JPH11204733A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH11204733A
JPH11204733A JP526298A JP526298A JPH11204733A JP H11204733 A JPH11204733 A JP H11204733A JP 526298 A JP526298 A JP 526298A JP 526298 A JP526298 A JP 526298A JP H11204733 A JPH11204733 A JP H11204733A
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JP
Japan
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potential
wiring
arm driver
power supply
driver
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Pending
Application number
JP526298A
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English (en)
Inventor
Koichi Endo
幸一 遠藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】2系統の電源ラインをもつ樹脂封止半導体装置
や、半導体チップ上に固形やゲル状の樹脂を被覆する半
導体装置では、約100V以上の高電圧を連続で印加し
ていると、印加電圧により、樹脂中にある不純物となる
イオンが移動し、分極した状態になる。この場合、イオ
ンにより発生する電圧で集積回路を構成する素子のしき
い値を超えてしまうことが起こり、また、となり合う素
子間でリーク電流となるチャネルが発生することが起こ
るため、素子としての機能が果たせなくなるという問題
があった。 【解決手段】比較的高い電源と、比較的低い電源の2系
統の電源系統を少なくともチップ内部に持つ半導体集積
回路において、低電圧で動作している複数の回路ブロッ
クの周りを取り囲むように電極配線を配置し、その電位
は、取り囲んだ回路ブロックの電位差内の電位に接続
し、配線上部の絶縁物質を取り除いたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置のチップ
のパターン配置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5に従来の2系統の電源ラインをもつ
ICの回路ブロック図を示す。ここでは、約100V 以上
の高電位電圧と100V 以下の低電位電圧の2系統の例
を示し、回路構成としては、トーテムポール接続した高
耐圧を上下とも駆動するドライバーIC1の場合を示して
いる。ドライバーIC内には、分配ロジック2、上アーム
ドライバ3及び下アームドライバ4が設けられている。
分配ロッジク2及び下アームドライバ4は、それぞれ低
電位電源5とGND6との間に接続され、低電位電源
(100V以下)5とGND6間の電位差で動作する。
分配ロジック2には外部からの入力7が接続される。上
アームドライバ3は、外部から入力した低電位電源5と
は分離した内部電源8と上下MOSFET9、10との
中間点電位11間で動作している。この点は低電位電源
電位とGND間電位の間の電位差とほぼ等しい。分配ロ
ジック2と上アームドライバ3の信号伝達は、高耐圧素
子12も含む。上アームドライバ3は、上出力13に接
続されており、この出力がMOSFET9に接続され
る。また、下アームドライバ4は、下出力14に接続さ
れており、この出力がMOSFET10に接続される。
図5のIC回路ブロック図の典型的なレイアウト図を図
6に示す。図面の奥に向かって破線右側が低電圧電源で
動作する下側ロジックとなり、破線左側が高電圧電源で
動作する上側ロジックとなっている。
【0003】樹脂封止半導体装置や、半導体チップ上に
固形やゲル状の樹脂を被覆する半導体装置では、約10
0V以上の高電圧を連続で印加していると、印加電圧に
より、樹脂中にある不純物となるイオンが移動し、分極
した状態になる。図7は、樹脂封止半導体装置の例を示
す。半導体チップ載置部15上には、半導体チップ16
が載置されており、半導体チップ16上には、絶縁膜1
7が電極18上を除いて被覆されている。電極18上に
は、ボンディングワイヤ19、20が接続されており、
外部端子(図示せず)に取り出されている。これら全体
を樹脂21により覆われている。ここでは、ボンディン
グワイヤ19に低電位を印加し、ボンディングワイヤ2
0に高電位を印加した場合が示されており、この場合に
は、図面矢印に示したように、低電位側にプラスイオン
が移動し、高電位側にマイナスイオンが移動する。この
ような場合、イオンにより発生する電圧で集積回路を構
成する素子のしきい値を超えてしまうことが起こる。ま
た、となり合う素子間でリーク電流となるチャネルが発
生することが起こる。これらを模式的に説明したものが
図8である。半導体チップとなる例えばN型半導体基板
22主面上に、選択的にP型拡散層23が設けられてい
る。となり合うP型拡散層23間の上に絶縁膜(図示せ
ず)を介してゲート電極24が設けられる。これらを覆
うように樹脂21が設けられる。ここでは、マイナスイ
オンを生じた場合を示している。チャネル領域25で
は、しきい値が変動していまい、隣接する素子同士に
は、基板21表面に表面反転領域26が生じてしまう。
このような状態になると、集積回路としての機能が果た
せなくなるという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】樹脂封止半導体装置
や、半導体チップ上に固形やゲル状の樹脂を被覆する半
導体装置では、約100V以上の高電圧を連続で印加し
ていると、印加電圧により、樹脂中にある不純物となる
イオンが移動し、分極した状態になる。この場合、イオ
ンにより発生する電圧で集積回路を構成する素子のしき
い値を超えてしまうことが起こり、また、となり合う素
子間でリーク電流となるチャネルが発生することが起こ
るため、素子としての機能が果たせなくなるという問題
があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも2
系統の電源系統をチップ内部に持つ半導体集積回路にお
いて、各々の電源系統で動作している回路ブロックの周
りを各々取り囲むように配置した電極配線を具備し、前
期電極配線の電位は、取り囲んだ回路ブロックの電位差
内の電位とし、かつ前期電極配線は、前期半導体集積回
路を被覆する樹脂と接続されていることを特徴とする半
導体装置を提供する。
【0006】また、本発明は、前期電極配線が、前期樹
脂と断続的に接続されることを特徴とする半導体装置を
提供する。また、本発明、前期電極配線が、互いに電源
系統の異なる前期回路ブロックの間に配置されることを
特徴とする半導体装置を提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1の
実施の形態に係る2系統の電源ラインをもつIC101の
回路ブロック図の典型的なレイアウト図を示す。ここで
は、約100V 以上の高電位電圧と100V 以下の低電
位電圧の2系統の例を示し、回路構成としては、トーテ
ムポール接続した高耐圧を上下とも駆動するドライバー
IC101の場合を示している。第1の実施形態におけ
る、ドライバーIC101内には、分配ロジック102、
上アームドライバ103及び下アームドライバ104が
設けられている。分配ロジック102及び下アームドラ
イバ104は、それぞれ低電位電源105とGND10
6との間に接続され、低電位電源(100V以下)10
5とGND106間の電位差で動作する。分配ロジック
102には外部からの入力107が接続される。上アー
ムドライバ103は、外部から入力した低電位電源10
5とは分離した内部電源(図示せず)と上下MOSFE
T(図示せず)との中間点電位111間で動作してい
る。この点は低電位電源電位とGND間電位の間の電位
差とほぼ等しい。分配ロジック102と上アームドライ
バ103の信号伝達は、高耐圧素子112も含む。上ア
ームドライバ103は、上出力113に接続されてお
り、この出力がMOSFET(図示せず)に接続され
る。また、下アームドライバ104は、下出力114に
接続されており、この出力がMOSFET(図示せず)
に接続される。第1の実施形態によれば、下アームドラ
イバ104及び分配ロジック102を取り囲むように第
1配線27が引き回され配置されている。第1配線は例
えばGND106に接続される。さらに上アームドライ
バ103を取り囲むように第2は緯線28が引き回され
配置されている。第2配線28は例えば中間点電位11
1に接続される。
【0008】図2は、第1、第2配線27,28の詳細
を説明するための平面図と斜視図である。図2(b)
は、AA‘線からみた断面を切り口とした斜視図であ
る。図2に示すように第1、第2配線27、28の上
は、半導体チップ最上面の絶縁層29が取り除かれてお
り、配線が露出するようになっている。このようにする
ことで配線27、28が外囲器の封止材料に直接触れる
ようになる。ここで、外囲器とは、例えば樹脂にあた
り、またかならずしも、最外囲器というわけではない。
その結果、配線27,28により囲まれた領域は、その
電位差内に封止材料に印加する電圧を押さえるようにな
る。可動イオンはこれら配線へと引かれていく。従来技
術で生じていた電位差は2つの配線27,28枠の間、
つまり高耐圧素子112がある領域間にだけかかるよう
になり、樹脂封止材料中の分極イオンもこの領域に集約
されることになる。その結果、それぞれのブロックの低
耐圧素子上にはイオンバイアスがかからなくなり、素子
が特性変動を起こすということはなくなる。
【0009】一般的に高電位印加時の電圧破壊を避ける
ために、このような半導体集積回路では、高電位になり
うる回路領域と、低電圧から大きく変化しない回路領域
は重ならないように配置されている。その結果、高電位
側と低電位側のブロックは互いに別れて配置される。図
1に示すように図面奥に向かって左側は、低電位に固定
したブロック、右側は高電位まで変動するブロックであ
る。このようなレイアウトを取ると、通常は外囲器と接
触している部分、つまりパッドが印加ポイントになり、
ここに可動イオンが引かれていく。その結果、上アーム
ドライバ上には、マイナス電荷、下アームドライバ上に
は、プラス電荷が集まることになる。しかしながら、上
述したように、本発明の第1の実施形態によれば、第
1、第2の配線27,28でそれぞれのブロックを取り
囲み、さらにこれら配線と樹脂部分とを接続させること
により、それぞれのブロックの低耐圧素子上にはイオン
バイアスがかからなくなり、素子が特性変動を起こすと
いうことはなくなる。
【0010】尚、第1配線、及び第2配線は、それぞれ
GND,中間点電位に接続したが、かならずしもこられ
ら端子でなくてもよく、各ブロック内の電位差内におさ
まる電位をもつ端子であれば、他の端子でもよい。
【0011】次に、図3は、本発明の第2の実施の形態
に係る、第1、第2配線27,28の詳細を説明するた
めの平面図と斜視図である。図3(b)は、BB‘線か
らみた断面を切り口とした斜視図である。第2の実施形
態においては、回路レイアウトは第1の実施形態と同様
であるため、説明を省略する。図3に示すように第1、
第2配線27、28の上は、半導体チップ最上面の絶縁
層30が断続的に取り除かれており、配線が断続的に露
出するようになっている。このようにすることで配線2
7、28が外囲器の封止材料に直接触れるようになる。
その結果、配線27,28により囲まれた領域は、その
電位差内に封止材料に印加する電圧を押さえるようにな
る。可動イオンはこれら配線へと引かれていく。従来技
術で生じていた電位差は2つの配線27,28枠の間、
つまり高耐圧素子112がある領域間にだけかかるよう
になり、樹脂封止材料中の分極イオンもこの領域に集約
されることになる。その結果、それぞれのブロックの低
耐圧素子上にはイオンバイアスがかからなくなり、素子
が特性変動を起こすということはなくなる。第1の実施
形態と同様の効果を得ることができる。
【0012】次に図4は、本発明の第3の実施の形態に
係る2系統の電源ラインをもつIC201の回路ブロック
図の典型的なレイアウト図を示す。回路構成について
は、第1の実施形態と同様の部分は同じ符号ををつけて
おり、説明は省略する。第3の実施形態によれば、下ア
ームドライバ104及び分配ロジック102側では、上
アームドライバ側に第1配線31が引き回され配置され
ている。第1配線31は例えばGND106に接続され
る。さらに上アームドライバ103側では、下アームド
ライバ104及び分配ロジック102側に第2は配線3
2が引き回され配置されている。第2配線32は例えば
中間点電位111に接続される。このように第3の実施
形態によれば、配線31、32は、各ブロックを取り囲
んではなく、電位が、かかるブロックの間に向かい合う
ようにして配置されている。このようにしても第1の実
施形態と同様の効果を得ることができる。
【0013】尚、第3の実施形態においては、第1、第
2の実施形態と同様に配線31、32を樹脂に露出させ
るようにしてもよいし、あるいは、一部を露出させるよ
うにしてもよい。
【0014】尚、第1配線、及び第2配線は、それぞれ
GND,中間点電位に接続したが、かならずしもこられ
ら端子でなくてもよく、各ブロック内の電位差内におさ
まる電位をもつ端子であれば、他の端子でもよい。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、高電位と、低電位を印
加する半導体集積回路において、高電位が起因で生じる
イオン分極の影響から低電位動作の素子が誤動作するこ
とを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るICブロックの
レイアウト図。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る第1、第2配線
の詳細を説明するための平面図と斜視図。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る第1、第2配線
の詳細を説明するための平面図と斜視図。
【図4】本発明の第3の実施形態に係るICブロックの
レイアウト図。
【図5】2系統の電源ラインをもつICの回路ブロック
図。
【図6】従来技術のICブロックのレイアウト図。
【図7】高電位による外囲器中にイオン分極発生メカニ
ズムを示す断面図。
【図8】分極したイオンのバイアスによる素子変動のメ
カニズムを示す断面図。
【符号の説明】
101、201…ドライバIC 27、31…第1配線 28、32…第2配線 29、30…絶縁層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも2系統の電源系統をチップ内部
    に持つ半導体集積回路において、各々の電源系統で動作
    している回路ブロックの周りを各々取り囲むように配置
    した電極配線を具備し、前期電極配線の電位は、取り囲
    んだ回路ブロックの電位差内の電位とし、かつ前期電極
    配線は、前期半導体集積回路を被覆する樹脂と接続され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前期電極配線は、前期樹脂と断続的に接続
    されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前期電極配線は、互いに電源系統の異なる
    前期回路ブロックの間に配置されることを特徴とする請
    求項1記載の半導体装置。
JP526298A 1998-01-14 1998-01-14 半導体装置 Pending JPH11204733A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6844613B2 (en) 2002-11-28 2005-01-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6844613B2 (en) 2002-11-28 2005-01-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device
DE10335118B4 (de) * 2002-11-28 2012-11-08 Mitsubishi Denki K.K. Halbleitervorrichtung

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