半導體裝置制造方法
【專利摘要】提供半導體裝置。該半導體裝置將梳形的N型MOS晶體管用作ESD保護元件，能夠使上述梳型的N型MOS晶體管整體均勻地進行動作。根據(jù)與配置在外周保護環(huán)上的基板電位固定用接觸孔的距離調(diào)整用作ESD保護元件的N型MOS晶體管的柵電極的L長，由此，構成柵電極的各個梳齒統(tǒng)一地進入驟回動作，能夠避免局部的電流集中，獲得期望的ESD耐量。
【專利說明】半導體裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體裝置。尤其涉及將N型MOS晶體管用作ESD保護元件的半導體
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術】
[0002]在具有MOS型晶體管的半導體裝置中，為了防止來自外部連接用(VDD)焊盤(PAD)的靜電對內(nèi)部電路的破壞，通常是將截止晶體管用作ESD保護元件，截止晶體管是將N型MOS晶體管的柵極電位固定為地(Vss)而設置為截止狀態(tài)。
[0003]截止晶體管因為需要充分流過由于短時間/大量的靜電引起的電流，所以需要具有比通常的內(nèi)部MOS晶體管構造大的溝道寬度(W)。因此，截止晶體管大多通過采用這樣的構造:將多個漏極區(qū)域、源極區(qū)域、柵極區(qū)域組合成梳狀的多指類型而增大總溝道寬度。
[0004]但是，具有這樣的問題:由于采用組合多個晶體管的構造，從而難以在ESD保護用的MOS晶體管整體中進行均勻的動作，僅最初進入寄生雙極動作的梳齒沒有完全接受ESD浪涌，導致局部性破壞。在配置于截止晶體管周圍的保護環(huán)上配置用于將截止晶體管的柵極電位固定為地電位的基板接觸孔。一般情況下，將保護環(huán)配置為圍繞ESD保護元件的外周，所以從設置在梳型ESD保護元件周圍的基板接觸孔到各個單位梳齒ESD保護元件即寄生雙極晶體管的基極的距 離不同。即，基極電阻根據(jù)各個梳而具有差異，所以雪崩擊穿后的源極區(qū)域與溝道區(qū)域之間形成的寄生雙極晶體管導通的觸發(fā)條件即局部電壓差不同。因此，寄生雙極晶體管進行動作的時刻根據(jù)各個單位ESD保護元件而不同，所以電流集中于寄生雙極晶體管最先導通的單位ESD保護元件，產(chǎn)生局部破壞。
[0005]作為其改善方法，還提出了如下這樣的布局方法:外部連接元件越遠，則越減小漏極區(qū)域的接觸孔與柵電極的距離，加快晶體管的動作，由此使所有梳齒統(tǒng)一地進入作為雙極動作起點的驟回(snapback)狀態(tài)。(例如，參照專利文獻I)
[0006]專利文獻1:日本特開平7-45829號公報
[0007]但是，在上述方法中，具有這樣的問題:伴隨漏極區(qū)域?qū)挾鹊目s小化而無法確保期望的接觸孔位置、以及由于近年來的包含高熔點金屬的布線的布線低電阻化而導致浪涌的傳播速度進一步加快，僅通過接觸孔到柵電極的距離無法充分地進行調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述課題，本發(fā)明如以下這樣地構成半導體裝置。
[0009]ESD保護用的N型MOS晶體管具有多個晶體管一體化的構造，該多個晶體管的多個漏極區(qū)域和多個源極區(qū)域交替地配置，在上述漏極區(qū)域與上述源極區(qū)域之間配置有柵電極，在外周保護環(huán)上配置有用于將上述柵電極的電位固定為地電位的基板接觸孔，在該ESD保護用的N型MOS晶體管中，漏極區(qū)域與外部連接端子電連接，源極區(qū)域與地電位供給線電連接，與配置在外周的地電位固定用基板接觸孔的距離越近，則柵電極的單個梳齒的L長越短，距離越遠，則單個梳齒的L長越長。[0010]發(fā)明的效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明，通過使距離地電位固定用基板接觸孔最遠的內(nèi)側的柵電極的L長最長，來使構成柵電極的各個梳齒統(tǒng)一地進入驟回動作，從而能夠避免局部的電流集中，獲得期望的ESD耐量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是示出本發(fā)明的半導體裝置的ESD保護用的N型MOS晶體管的第I實施例的不意俯視圖。
[0013]圖2是示出本發(fā)明的半導體裝置的ESD保護用的N型MOS晶體管的第2實施例的不意俯視圖。
[0014]圖3是示出本發(fā)明的半導體裝置的ESD保護用的N型MOS晶體管的第3實施例的不意俯視圖。
[0015]圖4是示出本發(fā)明的半導體裝置的ESD保護用的N型MOS晶體管的第4實施例的不意俯視圖。
[0016]標號說明
[0017]101第I源極區(qū)域；102第2源極區(qū)域；103第3源極區(qū)域；104第4源極區(qū)域；201柵電極；301第I漏極區(qū)域；302第2漏極區(qū)域；303第3漏極區(qū)域；401地(VSS)電位供給線；501與溝道寬度平行的方向的基板接觸孔；502與溝道長度平行的方向的基板接觸孔；601第I金屬布線；701外部連接端子。
【具體實施方式】
[0018]以下，舉出幾個實施例，利用附圖詳細說明用于實施發(fā)明的方式。另外，在以下的說明中，僅將利用金屬布線與地電位連接的部件稱為基板接觸孔。
[0019][實施例1]
[0020]圖1是示出本發(fā)明的半導體裝置的ESD保護用的N型MOS晶體管的第I實施例的不意俯視圖。
[0021]形成有由N型高濃度雜質(zhì)區(qū)域構成的第I源極區(qū)域101和第I漏極區(qū)域301，在第I源極區(qū)域101與第I漏極區(qū)域301之間設置有由硅氧化膜等構成的柵極絕緣膜，在其上表面形成有由多晶硅等構成的柵電極201。從第I漏極區(qū)域301起隔著柵電極201形成有第2源極區(qū)域102，進一步隔著柵電極201形成有第2漏極區(qū)域302，按照上述同樣的反復圖案隔著電極201形成有第3源極區(qū)域103、第3漏極區(qū)域303、第4源極區(qū)域104。在第I實施例中示出配置有4個源極區(qū)域、3個漏極區(qū)域、6個柵電極的形式的例子。這里，漏極區(qū)域301、302、303經(jīng)由第I金屬布線601與外部連接端子701連接。各個柵電極相當于梳齒，集合6根而形成梳型的形狀，在梳齒之間交替地配置源極區(qū)域和漏極區(qū)域，成為組合6個MOS晶體管的形式的多指類型。
[0022]第I源極區(qū)域101、第2源極區(qū)域102以及第3源極區(qū)域103通過由包含高熔點金屬的材料等形成的上層金屬布線而被提供地電位，該上層金屬布線與由包含高熔點金屬的金屬材料等形成的地電位供給線401連接。在ESD保護用的N型MOS晶體管的外周保護環(huán)上按照固定間隔配置有與溝道寬度平行的方向的基板接觸孔501以及與溝道長度平行的方向的基板接觸孔502。
[0023]這里，將柵電極201布置成，柵電極距配置在與溝道寬度平行的方向(圖1中為左右的方向)上的基板接觸孔501越近，則L長越短，位于距基板接觸孔501最遠位置的內(nèi)側的柵電極的L長最長。S卩，在圖1中設定為，柵電極的6根梳齒中的最上部與最下部的柵電極的L長最短，中央的2根柵電極的L長最長。這是因為形成溝道的基板區(qū)域的電位通過鄰近基板的接觸孔而被可靠地固定為地電位，則越不易發(fā)生雙極(Bipolar)動作。通過如上述這樣地設定柵電極201的各個梳齒的L長，消除由于基板的電位差而產(chǎn)生的各個柵電極201下方的溝道引起的雙極動作的開始時刻之差等，而使其相同，由此能夠使ESD保護用的N型MOS晶體管整體均勻地進行動作，其中，該基板的電位差是由于到基板接觸孔的距離不同而產(chǎn)生的。在圖1所示的實施例中，為了消除從與ESD保護用的N型MOS晶體管的溝道寬度平行的方向的基板接觸孔501到柵電極201之間的距離差所引起的雙極動作的開始時刻之差，調(diào)整了柵電極201的L長。相當于I根梳齒的單位柵電極的寬度是固定的，基本上具有長方形的形狀。
[0024][實施例2]
[0025]圖2是示出本發(fā)明的半導體裝置的ESD保護用的N型MOS晶體管的第2實施例的示意俯視圖。對與圖1對應的部分標注相同的編號。與圖1所示的第I實施例的不同之處是，單位柵電極的L長不是固定的。關于圖2中的基板接觸孔，除了與在圖中成為左右方向的溝道寬度方向平行的方向的基板接觸孔501以外，還設置有與在圖中成為上下方向的溝道長度方向平行的方向的基板接觸孔502，所以考慮到上述內(nèi)容，使與基板接觸孔502的距離較近的各個柵電極201的前端以及根部附近的L長小于中心附近的L長。
[0026]通過采用這樣的結構，可消除由于從與ESD保護用的N型MOS晶體管的溝道寬度方向平行的方向的基板接觸孔501到柵電極201之間的距離差、以及從與溝道長度方向平行的方向的基板接觸孔502到柵電極201之間的距離差而產(chǎn)生的雙極動作開始時刻之差。
[0027][實施例3]
[0028]圖3是示出本發(fā)明的半導體裝置的ESD保護用的N型MOS晶體管的第3實施例的示意俯視圖。對與圖1對應的部分標注相同的編號。與圖1所示的第I實施例的不同之處是，不具有配置在與ESD保護用的N型MOS晶體管的溝道長度方向平行的方向上的基板接觸孔，由此消除與溝道長度方向平行的方向的基板電勢差的影響，在外周保護環(huán)上僅配置有與溝道寬度方向平行的方向的基板接觸孔501。此時的柵電極201與實施例1同樣地布置成，距與溝道寬度平行的方向的基板接觸孔501越近，則柵電極的L長越短，位于距基板接觸孔501最遠位置的內(nèi)側的柵電極的L長最長。因此，單位柵電極具有長方形的形狀。
[0029][實施例4]
[0030]圖4是示出本發(fā)明的半導體裝置的ESD保護用的N型MOS晶體管的第4實施例的不意俯視圖。對與圖1對應的部分標注相同的編號。
[0031]在本實施例中，在外周保護環(huán)上僅配置有與溝道長度平行的方向的基板接觸孔502，成為已考慮其結構后的柵電極形狀。即，使與基板接觸孔502的距離較近的各個柵電極201的前端以及根部附近的L長小于中心附近的L長，6根柵電極201為相同的形狀。
[0032]與圖1所示的第I實施例不同之處是，單位柵電極的L長不是固定的。與圖2所示的第2實施例不同之處是，各個單位柵電極間的L長相等。[0033]通過采用這樣的結構，能夠消除由于與溝道長度方向平行的方向的基板接觸孔502到柵電極201之間的距離差而產(chǎn)生的雙極動作開始時刻之差。
【權利要求】
1.一種半導體裝置，其將具有多個晶體管成為一體的構造的N型MOS晶體管用作ESD保護元件，該多個晶體管具備: 交替配置的多個漏極區(qū)域和多個源極區(qū)域； 柵電極，其配置在所述多個漏極區(qū)域和多個源極區(qū)域之間；以及 基板接觸孔，其配置在所述多個漏極區(qū)域和多個源極區(qū)域以及所述柵電極的周圍，與固定為地電位的金屬布線連接， 所述半導體裝置的特征在于， 相比于配置在遠離所述基板接觸孔的位置的柵電極的L長，配置于所述基板接觸孔附近的柵電極的L長更短，所述L長是所述柵電極的溝道方向的長度。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于， 距與所述柵電極的溝道寬度方向平行的方向的基板接觸孔的距離越近，則所述柵電極的L長越短。
3.根據(jù)權利要求2所述的半導體裝置，其特征在于， 僅在與所述柵電極的溝道寬度方向平行的兩邊配置有所述基板接觸孔。
4.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于， 距與所述柵電極的溝道長度方向平行的方向的基板接觸孔的距離越近，則所述柵電極的L長越短。
5.根據(jù)權利要求4所述的半導體裝置，其特征在于， 僅在與所述柵電極的L長方向平行的兩邊配置有所述基板接觸孔。
6.一種半導體裝置，其將具有多個晶體管成為一體的構造的N型MOS晶體管用作ESD保護元件，該多個晶體管的多個漏極區(qū)域和多個源極區(qū)域交替地配置，在所述漏極區(qū)域與所述源極區(qū)域之間配置有柵電極，所述半導體裝置的特征在于， 距基板接觸孔的距離越近，則所述柵電極的L長越短，所述基板接觸孔配置于所述N型MOS晶體管的周圍，并且與固定為地電位的金屬布線連接。
【文檔編號】H01L29/423GK103972274SQ201410037545
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權日:2013年2月5日
【發(fā)明者】小山威, 理崎智光 申請人:精工電子有限公司