JPS6143465A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPS6143465A
JPS6143465A JP16495684A JP16495684A JPS6143465A JP S6143465 A JPS6143465 A JP S6143465A JP 16495684 A JP16495684 A JP 16495684A JP 16495684 A JP16495684 A JP 16495684A JP S6143465 A JPS6143465 A JP S6143465A
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JP
Japan
Prior art keywords
resistance layer
input
layer
input resistance
layers
Prior art date
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Pending
Application number
JP16495684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Tamura
田村 俊夫
Nobuo Kitagawa
北川 信男
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6143465A publication Critical patent/JPS6143465A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/20Resistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To contrive to prevent the input resistance layer of a semiconductor device from being fused-cut by heat by a method wherein the heat conducting layers are provided to the input resistance layer and the heat capacity of the input resistance layer is increased. CONSTITUTION:The areas of contact holes 15 and 16 are comparatively smaller and the electrical contact of an input resistance layer 12 with Al layers 19 and 20 is limited to parts only of the upper surface of the input resistance layer 12. Accordingly, the effect to effect the resistivity of the resistance layer 12 is small and the Al layers 19 and 20 are formed on the upper part of the resistance layer 12 with a comparatively larger spreading through insulating layers 13. Therefore, the Al layers 19 and 20, which are coupled thermally with the resistance layer 12, contribute to increasing the heat capacity of the resistance layer 12. Accordingly, the heat of the resistance layer 12, which is generated by current to flow between the contact hole 14 and the contact hole 17, is conducted to the Al layers 19 and 20 which are upper layers. As a result, the polycrystalline silicon being contained in the resistance layer 12 is prevented from being fused-cut by heat.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、入力保護回路のポリシリコン入力抵抗層が瞬
間的な大電流によって熱溶断されるのを防止し得る半導
体装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a semiconductor device that can prevent a polysilicon input resistance layer of an input protection circuit from being thermally blown out by an instantaneous large current.

[背景技術] 半導体装置の内部回路を構成するMO3素子のゲート酸
化膜の絶縁破壊を防止するために、入力保ff1回路が
一般に用いられている。この入力保護回路は入力保護抵
抗、ダイオードあるいはクランプMoSトランジスタ等
で構成され種々の回路が提案されている。たとえばその
代表的な回路を紹介すると、第1図に示すように、入力
パソド1に直列に入力保護抵抗2が介挿され、内部回路
に接続される入力端子3と並列にクランプMOSトラン
ジスタ4が接続されている。クランプMOSトランジス
タ4のゲートとソースはともに接地されている。このよ
うな入力保護回路においては、入力パッド1に印加され
る高電位を入力保護抵抗2およびクランプMOSトラン
ジスタ4のサーフェスブレークダウンによって逃がして
、内部回路に直接高電位がかからないようにしている。
[Background Art] In order to prevent dielectric breakdown of the gate oxide film of the MO3 element constituting the internal circuit of a semiconductor device, an input protection ff1 circuit is generally used. This input protection circuit is composed of an input protection resistor, a diode, a clamp MoS transistor, etc., and various circuits have been proposed. For example, to introduce a typical circuit, as shown in Fig. 1, an input protection resistor 2 is inserted in series with the input terminal 1, and a clamp MOS transistor 4 is connected in parallel with the input terminal 3 connected to the internal circuit. It is connected. The gate and source of clamp MOS transistor 4 are both grounded. In such an input protection circuit, a high potential applied to the input pad 1 is released by surface breakdown of the input protection resistor 2 and the clamp MOS transistor 4, so that the high potential is not directly applied to the internal circuit.

ところで入力保護抵抗2は、ポリシリコン等の配線材料
によるパターンによって形成されたものと、半導体基板
内に形成した拡散層による拡散抵抗によって形成された
ものとがある。拡散抵抗によって形成された入力保護抵
抗は1通常CMOSタイプの内部回路には適用されてい
ない。これは、入力保護抵抗の拡散層が半導体装置のラ
ッチアップに影響を及ぼすからである。したがって、C
MOSタイプの内部回路にはポリシリコンによって形成
された入力保護抵抗2が一般に用いられている。
By the way, the input protection resistor 2 can be formed by a pattern made of a wiring material such as polysilicon, or by a diffused resistor formed by a diffusion layer formed in a semiconductor substrate. Input protection resistors formed by diffused resistors are usually not applied in CMOS type internal circuits. This is because the diffusion layer of the input protection resistor affects latch-up of the semiconductor device. Therefore, C
Input protection resistors 2 made of polysilicon are generally used in MOS type internal circuits.

この種のポリシリコンによる入力保護抵抗2を有した入
力保護回路を検討中に、本発明者は以下のような問題点
があることを見出した。すなわち、パターンによる入力
保護抵抗2は、半導体基板の絶縁膜たとえば5i02酸
化膜上に形成されていて、一般に第2図に示すように細
長い形状を有している6図において符号2はポリシリコ
ン入力保護抵抗であって、一端側はコンタク1−5を通
してアルミニウム配線6によってパッド1に接続され。
While studying an input protection circuit having this type of input protection resistor 2 made of polysilicon, the inventor found the following problems. That is, the patterned input protection resistor 2 is formed on an insulating film, such as a 5i02 oxide film, of a semiconductor substrate, and generally has an elongated shape as shown in FIG. It is a protective resistor, and one end side is connected to the pad 1 by an aluminum wiring 6 through a contactor 1-5.

他端側はコンタクト7を通してアルミニウム配線8によ
ってクランプMOSトランジスタ4および内部回路の入
力端子3に接続されている。このような入力保護抵抗2
に高電圧が印加されると、細長い入力保護抵抗2に瞬間
的に高電流が流れ、それによる熱によって途中が溶断さ
れてしまうことが判明した。拡散抵抗による入力保護抵
抗2の場合には、基板に直接熱が逃げるのであるが、絶
縁膜に周囲が覆われたポリシリコンパターンによる入力
保護抵抗2の場合には、コンタクト5および7以外には
熱の逃げ場がないためである。
The other end is connected to the clamp MOS transistor 4 and the input terminal 3 of the internal circuit by an aluminum wiring 8 through a contact 7. Input protection resistor 2 like this
It has been found that when a high voltage is applied to the input protection resistor 2, a high current instantaneously flows through the elongated input protection resistor 2, and the resulting heat causes the part of the input protection resistor 2 to melt down. In the case of the input protection resistor 2 made of a diffused resistor, heat escapes directly to the substrate, but in the case of the input protection resistor 2 made of a polysilicon pattern surrounded by an insulating film, there is no contact other than contacts 5 and 7. This is because there is no place for the heat to escape.

[発明の目的] 本発明の目的は、入力保護回路のパターンによる入力抵
抗層の熱容量を大として入力抵抗層の熱溶断を防止し得
る半導体装置を提供するものである。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can prevent thermal melting of the input resistance layer by increasing the heat capacity of the input resistance layer due to the pattern of the input protection circuit.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は1
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention are as follows:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要コ 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、下記のとおりである。
[Summary of the Invention A brief outline of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、入力パッドと内部回路との間に介挿される入
力保護回路のパターンによる入力抵抗層に対して熱的に
結合された複数個の熱伝導層を設けることによって、入
力抵抗層の全体としての熱容量を大きくすることができ
るので、入力抵抗層の途中に生じる熱溶断を防止し得る
半導体装置を達成するものである。ここで熱的に結合さ
れた熱伝導層とは、後に説明するように入力抵抗層自体
の電気抵抗を下げることなく、入力抵抗層の熱容量を大
きくする層をいう。
That is, by providing a plurality of thermally conductive layers that are thermally coupled to the input resistance layer based on the pattern of the input protection circuit inserted between the input pad and the internal circuit, the overall input resistance layer can be improved. Since the heat capacity can be increased, a semiconductor device can be achieved that can prevent thermal meltdown occurring in the middle of the input resistance layer. Here, the thermally coupled heat conductive layer refers to a layer that increases the heat capacity of the input resistive layer without lowering the electrical resistance of the input resistive layer itself, as will be explained later.

[実施例] 以下本発明の半導体装置の一実施例を第3図および第4
図を参照して詳細に説明する。
[Example] An example of the semiconductor device of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.
This will be explained in detail with reference to the drawings.

第3図は入力抵抗層と熱伝導層との関係を示す平面図で
あり、第4図は半導体基板上に具体化された本発明の半
導体装置の断面Jnη造を示す図である。
FIG. 3 is a plan view showing the relationship between the input resistance layer and the thermally conductive layer, and FIG. 4 is a diagram showing the cross-sectional Jnη structure of the semiconductor device of the present invention embodied on a semiconductor substrate.

第4図において、符号10は半導体基板であってたとえ
ばP型シリコン半導体暴板である。この基板10に入力
保護回路および内部回路が形成されており、第4図は入
力保護回路の一部である入力保護抵抗の入力抵抗層の周
辺の構造を示している。
In FIG. 4, reference numeral 10 denotes a semiconductor substrate, such as a P-type silicon semiconductor substrate. An input protection circuit and an internal circuit are formed on this substrate 10, and FIG. 4 shows the structure around the input resistance layer of the input protection resistor that is part of the input protection circuit.

半導体基板10の表面は、基板10を熱酸化して形成し
た比較的厚い5t02酸化膜11(第1の絶縁層)によ
って覆われている。
The surface of the semiconductor substrate 10 is covered with a relatively thick 5t02 oxide film 11 (first insulating layer) formed by thermally oxidizing the substrate 10.

このSiO□酸化膜11上には、CVD法により堆積さ
れたポリシリコンをホ1−エツチングして所要の形状に
した入力保護回路の入力抵抗層12が形成されている。
On this SiO□ oxide film 11, an input resistance layer 12 of an input protection circuit is formed by etching polysilicon deposited by the CVD method into a desired shape.

入力抵抗層12の形状は第2図において示すように細長
い矩形状であり、所期の抵抗値を与えるようになされて
いる。
The input resistance layer 12 has an elongated rectangular shape as shown in FIG. 2, and is designed to provide a desired resistance value.

入力抵抗層12の上部には、たとえばリンシリケートグ
ラス(PSG)[による第2の絶縁層13が形成され、
この第2の絶縁層13にコンタクト孔14,15,16
,17が形成されている。また、コンタクト孔形成後の
第2の絶縁層13上にはアルミニウム層1.8,19,
20.21−が所要の蒸着ならびにバターニング工程を
経て形成されている。最上層にはPSG膜等のパッシベ
ーション膜22が形成されている。
A second insulating layer 13 made of, for example, phosphosilicate glass (PSG) is formed on the input resistance layer 12.
Contact holes 14, 15, 16 are formed in this second insulating layer 13.
, 17 are formed. Moreover, on the second insulating layer 13 after the contact hole is formed, aluminum layers 1.8, 19,
20.21- is formed through necessary vapor deposition and patterning steps. A passivation film 22 such as a PSG film is formed on the top layer.

第3図および第4図において、コンタクト孔14.17
およびアルミニウム層18.21は従来と変わりがない
。すなわち、アルミニウム層18は入力抵抗層12の一
端を入力パッドに接続するものであり、アルミニウム層
21はクランプMO3素子ならびに内部回路の入力端子
に入力抵抗層12の他端を接続するものである。ところ
で。
In FIGS. 3 and 4, contact hole 14.17
The aluminum layers 18 and 21 are the same as before. That is, the aluminum layer 18 connects one end of the input resistance layer 12 to the input pad, and the aluminum layer 21 connects the other end of the input resistance layer 12 to the clamp MO3 element and the input terminal of the internal circuit. by the way.

図示する実施例においては、コンタクト孔15゜16な
らびにアルミニウムJIJ19.20(fi伝導WJ)
が入力抵抗WJ12のコンタク1一孔14.17間に設
けられている。
In the illustrated embodiment, contact holes 15°16 and aluminum JIJ19.20 (fi conductive WJ) are used.
is provided between contact 1 and hole 14.17 of input resistor WJ12.

コンタクト孔15.16は人力抵抗W112の上表面と
各々のアルミニウム層19.20 (熱伝導層)とを接
続するためのものであるが、コンタクト孔15.16の
面積は比較的小さく、かつ、入力抵抗層12とアルミニ
ウム層19.20との電気的接触は上表面だけに限られ
ている。従って。
The contact holes 15.16 are for connecting the upper surface of the human resistor W112 and each aluminum layer 19.20 (thermal conductive layer), but the area of the contact holes 15.16 is relatively small, and Electrical contact between input resistive layer 12 and aluminum layer 19.20 is limited to the top surface only. Therefore.

入力抵抗層12の抵抗値に及ぼす影響は小さい6また、
アルミニウム層19.20は、第2の絶縁層13を通し
て、入力抵抗層12の上部に比較的大きな広がり(実施
例においては長方形)をもって形成されている。このた
め、入力抵抗層12と熱的に結合されたアルミニウムf
f119.20は入力抵抗層12の熱容量を大きくする
のに寄与している。従って、コンタクト孔14とコンタ
クト孔17の間に流れる電流によって発生する入力抵抗
層12の熱は、上層のアルミニウム層19.20に伝達
されるので入力抵抗層12のポリシリコンの熱溶断を防
止する作用をしている。
The influence on the resistance value of the input resistance layer 12 is small6.
The aluminum layer 19,20 is formed with a relatively large extent (rectangular in the example) on top of the input resistance layer 12 through the second insulating layer 13. Therefore, the aluminum f thermally coupled to the input resistance layer 12
f119.20 contributes to increasing the heat capacity of the input resistance layer 12. Therefore, the heat in the input resistance layer 12 generated by the current flowing between the contact hole 14 and the contact hole 17 is transferred to the upper aluminum layer 19, 20, thereby preventing the polysilicon of the input resistance layer 12 from being thermally fused. It is working.

なお、上記実施例において、熱伝導層すなわちアルミニ
ウム層19.20は、入力抵抗層12に2個設けている
がこれに限るものではない、すなわち、入力抵抗層12
の上表面に形成されるコンタクト孔での入力抵抗層12
の抵抗値の減少やアルミニウム層間の第2の絶縁層13
上での電気的絶縁のためのパターニングによる寸法余裕
の許容を考慮するかぎり、形成するアルミニウム層の数
に制限はない、同様に、アルミニウム層(熱伝導層)の
形状も実施例の長方形に限らず種々の形状をとることが
可能である。
In the above embodiment, two heat conductive layers, that is, aluminum layers 19 and 20 are provided in the input resistance layer 12, but the invention is not limited to this.
Input resistance layer 12 at the contact hole formed on the upper surface of
and the second insulating layer 13 between the aluminum layers.
There is no limit to the number of aluminum layers to be formed as long as the allowance for dimensional margins due to patterning for electrical insulation is taken into account. Similarly, the shape of the aluminum layer (thermal conductive layer) is also limited to the rectangle shown in the example. It is possible to take various shapes.

また、入力抵抗層12および熱伝導層19.20はそれ
ぞれポリシリコンおよびアルミニウムに限定されるわけ
でないが、熱伝導層の材料を人力抵抗層の材料よりも熱
伝導率が高いものを選ぶのがよい。
In addition, although the input resistance layer 12 and the thermally conductive layers 19 and 20 are not limited to polysilicon and aluminum, respectively, it is preferable to select a material for the thermally conductive layer that has higher thermal conductivity than the material for the manual resistance layer. good.

[効果コ 以上説明したように、入力抵抗層に対して熱伝導層を新
たに設けることにより、入力抵抗層の熱容量が増加する
ので、入力抵抗層の熱溶断を防止でき静電破壊耐圧が向
上するという効果が得られる。
[Effects] As explained above, by providing a new heat conductive layer for the input resistance layer, the heat capacity of the input resistance layer increases, which prevents thermal melting of the input resistance layer and improves the electrostatic breakdown voltage. The effect of doing so can be obtained.

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが1本発明は上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。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

[利用分野] 本発明は入力保護回路の入力保護抵抗の熱溶断を防止す
るのに適用でき、広<CMO5集積回路に利用できる。
[Field of Application] The present invention can be applied to prevent thermal blowout of an input protection resistor of an input protection circuit, and can be applied to a wide range of CMO5 integrated circuits.

また、少なくとも熱容量の少ない絶縁層等に囲まれた素
子の熱容量の増加にこの技術を利用できる。
Furthermore, this technique can be used to increase the heat capacity of an element surrounded by an insulating layer or the like having at least a small heat capacity.

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

第1図は入力保護回路およびその入力保護抵抗の代表的
な回路を示す図、 第2図は入力パッドと内部回路間に介挿される従来の入
力抵抗層の形状と接続関係を示す平面図、第3図は1本
発明の一実施例である。入力抵抗層の形状と熱伝導層と
の関係を示す図、第4図は、第3図に示す実施例の半導
体基板上の具体的な断面稙造を示す図である。 1・・・入力パッド、2・・・入力保護抵抗(入力抵抗
N)、3・・・内部回路入力端子、4・・・クランプM
QSトランジスタ、5,7・・・コンタクト、6.8・
・・アルミニウム配線、lO・・・半導体基板。 11・・・5i02酸化膜(第1の絶B層)、12・・
・入力抵抗層、13・・・PSG膜(第2の絶縁層)、
14,15,16.17・・・コンタクト孔、18.2
1・・・アルミニウム層、19.20・・・アルミニウ
ム層(熱伝導層)、22・・・パッシベーション膜。 第   1  図 第  2t2I 第  3  図
Fig. 1 is a diagram showing a typical circuit of an input protection circuit and its input protection resistor; Fig. 2 is a plan view showing the shape and connection relationship of a conventional input resistance layer inserted between an input pad and an internal circuit; FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. FIG. 4, which is a diagram showing the relationship between the shape of the input resistance layer and the heat conductive layer, is a diagram showing a specific cross-sectional structure on the semiconductor substrate of the embodiment shown in FIG. 3. 1... Input pad, 2... Input protection resistor (input resistance N), 3... Internal circuit input terminal, 4... Clamp M
QS transistor, 5, 7... contact, 6.8...
...Aluminum wiring, lO...semiconductor substrate. 11...5i02 oxide film (first B layer), 12...
- Input resistance layer, 13...PSG film (second insulating layer),
14, 15, 16.17... contact hole, 18.2
1... Aluminum layer, 19.20... Aluminum layer (thermal conductive layer), 22... Passivation film. Figure 1 Figure 2t2I Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板上、第1の絶縁層の上に形成された入力
保護回路のパターンによる入力抵抗層と、この入力抵抗
層上に形成された第2の絶縁層と、この第2の絶縁層上
に複数個形成された熱伝導層とを有し、前記各々の熱伝
導層は、前記第2の絶縁層に形成された対応する各々の
コンタクト孔を通して前記入力抵抗層に接続されている
ことを特徴とする半導体装置。 2、前記熱伝導層は、前記入力抵抗層を構成する材料よ
りも熱伝導率が高いものによって形成されている特許請
求の範囲第1項記載の半導体装置。 3、前記熱伝導層はアルミニウム、前記入力抵抗層はポ
リシリコンによってそれぞれ形成されている特許請求の
範囲第1項あるいは第2項に記載の半導体装置。
[Claims] 1. On a semiconductor substrate, an input resistance layer with a pattern of an input protection circuit formed on a first insulating layer, and a second insulating layer formed on this input resistance layer; a plurality of heat conductive layers formed on the second insulating layer, each of the heat conductive layers passing through a corresponding contact hole formed in the second insulating layer to the input resistance layer. A semiconductor device characterized by being connected to. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the thermally conductive layer is formed of a material having higher thermal conductivity than the material constituting the input resistance layer. 3. The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the thermally conductive layer is made of aluminum, and the input resistance layer is made of polysilicon.
JP16495684A 1984-08-08 1984-08-08 Semiconductor device Pending JPS6143465A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112234142A (en) * 2020-12-14 2021-01-15 南京元络芯科技有限公司 High-power radio-frequency semiconductor integrated resistor and semiconductor chip

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