JPH0325955A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置に関し、特にトランジスタ,抵抗
,コンデンサーの複数をアレイ状に配列したマスタスラ
イス方式の半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a master slice type semiconductor device in which a plurality of transistors, resistors, and capacitors are arranged in an array.
近年ゲートアレイ方式に代表されるようにLSI開発の
短納期化に対する要求は非常に強い。In recent years, there has been a strong demand for shortened delivery times for LSI development, as typified by gate array systems.
アナログ回路の開発期間を大幅に短縮する為、トランジ
スタ,各種抵抗,MOSコンデンサー等の半導体デバイ
スをアレイ状に数100素子〜数千素子・同一基板上に
配列したアナログマスタースライス方式の半導体装置が
実用化されている。In order to significantly shorten the development period for analog circuits, semiconductor devices using the analog master slice method, in which semiconductor devices such as transistors, various resistors, and MOS capacitors are arranged in an array of several hundred to several thousand elements on the same substrate, have been put into practical use. has been made into
アナログマスタースライス方式の半導体装置は通常コン
タクトホールを形或後第IAβ層を蒸着した状態で保管
されており、第IAβ層のパターニング,スルーホール
形戊,第2Al層のパターニンク,バッシベーション形
或によって回路ハターンを半導体基板上に形戊すること
が出来る。アナログマスクスライスには最小NPN}ラ
ンジスタ,PNP}ランジスタ,P+抵抗,P一抵抗,
ポリシリコン抵抗,MOSコンデンサーの基本デバイス
の他に、ドライバー用として数10mA流せる出力トラ
ンジスタ,対V c c ,対GNDへの静電破壊用保
護ダイオードを内蔵している。Semiconductor devices using the analog master slice method are usually stored in a state in which a contact hole is formed and a second IAβ layer is deposited. A circuit pattern can be formed on a semiconductor substrate. Analog mask slice has minimum NPN} transistor, PNP} transistor, P+ resistor, P- resistor,
In addition to the basic devices of polysilicon resistors and MOS capacitors, it has built-in output transistors for drivers that can flow several tens of mA, and protection diodes for electrostatic damage to Vcc and GND.
上記のデバイスは、マスクスライス上に固定されている
為、新しくマスクスライスを開発しない限り与えられた
マスク上の素子を使用して回路設計及び静電破壊対策を
行なわなければならない。Since the above device is fixed on a mask slice, unless a new mask slice is developed, circuit design and electrostatic damage countermeasures must be performed using elements on a given mask.
アナログマスタスライスを用いない通常の設計方法では
、最小トランジスタを用いて回路設計を行なった場合に
、外部端子間の静電破壊強度が必要とする耐圧より低く
なる場合がある。この場合、外部端子間に数kΩの抵抗
を捜入する方法が一般的に考えられる。しかし、抵抗を
ベース側に入れると、周波数の低下,雑音の増大、オフ
セットの増大と言った悪影響をもたらし抵抗を捜人出来
ない場合がある。In a normal design method that does not use an analog master slice, when a circuit is designed using the minimum number of transistors, the electrostatic breakdown strength between external terminals may be lower than the required withstand voltage. In this case, it is generally considered that a resistor of several kΩ is inserted between the external terminals. However, if a resistor is placed on the base side, it may have negative effects such as a decrease in frequency, an increase in noise, and an increase in offset, and it may not be possible to locate the resistor.
通常設計する場合、外部端子から外部端子へ抜ける経路
にあるトランジスタは静電破壊耐圧が十分大きくなるよ
うデバイスサイズを大きくすることが行なわれる。回路
に合わせて、デバイス設計及びレイアウト設計を行なう
ので上記の対策は容易に可能である。In normal design, the device size of the transistors on the path from external terminal to external terminal is increased so that the electrostatic breakdown voltage is sufficiently high. Since the device design and layout design are performed according to the circuit, the above measures can be easily taken.
しかるに、従来のアナログマスタス2イスに於いては、
対V c c ,対GNDに対する保護Diはあるもの
の外部端子同しの静電破壊対策用素子は用意していない
為、最小トランジスタを並列接続するなど静電破壊対策
としては極めて不十分な対応しか出来ない。さらに最近
のプロセス・デバイスの微細化は急速に進んでおりアナ
ログマスタスライス上に搭載出来る素子数は大きく増加
している反面、単体トランジスタの静電破壊耐圧は急激
に下がってきている為、従来のアナログマスクに於いて
任意外部端子間静電破壊対策は非常に困難であった.
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、同一基板上に回路を構成する為の各種トラン
ジスタ,各種抵抗,コンデンサーが7レイ状に配列され
、かつ、外部端子Vc c , GNDに対する保護ダ
イオードと、さらに任意端子間の静電破壊対策を行なう
保護ダイオードを多数有しており、信頼性の良い半導体
装置を提供するものである。However, in the conventional analog master 2 chair,
Although there is protection Di against V c c and GND, there are no electrostatic damage prevention elements for the same external terminals, so countermeasures against electrostatic damage, such as connecting the smallest transistors in parallel, are extremely insufficient. Can not. Furthermore, the miniaturization of recent processes and devices has progressed rapidly, and the number of elements that can be mounted on an analog master slice has increased significantly.However, the electrostatic breakdown voltage of single transistors has been rapidly decreasing, so conventional It has been extremely difficult to take measures against electrostatic damage between arbitrary external terminals in analog masks. [Means for Solving the Problems] The present invention provides a structure in which various transistors, various resistors, and capacitors for configuring a circuit are arranged in 7 layers on the same substrate, and protection diodes for external terminals Vcc and GND are arranged on the same substrate. Furthermore, it has a large number of protection diodes to prevent electrostatic damage between arbitrary terminals, thereby providing a highly reliable semiconductor device.
第l図は、本発明の第1の実施例を示す回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
簡単の為差動回路を構成しているNPN}ランジスタの
ベースが両方ともに外部端子に出ている場合について示
している。For simplicity, a case is shown in which both bases of NPN transistors constituting a differential circuit are exposed to external terminals.
端子A1に正のパルスが印加されるとトランジスタQ1
のEB接合を順バイアス状態でトランジスタQ2のEB
接合を逆バイアス状態で電流が端子A2に向かって流れ
主としてトランジスタQ2のEB接合が破壊する。そこ
で図1に示すように、ダイオードD1・D2,D3・D
4の図のように端子A1と端子A2間に接続すれば、端
子A1と端子A2間はダイオードの順方向電圧Vy2個
分でクランプされる。ダイオードD3・D4が接続され
ている為端子A1に負のパルスが印加されても端子A1
と端子A2間は2・■,でクランプされる。When a positive pulse is applied to terminal A1, transistor Q1
When the EB junction of transistor Q2 is forward biased, the EB
With the junction reverse biased, current flows toward terminal A2, destroying mainly the EB junction of transistor Q2. Therefore, as shown in Figure 1, diodes D1, D2, D3, D
If the terminal A1 and the terminal A2 are connected as shown in FIG. 4, the voltage between the terminal A1 and the terminal A2 will be clamped by two forward voltages Vy of the diodes. Since diodes D3 and D4 are connected, even if a negative pulse is applied to terminal A1, terminal A1
and terminal A2 are clamped at 2.■.
実施例の場合2V,でクランプしているが、端子A1と
端子A2の信号入力電圧V i nが2VWを越えると
きは、
Vin<n・■2
となるようにダイオードをn個直列接続すれば良い.両
端の接合容量は、1個の接合容量の1 / nになるの
で、直列接続する個数を多目にする方が端子間の寄生容
量を減少するのに有利である。In the example, it is clamped at 2V, but when the signal input voltage Vin of terminal A1 and terminal A2 exceeds 2VW, it is possible to connect n diodes in series so that Vin<n・■2. good. Since the junction capacitance at both ends is 1/n of the junction capacitance of one, it is advantageous to increase the number of devices connected in series in order to reduce the parasitic capacitance between the terminals.
第2図は、第1図のダイオードD1〜D4の模式的断面
図を表わし、ダイオードの寄生容量を減らす為埋込みN
+層を除去した構造となっている。FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the diodes D1 to D4 in FIG.
It has a structure with the + layer removed.
ダイオード自体の静電強度を強くし、逆バイアス状態で
のリーク電流を極力少なくする為に、アノードを形或す
るグラフトベース5とヒ素ドープされたポリシリコン層
6中から拡散されたN+領域7(カソード)間は、広く
とられ、抵抗長も長い。In order to strengthen the electrostatic strength of the diode itself and to minimize leakage current in the reverse bias state, an N+ region 7 ( The distance between the cathode and cathode is wide, and the resistance length is long.
第3図は、本発明を使用したアナログマスタスライスの
平面図である。FIG. 3 is a top view of an analog master slice using the present invention.
2 1 a, 2 l b, 2 1 cはボンデ
ィングパッド、22はP十及びP一抵抗、23はNPN
}ランジスタ及びPNP }ランジスタ、24はMOS
コンデンサー 25は保護ダイオードを示す。パッド2
1aはダイオードD1のアノードに第IAβ配線で接続
されカソードからダイオードD2のアノードへと接続さ
れている。さらにダイオードD2のカンードはダイオー
ドD4の7ノード及びパッド2lbへと接続される。バ
ッド21a,パッド2lbのように隣同しの場合は,上
記に説明したように簡単に接続出来るが遠く離れた端子
間の場合配線が困難である。そこで、あらかじめパッド
の配列の内側にAj2配線26をリング状に配線してお
き、必要に応じてこのリング状Au配線26を部分的に
切って使用する。2 1 a, 2 l b, 2 1 c are bonding pads, 22 is P- and P-resistors, 23 is NPN
}Ransistor and PNP }Ransistor, 24 is MOS
Capacitor 25 represents a protection diode. pad 2
1a is connected to the anode of the diode D1 by the IAβ wiring, and the cathode is connected to the anode of the diode D2. Furthermore, the cand of diode D2 is connected to the 7 node of diode D4 and pad 2lb. When the pads 21a and 2lb are adjacent to each other, they can be easily connected as explained above, but when the terminals are far apart, wiring is difficult. Therefore, the Aj2 wiring 26 is wired in a ring shape inside the pad array in advance, and if necessary, this ring-shaped Au wiring 26 is partially cut for use.
第4図は本発明の第2の実施例の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a second embodiment of the invention.
第1の実施例に於いて、任意端子間の静電破壊を防止す
る保護ダイオード25は、パッド間に設けられたが本実
施例に於いては、パッド間には対Vccに対する静電破
壊対策保護ダイオード7と対GNDに対する静電破壊対
策保護ダイオード8が配置されている。そこで保護ダイ
オード25はパッドの内側に配列されている。In the first embodiment, a protective diode 25 for preventing electrostatic damage between arbitrary terminals was provided between the pads, but in this embodiment, a protection diode 25 for preventing electrostatic damage from Vcc is provided between the pads. A protection diode 7 and a protection diode 8 to prevent electrostatic damage from being connected to GND are arranged. A protection diode 25 is then arranged inside the pad.
第2図に於いて保護ダイオードのアノード電極10及び
カソード電極11は第IAA配線で形或されるので第4
図に示すように第2An配線29を保護ダイオード25
の真上に通すことが出来る。この為、保護ダイオード2
5の領域は配線領域を兼用することが出来る為マスター
スライスチップが大きくなることもない。In FIG. 2, the anode electrode 10 and cathode electrode 11 of the protection diode are formed by the IAA wiring, so the fourth
As shown in the figure, the second An wiring 29 is connected to the protective diode 25.
It can be passed directly above. For this reason, protection diode 2
Since the area No. 5 can also be used as a wiring area, the master slice chip does not become large.
以上説明したように本発明は、従来のアナログマスタス
ライスでは困難であった任意の端子間の静電破壊対策を
容易に行なうことが出来る。通常のアナログマスクスラ
イスでは、静電破壊強度を上げようとすると最小トラン
ジスタを何個か並列接続したりするが、この場合トラン
ジスタがStt破壊対策の為に相当数とられ回路を構戊
するのに支障をきたす場合があった。又、レイアウト設
計に負担がかかった結果として配線が長くなり寄生イン
ピーダンス,寄生容量が大きくなり、周波数の劣化など
も生じていた。本発明は、上記の点を改善して容易に任
意ピンの静電破壊対策を行なうことが出来る。もちろん
任意ビンの全ての組み合わせについて、本発明を実施す
る必要はなく大部分の場合、任意端子間には等価的に抵
抗が直列に入っており静電破壊対策は不要であるから、
実施例1に示したような特殊な場合だけ保護ダイオード
を用いて対策すれば良い。As described above, the present invention can easily take measures against electrostatic discharge damage between arbitrary terminals, which has been difficult with conventional analog master slices. In normal analog mask slicing, in order to increase the electrostatic damage strength, several of the smallest transistors are connected in parallel, but in this case, a considerable number of transistors are taken to prevent Stt damage and the circuit is configured. There were cases where this was a hindrance. Furthermore, as a result of the burden placed on layout design, wiring becomes long, parasitic impedance and parasitic capacitance increase, and frequency deterioration occurs. The present invention improves the above points and can easily take measures against electrostatic damage to any pin. Of course, it is not necessary to implement the present invention for all combinations of arbitrary bins, and in most cases, a resistor is equivalently connected in series between arbitrary terminals, and there is no need to take measures against electrostatic damage.
It is only necessary to take measures using a protection diode in special cases as shown in the first embodiment.
本発明によって、電気的特性を損なうことなく、かつレ
イアウトの自動化についても支障をきたすことなく効率
良く設計を進めることが出来、信頼性を高めることが出
来るので、デバイスがさらに縮少化して、単体デバイス
の静電破壊強度が一層低くなった場合、本発明の有効性
はさらに上がると期待出来る。実施例については、バイ
ポーラアナログマスタスライスについてのみ述べたが、
MOSのアナログマスタスライスBi−CMOSプロセ
スを用いてアナログ回路とディジタル回路が同一基板上
に構成出来るいわゆるアナログ・ディジタル・マスタス
ライスにも本発明は等しく応用出来る。According to the present invention, it is possible to proceed with the design efficiently without impairing the electrical characteristics or hindering the layout automation, and the reliability can be improved, so that the device size can be further reduced and a single unit can be used. If the electrostatic breakdown strength of the device becomes even lower, it can be expected that the effectiveness of the present invention will further increase. Regarding the embodiment, only the bipolar analog master slice was described;
MOS Analog Master Slice The present invention is equally applicable to a so-called analog/digital master slice in which an analog circuit and a digital circuit can be constructed on the same substrate using a Bi-CMOS process.
又、第2図はエビタキシャル層に7ノードとしてグラフ
トベース拡散カソードとしてエミッタ拡散した場合につ
いて示したが、Bi−COMSでPウェルの中にンース
,ドレイン等の不純物拡散層を用いて7ノード,カソー
ドを形或しても本発明と同様の効果が得られる。In addition, although Fig. 2 shows the case where the emitter is diffused as a graft base diffusion cathode with 7 nodes in the epitaxial layer, in Bi-COMS, 7 nodes, Even if the cathode is formed, the same effects as those of the present invention can be obtained.
第l図は、本発明の第1の実施例を示す回路図、第2図
は第IF1!JのダイオードDI〜D4の模式的断面図
、第3図は本発明を使用したアナログマスタスライスの
平面図、第4図は本発明の第2の実施例の平面図である
。
1・・・・・・P型基板、2・・・・・・N型エビタキ
シャル層、3・・・・・・絶縁層、4・・・・・・分離
層、5・・・・・・グラフトベース、6・・・・・・ヒ
素トープ・ポリシリコン層、7・・・・・・N+カソー
ド、8,9・・・・・・絶縁膜、10・・・・・・7ノ
ード電極、11・・・・・・カソード電極、21a,2
lb,21c・・・・・・ポンディングパッド、22・
・・・・・P+及びP一抵抗、23・・・・・・NPN
及びPNP }ランジスタ、24・・・・・・MOSコ
ンデンサー 25・・・・・・保護ダイオード、26・
・・・・・第2Au配線、27,28・・・・・・保護
ダイオード、29・・・・・・第2Affl配線。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an IF1! 3 is a plan view of an analog master slice using the present invention, and FIG. 4 is a plan view of a second embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... P-type substrate, 2... N-type epitaxial layer, 3... Insulating layer, 4... Separation layer, 5...・Graft base, 6...Arsenic-topped polysilicon layer, 7...N+ cathode, 8, 9...Insulating film, 10...7 node electrode , 11... cathode electrode, 21a, 2
lb, 21c...Pounding pad, 22.
...P+ and P-resistance, 23...NPN
and PNP} transistor, 24...MOS capacitor 25...protection diode, 26.
...Second Au wiring, 27, 28...Protection diode, 29...Second Affl wiring.
Claims (1)
子を複数アレイ状に配列して構成したマスタースライス
方式の半導体装置に於いて、外部端子のうち電源・グラ
ンドを除く外部端子間に静電破壊耐圧を向上させる為の
、それ自体静電破壊強度が十分強くかつアノード、カソ
ードともに基板電位から独立した電位を有するダイオー
ドが複数個直列に接続した順方向ダイオードと複数個直
列に接続した逆方向ダイオードを並列に接続しているこ
とを特徴とする半導体装置。In a master slice type semiconductor device configured by arranging multiple semiconductor elements such as transistors, resistors, capacitors, etc. in an array on a semiconductor substrate, the electrostatic breakdown voltage between the external terminals excluding the power supply and ground In order to improve the electrostatic breakdown strength, a forward diode is made up of multiple diodes connected in series, and a reverse diode is connected in series. A semiconductor device characterized by being connected in parallel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16144989A JPH0325955A (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16144989A JPH0325955A (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0325955A true JPH0325955A (en) | 1991-02-04 |
Family
ID=15735319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16144989A Pending JPH0325955A (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0325955A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008004367A1 (en) * | 2006-07-03 | 2008-01-10 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Conductive particle, adhesive composition, circuit-connecting material, circuit-connecting structure, and method for connection of circuit member |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP16144989A patent/JPH0325955A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008004367A1 (en) * | 2006-07-03 | 2008-01-10 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Conductive particle, adhesive composition, circuit-connecting material, circuit-connecting structure, and method for connection of circuit member |
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