JPH0823000A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Semiconductor integrated circuit deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置技
術に関し、特に、化合物半導体基板を用いた半導体集積
回路装置に適用して有効な技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device technique, and more particularly to a technique effectively applied to a semiconductor integrated circuit device using a compound semiconductor substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】情報化社会の進展に伴い、高密度の情報
を高速処理できる集積回路の開発が要求されている。ガ
リウム・ヒ素(GaAs)等に代表される化合物半導体
基板を用いた半導体集積回路装置は、その要求に沿うも
のとして注目されている。2. Description of the Related Art As the information-oriented society advances, it is required to develop an integrated circuit capable of processing high density information at high speed. A semiconductor integrated circuit device using a compound semiconductor substrate typified by gallium arsenide (GaAs) has attracted attention because it meets the demand.
【0003】GaAs等のような化合物半導体基板は、
シリコン(Si)等のような単体元素の半導体に比べキ
ャリヤ移動度が大きく素子動作速度の向上が期待できる
こと、基板抵抗が大きく浮遊容量を小さくできること
等、優れた長所を有するからである。Compound semiconductor substrates such as GaAs are
This is because it has excellent advantages such as a large carrier mobility compared with a semiconductor of a single element such as silicon (Si) and the like, which can be expected to improve the device operation speed, a large substrate resistance, and a small stray capacitance.
【0004】ところで、従来、化合物半導体基板を用い
た半導体集積回路装置においては、入力パッドまたは出
力パッドと内部回路との間に、静電気等から化合物半導
体基板上に形成された素子を保護するための保護回路を
設けていた。その保護回路は、例えばMES・FET等
からなり、入力パッドまたは出力パッドが、そのMES
・FETのゲート部に電気的に接続されて構成されてい
た。Conventionally, in a semiconductor integrated circuit device using a compound semiconductor substrate, an element formed on the compound semiconductor substrate is protected from static electricity or the like between an input pad or an output pad and an internal circuit. There was a protection circuit. The protection circuit is composed of, for example, MES • FET, and the input pad or the output pad is the MES.
-It was configured to be electrically connected to the gate of the FET.
【0005】なお、このような保護回路については、例
えば株式会社培風館、昭和61年11月30日発行、
「超高速化合物半導体デバイス」P297、図8.31
に開示されている。Regarding such a protection circuit, for example, Baifukan Co., Ltd., issued November 30, 1986,
"Ultrafast compound semiconductor device" P297, Fig. 8.31
Is disclosed in.
【0006】しかし、MES・FETからなる保護回路
の場合は、そのゲート部が化合物半導体基板との間にシ
ョットキー接合を形成するものであるため(上記文献の
P59、図3.2およびP40の図2.20参照)、充
分な静電破壊耐圧等を得ることができない構造となって
いた。このため、その場合の化合物半導体基板を用いた
半導体集積回路装置は静電気に対して弱く、その取り扱
い時において注意を要するものとなっていた。However, in the case of the protection circuit composed of MES.FET, its gate portion forms a Schottky junction with the compound semiconductor substrate (see P59 of the above-mentioned document, FIGS. 3.2 and P40). As shown in FIG. 2.20), the structure is such that sufficient electrostatic breakdown voltage cannot be obtained. For this reason, the semiconductor integrated circuit device using the compound semiconductor substrate in that case is vulnerable to static electricity, and requires attention when handling it.
【0007】そこで、このような問題に対して従来は、
入力パッドまたは出力パッドと内部回路との間に、ダイ
オードおよび抵抗からなる保護回路を設けるようにして
いた。Therefore, in order to solve such a problem,
A protection circuit including a diode and a resistor is provided between the input pad or the output pad and the internal circuit.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところが、化合物半導
体基板を用いた半導体集積回路装置の保護回路としてダ
イオードおよび抵抗を用いる上記従来の技術において
は、以下の問題があることを本発明者は見出した。SUMMARY OF THE INVENTION However, the present inventor has found that the above-described conventional technique using a diode and a resistor as a protection circuit for a semiconductor integrated circuit device using a compound semiconductor substrate has the following problems. .
【0009】すなわち、この場合、入力パッドまたは出
力パッドと内部回路との間に、ダイオードや抵抗等のよ
うな保護素子を介在させるので、信号の高周波特性を劣
化させる問題があった。一方、高周波特性を損なわない
程度の保護素子を挿入した場合は、静電破壊に対して充
分な保護効果を得ることができない問題があった。That is, in this case, since a protective element such as a diode or a resistor is interposed between the input pad or the output pad and the internal circuit, there is a problem that the high frequency characteristics of the signal are deteriorated. On the other hand, when a protective element is inserted to the extent that the high frequency characteristics are not impaired, there is a problem that a sufficient protective effect against electrostatic breakdown cannot be obtained.
【0010】本発明の目的は、化合物半導体基板を用い
た半導体集積回路装置において、高周波特性を損なうこ
となく、静電破壊耐圧を向上させることのできる技術を
提供することにある。An object of the present invention is to provide a technique capable of improving electrostatic breakdown voltage in a semiconductor integrated circuit device using a compound semiconductor substrate without impairing high frequency characteristics.
【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、明細書の記述および添付図面から明らかにな
るであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。Of the inventions disclosed in the present application, a representative one will be briefly described below.
It is as follows.
【0013】すなわち、本発明の半導体集積回路装置
は、化合物半導体基板上に、信号用パッドと、電源電位
供給用パッドと、接地電位供給用パッドとを設け、前記
信号用パッドと前記接地電位供給用パッドとを電気的に
接続する第1半導体領域を前記化合物半導体基板に設け
るとともに、前記電源電位供給用パッドと電気的に接続
され、前記電源電位供給用パッドに電源電位が供給され
た際に前記信号用パッドと前記接地電位供給用パッドと
の導通状態を前記第1半導体領域を空乏化することによ
って切断する開閉部を設け、前記化合物半導体基板上に
形成された半導体集積回路を保護するための保護回路を
構成したものである。That is, the semiconductor integrated circuit device of the present invention is provided with a signal pad, a power supply potential supply pad, and a ground potential supply pad on a compound semiconductor substrate, and the signal pad and the ground potential supply are provided. A first semiconductor region that is electrically connected to a power supply pad is provided in the compound semiconductor substrate, and is electrically connected to the power supply potential supply pad, and a power supply potential is supplied to the power supply potential supply pad. To protect the semiconductor integrated circuit formed on the compound semiconductor substrate by providing an opening / closing portion that disconnects the conduction state between the signal pad and the ground potential supply pad by depleting the first semiconductor region. Is a protection circuit.
【0014】[0014]
【作用】上記した本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、次の作用を得ることができる。According to the above semiconductor integrated circuit device of the present invention, the following actions can be obtained.
【0015】まず、半導体集積回路装置の非動作時にお
いて、電源電圧供給用パッドに電源電圧が印加されない
状態においては、信号用パッドと接地電位供給用パッド
とが第1半導体領域を通じて電気的に接続されるので、
この際に、信号用パッドに対して静電気等による過電圧
や過電流が加わっても、その電荷を接地電位供給用パッ
ド側に逃がすことができ、その過電圧等が内部回路に直
接印加されるのを防止することが可能となる。First, when the semiconductor integrated circuit device is not operating and the power supply voltage is not applied to the power supply voltage supply pad, the signal pad and the ground potential supply pad are electrically connected through the first semiconductor region. Because it is done
At this time, even if an overvoltage or overcurrent due to static electricity or the like is applied to the signal pad, the charge can be released to the ground potential supply pad side, and the overvoltage or the like is directly applied to the internal circuit. It becomes possible to prevent it.
【0016】一方、半導体集積回路装置の動作時におい
て、電源電圧供給用パッドに電源電圧が印加された状態
においては、信号用パッドと接地電位供給用パッドとを
接続する第1半導体領域のチャネル部が開閉部によって
空乏化され、信号用パッドと接地電位供給用パッドとの
導通状態を切断することができるので、保護回路が入力
信号の高周波数特性を劣化させる問題を防止することが
可能となる。On the other hand, in the operation of the semiconductor integrated circuit device, when the power supply voltage is applied to the power supply voltage supply pad, the channel portion of the first semiconductor region connecting the signal pad and the ground potential supply pad is connected. Is depleted by the opening / closing section, and the conduction state between the signal pad and the ground potential supply pad can be cut off, so that it is possible to prevent the problem that the protection circuit deteriorates the high frequency characteristics of the input signal. .
【0017】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0018】図1は本発明の一実施例である半導体集積
回路装置を構成する半導体チップの全体平面図、図2は
図1の半導体チップの要部平面図、図3は図2のIII
−III線の断面図、図4は図2のIV−IV線の断面
図、図5および図6は本実施例の半導体集積回路装置の
要部断面を模式的に示した説明図である。FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip which constitutes a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of essential parts of the semiconductor chip of FIG. 1, and FIG.
-III sectional view, FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2, and FIG. 5 and FIG. 6 are explanatory views schematically showing main-part sectional views of the semiconductor integrated circuit device of this embodiment.
【0019】本実施例の半導体集積回路装置は、例えば
自動車電話等のような移動体用通信機器を構成する移動
体通信用LSI(Large Scale Integrated Circuit)で
ある。本実施例の半導体集積回路装置を構成する半導体
チップを図1に示す。The semiconductor integrated circuit device of this embodiment is a mobile communication LSI (Large Scale Integrated Circuit) which constitutes a mobile communication device such as a car telephone. A semiconductor chip constituting the semiconductor integrated circuit device of this embodiment is shown in FIG.
【0020】半導体チップ1は、後述するように化合物
半導体を基板として構成されており、その主面の外周近
傍には、複数のボンディングパッド2が配置されてい
る。ボンディングパッド2は、例えばアルミニウム(A
l)系電極からなり、半導体チップ1の外周辺に沿って
所定の間隔毎に配置されている。The semiconductor chip 1 is constructed by using a compound semiconductor as a substrate as described later, and a plurality of bonding pads 2 are arranged in the vicinity of the outer periphery of its main surface. The bonding pad 2 is made of, for example, aluminum (A
l) System electrodes, which are arranged at predetermined intervals along the outer periphery of the semiconductor chip 1.
【0021】このボンディングパッド2は、半導体チッ
プ1の主面に形成された半導体集積回路と、半導体チッ
プ1の外部の回路とをボンディングパッド2に接続され
るボンディングワイヤ(図示せず)を通じて電気的に接
続するための端子である。なお、図1において破線は、
半導体集積回路の形成領域を示している。The bonding pad 2 electrically connects a semiconductor integrated circuit formed on the main surface of the semiconductor chip 1 and a circuit external to the semiconductor chip 1 through a bonding wire (not shown) connected to the bonding pad 2. It is a terminal for connecting to. In addition, the broken line in FIG.
The formation area of a semiconductor integrated circuit is shown.
【0022】ここで、半導体チップ1の要部平面図を図
2に示す。また、図2のIII−III線およびIV−
IV線の断面図をそれぞれ図3および図4に示す。Here, FIG. 2 shows a plan view of a main part of the semiconductor chip 1. In addition, lines III-III and IV- in FIG.
Sectional views taken along line IV are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.
【0023】半導体チップ1を構成する半導体基板3
は、例えばGaAs等のような化合物半導体からなり、
その主面には、例えば入力回路を構成するnチャネル形
のMES・FET4等のような半導体集積回路素子が形
成されている。A semiconductor substrate 3 which constitutes the semiconductor chip 1.
Consists of a compound semiconductor such as GaAs,
On its main surface, for example, a semiconductor integrated circuit element such as an n-channel type MES • FET4 forming an input circuit is formed.
【0024】MES・FET4を構成するソース領域4
sおよびドレイン領域4dは、例えばn形不純物のシリ
コン(Si)が半導体基板3の上部に導入されてなり、
その不純物濃度は、例えば1×1018個/cm3 程度で
ある。Source region 4 constituting MES • FET4
The s and drain regions 4d are formed by introducing n-type impurity silicon (Si) into the upper portion of the semiconductor substrate 3,
The impurity concentration is, for example, about 1 × 10 18 pieces / cm 3 .
【0025】ソース領域4sおよびドレイン領域4d上
には、それぞれソース電極4spおよびドレイン電極4
dpがオーミック接触状態で形成されている。ソース電
極4spおよびドレイン電極4dpは、例えば金(A
u)−ゲルマニウム(Ge)合金からなり、絶縁膜5
a,5bに穿孔された接続孔6a,6bを通じて、それ
ぞれ上層の配線7a,7bと電気的に接続されている。
配線7a,7bは、例えばAl系電極からなる。A source electrode 4sp and a drain electrode 4 are provided on the source region 4s and the drain region 4d, respectively.
dp is formed in an ohmic contact state. The source electrode 4sp and the drain electrode 4dp are formed of, for example, gold (A
u) -germanium (Ge) alloy, and the insulating film 5
Through the connection holes 6a and 6b formed in the holes a and 5b, they are electrically connected to the upper wirings 7a and 7b, respectively.
The wirings 7a and 7b are made of, for example, Al-based electrodes.
【0026】半導体基板3の上部において、ソース領域
4sおよびドレイン領域4dの間には、それらを接続す
るようにチャネル領域4cが形成されている。チャネル
領域4cは、例えばn形不純物のSiが導入されてな
り、その不純物濃度は、例えば3×1017個/cm3 程
度である。On the upper part of the semiconductor substrate 3, a channel region 4c is formed between the source region 4s and the drain region 4d so as to connect them. The channel region 4c is formed by introducing, for example, n-type impurity Si, and the impurity concentration thereof is, for example, about 3 × 10 17 pieces / cm 3 .
【0027】チャネル領域4c上には、ゲート電極4g
がショットキ接触状態で形成されている。また、ゲート
電極4gは、例えばAlからなり、絶縁膜5a,5bに
穿孔された接続孔6cを通じて、上層の配線7cと電気
的に接続されている。配線7cは、例えばAl系電極か
らなり、入力信号用のボンディングパッド(信号用パッ
ド)2Sと電気的に接続されている。A gate electrode 4g is formed on the channel region 4c.
Are formed in a Schottky contact state. The gate electrode 4g is made of, for example, Al and is electrically connected to the upper wiring 7c through a connection hole 6c formed in the insulating films 5a and 5b. The wiring 7c is made of, for example, an Al-based electrode, and is electrically connected to the input signal bonding pad (signal pad) 2S.
【0028】なお、ソース電極4sp、ドレイン電極4
dpおよびゲート電極4gは、例えばリフトオフ法によ
って形成されている。絶縁膜5cは、そのリフトオフ形
成時に用いた絶縁膜であり、例えば二酸化ケイ素(Si
O2)からなる。絶縁膜5は絶縁膜5a〜5cを意味して
いる。また、絶縁膜8は、表面保護膜を示しており、例
えば窒化ケイ素(Si3 N4)からなる。The source electrode 4sp and the drain electrode 4
The dp and the gate electrode 4g are formed by a lift-off method, for example. The insulating film 5c is an insulating film used at the time of forming the lift-off, and is, for example, silicon dioxide (Si
O 2 ). The insulating film 5 means the insulating films 5a to 5c. The insulating film 8 is a surface protective film and is made of, for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ).
【0029】また、本実施例においては、半導体基板3
において、ボンディングパッド2の形成領域に、半導体
チップ1内の半導体集積回路を静電気等から保護するた
めの保護回路9が形成されている。Further, in this embodiment, the semiconductor substrate 3
In the area where the bonding pad 2 is formed, a protection circuit 9 for protecting the semiconductor integrated circuit in the semiconductor chip 1 from static electricity is formed.
【0030】保護回路9は、第1半導体領域9aと、第
2半導体領域9bとを備えている。第1半導体領域9a
は、入力信号用のボンディングパッド2Sと、接地電位
供給用のボンディングパッド(接地電位供給用パッド)
2Gとを電気的に接続する領域であり、半導体基板3の
上部において入力信号用のボンディングパッド2Sおよ
び接地電位供給用のボンディングパッド2Gの直下にそ
れぞれ形成された引出し領域9a1,9a1 と、それら領
域9a1,9a1 間にそれらを接続するように形成された
チャネル領域9a2 とから構成されている。The protection circuit 9 has a first semiconductor region 9a and a second semiconductor region 9b. First semiconductor region 9a
Are input signal bonding pads 2S and ground potential supply bonding pads (ground potential supply pads).
The lead-out regions 9a1 and 9a1, which are regions electrically connected to the 2G, are formed directly below the bonding pad 2S for the input signal and the bonding pad 2G for supplying the ground potential in the upper part of the semiconductor substrate 3, and those regions. It is composed of a channel region 9a2 formed so as to connect them between 9a1 and 9a1.
【0031】引出し領域9a1 は、例えばp形不純物の
マグネシウム(Mg)が導入されてなり、その上にオー
ミック接触状態で形成された金属層9S,9Gを介して
ボンディングパッド2S,2Gと電気的に接続されてい
る。引出し領域9a1 は、例えばイオン打ち込み法によ
って形成されており、その不純物濃度は、例えば1×1
018個/cm3 程度である。また、金属層9S,9G
は、例えばAuZn合金からなる。The lead-out region 9a1 is formed by introducing, for example, magnesium (Mg), which is a p-type impurity, and is electrically connected to the bonding pads 2S and 2G via the metal layers 9S and 9G formed in ohmic contact therewith. It is connected. The extraction region 9a1 is formed by, for example, an ion implantation method, and its impurity concentration is, for example, 1 × 1.
It is about 0 18 pieces / cm 3 . In addition, the metal layers 9S and 9G
Is made of, for example, an AuZn alloy.
【0032】また、チャネル領域9a2 は、例えばp形
不純物のMgが導入されてなり、その幅、断面積および
不純物濃度等は、後述するように半導体集積回路装置の
動作時にそのチャネル領域9a2 の一部で形成される空
乏層によって閉鎖される程度に設定されている。チャネ
ル領域9a2 は、例えばイオン打ち込み法によって形成
されており、その不純物濃度は、例えば2×1017個/
cm3 程度である。The channel region 9a2 is formed by introducing, for example, p-type impurity Mg, and its width, cross-sectional area, impurity concentration, and the like are one of those of the channel region 9a2 during operation of the semiconductor integrated circuit device, as will be described later. It is set to such an extent that it is closed by the depletion layer formed in the part. The channel region 9a2 is formed by, for example, an ion implantation method, and the impurity concentration thereof is, for example, 2 × 10 17 pieces /
It is about cm 3 .
【0033】一方、上記した第2半導体領域9bは、半
導体基板3の上部において電源電位供給用のボンディン
グパッド(電源電位供給用パッド)2Vの直下に形成さ
れた引出し領域9b1 と、その引出し領域9b1 と電気
的に接続された半導体領域9b2 とから構成されてい
る。On the other hand, the above-mentioned second semiconductor region 9b is a lead-out region 9b1 formed directly below the bonding pad (power-source potential supply pad) 2V for supplying a power-source potential on the upper part of the semiconductor substrate 3, and the lead-out region 9b1. And a semiconductor region 9b2 electrically connected to the semiconductor region 9b2.
【0034】引出し領域9b1 は、例えばn形不純物の
Siが導入されてなり、その上にオーミック接触状態で
形成された金属層9Vを介してボンディングパッド2V
と電気的に接続されている。引出し領域9b1 は、例え
ばイオン打ち込み法によって形成されており、その不純
物濃度は、例えば1×1018個/cm3 程度である。The lead-out region 9b1 is formed by introducing, for example, Si of an n-type impurity, and the bonding pad 2V is formed on the lead-out region 9b1 via a metal layer 9V formed in ohmic contact therewith.
Is electrically connected to. Extraction region 9b1 is formed of, for example, by ion implantation, the impurity concentration is 1 × 10 18 / cm 3, for example, about.
【0035】半導体領域9b2 は、例えばn形不純物の
Siが導入されてなり、その一端が上記したチャネル領
域9a2 に接触され、その接触部にpn接合部(開閉
部)10を形成するようになっている。すなわち、その
pn接合部10にチャネル領域9a2 の開閉を行う部分
が形成されている。半導体領域9b2 は、例えばイオン
打ち込み法によって形成されており、その不純物濃度
は、例えば3×1017個/cm3 程度である。The semiconductor region 9b2 is formed by introducing, for example, n-type impurity Si, and one end thereof is brought into contact with the above-mentioned channel region 9a2 to form a pn junction (opening / closing portion) 10 at the contact portion. ing. That is, a portion for opening and closing the channel region 9a2 is formed in the pn junction 10. Semiconductor region 9b2 is formed of, for example, by ion implantation, the impurity concentration is, for example, 3 × 10 17 / cm 3 or so.
【0036】ここで、本実施例の半導体集積回路装置の
作用を図5および図6によって説明する。なお、図5お
よび図6においては、pn接合部10における空乏層1
1を見易くするために、第1半導体領域9aの全部およ
び半導体領域9b2 の一部にはハッチングを示していな
い。The operation of the semiconductor integrated circuit device of this embodiment will be described with reference to FIGS. In FIGS. 5 and 6, the depletion layer 1 in the pn junction 10 is
In order to make 1 easy to see, hatching is not shown in the entire first semiconductor region 9a and a part of the semiconductor region 9b2.
【0037】図5は、非動作時における半導体集積回路
装置の要部断面を模式的に示している。すなわち、電源
電位供給用のボンディングパッド2Vに電源電圧が印加
されていない場合を示している。FIG. 5 schematically shows a cross section of the main part of the semiconductor integrated circuit device when it is not operating. That is, the case where the power supply voltage is not applied to the bonding pad 2V for supplying the power supply potential is shown.
【0038】この場合、図5に示すように、そのpn接
合部10に形成される空乏層11(斜線)が小さくチャ
ネル領域9a2 を塞ぐものではないので、入力信号用の
ボンディングパッド2Sと接地電位供給用のボンディン
グパッド2Gとが、第1半導体領域9aを通じて電気的
に接続された状態となっている。In this case, as shown in FIG. 5, since the depletion layer 11 (oblique line) formed in the pn junction 10 is small and does not close the channel region 9a2, the bonding pad 2S for the input signal and the ground potential are formed. The supply bonding pad 2G is electrically connected through the first semiconductor region 9a.
【0039】したがって、この際(非動作時)に、入力
信号用のボンディングパッド2Sに対して静電気等によ
る過電圧や過電流が加わっても、その電荷を第1半導体
領域9aを通じて接地電位供給用のボンディングパッド
2G側に逃がすことができるので、その過電圧等が半導
体チップ1の半導体集積回路に直接印加されるのを防止
することができるようになっている。Therefore, at this time (when not operating), even if an overvoltage or an overcurrent due to static electricity is applied to the bonding pad 2S for input signal, the electric charge is supplied to the ground potential through the first semiconductor region 9a. Since it can be released to the bonding pad 2G side, it is possible to prevent the overvoltage or the like from being directly applied to the semiconductor integrated circuit of the semiconductor chip 1.
【0040】一方、図6は、動作時における半導体集積
回路装置の要部断面を模式的に示している。すなわち、
電源電位供給用のボンディングパッド2Vに電源電圧V
CCが印加される場合を示している。On the other hand, FIG. 6 schematically shows a cross section of a main part of the semiconductor integrated circuit device during operation. That is,
Power supply voltage V to bonding pad 2V for supplying power supply potential
It shows the case where CC is applied.
【0041】この場合、入力信号用のボンディングパッ
ド2Sと接地電位供給用のボンディングパッド2Gとを
接続する第1半導体領域9aのチャネル領域9a2 が、
そのpn接合部10に形成される空乏層11によって閉
鎖されるので、入力信号用のボンディングパッド2Sと
接地電位供給用のボンディングパッド2Gとの導通状態
を切断することができるようになっている。In this case, the channel region 9a2 of the first semiconductor region 9a connecting the bonding pad 2S for the input signal and the bonding pad 2G for supplying the ground potential is
Since it is closed by the depletion layer 11 formed in the pn junction portion 10, it is possible to disconnect the conduction state between the input signal bonding pad 2S and the ground potential supply bonding pad 2G.
【0042】したがって、この場合(動作時)は、入力
信号用のボンディングパッド2Sと、半導体集積回路と
の間に保護回路9が介在されないようにすることができ
るので、入力信号の高周波数特性がその保護回路9によ
って劣化するのを防止することが可能となっている。Therefore, in this case (during operation), it is possible to prevent the protection circuit 9 from being interposed between the input signal bonding pad 2S and the semiconductor integrated circuit, so that the high frequency characteristic of the input signal is improved. The protection circuit 9 can prevent the deterioration.
【0043】このように、本実施例によれば、以下の効
果を得ることが可能となる。As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
【0044】(1).半導体集積回路装置の非動作時におい
て、電源電位供給用のボンディングパッド2Vに電源電
圧が印加されない状態においては、入力信号用のボンデ
ィングパッド2Sと接地電位供給用のボンディングパッ
ド2Gとが第1半導体領域9aを通じて電気的に接続さ
れるので、この際に、入力信号用のボンディングパッド
2Sに対して静電気等による過電圧や過電流が加わって
も、その電荷を接地電位供給用のボンディングパッド2
G側に逃がすことができ、その過電圧等が半導体集積回
路に直接印加されるのを防止することが可能となる。(1). When the semiconductor integrated circuit device is not operating and the power supply voltage is not applied to the bonding pad 2V for supplying the power supply potential, the bonding pad 2S for the input signal and the bonding pad for supplying the ground potential are provided. Since 2G is electrically connected to the second semiconductor region 9a through the first semiconductor region 9a, even if an overvoltage or an overcurrent due to static electricity or the like is applied to the bonding pad 2S for an input signal, the electric charge is supplied to the ground potential. Bonding pad 2
It can be released to the G side, and the overvoltage and the like can be prevented from being directly applied to the semiconductor integrated circuit.
【0045】(2).上記(1) により、半導体集積回路装置
がその搬送中等において静電気等によって破壊されるの
を防止することが可能となる。(2) Due to the above (1), it is possible to prevent the semiconductor integrated circuit device from being destroyed by static electricity during transportation thereof.
【0046】(3).上記(1) により、半導体集積回路装置
の搬送中等における取り扱いを容易にすることが可能と
なる。(3). By the above (1), it becomes possible to easily handle the semiconductor integrated circuit device during transportation and the like.
【0047】(4).半導体集積回路装置の動作時におい
て、電源電圧供給用のボンディングパッドに電源電圧が
印加された状態においては、信号用のボンディングパッ
ドと接地電位供給用のボンディングパッドとを接続する
第1半導体領域のチャネル領域がpn接合部によって空
乏化され、信号用のボンディングパッドと接地電位供給
用のボンディングパッドとの導通状態を切断することが
できるので、保護回路が入力信号の高周波数特性を劣化
させる問題を防止することが可能となる。(4) During operation of the semiconductor integrated circuit device, when the power supply voltage is applied to the power supply voltage supply bonding pad, the signal bonding pad and the ground potential supply bonding pad are connected. The channel region of the first semiconductor region is depleted by the pn junction, and the conduction state between the signal bonding pad and the ground potential supply bonding pad can be cut off. It is possible to prevent the problem of degrading the characteristics.
【0048】(5).上記(1) および(4) により、化合物半
導体からなる半導体基板3を用いた半導体集積回路装置
において、高周波特性を損なうことなく、静電破壊耐圧
を向上させることが可能となる。すなわち、その半導体
集積回路装置の性能および信頼性を向上させることが可
能となる。(5) By the above (1) and (4), in a semiconductor integrated circuit device using the semiconductor substrate 3 made of a compound semiconductor, the electrostatic breakdown voltage can be improved without impairing the high frequency characteristics. Becomes That is, it becomes possible to improve the performance and reliability of the semiconductor integrated circuit device.
【0049】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.
【0050】例えば前記実施例においては、入力信号用
のボンディングパッドおよび接地電位供給用のボンディ
ングパッド下層における引出し領域の不純物をp形不純
物のMgとした場合について説明したが、これに限定さ
れるものではなく種々変更可能であり、例えばp形不純
物の炭素(C)またはベリリウム(Be)としても良
い。また、第2半導体領域の不純物をn形不純物のSi
とした場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく種々変更可能であり、例えばn形不純物のセレ
ン(Se)としても良い。For example, in the above-described embodiment, the case where the p-type impurity Mg is used as the impurity in the extraction region in the lower layer of the input signal bonding pad and the ground potential supply bonding pad has been described, but the present invention is not limited to this. Instead, it can be variously changed, and may be, for example, p-type impurity carbon (C) or beryllium (Be). In addition, the impurity of the second semiconductor region is changed to the n-type impurity Si.
However, the present invention is not limited to this and can be variously changed, and for example, selenium (Se) which is an n-type impurity may be used.
【0051】また、前記実施例においては、第1半導体
領域および第2半導体領域をイオン打ち込み法によって
形成した場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、例えばMOCVD(Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition )法等のようなエピタキシャル法
によって形成することも可能である。Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the first semiconductor region and the second semiconductor region are formed by the ion implantation method has been described, but the present invention is not limited to this and, for example, MOCVD (Metal Organic Chemic).
It can also be formed by an epitaxial method such as the al Vapor Deposition) method.
【0052】また、前記実施例においては、保護回路の
チャネル領域の開閉部をpn接合によって構成した場合
について説明したが、これに限定されるものではなく、
例えば図7および図8に示すようにしても良い。Further, although the case where the opening / closing portion of the channel region of the protection circuit is constituted by the pn junction has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this.
For example, it may be as shown in FIGS.
【0053】すなわち、半導体基板3の上部の第1半導
体領域9aのチャネル領域9a2 上にショットキ接触状
態となるように金属層9V1 を設け、その金属層9V1
と電源電位供給用のボンディングパッド2Vとを配線7
dを通じて電気的に接続し、半導体集積回路装置の動作
時においてそのチャネル領域9a2 側に金属層9V1か
ら逆バイアス電圧が印加されるようにすることにより、
金属層9V1 直下のチャネル領域9a2 に空乏層を形成
して開閉部を構成するようにしても良い。That is, the metal layer 9V1 is provided on the channel region 9a2 of the first semiconductor region 9a above the semiconductor substrate 3 so as to be in a Schottky contact state, and the metal layer 9V1 is provided.
And the bonding pad 2V for supplying the power supply potential 7
By electrically connecting through d, a reverse bias voltage is applied from the metal layer 9V1 to the channel region 9a2 side of the semiconductor integrated circuit device during operation,
A depletion layer may be formed in the channel region 9a2 immediately below the metal layer 9V1 to form an opening / closing portion.
【0054】この場合も前記実施例と同様の効果を得る
ことが可能となる。ただし、この場合は、第2半導体領
域を形成するための不純物導入工程が必要なくなるの
で、製造時間の短縮およびコストの低減が可能となる。
なお、第1半導体領域9aの不純物は、前記実施例と同
様、例えばp形不純物のMgである。Also in this case, it is possible to obtain the same effect as that of the above-mentioned embodiment. However, in this case, since the impurity introduction step for forming the second semiconductor region is not necessary, it is possible to reduce the manufacturing time and the cost.
The impurity in the first semiconductor region 9a is, for example, p-type impurity Mg, as in the above-described embodiment.
【0055】また、前記実施例においては、本発明を入
力保護回路に適用した場合について説明したが、出力保
護回路に適用しても良い。In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the input protection circuit has been described, but it may be applied to the output protection circuit.
【0056】また、前記実施例においては、半導体基板
上にMES・FETのみが示された半導体集積回路装置
に本発明を適用した場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、例えばショットキバリアダイオ
ード等のような他の半導体集積回路素子を設けた半導体
集積回路装置に適用することも可能である。Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the semiconductor integrated circuit device in which only the MES • FET is shown on the semiconductor substrate has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, a Schottky It can also be applied to a semiconductor integrated circuit device provided with another semiconductor integrated circuit element such as a barrier diode.
【0057】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である移動体
通信用LSIに適用した場合について説明したが、これ
に限定されず種々適用可能であり、例えば高速コンピュ
ータ、メモリ、衛星用機器、放送衛星用機器、レーダま
たはマイクロ波中継器等を構成する半導体集積回路装置
等のような他の半導体集積回路装置に適用することも可
能である。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the mobile communication LSI which is the background field of application has been described, but the invention is not limited to this and various applications are possible. For example, the present invention can be applied to other semiconductor integrated circuit devices such as a high-speed computer, a memory, a satellite device, a broadcast satellite device, a semiconductor integrated circuit device forming a radar or a microwave repeater, and the like.
【0058】[0058]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.
【0059】前記した本発明の半導体集積回路装置によ
れば、以下の効果を得ることができる。According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention described above, the following effects can be obtained.
【0060】すなわち、半導体集積回路装置の非動作時
において、電源電圧供給用パッドに電源電圧が印加され
ない状態においては、信号用パッドと接地電位供給用パ
ッドとが第1半導体領域を通じて電気的に接続されるの
で、この際に、信号用パッドに対して静電気等による過
電圧や過電流が加わっても、その電荷を接地電位供給用
パッド側に逃がすことができ、その過電圧等が内部回路
に直接印加されるのを防止することが可能となる。That is, when the semiconductor integrated circuit device is not operating and the power supply voltage is not applied to the power supply voltage supply pad, the signal pad and the ground potential supply pad are electrically connected through the first semiconductor region. Therefore, at this time, even if an overvoltage or overcurrent due to static electricity is applied to the signal pad, the charge can be released to the ground potential supply pad side, and the overvoltage is directly applied to the internal circuit. It is possible to prevent this.
【0061】また、半導体集積回路装置の動作時におい
て、電源電圧供給用パッドに電源電圧が印加された状態
においては、信号用パッドと接地電位供給用パッドとを
接続する第1半導体領域のチャネル部が開閉部によって
空乏化され、信号用パッドと接地電位供給用パッドとの
導通状態を切断することができるので、保護回路が入力
信号の高周波数特性を劣化させる問題を防止することが
可能となる。Further, when the semiconductor integrated circuit device is in operation, when the power supply voltage is applied to the power supply voltage supply pad, the channel portion of the first semiconductor region connecting the signal pad and the ground potential supply pad is connected. Is depleted by the opening / closing section, and the conduction state between the signal pad and the ground potential supply pad can be cut off, so that it is possible to prevent the problem that the protection circuit deteriorates the high frequency characteristics of the input signal. .
【0062】したがって、化合物半導体基板を用いた半
導体集積回路装置において、高周波特性を損なうことな
く、静電破壊耐圧を向上させることが可能となる。すな
わち、化合物半導体基板を用いた半導体集積回路装置の
性能および信頼性を向上させることが可能となる。Therefore, in the semiconductor integrated circuit device using the compound semiconductor substrate, it is possible to improve the electrostatic breakdown voltage without impairing the high frequency characteristics. That is, the performance and reliability of the semiconductor integrated circuit device using the compound semiconductor substrate can be improved.
【図1】本発明の一実施例である半導体集積回路装置を
構成する半導体チップの全体平面図である。FIG. 1 is an overall plan view of a semiconductor chip constituting a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.
【図2】図1の半導体チップの要部平面図である。FIG. 2 is a plan view of a main part of the semiconductor chip of FIG.
【図3】図2のIII−III線の断面図である。3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
【図4】図2のIV−IV線の断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.
【図5】本実施例の半導体集積回路装置の要部断面を模
式的に示した説明図である。FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a cross section of a main part of a semiconductor integrated circuit device of this embodiment.
【図6】本実施例の半導体集積回路装置の要部断面を模
式的に示した説明図である。FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a cross section of a main part of a semiconductor integrated circuit device of this embodiment.
【図7】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
を構成する半導体チップの要部平面図である。FIG. 7 is a plan view of an essential part of a semiconductor chip constituting a semiconductor integrated circuit device which is another embodiment of the present invention.
【図8】図7のVIII−VIII線の断面図である。8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG.
1 半導体チップ 2 ボンディングパッド 2S 入力信号用のボンディングパッド(信号用パッ
ド) 2G 接地電位供給用のボンディングパッド(接地電位
供給用パッド) 2V 電源電位供給用のボンディングパッド(電源電位
供給用パッド) 3 半導体基板 4 MES・FET 4s ソース領域 4d ドレイン領域 4c チャネル領域 4sp ソース電極 4dp ドレイン電極 4g ゲート電極 5,5a〜5c 絶縁膜 6a〜6c 接続孔 7a〜7d 配線 8 絶縁膜 9 保護回路 9a 第1半導体領域 9a1 引出し領域 9a2 チャネル領域 9b 第2半導体領域 9b1 引出し領域 9b2 半導体領域 9S,9G,9V,9V1 金属層 10 pn接合部(開閉部) 11 空乏層1 Semiconductor Chip 2 Bonding Pad 2S Bonding Pad for Input Signal (Signal Pad) 2G Bonding Pad for Supplying Ground Potential (Pad for Grounding Potential) 2V Bonding Pad for Supplying Power Potential (Pad for Supplying Potential) 3 Semiconductor Substrate 4 MES • FET 4s Source region 4d Drain region 4c Channel region 4sp Source electrode 4dp Drain electrode 4g Gate electrode 5,5a-5c Insulation film 6a-6c Connection hole 7a-7d Wiring 8 Insulation film 9 Protection circuit 9a First semiconductor region 9a1 extraction region 9a2 channel region 9b second semiconductor region 9b1 extraction region 9b2 semiconductor region 9S, 9G, 9V, 9V1 metal layer 10 pn junction (opening / closing part) 11 depletion layer
Claims (4)
と、電源電位供給用パッドと、接地電位供給用パッドと
を設け、前記信号用パッドと前記接地電位供給用パッド
とを電気的に接続する第1半導体領域を前記化合物半導
体基板に設けるとともに、前記電源電位供給用パッドと
電気的に接続され、前記電源電位供給用パッドに電源電
位が供給された際に前記信号用パッドと前記接地電位供
給用パッドとの導通状態を前記第1半導体領域を空乏化
することによって切断する開閉部を設け、前記化合物半
導体基板上に形成された半導体集積回路を保護するため
の保護回路を構成したことを特徴とする半導体集積回路
装置。1. A signal pad, a power supply potential supply pad, and a ground potential supply pad are provided on a compound semiconductor substrate, and the signal pad and the ground potential supply pad are electrically connected. The first semiconductor region is provided on the compound semiconductor substrate and is electrically connected to the power supply potential supply pad, and when the power supply potential is supplied to the power supply potential supply pad, the signal pad and the ground potential supply are provided. A protective circuit for protecting a semiconductor integrated circuit formed on the compound semiconductor substrate is provided by providing an opening / closing portion for disconnecting a conduction state with the pad for use by depleting the first semiconductor region. Semiconductor integrated circuit device.
前記第1半導体領域の不純物とは逆導電形の不純物が導
入され、かつ、前記電源電位供給用パッドと電気的に接
続された第2半導体領域の一端を、前記第1半導体領域
に接触させてpn接合を形成することにより構成されて
いることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装
置。2. The second opening and closing part, wherein an impurity having a conductivity type opposite to that of the impurities in the first semiconductor region is introduced into the compound semiconductor substrate and is electrically connected to the power supply potential supply pad. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein one end of the semiconductor region is brought into contact with the first semiconductor region to form a pn junction.
されてなり、前記第2半導体領域はn形不純物が導入さ
れてなることを特徴とする請求項1または2記載の半導
体集積回路装置。3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a p-type impurity is introduced into the first semiconductor region, and an n-type impurity is introduced into the second semiconductor region. .
からなり、前記p形不純物がマグネシウムからなり、前
記n形不純物がシリコンからなることを特徴とする請求
項3記載の半導体集積回路装置。4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein the compound semiconductor substrate is made of gallium arsenide, the p-type impurity is made of magnesium, and the n-type impurity is made of silicon.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15557994A JPH0823000A (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15557994A JPH0823000A (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | Semiconductor integrated circuit device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0823000A true JPH0823000A (en) | 1996-01-23 |
Family
ID=15609136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15557994A Withdrawn JPH0823000A (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | Semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0823000A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6211576B1 (en) | 1998-09-18 | 2001-04-03 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
-
1994
- 1994-07-07 JP JP15557994A patent/JPH0823000A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6211576B1 (en) | 1998-09-18 | 2001-04-03 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
US6326699B2 (en) | 1998-09-18 | 2001-12-04 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
US6531785B2 (en) | 1998-09-18 | 2003-03-11 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
US6784533B2 (en) | 1998-09-18 | 2004-08-31 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device |
US6882039B2 (en) | 1998-09-18 | 2005-04-19 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device |
US7119446B2 (en) | 1998-09-18 | 2006-10-10 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
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