JPH06188369A - 静電気破壊防止層を有する半導体回路 - Google Patents

静電気破壊防止層を有する半導体回路

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JPH06188369A
JPH06188369A JP43A JP35720492A JPH06188369A JP H06188369 A JPH06188369 A JP H06188369A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 35720492 A JP35720492 A JP 35720492A JP H06188369 A JPH06188369 A JP H06188369A
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semiconductor
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聡 関根
Hatsue Akagi
はつえ 赤木
Satoshi Mikuni
聡 三国
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Nippon Motorola Ltd
Motorola Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体集積回路装置等に用いられる半導体回
路において、占有面積を大きくせずに確実に静電気破壊
を防止することができる静電気破壊防止層を有する半導
体回路を提供することにある。 【構成】 半導体回路の電極パッド4の下部領域に、抵
抗からなるか、又は抵抗及びダイオードからなる静電気
破壊防止層3を設ける。この静電気破壊防止層3の一端
を電極パッド4に接続し、静電気破壊防止層3の他端を
内部回路9に電気的に接続して、電極パッド4と内部回
路9との電気的接続を静電気破壊防止層3を通して行
う。電極パッド4に加えられた過電圧によるエネルギー
は、直接内部回路9に流入せず、必ず静電気破壊防止層
3を通ることとなり、この静電気破壊防止層3により内
部回路9に流入する電流が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電気破壊防止層を有
する半導体回路であって、外部からの信号を内部回路に
入力する部分に関し、半導体集積回路装置や半導体個別
装置等に利用されるものである。
【0002】
【従来の技術】例えば半導体集積回路装置における半導
体回路には、外部から信号を入力するためのボンディン
グワイヤを接続する、ボンディングパッドとも呼ばれる
電極パッドが設けられ、この電極パッドからの入力信号
が内部回路のトランジスタ等の半導体素子に送られる。
この入力信号は、正常な動作状態では、ある一定の電圧
の範囲内に制限される。
【0003】しかし、半導体回路の取扱い中において、
帯電した物体(例えば人体や機械)が半導体集積回路装
置に接触すると、その過電圧によるエネルギーが半導体
回路のボンディングワイヤや電極パッドを通して半導体
素子に流入し、半導体素子が静電気破壊される問題が生
ずる。
【0004】かかる半導体素子の静電気破壊を防止する
ために、従来においては、以下の技術が知られている。 (1)電極パッドと内部回路との間にMISFETを介
在させて、このMISFETにより電極パッドに加えら
れた過電圧によるエネルギーを吸収して半導体素子の静
電気破壊を防止するようにした技術(特開昭61−73
375号公報、特開昭61−95568号公報参照)。 (2)バイポーラトランジスタを備えた半導体集積回路
装置において、電極パッドの下にダイオードを設けて、
このダイオードにより電極パッドに加えられた過電圧に
よるエネルギーを吸収してバイポーラトランジスタの静
電気破壊を防止するようにした技術(特表平2−501
696号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、以
上の従来技術では、次のような問題があった。 (1)特開昭61−73375号公報及び特開昭61−
95568号公報の技術では、その構造上の制約から静
電気破壊防止用のMISFETを電極パッド以外の領域
に設けることが必要とされるため、MISFETの占有
面積が大きく、半導体回路の集積密度を高める上で障害
となっていた。
【0006】また、MISFETは電極パッドの端部に
接続されているため、このMISFETと内部回路の応
答速度の相違により、過電圧によるエネルギーが十分に
MISFETに吸収されず、内部回路にも流入する問題
があった。 (2)特開平2−501696号公報の技術では、電極
パッドの下部領域を利用してダイオードを設けてはいる
が、電極パッドが内部回路に直接接続される構造である
ため、電極パッドに加えられた過電圧によるエネルギー
が十分にダイオードに吸収されないで内部回路にもかな
り流入し、その結果バイポーラトランジスタの静電気破
壊が依然として生ずる問題があった。
【0007】そこで、本発明の目的は、占有面積を大き
くせずに確実に静電気破壊を防止することができる半導
体回路を提供することにある。
【0008】
【発明を解決するための手段】本発明の半導体回路は、
電極パッドの下部領域に少なくとも入力保護抵抗を含む
静電気破壊防止層を設け、前記電極パッドと内部回路と
の電気的接続を前記静電気破壊防止層を通して行ったこ
とを特徴とする。
【0009】また、電極パッドの下部領域に入力保護抵
抗及びダイオードからなる静電気破壊防止層を設け、前
記電極パッドと内部回路との電気的接続を前記静電気破
壊防止層を通して行ったことを特徴とする。
【0010】
【作用】静電気破壊防止層が、例えば入力保護抵抗から
なるか又は入力保護抵抗及びダイオードからなるので、
電極パッドの下部領域を利用して簡単に設けることがで
きる。従って、静電気破壊防止層を設けるための特別な
占有面積は必要とされない。しかも、電極パッドと内部
回路との電気的接続を静電気破壊防止層を通して行った
ので、電極パッドに加えられた過電圧によるエネルギー
が確実に静電気破壊防止層を通ることとなる。従って、
内部回路に流入するエネルギーが大幅に小さくなり静電
気破壊を十分に防止することができる。
【0011】また、静電気破壊防止層が抵抗とダイオー
ドからなる場合は、電極パッドに加えられた過電圧によ
るエネルギーの吸収が抵抗のみの場合に比してさらに大
きくなり、優れた静電気破壊防止作用が得られる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 実施例1 図1から図3はこの実施例の半導体回路を示し、図1は
平面図、図2は縦断側面図、図3は等価回路である。た
だし、図1では、分かりやすくするために絶縁層5及び
パッシベーション層7は図示していない。
【0013】図1及び図2において、1はシリコンから
なる半導体基板であり、この上に半導体素子間を電気的
に分離するためのフィールド絶縁層2が設けられてい
る。
【0014】3は入力保護抵抗をなす例えばポリシリコ
ンからなる静電気破壊防止層である。この静電気破壊防
止層3は電極パッド4の下部領域に設けられ、電極パッ
ド4とほぼ同様のサイズである。静電気破壊防止層3の
抵抗値は、例えば20〜40Ω程度であるが、平面的な
形状やポリシリコンの不純物濃度を変化させることで抵
抗値は任意の値をとり得る。5は例えばSiO2 からな
る絶縁層である。
【0015】静電気破壊防止層3の一端には電極パッド
4の一端4Aが接続され、静電気破壊防止層3の他端は
内部回路の電極6の一端6Aに接続されている。
【0016】電極パッド4の他端と内部回路の電極6と
はパッシベーション層7により絶縁されている。
【0017】電極パッド4の上には、外部から信号を入
力するためのボンディングワイヤ8が接続されている。
【0018】図1及び図2の実施例によれば、図3の等
価回路に示すように、電極パッド4と内部回路9との電
気的接続を静電気破壊防止層3を通して行う構成である
ので、例えば人体等からの静電荷が電極パッド4に加え
られても、過電圧によるエネルギーが静電気破壊防止層
3を必ず通るようになる。従って、静電気破壊防止層
3、即ち入力保護抵抗をなすポリシリコン層の電流抑制
作用により内部回路9に流入する電流が減少し、内部回
路9における半導体素子(例えばゲート絶縁膜等)が破
壊されることがない。
【0019】また、静電気破壊防止層3は電極パッド4
の下部領域を利用して設けているので、静電気破壊防止
層3を設けるために別途専用の領域を必要とせず、占有
面積を増大させることがない。 実施例2 図4及び図5はこの実施例の半導体回路を示し、図4は
縦断側面図、図5は等価回路である。
【0020】図4の実施例では、半導体基板1はP型シ
リコンからなり、この半導体基板1上にN型拡散層から
なる静電気破壊防止層3が設けられている。このN型拡
散層は分布定数型の抵抗及びダイオードとして機能する
ものである。この静電気破壊防止層3の抵抗値は、例え
ば30〜60Ω程度であるが、平面的な形状やN型拡散
層の不純物濃度を変化させることで抵抗値は任意の値を
とり得る。その他は図1及び図2の実施例と同様の構成
であり、静電気破壊防止層3は電極パッド4の下部領域
に位置する。
【0021】この図4の実施例によれば、図5の等価回
路に示すように、静電気破壊防止層3が入力保護抵抗R
とダイオードDとが交互に接続された分布定数型のもの
となるため、実施例1の場合と比較して、静電気破壊防
止層3によるエネルギー吸収作用がさらに良好となり、
内部回路9における半導体素子の静電気破壊防止効果が
さらに向上する。
【0022】次に、図4の半導体回路の製造プロセスの
一例について説明する。
【0023】P型シリコンからなる半導体基板1上に活
性領域を設け、この活性領域に例えばリンやヒ素等のN
型の不純物を導入してN型拡散層からなる静電気破壊防
止層3を形成する。
【0024】その後、ゲート電極や配線、抵抗として使
用される図示しないポリシリコン層と、配線として使用
される金属配線層(4、6)を絶縁分離するためのSi
2からなる絶縁層5を堆積する。次いで、この絶縁層
5の下層の静電気破壊防止層3と電気的接触をとるため
のコンタクトホールを設け、その上に金属配線層(4、
6)を形成する。その後、必要な配線パターンとなるよ
うに金属配線層(4、6)を選択的に除去して電極パッ
ド4及び電極6を形成する。さらにパッシベーション層
7を堆積し、次いで電極パッド4上のパッシベーション
層7を選択的に除去して、ボンディングワイヤ8をボン
ディングする。
【0025】以上の製造工程は、トランジスタ、ダイオ
ード、抵抗等からなる通常の半導体集積回路装置を製造
する工程と全く同様である。即ち、この実施例の半導体
回路は従来の半導体集積回路装置の製造プロセスをその
まま利用して製造することができる。従って、この実施
例の半導体回路によれば、新たな製造工程を付加するこ
となく従来の製造プロセスをそのまま利用して製造する
ことができるという製造プロセス上の効果も得られる。
【0026】なお、この実施例では、半導体基板1とし
てP型シリコンを用いたが、N型シリコンを用いること
もでき、この場合は、半導体基板1の活性領域に例えば
ボロン等のP型の不純物を導入してP型拡散層からなる
静電気破壊防止層3を形成すればよい。この場合のP型
拡散層も分布定数型の抵抗及びダイオードとして機能す
るものである。
【0027】また、N型拡散層又はP型拡散層の代わり
に、Nウエル層、N型のエピタキシャル層等を用いても
よい。実施例3図6から図8はこの実施例の半導体回路
を示し、図6は平面図、図7は縦断側面図、図8は等価
回路である。ただし、図6では、分かりやすくするため
に絶縁層5及びパッシベーション層7は図示していな
い。
【0028】図6及び図7の半導体回路は、半導体基板
1がN型シリコンからなり、この半導体基板1をドレイ
ン電極として用いるパワーMOSトランジスタの一例を
示している。
【0029】半導体基板1上にフィールド絶縁層2が設
けられ、さらにその上に静電気破壊防止層3が設けられ
ている。
【0030】この静電気破壊防止層3は、N型のポリシ
リコンからなる抵抗層31と、複数のP型ポリシリコン
層32A及びN型ポリシリコン層32Bを組み合わせて
なるPNダイオード32とから構成されている。ダイオ
ード32の他端には電極6の一端6Aが接続され、この
電極6が内部回路9のソース電極12に接続されてい
る。即ち、電極パッド4とソース電極12との電気的接
続は抵抗層31及びダイオード32を通して達成され
る。
【0031】抵抗層31の他端の一部は延長されて抵抗
層33が形成され、この抵抗層33がゲート電極13に
接続されている。即ち、ボインディグパッド4とゲート
電極13との電気的接続は抵抗層31及び33を通して
達成される。
【0032】抵抗層31の一端は電極パッド4の一端4
Aに接続され、抵抗層31の他端はダイオード32およ
び抵抗層33に一体的につながっている。その他は図1
及び図2の実施例と同様であり、静電気破壊防止層3は
電極パッド4の下部領域に位置する。
【0033】図6及び図7の実施例によれば、図8の等
価回路に示すように、電極パッド4と内部回路9のゲー
ト電極13との間には抵抗層31及び33が介在し、電
極パッド4と内部回路9のソース電極12との間には抵
抗層31及びPNダイオード32とが介在することとな
るため、電極パッド4に加えられた過電圧によるエネル
ギーはゲート電極13には伝搬しにくく、PNダイオー
ド32を通じてソース電極12へ逃げるようになる。従
って、実施例1の場合と比較して、静電気破壊防止層3
によるエネルギー吸収作用がさらに良好となり、内部回
路9における半導体素子(パワーMOSトランジスタ)
の静電気破壊防止効果がさらに向上する。
【0034】
【発明の効果】(1)請求項1の発明によれば、静電気
破壊防止層を電極パッドの下部領域に設けているので静
電気破壊防止層を設けるための特別な占有面積は必要と
されず、しかも、電極パッドを静電気破壊防止層を介し
て内部回路に接続しているので、電極パッドの過電圧に
よるエネルギーが静電気破壊防止層により吸収され、内
部回路の静電気による破壊を防止することができる。 (2)請求項2の発明によれば、静電気破壊防止層が抵
抗及びダイオードからなるので、静電気破壊防止層の過
電圧によるエネルギーの吸収効果が増大し、さらに優れ
た静電気破壊防止効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の平面図である。
【図2】本発明の実施例1の縦断側面図である。
【図3】本発明の実施例1の等価回路である。
【図4】本発明の実施例2の縦断側面図である。
【図5】本発明の実施例2の等価回路である。
【図6】本発明の実施例3の平面図である。
【図7】本発明の実施例3の縦断側面図である。
【図8】本発明の実施例3の等価回路である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 フィールド絶縁層 3 静電気破壊防止層 4 電極パッド 4A 電極パッドの一端 5 絶縁層 6 内部回路の電極 6A 電極の一端 7 パッシベーション層 8 ボンディングワイヤ 9 内部回路 R 入力保護抵抗 D ダイオード 12 ソース電極 13 ゲート電極 31 抵抗層 32A P型ポリシリコン層 32B N型ポリシリコン層 32 ダイオード 33 抵抗層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極パッドの下部領域に少なくとも入力
    保護抵抗を含む静電気破壊防止層を設け、前記電極パッ
    ドと内部回路との電気的接続を前記静電気破壊防止層を
    通して行ったことを特徴とする半導体回路。
  2. 【請求項2】 電極パッドの下部領域に入力保護抵抗及
    びダイオードからなる静電気破壊防止層を設け、前記電
    極パッドと内部回路との電気的接続を前記静電気破壊防
    止層を通して行ったことを特徴とする半導体回路。
JP43A 1992-12-21 1992-12-21 静電気破壊防止層を有する半導体回路 Pending JPH06188369A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002536848A (ja) * 1999-02-09 2002-10-29 テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン(パブル) 集積回路の静電荷放電保護
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