JPS62274664A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入力端子に加えられる静電気などの外部サー
ジから装置を保護するだめの入力保護回路を備えた半導
体装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図は、従来のＭＯ３型半導体装置の一例の入力保護
回路（ａ）、マスターパターンｆｂｌを示す。第２図に
おいて、入力保護回路（ａ）は多結晶シリコン又は、拡
散層から成る抵抗ＲとＭＯＳトランジスタＴＲＩから成
るもので、節点ＡＫ：存在する寄生容量Ｃｓｔと抵抗Ｒ
で決まる時定数τ＝Ｃ３ｔ−Ｒにより、入力端子ＩＮか
らの外部サージのピーク電圧を下げると共に、ＭＯＳト
ランジスタＴＲｒ　のパンチスルーを利用してサージの
電荷を逃がし、節点Ａにおける電圧を低下させることに
なシ、入力トランジスタＴＲｏ　　のゲート基板などに
かかる電界強度を小さくして酸化膜の破壊などを防止す
るものである。

尚、抵抗Ｒを拡散層で形成した場合、抵抗ＲのＮ＋型不
純物領域と、Ｐ型基板で必然的に形成されるＮ＋Ｐ　　
ダイオードによって、入力端子ＩＮからの外部サージを
ＮＡＰダイオードの逆方向特性により基板へブレイクダ
ウンさせて、抵抗Ｒにかかる入力サージを緩和する効果
を持つ。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の入力保護回路は、実際にはマスクレイア
ウトに大きく依存し、マスクレイアウト上の制約となる
ことが多いという問題点がある。

たとえば、第２図（ｂ）において、入力端子ｓａＫ外部
すニジが印加されると、拡散層抵抗＠とＭＯＳトランジ
スタＴＲ１に伝達される以前に、まず入力端子５ａと拡
散層１ａに接続するコンタクト３ａにサージがかかシ、
コンタク）３ａ付近の拡散層１ａの接合がブレイクダウ
ンしてしまう。この時、コンタク）３Ｊｌ近傍に他の基
準電位の拡散層１ｂの領域が存在すると拡散層１ａ−基
板（Ｐ型）−拡散層１ｂで形成される。ＮゝＰＮ＋バイ
ポーラ異常電流が拡散層１ｂＫ集中し、その接合部が瞬
時的に高温になシ、接合部の破壊や上部アルミ５ｄの溶
融、短絡を引き起こす。また、この場合、コンタクト３
ｄが１つしかない小さな拡散層の場合には、さらに問題
が顕著となる。

このように、従来の入力保護装置では、他の入力端子に
付属している入力保護装置、内部回路などの拡散層との
位置関係に注意を要し、マスクレイアウト上の制約事項
となっている。

本発明は目的は、レイアウトの自由度が高く、保護機能
の高い半導体入力保護装催ヲ提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は一導電型の半導体基板と逆導を型の不純物拡散
層で形成された抵抗体を有する半導体入力保護装置にお
いて前記半導体基板上に近接して平行に延在する前記逆
導電型の不純物拡散層のいずれか一方が接地端子あるい
は、電源端子に接続されており、且つ他の一方が内部回
路への外部入力端子に接続されており、前記平行に延在
する２つの不純物拡散層領域間を分離する領域上には、
導電性電極層が存在しておらず前記抵抗体が分割された
前記入力端子と前記不純物拡散層との接続部の間より延
在して設けられており、この前記抵抗体を通じて内部回
路に入力信号を伝達し得る事を特徴とする。

〔実施例〕

次に１不発明について口面を参照して説明する。

第１図（ａ）は、本発明の半導体入力保護装置の一実施
例を示す平面図で、第１図（ｂ）Ｆｉ、第１図（ａ）の
Ｘ−Ｙ１ｆＭ断面図を示す。

本実施例においては、ボンブイイブパッドあるいは入力
端子５ａ、ボンディング用スルーホール６は従来例と同
様であるが、ポンディングパッド５３はコンタクト開孔
部４ａを介して不純物（例えばリン）を含んだ低抵抗多
結晶シリコン層２ａＫ接続され、さらに、他のコンタク
ｌ孔部３ａを介して基板１１の上に形成さ五た不純物（
例えばヒ素）拡散層１ａに接続されている。全く同様に
不純物拡散層１ａと隣接する不純物拡散層１ｂと接地電
位あるいは、電源電位の金楓（アルミニウム）配線５ｂ
との接続もコンタクト開孔部３ｂ。

不純物（例えばリン）１含んだ多結晶シリコン層２ｂ、
コンタクト開孔部４ｂを介して形成されている。

また、この半導体装Ｍはパッドスルーホール６の領域を
除いて厚い酸化膜１５が被着されている。

不純物拡散層１ａと１ｂは、間隔４μｍ長さ１００μｍ
にわたって隣接している。さらに、この隣接した領域１
ａ、１ｂＫ常に一様な電界が加わるようにコンタクト開
孔部３ａ、４ａ、３ｂ。

４ｂの形状やポンディングパッド５ａおよび金属配線層
５ｂの端も前記隣接領域１ａ、１ｂと平行に配置されて
いる。

本人力保護装置は、ポンディングパッド５ａＫ異常電圧
が印加されるととれに接続された不純物拡散層１′＆と
、接地電位あるいは電源電位に保たれた店純物拡散層１
ｂが、上述の通シ極めて狭い間隔で隣接しているため異
常電圧による不純物拡散１ａの空乏層が、接地電位ある
いは電源電位に接続された不純物拡散Ｎ１ｂに達し、パ
ンチスルーを起こし、短絡する。

この時、ポンディングパッド５ａに接続された不純物拡
散層１ａで形成された抵抗＠が不純拡散層１ａとポンデ
ィングパッド５ａ、との間に配置することによって、印
加された異常電圧のパンチスルーによる電流パスは不純
拡散層１ｂの方向に流れ、抵抗＠が、異常電圧のパンチ
スルーによる電流パスと純方向に位置しているため抵抗
■方向へのピーク電圧が下がシ保護機能を果す。

また、本実施例では多結晶シリコン層２ａ。

２ｂを１０μｍ程度とわずかに挿入することによりポン
ディングバット５＆と金属配線層５ｂを不純物拡散層１
ａ、ｌｂから垂直方向（厚さ方向）かつ水平方向にはな
す工夫がなされている。これは、異常電圧が印加された
際に、電流により瞬時的に発熱し、金属（アルミニウム
）が溶融し、短絡する現象を避けるためである。本実施
例の場合、多結晶シリコン層２ａ、２ｂの下部分くもフ
ィールドの厚い酸化膜１２と重ならない領域には、不純
物拡散領域を形成しておく必要があるため、例えば多結
晶シリコン２ａ　、２ｂを形成する以前に不純物を導入
しておくとよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、−導ｔｍの半導体基板上
に隣接して延在する他導電をの２つの不純物拡散層領域
間の分離領域には、導電性電極層を含まぬことによシ、
異常電圧が印加され、ブレイクダウンした際電流が集中
することを緩和でき、また、ブレイクダウンする接合の
近傍に基準電位の不純物拡散層を配置しているため、他
の入力パッドに付属している入力保護装置、内部回路な
どの不純物拡散層との位置関係に関する考慮なしに入力
保護装置のレイアウトを自由に行なうことができる。

たとえば、入力バッドの間隔上手さくできたシ、または
、内部回路特に、メモリーセルアレイ部やデコーダーア
レイ部など小さなコンタクトを多用した領域の近くにパ
ッドと入力保護装置を配置できるなど、半導体装置の高
集積化に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌは、本発明の半導体人力保護装置の一実施
例の平面図、第１図（ｂｌは、第１図（ａｊのＸ−Ｙ断
面図を示す。 ８２図（ａ）は、従来例の半導体入力保護等価回路図、
第２図（ｂ）は、第２図体）の一実施例のマスクパター
ン図を示す。 ｌａ、ｌｂ・・・・・・不純物拡散層、２ａ、２ｂ・−
・・・・多結晶シリコン層、３ａ、３ｂ、３ｃ・・・・
・・多結晶シリコン層と不純物拡散層とを接続するコン
タク）、４ａ、４ｂ・・・・・・多結晶シリコン層と金
属配線層とを接続するコンタクト、５ａ−＝・・・・入
力パッド、５ｂ　、　５ｃ・・・・・・接地電位および
電源電位を有する４１Ｊ４配ＭＭ、６・・・・−・パッ
ドスルーホール、１１・−・・・・半導体基板、１２・
・・・・・フィールド酸化膜、１３・・・・・・ゲート
酸化膜、１４・−・・・・層間絶縁膜、１５・・・・・
・カバー絶縁膜、ＩＮ・・・・・・入力端子、［Ｆ］・
・・・・・抵抗体、Ａ・・・・・・節点、ＴＲＯ，ＴＲ
Ｉ　　・・・・・・ＭＯＳトランジスタ、Ｃ３ｔ・・・
・・・寄生容量。 、２　〜・： 代理人　弁理士　　内　原　　　口　　　。 牢Ｉ　凹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一導電型の半導体基板と逆導電型の不純物拡散層で形成
   された抵抗体を有する半導体入力保護装置において、前
   記半導体基板上に近接して平行に延在する前記逆導電型
   の不純物拡散層のいずれか一方が接地端子あるいは電源
   端子に接続されており、且つ他の一方が内部回路への外
   部入力端子に接続されており、前記平行に延在する２つ
   の不純物拡散層領域を分離する領域上には導電性電極層
   が存在しておらず、前記抵抗体が分割された前記入力端
   子と前記不純物拡散層との接続部の間より延在して設け
   られており、この前記抵抗体を通じて内部回路に入力信
   号を伝達し得る事を特徴とする半導体装置。