專利名稱：半導(dǎo)體設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及半導(dǎo)體設(shè)備，具體地涉及具有保護電路用于防止設(shè)備靜電擊穿的半導(dǎo)體設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的半導(dǎo)體設(shè)備配備了位于其輸入焊盤內(nèi)側(cè)的保護電路，以防止由于靜電電流引起的擊穿，例如如日本專利公開公布第9-17954號所示。
圖8示出了具有保護電路的這種傳統(tǒng)半導(dǎo)體設(shè)備1000。半導(dǎo)體設(shè)備1000配備了介于輸入部分(IN)6與半導(dǎo)體器件10之間的保護電路50。保護電路50包含保護電路2與作為二極管的保護晶體管9。
在保護電路50中，在輸入部分(IN)輸入的靜電電氣(電荷)流經(jīng)保護電阻2，導(dǎo)致了靜電電壓的降低并保護了內(nèi)部半導(dǎo)體器件。對于輸入部分的電壓輸入非常高且保護電阻2無法充分減小該電壓輸入的情形，保護晶體管9導(dǎo)通并允許靜電電荷向下流到地VSS，從而保護內(nèi)部半導(dǎo)體器件10。在該說明書與權(quán)利要求中，半導(dǎo)體器件側(cè)的保護晶體管與器件被共同稱為“內(nèi)部電路系統(tǒng)”。
圖9為半導(dǎo)體設(shè)備1000的剖面視圖。輸入焊盤6與金屬導(dǎo)線層(ME1)5一體形成。由半導(dǎo)體基板1內(nèi)的N型阱形成保護電路2。在N型阱中，提供了N+區(qū)域的第一電極3以及N+區(qū)域的第二電極4。第一電極3經(jīng)金屬導(dǎo)線層(ME1)5連接到輸入焊盤6。第二電極4經(jīng)另一個金屬導(dǎo)線層(ME2)7連接到保護晶體管9的漏極。保護晶體管9的柵極與源極被短路并接地VSS。內(nèi)部電路系統(tǒng)中的半導(dǎo)體器件連接到金屬導(dǎo)線層(ME2)7。
為了對半導(dǎo)體設(shè)備供電，獨立地形成于硅基板1內(nèi)的P+區(qū)域連接到地VSS，獨立地形成于硅基板1內(nèi)的N+區(qū)域連接到正電源Vdd。
除了用于輸入焊盤6的開口之外，半導(dǎo)體設(shè)備1000完全被氧化層8覆蓋及絕緣。輸入焊盤6的金屬導(dǎo)線層(ME1)5與硅基板1通過氧化硅層8被絕緣。
如前所述，當(dāng)高電壓的靜電施加在輸入焊盤6時，通常從輸入焊盤6經(jīng)金屬導(dǎo)線層(ME1)5與保護電阻2流到金屬導(dǎo)線層7(ME2)的靜電電流，經(jīng)保護晶體管9的漏極與源極進一步流到地VSS。因此連接到金屬導(dǎo)線層(ME2)的內(nèi)部半導(dǎo)體器件不會受到損傷。
靜電電流從保護電阻2的第一電極3流出還存在其他路徑，例如經(jīng)過N阱區(qū)域，到達正電源Vdd，或者到地Vdd。
然而，如圖10所示，在傳統(tǒng)半導(dǎo)體設(shè)備1000中，保護電阻2置于輸入焊盤6與內(nèi)部電路系統(tǒng)10之間。保護電阻2的第一電極3具有基本上與輸入焊盤6相同的電勢，且第一電極3形成于硅基板1內(nèi)；因此發(fā)生放電(漏電)，該放電是從第一電極3到形成于硅基板1內(nèi)的其他電路系統(tǒng)，特別是到形成于內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10內(nèi)的半導(dǎo)體器件，導(dǎo)致這些半導(dǎo)體器件的擊穿。為了防止這種放電，內(nèi)部電路系統(tǒng)10與第一電極3之間的長度L2需要增大，但這使得難以實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的微型化與高度集成。
如圖11所示，對于輸入焊盤6置于半導(dǎo)體設(shè)備1100外圍部分特別是毗鄰角落的情形，內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10與第一電極3之間的長度L3需要進一步增大，使得難以實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的微型化與高度集成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一般目標(biāo)是提供具有保護電路的半導(dǎo)體設(shè)備，該半導(dǎo)體設(shè)備可以防止保護電路的電極與其他半導(dǎo)體器件之間的放電并允許設(shè)備的微型化與集成。
在下文的描述中列舉了本發(fā)明的特征與優(yōu)點，這些特征與優(yōu)點的一部分通過該描述及附圖將變得顯而易見，或者可以通過實踐根據(jù)該描述中提供的教導(dǎo)的本發(fā)明來學(xué)習(xí)這些特征與優(yōu)點。通過在說明書中具體指出的半導(dǎo)體設(shè)備，可以實現(xiàn)及獲得本發(fā)明的目標(biāo)以及其他特征與優(yōu)點，其中在說明書中使用全面、清楚、簡明及精確的術(shù)語以使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以實施本發(fā)明。
為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明目的的這些及其他優(yōu)點與特征，正如這里所體現(xiàn)以及廣泛描述的，本發(fā)明提供如下。
提供了一種半導(dǎo)體設(shè)備，其包括具有焊盤的基板、內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域、以及形成于基板上的保護電阻；
焊盤通過導(dǎo)線連接到保護電阻的第一電極；內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域通過導(dǎo)線連接到保護電阻的第二電極；以及保護電阻保護內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域免于發(fā)生靜電釋放；其中該焊盤置于保護電阻與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域之間。
在該半導(dǎo)體設(shè)備中，焊盤與第一電極之間的距離以及焊盤與第二電極之間的距離基本上相同。
提供了一種半導(dǎo)體設(shè)備，其包括具有焊盤的基板、內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域、以及形成于基板上的保護電阻；焊盤通過導(dǎo)線連接到保護電阻的第一電極；內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域通過導(dǎo)線連接到保護電阻的第二電極；以及保護電阻保護內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域免于發(fā)生靜電釋放；其中第一電極與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域之間的距離大于第二電極與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域之間的距離。
在該半導(dǎo)體設(shè)備中，基板可設(shè)有圍繞焊盤、內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域以及保護電阻的防護環(huán)區(qū)域；以及從矩形第一電極的兩個側(cè)邊到毗鄰第一電極的防護環(huán)區(qū)域的距離基本上相等。
保護電阻可包含形成于基板內(nèi)的阱區(qū)；以及從第一電極的兩個側(cè)邊到毗鄰第一電極的阱區(qū)的邊緣部分的距離基本上相等。
從阱區(qū)的兩個邊緣部分到毗鄰阱區(qū)的防護環(huán)區(qū)域的距離基本上相等。
焊盤可置于保護電阻上的絕緣層上。
可由雜質(zhì)擴散層形成該保護電阻。
在半導(dǎo)體設(shè)備中，可由保護電阻以及包含在內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的保護晶體管形成保護電路。


圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備的部分布局圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備的部分布局圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備的部分剖面視圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備的部分布局圖；
圖5為根據(jù)本發(fā)明第四實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備的部分剖面視圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明第四實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備的部分布局圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明第五實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備的部分剖面視圖；圖8為具有保護電路的傳統(tǒng)半導(dǎo)體設(shè)備的電路圖；圖9為具有圖8的保護電路的傳統(tǒng)半導(dǎo)體設(shè)備的部分剖面視圖；圖10為圖8的傳統(tǒng)半導(dǎo)體設(shè)備的部分布局圖；以及圖11為另一個傳統(tǒng)半導(dǎo)體設(shè)備的部分布局圖。
具體實施例方式
在下文中，參考附圖描述本發(fā)明的各實施方案。
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備100的部分布局圖。
半導(dǎo)體設(shè)備100包含硅基板1、形成于硅基板1上的內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10、以及形成于內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10周圍的外圍器件區(qū)域20。外圍器件區(qū)域20被防護環(huán)區(qū)域30包圍。布置在芯片周圍的防護環(huán)區(qū)域30由擴散層形成，并連接到下文中提及的金屬導(dǎo)線層以獲得基板電勢。此外，防護環(huán)區(qū)域30起著防止芯片在芯片切割時遭受損傷的作用。
外圍器件區(qū)域20設(shè)有保護電阻(靜電釋放保護電阻)2，其包含形成于p型硅基板1內(nèi)的n型阱。保護電阻2設(shè)有n+區(qū)域的第一電極3以及n+區(qū)域的第二電極4。
第一電極3經(jīng)金屬導(dǎo)線層(ME1)5連接到輸入焊盤6。另一方面，第二電極4經(jīng)金屬導(dǎo)線層(ME2)7連接到形成于內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10內(nèi)的保護晶體管與半導(dǎo)體器件。該電路結(jié)構(gòu)類似于圖8所示半導(dǎo)體設(shè)備1000。金屬導(dǎo)線層5、7以及輸入焊盤6例如由鋁或多晶硅制成。
與圖9所示半導(dǎo)體器件1000相似，氧化硅層(未示出)形成于硅基板1上，金屬導(dǎo)線層5、7以及輸入焊盤6形成于該氧化硅層上。由于即使該氧化硅層薄，氧化硅層也具有極高的絕緣特性，所以即使在輸入焊盤6靠近內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10時仍可保持高的介電強度。因此，輸入焊盤6與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10之間的長度L1可以小于圖10所示的第一電極3與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10之間的長度L2。
在圖1所示半導(dǎo)體設(shè)備100中，輸入焊盤6置于內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10與保護電阻2之間。由于這種配置，保護電阻2的第一電極3與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10之間的距離可以保持足夠長。
在半導(dǎo)體設(shè)備100中，在保持第一電極3與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10之間的長距離的同時，與傳統(tǒng)半導(dǎo)體設(shè)備1000中內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10與毗鄰的保護電阻2之間的距離L2相比，可以縮短內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10與毗鄰輸入焊盤6之間的距離L1。
根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的布局使得可以增大固定尺寸半導(dǎo)體設(shè)備中的內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10的面積，并可實現(xiàn)高度集成。但如果內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10的面積保持不變，則可以微型化該半導(dǎo)體設(shè)備并減小制造成本。
圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備的部分布局圖。在本實施方案中，輸入焊盤6置于靠近半導(dǎo)體設(shè)備200的角落。圖2所示相同或相似參考數(shù)字表示與圖1所示相同或相似的部分。
如圖2所示，保護電阻2置于靠近半導(dǎo)體設(shè)備200的角落。保護電阻2的第一電極3與第二電極4置成與圍繞外圍器件區(qū)域20的防護環(huán)區(qū)域30一側(cè)邊的距離基本上相等。換而言之，保護電阻2的縱軸基本上平行于防護環(huán)區(qū)域30的一側(cè)邊。
輸入焊盤6置于相對于防護環(huán)區(qū)域30上述側(cè)邊的保護電阻2的另一例邊。輸入焊盤6的一側(cè)邊基本上平行于內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10，其之間的距離為L1，與上述半導(dǎo)體設(shè)備100中的距離相同。
保護電阻2的第一電極3通過金屬導(dǎo)線層5連接到輸入焊盤6。金屬導(dǎo)線層5置成與保護電阻2的縱軸垂直，并沿防護環(huán)區(qū)域30的一側(cè)邊。另一方面，保護電阻2的第二電極4通過金屬導(dǎo)線層7連接到內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10。金屬導(dǎo)線層7置成沿保護電阻2的縱軸并沿防護環(huán)30的一側(cè)邊延伸。
如圖2所示，矩形的第一電極3布置成其兩個側(cè)邊分別與L形的防護環(huán)區(qū)域30間隔了距離a與b。理想地使距離a與b彼此相等。通過使這兩個距離相等，防護環(huán)區(qū)域30與第一電極3之間的距離相等，且因此從第一電極3到防護環(huán)區(qū)域30的放電條件相對于該兩個側(cè)邊而言變得均勻。因此不存在放電特性偏差，這增大了放電電阻。
特別是在半導(dǎo)體設(shè)備200中，由于可以使第一電極3的側(cè)邊長度大于半導(dǎo)體設(shè)備100中的側(cè)邊長度，因此可以使第一電極3與防護環(huán)區(qū)域30之間的距離a、b小于半導(dǎo)體設(shè)備100中的情形。
按照這種方式，通過采用根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的布局，半導(dǎo)體設(shè)備200可以高度集成并微型化。
在半導(dǎo)體設(shè)備200中，內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10與防護環(huán)區(qū)域30之間的距離可制成小于半導(dǎo)體設(shè)備100中的情形。
在上述實施方案中，保護電阻2的縱軸平行于防護環(huán)區(qū)域30的一側(cè)邊。該縱軸可以定向成與防護環(huán)區(qū)域30的該一個側(cè)邊成任意角度，只要第一電極3與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10之間的距離大于第二電極4與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10之間的距離。
在上述實施方案中，第一電極3的兩個側(cè)邊到防護環(huán)區(qū)域30的距離a、b設(shè)置成相同。此外，理想地還將第一電極3的兩個側(cè)邊到阱區(qū)域邊緣的距離設(shè)置成相同。并且，理想地還將該阱區(qū)域邊緣到防護環(huán)區(qū)域30的距離設(shè)置成相同。
該結(jié)構(gòu)可以避免放電特性的任何偏差并增大放電電阻。
圖3為根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備300的部分剖面視圖。圖4為半導(dǎo)體設(shè)備300的部分布局圖。圖4所示相同或相似參考數(shù)字表示與圖1所示相同或相似的部分。
在半導(dǎo)體設(shè)備300中，類似于上述半導(dǎo)體設(shè)備100，保護電阻2形成于硅基板1內(nèi)，保護電阻2的第二電極4經(jīng)金屬導(dǎo)線層7連接到內(nèi)部電路系統(tǒng)10。輸入焊盤6設(shè)于保護電阻2上方，并經(jīng)金屬導(dǎo)線層(未示出)連接到第一電極3。輸入焊盤6與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10之間的距離為L1，該距離與第一及第二實施方案相同。
如圖3所示，使用氧化硅層將輸入焊盤6與保護電阻2絕緣。
在圖4中，為了容易理解布局而示出了實際上被輸入焊盤6遮擋的保護電阻2。
在根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的布局中，輸入焊盤6設(shè)于保護電阻2上方，因此可以高度集成并微型化半導(dǎo)體設(shè)備300，同時確保第一電極3與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10之間間隔足夠的距離。
特別地，輸入焊盤6與保護電阻2的重疊使得可以進一步微型化及高度集成半導(dǎo)體設(shè)備300。
圖5為根據(jù)本發(fā)明第四實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備400的部分剖面視圖。圖6為半導(dǎo)體設(shè)備400的部分布局圖。圖6所示相同或相似參考數(shù)字表示與圖1所示相同或相似的部分。在圖6中，為了容易理解布局而示出了實際上被輸入焊盤6遮擋的保護電阻2。
半導(dǎo)體設(shè)備400具有與半導(dǎo)體設(shè)備300相同的結(jié)構(gòu)，除了保護電阻2長(第一電極3與第二電極4之間的距離長)并在輸入焊盤6兩側(cè)向外延伸以外。在增大保護電阻2的電阻值時采用這種結(jié)構(gòu)。
同樣，在根據(jù)第四實施方案的布局中，可以高度集成并微型化半導(dǎo)體設(shè)備400，同時確保第一電極3與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10之間間隔足夠的距離。
圖7為根據(jù)本發(fā)明第五實施方案的半導(dǎo)體設(shè)備500的剖面視圖。圖7所示相同或相似參考數(shù)字表示與圖1所示相同或相似的部分。同樣，在圖7中，為了容易理解布局而示出了實際上被輸入焊盤6遮擋的保護電阻2。
在上述半導(dǎo)體設(shè)備400中，保護電阻2(介于第一電極3與第二電極4之間)的縱軸基本上平行于內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10的邊緣。在半導(dǎo)體設(shè)備500中，保護電阻2的縱軸垂直于內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10的邊緣。除了該結(jié)構(gòu)之外，半導(dǎo)體設(shè)備400與500基本上相同。
在根據(jù)第五實施方案的布局中，通過在保護電阻2上方提供輸入焊盤6，可以高度集成并微型化半導(dǎo)體設(shè)備500，同時確保第一電極3與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域10之間間隔足夠的距離。
盡管在上述實施方案中使用輸入焊盤用于解釋本發(fā)明，本發(fā)明可以應(yīng)用于輸出焊盤及其他焊盤。
可以使用其他半導(dǎo)體基板，例如GaAs等替代硅基板。此外，可以使用氮化硅層、磷玻璃及其他絕緣材料替代氧化硅層。
本申請是基于日本優(yōu)先權(quán)專利申請第2004-104136號，該專利申請于2004年3月31日向日本專利局提交，其全部內(nèi)容在此引用作為參考。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體設(shè)備，其包括具有焊盤的基板、內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域、以及形成于所述基板上的保護電阻，所述半導(dǎo)體設(shè)備包括焊盤，其通過導(dǎo)線連接到所述保護電阻的第一電極；內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域，其通過導(dǎo)線連接到所述保護電阻的第二電極；以及保護電阻，其保護所述內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域免于發(fā)生靜電釋放；其中所述焊盤置于所述保護電阻與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域之間。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體設(shè)備，其中所述焊盤與第一電極之間的距離以及所述焊盤與第二電極之間的距離基本上相同。
3.一種半導(dǎo)體設(shè)備，其包括具有焊盤的基板、內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域、以及形成于基板上的保護電阻，所述半導(dǎo)體設(shè)備包括焊盤，其通過導(dǎo)線連接到所述保護電阻的第一電極；內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域，其通過導(dǎo)線連接到所述保護電阻的第二電極；以及保護電阻，其保護所述內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域免于發(fā)生靜電釋放；其中所述第一電極與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域之間的距離大于所述第二電極與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域之間的距離。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體設(shè)備，其中所述基板設(shè)有圍繞所述焊盤、內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域以及保護電阻的防護環(huán)區(qū)域；以及從矩形的所述第一電極的兩個側(cè)邊到毗鄰所述第一電極的防護環(huán)區(qū)域的距離基本上相等。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體設(shè)備，其中所述保護電阻包含形成于基板內(nèi)的阱區(qū)；以及從所述第一電極的兩個側(cè)邊到毗鄰所述第一電極的阱區(qū)的邊緣部分的距離基本上相等。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體設(shè)備，其中從所述阱區(qū)的兩個邊緣部分到毗鄰阱區(qū)的防護環(huán)區(qū)域的距離基本上相等。
7.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體設(shè)備，其中所述焊盤置于所述保護電阻上的絕緣層上。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體設(shè)備，其中由雜質(zhì)擴散層形成所述保護電阻。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體設(shè)備，其中由所述保護電阻以及包含在所述內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的保護晶體管形成保護電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體設(shè)備。該半導(dǎo)體設(shè)備包括具有焊盤的基板、內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域、以及形成于基板上的保護電阻。焊盤通過導(dǎo)線連接到保護電阻的第一電極，內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域通過導(dǎo)線連接到保護電阻的第二電極，保護電阻阻止內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域發(fā)生靜電釋放。該半導(dǎo)體設(shè)備的特征在于，該焊盤置于保護電阻與內(nèi)部電路系統(tǒng)區(qū)域之間。
文檔編號H01L27/06GK1938844SQ200580009840
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者上里英樹, 吉井宏治, 奧田繼范 申請人:株式會社理光