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JP2014236044A - Protective circuit and semiconductor device - Google Patents

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JP2014236044A
JP2014236044A JP2013115357A JP2013115357A JP2014236044A JP 2014236044 A JP2014236044 A JP 2014236044A JP 2013115357 A JP2013115357 A JP 2013115357A JP 2013115357 A JP2013115357 A JP 2013115357A JP 2014236044 A JP2014236044 A JP 2014236044A
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美枝子 小島
Mieko Kojima
美枝子 小島
久之 長峰
Hisashi Nagamine
久之 長峰
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PS4 Luxco SARL
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protective circuit which solves such a problem that since the resistance value of each discharge path for passing a discharge current is different depending on the arrangement place of each diode element, a large current flows through some of a plurality of diode elements, and thereby the diode elements are destroyed or the wiring on the discharge path is fused, and to provide a semiconductor device.SOLUTION: An intermediate layer 302 has a one conductivity type side interconnection M3 conducting with each one conductivity type diffusion layer 204, and a reverse conductivity type interconnection M3 conducting with each reverse conductivity type diffusion layer 203, where a plurality of one conductivity type side interconnections M3 and reverse conductivity type interconnections M3 are extended in a second direction, and juxtaposed alternately in a first direction. The resistance value of a one conductivity type side interconnection at the end, among the one conductivity type side interconnections M3, and the resistance value of a reverse conductivity type side interconnection at the end, among the reverse conductivity type side interconnections M3, are lower than the resistance value of other one conductivity type side interconnections M3 and other reverse conductivity type side interconnections M3.

Description

本発明は、内部回路を保護する保護回路に関し、特には、ESD(Electro Static Discharge:静電気放電)から内部回路を保護する静電気保護回路に関する。   The present invention relates to a protection circuit for protecting an internal circuit, and more particularly to an electrostatic protection circuit for protecting an internal circuit from ESD (Electro Static Discharge).

DRAM(Dynamic Random Access Memory)装置のような半導体装置では、ESDから内部回路を保護するためのESD保護回路が電源パッドの近傍に設けられていることが多い(特許文献1および2参照)。   In a semiconductor device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) device, an ESD protection circuit for protecting an internal circuit from ESD is often provided in the vicinity of a power supply pad (see Patent Documents 1 and 2).

ESD保護回路は、通常、電源パッドと接地端子との間に並列に接続された複数のダイオード素子を有する。そして、電源パッドに対してESDにより負のサージ電圧が印加されると、ESD保護回路に含まれる各ダイオード素子が順方向にバイアスされ、ESDによる放電電流が、各ダイオード素子に応じた複数の放電経路のそれぞれを介して接地端子に流れる。これにより、内部回路に流れる放電電流を抑制することが可能になり、内部回路を保護することが可能になる。   The ESD protection circuit usually has a plurality of diode elements connected in parallel between the power supply pad and the ground terminal. Then, when a negative surge voltage is applied to the power supply pad by ESD, each diode element included in the ESD protection circuit is forward-biased, and the discharge current due to ESD becomes a plurality of discharges corresponding to each diode element. It flows to the ground terminal through each of the paths. As a result, the discharge current flowing through the internal circuit can be suppressed, and the internal circuit can be protected.

特開2007−150150号公報JP 2007-150150 A 特開2007−42718号公報JP 2007-42718 A

しかしながら、上記のESD保護回路では、放電電流が流れる各放電経路の抵抗値は各ダイオード素子の配置場所に応じて異なるため、複数のダイオード素子の一部に大きな流れてしまい、ダイオード素子が破壊されたり、放電経路上の配線が溶融してしまったりするなどの問題が生じることがあることを本願発明者等は明らかにした。   However, in the ESD protection circuit described above, the resistance value of each discharge path through which the discharge current flows differs depending on the arrangement location of each diode element, so that a large amount of current flows in a part of the plurality of diode elements, and the diode elements are destroyed. The inventors of the present application have revealed that problems such as melting of wiring on the discharge path may occur.

図15〜図20は、上記の問題が発生するメカニズムを説明するための図である。具体的には、図15は、ESD保護回路を示す回路図であり、図16は、ESD保護回路のレイアウトを示す上面図であり、図17は、図16のA−A’線で切断した断面図であり、図18は、図16のB−B’線で切断した断面図であり、図19は、図16のC−C’線で切断した断面図であり、図20は、図16のD−D’線で切断した断面図である。   15-20 is a figure for demonstrating the mechanism in which said problem generate | occur | produces. Specifically, FIG. 15 is a circuit diagram showing an ESD protection circuit, FIG. 16 is a top view showing a layout of the ESD protection circuit, and FIG. 17 is cut along line AA ′ in FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 16, FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 16, and FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by 16 DD 'line.

図15に示すようにESD保護回路100’は、電源パッドであるPAD110’と接地端子VSSとの間に並列に接続されたダイオード素子101’〜104’を有する。また、PAD110’は、ESD保護回路100’および抵抗120’を介して内部回路130’と接続される。   As shown in FIG. 15, the ESD protection circuit 100 ′ includes diode elements 101 ′ to 104 ′ connected in parallel between the PAD 110 ′ that is a power supply pad and the ground terminal VSS. The PAD 110 'is connected to the internal circuit 130' via the ESD protection circuit 100 'and the resistor 120'.

具体的には、図16〜図20に示すようにESD保護回路100’は、半導体基板上の所定の方向に沿って延在し、所定の方向とは直交する方向に交互に複数並設されたN+拡散層151’およびP+拡散層152’を有する。N+拡散層151’およびP+拡散層152’は、不図示のPWellの中に形成されており、N+拡散層151’がダイオード素子101’〜104’のカソードを形成し、P+拡散層152’およびPWellがダイオード素子101’〜104’のアノードを形成する。   Specifically, as shown in FIGS. 16 to 20, the ESD protection circuit 100 ′ extends along a predetermined direction on the semiconductor substrate, and a plurality of ESD protection circuits 100 ′ are alternately arranged in a direction orthogonal to the predetermined direction. N + diffusion layer 151 ′ and P + diffusion layer 152 ′. The N + diffusion layer 151 ′ and the P + diffusion layer 152 ′ are formed in a PWell (not shown), and the N + diffusion layer 151 ′ forms the cathode of the diode elements 101 ′ to 104 ′, and the P + diffusion layer 152 ′ and PWell forms the anodes of the diode elements 101′-104 ′.

また、各N+拡散層151’および各P+拡散層152’の上に、それらの拡散層と並行して、ビアCT0’、メタル配線M1’、ビアCT1’、メタル配線M2’の順に積層されている。さらに、メタル配線M2’の上には、ビアCT2’、メタル配線M3’の順に積層されている。メタル配線M3’は、各メタル配線M2’と直交する方向に複数並設されている。また、各メタル配線M3’は、ビアCT2’を介して、各N+拡散層151’の上に積層されたメタル配線M2’または各P+拡散層152’の上に積層されたメタル配線M2’と交互に接続されている。これにより、各メタル配線M3’は、各N+拡散層151’または各P+拡散層152’と導通される。   Further, on each N + diffusion layer 151 ′ and each P + diffusion layer 152 ′, via CT0 ′, metal wiring M1 ′, via CT1 ′, and metal wiring M2 ′ are stacked in this order in parallel with the diffusion layers. Yes. Further, a via CT2 'and a metal wiring M3' are stacked in this order on the metal wiring M2 '. A plurality of metal wirings M3 'are arranged in parallel in a direction orthogonal to each metal wiring M2'. Each metal wiring M3 ′ is connected to a metal wiring M2 ′ stacked on each N + diffusion layer 151 ′ or a metal wiring M2 ′ stacked on each P + diffusion layer 152 ′ via the via CT2 ′. Connected alternately. Thereby, each metal wiring M3 'is electrically connected to each N + diffusion layer 151' or each P + diffusion layer 152 '.

メタル配線M3’の上には、メタル配線M3’と直交する方向に沿って設けられた2本のメタル配線M4’が形成されており、各N+拡散層151’と導通されたメタル配線M2’と各P+拡散層152’と導通されたメタル配線M2’とは、ビアCT3’を介して別々のメタル配線M4’と接続されている。各N+拡散層151’と導通されたメタル配線M2’と接続するメタル配線M4’は、PAD110’と接続され、各P+拡散層152’と導通されたメタル配線M2’と接続するメタル配線M4’は、接地端子VSSと接続される。   On the metal wiring M3 ′, two metal wirings M4 ′ provided along a direction orthogonal to the metal wiring M3 ′ are formed, and the metal wiring M2 ′ electrically connected to each N + diffusion layer 151 ′. The metal wiring M2 ′ that is electrically connected to each P + diffusion layer 152 ′ is connected to a separate metal wiring M4 ′ through a via CT3 ′. The metal wiring M4 ′ connected to the metal wiring M2 ′ conducted to each N + diffusion layer 151 ′ is connected to the PAD 110 ′, and the metal wiring M4 ′ connected to the metal wiring M2 ′ conducted to each P + diffusion layer 152 ′. Is connected to the ground terminal VSS.

上記のESD保護回路100’では、PAD110’から出力された電流は、メタル配線M4’、ビアCT3’およびメタル配線M3’を経由して、メタル配線M3’とビアCT2’との接続点Eに流れ、その後、ビアCT2’およびメタル配線M2’を経由して、メタル配線M2’とビアCT1’との接続点Fに流れ、さらに、ビアCT1’、メタル配線M1’およびビアCT0’を経由して、ダイオード素子のN+拡散層151’上の点Gに放電させる。そして、放電された電流は、N+拡散層151’の隣にあるP+拡散層152’に流れ、その後、ビアCT0’、メタル配線M1’、ビアCT1’、メタル配線M2’、ビアCT2’、メタル配線M3’およびビアCT3’を経由して、メタル配線M4’上の点Hに流れ、そこから接地端子VSSに放電される。   In the ESD protection circuit 100 ′, the current output from the PAD 110 ′ passes through the metal wiring M4 ′, the via CT3 ′, and the metal wiring M3 ′ to the connection point E between the metal wiring M3 ′ and the via CT2 ′. The flow then flows to the connection point F between the metal wiring M2 ′ and the via CT1 ′ via the via CT2 ′ and the metal wiring M2 ′, and further via the via CT1 ′, the metal wiring M1 ′ and the via CT0 ′. Then, discharge to a point G on the N + diffusion layer 151 ′ of the diode element. The discharged current flows to the P + diffusion layer 152 ′ adjacent to the N + diffusion layer 151 ′, and then the via CT0 ′, the metal wiring M1 ′, the via CT1 ′, the metal wiring M2 ′, the via CT2 ′, and the metal The current flows to the point H on the metal wiring M4 ′ via the wiring M3 ′ and the via CT3 ′, and is then discharged to the ground terminal VSS.

図15〜図20に示されているように、ESD保護回路100’の端部に配置されたP+拡散層152’には、1つのN+拡散層151’が隣接しているが、それ以外の中央部に配置されたP+拡散層152’には、2つのN+拡散層151’が隣接している。このため、中央部に配置されたP+拡散層152’には、2つのN+拡散層151’から電流が放電されることとなり、端部に配置されたP+拡散層152’よりも多くの電流が流れる。   As shown in FIGS. 15 to 20, one N + diffusion layer 151 ′ is adjacent to the P + diffusion layer 152 ′ disposed at the end of the ESD protection circuit 100 ′. Two N + diffusion layers 151 'are adjacent to the P + diffusion layer 152' disposed in the center. For this reason, the current is discharged from the two N + diffusion layers 151 ′ to the P + diffusion layer 152 ′ disposed in the center, and more current is generated than the P + diffusion layer 152 ′ disposed at the end. Flowing.

したがって、中央部に配置されたダイオード素子の抵抗値は、端部に配置されたダイオード素子の抵抗値よりも低くなり、電流は中央部に配置されたダイオード素子に多く流れるため、PAD110’に対してESDによりサージ電圧が印加されると、中央部に配置されたダイオード素子に多大な電流が集中的に流れ、ダイオード素子が破壊されたり、そのダイオード素子を通る経路上のメタル配線が溶融してしまったりするなどの問題が生じる。   Therefore, the resistance value of the diode element arranged at the central portion is lower than the resistance value of the diode element arranged at the end portion, and a large amount of current flows through the diode element arranged at the central portion. When a surge voltage is applied by ESD, a large amount of current flows intensively to the diode element arranged at the center, and the diode element is destroyed or the metal wiring on the path passing through the diode element melts. Problems such as trapping occur.

なお、上記のESD保護回路100’には、接地端子VSSと接続されるメタル配線M4’は、ESD保護回路100’の中央部に一つだけ設けられていたが、ESD保護回路100’の端部などにも接地端子VSSと接続されるメタル配線M4’を設けることで、大きな静電気耐圧を確保することが可能になる。しかしながら、この場合には、半導体装置におけるESD保護回路100’の占有面積が増加してしまうという問題が生じる。また、占有面積の増加を抑制するために、メタル配線M4’を細くしつつ、接地端子VSSと接続されるメタル配線M4’を複数設けることも考えられるが、この場合には、太いメタル配線M4’が1本のときよりも、静電気耐圧が低くなってしまうことがある。   In the ESD protection circuit 100 ′, only one metal wiring M4 ′ connected to the ground terminal VSS is provided at the center of the ESD protection circuit 100 ′. By providing the metal wiring M4 ′ connected to the ground terminal VSS in the part or the like, it is possible to ensure a large electrostatic withstand voltage. However, in this case, there is a problem that the occupation area of the ESD protection circuit 100 ′ in the semiconductor device increases. In order to suppress an increase in the occupied area, it is conceivable to provide a plurality of metal wirings M4 ′ connected to the ground terminal VSS while making the metal wiring M4 ′ thin. In this case, the thick metal wiring M4 is provided. The electrostatic withstand voltage may be lower than when 'is one.

本発明による保護回路は、
一導電型の半導体領域と、前記半導体領域内に形成された一導電型の拡散層および逆導電型の拡散層とを有し、前記一導電型の拡散層および前記逆導電型の拡散層が、第1の方向に延在し、前記第1の方向とは交差する第2の方向に交互に複数並設されたダイオード層と、
各一導電型の拡散層と導通する一導電型側配線と、各逆導電型の拡散層と導通する逆導電側配線とを有し、前記一導電型側配線および前記逆導電側配線が、前記第2の方向に延在し、前記第1の方向に交互に複数並設された、前記ダイオード層の上にある中間層と、を備え、
各一導電型側配線の中で端にある一導電型側配線および各逆導電型側配線の中で端にある逆導電型側配線の抵抗値が、他の一導電型側配線および他の逆導電型側配線の抵抗値よりも低い。
The protection circuit according to the present invention comprises:
A one-conductivity-type semiconductor region, and a one-conductivity-type diffusion layer and a reverse-conductivity-type diffusion layer formed in the semiconductor region, wherein the one-conductivity-type diffusion layer and the reverse-conductivity-type diffusion layer are A plurality of diode layers extending in a first direction and alternately arranged in a second direction intersecting the first direction;
Each of the one conductivity type diffusion layer has a one conductivity type side wiring and the opposite conductivity type diffusion layer has a reverse conductivity side wiring, and the one conductivity type side wiring and the reverse conductivity side wiring are An intermediate layer on the diode layer that extends in the second direction and is arranged in parallel in the first direction.
The resistance value of the one conductivity type side wiring at the end in each one conductivity type side wiring and the reverse conductivity type side wiring at the end in each reverse conductivity type side wiring is the other one conductivity type side wiring and other It is lower than the resistance value of the reverse conductivity type wiring.

また、本発明による半導体装置は、前記保護回路を備える。   A semiconductor device according to the present invention includes the protection circuit.

本発明によれば、逆導電側配線、逆導電型拡散層、半導体領域、一導電型の拡散層、および一導電側配線を通る複数の放電経路が形成され、端にある一導電型側配線および逆導電側配線が他の一導電型側配線および他の逆導電型側配線よりも抵抗値が低いため、各放電経路のうち端にある放電経路の抵抗値を低くすることが可能になり、中央部に配置されたダイオード素子に多大な電流が集中的に流れることを抑制することが可能になる。   According to the present invention, a reverse conductivity side wiring, a reverse conductivity type diffusion layer, a semiconductor region, a one conductivity type diffusion layer, and a plurality of discharge paths passing through the one conductivity side wiring are formed, and the one conductivity type side wiring at the end Since the resistance value of the reverse conductive side wiring is lower than that of the other one conductivity type side wiring and the other reverse conductivity type side wiring, it becomes possible to reduce the resistance value of the discharge path at the end of each discharge path. Therefore, it is possible to prevent a large amount of current from flowing intensively through the diode element disposed in the center.

本発明の第1の実施形態のESD保護回路を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an ESD protection circuit of a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態のESD保護回路のレイアウトを示す上面図である。It is a top view which shows the layout of the ESD protection circuit of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のESD保護回路の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection circuit of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のESD保護回路の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection circuit of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のESD保護回路の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection circuit of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のESD保護回路の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection circuit of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態のESD保護回路のレイアウトを示す上面図である。It is a top view which shows the layout of the ESD protection circuit of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態のESD保護回路の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection circuit of the 2nd Embodiment of this invention. 抵抗値の測定点を示す図である。It is a figure which shows the measuring point of resistance value. 抵抗値の測定点を示す図である。It is a figure which shows the measuring point of resistance value. 抵抗値の測定点を示す図である。It is a figure which shows the measuring point of resistance value. 本発明の第1の実施形態および第2の実施形態の効果の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the effect of the 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態および第2の実施形態の効果の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the effect of the 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態および第2の実施形態の効果の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the effect of the 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention. 関連技術のESD保護回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the ESD protection circuit of related technology. 関連技術のESD保護回路のレイアウトを示す上面図である。It is a top view which shows the layout of the related art ESD protection circuit. 関連技術のESD保護回路の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection circuit of related technology. 関連技術のESD保護回路の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection circuit of related technology. 関連技術のESD保護回路の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection circuit of related technology. 関連技術のESD保護回路の断面図である。It is sectional drawing of the ESD protection circuit of related technology.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, components having the same function may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.

図1は、本発明の第1の実施形態のESD保護回路を示す回路図である。図1に示すようにESD保護回路100は、電源パッドであるPAD110と接地端子VSSとの間に設けられた複数のダイオード素子101〜104を有する。具体的には、PAD110は、抵抗120を介して内部回路130と接続される。そして、ESD保護回路100は、PAD110と内部回路130との間を接続する配線140と接地端子VSSの間に設けられる。なお、ダイオード素子、図1では、4つ示されているが、実際には、4つに限定されない。また、ESD保護回路100は、内部回路130をPAD110に印加されたサージ電圧から保護する静電保護回路である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing an ESD protection circuit according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ESD protection circuit 100 includes a plurality of diode elements 101 to 104 provided between a PAD 110 that is a power supply pad and a ground terminal VSS. Specifically, the PAD 110 is connected to the internal circuit 130 via the resistor 120. The ESD protection circuit 100 is provided between the wiring 140 connecting the PAD 110 and the internal circuit 130 and the ground terminal VSS. Although four diode elements are shown in FIG. 1, the number is not limited to four in practice. The ESD protection circuit 100 is an electrostatic protection circuit that protects the internal circuit 130 from a surge voltage applied to the PAD 110.

図2は、ESD保護回路100のレイアウトを示す上面図である。また、図3は、図2のA−A’線に沿ったESD保護回路100の断面図であり、図4は、図2のB−B’線に沿ったESD保護回路100の断面図であり、図5は、図2のC−C’線に沿ったESD保護回路100の断面図であり、図6は、図2のD−D’線に沿ったESD保護回路100の断面図である。   FIG. 2 is a top view showing the layout of the ESD protection circuit 100. 3 is a cross-sectional view of the ESD protection circuit 100 along the line AA ′ in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the ESD protection circuit 100 along the line BB ′ in FIG. 5 is a cross-sectional view of the ESD protection circuit 100 taken along the line CC ′ of FIG. 2, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the ESD protection circuit 100 taken along the line DD ′ of FIG. is there.

なお、図3〜図6において、PAD110からの電流が流れる放電経路が矢印付きの点線で示されている。また、半導体基板面内の互いに交差する方向をX方向およびY方向とし、半導体基板面に垂直な方向をZ方向としている。   3 to 6, the discharge path through which the current from the PAD 110 flows is indicated by a dotted line with an arrow. Further, the directions intersecting each other in the semiconductor substrate surface are defined as the X direction and the Y direction, and the direction perpendicular to the semiconductor substrate surface is defined as the Z direction.

図2〜図6に示されたようにESD保護回路100は、半導体基板201内に形成されたP型の半導体領域であるPWell202と、PWell202の中に形成されたN+拡散層203およびP+拡散層204を有する。   As shown in FIGS. 2 to 6, the ESD protection circuit 100 includes a Pwell 202 that is a P-type semiconductor region formed in the semiconductor substrate 201, and an N + diffusion layer 203 and a P + diffusion layer formed in the Pwell 202. 204.

N+拡散層203およびP+拡散層204は、半導体基板201上の第1の方向であるX方向に延在し、X方向とは交差する第2の方向であるY方向に交互に複数並設されている。   A plurality of N + diffusion layers 203 and P + diffusion layers 204 extend in the X direction, which is the first direction on the semiconductor substrate 201, and are alternately arranged in parallel in the Y direction, which is the second direction intersecting the X direction. ing.

PWell202、各N+拡散層203および各P+拡散層204は、複数のダイオード素子を構成する。具体的には、各N+拡散層203は、各ダイオード素子のカソードを形成する層である。各P+拡散層204は、PWell202に接地レベルの電圧を供給する層であり、PWell202と合わせてダイオード素子のアノードを形成する。   The PWell 202, each N + diffusion layer 203, and each P + diffusion layer 204 constitute a plurality of diode elements. Specifically, each N + diffusion layer 203 is a layer that forms the cathode of each diode element. Each P + diffusion layer 204 is a layer that supplies a ground level voltage to the PWell 202, and together with the PWell 202, forms an anode of a diode element.

なお、PWell202は、一導電型の半導体領域の一例であり、N+拡散層は203、逆導電型の拡散層の一例であり、P+拡散層204は、一導電型の拡散層の一例である。また、PWell202、N+拡散層203およびP+拡散層204は、ダイオード層301を形成する。   The PWell 202 is an example of a one-conductivity type semiconductor region, the N + diffusion layer 203 is an example of a reverse conductivity type diffusion layer, and the P + diffusion layer 204 is an example of a one-conduction type diffusion layer. Further, the PWell 202, the N + diffusion layer 203, and the P + diffusion layer 204 form a diode layer 301.

ダイオード層301の上には下位層302が形成される。下位層302では、N+拡散層203およびP+拡散層204のそれぞれの上に、X方向に沿って複数設けられた第1のビアであるビアCT0、X方向に延在する第1の配線であるメタル配線M1、X方向に沿って複数設けられた第2のビアであるビアCT1、X方向に延在する第2の配線であるメタル配線M2の順に積層されている。   A lower layer 302 is formed on the diode layer 301. In the lower layer 302, a plurality of first vias CT0, which are provided on the N + diffusion layer 203 and the P + diffusion layer 204 along the X direction, are first wirings extending in the X direction. The metal wiring M1, the plurality of second vias CT1 provided along the X direction, and the metal wiring M2 as the second wiring extending in the X direction are stacked in this order.

下位層302の上には中間層303が形成される。中間層303では、メタル配線M2の上に、第3のビアであるビアCT2を介して第3の配線である複数のメタル配線M3が積層されている。   An intermediate layer 303 is formed on the lower layer 302. In the intermediate layer 303, a plurality of metal wirings M3 that are third wirings are stacked on the metal wirings M2 via vias CT2 that are third vias.

メタル配線M3は、Y方向に延在し、X方向に沿って複数並設されている。ビアCT2は、各メタル配線M3が、そのメタル配線M3と交差するメタル配線M2と一つ置きに接続し、互いに隣り合うメタル配線M3が互いに異なるメタル配線M2と接続するように、各メタル配線M2の上にX方向に沿って複数設けられる。   The metal wiring M3 extends in the Y direction, and a plurality of metal wirings M3 are arranged in parallel along the X direction. The via CT2 connects each metal wiring M2 such that each metal wiring M3 is connected to every other metal wiring M2 intersecting with the metal wiring M3, and adjacent metal wirings M3 are connected to different metal wirings M2. Are provided along the X direction.

これにより、メタル配線M3は、N+拡散層203と導通する逆導電型側配線と、P+拡散層204と導通する一導電型側配線とに分かれることになる。以下、一導電型側配線となるメタル配線M3を、一導電側のメタル配線M3と称し、逆導電型側配線となるメタル配線M3を、逆導電側のメタル配線M3と称する。   As a result, the metal wiring M3 is divided into a reverse-conduction-type side wiring that conducts to the N + diffusion layer 203 and a one-conduction-type side wiring that conducts to the P + diffusion layer 204. Hereinafter, the metal wiring M3 serving as the one-conductivity-type side wiring is referred to as the one-conductivity-side metal wiring M3, and the metal wiring M3 serving as the reverse-conductivity-type side wiring is referred to as the reverse-conductivity-side metal wiring M3.

中間層303の上には、上位層304が形成される。上位層304では、メタル配線M3のそれぞれの上に、ビアCT3を介してX方向に沿って延在するメタル配線M4が形成されている。メタル配線M4は、2本あり、一方のメタル配線M4は、ESD保護回路100の端部に設けられ、PAD110と導通する電源配線であり、他方のメタル配線M4は、保護回路の中央部に設けられ、接地端子VSSと導通する端子配線である。端子配線は、接地電位を所定の電位として供給する電源線である。ビアCT3は、一導電型側のメタル配線M3が、PAD110と接続されたメタル配線M4と導通し、逆導電型側のメタル配線M3が、接地端子VSSと接続されたメタル配線M4と導通するように、X方向に沿って複数設けられる。   An upper layer 304 is formed on the intermediate layer 303. In the upper layer 304, a metal wiring M4 extending along the X direction via the via CT3 is formed on each of the metal wirings M3. There are two metal wirings M4. One metal wiring M4 is provided at the end of the ESD protection circuit 100 and is a power supply wiring that is electrically connected to the PAD 110, and the other metal wiring M4 is provided at the center of the protection circuit. Terminal wiring that is electrically connected to the ground terminal VSS. The terminal wiring is a power supply line that supplies a ground potential as a predetermined potential. In the via CT3, the metal wiring M3 on the one conductivity type side is electrically connected to the metal wiring M4 connected to the PAD 110, and the metal wiring M3 on the opposite conductivity type side is electrically connected to the metal wiring M4 connected to the ground terminal VSS. Are provided along the X direction.

なお、図3〜図6では、簡単のために、ビアCT0〜CT3のそれぞれについて、複数本を1本として記載している。例えば、図3において、ビアCT0〜CT2は、N+拡散層203およびP+拡散層204ごとに1本ずつ示されているが、実際には、N+拡散層203およびP+拡散層204ごとに複数本ある。   3 to 6, a plurality of vias CT <b> 0 to CT <b> 3 are described as one for simplification. For example, in FIG. 3, one via CT0 to CT2 is shown for each N + diffusion layer 203 and P + diffusion layer 204, but actually there are a plurality of vias for each N + diffusion layer 203 and P + diffusion layer 204. .

以上のような構成において、一導電型側のメタル配線M3のうち端にあるメタル配線M3Aと、逆導電型側のメタル配線M3のうち端にあるメタル配線M3Bのそれぞれの抵抗値は、他のメタル配線M3の抵抗値よりも低いとする。具体的には、メタル配線M3の材料が同一であり、メタル配線M3AおよびM3Bのそれぞれが他のメタル配線M3よりも太いとする。   In the above configuration, the resistance values of the metal wiring M3A at the end of the metal wiring M3 on the one conductivity type side and the metal wiring M3B at the end of the metal wiring M3 on the reverse conductivity type side are the other resistance values, respectively. It is assumed that the resistance value is lower than that of the metal wiring M3. Specifically, the metal wiring M3 is made of the same material, and each of the metal wirings M3A and M3B is thicker than the other metal wiring M3.

以上説明したESD保護回路100では、PAD110から放電された放電電流は、メタル配線M4およびビアCT3を介して、逆導電型側のメタル配線M3のそれぞれに流れ、その後、ビアCT2、メタル配線M2、ビアCT1、メタル配線M1およびビアCT0を介して、N+拡散層203のそれぞれに放電される。そして、放電電流は、PWell202を介してP+拡散層204に流れ、そこから、ビアCT0、メタル配線M1、ビアCT1、メタル配線M2およびビアCT2を介して、一導電型側のメタル配線M3のそれぞれに流れる。そして、放電電流は、ビアCT03およびメタル配線M4を介して接地端子VSSに放電される。   In the ESD protection circuit 100 described above, the discharge current discharged from the PAD 110 flows to each of the metal wirings M3 on the reverse conductivity type via the metal wiring M4 and the via CT3, and thereafter, the via CT2, the metal wiring M2, Each of N + diffusion layers 203 is discharged via via CT1, metal wiring M1 and via CT0. Then, the discharge current flows to the P + diffusion layer 204 through the PWell 202, and from there, each of the metal wiring M3 on the one conductivity type side through the via CT0, the metal wiring M1, the via CT1, the metal wiring M2, and the via CT2. Flowing into. Then, the discharge current is discharged to the ground terminal VSS through the via CT03 and the metal wiring M4.

このとき、端にあるメタル配線M3AおよびM3Bのそれぞれの抵抗値が、他のメタル配線M3の抵抗値よりも低いため、放電電流が流れる放電経路のうち端にある放電経路の抵抗値を低くすることが可能になり、中央部に配置されたダイオード素子に多大な電流が集中的に流れることを抑制することが可能になる。また、接地端子VSSと接続されるメタル配線M4の数は増えていないので、ESD保護回路100の占有面積の増加を抑制することが可能になる。   At this time, since the resistance values of the metal wirings M3A and M3B at the ends are lower than the resistance values of the other metal wirings M3, the resistance values of the discharge paths at the ends of the discharge paths through which the discharge current flows are lowered. Therefore, it is possible to suppress a large amount of current from flowing intensively through the diode element disposed in the central portion. Further, since the number of metal wirings M4 connected to the ground terminal VSS has not increased, it is possible to suppress an increase in the occupation area of the ESD protection circuit 100.

なお、本実施形態では、一導電型をP型、逆導電型をN型としたが、一導電型がN型であり、逆導電型がP型でもよい。この場合、逆導電型側のメタル配線M3と導通したメタル配線M4は、接地端子VSSの代わりに、電源端子と接続される。この場合、逆導電型側のメタル配線M3と導通したメタル配線M4は、電源電位を所定の電位として供給する電源線となる。   In this embodiment, the one conductivity type is P-type and the reverse conductivity type is N-type, but the one conductivity type may be N-type and the reverse conductivity type may be P-type. In this case, the metal wiring M4 that is electrically connected to the metal wiring M3 on the opposite conductivity type side is connected to the power supply terminal instead of the ground terminal VSS. In this case, the metal wiring M4 that is electrically connected to the metal wiring M3 on the opposite conductivity type side serves as a power supply line that supplies a power supply potential as a predetermined potential.

また、上述したようにダイオード素子は、4つに限定されない。具体的には、ダイオード素子は、少なくとも第1及び第2のダイオード素子があればよい。例えば、少なくともダイオード素子101(第1のダイオード素子)およびダイオード素子102(第2のダイオード素子)があればよい。この場合、ダイオード素子101と配線140とを接続する経路に設けられたビアCT0〜CT3であるコンタクトホール数は、ダイオード素子102と配線140と接続する経路に設けられたビアCT0〜CT3であるコンタクトホールの数と異なっている。また、ダイオード素子101と配線との接続する経路に設けられたメタル配線M1〜M3である第1の配線と、ダイオード素子102と配線との接続する経路に設けられたメタル配線M1〜M3である第2の配線の幅が異なっている。   Further, as described above, the number of diode elements is not limited to four. Specifically, the diode element may be at least the first and second diode elements. For example, at least the diode element 101 (first diode element) and the diode element 102 (second diode element) may be provided. In this case, the number of contact holes, which are the vias CT0 to CT3 provided in the path connecting the diode element 101 and the wiring 140, is the number of contacts that are the vias CT0 to CT3 provided in the path connecting the diode element 102 and the wiring 140. It is different from the number of holes. The first wirings are metal wirings M1 to M3 provided in a path connecting the diode element 101 and the wiring, and the metal wirings M1 to M3 are provided in the path connecting the diode element 102 and the wiring. The width of the second wiring is different.

このように本実施形態による保護回路(100)は、一導電型の半導体領域(202)と、その半導体領域(202)内に形成された一導電型の拡散層(204)および逆導電型の拡散層(203)とを有し、一導電型の拡散層(204)および逆導電型の拡散層(203)が、第1の方向(X方向)に延在し、第1の方向とは交差する第2の方向(Y方向)に交互に複数並設されたダイオード層(301)と、各一導電型の拡散層(204)と導通する一導電型側配線(M3)と、各逆導電型の拡散層(203)と導通する逆導電側配線(M3)とを有し、一導電型側配線(M3)および逆導電側配線(M3)が、第2の方向(Y方向)に延在し、第1の方向(X方向)に交互に複数並設された、ダイオード層の上にある中間層(303)と、を備え、各一導電型側配線(M3)の中で端にある一導電型側配線(M3A)および各逆導電型側配線(M3)の中で端にある逆導電型側配線(M3Bの抵抗値が、他の一導電型側配線(M3)および他の逆導電型側配線(M3)の抵抗値よりも低くなるように構成される。   As described above, the protection circuit (100) according to the present embodiment includes the one conductivity type semiconductor region (202), the one conductivity type diffusion layer (204) formed in the semiconductor region (202), and the reverse conductivity type. A diffusion layer (204) of one conductivity type and a diffusion layer (203) of opposite conductivity type extending in a first direction (X direction). What is the first direction? A plurality of diode layers (301) arranged alternately in the intersecting second direction (Y direction), one conductivity type side wiring (M3) conducting to each one conductivity type diffusion layer (204), and each reverse The conductive type diffusion layer (203) and the reverse conductive side wiring (M3) that conducts are provided, and the one conductive type side wiring (M3) and the reverse conductive side wiring (M3) are arranged in the second direction (Y direction). An intermediate layer (303) on the diode layer that extends and is arranged in parallel in the first direction (X direction) alternately. The one-conductivity-type side wiring (M3A) at the end in each one-conductivity-type side wiring (M3) and the reverse-conductivity-type side wiring (M3B) at the end in each reverse-conductivity-type side wiring (M3) Is configured to be lower than the resistance values of the other one conductivity type side wiring (M3) and the other reverse conductivity type side wiring (M3).

また、本実施形態の保護回路(1)は、各一導電型側配線(M3)および各逆導電型側配線(M3)は同じ材料で形成され、端にある一導電型側配線(M3A)と、端にある逆導電型側配線(M3B)とのそれぞれが、他の一導電型側配線(M3)および他の逆導電型側配線(M3)よりも太くなるように構成される。   Further, in the protection circuit (1) of this embodiment, each one-conductivity-type side wiring (M3) and each reverse-conductivity-type side wiring (M3) are formed of the same material, and the one-conductivity-type side wiring (M3A) at the end And each of the opposite conductivity type wiring (M3B) at the end is configured to be thicker than the other one conductivity type wiring (M3) and the other opposite conductivity type wiring (M3).

また、本実施形態の保護回路(100)は、ダイオード層(301)および中間層(303)の間に形成された下位層(302)をさらに備え、下位層(302)では、各一導電型の拡散層(204)および各逆導電型の拡散層(203)の上に、第1の方向(X方向)に沿って複数設けられた第1のビア(CT0)、第1の方向に延在する第1の配線(M1)、第1の方向に沿って複数設けられた第2のビア(CT1)、第1の方向に延在する第2の配線(M2)の順に積層され、各一導電型側配線(M1)は、第2の配線のうち各一導電型の拡散層(204)の上に積層された配線のそれぞれとビア(CT2)を介して導通し、各逆導電型側配線(M1)は、第2の配線のうち各逆導電型の拡散層(203)の上に積層された配線のそれぞれとビア(CT2)を介して導通するように構成される。   In addition, the protection circuit (100) of the present embodiment further includes a lower layer (302) formed between the diode layer (301) and the intermediate layer (303), and each of the lower layers (302) has one conductivity type. A plurality of first vias (CT0) provided in the first direction (X direction) on the diffusion layer (204) and the opposite conductivity type diffusion layer (203), extending in the first direction. The first wiring (M1) existing, a plurality of second vias (CT1) provided along the first direction, and the second wiring (M2) extending in the first direction are stacked in order. The one-conductivity-type-side wiring (M1) is electrically connected to each of the wirings stacked on the one-conductivity-type diffusion layer (204) of the second wiring via the via (CT2). The side wiring (M1) is that of the wiring stacked on each of the opposite conductivity type diffusion layers (203) of the second wiring. Les and configured to conduct through a via (CT2).

また、本実施形態の保護回路(100)は、中間層(303)の上に形成された上位層(304)をさらに備え、上位層(304)は、各一導電型側配線(M3)とビア(CT3)を介して導通し、かつ、接地端子(VSS)または電源端子と導通した端子配線(M4)と、各逆導電型側配線(M3)とビアを介して接続され、かつ、電源パッドの導通した電源配線(M4)と、を有するように構成される。   The protection circuit (100) of the present embodiment further includes an upper layer (304) formed on the intermediate layer (303), and the upper layer (304) includes each one-conductivity-type side wiring (M3). A terminal wiring (M4) that is electrically connected via the via (CT3) and electrically connected to the ground terminal (VSS) or the power supply terminal, and is connected to each reverse conductivity type side wiring (M3) via the via, and a power supply And a power supply wiring (M4) having a conductive pad.

また、本実施形態の半導体装置は、パッド(110)と、内部回路(130)と、パッド(110)と内部回路(130)との間を接続する配線(140)と、所定の電位を供給する電源線(M4)と、配線(140)と電源線(M4)との間に設けられた少なくとも第1及び第2のダイオード素子(101、102)からなる保護回路(100)であって、第1のダイオード素子(101)と配線(140)とを接続する経路に設けられた第1のコンタクトホール(CT0〜CT3)の数は、第2のダイオード素子(102)と配線(140)とを接続する経路に設けられた第2のコンタクトホール(CT0〜CT3)の数と異なる保護回路(100)とを有するように構成される。   In addition, the semiconductor device of the present embodiment supplies the pad (110), the internal circuit (130), the wiring (140) connecting the pad (110) and the internal circuit (130), and a predetermined potential. A protection circuit (100) comprising at least first and second diode elements (101, 102) provided between the power line (M4) and the wiring (140) and the power line (M4), The number of first contact holes (CT0 to CT3) provided in the path connecting the first diode element (101) and the wiring (140) is the number of the second diode element (102) and the wiring (140). And a protection circuit (100) different from the number of second contact holes (CT0 to CT3) provided in the path connecting the two.

また、本実施形態の半導体装置では、保護回路(100)は、配線(140)と第1のダイオード素子(101)とを接続する経路に設けられた第1の配線(M1〜M3)と、配線(140)と第2のダイオード素子(102)とを接続する経路に設けられた第2の配線(M1〜M3)とを備え、第1の配線と第2の配線の幅が異なっているように構成される。   In the semiconductor device of the present embodiment, the protection circuit (100) includes the first wirings (M1 to M3) provided in the path connecting the wiring (140) and the first diode element (101), A second wiring (M1 to M3) provided in a path connecting the wiring (140) and the second diode element (102), and the widths of the first wiring and the second wiring are different; Configured as follows.

また、本実施形態の半導体装置は、パッド(110)と、内部回路(130)と、パッド(110)と内部回路(130)との間を接続する配線(140)と、所定の電位を供給する電源線(M4)と、定の電位を供給する電源線(M4)と、配線(140)と電源線(M4)との間に設けられた少なくとも第1及び第2のダイオード素子(101、102)からなる保護回路(100)であって、配線(140)と第1のダイオード素子(101)とを接続する経路に設けられた第1の配線(M1〜M3)の配線幅は、配線(140)と第2のダイオード素子(102)とを接続する経路に設けられた第2の配線(M1〜M3)の配線幅と異なるように構成される。   In addition, the semiconductor device of the present embodiment supplies the pad (110), the internal circuit (130), the wiring (140) connecting the pad (110) and the internal circuit (130), and a predetermined potential. Power supply line (M4), a power supply line (M4) for supplying a constant potential, and at least first and second diode elements (101, 101) provided between the wiring (140) and the power supply line (M4). 102), the wiring width of the first wirings (M1 to M3) provided in the path connecting the wiring (140) and the first diode element (101) is the wiring (140) and the second diode element (102) are configured to be different from the wiring width of the second wirings (M1 to M3) provided in the path connecting the second diode element (102).

また、本実施形態の半導体装置では、保護回路(100)は、内部回路(130)をパッド(110)に印加されたサージ電圧から保護する静電保護回路である。   In the semiconductor device of this embodiment, the protection circuit (100) is an electrostatic protection circuit that protects the internal circuit (130) from the surge voltage applied to the pad (110).

次に第2の実施形態について説明する。   Next, a second embodiment will be described.

図7は、本実施形態のESD保護回路100のレイアウトを示す上面図である。また、図8は、図7の図7のD−D’線に沿ったESD保護回路100の断面図である。   FIG. 7 is a top view showing a layout of the ESD protection circuit 100 of the present embodiment. 8 is a cross-sectional view of the ESD protection circuit 100 taken along the line D-D ′ of FIG. 7 in FIG.

図7および図8で示したESD保護回路100は、図2〜図6で示した第1の実施形態のESD保護回路100と比べて、端にある一導電型側のメタル配線M3Aから一導電型側のメタル配線M3のうちの中央にあるメタル配線M3に向けて、各一導電型側のメタル配線M3の抵抗値が高くなっていき、かつ、端にある逆導電型側のメタル配線M3Bから逆導電型側のメタル配線M3のうちの中央にあるメタル配線M3に向けて、各逆導電型側のメタル配線M3の抵抗値が高くなっていく点が異なる。   The ESD protection circuit 100 shown in FIGS. 7 and 8 is more conductive than the one-conductivity-type side metal wiring M3A, as compared with the ESD protection circuit 100 of the first embodiment shown in FIGS. The resistance value of each one-conductivity-type metal wiring M3 increases toward the metal wiring M3 at the center of the mold-side metal wiring M3, and the opposite-conductivity-type metal wiring M3B at the end. To the metal wiring M3 at the center of the metal wiring M3 on the opposite conductivity type side, the resistance value of the metal wiring M3 on the opposite conductivity type side increases.

具体的には、メタル配線M3が同じ材料で形成され、メタル配線M3Aから中央にある一導電型側のメタル配線M2に向けて、一導電型側のメタル配線M3は細くなっていき、かつ、メタル配線M3Bから中央にある逆導電型側のメタル配線M3に向けて、逆導電型側のメタル配線M3が細くなっている。   Specifically, the metal wiring M3 is formed of the same material, and the metal wiring M3 on the one conductivity type side becomes thinner from the metal wiring M3A toward the metal wiring M2 on the one conductivity type side in the center, and The metal wiring M3 on the reverse conductivity type side is narrower from the metal wiring M3B toward the metal wiring M3 on the reverse conductivity type side in the center.

本実施形態では、放電電流が流れる放電経路のうち端にある放電経路と中央にある放電経路との抵抗値の差を第1の実施形態よりも小さくすることが可能になるため、中央部に配置されたダイオード素子に多大な電流が集中的に流れることをより大幅に抑制することが可能になる。   In the present embodiment, since the difference in resistance value between the discharge path at the end of the discharge path through which the discharge current flows and the discharge path in the center can be made smaller than in the first embodiment, It is possible to more significantly suppress a large amount of current from flowing intensively through the arranged diode elements.

このように本実施形態による保護回路(100)は、端にある一導電型側配線(M3A)から各一導電型側配線(M3)のうちの中央にある一導電型側配線(M3)に向けて、各一導電型側配線(M3)の抵抗値が高くなり、かつ、端にある逆導電型側配線(M3B)から各逆導電型側配線(M3)のうちの中央にある逆導電型側配線(M3)に向けて、各逆導電型側配線(M3A)の抵抗値が高くなるように構成される。   As described above, the protection circuit (100) according to the present embodiment changes from the one conductivity type side wiring (M3A) at the end to the one conductivity type side wiring (M3) at the center of the one conductivity type side wiring (M3). The resistance value of each one-conductivity-type side wiring (M3) increases, and the reverse-conductivity at the center of each reverse-conductivity-type side wiring (M3) from the reverse-conductivity-type side wiring (M3B) at the end The resistance value of each reverse conductivity type side wiring (M3A) is increased toward the mold side wiring (M3).

また、保護回路(100)は、各一導電型側配線(M3)および各逆導電型側配線(M3)は同じ材料で形成され、端にある一導電型側配線(M3A)から各一導電型側配線(M3)のうちの中央にある一導電型側配線(M3)に向けて、各一導電型側配線(M3)が細くなっていき、かつ、端にある逆導電型側配線(M3B)から各逆導電型側配線(M3)のうちの中央にある逆導電型側配線(M3)に向けて、各逆導電型側配線(M3)が細くなっていくように構成される。   Further, in the protection circuit (100), each one conductivity type side wiring (M3) and each reverse conductivity type side wiring (M3) are formed of the same material, and each one conductivity type side wiring (M3A) is connected to each one conductivity type. Each one conductivity type side wiring (M3) becomes thinner toward one conductivity type side wiring (M3) at the center of the mold side wiring (M3) and the opposite conductivity type side wiring ( Each reverse-conductivity-type side wiring (M3) is configured to become thinner from M3B) toward the reverse-conductivity-type-side wiring (M3) at the center of each reverse-conductivity-type side wiring (M3).

次に各実施形態の効果についてより詳細に説明する。   Next, the effect of each embodiment will be described in more detail.

ここでは、図15〜図20に示した関連技術のESD保護回路100’における放電経路の抵抗値と、第1の実施形態および第2の実施形態で説明したESD保護回路100における放電経路の抵抗値とを比較する。   Here, the resistance value of the discharge path in the ESD protection circuit 100 ′ of the related technology shown in FIGS. 15 to 20 and the resistance of the discharge path in the ESD protection circuit 100 described in the first and second embodiments. Compare the value.

図9は、関連技術における放電経路を示す図であり、図10は、第1の実施形態における放電経路を示す図であり、図11は、第2の実施形態における放電経路を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing discharge paths in the related art, FIG. 10 is a diagram showing discharge paths in the first embodiment, and FIG. 11 is a diagram showing discharge paths in the second embodiment. .

具体的には、図9〜図11では、関連技術のESD保護回路100’と第1の実施形態および第2の実施形態で説明したESD保護回路100のレイアウトが示されており、ESD保護回路100’および100には、ダイオード素子のアノード1A〜5Aおよびカソード1B〜4Bが並設されている。   Specifically, FIGS. 9 to 11 show the layout of the ESD protection circuit 100 ′ of the related art and the ESD protection circuit 100 described in the first and second embodiments. In 100 'and 100, anodes 1A to 5A and cathodes 1B to 4B of diode elements are arranged in parallel.

ここで、カソード2Aおよびアノード3Bを経由する放電経路の抵抗値を計算する。具体的には、PAD(110’または110)から放電された放電電流は、逆導電型側のメタル配線(M3’またはM3A)とビア(CT2またはCT2’)との交点である第1のポイントB、D,F、H、I、J、Lに流れ、その後、カソード2Aに対応するN+拡散層(151’または203)である第2のポイント2、4、6、8、10、12に放電される。そして、放電された放電電流は、アノード3Bに対応し、かつ、第2のポイントに隣接するP+拡散層(152’または204)である第3のポイント1、3、5、7、9、11、13から、一導電側のメタル配線(M3’またはM3)とビア(CT2’またはCT2)との交点である第4のポイントA、C、E、G、I、K、Mに流れ、そして接地端子VSSに放電される。   Here, the resistance value of the discharge path passing through the cathode 2A and the anode 3B is calculated. Specifically, the discharge current discharged from the PAD (110 ′ or 110) is a first point that is the intersection of the metal wiring (M3 ′ or M3A) on the opposite conductivity type side and the via (CT2 or CT2 ′). Flows to B, D, F, H, I, J, L and then to the second point 2, 4, 6, 8, 10, 12 which is the N + diffusion layer (151 ′ or 203) corresponding to the cathode 2A Discharged. The discharged discharge current corresponds to the anode 3B, and is a third point 1, 3, 5, 7, 9, 11 that is a P + diffusion layer (152 ′ or 204) adjacent to the second point. , 13 flows to the fourth point A, C, E, G, I, K, M, which is the intersection of the metal wiring (M3 ′ or M3) on one conductive side and the via (CT2 ′ or CT2), and It is discharged to the ground terminal VSS.

以下、ポイントXおよびYを通る放電経路を放電経路(X−Y)と表記し、図9〜図11で示された各放電経路(A−1、B−2、C−3、D−4、E−5、F−6、G−7、H−8、I−9、J−10、K−11、L−12、M−13)の抵抗値を比較する。   Hereinafter, the discharge path passing through the points X and Y is referred to as a discharge path (XY), and the discharge paths (A-1, B-2, C-3, D-4) shown in FIGS. , E-5, F-6, G-7, H-8, I-9, J-10, K-11, L-12, M-13).

図12は、各放電経路(A−1、B−2、C−3、D−4、E−5、F−6、G−7、H−8、I−9、J−10、K−11、L−12、M−13)の抵抗値を示す図であり、図13は、図12で示した抵抗値をグラフ化したものであり、図14は、図13における、中央部に配置された放電経路(B−2、C−3、D−4、E−5、F−6、G−7、H−8、I−9、J−10、K−11、L−12)部分のグラフを拡大したものである。なお、ダイオード素子のPwell内のチャネル抵抗値は全て一定として測定している。   FIG. 12 shows discharge paths (A-1, B-2, C-3, D-4, E-5, F-6, G-7, H-8, I-9, J-10, K- 11, L-12, M-13). FIG. 13 is a graph of the resistance values shown in FIG. 12, and FIG. 14 is arranged at the center in FIG. Discharge path (B-2, C-3, D-4, E-5, F-6, G-7, H-8, I-9, J-10, K-11, L-12) portion This is an enlargement of the graph. Note that the channel resistance values in the Pwell of the diode element are all measured as constant.

図12および13で示されたように、関連技術では、抵抗値が最も高い経路A−1と抵抗値が最も低い経路H−8における抵抗値の差は6.143Ωであったのに対して、第1の実施形態では、抵抗値が最も高い経路A−1と抵抗値が最も低い経路I−9における抵抗値の差は、2.1572Ωであり、第2の実施形態では、抵抗値が最も高い経路A−1と抵抗値が最も低い経路J−10における抵抗値の差が1.38758Ωである。したがって、第1の実施形態では、関連技術と比べて、抵抗値の差が65%も縮まり、第2の実施形態では、77.5%も縮まっている。   As shown in FIGS. 12 and 13, in the related art, the difference in resistance value between the path A-1 having the highest resistance value and the path H-8 having the lowest resistance value was 6.143Ω. In the first embodiment, the difference in resistance value between the path A-1 having the highest resistance value and the path I-9 having the lowest resistance value is 2.1572Ω. In the second embodiment, the resistance value is The difference in resistance value between the highest path A-1 and the lowest path J-10 is 1.38758Ω. Therefore, in the first embodiment, the difference in resistance value is reduced by 65%, and in the second embodiment, the difference in resistance value is reduced by 77.5%.

また、図14で示されたように、中央部に配置された放電経路においても、抵抗値が最も高い経路と抵抗値が最も低い経路における抵抗値の差は、関連技術では、0.8399Ωであったのに対して、第1の実施形態では、0.4703Ωであり、第2の実施形態では、0.3652Ωである。つまり、中央部に配置された放電経路内の抵抗値のばらつきも抑制されている。   Also, as shown in FIG. 14, in the discharge path arranged in the center, the difference in resistance value between the path having the highest resistance value and the path having the lowest resistance value is 0.8399Ω in the related art. In contrast, in the first embodiment, it is 0.4703Ω, and in the second embodiment, it is 0.3652Ω. That is, the variation in resistance value in the discharge path disposed in the center is also suppressed.

以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。例えば、ESD保護回路100を備える半導体装置も本発明の一実施形態である。   In each embodiment described above, the illustrated configuration is merely an example, and the present invention is not limited to the configuration. For example, a semiconductor device including the ESD protection circuit 100 is also an embodiment of the present invention.

100 ESD保護回路
101〜104 ダイオード素子
110 PAD
201 半導体基板
202 PWell
203 N+拡散層
204 P+拡散層
301 ダイオード層
302 下位層
303 中間層
304 上位層
M1〜M4 メタル配線
CT0〜CT3 ビア
100 ESD protection circuit 101-104 Diode element 110 PAD
201 Semiconductor substrate 202 PWell
203 N + diffusion layer 204 P + diffusion layer 301 Diode layer 302 Lower layer 303 Intermediate layer 304 Upper layer M1 to M4 Metal wiring CT0 to CT3 Via

Claims (12)

一導電型の半導体領域と、前記半導体領域内に形成された一導電型の拡散層および逆導電型の拡散層とを有し、前記一導電型の拡散層および前記逆導電型の拡散層が、第1の方向に延在し、前記第1の方向とは交差する第2の方向に交互に複数並設されたダイオード層と、
各一導電型の拡散層と導通する一導電型側配線と、各逆導電型の拡散層と導通する逆導電側配線とを有し、前記一導電型側配線および前記逆導電側配線が、前記第2の方向に延在し、前記第1の方向に交互に複数並設された、前記ダイオード層の上にある中間層と、を備え、
各一導電型側配線の中で端にある一導電型側配線および各逆導電型側配線の中で端にある逆導電型側配線の抵抗値が、他の一導電型側配線および他の逆導電型側配線の抵抗値よりも低い、保護回路。
A one-conductivity-type semiconductor region, and a one-conductivity-type diffusion layer and a reverse-conductivity-type diffusion layer formed in the semiconductor region, wherein the one-conductivity-type diffusion layer and the reverse-conductivity-type diffusion layer are A plurality of diode layers extending in a first direction and alternately arranged in a second direction intersecting the first direction;
Each of the one conductivity type diffusion layer has a one conductivity type side wiring and the opposite conductivity type diffusion layer has a reverse conductivity side wiring, and the one conductivity type side wiring and the reverse conductivity side wiring are An intermediate layer on the diode layer that extends in the second direction and is arranged in parallel in the first direction.
The resistance value of the one conductivity type side wiring at the end in each one conductivity type side wiring and the reverse conductivity type side wiring at the end in each reverse conductivity type side wiring is the other one conductivity type side wiring and other A protection circuit lower than the resistance value of the reverse conductivity type wiring.
各一導電型側配線および各逆導電型側配線は同じ材料で形成され、
前記端にある一導電型側配線と、前記端にある逆導電型側配線とのそれぞれが、前記他の一導電型側配線および前記他の逆導電型側配線よりも太い、請求項1に記載の保護回路。
Each one conductivity type side wiring and each reverse conductivity type side wiring are formed of the same material,
The one conductivity type side wiring at the end and the opposite conductivity type side wiring at the end are thicker than the other one conductivity type side wiring and the other reverse conductivity type side wiring, respectively. The protection circuit described.
前記端にある一導電型側配線から各一導電型側配線の中で中央にある一導電型側配線に向けて、各一導電型側配線の抵抗値が高くなっていき、前記端にある逆導電型側配線から各逆導電型側配線の中で中央にある逆導電型側配線に向けて、各逆導電型側配線の抵抗値が高くなっていく、請求項1または2に記載の保護回路。   The resistance value of each one conductivity type side wiring increases from the one conductivity type side wiring at the end toward the one conductivity type side wiring at the center among the one conductivity type side wirings, The resistance value of each reverse conductivity type side wire increases from the reverse conductivity type side wire toward the reverse conductivity type side wire in the center among the reverse conductivity type side wires. Protection circuit. 各一導電型側配線および各逆導電型側配線は同じ材料で形成され、
前記端にある一導電型側配線から各一導電型側配線のうちの中央にある一導電型側配線に向けて、各一導電型側配線が細くなっていき、前記端にある逆導電型側配線から各逆導電型側配線のうちの中央にある逆導電型側配線に向けて、各逆導電型側配線が細くなっていく、請求項3に記載の保護回路。
Each one conductivity type side wiring and each reverse conductivity type side wiring are formed of the same material,
Each one conductivity type side wiring becomes thinner from one conductivity type side wiring at the end toward one conductivity type side wiring at the center of each one conductivity type side wiring, and the opposite conductivity type at the end 4. The protection circuit according to claim 3, wherein each of the reverse conductivity type side wires becomes narrower from the side wire toward the reverse conductivity type side wire at the center among the reverse conductivity type side wires.
前記ダイオード層および前記中間層の間に形成された下位層をさらに備え、
前記下位層では、各一導電型の拡散層および各逆導電型の拡散層の上に、前記第1の方向に沿って複数設けられた第1のビア、前記第1の方向に延在する第1の配線、前記第1の方向に沿って複数設けられた第2のビア、前記第1の方向に延在する第2の配線の順に積層され、
各一導電型側配線は、前記第2の配線のうち各一導電型の拡散層の上に積層された配線のそれぞれとビアを介して導通し、各逆導電型側配線は、前記第2の配線のうち各逆導電型の拡散層の上に積層された配線のそれぞれとビアを介して導通する、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の保護回路。
Further comprising a lower layer formed between the diode layer and the intermediate layer;
In the lower layer, a plurality of first vias provided in the first direction and extending in the first direction on the diffusion layers of one conductivity type and diffusion layers of the opposite conductivity type. A first wiring, a plurality of second vias provided along the first direction, and a second wiring extending in the first direction are stacked in this order.
Each one conductivity type side wiring is electrically connected to each of the wirings stacked on each one conductivity type diffusion layer of the second wiring through a via, and each reverse conductivity type side wiring is connected to the second wiring. 5. The protection circuit according to claim 1, wherein the protective circuit is electrically connected to each of the wirings stacked on each of the opposite conductivity type diffusion layers through vias.
前記中間層の上に形成された上位層をさらに備え、
前記上位層は、
各一導電型側配線とビアを介して導通し、かつ、接地端子または電源端子と導通した端子配線と、
各逆導電型側配線とビアを介して接続され、かつ、電源パッドの導通した電源配線と、を有する、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の保護回路。
Further comprising an upper layer formed on the intermediate layer,
The upper layer is
A terminal wiring that is electrically connected to each one-conductivity-type-side wiring through a via and that is electrically connected to a ground terminal or a power supply terminal;
6. The protection circuit according to claim 1, further comprising: a power supply wiring connected to each reverse-conductivity-type side wiring through a via and having a power supply pad conductive. 7.
請求項1ないし6のいずれか1項に記載の保護回路を備えた半導体装置。   A semiconductor device comprising the protection circuit according to claim 1. パッドと、
内部回路と、
前記パッドと内部回路との間を接続する配線と、
所定の電位を供給する電源線と、
前記配線と前記電源線との間に設けられた少なくとも第1及び第2のダイオード素子からなる保護回路であって、前記第1のダイオード素子と前記配線とを接続する経路に設けられた第1のコンタクトホールの数は、前記第2のダイオード素子と前記配線とを接続する経路に設けられた第2のコンタクトホールの数と異なる保護回路とを備えることを特徴とする半導体装置。
Pad,
Internal circuitry,
Wiring connecting between the pad and the internal circuit;
A power supply line for supplying a predetermined potential;
A protection circuit comprising at least first and second diode elements provided between the wiring and the power supply line, wherein the first circuit is provided in a path connecting the first diode element and the wiring. The number of contact holes in the semiconductor device includes a protection circuit different from the number of second contact holes provided in a path connecting the second diode element and the wiring.
前記保護回路は、前記配線と前記第1のダイオード素子とを接続する経路に設けられた第1の配線と、前記配線と前記第2のダイオード素子とを接続する経路に設けられた第2の配線とを備え、前記第1の配線と前記第2の配線の幅が異なっていることを特徴とする請求項8記載の半導体装置。   The protection circuit includes a first wiring provided in a path connecting the wiring and the first diode element, and a second wiring provided in a path connecting the wiring and the second diode element. 9. The semiconductor device according to claim 8, further comprising: a wiring, wherein the first wiring and the second wiring have different widths. 前記保護回路は、前記内部回路を前記パッドに印加されたサージ電圧から保護する静電保護回路であることを特徴とする請求項8又は9のいずれか一つに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 8, wherein the protection circuit is an electrostatic protection circuit that protects the internal circuit from a surge voltage applied to the pad. パッドと、
内部回路と、
前記パッドと前記内部回路とを接続する配線と、
所定の電位を供給する電源線と、
前記配線と前記電源線との間に設けられた少なくとも第1及び第2のダイオード素子からなる保護回路であって、前記配線と前記第1のダイオード素子とを接続する経路に設けられた第1の配線の配線幅は、前記配線と前記第2のダイオード素子とを接続する経路に設けられた第2の配線の配線幅と異なる保護回路とを備えることを特徴とする半導体装置。
Pad,
Internal circuitry,
A wiring connecting the pad and the internal circuit;
A power supply line for supplying a predetermined potential;
A protection circuit including at least first and second diode elements provided between the wiring and the power supply line, wherein the protection circuit is provided in a path connecting the wiring and the first diode element. A semiconductor device comprising: a wiring width of the first wiring; and a protection circuit different from a wiring width of the second wiring provided in a path connecting the wiring and the second diode element.
前記保護回路は、前記内部回路を前記パッドに印加されたサージ電圧から保護する静電保護回路であることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 11, wherein the protection circuit is an electrostatic protection circuit that protects the internal circuit from a surge voltage applied to the pad.
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