ESD保护装置的制作方法

文档序号:14965599发布日期:2018-07-18 02:19阅读:156来源:国知局

本实用新型涉及对半导体基板使用薄膜工艺而形成的ESD保护装置。



背景技术:

现在,各种电子装置使用IC等半导体电路元件的情况较多。以防止这种半导体电路元件的浪涌电流所引起的静电破坏为目的,在电子装置设置有ESD保护装置。

例如,在专利文献1记载有二极管方式的ESD保护装置。该ESD保护装置通过对于半导体基板利用薄膜工艺形成二极管而实现。

ESD保护装置连接于连接有保护对象的IC的信号线与地面之间,若浪涌电流在信号线流动,则将该浪涌电流导向地面。

专利文献1:国际公开第2014/162795号小册子

然而,在使用如专利文献1所记载的二极管方式的构造中,在二极管的动态电阻高的情况下,产生浪涌电流不流向ESD保护装置,ESD保护不起作用这样的问题。



技术实现要素:

因此,本实用新型的目的在于,提供导通时的电阻低的二极管型的ESD保护装置。

本实用新型的ESD保护装置具备:半导体基板,具有相互对置的第一主面和第二主面;ESD保护电路部,形成于上述半导体基板的上述第一主面侧,包括第一二极管元件和第二二极管元件;以及非接地导体,形成在上述半导体基板的上述第二主面上,上述第一二极管元件和上述第二二极管元件沿着上述半导体基板的厚度方向形成有PN结并且经由上述半导体基板连接,在俯视上述半导体基板时,上述非接地导体包括上述第一二极管元件和上述第二二极管元件之间的区域的至少一部分,并与上述第一二极管元件或者上述第二二极管元件的至少一部分重叠。

在该结构中,在第一二极管元件与第二二极管元件之间,与半导体基板并联地连接有非接地导体。非接地导体与半导体基板相比导电率高(电阻率低),所以作为ESD保护装置的导通时的电阻降低。

另外,在本实用新型的ESD保护装置中,优选非接地导体形成于第二主面的整个面。

在该结构中,实现了导电率的进一步的降低、和构造上的可靠性的提高。

另外,在本实用新型的ESD保护装置中,优选是以下的结构。ESD保护电路部具备第三二极管元件,该第三二极管元件沿着上述半导体基板的厚度方向形成有PN结并且与上述半导体基板连接,在上述ESD保护电路部的表面具备:第一端子导体,与上述第一二极管元件连接,且在上述俯视时与上述第一二极管元件重叠;第二端子导体,与上述第二二极管元件连接,且在上述俯视时与上述第二二极管元件重叠;以及第三端子导体,与上述第三二极管元件连接,且在上述俯视时与上述第三二极管元件重叠,上述第三端子导体是与地连接的端子导体,上述非接地导体是在上述俯视时与上述第三二极管元件重叠的形状,在上述俯视时,上述第三端子导体连接在上述第一端子导体与上述第二端子导体之间,上述第三端子导体和上述第一端子导体的距离与上述第三端子导体和上述第二端子导体的距离大致相同。

在该结构中,实现了具备包括第一二极管元件和第三二极管元件的第一电流路径、以及包括第二二极管元件和第三二极管元件的第二电流路径的ESD保护装置。而且,在这些第一电流路径与第二电流路径之间的导通时的电阻的差被抑制,并且,第一电流路径与第二电流路径之间的隔离也提高。

另外,在本实用新型的ESD保护装置中,也可以是如下的结构。上述半导体基板在俯视时是矩形,并具有第一对角和第二对角,上述ESD保护电路部具备第四二极管元件,该第四二极管元件沿着上述半导体基板的厚度方向形成有PN结并且与上述半导体基板连接,在上述ESD保护电路部的表面具备与上述第四二极管元件连接且在上述俯视时与上述第四二极管元件重叠的第四端子导体、和虚拟端子导体,上述非接地导体是在上述俯视时至少一部分与上述第四二极管元件重叠的形状,上述第一端子导体和上述虚拟端子导体在上述俯视时分别配置于上述ESD保护电路部的表面的上述第一对角的附近,上述第二端子导体和上述第四端子导体在上述俯视时分别配置于上述ESD保护电路部的表面的上述第二对角的附近,上述第三端子导体在上述俯视时配置于上述ESD保护电路部的表面的中央部。

在该结构中,具备包括第一二极管元件和第三二极管元件的第一电流路径、包括第二二极管元件和第三二极管元件的第二电流路径、以及包括第四二极管元件和第三二极管元件的第三电流路径,实现了端子导体的配置平衡良好的ESD保护装置。而且,这些第一电流路径、第二电流路径、第三电流路径间的导通时的电阻的差被抑制。另外,第一电流路径与第二电流路径之间的隔离也提高。

另外,在本实用新型的ESD保护装置中,优选是如下的结构。在上述俯视时,上述第一端子导体和上述第四端子导体相对于上述第三端子导体配置于同一侧,上述非接地导体在上述第一端子导体与上述第四端子导体之间具有未形成导体部。

在该结构中,第一电流路径、第二电流路径、以及第三电流路径间的隔离提高。

根据本实用新型,在二极管型的ESD保护装置中,能够降低导通时的电阻。

附图说明

图1(A)是本实用新型的第一实施方式的ESD保护装置的从第一主面侧观察的俯视图,图1(B)是侧面剖视图,图1(C)是从第二主面侧观察到的俯视图。

图2是本实用新型的第一实施方式的ESD保护装置的等效电路图。

图3(A)是本实用新型的第二实施方式的ESD保护装置的从第一主面侧观察的俯视图,图3(B)是本实用新型的第二实施方式的ESD保护装置的从第二主面侧观察的俯视图。

图4(A)、图4(B)是本实用新型的第二实施方式的ESD保护装置的侧面剖视图。

图5是本实用新型的第二实施方式的ESD保护装置的等效电路图。

图6是本实用新型的第三实施方式的ESD保护装置的从第一主面侧观察的俯视图。

图7是本实用新型的第四实施方式的ESD保护装置的从第二主面侧观察的俯视图。

图8(A)、图8(B)是本实用新型的第四实施方式的ESD保护装置的侧面剖视图。

图9是本实用新型的第四实施方式的ESD保护装置的等效电路图

附图标记的说明:10、10A、10B、10C...ESD保护装置;20、20A、20B、20C...半导体基板;30、30A、30C...n型外延层;41、41A、41B、41C、42、42A、42B、42C、43A、43B、43C、44A、44B、44C、45C...n阱;51、51A、51B、51C、52、52A、52B、52C、53A、53B、53C、54A、54B、54C、55C...p层;60、60A...再布线层;71、71A、71B、71C、72、72A、72B、72C、73A、73C、74A、75C...接触导体;81、81A、81B、81C、82、82A、82B、82C、83A、83B、83C、84A、84B、84C、85C、89A...端子导体;90、90A、90B、90C...非接地导体;345...ESD保护电路部;901B、902B...导体部;CR1、CR2、CR3、CR4...角部;D1、D2、D3、D4、DG...二极管;GAP...未形成导体部;P1、P2、P3、P4、PG...端子;PT1...第一电流路径;PT2...第二电流路径;PT3...第三电流路径;PT4...第四电流路径;R20、R21、R22、R24、RD1、RD2、RC...电阻。

具体实施方式

参照附图对本实用新型的第一实施方式的ESD保护装置进行说明。图1(A)是本实用新型的第一实施方式的ESD保护装置的从第一主面侧观察的俯视图。图1(B)是该ESD保护装置的侧面剖视图。图1(C)是该ESD保护装置的从第二主面侧观察的俯视图。图1(B)是观察图1(A)所示的A-A剖面的图。

如图1(A)、图1(B)、图1(C)所示,ESD保护装置10具备半导体基板20、ESD保护电路部345、再布线层60、接触导体71、72、端子导体81、82、非接地导体90。

半导体基板20是n型的Si基板。半导体基板20在俯视时是矩形。半导体基板20与厚度方向正交且具有相互对置的第一主面和第二主面。优选半导体基板20的厚度尽量较薄。

ESD保护电路部345形成于半导体基板20的第一主面侧。ESD保护电路部345具备对于半导体基板20利用所谓的薄膜工艺形成的ESD保护电路部345、n型外延层30、n阱41、42、以及p层51、52。

n型外延层30与半导体基板20的第一主面抵接,具有规定的厚度。n型外延层30是n型掺杂比半导体基板20少的层。

n阱41、42形成于n型外延层30内。n阱41、42是沿着厚度方向大致贯通n型外延层30的形状。n阱41、42被分离配置。n阱41、42的一方端与半导体基板20的第一主面接触。n阱41、42是n型掺杂比n型外延层30多的层。

p层51、52形成于n型外延层30中的与和半导体基板20抵接的面相反的一侧的面。该面是半导体基板20的表面,是ESD保护电路部345的表面。p层51、52从半导体基板20的表面以规定的深度形成。俯视ESD保护电路部345(俯视ESD保护装置10),p层51和p层52分离。在该俯视时,p层51与n阱41重叠,与n阱41的另一方端接触。在该俯视时,p层52与n阱42重叠,与n阱42的另一方端接触。p层51、52是p型掺杂的层。

通过这样的结构,实现了通过p层51和n阱41在厚度方向形成有PN结的第一二极管元件、和通过p层52和n阱42在厚度方向形成有PN结的第二二极管元件。

再布线层60形成于ESD保护电路部345的表面。再布线层60由绝缘性树脂等绝缘性材料形成。

端子导体81、82形成于再布线层60的表面(再布线层60中与和ESD保护电路部345抵接的面相反的一侧的面)。端子导体81、82在俯视时是矩形。俯视ESD保护装置10,端子导体81和端子导体82分离。端子导体81与p层51重叠。端子导体82与p层52重叠。端子导体81与本实用新型的“第一端子导体”对应,端子导体82与本实用新型的“第二端子导体”对应。

接触导体71、72形成在再布线层60内。俯视ESD保护装置10,接触导体71与p层51和端子导体81重叠。接触导体71与p层51和端子导体81接触。在该俯视中,接触导体72与p层52和端子导体82重叠。接触导体72与p层52和端子导体82接触。

非接地导体90形成于半导体基板20的第二主面的整个面。非接地导体90由导电率相对于半导体基板20高出1位数以上的材料例如Cu、Al等金属构成。此外,非接地导体是不直接接地,且电独立于地面或其它的电路元件的导体层。

通过这样的结构,ESD保护装置10实现图2所示的电路。图2是本实用新型的第一实施方式的ESD保护装置的等效电路图。

如图2所示,ESD保护装置10具备二极管D1、D2、电阻R20。二极管D1由p层51和n阱41的PN结实现,是上述的第一二极管元件。二极管D2通过p层52和n阱42的PN结实现,是上述的第二二极管元件。电阻R20由半导体基板20实现。端子P1由端子导体81实现,端子P2由端子导体82实现。

二极管D1包括电阻RD1,是所谓的齐纳二极管。二极管D1的阳极与端子P1连接,二极管D1的阴极与电阻R20连接。

二极管D2包括电阻RD2,是所谓的齐纳二极管。二极管D2的阳极与端子P2连接,二极管D2的阴极与电阻R20连接。

并且,在ESD保护装置10中,二极管D1的阴极和二极管D2的阴极通过非接地导体90连接。换言之,二极管D1的阴极和二极管D2的阴极通过由半导体基板20构成的电阻R20和非接地导体90的并联电路连接。另外,非接地导体90包含有电阻Rc。按照上述,非接地导体90导电率相对于半导体基板20高出1位数以上的材料构成。因此,非接地导体90的电阻Rc的电阻值比半导体基板20的电阻R20的电阻值小得多(Rc<<R20)。

在这样的结构中,与二极管D1的阴极和二极管D2的阴极仅通过电阻R20连接的结构相比较,二极管D1、D2导通时的端子P1与端子P2之间的电阻降低。由此,通过将端子P1或者端子P2的任意一方与信号线连接,将另一方接地,从而浪涌电流容易在端子P1与端子P2之间流动,容易将浪涌电流导向地面。

特别是在为了将ESD保护装置10薄膜化而将半导体基板20薄膜化的情况下,电阻R20增大,但通过具备非接地导体90,从而端子P1与端子P2之间的电阻变低,浪涌电流容易在端子P1与端子P2之间流动,容易将浪涌电流导向地面。

此外,在上述的说明中,非接地导体90形成于半导体基板20的第二主面的整个面。然而,非接地导体90是在俯视ESD保护装置10时包括端子导体81与端子导体82之间的区域的至少一部分,且至少一部分与端子导体81和端子导体82的任意一方重叠的形状即可。进一步优选,是在俯视ESD保护装置10时包括n阱41与n阱42之间的区域的至少一部分,且至少一部分与n阱41和n阱42的任意一方重叠的形状即可。即,非接地导体90在俯视时ESD保护装置10,包括二极管D1与二极管D2之间的区域的至少一部分,且与二极管D1或者二极管D2的至少一部分重叠即可。

由这样结构构成的ESD保护装置10通过如下所示的制造方法制造。首先,通过薄膜工艺在半导体基板20的第一主面形成ESD保护电路部345。具体而言,在半导体基板20的第一主面形成n型外延层30。接下来,对于n型外延层30进行局部掺杂,形成n阱41、42。接下来,在n阱41的表面侧形成p层51,在n阱42的表面侧形成p层52。由此,形成有ESD保护电路部345。接下来,在ESD保护电路部345的表面形成再布线层60。接下来,在再布线层60形成贯通孔,通过电镀等部分地形成导体且包括该贯通孔。由此,端子导体81和接触导体71一体形成,端子导体82和接触导体72一体形成。

接下来,参照附图对本实用新型的第二实施方式的ESD保护装置进行说明。图3(A)是本实用新型的第二实施方式的ESD保护装置的从第一主面侧观察的俯视图。图3(B)是该ESD保护装置的从第二主面侧观察的俯视图。图4(A)、图4(B)是该ESD保护装置的侧面剖视图。图4(A)是观察图3(A)所示的B-B剖面的图,图4(B)是观察图3(A)所示的C-C剖面的图。图5是本实用新型的第二实施方式的ESD保护装置的等效电路图。

如图3(A)、图3(B)、图4(A)、图4(B)、以及图5所示,简略来说,本实施方式的ESD保护装置10A对于第一实施方式的ESD保护装置10,在二极管元件的数量以及端子导体的数量增加的点上不同,ESD保护装置10的二极管元件的基本构成等与ESD保护装置10相同,省略相同的位置的说明。

ESD保护装置10A具备半导体基板20A、n型外延层30A、n阱41A、42A、43A、44A、p层51A、52A、53A、54A、再布线层60A、接触导体71A、72A、73A、74A、以及端子导体81A、82A、83A、84A、89A。端子导体83A与本实用新型的“第三端子导体”对应,端子导体84A与本实用新型的“第四端子导体”对应,端子导体89A与本实用新型的“虚拟端子导体”对应。

半导体基板20A由与第一实施方式的半导体基板20相同的组成构成,俯视时是大致矩形。n型外延层30A由与第一实施方式的n型外延层30相同的组成构成,形成于半导体基板20A的第一主面。

n阱41A、42A、43A、44A由与第一实施方式的n阱41、42相同的组成以及基本构造构成。p层51A、52A、53A、54A由与第一实施方式的p层51、52相同的组成以及基本构造构成。根据该结构,实现了第一二极管元件、第二二极管元件、第三二极管元件、第四二极管元件。第一二极管元件由n阱41A和p层51A所形成的PN结实现。第二二极管元件由n阱42A和p层52A所形成的PN结实现。第三二极管元件由n阱43A和p层53A所形成的PN结实现。第四二极管元件由n阱44A和p层54A所形成的PN结实现。

再布线层60A由与第一实施方式的再布线层60相同的组成以及基本构造构成。接触导体71A、72A、73A、74A由与第一实施方式的接触导体71、72相同的组成以及基本构造构成。端子导体81A、82A、83A、84A、89A由与第一实施方式的端子导体81、82相同的组成以及基本构造构成。

非接地导体90A由与第一实施方式的非接地导体90相同的组成构成,形成于半导体基板20A的第二主面的整个面。另外,非接地导体90A与第一实施方式相同地包含有电阻值比半导体基板20A小得多的电阻Rc。

根据这样的结构,ESD保护装置10A实现图5所示的电路。图5是本实用新型的第二实施方式的ESD保护装置的等效电路图。

如图5所示,ESD保护装置10A具备二极管D1、D2、D4、DG、电阻R21、R22、R24、RC。二极管D1由p层51A和n阱41A所形成的PN结实现,是上述的第一二极管元件。二极管D2由p层52A和n阱42A所形成的PN结实现,是上述的第二二极管元件。二极管D4由p层54A和n阱44A所形成的PN结实现,是上述的第四二极管元件。二极管DG由p层53A和n阱43A所形成的PN结实现,是上述的第三二极管元件。电阻R21、R22、R24由半导体基板20A实现。更具体而言,电阻R21在半导体基板20A中的针对二极管D1的连接部与针对二极管DG的连接部之间通过区域实现。电阻R22在半导体基板20A中的针对二极管D2的连接部与针对二极管DG的连接部之间通过区域实现。电阻R24在半导体基板20A中的针对二极管D4的连接部与针对二极管DG的连接部之间通过区域实现。端子P1由端子导体81A实现,端子P2由端子导体82A实现,端子P4由端子导体84A实现,端子PG由端子导体83A实现。

二极管D1的阳极与端子P1连接。二极管D1的阴极经由电阻R21和非接地导体90A所构成的电阻Rc的并联电路,与二极管DG的阴极连接。二极管D2的阳极与端子P2连接。二极管D2的阴极经由电阻R22和非接地导体90A所构成的与电阻Rc的并联电路,与二极管DG的阴极连接。二极管D4的阳极与端子P4连接。二极管D4的阴极经由电阻R24和非接地导体90A所构成的与电阻Rc的并联电路,与二极管DG的阴极连接。二极管DG的阳极与端子PG连接。端子PG是接地的端子。

通过该结构,连接端子P1和端子PG的传输路径为浪涌电流的第一电流路径PT1。连接端子P2和端子PG的传输路径为浪涌电流的第二电流路径PT2。连接端子P4和端子PG的传输路径为浪涌电流的第三电流路径PT3。

而且,在该结构中,与没有非接地导体90A的情况相比较,第一电流路径PT1、第二电流路径PT2、以及第三电流路径PT3的导通时的电阻降低。由此,在第一电流路径PT1、第二电流路径PT2、以及第三电流路径PT3中,浪涌电流容易流动。

由以上的结构构成的ESD保护装置10A在俯视时是矩形,具有角部CR1、CR2、CR3、CR4这四个角。换言之,形成ESD保护装置10A的半导体基板、以及形成于该半导体基板的表面的ESD保护电路部在俯视时是矩形,具有角部CR1、CR2、CR3、CR4这四个角。角部CR1和角部CR3位于对角(第一对角)的位置,角部CR2和角部CR4位于对角(第二对角)的位置。

端子导体81A、接触导体71A、p层51A、以及n阱41A配置于角部CR1附近。端子导体82A、接触导体72A、p层52A、以及n阱42A配置于角部CR2附近。端子导体89A配置于角部CR3附近。端子导体84A、接触导体74A、p层54A、以及n阱44A配置于角部CR4附近。

端子导体83A、接触导体73A、p层53A、以及n阱43A配置于第一方向上的中央部。如图3(A)、图3(B)所示,所谓第一方向是指连接角部CR1和角部CR2的方向(连接角部CR4和角部CR3的方向)。另外,端子导体83A、接触导体73A、p层53A、以及n阱43A是沿着第二方向延伸的形状。如图3(A)、图3(B)所示,所谓第二方向是指连接角部CR1和角部CR4的方向(连接角部CR2和角部CR3的方向)。根据图3(A)、图3(B)可知,第一方向和第二方向相互正交。

端子导体83A在第一方向上配置于端子导体81A与端子导体82A之间。如图3(A)所示,端子导体83A与端子导体81A的距离D13和端子导体83A与端子导体82A的距离D23大致相同。这里,2个端子导体间的距离是指俯视ESD保护装置10A时这2个端子导体间的最短距离。

同样地,接触导体73A在第一方向上配置于接触导体71A与接触导体72A之间,接触导体73A与接触导体71A的距离和接触导体73A与接触导体72A的距离大致相同。另外,p层53A在第一方向上配置于p层51A与p层52A之间,p层53A与p层51A的距离和p层53A与p层52A的距离大致相同。另外,n阱43A在第一方向上配置于n阱41A与n阱42A之间,n阱43A与n阱41A的距离和n阱43A与n阱42A的距离大致相同。这里,2个n阱间的距离是指俯视ESD保护装置10A时这2个n阱间的最短距离。

通过使用上述的结构,俯视ESD保护装置10A时,端子导体81A与端子导体83A的距离和端子导体82A与端子导体83A的距离大致相同。另外,第一电流路径PT1的浪涌电流的传输距离和第二电流路径PT2的浪涌电流的传输距离大致相同。由此,减少了第一电流路径PT1与第二电流路径PT2的导通时的电阻的差。其结果,电流路径间的ESD保护特性的差变小,能够不依存于所利用的电流路径(外部连接的端子导体)地得到同样的特性。

另外,通过使端子导体83A成为接地的导体,由此,第一电流路径PT1与第二电流路径PT2之间的隔离提高。这里,所谓第一电流路径PT1与第二电流路径PT2之间的隔离是指从端子导体81A输入的浪涌电流难以传输到端子导体82A、以及从端子导体82A输入的浪涌电流难以传输到端子导体81A。

另外,通过使用上述的结构,俯视ESD保护装置10A,端子导体81A与端子导体83A的距离和端子导体84A与端子导体83A的距离大致相同。另外,第一电流路径PT1的浪涌电流的传输距离和第三电流路径PT3的浪涌电流的传输距离大致相同。由此,减少了第一电流路径PT1与第三电流路径PT3的导通时的电阻的差。

另外,虽然未图示,但优选使端子导体84A与端子导体81A的距离(沿着第二方向的距离)比端子导体84A与端子导体83A的距离(沿着第一方向的距离)长,通过该结构,第一电流路径PT1与第三电流路径PT3之间的隔离提高。

另外,在上述的结构中,在矩形的ESD保护装置10A中的所有四个角配置有端子导体,所以例如与没有端子导体89A的方式等相比较,安装稳定性提高。

另外,由于与地连接的端子导体83A大于其它的端子导体81A、82A、84A,实现了更稳定的接地。

此外,在上述的说明中,非接地导体90A形成于半导体基板20A的第二主面的整个面。然而,非接地导体90A是满足如下的(1)、(2)、(3)的所有条件的形状即可。

(1)是在俯视ESD保护装置10A时包括端子导体81A与端子导体83A之间的区域的至少一部分,且至少一部分与端子导体81A和端子导体83A的任意一方重叠的形状。进一步优选,是在俯视ESD保护装置10A时包括n阱41A与n阱43A之间的区域的至少一部分,且至少一部分与n阱41A和n阱43A的任意一方重叠的形状。即,非接地导体90A在俯视ESD保护装置10A时包括二极管D1与二极管D3之间的区域的至少一部分,且与二极管D1或者二极管D3的至少一部分重叠。

(2)是在俯视ESD保护装置10A时包括端子导体82A与端子导体83A之间的区域的至少一部分,且至少一部分与端子导体82A和端子导体83A的任意一方重叠的形状。进一步优选,是在俯视ESD保护装置10A时包括n阱42A与n阱43A之间的区域的至少一部分,且至少一部分与n阱42A和n阱43A的任意一方重叠的形状。即,非接地导体90A在俯视ESD保护装置10A时,包括二极管D2与二极管D3之间的区域的至少一部分,且与二极管D2或者二极管D3的至少一部分重叠。

(3)是在俯视ESD保护装置10A时包括端子导体84A与端子导体83A之间的区域的至少一部分,且至少一部分与端子导体84A和端子导体83A的任意一方重叠的形状。进一步优选,是在俯视ESD保护装置10A时包括n阱44A与n阱43A之间的区域的至少一部分,且至少一部分与n阱44A和n阱43A的任意一方重叠的形状。即,非接地导体90A在俯视ESD保护装置10A时包括二极管D4与二极管D3之间的区域的至少一部分,且与二极管D4或者二极管D3的至少一部分重叠。

接下来,参照附图对本实用新型的第三实施方式的ESD保护装置进行说明。图6是本实用新型的第三实施方式的ESD保护装置的从第一主面侧观察的俯视图。

如图6所示,本实施方式的ESD保护装置10B相对于第二实施方式所涉及的ESD保护装置10A在非接地导体90B的结构中不同。ESD保护装置10B的其它的结构与ESD保护装置10A相同,省略相同地方的说明。

ESD保护装置10B的半导体基板20B与SD保护装置10A的半导体基板20A对应。ESD保护装置10B的p层51B、52B、53B、54B与ESD保护装置10A的p层51A、52A、53A、54A对应。ESD保护装置10B的接触导体71B、72B、73B、74B与ESD保护装置10A的接触导体71A、72A、73A、74A对应。ESD保护装置10B的端子导体81B、82B、83B、84B与ESD保护装置10A的端子导体81A、82A、83A、84A对应。此外,虽然未图示,但ESD保护装置10B的n型外延层とn阱分别与ESD保护装置10A的n型外延层和n阱对应。

非接地导体90B具备导体部901B和导体部902B。导体部901B和导体部902B是向第一方向延伸的形状,是在第二方向上经由未形成导体部GAP排列的形状。与第一实施方式同样地,在导体部901B和导体部902B包含有电阻值比半导体基板20B小得多的电阻Rc。

导体部901B是与端子导体81B、82B重叠并且对于端子导体83B部分重叠的形状。导体部902B是与端子导体84B、89B重叠并且对于端子导体83B部分重叠的形状。此外,导体部902B是至少与端子导体84B重叠且对于端子导体83B部分重叠的形状。

通过使用这样的结构,与端子导体81B重叠的导体部901B和与端子导体84B重叠的导体部902B被未形成导体部GAP分离。因此,第一电流路径PT1与第三电流路径PT3之间的隔离提高。

接下来,参照附图对本实用新型的第四实施方式的ESD保护装置进行说明。图7是该ESD保护装置的从第二主面侧观察的俯视图。图8(A)、图8(B)是该ESD保护装置的侧面剖视图。图8(A)是观察图7所示的D-D剖面的图,图8(B)是观察图7所示的E-E剖面的图。图9是本实用新型的第二实施方式的ESD保护装置的等效电路图。

如图7、图8(A)、图8(B)、以及图9所示,简略来说,本实施方式的ESD保护装置10C对于第一实施方式的ESD保护装置10在二极管元件的数量以及端子导体的数量增加的点上不同。ESD保护装置10C的二极管元件的基本构成等与ESD保护装置10相同,相同地方的说明省略。

ESD保护装置10C具备半导体基板20C、n型外延层30C、n阱41C、42C、43C、44C、45C、p层51C、52C、53C、54C、55C、再布线层60C、接触导体71C、72C、73C、74C、75C、以及端子导体81C、82C、83C、84C、85C。

半导体基板20C由与第一实施方式的半导体基板20相同的组成构成,俯视时是大致矩形。n型外延层30C由与第一实施方式的n型外延层30相同的组成构成,形成于半导体基板20C的第一主面。

n阱41C、42C、43C、44C、45C由与第一实施方式的n阱41、42相同的组成以及基本构造构成。p层51C、52C、53C、54C、55C由与第一实施方式的p层51、52相同的组成以及基本构造构成。通过该结构,实现了第一二极管元件、第二二极管元件、第三二极管元件、第四二极管元件。第一二极管元件由n阱41C和p层51C所形成的PN结实现。第二二极管元件由n阱42C和p层52C所形成的PN结实现。第三二极管元件由n阱43C和p层53C所形成的PN结实现。第四二极管元件由n阱44C和p层54C所形成的PN结实现。第五二极管元件由n阱45C和p层55C所形成的PN结实现。

再布线层60C由与第一实施方式的再布线层60相同的组成以及基本构造构成。接触导体71C、72C、73C、74C、75C由与第一实施方式的接触导体71、72相同的组成以及基本构造构成。端子导体81C、82C、83C、84C、85C由与第一实施方式的端子导体81、82相同的组成以及基本构造构成。

非接地导体90C由与第一实施方式的非接地导体90同样的组成构成,形成于半导体基板20C的第二主面的整个面。

另外,与第一实施方式同样地,在非接地导体90C包含有电阻值比半导体基板20A小得多的电阻Rc。

图9所示,ESD保护装置10C具备二极管D1、D2、D3、D4、DG、电阻R21、R22、R23、R24、RC。二极管D1由p层51C和n阱41C所形成的PN结实现,是上述的第一二极管元件。二极管D2由p层52C和n阱42C所形成的PN结实现,是上述的第二二极管元件。二极管D3由p层54C和n阱44C所形成的PN结实现,是上述的第四二极管元件。二极管D4由p层55C和n阱45C所形成的PN结实现,是上述的第五二极管元件。二极管DG由p层53C和n阱43C所形成的PN结实现,是上述的第三二极管元件。电阻R21、R22、R23、R24由半导体基板20C实现。

更具体而言,电阻R21在半导体基板20B中的针对二极管D1的连接部与针对二极管DG的连接部之间通过区域实现。电阻R22在半导体基板20B中的针对二极管D2的连接部与针对二极管DG的连接部之间通过区域实现。电阻R23在半导体基板20B中的针对二极管D4的连接部与针对二极管DG的连接部之间通过区域实现。电阻R24在半导体基板20B中的针对二极管D5的连接部与针对二极管DG的连接部之间通过区域实现。端子P1由端子导体81C实现,端子P2由端子导体82C实现,端子P3由端子导体84C实现,端子P4由端子导体85C实现,端子PG由端子导体83C实现。

二极管D1的阳极与端子P1连接。二极管D1的阴极经由电阻R21和非接地导体90C的电阻Rc的并联电路,与二极管DG的阴极连接。二极管D2的阳极与端子P2连接。二极管D2的阴极经由电阻R22和非接地导体90C的电阻Rc的并联电路,与二极管DG的阴极连接。二极管D3的阴极经由电阻R23和非接地导体90C的电阻Rc的并联电路,与二极管DG的阴极连接。二极管D4的阳极与端子P4连接。二极管D4的阴极经由电阻R24和非接地导体90C的电阻Rc的并联电路,与二极管DG的阴极连接。二极管DG的阳极与端子PG连接。端子PG是接地的端子。

根据该结构,连接端子P1和端子PG的传输路径为浪涌电流的第一电流路径PT1。连接端子P2和端子PG的传输路径为浪涌电流的第二电流路径PT2。连接端子P4和端子PG的传输路径为浪涌电流的第三电流路径PT3。连接端子P5和端子PG的传输路径为浪涌电流的第四电流路径PT4。

而且,在该结构中,与没有非接地导体90C的情况相比较,第一电流路径PT1、第二电流路径PT2、第三电流路径PT3、以及第四电流路径PT4的导通时的电阻降低。由此,在第一电流路径PT1、第二电流路径PT2、第三电流路径PT3、以及第四电流路径PT4中,浪涌电流容易流动。

由以上的结构构成的ESD保护装置10C在俯视时是矩形,具有角部CR1、CR2、CR3、CR4这四个角。换言之,形成ESD保护装置10C的半导体基板、以及形成于该半导体基板的表面的ESD保护电路部在俯视时是矩形,具有角部CR1、CR2、CR3、CR4这四个角。角部CR1和角部CR3位于对角(第一对角)的位置,角部CR2和角部CR4位于对角(第二对角)的位置。

端子导体81C、接触导体71C、p层51C、以及n阱41C配置于角部CR1附近。端子导体82C、接触导体72C、p层52C、以及n阱42C配置于角部CR2附近。端子导体84C、接触导体74C、p层54C、以及n阱44C配置于角部CR3附近。端子导体85C、接触导体75C、p层55C、以及n阱45C配置于角部CR4附近。

端子导体83C、接触导体73C、p层53C、以及n阱43C配置于第一方向上的中央部。如图7所示,所谓第一方向是指连接角部CR1和角部CR2的方向(连接角部CR4和角部CR3的方向)。另外,端子导体83C、接触导体73C、p层53C、以及n阱43C是沿着第二方向延伸的形状。如图7所示,所谓第二方向是指连接角部CR1和角部CR4的方向(连接角部CR2和角部CR3的方向)。由图7可知,第一方向和第二方向相互正交。

端子导体83C在第一方向上配置于端子导体81C与端子导体82C之间。如图7所示,端子导体83C与端子导体81C的距离D13和端子导体83C与端子导体82C的距离D23大致相同。同样地,端子导体83C与端子导体85C的距离D53和端子导体83C与端子导体84C的距离D43大致相同。这里,2个端子导体间的距离是指俯视ESD保护装置10C时这2个端子导体间的最短距离。

通过使用上述的结构,从而俯视ESD保护装置10C,端子导体81C与端子导体83C的距离和端子导体82C与端子导体83C的距离大致相同。另外,第一电流路径PT1的浪涌电流的传输距离和第二电流路径PT2的浪涌电流的传输距离大致相同。

同样地,端子导体85C与端子导体83C的距离和端子导体84C与端子导体83C的距离大致相同。另外,第三电流路径PT3的浪涌电流的传输距离和第四电流路径PT4的浪涌电流的传输距离大致相同。

由此,减少了第一电流路径PT1与第二电流路径PT2的导通时的电阻的差。同样地,减少了第三电流路径PT3与第四电流路径PT4的导通时的电阻的差。其结果,电流路径间的ESD保护特性的差变小,能够不依存于所利用的电流路径(外部连接的端子导体)得到同样的特性。

另外,通过使端子导体83C成为接地的导体,从而第一电流路径PT1与第二电流路径PT2之间的隔离、第三电流路径PT3与第四电流路径PT4之间的隔离提高。这里,第一电流路径PT1与第二电流路径PT2之间的隔离是指从端子导体81C输入的浪涌电流难以传输到端子导体82C、以及从端子导体82C输入的浪涌电流难以传输到端子导体81C。同样地,第三电流路径PT3与第四电流路径PT4之间的隔离是指从端子导体84C输入的浪涌电流难以传输到端子导体85C、以及从端子导体85C输入的浪涌电流难以传输到端子导体84C。

另外,通过使用上述的结构,从而在俯视ESD保护装置10C时,端子导体81C与端子导体83C的距离和端子导体85C与端子导体83C的距离大致相同。另外,第一电流路径PT1的浪涌电流的传输距离和第四电流路径PT4的浪涌电流的传输距离大致相同。由此,减少了第一电流路径PT1与第四电流路径PT4的导通时的电阻的差。

同样地,俯视ESD保护装置10C,端子导体82C与端子导体83C的距离和端子导体84C与端子导体83C的距离大致相同。另外,第二电流路径PT2的浪涌电流的传输距离和第三电流路径PT3的浪涌电流的传输距离大致相同。由此,减少了第二电流路径PT2与第三电流路径PT3的导通时的电阻的差。

另外,虽然未图示,但优选使端子导体85C与端子导体81C的距离(沿着第二方向的距离)比端子导体85C与端子导体83C的距离(沿着第一方向的距离)长,通过该结构,第一电流路径PT1与第四电流路径PT4之间的隔离提高。同样地,优选使端子导体84C与端子导体82C的距离(沿着第二方向的距离)比端子导体84C与端子导体83C的距离(沿着第一方向的距离)长,通过该结构,第二电流路径PT2与第三电流路径PT3之间的隔离提高。

另外,通过使用该结构,也由于与地连接的端子导体83C大于其它的端子导体81C、82C、84C、85C,而实现更稳定的接地。

此外,在第三实施方式中的说明中,示出了具备一个虚拟端子导体的方式,但也能够对于2个以上的虚拟端子导体应用上述的结构。

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