DE10216080B4

DE10216080B4 - Halbleiter-Bauelement mit Niederimpedanzbereich zum Verpolungsschutz

Info

Publication number: DE10216080B4
Application number: DE10216080A
Authority: DE
Inventors: Mutsuo Nishikawa; Katsumichi Ueyanagi; Katsuyuki Uematsu
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: DE10216080A1; US6680512B2; KR20020079603A; KR100817972B1; US20020175425A1; JP2002313947A

Abstract

Halbleiter-Bauelement mit einer Vcc-Anschlußfläche (1) zum Anlegen einer Speisespannung und einer GND-Anschlußfläche (2) zum Verbinden mit Erd- oder Massepotential, mit:
– einem Niederimpedanzbereich (3), der durch einen CMOS-Herstellungsprozeß gebildet ist und dazu ausgebildet ist, daß seine Impedanz sehr niedrig in einem Stromkreis wird, bei dem das Erd- oder Massepotential an die Vcc-Anschlußfläche (1) und die Speisespannung an die GND-Anschlußfläche (2) angelegt sind;
– einem ersten metallischen Leiter (11), der den Niederimpedanzbereich (3) elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche (1) verbindet; und
– einem zweiten metallischen Leiter (21), der den Niederimpedanzbereich (3) elektrisch mit der GND-Anschlußfläche (2) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass
der Niederimpedanzbereich einen in einem p-Substrat (300) gebildeten n-Topfbereich (305) und einen, um den n-Topfbereich in dem p-Substrat herum liegenden Schutzring (31) umfaßt, der aus einem p-leitenden Halbleiter besteht, und wobei der n-Topfbereich elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche und der Schutzring elektrisch mit der GND-Anschlußfläche verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiter-Bauelement, das in einer integrierten CMOS-Schaltung mit einer Schutzschaltung integriert ist, die den Fall des vergolten Anschließens oder von Stoßspannungen betrifft.
Bei einem integrierten Halbleiter-Schaltungselement zur Verwendung in elektrischen und elektronischen Geräten für mobile, medizinische oder industrielle Anwendung gibt es einen Leistungsanschluß und einen Masse- oder Erdanschluß zum Liefern der Betriebsspannung an die integrierte CMOS-Schaltung. Es kann nun vorkommen, daß durch einen Fehler bei der von einem Kraftfahrzeughersteller und einem Elektrogerätehersteller durchgeführten Montage diese Anschlüsse verpolt angeschlossen werden. Wird aufgrund einer solchen Verpolung zwischen den Leistungsanschluß und den Erdanschluß eine gegenüber der richtigen Spannung umgekehrte Spannung angelegt, so wird an alle MOS-Transistoren in der integrierten CMOS-Schaltung und an die pn-Übergänge der unter Verwendung eines Substrats erzeugten Widerstände eine Vorwärtsspannung angelegt. Die gesamte integrierte CMOS-Schaltung wird einer in Durchlaßrichtung vorgespannten Diode ähnlich.

Es fließt also ein Strom überall in der integrierten CMOS-Schaltung, was deren Zerstörung und Ausfall bewirken kann. Beispielsweise wird die integrierte CMOS-Schaltung kurzgeschlossen durch Schmelzen an einer Stelle, an der die Stromdichte einen für das Bauelement zulässigen Wert übersteigt, oder es werden Leiter durch Versatzmigration durchtrennt. Das integrierte Halbleiter-Schaltungselement muß deshalb vor einem solchen verkehrten Anschluß geschützt werden. Gewöhnlich ist zur Behandlung des Verpolens extern zu einem IC-Chip eine Verpolungsschutzschaltung angeordnet, die eine integrierte CMOS-Schaltung enthält. Alternativ ist auch schon vorgeschlagen worden, daß die Verpolungsschutzschaltung innerhalb des IC-Chips vorhanden ist (z. B. japanische offengelegte Patentpublikation Nr. JP 10-289956).

Weiterhin werden, um die Fähigkeit zu verbessern, Stoßwellen wie statischer Elektrizität ober Überspannung zu widerstehen, ein oder zwei Stoßspannungsschutzelemente wie Zenerdioden oder MOS-Dioden in der Nähe einer Seite oder beider Seiten einer Eingangs-Ausgangs-Anschlußfläche im integrierten CMOS-Schaltkreis angeschlossen, wodurch verhindert werden soll, daß die Stoßwelle an den internen Schaltkreis gelangt.

Aus der DE 195 01 985 A1 ist bekannt, daß zum Schutz einer gleichspannungsversorgten elektronischen Schaltung (2, 3) vor Beschädigung durch Falschpolung den Versorgungsspannungs-Eingängen (E1, E2) der Schaltung bzw. Verbraucher (2, 3) eine Suppressordiode (4) parallel geschaltet wird, die bei Verpolung durchlässig wird und dadurch die Verbraucher (2, 3) schützt.

In DE 197 33 707 A1 ist eine Schutzschaltung für eine an eine Versorgungsspannungsquelle angeschlossene Last mit einem Feldeffekttransistor offenbart, wobei der Leitungstyp des Feldeffekttransistors sowie dessen Ansteuerung derart sind, daß der Feldeffekttransistor bei der für die Last richtigen Polung der Versorgungsspannungsquelle invers betrieben wird und eingeschaltet ist sowie bei der für die Last falschen Polung der Versorgungsspannungsquelle normal betrieben wird und abgeschaltet ist.

Aus DE 38 01 526 A1 ist eine Eingangsschutzeinrichtung für eine Halbleitereinrichtung bekannt, welche einen Transistor Q4 aufweist, dessen erste aktive Schicht über ein zweites Widerstandelement R2 mit einem Eingangsanschluß 11 und über ein erstes Widerstandselement R1 mit einer zu schützenden Halbleitereinrichtung Q3 verbunden und dessen zweite aktive Schicht mit Masse verbunden ist.

Die Druckschrift US 5,237,395 A beschreibt eine Schaltung zum Entladungsschutz eines Datenanschlusses, wobei Transistoren derart geschaltet sind, daß der jeweilige Transistor als Diode in Durchlaßrichtung wirkt, wenn das Potential des Anschlusses über bestimmten Schwellspannungen liegt, die sich durch das Versorgungspotential und die Durchbruchsspannung ergeben. Die beschriebene Schaltung dient dem Überspannungsschutz einer Datenanschluss-Kontaktfläche, wobei durch Überspannungen ausgelöste Ströme in Versorgungsspannungsschienen abgeleitet werden. Die Schutzschaltung kann dort angeordnet werden kann, wo Chipfläche zur Verfügung steht.

In US 5,726,844 A wird ein Schutzschaltkreis beschrieben, der zwischen den Stromversorgungsschienen angeschlossen ist. Diese Druckschrift zeigt körperliche Merkmale der Stromversorgungsschienen, die in Verbindung mit dem Schutzschaltkreis stehen

JP 2001 007349 A beschreibt betrifft eine Schutzschaltung in Form einer Zener-Diode und deren Herstellung innerhalb einer Halbleiterschaltung.

Der in US 5,610,790 beschriebene Oberspannungsschutz für eine Eingangs-Anschlußfläche ist durch eine Schutzschaltung ausgebildet, die zwischen Stromversorgungsschienen angeordnet ist.

Jedoch erhöht die Verwendung einer externen Verpolungsschutzvorrichtung außerhalb des IC-Chips in der oben beschriebenen Weise die Kosten aufgrund eines Ansteigens der Teilezahl und der Montageschritte. Und gemäß der Technik, mit der die Verpolungsschutzschaltung in das IC-Chip integriert ist, wie sie in der oben angegebenen japanischen offengelegten Patentpublikation der Fall ist, erfordert die Notwendigkeit der Bildung eines bipolaren Transistors einen speziellen Ionenimplantationsprozeß, wodurch die Kosten gesteigert werden.

Außerdem wurden mit der weiteren Integration der integrierten Halbleiterschaltungen in den vergangenen Jahren die Breite der Leiter und der Abstand zwischen den Leitern in den integrierten Schaltkreisen aufgrund der von den Entwurfsregeln geforderten Minimierung reduziert, und es wurde gefordert, daß die Stoßspannungs-Durchbruchspannung höher wird. Aus diesem Grund kann auch das Vorsehen der Stoßspannungsschutzelemente auf einer oder beiden Seiten der Eingangs/Ausgangs-Anschlußfläche einen Isolationsdurchbruch des Schutzelements nicht zufriedenstellend verhindern.

Durch die Erfindung soll nun ein billiges Halbleiter-Bauelement geschaffen werden, das eine Verpolungsschutzschaltung enthält, die beim CMOS-Herstellungsprozeß mit hergestellt wird. Nach der Erfindung soll auch ein Halbleiter-Bauelement geschaffen werden, das eine Schutzschaltung mit im Vergleich zum Stand der Technik höherer Fähigkeit, Stoßwellen standzuhalten, enthält.

Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiter-Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1, 7 oder 8 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 6 betreffen besonders vorteilhafte Ausführungsformen des Halbleiter-Bauelements gemäß Anspruch 1, die Ansprüche 9 bis 15 betreffen weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Halbleiter-Bauelements.

Die Erfindung schafft auch ein Halbleiter-Bauelement, das Stoßspannungs-Schutzelemente enthält, die mit identischen Charakteristiken nahe drei oder vier Seiten einer Anschlußfläche angeordnet sind, wobei jede Seite der Anschlußfläche und das dieser Seite zugeordnete Stoßspannungsschutzelement elektrisch miteinander verbunden sind. Gemäß der Erfindung wird der an der Anschlußfläche auftretende Stromstoß auf die drei oder vier Stoßschutzelemente abgeleitet, und dies erniedrigt die Stromdichte des durch die Leiterbahnen zwischen der Anschlußfläche und den Stoßschutzelementen fließenden Stroms, und reduziert die Konzentration des elektrischen Felds zwischen für die Anschlußfläche peripheren Schaltungselementen und den Leitungen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf den Hauptteil eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

2 einen Längsschnitt in einer Ebene A-A in 1;

3 den Schaltplan des Halbleiter-Bauelements von 1;

4 eine Draufsicht auf den Hauptteil eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

5 einen Längsschnitt in einer Ebene B-B von 4;

6 den Schaltplan des Halbleiter-Bauelements von 4;

7 eine Draufsicht auf den Hauptteil eines Halbleiter-Bauelements nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

8 einen Längsschnitt in einer Ebene C-C von 7;

9 den Schaltplan des Halbleiter-Bauelements von 7;

10 eine Draufsicht auf den Hauptteil eines Halbleiter-Bauelements nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

11 eine Draufsicht auf den Hauptteil eines Halbleiter-Bauelements nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

12 eine Draufsicht auf den Hauptteil einer Abwandlung des Halbleiter-Bauelements gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

13 eine Draufsicht auf den Hauptteil des Halbleiter-Bauelements von 12, zu dem ein Polysilikon-Beschränkungswiderstand zum Behandeln von ESD (Electro Static Discharge, elektrostatische Entladung) hinzugefügt ist.

Erste Ausführungsform
1 stellt eine Draufsicht auf einen Hauptteil eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar, und 2 einen Längsschnitt in einer Ebene A-A von 1. 3 stellt den Schaltkreis des Halbleiter-Bauelements als Schaltplan dar. Eine Vcc-Anschlußfläche 1 dient dem Anschluß der Speisespannung an einen internen Schaltkreis 4, der aus einem integrierten CMOS-Schaltkreis besteht, und eine GND-Anschlußfläche 2 dient dem Anlegen von Erd- oder Massepotential an den internen Schaltkreis 4. Das Halbleiter-Bauelement enthält einen Niederimpedanzbereich 3, der als Verpolungsschutzelement zwischen die Anschlußflächen 1 und 2 geschaltet ist, und zwar in der Nähe dieser Anschlußflächen. Der Bereich 3 ist so aufgebaut, daß seine Impedanz bei verkehrtem Anschluß, also wenn das Erdpotential an die Vcc-Anschlußfläche 1 und die Speisespannung an die GND-Anschlußfläche 2 angelegt werden, minimal werden kann. In in der Zeichnung nicht dargestellter Weise sind regulär die Vcc-Anschlußfläche 1 an einen Speisespannungsanschluß und die GND-Anschlußfläche 2 an eine Erdklemme des IC-Chips über Verbindungsleiter angeschlossen.
Der Niederimpedanzbereich 3 weist einen p-MOS-Transistor 30 und einen p⁺-Schutzring 31, der den p-MOS-Transistor 30 umgibt, auf. Der Niederimpedanzbereich 3 kann deshalb durch den CMOS-Herstellungsprozeß mit-hergestellt werden. Der p-MOS-Transistor 30 ist so aufgebaut, daß ein Quellenbereich 301 und ein Abflußbereich 303 in einem in einem p-Substrat 300 gebildeten n-Topfbereich 305 gebildet sind; über dem Quellenbereich 301 und dem Abflußbereich 303 ist mit dazwischenliegendem Gate-Isolierfilm eine Steuerelektrode 302 (Gate) gebildet, über der Metall-Leiterstreifen 11, 21 mit dazwischenliegendem Zwischenschicht-Isolierfilm 306 angeordnet sind und die mit einem Passivierungsfilm 307 abgedeckt sind. In 1 ist der Passivierungsfilm 307 weggelassen.
Der Quellenbereich 301 ist elektrisch mit dem Metall-Leiterstreifen 11 über ein Kontaktstück 12 verbunden und die Steuerelektrode 302 ist elektrisch mit dem Metall-Leiterstreifen 11 über ein Kontaktstück 13 verbunden. Der n-Topfbereich 305 ist mit dem Metall-Leiterstreifen 11 über einen n-Topf-Abnahmebereich 304 und ein Kontaktstück 14 verbunden. Der Metall-Leiterstreifen 11 seinerseits ist elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche 1 verbunden. Der Abflußbereich 303 ist elektrisch mit dem Metall-Leiterstreifen 21 über ein Kontaktstück 22 verbunden und der p⁺-Schutzring 31 ist elektrisch mit dem Leiterstreifen 21 über ein Kontaktstück 23 verbunden. Der Metall-Leiterstreifen 21 selbst ist elektrisch mit der GND-Anschlußfläche 2 verbunden. Die Anschlußflächen 1 und 2 sind mit dem internen Schaltkreis 4 über eine Vcc-Leitung 61 bzw. eine GND-Leitung 62 verbunden.
Die Breite W der Steuerelektrode des p-MOS-Transistors 30 übertrifft die des MOS-Transistors des internen Schaltkreises 4. Der p-MOS-Transistor hat also einen größeren pn-Übergangsbereich als der MOS-Transistor des internen Schaltkreises 4, so daß bei einem verdrehten Anschluß die Impedanz des Niederimpedanzbereichs 3 niedriger ist als die des internen Schaltkreises 4. Vorzugsweise sind die Abstände zwischen dem p-MOS-Transistor 30 und der Vcc-Anschlußfläche 1 und zwischen dem p-MOS-Transistor 30 und der GND-Anschlußfläche 2 so kurz als möglich, um den Widerstand des p⁺-Schutzrings 31 und des n-Topfbereichs 305 zu erniedrigen.
Mit dieser beschriebenen Anordnung fließt der Strom, der bei verpoltem Anschluß erzeugt wird, in erheblichem Maß in den Niederimpedanzbereich 3. Dies reduziert maximal den zum internen Stromkreis 4 fließenden Strom und schützt deshalb diesen vor einem Defekt, Ausfall oder dergleichen. Der Niederimpedanzbereich 3 und die Metall-Leiterstreifen 11 und 21 sind dazu dimensioniert, eine Stromdichte gleich oder unter einem zulässigen Wert zu haben, so daß verhindert wird, daß der p-MOS-Transistor ausfällt oder zerstört wird, und verhindert wird, daß die Leiterstreifen 11 und 21 unterbrochen werden, auch wenn der im vergolten Zustand erzeugte Strom mit hoher Stromstärke in den Niederimpedanzbereich 3 fließt.
So wird beispielsweise die Stromdichte des p-MOS-Transistors 30 so gesteuert, daß sie gleich oder unter einem zulässigen Wert bleibt, indem die Steuerelektrodenbreite (W) und die pn-Übergangsfläche des p-MOS-Transistors 30 vergrößert werden. Die Breite der Leiterstreifen 11, 21 wird so erhöht, daß die Stromdichte in diesen Leiterstreifen gleich oder unter einem zulässigen Wert bleibt. Wird der in den Niederimpedanzbereich 3 fließende Strom mit "a" bezeichnet, die zulässige Stromdichte der Metall-Leiterstreifen 11 und 21 mit "b" bezeichnet und die Filmdicke der Metall-Leiterstreifen 11, 21 mit "c" bezeichnet, so ist die Minimum-Leiterbreite der Leiterstreifen 11, 21 gegeben durch a/b/c.
Nimmt man an, daß der in den Niederimpedanzbereich fließende Strom "a" 300 mA beträgt, die für die Metall-Leiterstreifen 11, 21 zulässige Stromdichte 3·10⁵ A/cm² (3mA/μm²) ist und die Leiterstreifen 11, 21 eine Filmdicke "c" von 1 μm haben, so beträgt aufgrund der Rechnung a/b/c die Minimum-Leiterbreite 100 μm. Wird die Migrations-Sicherheitstoleranz beispielsweise auf das Dreifache der Leiterbreite geschätzt, so sollte die Leiterbreite etwa 300 μm betragen. Dieser numerische Wert ist nur ein Beispiel und die jeweilige minimale Leiterbreite kann mit Hilfe der Rechnung a/b/c gemäß den tatsächlichen Spezifikationen und dergleichen des Bauelements berechnet werden.
Es wird nun der Stromweg während des verpolten Anschlusses beschrie ben. Der verpolte Anschluß bewirkt, daß ein Übergang zwischen dem p-Substrat 300 und dem n-Topfbereich 305 und ein Übergang zwischen dem Abflußbereich 303 und dem n-Topfbereich 305 in Durchlaßrichtung vorgespannt werden. Wie in 2 durch einen Pfeil dargestellt ist, fließt der Strom auf einem Strompfad 51, der von der GND-Anschlußfläche 2 zur Vcc-Anschlußfläche 1 über den Metall-Leiterstreifen 21, den p⁺-Schutzring 31, das p-Substrat 300, den n-Topfbereich 305, den n-Topf-Abnahmebereich 304 und den Metall-Leiterstreifen 11 in dieser Reihenfolge verläuft. Weiterhin fließt Strom auf einem Strompfad 52, der von der GND-Anschlußfläche 2 zur Vcc-Anschlußfläche 1 über den Metall-Leiterstreifen 21, den Abflußbereich 303, den n-Topfbereich 305, den n-Topf-Abnahmebereich 304 und den Metall-Leiterstreifen 11 in dieser Reihenfolge verläuft.
Es sei hier darauf hingewiesen, daß dann, wenn die Spannung richtig an die Anschlußflächen 1 und 2 angelegt wird, der p-MOS-Transistor 30 als Stoßspannungs-Schutzschaltung wirkt, indem er die Durchbruchcharakteristik des Quellenbereichs 301 und des Abflußbereichs 303 ausnützt.
Gemäß der beschriebenen ersten Ausführungsform besteht der Niederimpedanzbereich 3 aus dem p-MOS-Transistor 30, so daß dieser Niederimpedanzbereich 3 durch den CMOS-Herstellungsprozeß gebildet werden kann. Dies beseitigt die Notwendigkeit eines speziellen Ionenimplantationsprozesses, der zum Erzeugen eines Bipolartransistors erforderlich wäre, und ermöglicht somit die Herstellung der integrierten CMOS-Schaltung einschließlich der Verpolungsschutzschaltung zu niedrigen Kosten.
Zweite Ausführungsform
4 ist eine Draufsicht auf den Hauptteil eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. 5 zeigt einen Längsschnitt in einer Ebene B-B von 4 und 6 einen Schaltplan, der die Schaltungsanordnung des Halbleiter-Bauelements zeigt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, daß anstelle des Niederimpedanzbereichs 3 mit dem p-MOS-Transistor 30 zwischen der Vcc-Anschlußfläche 1 und der GND-Anschlußfläche 2 und in der Nachbarschaft dieser Anschlußflächen 1 und 2 ein Niederimpedanzbereich 103 mit einer Zenerdiode 32 eingeschaltet ist. Wie im Fall der ersten Ausführungsform, ist der Niederimpedanzbereich 103 so ausgebildet, daß seine Impedanz im IC-Chip während des vergolten Anschlusses minimal wird. Der übrige Aufbau des Halbleiter-Bauelements nach der zweiten Ausführungsform ist der gleiche wie der des Halbleiter-Bauelements nach der ersten Ausführungsform. Die Elemente und Teile der zweiten Ausführungsform, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben.
Der Niederimpedanzbereich 103 enthält die Zenerdiode 32, die wie bei der ersten Ausführungsform vom p⁺-Schutzring 31 umgeben wird. Die Zenerdiode 32 kann durch den CMOS-Herstellungsprozeß hergestellt werden, und somit kann der Niederimpedanzbereich 103 ebenfalls durch den CMOS-Herstellungsprozeß gebildet werden. Die Zenerdiode 32 ist so aufgebaut, daß ein Kathodenbereich 321 und ein Anodenbereich 323 in einem n^–-Bereich 325 wie beispielsweise einem n-Topfbereich, der an einem p-Substrat 320 gebildet ist, ausgebildet sind. Über dem Kathodenbereich 321 und dem Anodenbereich 323 sind, mit einem Zwischenschicht-Isolierfilm 326 dazwischen, die Metall-Leiterstreifen 11, 21 verlegt, die mit einem (in 4 weggelassenen) Passivierungsfilm 327 beschichtet sind. Die Zenerdiode 32 hat eine Sperrrichtung-Durchbruchspannung Vr, die von der pn-Übergangs-Durchbruchspannung des n^–-Bereichs 325 und des Anodenbereichs 323 abhängt.
Der Kathodenbereich 321 ist elektrisch mit dem Metall-Leiterstreifen 11 über ein Kontaktstück 15 verbunden und der Anodenbereich 323 ist elektrisch mit dem Metall-Leiterstreifen 21 über ein Kontaktstück 24 verbunden. Der p⁺-Schutzring 31 ist wiederum mit dem Metall-Leiterstreifen 21 elektrisch über das Kontaktstück 23 verbunden.
Gemäß dem Entwurf sind der Anodenbereich 323 und der Kathodenbereich 321 ausreichend breit, um zu ermöglichen, daß die pn-Übergangsfläche in der Zenerdiode 32 größer ist als die pn-Übergangsfläche im MOS-Transistor, usw., des internen Schaltkreises 4, so daß die Impedanz des Niederimpedanzbereichs unter der des internen Schaltkreises 4 liegt. Vorzugsweise sind die Abstände zwischen der Zenerdiode 32 und der Vcc-Anschlußfläche 1 und zwischen der Zenerdiode 32 und der GND-Anschlußfläche 2 so kurz als möglich, um den Widerstandswert der metallenen Leiterstreifen 11 und 21 niedrig zu halten. Außerdem ist vorzugsweise der Abstand zwischen dem p⁺-Schutzring 31 und dem n^–-Bereich 325 so kurz als möglich, um den Widerstand zwischen diesen Bereichen niedrig zu halten.
Bei der beschriebenen Anordnung fließt Strom, der während des vergolten Anschlusses erzeugt wird, mit hoher Stromstärke in den Niedrigimpedanzbereich 103. Dies reduziert den Strom, der zum internen Schaltkreis 4 fließt, in hohem Maße und schützt den internen Schaltkreis 4 vor einer Schädigung oder einem Ausfall. Der Niederimpedanzbereich 3 und die Metall-Leiterstreifen 11 und 21 sind so dimensioniert, daß ihre Stromdichte gleich oder unter einem zulässigen Wert bleibt, um zu verhindern, daß die Zenerdiode 32 geschädigt wird und durchschlägt und die Metall-Leiterstreifen 11 und 21 unterbrochen werden, auch wenn der beim vergolten Anfluß fließende Strom mit relativ hoher Stromstärke in den Niederimpedanzbereich 103 fließt.
Beispielsweise wird die Stromdichte der Zenerdiode 32 auf einen Wert eingesteuert, der gleich oder unter einem zulässigen Wert liegt, indem man die Steuerelektrodenbreite (W) des Anodenbereichs 323 und des Kathodenbereichs 321 erhöht, um die pn-Übergangsfläche zu verbreitern. Auch die Leiterbreite der Leiterstreifen 11 und 21 wird so erhöht, daß die Stromdichte dort gleich oder unter einem zulässigen Wert bleibt. Wie im Fall der ersten Ausführungsform ist die Minimum-Leiterbreite der Leiterstreifen 11, 21 gegeben durch a/b/c, wobei der in den Niederimpedanzbereich 103 fließende Strom mit "a", die zulässige Stromdichte der Metall-Leiterstreifen 11, 21 mit "b" und die Filmdicke der Metall-Leiterstreifen 11, 21 mit "c" bezeichnet sind.
Unter der Annahme, daß der in den Niederimpedanzbereich fließende Strom "a" 300 mA beträgt, die für die Leiterstreifen 11, 21 zulässige Stromdichte "b" 3·10⁵ A/cm² (3 mA/μm²) beträgt und die Filmdicke "c" der Metall-Leiterstreifen 11, 21 wie im Fall der ersten Ausführungsform 1 μm beträgt, so ergibt die Rechnung mit a/b/c eine Minimum-Leiterbreite der Leiterstreifen 11, 21 von 100 μm. Wird eine Migrations-Sicherheitstoleranz mit beispielsweise etwa dem Dreifachen der Leiterbreite angenommen, so sollte diese etwa 300 μm betragen. Die tatsächliche minimale Leiterbreite wird durch die Berechnung a/b/c entsprechend den Spezifikationen usw. des Bauelements ermittelt.
Es wird nun der Strompfad während des vergolten Anschlusses beschrie ben. Der verpolte Anschluß bewirkt, daß der Übergang zwischen dem p-Substrat 320 und dem n^–-Bereich 325 und der Übergang zwischen dem Kathodenbereich 323 und dem n^–-Bereich 325 in Durchlaßrichtung vorgespannt werden. Wie durch einen Pfeil in 5 dargestellt ist, fließt der Strom entlang einem Strompfad 53, der von der GND-Anschlußfläche 2 zur Vcc-Anschlußfläche 1 über den Metall-Leiterstreifen 21, den p⁺-Schutzring 31, das p-Substrat 320, den n^–-Bereich 325, den Kathodenbereich 321 und den Metall-Leiterstreifen 11 in dieser Reihenfolge verläuft. Außerdem fließt Strom entlang einem Strompfad 54, der von der GND-Anschlußfläche 2 zur Vcc-Anschlußfläche 1 über den Metall-Leiterstreifen 21, den Anodenbereich 323, den n^–-Bereich 325, den Kathodenbereich 321 und den Metall-Leiterstreifen 11 in dieser Reihenfolge verläuft.
Es sei hierbei darauf hingewiesen, daß bei richtig gepoltem Anschluß der Anschlußflächen 1 und 2 die Zenerdiode 32 als Stoßspannungs-Schutzschaltung funktioniert, die die Rückwärts-Durchbruchcharakteristik dieser Diode ausnützt.
Gemäß der beschriebenen zweiten Ausführungsform besteht der Niederimpedanzbereich 103 aus der Zenerdiode 32, die im CMOS-Fabrikationsprozeß hergestellt werden kann, und deshalb kann der Niederimpedanzbereich 103 durch den CMOS-Fabrikationsprozeß des Bauelements mit-gebildet werden. Dies beseitigt die Notwendigkeit eines speziellen Ionenimplantationsprozesses, der zum Herstellen eines Bipolartransistors notwendig wäre, und ermöglicht die Herstellung eines integrierten CMOS-Schaltkreises einschließlich der Verpolungsschutzschaltung zu niedrigen Kosten.
Dritte Ausführungsform
7 stellt eine Draufsicht auf den Hauptteil eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar. 8 ist ein Längsschnitt in einer Ebene C-C von 7 und 9 stellt einen Schaltplan dar, der die Schaltungsanordnung des Halbleiter-Bauelements zeigt. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und zweiten Ausführungsform darin, daß der das Verpolungsschutzelement darstellende p-MOS-Transistor 30 nicht in Parallelschaltung zum Schaltkreis 4 zwischen die Vcc-Anschlußfläche 1 und die GND-Anschlußfläche 2 geschaltet ist, sondern in Reihe in die Speiseleitung eingefügt ist, die die Vcc-Anschlußfläche 1 und den internen Schaltkreis 4 miteinander verbindet.
Spezifizierter dargestellt, ist im p-MOS-Transistor 30 der Quellenbereich 301 elektrisch über das Kontaktstück 12 mit dem Metall-Leiterstreifen 11 verbun den, der seinerseits mit der Vcc-Anschlußfläche 1 verbunden ist. Der n-Topfbereich 305 ist elektrisch über den n-Topf-Abnahmebereich 304 und das Kontaktstück 14 mit dem Leiterstreifen 11 verbunden. Die Steuerelektrode 302 ist elektrisch mit einem Metall-Leiterstreifen 64 verbunden, der über das Kontaktstück 13 mit dem internen Schaltkreis 4 verbunden ist. Der Abflußbereich 303 ist elektrisch mit einem weiteren Metall-Leiterstreifen 63 verbunden, der seinerseits über das Kontaktstück 22 an den internen Schaltkreis 4 angeschlossen ist. Der Metall-Leiterstreifen 63 dient als Stromversorgungsleitung für den internen Schaltkreis 4. Der p⁺-Schutzring 31 ist elektrisch über das Kontaktstück 23 mit dem Metall-Leiterstreifen 21 verbunden, der seinerseits an die GND-Anschlußfläche 2 angeschlossen ist.
Gemäß der dritten Ausführungsform ist nur die GND-Anschlußfläche 2 direkt elektrisch mit dem internen Schaltkreis 4 verbunden, und zwar über eine GND-Leitung 62. Der weitere Aufbau des Halbleiter-Bauelements gemäß der dritten Ausführungsform gleicht demjenigen des Halbleiter-Bauelements der ersten Ausführungsform. Es sind deshalb die Elemente und Teile der dritten Ausführungsform, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden hier nicht erneut beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, daß der Passivierungsfilm 307 in 7 weggelassen ist.
Wie im Fall der ersten Ausführungsform, sind der Niederimpedanzbereich 3 und die Metall-Leiterstreifen 11 und 21 so dimensioniert, daß die darin auftretende Stromdichte nicht höher als der zulässige Wert ist, so daß verhindert wird, daß der p-MOS-Transistor 30 geschädigt oder zerstört wird und die Metall-Leiterstreifen 11, 21 unterbrochen werden, wenn der im falsch gepolten Zustand fließende Strom mit hoher Stromstärke durch den Niederimpedanzbereich 3 fließt.
Es wird nun der Strompfad beschrieben, den der Strom beim vergolten Anschluß nimmt. Wie in 8 durch einen Pfeil angegeben, bewirkt die Verpolung einen Strom entlang einem Strompfad 55, der von der GND-Anschlußfläche 2 zur Vcc-Anschlußfläche 1 über den Metall-Leiterstreifen 21, den p⁺-Schutzring 31, das p-Substrat 300, den n-Topfbereich 305, den n-Topfabnahmebereich 304 und den Metall-Leiterstreifen 11 in dieser Reihenfolge verläuft. Der verpolte Anschluß bewirkt auch einen Strom entlang einem Strompfad 56, der von der GND-Anschlußfläche 2 zur Vcc-Anschlußfläche 1 über die GND-Leitung 62, den internen Schaltkreis 4, den Metall-Leiterstreifen 63, den Abflußbereich 303, den n-Topfbereich 305, den n-Topf-Abnahmebereich 304 und den Metall-Leiterstreifen 11 in dieser Reihenfolge verläuft. Der über den Strompfad 56 durch den internen Schaltkreis 4 fließende Strom kann aber vernachlässigt werden, da der Widerstandswert des Niederimpedanzbereichs 3 ausreichend kleiner ist als der Widerstandswert des internen Schaltkreises 4.
Es sei hier darauf hingewiesen, daß im Fall des richtig gepolten Spannungsanschlusses an den Anschlußflächen 1 und 2 das Schalten der Stromspeiseleitung durch Ein- und Ausschalten des p-MOS-Transistors 30 gesteuert werden kann. Im einzelnen arbeitet der p-MOS-Transistor als Überspannungsschutzschaltung oder Überstromschutzschaltung, die das Anlegen der Überspannung am internen Schaltkreis 4 oder das Fließen des Überstroms im internen Schaltkreis 4 verhindert. In diesem Fall kann beispielsweise eine Überspannungsdetektor- oder Überstromdetektorschaltung vorhanden sein, die die Steuerschaltung des p-MOS-Transistors 30 steuert.
Gemäß der beschriebenen dritten Ausführungsform besteht der Niederspannungsbereich 3 aus dem p-MOS-Transistor 30. Er kann deshalb durch den CMOS-Fabrikationsprozeß hergestellt werden. Dies beseitigt die Notwendigkeit eines speziellen Ionenimplantationsprozesses, der zum Herstellen eines Bipolartransistors notwendig wäre, und ermöglicht somit die Fabrikation der integrierten CMOS-Schaltung einschließlich der Verpolungsschutzschaltung zu niedrigen Kosten.
Vierte Ausführungsform
10 zeigt eine Draufsicht auf den Hauptteil eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungsform sind vier Niederimpedanzbereiche 203a, 203b, 203c und 203d, die im vergolten Verbindungszustand niedrige Impedanz aufweisen, rund um die Vcc-Anschlußfläche 1 angeordnet, die rechteckig oder im wesentlichen rechteckig ist. Der Metall-Leiterstreifen 21 verbindet die vier Niederimpedanzbereiche 203a bis 203d miteinander. Diese Schaltungsanordnung reduziert die Stromdichte während des vergolten Verbindungszustands und erlaubt eine effektive Verteilung des Stromflusses in diesem Schaltungszustand. Der Aufbau der Niederimpedanzbereiche 203a bis 203d gleicht dem des Niederimpedanzbereichs 3 nach der ersten Ausführungsform oder des Niederimpedanzbereichs 103 nach der zweiten Ausführungsform. Man beachte, daß in 110 der Passivationsfilm weggelassen ist.
Weiterhin können wie im Fall der dritten Ausführungsform jeweilige der p-MOS-Transistoren (nicht dargestellt), die die Niederimpedanzbereiche 203a bis 203d bilden, seriell in eine Stromspeiseleitung eingesetzt sein. Es können auch zwei, drei, fünf oder mehr Niederimpedanzbereiche vorhanden sein und beispielsweise können jeweilige Niederimpedanzbereiche in acht Richtungen um die Vcc-Anschlußfläche 1 angeordnet sein.
Gemäß der beschriebenen vierten Ausführungsform sind die Niederimpedanzbereiche 203a bis 203d aus p-MOS-Transistoren oder aus Zenerdioden aufgebaut, die durch den CMOS-Fabrikationsprozeß hergestellt sind, und können deshalb durch diesen CMOS-Fabrikationsprozeß gebildet werden. Dies beseitigt die Notwendigkeit eines speziellen Ionenimplantationsprozesses, der zum Herstellen eines Bipolartransistors erforderlich wäre, und ermöglicht somit die Herstellung der integrierten CMOS-Schaltung einschließlich der Verpolungsschutzschaltung zu niedrigen Kosten. Außerdem wird gemäß der vierten Ausführungsform der Stromfluß im vergolten Verbindungszustand wirksam verteilt und die in den jeweiligen Niederimpedanzbereichen 203a bis 203d auftretende Stromdichte ist niedrig, wodurch die Fähigkeit verbessert wird, einen Ausfall der Schutzschaltung zu verhindern.
Fünfte Ausführungsform
11 ist eine Draufsicht auf den Hauptteil eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform. Gemäß dieser fünften Ausführungsform sind um die vier Seiten einer quadratischen oder im wesentlichen quadratischen Anschlußfläche 7 jeweils eines von vier Stoßspannungsschutzelementen 8 angeordnet. Jeweils einer von vier Anschlüssen der Anschlußfläche 7 und ein Anschluß des betreffenden Stoßspannungsschutzelements 8 sind miteinander elektrisch über einen ersten Leiter 81 verbunden, und die anderen Anschlüsse der jeweiligen Schutzelemente 8 sind elektrisch über einen zweiten Leiter 82 mit einem dritten Leiter 83 verbunden, der einen Stoßstrom der Speisespannung oder des Erdpotentials ableitet. Das Potential der Anschlußfläche 7 wird über einen Leiter 66 an den internen Schaltkreis 4 geliefert.
Beispiele für die Stoßspannungsschutzelemente 8 sind Zenerdioden, PMOS-Dioden und NMOS-Dioden. Vorzugsweise haben die Stoßspannungsschutzelemente 8 alle gleichen Aufbau, um so den Stromstoß gleichförmig zu verteilen. Wenn die Stoßspannungsschutzelemente 8 Hochzieh-Zenerdioden oder Hochzieh-PMOS-Dioden (pull-up) sind, ist der dritte Leiter 83 ein Stromversorgungsleiter, der Versorgungsspannung liefert. Sind die Stoßspannungsschutzelemente 8 indessen Ableit-Zenerdioden oder Ableit-NMOS-Dioden (pull-down), so ist der dritte Leiter 83 ein Erd- oder Masseleiter. Vorzugsweise sind der erste Leiter 81, der zweite Leiter 82 und der dritte Leiter 83 Metallstreifen mit sehr niedrigem Leitungswiderstand. Außerdem wird bevorzugt, daß die ersten Leiter 81 und die zweiten Leiter 82 dieselbe Leiterbreite aufweisen, und daß der dritte Leiter 83 die vierfache Leiterbreite des ersten Leiters 81 aufweist und somit die Stromdichte des Stoßstroms, der durch die Anschlußfläche 7 fließt, und die Stromdichte des Stroms durch den dritten Leiter 83 gleich sind.
Weiterhin können, wie 12 zeigt, auch drei Stoßspannungsschutzelemente 8 jeweils in der Nähe einer von drei der vier Seiten der Anschlußfläche 7 angeordnet sein. In diesem Fall ist vorzugsweise der dritte Leiter 83 dreimal so breit wie der erste Leiter 81, so daß die Stromdichte des durch die Anschlußfläche 7 fließenden Stoßstroms und die Stromdichte des durch den dritten Leiter 83 fließenden Stroms gleich sein können. 13 zeigt eine weitere Anordnung, gemäß der drei Stoßspannungsschutzelemente 8 jeweils in der Nähe einer von drei der vier Seiten der Anschlußfläche 7 angeordnet sind und an dessen vierter Seite zum Zweck des Schutzes der Anschußfläche 7 vor ESD beispielsweise ein breiter Begrenzerwiderstand 9 aus Polysilizium angeordnet sein kann. Der Begrenzungswiderstand 9 ist elektrisch mit der Anschlußfläche 7 und über ein Kontaktstück 91 mit einem Metall-Leiterstreifen 67 verbunden, der an den internen Schaltkreis 4 angeschlossen ist.
Gemäß dieser beschriebenen fünften Ausführungsform wird ein an der Anschlußfläche 7 auftretender Stoßstrom auf die drei oder vier Schutzelemente 8 abgeleitet, und dies erniedrigt die Stromdichte des durch die Leiter 81 zwischen der Anschlußfläche 7 und den Schutzelementen 8 fließenden Stroms und reduziert die Konzentration von elektrischen Feldern zwischen den am Umfang der Anschlußfläche befindlichen Schaltungselementen und dem Leiter 81 zum Erhöhen der Beständigkeit gegen einen Ausfall durch Stoßspannungen. Dies unterdrückt weiterhin Elektromigrationen des Leiters 81 und einen Isolationsdurchbruch an peripheren Schaltungselementen oder peripheren Leitern und dergleichen. Man kann also eine integrierte CMOS-Schaltung erhalten, die eine Schutzschaltung umfaßt, welche eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Stoßspannungen im Vergleich zum Stand der Technik hat.
Man beachte indessen, daß nicht die Absicht besteht, die Erfindung auf die beschriebenen Ausführungsformen zu beschränken, vielmehr soll im Gegenteil die Erfindung alle Modifikationen, alternativen Konstruktionen und Äquivalente abdecken. Beispielsweise wurde bei der ersten bis vierten Ausführungsform der Transistor oder die Diode im n-Topfbereich, der im p-Halbleitersubstrat gebildet ist, hergestellt, es kann jedoch ein Transistor oder eine Diode auch direkt in einem n-Halbleitersubstrat hergestellt werden.
Die Erfindung bringt die folgenden Effekte:
Gemäß der Erfindung wird der Niederimpedanzbereich durch den CMOS-Fabrikationsprozeß hergestellt, und dies beseitigt die Notwendigkeit eines speziellen Ionenimplantationsprozesses, wie er zum Herstellen eines Bipolartransistors erforderlich ist. Die integrierte CMOS-Schaltung kann also einschließlich der Verpolungsschutzschaltung zu niedrigen Kosten hergestellt werden.
Außerdem wird erfindungsgemäß ein Stoßstrom, der an der Anschlußfläche auftritt, auf drei oder vier Stoßspannungsschutzelemente verteilt. Dies erniedrigt die Stromdichte des Stroms durch die Leitungsverbindungen zwischen der Anschlußfläche und den Stoßspannungsschutzelementen und reduziert die Konzentration der elektrischen Felder zwischen den peripheren Schaltungselementen und den Leitern. Man kann deshalb eine integrierte CMOS-Schaltung schaffen, die eine Schutzschaltung mit hoher Beständigkeit gegenüber einem Ausfall aufgrund einer Stoßspannung im Vergleich zum Stand der Technik aufweist.

Claims

Halbleiter-Bauelement mit einer Vcc-Anschlußfläche (1) zum Anlegen einer Speisespannung und einer GND-Anschlußfläche (2) zum Verbinden mit Erd- oder Massepotential, mit: – einem Niederimpedanzbereich (3), der durch einen CMOS-Herstellungsprozeß gebildet ist und dazu ausgebildet ist, daß seine Impedanz sehr niedrig in einem Stromkreis wird, bei dem das Erd- oder Massepotential an die Vcc-Anschlußfläche (1) und die Speisespannung an die GND-Anschlußfläche (2) angelegt sind; – einem ersten metallischen Leiter (11), der den Niederimpedanzbereich (3) elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche (1) verbindet; und – einem zweiten metallischen Leiter (21), der den Niederimpedanzbereich (3) elektrisch mit der GND-Anschlußfläche (2) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederimpedanzbereich einen in einem p-Substrat (300) gebildeten n-Topfbereich (305) und einen, um den n-Topfbereich in dem p-Substrat herum liegenden Schutzring (31) umfaßt, der aus einem p-leitenden Halbleiter besteht, und wobei der n-Topfbereich elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche und der Schutzring elektrisch mit der GND-Anschlußfläche verbunden ist.
Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um die Vcc-Anschlußfläche (1, 7) und nahe bei dieser zwei oder mehr Niederimpedanzbereiche (3, 8) angeordnet sind.
Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vcc-Anschlußfläche (1, 7) im wesentlichen rechteckig ist und daß um sie vier derartige Niederimpedanzbereiche (3, 8) angeordnet sind.
Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederimpedanzbereich (3) ferner umfaßt: – einen p-MOS-Transistor (30), mit einem Quellenbereich (301) und einem Steuerbereich (302), die elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche (1) verbunden sind, und mit einem Abflußbereich (303), der elektrisch mit der GND-Anschlußfläche (2) verbunden ist.
Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederimpedanzbereich (3) umfaßt: – einen p-MOS-Transistor (30) mit einem Quellenbereich (301), der elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche (1) verbunden ist, und mit einer Steuerelektrode (302) und einer Abflußelektrode (303), die elektrisch mit einem internen Schaltkreis (4) verbunden sind.
Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederimpedanzbereich (103) umfaßt: – eine Zenerdiode (32) mit einem Kathodenbereich in dem n-Topfbereich, der elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche (1) verbunden ist, und einem Anodenbereich in dem n-Topfbereich, der elektrisch mit der GND-Anschlußfläche (2) verbunden ist.
Halbleiter-Bauelement mit einer Vcc-Anschlußfläche (1) zum Anlegen einer Speisespannung und einer GND-Anschlußfläche (2) zum Verbinden mit Erd- oder Massepotential, mit: – einem Niederimpedanzbereich (3), der durch einen CMOS-Herstellungsprozeß gebildet ist und dazu ausgebildet ist, daß seine Impedanz sehr niedrig in einem Stromkreis wird, bei dem das Erd- oder Massepotential an die Vcc-Anschlußfläche (1) und die Speisespannung an die GND-Anschlußfläche (2) angelegt sind; – einem ersten metallischen Leiter (11), der den Niederimpedanzbereich (3) elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche (1) verbindet; und – einem zweiten metallischen Leiter (21), der den Niederimpedanzbereich (3) elektrisch mit der GND-Anschlußfläche (2) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederimpedanzbereich (3) umfaßt: – einen p-MOS-Transistor (30) mit einem Quellenbereich (301), einer Steuerelektrode (302) und einem n-leitenden Halbleitersubstrat, die elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche (1) verbunden sind, und mit einem Abflußbereich (303), der elektrisch mit der GND-Anschlußfläche (2) verbunden ist; und – einen Schutzring (31), der aus einem p-leitenden Halbleiter besteht, um den MOS-Transistor (30) herum liegt und elektrisch mit der GND-Anschlußfläche (2) verbunden ist.
Halbleiter-Bauelement mit einer Vcc-Anschlußfläche (1) zum Anlegen einer Speisespannung und einer GND-Anschlußfläche (2) zum Verbinden mit Erd- oder Massepotential, mit: – einem Niederimpedanzbereich (3), der durch einen CMOS-Herstellungsprozeß gebildet ist und dazu ausgebildet ist, daß seine Impedanz sehr niedrig in einem Stromkreis wird, bei dem das Erd- oder Massepotential an die Vcc-Anschlußfläche (1) und die Speisespannung an die GND-Anschlußfläche (2) angelegt sind; – einem ersten metallischen Leiter (11), der den Niederimpedanzbereich (3) elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche (1) verbindet; und – einem zweiten metallischen Leiter (21), der den Niederimpedanzbereich (3) elektrisch mit der GND-Anschlußfläche (2) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederimpedanzbereich (3) umfaßt: – einen p-MOS-Transistor (30) mit einem Quellenbereich (301) und einem n-leitenden Halbleitersubstrat, die elektrisch mit der Vcc-Anschlußfläche (1) verbunden sind, und mit einer Steuerelektrode (302) und einem Abflußbereich (303), die elektrisch mit einem internen Schaltkreis (4) verbunden sind; und – einen Schutzring (31), der aus einem p-leitenden Halbleiter besteht, um den MOS-Transistor (30) herum liegt und elektrisch mit der GND-Anschlußfläche (2) verbunden ist.
Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste metallische Leiter (11) und der zweite metallische Leiter (21) eine solche Leiterstreifenbreite haben, daß das Auftreten von Elektromigration aufgrund von in den Niederimpedanzbereich (103) fließendem Strom, wenn das Erd- oder Massepotential an die Vcc-Anschlußfläche (1) und die Speisespannung an die GND-Anschlußfläche (2) angelegt werden, verhindert wird.
Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 4, 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der p-MOS-Transistor (30) als Stoßspannungsschutzelement dient, das die Durchbruchcharakteristiken des Quellenbereichs (301) und des Abflußbereichs (303), wenn die Speisespannung an die Vcc-Anschlußfläche (1) und das Erd- oder Massepotential an die GND-Anschlußfläche (2) angeschlossen sind, ausnützt.
Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (32) als Stoßspannungsschutzelement dient, das den Durchbruch in Sperrrichtung, wenn die Speisespannung an die Vcc-Anschlußfläche (1) und das Erd- oder Massepotential an die GND-Anschlußfläche (2) angeschlossen sind, ausnützt.
Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederimpedanzbereiche (3, 8) durch mehrere Stoßspannungsschutzelemente mit identischen Charakteristiken gebildet sind, welche in der Nähe von vier Seiten einer im wesentlichen rechteckigen Anschlußfläche (7) angeordnet sind und jede Seite der Anschlußfläche elektrisch mit einem jeweiligen Stoßspannungsschutzelement verbunden ist.
Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederimpedanzbereiche (3, 8) durch mehrere Stoßspannungsschutzelemente mit identischen Charakteristiken gebildet sind, welche in der Nähe von drei Seiten einer im wesentlichen rechteckigen Anschlußfläche (7) angeordnet sind und jede Seite der Anschlußfläche elektrisch mit einem jeweiligen Stoßspannungsschutzelement verbunden ist.
Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die übrige Seite der Anschlußfläche (7) und einen internen Schaltkreis (4) ein Begrenzungswiderstand zum Behandeln von ESD eingeschaltet ist.
Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßspannungsschutzelemente (8) Zenerdioden, p-MOS-Dioden oder n-MOS-Dioden sind.