】この実施例においても、バイポーラトラン
ジスタで発生した内部熱を、熱放散配線１３を通して平
面方向に放散させ、その周囲において熱放散配線パッド
１４に接続した金属線を通して外部に放熱することがで
き、内部熱が原因とされる半導体集積回路の熱破壊を防
止し、かつ熱による制約を受けていた動作速度の向上が
可能とされる。
ジスタで発生した内部熱を、熱放散配線１３を通して平
面方向に放散させ、その周囲において熱放散配線パッド
１４に接続した金属線を通して外部に放熱することがで
き、内部熱が原因とされる半導体集積回路の熱破壊を防
止し、かつ熱による制約を受けていた動作速度の向上が
可能とされる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
板の素子間に設けた凹部に半導体基板よりも熱伝導率の
高い物質を充填し、かつ前記素子と前記熱伝導率の高い
物質とは電気的に絶縁して熱拡散配線を形成しているの
で、素子で発生した熱を半導体基板の上下方向に自然熱
放散させることに加えて、熱拡散配線を介して集積回路
の周辺部に平面放散することができ、素子で発生する熱
量と自然熱放散量との関係から制限されていた集積回路
の動作速度の向上を図り、更には局所的に発生する熱ス
ポットから集積回路の熱破壊を防止することができる効
果がある。
板の素子間に設けた凹部に半導体基板よりも熱伝導率の
高い物質を充填し、かつ前記素子と前記熱伝導率の高い
物質とは電気的に絶縁して熱拡散配線を形成しているの
で、素子で発生した熱を半導体基板の上下方向に自然熱
放散させることに加えて、熱拡散配線を介して集積回路
の周辺部に平面放散することができ、素子で発生する熱
量と自然熱放散量との関係から制限されていた集積回路
の動作速度の向上を図り、更には局所的に発生する熱ス
ポットから集積回路の熱破壊を防止することができる効
果がある。
【図１】本発明の第１実施例の要部の断面図であり、図
３のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
３のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
【図２】本発明の第１実施例の平面レイアウト図であ
る。
る。
【図３】図１の要部の拡大平面図である。
【図４】本発明の第２実施例の要部の断面図であり、図
６のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。
６のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施例の平面レイアウト図であ
る。
る。
【図６】図４の要部の拡大平面図である。
１ 半導体基板 ２ ｐ型トランジスタ領域 ３ ｎ型トランジスタ領域 ８ 凹部 ９ 絶縁膜 １０ 高熱伝導率の物質 １１ トランジスタ領域 １３ 熱放散配線
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/76 H01L 21/3205 H01L 21/8234 H01L 23/34 H01L 27/088
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板に設けた素子間に、素子で発
生した熱を集積回路の周辺部に放散させる熱拡散配線を
形成してなり、この熱拡散配線は前記半導体基板の表面
に設けた凹部内に半導体基板よりも熱伝導率の高い物質
を充填し、前記素子と前記熱伝導率の高い物質とは電気
的に絶縁した構成としていることを特徴とする半導体集
積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03235655A JP3123139B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03235655A JP3123139B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 半導体集積回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555476A JPH0555476A (ja) | 1993-03-05 |
| JP3123139B2 true JP3123139B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=16989236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03235655A Expired - Fee Related JP3123139B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123139B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100644028B1 (ko) * | 2005-05-11 | 2006-11-10 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 칩 및 반도체 칩 패키지 |
| JP4712493B2 (ja) * | 2005-08-31 | 2011-06-29 | 京セラキンセキ株式会社 | 温度補償型水晶発振器 |
| JP2009010087A (ja) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Denso Corp | 半導体装置 |
-
1991
- 1991-08-23 JP JP03235655A patent/JP3123139B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0555476A (ja) | 1993-03-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |