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JPH08222703A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH08222703A
JPH08222703A JP7053390A JP5339095A JPH08222703A JP H08222703 A JPH08222703 A JP H08222703A JP 7053390 A JP7053390 A JP 7053390A JP 5339095 A JP5339095 A JP 5339095A JP H08222703 A JPH08222703 A JP H08222703A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
electrode layer
semiconductor substrate
transistor
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7053390A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukichi Ono
祐吉 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP7053390A priority Critical patent/JPH08222703A/en
Publication of JPH08222703A publication Critical patent/JPH08222703A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE: To improve the protection performance of a semiconductor device, which is provided with a protective element for protecting an internal element from an excessive input, without increasing the chip size. CONSTITUTION: An external lead-out electrode layer 22A is formed in the vicinity of the end edge of a semiconductor substrate 10 via insulating films 12 and 20. The layer 22A is connected with an internal element via a wiring layer 24A. An insulating film 26 is formed in such a way as to cover the layers 22A and 24A, and a connection hole 26a is provided in the film 26 for making the connection of bonding wires 28 with the layer 22A possible. A protective element, such as a lateral bipolar transistor BT forms around the hole 26a except the area directly under the hole 26a, and is connected with the layer 22A via one or a plurality of connection holes 20a provided around the hole 26a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、サージ、静電気等の
過大入力から内部素子を保護するための保護素子を備え
たIC(集積回路)装置等の半導体装置に関し、特に外
部導出用の電極層の直下を避けてそのまわりに保護素子
を設けたことによりチップサイズを増大させずに保護性
能の向上を図ったものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as an IC (integrated circuit) device provided with a protection element for protecting an internal element from an excessive input such as surge and static electricity, and particularly to an electrode layer for external lead-out. The protection performance is improved without increasing the chip size by arranging the protection element around the area directly under the area.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、入力保護回路を備えたIC装置と
しては、図10に示すものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an IC device having an input protection circuit, one shown in FIG. 10 is known.

【0003】正方形状の半導体基板(半導体チップ)1
の中央部には、例えばMOS型トランジスタ等の内部素
子を含む被保護回路2が形成されており、基板1の端縁
近傍には、多数の外部導出用電極層(ボンディングパッ
ド)3が設けられている。多数の電極層3のうち各入力
電極層と被保護回路2との間には図11に拡大して示す
ように入力保護回路4が配置され、回路4は、配線層5
A及び5Bによりそれぞれ電極層3及び回路2に接続さ
れる。
A square semiconductor substrate (semiconductor chip) 1
A protected circuit 2 including an internal element such as a MOS transistor is formed in the central portion of the substrate 1, and a large number of external lead-out electrode layers (bonding pads) 3 are provided in the vicinity of the edge of the substrate 1. ing. An input protection circuit 4 is disposed between each input electrode layer of the multiple electrode layers 3 and the protected circuit 2 as shown in an enlarged view in FIG.
A and 5B connect to the electrode layer 3 and the circuit 2, respectively.

【0004】図12,13は、入力保護回路4の互いに
異なる構成例を示すものである。図12の例では、一対
の電源ラインVDD及びVSSの間にPN接合ダイオードD
1 ,D2 を直列接続すると共にダイオードD1 ,D2
接続点に抵抗Rを介して電極層3を接続し、該接続点を
回路2内のMOS型トランジスタのゲート電極等に接続
している。この場合、正の過電圧はダイオードD2 で吸
収されると共に、負の過電圧はダイオードD1 で吸収さ
れる。従って、MOS型トランジスタ等の内部素子は、
過大入力から保護される。
12 and 13 show examples of different configurations of the input protection circuit 4. In the example of FIG. 12, the PN junction diode D is provided between the pair of power supply lines V DD and V SS.
1 and D 2 are connected in series, the electrode layer 3 is connected to the connection point of the diodes D 1 and D 2 via a resistor R, and the connection point is connected to the gate electrode or the like of the MOS transistor in the circuit 2. There is. In this case, the positive overvoltage is absorbed by the diode D 2 and the negative overvoltage is absorbed by the diode D 1 . Therefore, internal elements such as MOS transistors are
Protected from excessive input.

【0005】一方、図13の例では、電極層3をNチャ
ンネルMOS型トランジスタTのドレイン及びゲートに
接続すると共にトランジスタTのソースを電極ラインV
SSに接続し、電極層3をN型拡散層からなる拡散抵抗R
D を介して回路2内のMOS型トランジスタのゲート電
極等に接続し、拡散抵抗RD との間にPN接合を形成す
るP型層を電源ラインVSSに接続する。通常、トランジ
スタTとしては、被保護回路2内のMOS型トランジス
タのゲート絶縁膜に比べて厚いゲート絶縁膜を有するも
のが使用される。
On the other hand, in the example of FIG. 13, the electrode layer 3 is connected to the drain and gate of the N-channel MOS type transistor T, and the source of the transistor T is connected to the electrode line V.
Diffusion resistance R consisting of N-type diffusion layer connected to SS and electrode layer 3
The P-type layer connected to the gate electrode of the MOS-type transistor in the circuit 2 via D and forming a PN junction with the diffusion resistor R D is connected to the power supply line V SS . Normally, as the transistor T, one having a gate insulating film thicker than the gate insulating film of the MOS type transistor in the protected circuit 2 is used.

【0006】図13の回路において、正の過電圧はトラ
ンジスタTで吸収されると共に、負の過電圧は拡散抵抗
D のPN接合で吸収される。従って、MOS型トラン
ジスタ等の内部素子は、過大入力から保護される。
In the circuit of FIG. 13, the positive overvoltage is absorbed by the transistor T, and the negative overvoltage is absorbed by the PN junction of the diffusion resistor R D. Therefore, internal elements such as MOS transistors are protected from excessive input.

【0007】上記した従来技術によると、保護機能を強
化するには抵抗、ダイオード、トランジスタ等の保護素
子のサイズを大きくする必要があり、チップサイズの増
大を免れない。
According to the above-mentioned conventional technique, it is necessary to increase the size of the protective element such as the resistor, the diode and the transistor in order to enhance the protective function, which inevitably leads to an increase in the chip size.

【0008】このような問題点に対処するため、電極層
3の直下にポリシリコン抵抗、PN接合ダイオード等の
保護素子を形成することが提案されている(例えば、特
開平4−206767号公報、特開平4−206768
号公報等参照)。
In order to cope with such a problem, it has been proposed to form a protection element such as a polysilicon resistor or a PN junction diode directly under the electrode layer 3 (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-206767). JP-A-4-206768
No.

【0009】しかしながら、このような従来技術による
と、電極層3に対してワイヤボンディングを行なう際に
保護素子が圧力や熱を受けて変形又は破壊されることが
あり、十分な保護機能が得られないことがあった。
However, according to such a conventional technique, when the wire bonding is performed on the electrode layer 3, the protective element may be deformed or destroyed by pressure or heat, and a sufficient protective function can be obtained. There was nothing.

【0010】この発明の目的は、チップサイズを増大さ
せることなく保護性能を向上させることができる新規な
半導体装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a novel semiconductor device capable of improving the protection performance without increasing the chip size.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、保護されるべき内部素子が形成された半導体基板
と、この半導体基板の表面に形成された第1の絶縁膜
と、前記内部素子の電極を外部に導出するための電極層
であって、前記半導体基板の端縁近傍において前記第1
の絶縁膜の上に形成されたものと、前記電極層を覆って
前記第1の絶縁膜の上に形成された第2の絶縁膜であっ
て、前記電極層に外部配線を接続可能にするための接続
孔が形成されているものと、前記電極層に入力される過
大入力から前記内部素子を保護するための保護素子であ
って、前記半導体基板において前記接続孔の直下を避け
て該接続孔のまわりに形成され、前記電極層に接続され
たものとを備えたものである。
A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate having an internal element to be protected, a first insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate, and the internal element. An electrode layer for leading out the electrode of the semiconductor substrate to the outside, the first electrode being near the edge of the semiconductor substrate.
A second insulating film formed on the insulating film and a second insulating film formed on the first insulating film so as to cover the electrode layer and enable connection of external wiring to the electrode layer. And a protection element for protecting the internal element from an excessive input input to the electrode layer, the connection element being formed on the semiconductor substrate so as not to be located directly below the connection hole. Formed around the hole and connected to the electrode layer.

【0012】[0012]

【作用】この発明の構成によれば、保護素子を接続孔の
直下を避けてそのまわりに設けたので、チップサイズの
増大を回避することができると共に、電極層より内側の
領域(従来入力保護回路があった領域)に内部素子等を
形成可能となる。また、ワイヤボンディングの際に圧力
や熱が保護素子に悪影響を及ぼすことがなくなり、良好
な保護性能を得ることができる。
According to the structure of the present invention, since the protection element is provided around the connection hole so as not to be located directly below the connection hole, an increase in the chip size can be avoided and the area inside the electrode layer (conventional input protection). Internal elements and the like can be formed in the area where the circuit was located). Further, pressure and heat do not adversely affect the protection element during wire bonding, and good protection performance can be obtained.

【0013】[0013]

【実施例】図1,2は、この発明の一実施例に係る半導
体装置を示すものであり、図1は、図2のX−X’線に
沿う断面を示す。
1 and 2 show a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows a cross section taken along line XX 'of FIG.

【0014】例えば正方形状のP型シリコンからなる半
導体基板10の表面には、図10で述べたと同様にMO
S型トランジスタ等の内部素子を含む被保護回路(図
1,2では図示せず)が形成されると共に、基板10の
端縁近傍の表面には、外部導出用の電極層(ボンディン
グパッド)22A,22Bが絶縁膜12,20を介して
形成される。電極層22A,22Bは、それぞれ配線層
24A,24Bを介して被保護回路内のMOS型トラン
ジスタのゲート電極等に接続される。
On the surface of the semiconductor substrate 10 made of, for example, square P-type silicon, as in the case of FIG.
A protected circuit (not shown in FIGS. 1 and 2) including an internal element such as an S-type transistor is formed, and an electrode layer (bonding pad) 22A for external lead-out is formed on the surface near the edge of the substrate 10. , 22B are formed via the insulating films 12 and 20. The electrode layers 22A and 22B are connected to the gate electrodes and the like of the MOS type transistors in the protected circuit via the wiring layers 24A and 24B, respectively.

【0015】被保護回路がMOS型IC等を含む場合、
絶縁膜20は、MOS型トランジスタのゲート電極層と
24A,24B等の配線層との間の層間絶縁膜でありう
る。
When the protected circuit includes a MOS type IC,
The insulating film 20 may be an interlayer insulating film between the gate electrode layer of the MOS transistor and the wiring layers such as 24A and 24B.

【0016】絶縁膜20の上には、電極層22A,22
B及び配線層24A,24Bを覆って保護絶縁膜26が
形成され、絶縁膜26には、電極層22A,22Bにそ
れぞれボンディングワイヤ28を接続可能にするための
接続孔26a,26bが形成される。
On the insulating film 20, electrode layers 22A, 22A
A protective insulating film 26 is formed so as to cover B and the wiring layers 24A and 24B, and the insulating film 26 is provided with connection holes 26a and 26b for connecting the bonding wires 28 to the electrode layers 22A and 22B, respectively. .

【0017】基板10の表面において、接続孔26aの
周囲には、接続孔26aを取囲むように保護素子として
のラテラルバイポーラトランジスタBTが形成される。
このトランジスタBTにおいて、14AはN+ 型の不純
物ドープ領域からなるコレクタ領域、16AはN+ 型の
不純物ドープ領域からなるエミッタ領域、領域14A及
び16Aの間のP型領域はベース領域、18はP+ 型の
不純物ドープ領域からなるベース端子領域、24Cは領
域16A及び18を多数のコンタクト部CNcで短絡す
ると共に電源ライン(接地ライン)VSSに接続される配
線層(接地端子層)である。なお、図1において、20
bはコンタクト部CNc に対応する接続孔を示す。
A lateral bipolar transistor BT as a protection element is formed around the connection hole 26a on the surface of the substrate 10 so as to surround the connection hole 26a.
In this transistor BT, 14A is a collector region consisting of impurity-doped region of N + -type, 16A is an emitter region formed of impurity-doped region of N + -type, P-type region between the region 14A and 16A is the base region, 18 P A base terminal region made of a + type impurity-doped region, 24C is a wiring layer (ground terminal layer) which short-circuits the regions 16A and 18 with a large number of contact portions CN c and is connected to the power supply line (ground line) V SS. . In addition, in FIG.
Reference numeral b indicates a connection hole corresponding to the contact portion CN c .

【0018】不純物ドープ領域14Aにおいて、絶縁膜
12,20には、接続孔26aを取囲むように多数のコ
ンタクト部CNa に対応する多数の接続孔20aが形成
される。電極層22Aは、多数の接続孔20aを介して
多点分散的にN+ 型領域14Aと接続される。接続孔2
0a(すなわちコンタクト部CNa )は、接続孔26a
を取囲む1つのものであってもよい。この場合、電極層
22Aは、1つの接続孔を介してループ接触状態でN+
型領域14Aと接続される。このように電極層22Aを
多点分散的に又はループ接触状態でN+ 型領域14Aと
接続すると、過大入力は、電極層22Aから放射状に広
がってトランジスタBTに吸収されるようになる。
In the impurity-doped region 14A, a large number of connection holes 20a corresponding to a large number of contact portions CNa are formed in the insulating films 12 and 20 so as to surround the connection holes 26a. The electrode layer 22A is connected to the N + type region 14A in a multi-point dispersed manner through a large number of connection holes 20a. Connection hole 2
0a (i.e. contact portion CN a) is connecting hole 26a
It may be one surrounding. In this case, the electrode layer 22A is N + in a loop contact state through one connection hole.
It is connected to the mold area 14A. When the electrode layer 22A is thus connected to the N + type region 14A in a multi-point dispersive manner or in a loop contact state, an excessive input is spread radially from the electrode layer 22A and is absorbed by the transistor BT.

【0019】図3は、トランジスタBTの等価回路を示
すものである。トランジスタBTは、コレクタが電極層
22Aに接続されると共に、ベース及びエミッタが一緒
に電源ラインVSSに接続される。
FIG. 3 shows an equivalent circuit of the transistor BT. In the transistor BT, the collector is connected to the electrode layer 22A, and the base and the emitter are connected together to the power supply line V SS .

【0020】26b等の他の接続孔についても、各接続
孔毎に接続孔26aの場合と同様にしてトランジスタB
Tが形成される。図2において、接続孔26bに関して
示される14B及び16Bは、それぞれN+ 型のコレク
タ領域及びエミッタ領域である。
With respect to other connection holes such as 26b, the transistor B is formed for each connection hole in the same manner as the connection hole 26a.
T is formed. In FIG. 2, 14B and 16B shown with respect to the connection hole 26b are an N + type collector region and an emitter region, respectively.

【0021】接続孔26a及び26bの間において、P
+ 型領域18がN+ 型領域16A及び16Bに共通に接
触するように形成されると共に、配線層24CがN+
領域16A及びP+ 型領域18の短絡とN+ 型領域16
B及びP+ 型領域18の短絡とに共通に使用されるよう
になっている。このような配置によると、電極層22A
及び22Bの間隔を狭くすることができ、パッド数を多
くできる利点がある。
Between the connection holes 26a and 26b, P
+ With -type region 18 is formed so as to contact with both the N + -type regions 16A and 16B, a short circuit and the N + -type region 16 of the wiring layer 24C is N + type region 16A and the P + -type region 18
It is commonly used for short-circuiting the B and P + type regions 18. According to such an arrangement, the electrode layer 22A
22B can be narrowed, and the number of pads can be increased.

【0022】図1の装置の製造に際しては、一例として
次のような方法を用いることができる。すなわち、シリ
コン基板10の表面を選択的に酸化して厚い(例えば5
00nm)シリコンオキサイド膜からなる絶縁膜12,
12aを形成する。また、シリコン基板10の表面を酸
化して絶縁膜12,12aにつながる薄いシリコンオキ
サイド膜を形成する。
In manufacturing the device of FIG. 1, the following method can be used as an example. That is, the surface of the silicon substrate 10 is selectively oxidized to be thick (for example, 5
00 nm) an insulating film 12 made of a silicon oxide film,
12a is formed. Further, the surface of the silicon substrate 10 is oxidized to form a thin silicon oxide film connected to the insulating films 12 and 12a.

【0023】次に、レジスト層及び絶縁膜12,12a
をマスクとする選択的不純物ドーピング処理によりN+
型領域14A,14B,16A,16Bを形成する。そ
して、レジスト層をマスクとする不純物ドーピング処理
によりP+ 型領域18を形成する。不純物ドーピング処
理としては、イオン注入処理等を用いることができる。
Next, the resist layer and the insulating films 12 and 12a
By a selective impurity doping process using a mask as N +
The mold regions 14A, 14B, 16A, 16B are formed. Then, the P + type region 18 is formed by the impurity doping process using the resist layer as a mask. Ion implantation or the like can be used as the impurity doping treatment.

【0024】次に、CVD(ケミカル・ベーパー・デポ
ジション)法等により基板上面にシリコンオキサイド等
からなる絶縁膜20を形成する。そして、周知のホトリ
ソグラフィ及び選択エッチング処理により絶縁膜20及
びその下の薄いシリコンオキサイド膜にコンタクト部C
a ,CNc に対応する接続孔20a,20bを形成す
る。
Next, the insulating film 20 made of silicon oxide or the like is formed on the upper surface of the substrate by the CVD (chemical vapor deposition) method or the like. Then, the contact portion C is formed on the insulating film 20 and the thin silicon oxide film thereunder by known photolithography and selective etching.
N a, the connection hole 20a corresponding to the CN c, to form a 20b.

【0025】次に、基板上面に配線材を被着し、その被
着層をパターニングして配線層24A,24B,24C
及び電極層22A,22Bを形成する。そして、CVD
法等により基板上面にシリコンオキサイド又はシリコン
ナイトライド等からなる絶縁膜26を形成し、ホトリソ
グラフィ及び選択エッチング処理により絶縁膜26に接
続孔26a,26bを形成する。ここまでの工程は、被
保護回路としてのMOS型IC等の製造工程を殆ど流用
することができる。
Next, a wiring material is deposited on the upper surface of the substrate, and the deposited layer is patterned to form wiring layers 24A, 24B, 24C.
And the electrode layers 22A and 22B are formed. And CVD
An insulating film 26 made of silicon oxide, silicon nitride, or the like is formed on the upper surface of the substrate by a method or the like, and connection holes 26a and 26b are formed in the insulating film 26 by photolithography and selective etching. Most of the steps up to this point can be applied to the manufacturing steps of the MOS type IC as the protected circuit.

【0026】上記のような処理を終った半導体ウエハを
ICチップに分断した後、各ICチップをリードフレー
ムに固着する。そして、ワイヤボンダを用いて22A,
22B等の各電極層をリードフレーム上の対応するリー
ドにボンディングワイヤ28で接続する。このとき、2
6a,26b等の各接続孔の直下にはトランジスタBT
が存在しないので、圧力や熱で保護性能が劣化するのを
防ぐことができる。
After the semiconductor wafer that has undergone the above-mentioned processing is divided into IC chips, each IC chip is fixed to a lead frame. Then, using a wire bonder, 22A,
Each electrode layer such as 22B is connected to a corresponding lead on the lead frame by a bonding wire 28. At this time, 2
Transistors BT are provided immediately below the respective connection holes such as 6a and 26b.
Since it does not exist, it is possible to prevent deterioration of the protective performance due to pressure or heat.

【0027】図1の装置は、次のように動作する。ま
ず、正の過電圧が電極層22Aに加わったときは、領域
14A及び基板間のN+ −P接合(コレクタ接合)がな
だれ降伏を起こして過電圧を吸収する。このとき発生さ
れる少数キャリヤ(正孔)は、領域16Aで効果的に収
集される。また、負の過電圧が電極層22Aに加わった
ときは、コレクタ接合からなるダイオードが順方向に導
通することにより過電圧を吸収する。従って、MOS型
トランジスタ等の内部素子は、過大入力から保護され
る。
The device of FIG. 1 operates as follows. First, when a positive overvoltage is applied to the electrode layer 22A, the N + -P junction (collector junction) between the region 14A and the substrate causes avalanche breakdown to absorb the overvoltage. The minority carriers (holes) generated at this time are effectively collected in the region 16A. Further, when a negative overvoltage is applied to the electrode layer 22A, the diode composed of the collector junction conducts in the forward direction to absorb the overvoltage. Therefore, internal elements such as MOS transistors are protected from excessive input.

【0028】図1の装置によれば、22A,22B等の
電極層のまわりにトランジスタBTを設けたので、チッ
プサイズを増大させなくても保護性能を向上させること
ができ、特に接続孔26aを取囲むようにトランジスタ
BTを形成すると共に電極層22Aから放射状に過大入
力を吸収するようにしたので、電流容量を大幅に向上さ
せることができる。また、電極層より内側で従来入力保
護回路を設けていた領域には、所望の内部素子等を形成
することができ、スペースの有効利用も可能となる。
According to the device of FIG. 1, since the transistor BT is provided around the electrode layers such as 22A and 22B, the protection performance can be improved without increasing the chip size, and especially the connection hole 26a can be formed. Since the transistor BT is formed so as to surround it and the excessive input is radially absorbed from the electrode layer 22A, the current capacity can be significantly improved. Further, desired internal elements and the like can be formed in a region where the input protection circuit is conventionally provided inside the electrode layer, and the space can be effectively used.

【0029】図4は、図1の装置の変形例を示すもの
で、図1と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説
明を省略する。
FIG. 4 shows a modification of the apparatus shown in FIG. 1. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0030】図4の装置が図1のものと異なるところ
は、電極層22Aを周辺部がN+ 型領域14A及び16
Aにまたがり且つこれらの領域間で絶縁膜12a,20
を覆うように拡張して形成したことにより図5に示すよ
うにトランジスタBTに並列にNチャンネルMOS型ト
ランジスタMTを設けたことである。
The device of FIG. 4 differs from that of FIG. 1 in that the electrode layer 22A is surrounded by N + type regions 14A and 16A.
Insulating films 12a, 20 extending over A and between these regions
That is, the N-channel MOS type transistor MT is provided in parallel with the transistor BT as shown in FIG.

【0031】N+ 型領域14A及び16Aは、それぞれ
トランジスタMTのドレイン領域及びソース領域として
作用し、電極層22Aの周辺部(領域14A及び16A
にまたがる部分)は、トランジスタMTのゲート電極層
として作用する。電極層22Aに正の過電圧が加わる
と、トランジスタMTが導通して過電圧を吸収する。ま
た、電極層22Aに負の過電圧が加わると、トランジス
タBTのコレクタ接合が順方向バイアス状態となり、過
電圧を吸収する。
The N + type regions 14A and 16A act as the drain region and the source region of the transistor MT, respectively, and are located in the peripheral portion (regions 14A and 16A) of the electrode layer 22A.
(The portion that extends over the area) acts as the gate electrode layer of the transistor MT. When a positive overvoltage is applied to the electrode layer 22A, the transistor MT becomes conductive and absorbs the overvoltage. Further, when a negative overvoltage is applied to the electrode layer 22A, the collector junction of the transistor BT is in a forward bias state and absorbs the overvoltage.

【0032】図6は、この発明の他の実施例に係る半導
体装置を示すもので、図1と同様の部分には同様の符号
を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 6 shows a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0033】図6の装置が図1のものと異なるところ
は、第1にN+ 型領域14Aにおいて接続孔20aから
領域16A側の端部までの距離Dを所望の抵抗値に対応
して設定したことにより領域14Aを図7に示すように
拡散抵抗DRとして使用するようにしたことであり、第
2に導電層22aを領域14A及び16Aにまたがり且
つ接続孔26aを取囲むように形成して電極層22Aに
接続したことにより図7に示すようにトランジスタBT
に並列にNチャンネルMOS型トランジスタMTを設け
たことである。
The device of FIG. 6 differs from that of FIG. 1 in that, firstly, in the N + type region 14A, the distance D from the connection hole 20a to the end portion on the region 16A side is set corresponding to a desired resistance value. By doing so, the region 14A is used as the diffusion resistance DR as shown in FIG. 7, and secondly, the conductive layer 22a is formed so as to extend over the regions 14A and 16A and surround the connection hole 26a. By connecting to the electrode layer 22A, as shown in FIG.
That is, an N-channel MOS transistor MT is provided in parallel with the above.

【0034】導電層22aは、電極層22Aを形成する
工程を流用して形成可能である。また、導電層22a
は、電極層22Aを図2に示すような方形状のパターン
で拡張して形成することにより電極層22Aの周辺部で
代用してもよい。
The conductive layer 22a can be formed by diverting the step of forming the electrode layer 22A. In addition, the conductive layer 22a
May be formed by expanding the electrode layer 22A in a rectangular pattern as shown in FIG. 2 to substitute for the peripheral portion of the electrode layer 22A.

【0035】N+ 型領域14A及び16Aは、それぞれ
トランジスタMTのドレイン領域及びソース領域として
作用し、導電層22aは、トランジスタMTのゲート電
極層として作用する。電極層22Aに正の過電圧が加わ
ると、トランジスタMTが導通して過電圧を吸収する。
このように正の過電圧をトランジスタMTに吸収させる
場合、トランジスタBTには負の過電圧を前述のダイオ
ード動作により吸収させることができる。
The N + type regions 14A and 16A act as the drain region and the source region of the transistor MT, respectively, and the conductive layer 22a acts as the gate electrode layer of the transistor MT. When a positive overvoltage is applied to the electrode layer 22A, the transistor MT becomes conductive and absorbs the overvoltage.
When the transistor MT absorbs the positive overvoltage as described above, the transistor BT can absorb the negative overvoltage by the above-described diode operation.

【0036】トランジスタBTのなだれ降伏電圧をトラ
ンジスタMTのスレッショルド電圧より若干高く設定し
ておくと、トランジスタMTが動作不能であったり、故
障したりしたときにトランジスタBTになだれ降伏によ
り正の過電圧を吸収させることができる。
If the avalanche breakdown voltage of the transistor BT is set to be slightly higher than the threshold voltage of the transistor MT, when the transistor MT becomes inoperable or fails, the transistor BT absorbs a positive overvoltage due to the avalanche breakdown. Can be made.

【0037】トランジスタBTのコレクタ側又はトラン
ジスタMTのドレイン側に拡散抵抗DRを入れておく
と、拡散抵抗DRにより過大入力を減衰させることがで
き、保護性能が向上する。拡散抵抗DRの代りに絶縁膜
20の下の薄いシリコンオキサイド膜の上にポリシリコ
ン等の抵抗層を設けてもよいが、このようにすると、抵
抗層をトランジスタMTのドレイン又はトランジスタB
Tのコレクタに接続するコンタクト部が必要である。図
6の構成では、このようなコンタクト部が不要となる利
点がある。
If a diffusion resistance DR is placed on the collector side of the transistor BT or the drain side of the transistor MT, an excessive input can be attenuated by the diffusion resistance DR, and the protection performance is improved. A resistance layer made of polysilicon or the like may be provided on the thin silicon oxide film below the insulating film 20 instead of the diffusion resistance DR. In this case, however, the resistance layer may be the drain of the transistor MT or the transistor B.
A contact is required to connect to the T collector. The configuration of FIG. 6 has an advantage that such a contact portion is unnecessary.

【0038】図8は、図6の装置の変形例を示すもの
で、図6と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説
明を省略する。
FIG. 8 shows a modified example of the apparatus shown in FIG. 6. The same parts as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0039】図8の装置が図6の装置と異なるところ
は、導電層22aを省略し、図9に示すようにトランジ
スタBTに並列のトランジスタMTをなくしたことであ
る。
The device of FIG. 8 differs from the device of FIG. 6 in that the conductive layer 22a is omitted and the transistor MT in parallel with the transistor BT is eliminated as shown in FIG.

【0040】図8,9に示した構成は、図1〜3に示し
た構成においてN+ 型領域14Aを拡散抵抗領域とすべ
く拡張して形成したものに相当する。N+ 型領域14A
が拡散抵抗DRとして作用して過大入力を減衰させるた
め、トランジスタBTの負担が減る。トランジスタBT
の過電圧吸収動作は、図1,3に関して前述した通りで
ある。
The structure shown in FIGS. 8 and 9 corresponds to the structure shown in FIGS. 1 to 3 in which the N + type region 14A is expanded to form a diffusion resistance region. N + type region 14A
Acts as a diffusion resistance DR and attenuates an excessive input, reducing the load on the transistor BT. Transistor BT
The overvoltage absorption operation of is as described above with reference to FIGS.

【0041】この発明は、上記した実施例に限定される
ものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、次のような変更が可能である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be implemented in various modified forms. For example, the following changes are possible.

【0042】(1)図1の構成において、N+ 型領域1
6Aを省略してもよい。このようにすると、ラテラルバ
イポーラトランジスタBTは、単なるPN接合ダイオー
ドとなる。
(1) In the configuration of FIG. 1, N + type region 1
6A may be omitted. By doing so, the lateral bipolar transistor BT simply becomes a PN junction diode.

【0043】(2)図1又は図6の構成において、配線
層24Cを省略してもよい。この場合、N+ −P+ 接合
は、高不純物濃度層同士の接合であって、逆方向耐圧が
低い。すなわち、低ブレークダウン電圧のツェナーダイ
オードを介してN+ 型領域16AをP型基板10(つま
り電源ラインVSS)に接続することができる。
(2) In the structure of FIG. 1 or 6, the wiring layer 24C may be omitted. In this case, the N + -P + junction is a junction between high impurity concentration layers and has a low reverse breakdown voltage. That is, the N + type region 16A can be connected to the P type substrate 10 (that is, the power supply line V SS ) via the Zener diode having a low breakdown voltage.

【0044】(3)図1又は図6の構成において、図6
に示すようにN+ 型領域14A,16Aの下にそれぞれ
- 型領域30A,32Aを設けてもよい。このように
すると、図7のバイポーラトランジスタBTが動作する
際に電流がより深い側を流れるようになり、電流集中が
緩和される。この結果、トランジスタBTの破壊耐圧が
向上する。
(3) In the configuration of FIG. 1 or FIG.
As shown in FIG. 5, N type regions 30A and 32A may be provided below the N + type regions 14A and 16A, respectively. In this way, when the bipolar transistor BT of FIG. 7 operates, the current flows in the deeper side, and the current concentration is relieved. As a result, the breakdown voltage of the transistor BT is improved.

【0045】(4)図6の構成において、MOS型トラ
ンジスタMTは、ゲート絶縁膜として厚い絶縁膜12a
を用いる代りに領域14A,16A上のものと同様の薄
い絶縁膜を用いるものでもよい。
(4) In the structure of FIG. 6, the MOS transistor MT has a thick insulating film 12a as a gate insulating film.
Instead of using, a thin insulating film similar to that on the regions 14A and 16A may be used.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、外部
導出用の電極層を外部配線に接続可能にするための接続
孔の直下を避けてそのまわりに保護素子を形成したの
で、チップサイズを増大させずに保護性能を向上させる
ことができ、しかもチップ内スペースの有効利用も可能
となる効果が得られるものである。
As described above, according to the present invention, the protective element is formed around the connection hole for allowing the electrode layer for external lead-out to be connected to the external wiring, and the protection element is formed around the connection hole. The protection performance can be improved without increasing the size, and the space in the chip can be effectively used.

【0047】また、保護素子を接続孔を取囲むように形
成すると共に過大入力を電極層から放射状に吸収するよ
うにしたので、保護素子の電流容量を大幅に向上させる
ことができる効果もある。
Further, since the protective element is formed so as to surround the connection hole and the excessive input is radially absorbed from the electrode layer, there is an effect that the current capacity of the protective element can be greatly improved.

【0048】さらに、複数の接続孔のまわりにそれぞれ
形成される複数の保護素子に共通の端子手段を設けたの
で、電極層間の間隔を狭くすることができ、パッド数の
増大が容易となる効果もある。
Further, since the common terminal means is provided for the plurality of protective elements formed around the plurality of connection holes, the distance between the electrode layers can be narrowed and the number of pads can be easily increased. There is also.

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

【図1】 この発明の一実施例に係る半導体装置を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の装置の上面図である。2 is a top view of the device of FIG. 1. FIG.

【図3】 図1の装置の等価回路図である。3 is an equivalent circuit diagram of the device of FIG.

【図4】 図1の装置の変形例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modified example of the device of FIG.

【図5】 図4の装置の等価回路図である。5 is an equivalent circuit diagram of the device of FIG.

【図6】 この発明の他の実施例に係る半導体装置を示
す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図7】 図6の装置の等価回路図である。7 is an equivalent circuit diagram of the device of FIG.

【図8】 図6の装置の変形例を示す断面図である。8 is a cross-sectional view showing a modified example of the apparatus of FIG.

【図9】 図8の装置の等価回路図である。9 is an equivalent circuit diagram of the device of FIG.

【図10】 従来のIC装置における入力保護回路配置
を示す上面図である。
FIG. 10 is a top view showing an input protection circuit arrangement in a conventional IC device.

【図11】 図10の装置における電極層近傍部分を拡
大して示す上面図である。
11 is an enlarged top view showing a portion near the electrode layer in the device of FIG.

【図12】 従来の入力保護回路の一例を示す回路図で
ある。
FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of a conventional input protection circuit.

【図13】 従来の入力保護回路の他の例を示す回路図
である。
FIG. 13 is a circuit diagram showing another example of a conventional input protection circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:半導体基板、12,20,26:絶縁膜、14
A,14B,16A,16B:N+ 型領域、18:P+
型領域、22A,22B:電極層、24A〜24C:配
線層、28:ボンディングワイヤ、BT:ラテラルバイ
ポーラトランジスタ、MT:MOS型トランジスタ、D
R:拡散抵抗。
10: semiconductor substrate, 12, 20, 26: insulating film, 14
A, 14B, 16A, 16B: N + type region, 18: P +
Mold region, 22A, 22B: electrode layer, 24A to 24C: wiring layer, 28: bonding wire, BT: lateral bipolar transistor, MT: MOS type transistor, D
R: Diffusion resistance.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/60 23/62 29/78 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 23/60 23/62 29/78

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】保護されるべき内部素子が形成された半導
体基板と、 この半導体基板の表面に形成された第1の絶縁膜と、 前記内部素子の電極を外部に導出するための電極層であ
って、前記半導体基板の端縁近傍において前記第1の絶
縁膜の上に形成されたものと、 前記電極層を覆って前記第1の絶縁膜の上に形成された
第2の絶縁膜であって、前記電極層に外部配線を接続可
能にするための接続孔が形成されているものと、 前記電極層に入力される過大入力から前記内部素子を保
護するための保護素子であって、前記半導体基板におい
て前記接続孔の直下を避けて該接続孔のまわりに形成さ
れ、前記電極層に接続されたものとを備えた半導体装
置。
1. A semiconductor substrate on which an internal element to be protected is formed, a first insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate, and an electrode layer for leading out an electrode of the internal element to the outside. A second insulating film formed on the first insulating film near the edge of the semiconductor substrate and a second insulating film formed on the first insulating film to cover the electrode layer. And a protective element for protecting the internal element from an excessive input input to the electrode layer, in which a connection hole for connecting an external wiring is formed in the electrode layer, A semiconductor device, which is formed around the connection hole in the semiconductor substrate so as to avoid immediately below the connection hole and is connected to the electrode layer.
【請求項2】 前記接続孔を取囲むように前記保護素子
を形成すると共に、前記電極層を前記保護素子に多点分
散的に又はループ接触状態で接続したことを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。
2. The protective element is formed so as to surround the connection hole, and the electrode layers are connected to the protective element in a multi-point dispersed manner or in a loop contact state. Semiconductor device.
【請求項3】保護されるべき内部回路が形成された半導
体基板と、 この半導体基板の表面に形成された第1の絶縁膜と、 前記内部回路の第1及び第2の電極をそれぞれ外部に導
出するための第1及び第2の電極層であって、前記半導
体基板の端縁近傍において前記第1の絶縁膜の上に互い
に隣り合って形成されたものと、 前記第1及び第2の電極層を覆って前記第1の絶縁膜の
上に形成された第2の絶縁膜であって、前記第1及び第
2の電極層にそれぞれ第1及び第2の外部配線を接続可
能にするための第1及び第2の接続孔が形成されている
ものと、 前記第1及び第2の電極層に入力される過大入力から前
記内部回路を保護するための第1及び第2の保護素子で
あって、前記半導体基板において前記第1及び第2の接
続孔の直下を避けて該第1及び第2の接続孔のまわりに
それぞれ形成され、前記第1及び第2の電極層にそれぞ
れ接続されたものと、 前記半導体基板において前記第1及び第2の電極層の間
に設けられ、前記第1及び第2の保護素子に共通に接続
された端子手段とを備えた半導体装置。
3. A semiconductor substrate on which an internal circuit to be protected is formed, a first insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate, and first and second electrodes of the internal circuit are externally provided. First and second electrode layers for leading out, which are formed adjacent to each other on the first insulating film in the vicinity of the edge of the semiconductor substrate; and the first and second electrode layers. A second insulating film that covers the electrode layer and is formed on the first insulating film, and enables connection of first and second external wirings to the first and second electrode layers, respectively. And first and second protection elements for protecting the internal circuit from an excessive input input to the first and second electrode layers. And avoiding directly below the first and second connection holes in the semiconductor substrate Provided between the first and second connection holes and respectively connected to the first and second electrode layers, and between the first and second electrode layers in the semiconductor substrate. And a terminal means commonly connected to the first and second protection elements.
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