JP6624912B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6624912B2 JP6624912B2 JP2015238817A JP2015238817A JP6624912B2 JP 6624912 B2 JP6624912 B2 JP 6624912B2 JP 2015238817 A JP2015238817 A JP 2015238817A JP 2015238817 A JP2015238817 A JP 2015238817A JP 6624912 B2 JP6624912 B2 JP 6624912B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- semiconductor device
- transistor
- connection terminal
- external connection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
本発明は、静電放出(Electro Static Discharge以下、ESDとする)により発生した静電気パルスによる破壊から半導体集積回路(以下、ICとする)を、保護するために、外部接続端子と内部回路領域、あるいは、外部接続端子と出力素子との間に形成されたESD保護素子を有する半導体装置に関する。 The present invention provides an external connection terminal and an internal circuit area for protecting a semiconductor integrated circuit (hereinafter, referred to as IC) from destruction due to an electrostatic pulse generated by electrostatic discharge (hereinafter, referred to as ESD). Alternatively, the present invention relates to a semiconductor device having an ESD protection element formed between an external connection terminal and an output element.
従来から、ICに代表される半導体装置では、ESD保護素子を備えており、そのESD保護素子は、N型MOSトランジスタのゲート電位をグランド(以下、VSSとする)に固定して、定常状態でオフ状態としてある、いわゆるオフトランジスタが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor device typified by an IC includes an ESD protection element. The ESD protection element fixes the gate potential of an N-type MOS transistor to ground (hereinafter, referred to as VSS) and operates in a steady state. A so-called off transistor which is in an off state is known.
ESD対策として、内部回路素子、あるいは、ドライバーに代表される出力素子のESD破壊を防止するために、できる限り多くの割合の静電気パルスをオフトランジスタに取り込み、VSSへと放出することが重要になってくる。そのため、ESDから保護すべき、内部回路素子および出力素子に対して、ESDの静電気パルスにより発生する電流をVSSへと流すために、オフトランジスタは、ICのVSSからみて、寄生抵抗が低減されるようにすることが重要になっている。 As a countermeasure against ESD, it is important to capture as many proportions of electrostatic pulses as possible in the off-transistors and discharge them to VSS in order to prevent ESD damage to internal circuit elements or output elements such as drivers. Come. Therefore, in order to allow the current generated by the ESD electrostatic pulse to flow to VSS for the internal circuit elements and the output elements to be protected from ESD, the off-transistor has a reduced parasitic resistance as viewed from the IC VSS. It is important to do so.
しかしながら、例えば、ICサイズが大きくなる場合、VSSからオフトランジスタまでの距離が遠くなることで、オフトランジスタのソースの寄生抵抗の影響が顕在化し、オフトランジスタが十分な能力を発揮できずに、本来取り込むべき静電気パルスを、内部回路素子、あるいは、出力素子へ静電気パルスが伝播してしまい、ESDに起因するIC破壊になることがある。 However, for example, when the IC size increases, the effect of the parasitic resistance of the source of the off-transistor becomes evident because the distance from VSS to the off-transistor becomes longer, and the off-transistor cannot exhibit sufficient capability. The electrostatic pulse to be captured is propagated to the internal circuit element or the output element, which may cause IC breakdown due to ESD.
この不具合の改善策の例として、下記の特許文献にあるように、外部接続端子からESD保護素子までの寄生抵抗と、ESD保護素子から内部回路素子までの寄生抵抗に、寄生抵抗の大小関係を備えることで、出来る限り多くの静電気パルスをESD保護素子に取り込むことを特徴としたデバイス構成も提案されている。 As an example of a measure for solving this problem, as described in the following Patent Document, the magnitude of the parasitic resistance is determined by the parasitic resistance from the external connection terminal to the ESD protection element and the parasitic resistance from the ESD protection element to the internal circuit element. There has also been proposed a device configuration characterized by incorporating as many electrostatic pulses as possible into the ESD protection element.
従来から、特にボルテージディテクタあるいはボルテージレギュレータに代表されるパワーマネジメントICは、高駆動能力および高付加価値に着目して開発がされてきた。高駆動能力についての工夫は、例えば、出力素子をVSS近辺に配置することで、寄生抵抗を低減してきた。高付加価値についての工夫は、例えば、従来のCMOSプロセスで内部回路を構成することで、オリジナルな機能を付加してきた。 2. Description of the Related Art Conventionally, power management ICs typified by a voltage detector or a voltage regulator have been developed with a focus on high drive capability and high added value. As a device for high driving capability, for example, the parasitic resistance has been reduced by arranging the output element near VSS. In order to devise high added value, for example, an original function has been added by forming an internal circuit by a conventional CMOS process.
しかしながら、前述の高駆動能力化においては、オフトランジスタよりも出力素子の寄生抵抗が低減されてしまった結果、静電気パルスをオフトランジスタで十分に取り込むことができずに、出力素子に伝播して、IC破壊に至ってしまうことが懸念される。 However, in the above-described high driving capability, as the parasitic resistance of the output element is reduced as compared with the off-transistor, the electrostatic pulse cannot be sufficiently captured by the off-transistor and propagates to the output element. It is feared that the IC will be destroyed.
また、後述の高付加価値においては、ICサイズが大きくなってしまったため、外部接続端子がICのVSSから遠くなることで、オフトランジスタのソースの寄生抵抗が顕在化してしまった結果、静電気パルスがオフトランジスタで十分に取り込むことが出来ずに、内部回路素子に伝播して、IC破壊に至ってしまうことが懸念される。 In addition, in the high added value described later, since the IC size has increased, the external connection terminal has become farther from the VSS of the IC, and the parasitic resistance of the source of the off-transistor has become apparent. There is a concern that the off-transistor will not be able to capture enough and will propagate to internal circuit elements, leading to IC destruction.
そこで、本発明においては、ソースの寄生抵抗を低減させたオフトランジスタを有する半導体装置を提供することを課題とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a semiconductor device having an off-transistor with reduced source parasitic resistance.
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を取る。即ち、オフトランジスタを備えた、ICに代表される半導体装置において、オフトランジスタのソースの寄生抵抗を低減するため、オフトランジスタのソースに接続されている電位がVSSである内部配線は、IC外周に配置されているシールリング配線と並列に接続されていることを特徴とする半導体装置とする。 The present invention takes the following means in order to solve the above problems. That is, in a semiconductor device typified by an IC having an off-transistor, in order to reduce the parasitic resistance of the source of the off-transistor, an internal wiring connected to the source of the off-transistor and having a potential of VSS is provided around the IC. A semiconductor device is characterized in that the semiconductor device is connected in parallel with the arranged seal ring wiring.
本発明によれば、オフトランジスタを備える半導体装置において、オフトランジスタのソースの寄生抵抗を低減させることで、オフトランジスタを速やかに動作させ、出力素子、あるいは内部回路素子へESDにより発生する静電気パルが伝播されることを抑制し、ESDに対する耐性を改善することが可能である。 According to the present invention, in a semiconductor device including an off-transistor, by reducing the parasitic resistance of the source of the off-transistor, the off-transistor is quickly operated, and an electrostatic puls generated by ESD to an output element or an internal circuit element is reduced. It is possible to suppress propagation and improve resistance to ESD.
本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
図1は本発明の実施例に係る半導体装置の外部接続端子とESD保護素子、および出力素子を表す模式的回路図である。第1の外部接続端子1は、例えば、出力のための端子である。第2の外部接続端子2は、低い側の電源電圧であり、通常接地電位VSSに接続される。第1の外部接続端子1と第2の外部接続端子2の間に接続されている素子は、ひとつはESD保護素子であるオフトランジスタ5である。さらに、オフトランジスタ5と並列に出力素子6が接続されている。即ち、出力素子の出力が第1の外部接続端子1に接続されている。
Embodiments for implementing the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing an external connection terminal, an ESD protection element, and an output element of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The first
オフトランジスタ5のソースの寄生抵抗は、オフトランジスタ5のソースから第2の外部接続端子2に至る第1の内部配線に寄生的に含まれる抵抗であり、図中の符号3で表している(以下、オフトランジスタのソース寄生抵抗3とする)、出力素子6のソースの寄生抵抗は、出力素子6のソースからオフトランジスタ5のソースに至る第2の内部配線に寄生的に含まれる抵抗であり、図中の符号4で表している。以下では出力素子のソース寄生抵抗4とする。
The parasitic resistance of the source of the off-
本発明は、出力素子のソース寄生抵抗4よりも、オフトランジスタのソース寄生抵抗3を低くすることを特徴としており、これをさらに説明するための実施例を、図2を用いて説明する。
The present invention is characterized in that the source
図2は、ICレイアウトの一部を示すものであり、配線の形状を示している。ICの外周に設置したシールリング配線7と内部配線8とが描かれている。内部配線8を第2の外部接続端子2からオフトランジスタ5まで設置し、さらに、内部配線8をシールリング配線7と接続配線9で電気的に接続させ、内部配線8とシールリング配線7とを並列にすることで、オフトランジスタのソース寄生抵抗3を低減させることが可能となる。
この場合のシールリング配線7の電位は、第1の外部接続端子よりも低い電位に接続される第2の外部接続端子と接続されており、例えば、接地電位VSSである。
FIG. 2 shows a part of the IC layout and shows the shape of the wiring. The
In this case, the potential of the
また、シールリング配線7の配線の仕方は、一般には上述のICの外周に設置される。第2の外部接続端子と接続されており、例えば、接地電位VSSとしてある。途中で途切れることなくICの外周すべてを周回して配置することが可能である。また、1箇所が途切れて連続していない部分があるもののほぼ周回して配置することも可能である。これはシールリング配線7の全体は同電位となっていることが好ましいからである。
The wiring of the
図3は本発明を実施することが可能な半導体装置の例である。図3に示すように、一般に、シールリング配線7、第2の外部接続端子2、およびオフトランジスタ5はチップ形状のICである半導体装置20の外周に沿って配置されることが多いので、第2の外部接続端子2とオフトランジスタ5とを結ぶ内部配線8をシールリング配線7と並列になるように接続することは困難なことではない。
FIG. 3 is an example of a semiconductor device capable of implementing the present invention. As shown in FIG. 3, in general, the
一方、出力素子6のソースからオフトランジスタ5のソースに至る配線は一層の配線のみとし、更に、幅を細くすることで寄生抵抗を相対的に大きくすることができる。さらに、出力素子6は、第2の外部接続端子2から伸びる内部配線8に沿って、オフトランジスタ5よりも遠くとなるように配置することで、寄生抵抗を相対的に大きくすることが容易となる。
On the other hand, the wiring from the source of the
さらに、多層配線を用いている場合には、図2における内部配線8は、最下層配線と最上層配線の積層構造としてもよい。この場合、さらに最下層配線と最上層配線とのあいだに複数の中間層の配線を含んでもよく、スルーホール10(ビアとも呼ばれる)を介して電気的に接続しておけば良い。積層構造において、最上層配線の幅は、最下層配線と同幅であっても異なっていてもよい。このようにすることで出力素子のソース寄生抵抗4よりも、オフトランジスタのソース寄生抵抗3を低くすることが可能となる。
Further, when a multilayer wiring is used, the
さらに、前述の複数の配線からなる積層構造は、複数の配線を電気的に接続するためのスルーホール10を有しており、スルーホール10は連続して配置しても、断続して飛び飛びに配置しても良い。
Further, the above-described laminated structure including a plurality of wirings has a through
また、内部配線8は、シールリング配線7と接続配線9で電気的に接続されており、接続配線9は、最下層配線でも最上層配線でも、あるいは、その他中間層の配線でも電気的に接続可能である。さらに、接続配線9は、シールリング配線7と内部配線8との接続において、図2のように断続的に並列して複数配置することも、連続して面状にひとつ配置することも可能である。
The
なお、これまで、オフトランジスタ5よりもICの内部にある素子として出力素子6を例に説明をしてきたが、出力素子6が一般の内部回路であっても、同様に本発明を実施できることは明らかである。
Although the
1 第1の外部接続端子1
2 第2の外部接続端子2
3 オフトランジスタのソース寄生抵抗
4 出力素子のソース寄生抵抗
5 オフトランジスタ
6 出力素子
7 シールリング配線
8 内部配線
9 接続配線
10 スルーホール
20 半導体装置
1 first
2 Second
3 Source parasitic resistance of off transistor 4 Source parasitic resistance of
Claims (9)
前記第1の外部接続端子よりも低い電位に接続される第2の外部接続端子と、
前記第1の外部接続端子と前記第2の外部接続端子の間に並列に配置されたESD保護素子であるオフトランジスタおよび出力素子と、
前記第2の外部接続端子と接続されているシールリング配線と、
からなり、
前記第2の外部接続端子および前記オフトランジスタのソースを結ぶ第1の内部配線と前記シールリング配線とが接続配線により並列に接続されており、前記第1の内部配線の寄生抵抗であるオフトランジスタのソース寄生抵抗は、前記オフトランジスタのソースと前記出力素子のソースとを結ぶ第2の内部配線の寄生抵抗である出力素子のソース寄生抵抗よりも小さいことを特徴とする半導体装置。 A first external connection terminal;
A second external connection terminal connected to a lower potential than the first external connection terminal;
An off-transistor and an output element which are ESD protection elements disposed in parallel between the first external connection terminal and the second external connection terminal;
A seal ring wiring connected to the second external connection terminal;
Consisting of
Said second external connection terminal and said off first internal wiring connecting the source of the transistor and said seal ring line is connected in parallel by connecting lines, a parasitic resistance before Symbol first internal wiring off A semiconductor device, wherein a source parasitic resistance of a transistor is smaller than a source parasitic resistance of an output element which is a parasitic resistance of a second internal wiring connecting a source of the off transistor and a source of the output element.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610053787.7A CN105870117B (en) | 2015-02-05 | 2016-01-27 | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips |
TW105102884A TWI678791B (en) | 2015-02-05 | 2016-01-29 | Semiconductor device |
US15/013,557 US9524961B2 (en) | 2015-02-05 | 2016-02-02 | Semiconductor device |
KR1020160013490A KR102407896B1 (en) | 2015-02-05 | 2016-02-03 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015021374 | 2015-02-05 | ||
JP2015021374 | 2015-02-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016149528A JP2016149528A (en) | 2016-08-18 |
JP6624912B2 true JP6624912B2 (en) | 2019-12-25 |
Family
ID=56691837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015238817A Active JP6624912B2 (en) | 2015-02-05 | 2015-12-07 | Semiconductor device |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6624912B2 (en) |
KR (1) | KR102407896B1 (en) |
TW (1) | TWI678791B (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022113931A (en) | 2021-01-26 | 2022-08-05 | エイブリック株式会社 | semiconductor equipment |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3111938B2 (en) * | 1997-09-16 | 2000-11-27 | 日本電気株式会社 | Semiconductor device |
KR100307554B1 (en) * | 1998-06-30 | 2001-11-15 | 박종섭 | Semiconductor device with ESD element |
JP4904619B2 (en) * | 2000-11-29 | 2012-03-28 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Semiconductor device |
US7005939B2 (en) * | 2003-02-07 | 2006-02-28 | Rambus Inc. | Input/output circuit with on-chip inductor to reduce parasitic capacitance |
US20050045952A1 (en) | 2003-08-27 | 2005-03-03 | International Business Machines Corporation | Pfet-based esd protection strategy for improved external latch-up robustness |
US20060092592A1 (en) * | 2004-10-14 | 2006-05-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. | ESD protection circuit with adjusted trigger voltage |
JP2006237101A (en) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Nec Electronics Corp | Semiconductor integrated circuit device |
JP5226260B2 (en) * | 2007-08-23 | 2013-07-03 | セイコーインスツル株式会社 | Semiconductor device |
JP5092766B2 (en) * | 2008-01-21 | 2012-12-05 | ミツミ電機株式会社 | Semiconductor device |
US8803290B2 (en) * | 2008-10-03 | 2014-08-12 | Qualcomm Incorporated | Double broken seal ring |
GB0820042D0 (en) | 2008-10-31 | 2008-12-10 | Cambridge Silicon Radio Ltd | Electrostatic discharge protection |
JP2011066246A (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Seiko Instruments Inc | Semiconductor device for electrostatic protection |
JP2014033064A (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
US9054521B2 (en) | 2013-06-25 | 2015-06-09 | Hong Kong Applied Science & Technology Research Institute Company, Ltd. | Electro-static-discharge (ESD) protection structure with stacked implant junction transistor and parallel resistor and diode paths to lower trigger voltage and raise holding volatge |
JP6315786B2 (en) | 2013-06-28 | 2018-04-25 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | ESD protection circuit, semiconductor device, in-vehicle electronic device, and in-vehicle electronic system |
-
2015
- 2015-12-07 JP JP2015238817A patent/JP6624912B2/en active Active
-
2016
- 2016-01-29 TW TW105102884A patent/TWI678791B/en active
- 2016-02-03 KR KR1020160013490A patent/KR102407896B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI678791B (en) | 2019-12-01 |
KR20160096555A (en) | 2016-08-16 |
KR102407896B1 (en) | 2022-06-13 |
JP2016149528A (en) | 2016-08-18 |
TW201640647A (en) | 2016-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5603277B2 (en) | ESD protection circuit for semiconductor integrated circuit | |
TWI553819B (en) | Semiconductor integrated circuit | |
US20120243133A1 (en) | Electrostatic discharge protection circuit | |
JP2005045100A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
CN103247621A (en) | Electrostatic discharge protection circuit | |
JPWO2016203648A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2017037949A (en) | Semiconductor device | |
JP2013030573A (en) | Semiconductor device | |
JP2010010419A (en) | Semiconductor device | |
WO2011108445A1 (en) | Esd protection circuit and semiconductor device provided with same | |
JP6624912B2 (en) | Semiconductor device | |
CN107424989B (en) | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips | |
JP2011171680A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
JP2007151064A (en) | Differential input / output device with electrostatic discharge (ESD) protection circuit | |
JP5548284B2 (en) | Semiconductor integrated circuit | |
CN105870117B (en) | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips | |
JP2009099641A (en) | Electrostatic protection device | |
JP2011119415A (en) | Semiconductor integrated device | |
CN104937701B (en) | Semiconductor device | |
JP5849670B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2008227369A (en) | Electrostatic breakage protection circuit | |
JP2011222549A (en) | Esd protection circuit and integrated circuit | |
JP2006093598A (en) | Semiconductor integrated circuit | |
JP2011119485A (en) | Semiconductor integrated device | |
JP2014041986A (en) | Semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20160112 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181004 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190612 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190618 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190806 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190827 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191018 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191126 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6624912 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |