KR20000004978A - 반도체집적회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 기판(2)상에 형성되며 제 1 도전형의 제 1 반도체 영역(4)과 제 2 도전형의 제 2 반도체 영역(5) 사이에 형성된 액티브 pn 접합을 갖는 소자(3), 및 상기 소자(3)에 할당되며 과전압 및/또는 정전기 전하를 소산시키는 작용을 하는 보호회로(8)를 가지는 반도체 집적회로에 관한 것이다. 소자(3)에 할당된 보호회로(8)는 반도체 마운트(7)상에 형성된 보호용 pn 접합(9), 반도체 마운트(7)에 배치된 제 1 도전형의 제 1 반도체 영역(10), 및 제 2 도전형의 제 2 반도체 영역(11)을 가지며, 상기 제 2 도전형의 제 2 반도체 영역(11)은 반도체 기판(2)에 형성된 제 1 도전형의 제 1 반도체 영역(4)에 전기적으로 결합된다.
Description
반도체 집적회로, 특히 반도체 레이저 회로나 적외선 발광 다이오드와 같은 고속 광전자 전송 소자들은 전송 소자의 pn 접합의 반대방향으로의 전압 스파이크나 정전기 전하(ESD)에 민감하며, 이는 소자에 손상을 입히거나 소자의 파괴를 초래하게 된다. ESD 손상을 피하기 위하여, 공지된 반도체 집적회로는 소자의 반도체 기판상에 형성되며 특히 소자의 액티브 pn 접합의 접속점과 접지 사이에 접속된 보호용 다이오드 형태로 과전압을 소산시키는 작용을 하는 보호 회로를 갖는다. 보호 회로는 소자와 동일한기판상에서 정확하게 과전압에 대해 보호되는 소자의 최근방에 배치된다. 동일한 기판상에 보호회로를 제조하는 것은 특히 갈륨 비화물, 인듐 인화물등과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물로 이루어진 반도체 기판을 갖는 광전자 전송 소자의 경우에 어려움을 초래할 수 있다. 한편, 반도체 기판상에 보호회로를 형성하는데 이용될 수 있는 공간은 구성배치 때문에 제한될 수 있다. 더욱이, 광전자 전송 소자는 특히 대체로 높은 전송 파워전송 때문에 소자의 동작 동안에 열의 양호한 소산을 보장하기 위한 측정을 필요로 한다. 적합하지 못한 방법에서, Ⅲ-Ⅴ 화합물로 이루어진 반도체 재료는 실리콘보다 더 나쁜 열 도전성을 가지며, 그 결과, 대부분의 이러한 전송소자에서는, 전송 소자 칩에 열적으로 결합되고 전송 소자의 칩 영역에 비해 더 큰 영역과 낮은 열 저항을 갖는 재료로 이루어진 마운트(mount)가 양호한 열 소산을 위하여 사용된다.
발명의 요약
본 발명은 액티브 소자와 액티브 소자에 할당되며 과전압을 소산시키는 작용을 하는 보호회로를 갖는 반도체 집적회로를 제공하는 것을 목적으로 하며, 반도체 집적회로에서 보호 회로는 이러한 구조로 이루어지고 소자의 동작동안에 생성된 열의 최대 가능한 소산의 요건들을 동시에 응하는 것이 가능한 방법으로 액티브 소자에 집적될 수 있다.
상기 목적은 청구범위 1항에 따른 반도체 집적회로에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 소자에 할당되고 과전압 및/또는 정전기 전하를 소산시키는 작용을 하는 보호회로는 반도체 마운트 상에 형성되며 반도체 마운트에 배치된 제 1 도전형의 제 1 반도체 마운트 영역 및 제 2 도전형의 제 2 반도체 마운트 영역을 가진다. 제 2 도전형의 제 2 반도체 영역은 반도체 기판에 형성된 제 1 도전형의 제 1 반도체 영역에 전기적으로 결합된다.
본 발명은 별도의 반도체 마운트상에 전기적으로 차단성이지만 높은 열 도전성의 pn 접합의 형태로 액티브 소자에 할당된 보호회로를 형성하는 관점을 기초로한다. 실리콘을 갖는 반도체 재료로 이루어진 반도체 마운트를 사용함으로써, 아주 간단한 방법으로 보호회로를 제조하고 그것을 반도체 마운트에 집적시킬 수 있으며, 그러므로 소자의 동작동안에 생성된 파워 때문에 열의 양호한 소산을 위해 동시에 제공될 수 있다. 보호회로의 pn 접합이 소자의 동작동안에 전기적으로 차단되기 때문에, 액티브 소자에 대한 전기적 절연을 위해 높은 열 저항을 갖는 산화 또는 질화 절연물이 전혀 필요없다.
본 발명의 원리에 따르면, 이 경우 반도체 기판에 형성된 소자의 pn 접합과 반도체 마운트 상에 형성된 보호회로의 보호용 pn 접합은 서로 평행하게 역방향 접속된다.
반도체 기판상에 형성된 소자는 독립적이고 별도로 제조되고 반도체 마운트상에 장착되어 그것에 의해 지지되는 반도체 칩을 구성하는 것이 이롭게 제공된다. 더욱이 반도체 마운트의 재료는 높은 열 도전성을 가지며 액티브 pn 접합을 가지는 소자의 반도체 기판은 반도체 마운트에 열적으로 결합되는 것이 이롭게 제공된다. 비교적 작은 영역의 소자에 대해서도, 반도체 마운트에 양호한 열적 결합에 의해 소자의 동작동안에 생성된 열의 유리한 소산을 보장할 수 있으며, 반도체 마운트는 열 소산의 목적을 위해 소자에 비해 상당히 큰 유효영역을 갖는다.
본 발명의 바람직한 구성에 있어서, 전기적으로 그리고 열적으로 도전성의 얇은 금속층은 액티브 pn 접합을 가지는 소자의 반도체 기판과 반도체 마운트 사이에 제공될 수 있다. 소자의 반도체 기판은 이롭게는 반도체 마운트의 얇은 금속층위에 전기적으로 도전성의 접착제에 의해 고착될 수 있다.
본 발명의 바람직한 적용에 있어서, 반도체 기판상에 형성되며 액티브 pn 접합을 가지는 소자는 광전자 전송 소자를 이루며, 전송 소자의 동작동안, 액티브 pn 접합은 순방향 바이어스되고 반도체 마운트상에 형성된 보호용 pn 접합은 역방향 바이어스된다. 반도체 마운트상에 형성된 보호회로의 보호용 pn 접합은 둘다 p형 영역일 때 액티브 전송 소자에 걸리는 높은 역방향 전압을 방지하며, 반도체 마운트 상에 형성된 보호 다이오드의 n형 영역은 반도체 소자의 액티브 pn 접합의 p형 및 n형 영역과 평행하게 전기적으로 역방향 접속된다.
제조하는데 특히 간단한 본 발명의 구성에 있어서, 제 1 도전형의 제 1 반도체 영역은 전기도전성 소자 콘택형성층(contact-making layer)이 제공되고, 이 콘택형성층은 제 2 도전형의 제 2 반도체 마운트 영역의 표면상에 배치되는 콘택 영역에 본딩 와이어를 통해 접속된다.
본 발명에 따른 장치는 과전압 및/또는 정전기 척에 대한 보호회로의 민감성이 보호회로의 캐패시턴스를 형성하는 제 1 및 제 2 반도체 마운트의 적당한 도핑에 의해 세팅될 수 있다. 반도체 마운트에 대한 기판 재료의 적당한 선택에 있어서, 보호 다이오드의 캐피시턴스가 넓은 범위안에서 적정하게 세팅되도록 할 수 있다. 이 경우, 캐패시턴스는 특히 액티브 소자의 주파수 응답의 손상이 전혀 없고 동시에 과전압 및/또는 정전기 전하에 대한 민감성이 충분히 높게 되도록 선택된다.
본 발명의 다른 특징, 이점 및 방법들은 도면을 참조로 실시예의 설명으로부터 명백할 것이다.
본 발명은 반도체 기판상에 형성되고 제 1 도전형의 제 1 반도체 영역과 제 2 도전형의 제 2 반도체 영역 사이에 형성된 액티브 pn 접합을 갖는 소자, 및 상기 소자에 할당되며 과전압 및/또는 정전기 전하를 소산시키는 작용을 하는 보호회로를 갖는 반도체 집적회로에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 집적회로를 도시한 도면.
도 1은 p 도전형의 제 1 반도체 영역(4)과 n 도전형의 제 2 반도체 영역(5) 사이에 형성된 액티브 pn 접합을 이루며 반도체 기판(2)상에 형성된 광전자 전송소자(3)를 갖는 반도체 집적회로(1)를 도시한다. 광전자 전송소자(3)는 예를 들면 반도체 기판의 기본재료로서 갈륨 비화물이나 인듐 인화물을 갖는, 별도로 제조된 반도체 레이저나 적외선 전송 다이오드 칩을 이룬다. 전송소자(3)의 동작동안에 생성된 열을 소산시키기 위하여, 후자는 높은 열 도전성을 갖는 재료 특히 실리콘으로 이루어진 대영역 반도체 마운트(7)상에 열적으로 결합된다. 역방향으로 액티브 전송소자(3)의 전압 스파이크나 정전기 전하에 대한 보호를 위해, 본 발명에 따른 방법에서 반도체 마운트(7)상에 형성된 보호용 pn 접합(9)을 가지며 p 도전형의 반도체 마운트에 배치된 제 1 반도체 마운트 영역(10)과 n 도전형의 제 2 반도체 마운트 영역(11)을 가지는 보호 다이오드 형태로 소자(3)에 할당된 보호회로(8)가 제공된다. 보호 다이오드(8)의 n형 영역(11)은 반도체 마운트(7)의 표면(12)상에 배치되고 p형 영역(4)의 표면위의 도전성 소자 콘택형성층(15)에 본딩 와이어(14)를 통해 전기적으로 접속되는 금속 콘택 영역(13)에 전기적으로 접속된다. 반도체 마운트(7)의 p형 영역(10)은 전기적으로 열적으로 도전성인 얇은 금속층(16)을 통해 전송 소자(3)의 n형 영역과 전기접촉한다. 이러한 방법으로, 소자(3)의 액티브 pn 접합과 반도체 마운트(7)상에 형성된 보호회로(8)의 보호용 pn 접합(9)은 서로 평행하게 역방향 접속된다. 참조부호 17은 얇은 전기절연층을 가리킨다. 전송 소자(3)의 동작 동안에, 액티브 pn 접합(6)은 순방향 바이어스되고 반도체 마운트(7)상에 형성된 보호용 pn 접합(9)은 역방향 바이어스된다. 예를 들면 전자기 방전으로 인한 전송소자(3)의 역방향으로의 전압 스파이크는 반도체 마운트(7)에서 도전성 보호용 pn 접합(9)에 의해 효과적으로 단락되며, 그 결과 정전기 전하 또는 과전압 때문에 소자(3)의 손상이나 파괴를 효과적으로 피할 수 있게 된다. 이 경우, 보호용 pn 접합(9) 때문에 형성된 반도체 마운트(7)의 부가 캐패시턴스는 액티브 전송 소자(3)의 순방향으로 정전기 손상에 대한 보호의 측정을 제공한다.
Claims (10)
- 반도체 기판(2)상에 형성되며, 제 1 도전형의 제 1 반도체 영역(4)과 제 2 도전형의 제 2 반도체 영역(5) 사이에 형성된 액티브 pn 접합(6)을 가지는 소자(3); 및 상기 소자(3)에 할당되며 과전압 및/또는 정전기 전하를 소산시키는 보호회로(8)를 갖는 반도체 집적회로에 있어서,상기 소자(3)에 할당되며 과전압 및/또는 정전기 전하를 소산시키는 보호회로(8)는 반도체 마운트(7)상에 형성된 보호용 pn 접합(9), 상기 반도체 마운트(7)에 배치된 제 1 반도체 마운트 영역(10), 및 제 2 도전형의 제 2 반도체 마운트 영역(11)을 가지며, 상기 제 2 도전형의 제 2 반도체 마운트 영역(11)은 상기 반도체 기판(2)에 형성된 상기 제 1 도전형의 제 1 반도체 영역(4)에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
- 제 1항에 있어서, 상기 반도체 기판(2)에 형성된 소자의 액티브 pn 접합(6)과 반도체 마운트(7)상에 형성된 보호회로의 보호용 pn 접합(9)은 서로 평행하게 역방향 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
- 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 반도체 기판(2)상에 형성된 소자(3)는 독립적으로 별도로 제조되고 반도체 마운트(7)상에 장착되어 마운트에 의해 지지되는 반도체 칩을 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
- 제 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 마운트(7)의 재료는 높은 열 도전성을 가지며, 상기 액티브 pn 접합을 가지는 소자(3)의 반도체 기판(2)은 상기 반도체 마운트(7)에 열적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
- 제 4항에 있어서, 액티브 pn 접합(6)을 가지는 소자(3)의 반도체 기판(2)과 반도체 마운트(7) 사이에 전기적으로 열적으로 도전성의 얇은 금속층(16)이 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
- 제 1항 내지 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 기판(2) 및 반도체 마운트(7)의 재료는 다른 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
- 제 6항에 있어서, 상기 반도체 마운트(7)의 재료는 실리콘을 가지며, 상기 반도체 기판(2)의 재료는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물, 특히 갈륨 비화물이나 인듐 인화물을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
- 제 1항 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 기판(2)상에 형성되며 액티브 pn 접합(6)을 가지는 소자(3)는 광전자 전송소자(3)를 구성하며, 상기 전송소자(3)의 동작동안에는, 액티브 pn 접합(6)은 순방향 바이어스되고 반도체 마운트(7)상에 형성된 보호용 pn 접합(9)은 역방향 바이어스되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
- 제 1항 내지 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 도전형의 제 1 반도체 영역(4)에는 도전성 소자 콘택형성층(15)이 제공되며, 상기 콘택형성층은 상기 제 2 도전형의 제 2 반도체 마운트 영역(11)의 표면상에 배치된 콘택영역(13)에 본딩 와이어(14)에 의해 전기접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
- 제 1항 내지 9항중 어느 한 항에 있어서, 과전압 및/또는 정전기 전하에 대한 상기 보호회로(8)의 민감성은 상기 보호회로(8)의 캐패시턴스를 형성하기 위한 상기 제 1 및 제 2 반도체 마운트 영역(10,11)의 도핑에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.
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