JPH02271658A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH02271658A
JPH02271658A JP9408089A JP9408089A JPH02271658A JP H02271658 A JPH02271658 A JP H02271658A JP 9408089 A JP9408089 A JP 9408089A JP 9408089 A JP9408089 A JP 9408089A JP H02271658 A JPH02271658 A JP H02271658A
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Mitsunari Oya
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Abstract

PURPOSE:To prevent characteristics of a title device as a protective diode from being varied owing to variations in distance and withstand voltage from being varied by specifying a difference between the shortest distance between a short side of a high concentration N-type semiconductor region and the boundary of an N-type region and the shortest distance between a long side of said region and the boundary of the N type region. CONSTITUTION:A shortest distance L between a short side of a high concentration N type region 21 is defined and formed so as to be longer corresponding to the maximum of a positional displacement due to at least production variations compared with a shortest distance Ly between a long side of said region 22 and the boundary of the N-type region 21. With a title semiconductor device arranged as such, the shortest distance Ly between the long side of the high concentration N-type semiconductor region 22 and the boundary of the N-type region 21 is more shortened than the shortest distance Lx on the short side at all times even through there is produced variations of manufacture such as mask displacement and pattern shifting and the like. Accordingly, resistance on the long side is reduced to facilitate production of a surge current. Hereby, diode action and surge absorption are securely be achieved to prevent withstand voltage to static electricity and instability from being varied.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、サージ入力に対して内部回路を保護するため
の保護ダイオードを有するバイポーラ系等の半導体装置
、持にCVD (気用成長法)エピタキシャル成長法等
で形成される半導体の半導体パターンに関するものであ
る。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention relates to a semiconductor device such as a bipolar type semiconductor device having a protection diode for protecting an internal circuit against surge input. The present invention relates to a semiconductor pattern of a semiconductor formed by epitaxial growth or the like.

(従来の技術) 従来、このような分野の技術としては、ソリッド ステ
ート テクノロジー(solid  5tate  t
echnology)、(19821〉日本ニスエステ
イ(株) 、S、P、WeekS著r(111>および
資100)シリコン上のCVDエピタキシーにおけるパ
ターンシフトとパターン歪JP、61−68に記載され
るものがあった。
(Conventional Technology) Conventionally, as a technology in this field, solid state technology (solid state technology) has been used.
Pattern shift and pattern distortion in CVD epitaxy on silicon (JP, 61-68) .

従来、バイポーラ系等の半導体装置には、パッド部分(
電極部分)に保護ダイオードを設け、サージ入力に対し
て内部回路を保護するようにしたものがある。その−例
を第2図〜第4図に示す。
Conventionally, bipolar and other semiconductor devices have pad parts (
Some devices are equipped with a protection diode (electrode) to protect the internal circuit from surge input. Examples thereof are shown in FIGS. 2 to 4.

第2図は従来の半導体装置内に設けられる保護ダイオー
ドの回路図、第3図はそのパターン図、及び第4図は第
3図の断面図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a protection diode provided in a conventional semiconductor device, FIG. 3 is a pattern diagram thereof, and FIG. 4 is a sectional view of FIG. 3.

第2図に示すように、半導体装置に設けられる入、出力
用のパッド1は、内部回路に接続されると共に、保護ダ
イオード10のN+側電極に接続され、その保護ダイオ
ード10のP+側電極が接地電位VSSに接続されてい
る。
As shown in FIG. 2, the input and output pads 1 provided in the semiconductor device are connected to the internal circuit and to the N+ side electrode of a protection diode 10, and the P+ side electrode of the protection diode 10 is connected to the internal circuit. Connected to ground potential VSS.

パッド1及び保護ダイオード10の構成例を示す第3図
及び第4図において、P+型半導体基板9上にはエピタ
キシャル成長によりN−型領域10aが形成されている
。N−型領域10aの底面には平面形状がほぼ長方形の
高濃度N+型半導体領域(フローティングコレクタ)1
0bが形成され、その上方にはN+型のコンタクト拡散
層10Cが形成されている。N−型領域10aは、P+
型のアイソレーション領域10dにより、他の素子領域
から隔離されている。これらのP+型半導体基板9、N
−型領域10a、高濃度N+型半導体領域N+、コンタ
クト拡散N 10 c及びアイソレーション領域10d
により、保護ダイオード10が形成されている。
In FIGS. 3 and 4 showing an example of the structure of the pad 1 and the protection diode 10, an N- type region 10a is formed on a P+ type semiconductor substrate 9 by epitaxial growth. A highly doped N+ type semiconductor region (floating collector) 1 having a substantially rectangular planar shape is provided on the bottom surface of the N− type region 10a.
0b is formed, and an N+ type contact diffusion layer 10C is formed above it. The N- type region 10a is P+
It is isolated from other element regions by a mold isolation region 10d. These P+ type semiconductor substrates 9, N
- type region 10a, high concentration N+ type semiconductor region N+, contact diffusion N10c and isolation region 10d
Thus, a protection diode 10 is formed.

P+型半導体基板9上には、絶縁層11を介して接続用
金属層12が形成され、その金属層がコンタクトホール
13を介してコンタクト拡散層10Cに接続されている
。また、金属層12の一部には、パッシベーション部1
aにおいてパッド1が形成されている。
A connecting metal layer 12 is formed on the P+ type semiconductor substrate 9 via an insulating layer 11, and the metal layer is connected to the contact diffusion layer 10C via a contact hole 13. Further, a part of the metal layer 12 has a passivation portion 1
A pad 1 is formed at a.

つまり、アイソレーション領域10dで囲まれた同一の
アイソレーションエリアに、パッド1と保護ダイオード
10のN+側電極とが形成されている。なお、この保護
ダイオード10のN”側電極は、パッド1とは別のアイ
ソレーションエリアに形成しても同等の効果があるが、
スペース的に、アイソレーションエリア分、パターンが
大きくなる欠点がある。
That is, the pad 1 and the N+ side electrode of the protection diode 10 are formed in the same isolation area surrounded by the isolation region 10d. Note that the same effect can be obtained even if the N'' side electrode of the protection diode 10 is formed in an isolation area separate from the pad 1.
In terms of space, there is a disadvantage that the pattern becomes larger due to the isolation area.

次に、動作を説明する。Next, the operation will be explained.

P+型半導体基板9及びアイソレーション領域10dは
、接地電位■SSであり、この接地電位VSSに対して
マイナスサージがパット1に印加された場合を考える5
この場合、P+型半導体基板9−高濃度N+型半導体領
域10b=N−型領域10a−コンタクト拡散層10C
→パッド1、というルートで、接地電位■SSであるP
+型半導体基板9からパッド1方向へ電流が流れ、パッ
ド1の電位レベルを保護ダ、イオード10でクランプし
、内部回路を保護する。
The P+ type semiconductor substrate 9 and the isolation region 10d are at the ground potential ■SS, and let us consider a case in which a negative surge is applied to the pad 1 with respect to this ground potential VSS.
In this case, P+ type semiconductor substrate 9-high concentration N+ type semiconductor region 10b=N- type region 10a-contact diffusion layer 10C
→ Pad 1, the ground potential ■SS is P
A current flows from the +-type semiconductor substrate 9 toward the pad 1, and the potential level of the pad 1 is clamped by a protection diode 10 to protect the internal circuit.

逆に、半導体装置用電源より高い電圧がパッド1に印加
された場合を考える。パッド1に接続されている内部回
路に、電源方向への図示しないダイオード(パッド上側
がP+電極、電源側がN+電極となっているダイオード
)が設けられている場合には、そのダイオードに電流が
流れクランプをかけ、CIVTO8(相補型MO8)入
力のように、そのようなグイオートが設けられていない
場合には、パッド1部分に形成した保護ダイオード10
がブレーク・ダウンして接地電位VSS方向へ′電流を
流し、内部回路を保護する。
Conversely, consider a case where a voltage higher than the power supply for the semiconductor device is applied to pad 1. If the internal circuit connected to pad 1 is provided with a diode (not shown) pointing toward the power supply (a diode with a P+ electrode on the top of the pad and an N+ electrode on the power supply side), current will flow through that diode. When a clamp is applied and such a guide is not provided, such as in the case of CIVTO8 (complementary MO8) input, the protection diode 10 formed on the pad 1 part is
breaks down and causes a current to flow in the direction of the ground potential VSS, protecting the internal circuit.

このように、コンタクト拡散層10c及び高濃度N+型
半導体領域10b等は、サージ入力に対して内部回路を
保護する機能を有している。
In this way, the contact diffusion layer 10c, the heavily doped N+ type semiconductor region 10b, and the like have a function of protecting the internal circuit against surge input.

(発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記構成の半導体装置では、次のような
課題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the semiconductor device having the above configuration has the following problems.

N−型領域LOaのエピタキシャル成長工程においては
、前記文献にも記載されているように、パターンシフト
(表面形状の図心の横方向に関する変位)により、高濃
度N+型半導体領域10bの位置が、シフト量の大、小
によりばらつき、その高濃度N+型半導体領域10bと
アイソレーション領域10dとの間の距離にばらつきが
生じる。
In the epitaxial growth process of the N- type region LOa, as described in the above-mentioned literature, the position of the highly doped N+-type semiconductor region 10b is shifted due to pattern shift (displacement in the lateral direction of the centroid of the surface shape). The amount varies depending on whether the amount is large or small, and the distance between the high concentration N+ type semiconductor region 10b and the isolation region 10d varies.

また、高濃度N+型半導体領域10b等の形成時におけ
るマスク合せの際のマスクずれによっても、前記の距離
にばらつきが生じる。このようなばらつきが生じると、
パッド1部分の保護ダイオード10の特性(抵抗成分や
耐圧)が変動し、その保護ダイオード10が有する静電
保護機能が変動する。
In addition, variations in the distance occur due to mask misalignment during mask alignment during the formation of the high concentration N+ type semiconductor region 10b and the like. When such variations occur,
The characteristics (resistance component and breakdown voltage) of the protection diode 10 in the pad 1 portion vary, and the electrostatic protection function of the protection diode 10 varies.

そのため、同一のP+型半導体基板9上に、複数の同一
の保護ダイオード10をパターンレ・イアウドしても、
各保護ダイオード10にそれぞれ接続されているパッド
1によって静電耐量が異なったり、量産時に、静電耐量
にばらつきが生しるという問題点があった。その上、こ
のようなばらつきが生じると、静電耐量を把握する目安
となる日本電子機械工業会(EIAJ)規格(容量C=
200pF、抵抗R=0Ω、電圧200■以上)を満足
しないパッド1が出るという不具合もあった。
Therefore, even if a plurality of identical protection diodes 10 are patterned and laid out on the same P+ type semiconductor substrate 9,
There are problems in that the electrostatic capacity differs depending on the pad 1 connected to each protection diode 10, and that the electrostatic capacity varies during mass production. Furthermore, when such variations occur, the Electronic Industries Association of Japan (EIAJ) standard (capacitance C =
There was also a problem that some pads 1 did not satisfy (200 pF, resistance R = 0 Ω, voltage 200 μ or more).

また、ひどいときには、高濃度N+型半導体領域10b
の側面からの電流の流れによる電界の集中で、例えば、
第3図において、高深度N+型半導体領域10bの上側
の短辺と、それに対向するアイソレーション領域10d
との間に、破壊領域が発生することもあった。
In addition, in severe cases, the high concentration N+ type semiconductor region 10b
Concentration of the electric field due to the flow of current from the sides of, e.g.
In FIG. 3, the upper short side of the deep N+ type semiconductor region 10b and the isolation region 10d opposite thereto.
In some cases, a destroyed area may occur between the two.

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、量産ば
らつきや、パッド位置により、高濃度N+型半導体領域
10bとアイソレーション領域10dとの間の距離が変
動し、それに伴ない保護ダイオードとしての特性が変化
し、静電耐量が変動する点について解決した半導体装置
を提供するものである。
The present invention solves the problem that the conventional technology had, because the distance between the highly doped N+ type semiconductor region 10b and the isolation region 10d fluctuates due to mass production variations and pad positions, and the characteristics as a protection diode vary accordingly. The object of the present invention is to provide a semiconductor device that solves the problem that the electrostatic capacity changes due to changes in electrostatic capacity.

(課題を解決するための手段) 前記課題を解決するために、第1の発明は、P型半導体
基板と、前記P型半導体基板に形成されたN型領域と、
前記N型領域の底部に形成され平面形状が長辺及び短辺
を有するほぼ長方形の高濃度N型半導体領域と、前記高
濃度N型半導体領域上に形成されたコンタクト領域と、
前記P型半導体基板上に絶縁層を介して形成され前記コ
ンタクト領域を介して前記N型領域に接続された接続用
誼属層とを備えた半導体装置において、前記高濃度N型
半導体領域は、前記短辺と前記N型領域の境界との最短
距離が、前記長辺と前記N型領域の境界との最短距離に
比べて、少なくとも製造ばらつきによる位置ずれの最大
値分長くなるように形成したものである。
(Means for Solving the Problem) In order to solve the problem, a first invention provides a P-type semiconductor substrate, an N-type region formed in the P-type semiconductor substrate,
a highly doped N-type semiconductor region formed at the bottom of the N-type region and having a substantially rectangular planar shape with long sides and short sides; a contact region formed on the high-concentration N-type semiconductor region;
In the semiconductor device, the high concentration N-type semiconductor region includes a connecting metal layer formed on the P-type semiconductor substrate via an insulating layer and connected to the N-type region via the contact region. The shortest distance between the short side and the boundary of the N-type region is longer than the shortest distance between the long side and the boundary of the N-type region by at least the maximum value of positional deviation due to manufacturing variations. It is something.

第2の発明ては、第1の発明のN型領域を前記P型半導
体基板上に成長さぜなN型エピタキシャル成長層により
形成している。
In a second invention, the N-type region of the first invention is formed by an N-type epitaxial growth layer that is grown on the P-type semiconductor substrate.

第3の発明では、第1の発明のコンタクト領域を、前記
高濃度N型半導体領域の長辺に沿って長辺、短辺に沿っ
て短辺を有するほぼ長方形に形成している。
In a third invention, the contact region of the first invention is formed into a substantially rectangular shape having a long side along the long side of the heavily doped N-type semiconductor region and a short side along the short side.

第4の発明では、第2の発明の高濃度N型半導体領域を
、前記エピタキシャル成長層のパターンシフト方向と平
行に長辺を設けたものである。
In a fourth invention, the high concentration N-type semiconductor region of the second invention is provided with a long side parallel to the pattern shift direction of the epitaxial growth layer.

(作 用) 第1の発明によれば、以上のように半導体装置を構成し
たので、高濃度N型半導体領域の長辺とN型領域の境界
との間の最短距離は、マスクずれやパターンシフト等の
製造ばらつきが生じても、常に短辺側の最短距離よりも
短くなり、この長辺側の抵抗値を小さくしてサージ電流
を流しやすくする。しかも、この高濃度N型半導体領域
の長辺は、サージ電流の流路を拡大してそのサージ電流
による電解密度を小さくし、ダメージの発生を防止する
働きがある。
(Function) According to the first invention, since the semiconductor device is configured as described above, the shortest distance between the long side of the highly doped N-type semiconductor region and the boundary of the N-type region is determined by mask misalignment and pattern. Even if manufacturing variations such as shifts occur, the distance will always be shorter than the shortest distance on the short side, reducing the resistance value on the long side and making it easier for surge current to flow. Moreover, the long sides of this high concentration N-type semiconductor region have the function of enlarging the flow path of surge current, reducing the electrolytic density caused by the surge current, and preventing damage from occurring.

第2の発明のN型エピタキシャル成長層は、N型領域の
形成を容易にさせる。第3の発明のコンタクト領域は、
それと高濃度N型半導体領域との間に流れるサージ電流
の電界集中を緩和してダメージの発生を防止する働きが
ある。第4の発明の高濃度N型半導体領域は、その長辺
側とN型領域の境界との間において、パターンシフトに
よる抵抗値変動をなくす働きをする。υCつで、前記課
題、を解決することができる。
The N-type epitaxial growth layer of the second invention facilitates the formation of the N-type region. The contact area of the third invention is
It has the function of alleviating the electric field concentration of the surge current flowing between it and the highly doped N-type semiconductor region, thereby preventing the occurrence of damage. The highly doped N-type semiconductor region of the fourth invention functions to eliminate resistance value fluctuations due to pattern shift between its long side and the boundary of the N-type region. With υC, the above problem can be solved.

(実施例) 第1図は、本発明の実施例を示すもので、保護ダイオー
ドを有する半導体装置のパターン図であり、さらに第5
図はそのA−A線断面図である。
(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and is a pattern diagram of a semiconductor device having a protection diode.
The figure is a sectional view taken along line A-A.

この半導体装置は、従来と同様に、パッド部分に、接地
側P+型電極及びパッド側N+型電極を有する保護ダイ
オードを設けたもので、そのパッド側N+型電極をパッ
ドと同一のアイソレーションエリアに形成している。
Similar to the conventional semiconductor device, this semiconductor device is provided with a protection diode having a ground side P+ type electrode and a pad side N+ type electrode in the pad part, and the pad side N+ type electrode is placed in the same isolation area as the pad. is forming.

即ち、P+型半導体基板20上には、エピタキシャル成
長あるいは池の方法により、N−型領域21が形成され
ている。N−型領域21の底面には、平面形状がほぼ長
方形の高濃度N+型半導体領域(フローティングコレク
タ)22が埋設され、その上方には、N+型のコンタク
ト拡散層23が形成されている。このコンタク1〜拡散
層23は、平面形状が、高濃度N+型半導体領域22の
長辺に沿って長辺、短辺に沿って短辺を有するほぼ長方
形に形成されている。N−型領域21は、P+型のアイ
ソレーション領域24により、他の素子領域から隔離さ
れている。これらのP+半導体基板20、N−型領域2
1.高濃度N+型半導体領域22、コンタクト拡散層2
3及びアイソレーション領域24により、保護ダイオー
ドが形成されている。
That is, an N- type region 21 is formed on a P+ type semiconductor substrate 20 by epitaxial growth or a method of growth. A heavily doped N+ type semiconductor region (floating collector) 22 having a substantially rectangular planar shape is buried in the bottom surface of the N- type region 21, and an N+ type contact diffusion layer 23 is formed above it. The contact 1 to the diffusion layer 23 have a substantially rectangular planar shape with a long side along the long side of the heavily doped N+ type semiconductor region 22 and a short side along the short side. The N- type region 21 is isolated from other element regions by a P+ type isolation region 24. These P+ semiconductor substrate 20, N- type region 2
1. High concentration N+ type semiconductor region 22, contact diffusion layer 2
3 and the isolation region 24 form a protection diode.

P+型半導体基板20上には、3102等の絶縁層25
を介してA1等の接続用金属層26及び接地用金属N2
7が形成されている。接続用金属層26はコンタクトホ
ール28を介してコンタクト拡散層23に接続され、さ
らにその接続用金属層26の一部が、パッシベーション
部29においてパッド26aを形成している。コンタク
トホール28及びコンタクト拡散層23により、コンタ
クト領域が構成される。接地用金属層27は、コンタク
トホール30を介してアイソレーション領域24に接続
されている。
On the P+ type semiconductor substrate 20, an insulating layer 25 such as 3102 is formed.
Connecting metal layer 26 such as A1 and grounding metal N2 through
7 is formed. The connection metal layer 26 is connected to the contact diffusion layer 23 through a contact hole 28, and a portion of the connection metal layer 26 forms a pad 26a in the passivation section 29. The contact hole 28 and the contact diffusion layer 23 constitute a contact region. The grounding metal layer 27 is connected to the isolation region 24 via a contact hole 30.

第1図に示すように、パターンシフトによる製造ばらつ
きにより、高濃度N+型半導体領域22のシフトが起こ
る方向をX軸方向とし、それに直交する方向をY軸方向
とすると、高濃度N+型半導体領域22及びコンタクト
拡散層23はそれらの長辺がX軸方向になるように配置
形成される。
As shown in FIG. 1, if the direction in which the highly doped N+ type semiconductor region 22 shifts due to manufacturing variations due to pattern shift is the X-axis direction, and the direction perpendicular thereto is the Y-axis direction, the highly doped N+ type semiconductor region 22 and the contact diffusion layer 23 are arranged and formed so that their long sides are in the X-axis direction.

さらに、高濃度N+型半導体領域22の短辺とN型領域
21の境界との最短距離、つまりX軸方向における高濃
度N“型半導体領域22とアイソレーション領域24と
の間の距離をLx、高濃度N+型半導体領域22の長辺
とN−型領域21の境界との最短距離、つまりY軸方向
における高濃度N+型半導体領域22とアイソレーショ
ン領域24との間の距離をLyとした場合、 Lx  Ly>Δm      ・・・・・・(1)但
し、Δm;マスクずれのずれ距離の 最大1直 または LX−Ly>△m+Δn・・・・・・(2)但し、ムn
;パターンシフトの最大値 という条件で、高濃度N+型半導体領域22を配置形成
する。N−型領域21をエピタキシャル成長層で形成す
る場合には(2)式を、それ以外の層で形成する場合に
は(1)式をそれぞれ満足するように、設計する。また
、接地用金属層27は、距離LX側のアイソレーション
領域24上に形成したコンタクトホール30を介してそ
のアイソレーション領域24と接続する。
Furthermore, the shortest distance between the short side of the highly doped N+ type semiconductor region 22 and the boundary of the N type region 21, that is, the distance between the highly doped N'' type semiconductor region 22 and the isolation region 24 in the X-axis direction is Lx, When Ly is the shortest distance between the long side of the high concentration N+ type semiconductor region 22 and the boundary of the N− type region 21, that is, the distance between the high concentration N+ type semiconductor region 22 and the isolation region 24 in the Y-axis direction. , Lx Ly>Δm...(1) However, Δm; Maximum one shift distance of mask shift or LX-Ly>Δm+Δn...(2) However, mn
; The high concentration N+ type semiconductor region 22 is arranged and formed under the condition that the pattern shift is the maximum value. When the N- type region 21 is formed using an epitaxially grown layer, the design is made so as to satisfy the equation (2), and when the N-type region 21 is formed using another layer, the equation (1) is satisfied. Further, the grounding metal layer 27 is connected to the isolation region 24 through a contact hole 30 formed on the isolation region 24 on the distance LX side.

以上の構成において、製造時に、マスクずれやパターン
シフトにより、製造ばらつきが生じても、前記(1)式
または(2)式を満足する条件で設計されているので、
高濃度N+型半導体領域22におけるy軸方向の距離L
yをX軸方向の距離LXよりも短くすることができる。
In the above configuration, even if manufacturing variations occur due to mask misalignment or pattern shift during manufacturing, it is designed under conditions that satisfy the above formula (1) or (2).
Distance L in the y-axis direction in the high concentration N+ type semiconductor region 22
y can be made shorter than the distance LX in the X-axis direction.

そのため、距離Lx間の抵抗値Rxは距MLyの抵抗値
Ryよつも大きくなり、Y軸方向へ電流が流れやすくな
る。
Therefore, the resistance value Rx between the distances Lx becomes larger than the resistance value Ry between the distances MLy, and current flows more easily in the Y-axis direction.

従って、例えばマイナスサージがパッド26aに印加さ
れた場合、確実にY軸方向でサージ吸収動作が起こり、
接地用金属層27−アイソレーション領域24−高濃度
N+型半導体領域22−N〜型領域21−コンタクト拡
散層23−パッド26a、というルートでサージ電流が
流れ、接続用金属層26に接続された図示しない内部回
路を保護する。
Therefore, for example, when a negative surge is applied to the pad 26a, the surge absorption operation will surely occur in the Y-axis direction.
A surge current flows through the route of grounding metal layer 27 - isolation region 24 - high concentration N+ type semiconductor region 22 - N - type region 21 - contact diffusion layer 23 - pad 26a, and is connected to connection metal layer 26. Protects internal circuitry (not shown).

本実施例では、次のような利点がある。This embodiment has the following advantages.

(a>  接地用金属層27は、Y軸方向においてアイ
ソレーション領域24と接続しているので、サージ電流
が流れた際の、アイソレーション領域24のシート抵抗
によるそのアイソレーション領域24の電位上昇を確実
に防止することができる。
(a> Since the grounding metal layer 27 is connected to the isolation region 24 in the Y-axis direction, the potential increase in the isolation region 24 due to the sheet resistance of the isolation region 24 when a surge current flows is suppressed. This can be reliably prevented.

これにより、サージ印加時の保護動作(ダイオード・ク
ランプ)、の際の、アイソレーション領域24の電位上
昇に伴なうラッチアップの防止にも効果がある。
This is also effective in preventing latch-up due to a potential rise in the isolation region 24 during a protective operation (diode clamp) when a surge is applied.

(b)  高濃度N+型半導体領域22及びコンタクト
拡散層23のそれぞれの長辺がX軸方向に配置形成され
ているため、その高濃度N+型半導体領域23及びコン
タクト拡散層23は、Y軸方向に比べて、X軸方向のア
イソレーション領域24に対向する対向面が大さくなる
。そしてこの広い対向面側にサージ電流が流れてダイオ
ード動作が行われるので、サージ電流により生じる電界
の密度が小さくなる。そのため、サージ電流が流れた際
に、電界が狭い場所に集中してダメージが発生しやすく
なるという問題を、的確に防止できる。
(b) Since the long sides of the high concentration N+ type semiconductor region 22 and the contact diffusion layer 23 are arranged in the X-axis direction, the high concentration N+ type semiconductor region 23 and the contact diffusion layer 23 are arranged in the Y-axis direction. Compared to this, the opposing surface facing the isolation region 24 in the X-axis direction is larger. Since a surge current flows through this wide opposing surface and a diode operation is performed, the density of the electric field generated by the surge current becomes smaller. Therefore, it is possible to accurately prevent the problem that when a surge current flows, the electric field is concentrated in a narrow place and damage is likely to occur.

(c)  N−型領域21をエピタキシャル成長層で形
成する場合、そのエピタキシャル成長層のパターンシフ
ト方向、つまりX軸方向と平行に、高濃度N+型半導体
領域22の長辺が設けられる。
(c) When the N- type region 21 is formed of an epitaxially grown layer, the long side of the highly doped N+ type semiconductor region 22 is provided parallel to the pattern shift direction of the epitaxially grown layer, that is, the X-axis direction.

このようにすると、Y軸方向の距離Ly間において、パ
ターンシフトによる抵抗値変動がなくなるので、設計通
りの静電耐圧が得られる。
In this way, there is no variation in resistance value due to pattern shift within the distance Ly in the Y-axis direction, so that the electrostatic withstand voltage as designed can be obtained.

(d)  前記(a)〜(c)のように、常にダイオー
ド動作を起こす面を、マスクずれやパターンシフトによ
る製造ばらつきに依存せずに決めることが可能となり、
製造ばらつき方向を考慮に入れ、半導体装置のパターン
を設計することにより、安定かつ確実な保護ダイオード
を有する半導体装置を実現することができる。
(d) As in (a) to (c) above, it becomes possible to determine the surface that always causes diode operation without depending on manufacturing variations due to mask misalignment or pattern shift;
By designing the pattern of a semiconductor device by taking into consideration the direction of manufacturing variations, it is possible to realize a semiconductor device having a stable and reliable protection diode.

第6図は本発明の他の実施例を示す半導体装置のパター
ン図であり、第1図中の要素と同一の要素には同一の符
号か付されている。
FIG. 6 is a pattern diagram of a semiconductor device showing another embodiment of the present invention, and the same elements as those in FIG. 1 are given the same reference numerals.

パッド26a自体の要求耐圧(例えば、10V〜0■の
入力電圧範囲とする)が、アイソレーション領域24−
高濃度N+型半導体領域22の近接もしくは接触時の、
高濃度N+型半導体領域22とアイソレーション領域2
4との間の耐圧(例えば、20V)以下である場合、つ
まり接触時のアイソレーション領域24−高濃度N+型
半導体領域22間耐圧以下の電圧入力を保証すればよい
The required withstand voltage of the pad 26a itself (for example, an input voltage range of 10V to 0) is within the isolation region 24-
When close to or in contact with the high concentration N+ type semiconductor region 22,
High concentration N+ type semiconductor region 22 and isolation region 2
4 (for example, 20 V), that is, it is sufficient to ensure that the voltage input is equal to or lower than the withstand voltage between the isolation region 24 and the high concentration N+ type semiconductor region 22 at the time of contact.

パッド26aに対しては、第6図のようなパターンレイ
アウトにしてもよい。
A pattern layout as shown in FIG. 6 may be used for the pad 26a.

第6図では、X軸方向を、はぼ長方形をなす高濃度N+
型半導体領域22の製造ばらつきが生じる方向とし、保
護グイオート用に形成した高濃度N+型半導体領域22
において、そのY方向に面する短辺とアイソレージコン
24までの距離をLy  Ly2、X方向に面する長辺
とアイツレ−1” ジョン24までの距離をL x oとすると、L x 
o≦0(μm)となるように、高濃度N“型半導体領域
22をアイソレーション領域24に接触、もしくはクロ
スさせるように配置形成する。
In Figure 6, the X-axis direction is a high concentration N+ which forms a rectangle.
The high concentration N+ type semiconductor region 22 formed as a protective guide is set in the direction in which manufacturing variations in the type semiconductor region 22 occur.
If the distance between the short side facing the Y direction and the isolator 24 is LyLy2, and the distance between the long side facing the X direction and the Isolation controller 24 is Lxo, then Lx
The highly doped N" type semiconductor region 22 is arranged and formed so as to contact or cross the isolation region 24 so that o≦0 (μm).

これに対応させて、はぼ長方形のコンタクト拡散層23
の長辺をy軸方向に、短辺をX軸方向にそれぞれ配置形
成する。このように設計すれば、製造時において高濃度
N+型半導体領域22の寸法や配置位置にばらつきが生
しても、y軸方向の距離t、、y1.Ly2に対してX
軸方向の距N L x □を短くすることができ、確実
にX軸方向にダイオード動作させることが可能となる。
Corresponding to this, the contact diffusion layer 23 is shaped like a rectangle.
The long side is arranged in the y-axis direction, and the short side is arranged in the x-axis direction. With this design, even if there are variations in the dimensions and placement position of the heavily doped N+ type semiconductor region 22 during manufacturing, the distances t, y1 . X for Ly2
The axial distance N L x □ can be shortened, and the diode can be reliably operated in the X-axis direction.

この場合も、第1図と同様、ダイオード動作するであろ
うアイソレーション領域24上(この場合は、高濃度N
“型半導体領域22と接している、もしくはクロスして
いるX軸方向のアイソレーション領域24上)に、サー
ジ吸収用の接地用金属層27を接続することにより、よ
り信頼性を高めることができる。
In this case as well, as in FIG.
Reliability can be further improved by connecting a grounding metal layer 27 for surge absorption to the isolation region 24 in the X-axis direction that is in contact with or crosses the type semiconductor region 22. .

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。その変形例として、例えば次のようなも
のがある。
Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications are possible. Examples of variations include the following.

(i)  接続用金属層26は、N−型領域21上以外
のP+型半導体基板20上に形成してもよい。
(i) The connection metal layer 26 may be formed on the P+ type semiconductor substrate 20 other than on the N− type region 21.

この接続用金属層26で形成されたボンディング用のパ
ッド26aは、バンプ電極等の他の電極でもよい。
The bonding pad 26a formed of the connection metal layer 26 may be another electrode such as a bump electrode.

(ii)  第1図及び第6図のパターン及び第5図の
断面は、図示以外の形状、構造、配置状層等に変形する
ことも可能である。
(ii) The patterns shown in FIGS. 1 and 6 and the cross section shown in FIG. 5 can be modified into shapes, structures, layers arranged, etc. other than those shown.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、第1の発明によれば、高濃
度N型半導体領域とN型領域の境界との間の距離が、マ
スクずれやパターンシフト等による製造ばらつきにより
、ばらついても、確実に、指定した方向(面)で、ダイ
オード動作、サージ吸収動作を行わせることができる。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the first invention, the distance between the high concentration N-type semiconductor region and the boundary of the N-type region is reduced due to manufacturing variations due to mask misalignment, pattern shift, etc. Even if there are variations, the diode operation and surge absorption operation can be performed reliably in the specified direction (plane).

そのため、製造ばらつきによる接続用金属層の静電耐量
のばらつきや、不安定さを防止できる。その上、ダイオ
ード動作面が予測できるため、電流吸収用の接地配線を
正確に配置形成でき、それによってサージ吸収動作時に
おけるアイソレーション領域の電位の上昇に伴なうラッ
チアップの防止の効果が期待できる。
Therefore, it is possible to prevent variations and instability in the electrostatic withstand capacity of the connection metal layer due to manufacturing variations. Furthermore, since the diode operating surface can be predicted, it is possible to accurately place and form the ground wiring for current absorption, which is expected to be effective in preventing latch-up caused by the rise in potential in the isolation region during surge absorption operation. can.

第2の発明では、製造工程が簡単になる。第3の発明で
は、高濃度N+型半導体領域とコンタクト拡散層との間
にサージ電流が流れた場合、そのサージ電流による生じ
る電界の密度が減少するため、電界集中によるダメージ
の発生を防止できる。
In the second invention, the manufacturing process is simplified. In the third invention, when a surge current flows between the heavily doped N+ type semiconductor region and the contact diffusion layer, the density of the electric field generated by the surge current is reduced, so damage caused by electric field concentration can be prevented.

第4の発明では、高濃度N型半導体領域とN型領域の境
界との間において、パターンシフトによる抵抗値変動が
なくなるので、設計通りの静電耐圧が得られる。
In the fourth invention, since there is no variation in resistance value due to pattern shift between the highly doped N-type semiconductor region and the boundary between the N-type region, the electrostatic withstand voltage as designed can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例を示す半導体装置のパターン図
、第2図は従来の半導体装置における保護ダイオードの
回路図、第3図は第2図のパターン図、第4図は第3図
の断面図、第5図は第1図のA−A線断面図、第6図は
本発明の他の実施例を示す半導体装置のパターン図であ
る。 20・・・・・・P+型半導体基板、21・・・・・・
N−型領域、22・・・・・・高濃度N+型半導体領域
、23・・・・・・コンタクト拡散層、24・・・・・
・アイソレーション領域、25・・・・・・絶縁層、2
6・・・・・・接続用金属層、26a・・・・・・パッ
ド、27・・・・・・接地用金属層。
Fig. 1 is a pattern diagram of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram of a protection diode in a conventional semiconductor device, Fig. 3 is a pattern diagram of Fig. 2, and Fig. 4 is a pattern diagram of a conventional semiconductor device. 5 is a sectional view taken along line A--A in FIG. 1, and FIG. 6 is a pattern diagram of a semiconductor device showing another embodiment of the present invention. 20...P+ type semiconductor substrate, 21...
N- type region, 22...High concentration N+ type semiconductor region, 23... Contact diffusion layer, 24...
・Isolation region, 25...Insulating layer, 2
6...Metal layer for connection, 26a...Pad, 27...Metal layer for grounding.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、P型半導体基板と、前記P型半導体基板に形成され
たN型領域と、 前記N型領域の底部に形成され平面形状が長辺及び短辺
を有するほぼ長方形の高濃度N型半導体領域と、 前記高濃度N型半導体領域上に形成されたコンタクト領
域と、 前記P型半導体基板上に絶縁層を介して形成され前記コ
ンタクト領域を介して前記N型領域に接続された接続用
金属層とを備えた半導体装置において、 前記高濃度N型半導体領域は、 前記短辺と前記N型領域の境界との最短距離が、前記長
辺と前記N型領域の境界との最短距離に比べて、少なく
とも製造ばらつきによる位置ずれの最大値分長くなるよ
うに形成したことを特徴とする半導体装置。 2、請求項1記載の半導体装置において、 前記N型領域は、前記P型半導体基板上に成長させたN
型エピタキシャル成長層により形成した半導体装置。 3、請求項1記載の半導体装置において、 前記コンタクト領域は、前記高濃度N型半導体領域の長
辺に沿って長辺、短辺に沿って短辺を有するほぼ長方形
である半導体装置。 4、請求項2記載の半導体装置において、 前記高濃度N型半導体領域は、前記エピタキシャル成長
層のパターンシフト方向と平行に長辺が設けられた半導
体装置。
[Claims] 1. A P-type semiconductor substrate, an N-type region formed on the P-type semiconductor substrate, and a substantially rectangular planar shape formed at the bottom of the N-type region and having a long side and a short side. a highly doped N-type semiconductor region; a contact region formed on the highly doped N-type semiconductor region; and a contact region formed on the P-type semiconductor substrate via an insulating layer and connected to the N-type region via the contact region. In the semiconductor device, the high concentration N-type semiconductor region has a shortest distance between the short side and the boundary of the N-type region such that the shortest distance between the long side and the boundary of the N-type region is 1. A semiconductor device characterized in that the semiconductor device is formed to be longer than the shortest distance by at least the maximum value of positional deviation due to manufacturing variations. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the N-type region is an N-type region grown on the P-type semiconductor substrate.
A semiconductor device formed using a type epitaxial growth layer. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the contact region has a substantially rectangular shape having a long side along a long side of the high concentration N-type semiconductor region and a short side along a short side. 4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the high concentration N-type semiconductor region has a long side parallel to a pattern shift direction of the epitaxial growth layer.
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