CN113853675A - 半导体装置 - Google Patents

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supply wiring
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Abstract

本发明提供半导体装置，具有：第一布线，形成于基板；第一电路区域，具备第一电源布线和第一接地布线；第二电路区域，具备第二电源布线和第二接地布线；以及双向二极管，连接在上述第一接地布线与上述第二接地布线之间，具备第一二极管和第二二极管，上述第一二极管具有与上述第二接地布线电连接的第一导电型的第一杂质区域和与上述第一接地布线电连接的第二导电型的第二杂质区域，上述第二二极管具有与上述第二接地布线电连接的上述第二导电型的第三杂质区域和与上述第一接地布线电连接的上述第一导电型的第四杂质区域，上述第一杂质区域、或上述第二杂质区域、或上述第三杂质区域、或上述第四杂质区域、或它们的任意组合与上述第一布线连接。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及半导体装置。
背景技术
存在半导体装置具有模拟电路用的域和逻辑电路用的域的情况。在该情况下，具有在模拟电路用的域的VSS的电源布线与逻辑电路用的域的VSS的电源布线之间设置双向二极管的情况。
电源布线主要设置在基板的上方，但近年来，提出了将电源布线埋入到基板中的半导体装置。存在将这样的结构的电源布线称为BPR(Buried Power Rail：掩埋式电源轨)的情况。
专利文献1：美国专利申请公开第2016/0372453号说明书
专利文献2：美国专利申请公开第2012/0033335号说明书
专利文献3：美国专利第9224725号说明书
专利文献4：美国专利申请公开第2018/0374791号说明书
专利文献5：美国专利申请公开第2018/0190670号说明书
专利文献6：美国专利申请公开第2018/0294267号说明书
专利文献7：美国专利申请公开第2017/0294448号说明书
专利文献8：美国专利第9570395号说明书
到目前为止，对于包含双向二极管的半导体装置使用如BPR那样的埋入布线的情况下的具体结构，未进行过详细的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供能够实现包含埋入布线的双向二极管的半导体装置。
公开的技术的半导体装置具有：基板；第一布线，形成于上述基板；第一电路区域，具备第一电源布线和第一接地布线；第二电路区域，具备第二电源布线和第二接地布线；以及双向二极管，连接在上述第一接地布线与上述第二接地布线之间，且具备第一二极管和第二二极管。上述第一二极管具有：第一导电型的第一杂质区域，与上述第二接地布线电连接；以及第二导电型的第二杂质区域，上述第二导电型与上述第一导电型不同，上述第二杂质区域与上述第一接地布线电连接。上述第二二极管具有：上述第二导电型的第三杂质区域，与上述第二接地布线电连接；以及上述第一导电型的第四杂质区域，与上述第一接地布线电连接。上述第一杂质区域、或上述第二杂质区域、或上述第三杂质区域、或上述第四杂质区域、或这些区域的任意组合与上述第一布线连接。
根据公开的技术，能够实现包含埋入布线的双向二极管。
附图说明
图1是表示第一实施方式的半导体装置的布局的图。
图2是表示第一实施方式的半导体装置所包含的模拟电路区域的结构的电路图。
图3是表示第一实施方式中的一个二极管的平面结构的示意图。
图4是表示第一实施方式中的一个二极管的剖视图。
图5是表示第一实施方式中的另一个二极管的平面结构的示意图。
图6是表示第一实施方式中的另一个二极管的剖视图。
图7是表示第一实施方式的第一变形例中的一个二极管的平面结构的示意图。
图8是表示第一实施方式的第一变形例中的另一个二极管的平面结构的示意图。
图9是表示第二实施方式中的一个二极管的平面结构的示意图。
图10是表示第二实施方式中的另一个二极管的平面结构的示意图。
图11是表示第三实施方式中的两个二极管的平面结构的示意图。
图12是表示第三实施方式中的一个二极管的剖视图。
图13是表示第三实施方式中的另一个二极管的剖视图。
图14是表示第三实施方式的第一变形例中的两个二极管的平面结构的示意图。
图15是表示第三实施方式的第二变形例中的两个二极管的平面结构的示意图。
图16是表示第三实施方式的第三变形例中的两个二极管的概要的示意图。
图17是放大示出第三实施方式的第三变形例的主要部分的示意图。
图18是表示第三实施方式的第四变形例中的针对电源布线的电源电位的供给部的示意图。
图19是表示第三实施方式的第四变形例中的针对电源布线的电源电位的供给部的剖视图。
图20是表示第四实施方式中的一个二极管的平面结构的示意图。
图21是表示第四实施方式中的一个二极管的剖视图(其一)。
图22是表示第四实施方式中的一个二极管的剖视图(其二)。
图23是表示第四实施方式中的另一个二极管的平面结构的示意图。
图24是表示第四实施方式中的另一个二极管的剖视图(其一)。
图25是表示第四实施方式中的另一个二极管的剖视图(其二)。
图26是表示第五实施方式中的两个二极管的平面结构的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行具体说明。此外，在本说明书以及附图中，存在通过对具有实际相同的功能结构的构成要素标注相同的附图标记而省去重复说明的情况。另外，在以下的说明中，将与基板的表面平行且相互正交的两个方向设为X方向、Y方向，并将垂直于基板的表面的方向设为Z方向。另外，所谓的本公开中的配置一致严格来说并不排除由于制造上的偏差而不一致的情况，即使在由于制造上的偏差而配置产生偏移的情况下，也能够视为配置一致。
(第一实施方式)
首先，对第一实施方式进行说明。图1是表示第一实施方式的半导体装置的布局的图。图2是表示第一实施方式的半导体装置所包含的模拟电路区域20的结构的电路图。
如图1所示，第一实施方式的半导体装置1包含多个逻辑电路区域10以及配置在其周边的模拟电路区域20。此外，逻辑电路区域10的配置数可以为一个，也可以为三个以上。
如图2所示，模拟电路区域20具有第一VSS焊盘31、第一VDD焊盘32以及I/O焊盘33。在第一VSS焊盘31连接VSS1布线，该VSS1布线对模拟电路区域20内的电路供给VSS1的电源电位。VSS1的电源电位例如是接地电位。在第一VDD焊盘32连接VDD1布线，该VDD1布线对模拟电路区域20内的电路供给VDD1的电源电位。模拟电路区域20例如具有包含N沟道MOS晶体管401和P沟道MOS晶体管402的反相器。例如，N沟道MOS晶体管401的栅极和P沟道MOS晶体管402的栅极与I/O焊盘33连接。例如，N沟道MOS晶体管401的源极与第一VSS焊盘31连接，P沟道MOS晶体管402的源极与第一VDD焊盘32连接。VSS1布线也有被称为接地布线的情况，VDD1布线也有被称为电源布线的情况。
如图2所示，模拟电路区域20具有包含二极管403和二极管404的ESD保护电路。二极管403的阳极与第一VSS焊盘31连接，阴极与I/O焊盘33连接。二极管404的阳极与I/O焊盘33连接，阴极与第一VDD焊盘32连接。
如图2所示，逻辑电路区域10具有第二VSS焊盘41和第二VDD焊盘42。在第二VSS焊盘41连接VSS2布线，该VSS2布线对逻辑电路区域10内的电路供给VSS2的电源电位。VSS2的电源电位例如是接地电位。在第二VDD焊盘42连接VDD2布线，该VDD2布线对逻辑电路区域10内的电路供给VDD2的电源电位。逻辑电路区域10例如具有包含N沟道MOS晶体管405和P沟道MOS晶体管406的反相器。例如，N沟道MOS晶体管405的栅极和P沟道MOS晶体管406的栅极连接到共用的信号线。例如，N沟道MOS晶体管405的源极与第二VSS焊盘41连接，P沟道MOS晶体管406的源极与第二VDD焊盘42连接。VSS2布线也有被称为接地布线的情况，VDD2布线也有被称为电源布线的情况。
如图2所示，在逻辑电路区域10的VSS2布线与模拟电路区域20的VSS1布线之间连接有双向二极管400。双向二极管400包含二极管200和二极管300。二极管200的阳极经由VSS1布线连接到第一VSS焊盘31，阴极经由VSS2布线连接到第二VSS焊盘41。二极管300的阳极经由VSS2布线连接到第二VSS焊盘41，阴极经由VSS1布线连接到第一VSS焊盘31。
接下来，对二极管200的结构进行说明。图3是表示第一实施方式中的二极管200的平面结构的示意图。图4是表示第一实施方式中的二极管200的剖视图。图4相当于沿着图3中的Y11－Y21线的剖视图。
如图3和图4所示，在基板101的表面有形成P阱101P，在P阱101P的表面形成有元件分离膜102。元件分离膜102例如通过STI(Shallow Trench Isolation：浅沟槽隔离)法来形成。在P阱101P以及元件分离膜102形成在X方向上延伸的槽，在该槽内经由绝缘膜104形成有电源布线91。例如，电源布线91的表面被绝缘膜103覆盖。例如，元件分离膜102的表面以及绝缘膜103的表面既可以与P阱101P的表面为同一平面，也可以不为同一平面。例如，电源布线91与第一VSS焊盘31连接。基板101的导电型也可以是P型。在该情况下，能够将P阱101P替换为P型基板101P。在其它实施方式、变形例中也相同。
在从元件分离膜102露出的P阱101P上形成有在X方向上延伸并竖立在Z方向上的多个N型鳍片211和多个P型鳍片221。在这里，形成有四个N型鳍片211和四个P型鳍片221。例如，在Y方向上，N型鳍片211位于电源布线91与P型鳍片221之间。P型鳍片221作为二极管200的阳极发挥作用，N型鳍片211作为二极管200的阴极发挥作用。
在元件分离膜102上形成有在Y方向上延伸并与各N型鳍片211连接的多个局部布线212。在这里，形成有四个局部布线212。以将局部布线212夹在中间的方式在X方向上排列形成有所谓的鳍片晶体管的栅电极那样的多个伪栅电极210。伪栅电极210在Y方向上延伸。在伪栅电极210与N型鳍片211之间形成有伪栅极绝缘膜(未图示)。
在元件分离膜102上形成有在Y方向上延伸并与各P型鳍片221连接的多个局部布线222。在这里，形成有四个局部布线222。以将局部布线222夹在中间的方式在X方向上排列形成有如所谓的鳍片晶体管的栅电极那样的多个伪栅电极220。伪栅电极220在Y方向上延伸。在伪栅电极220与P型鳍片221之间形成有伪栅极绝缘膜(未图示)。
如图4所示，在P阱101P以及元件分离膜102的上方形成有绝缘膜151。局部布线212和222、以及伪栅电极210和220被埋入绝缘膜151。在绝缘膜151、局部布线212和222、以及伪栅电极210和220上形成有绝缘膜152，在绝缘膜152上形成有绝缘膜153。
在局部布线212与电源布线91之间在绝缘膜103形成有接触孔191，局部布线212通过接触孔191内的导体与电源布线91连接。
在绝缘膜152形成有到达局部布线222的接触孔182。在绝缘膜153内形成有电源布线82，该电源布线82沿X方向延伸，并通过接触孔182内的导体与局部布线222连接。例如，电源布线82与第二VSS焊盘41连接。
接下来，对二极管300的结构进行说明。图5是表示第一实施方式中的二极管300的平面结构的示意图。图6是表示第一实施方式中的二极管300的剖视图。图6相当于沿着图5中的Y12－Y22线的剖视图。
如图5和图6所示，在基板101的表面形成有N阱101N，在N阱101N的表面形成有元件分离膜102。在N阱101N以及元件分离膜102形成有在X方向上延伸的槽，在该槽内经由绝缘膜104形成有电源布线91。例如，电源布线91的表面被绝缘膜103覆盖。例如，元件分离膜102的表面以及绝缘膜103的表面可以与N阱101N的表面为同一平面，也可以不为同一平面。
在从元件分离膜102露出的N阱101N上形成有在X方向上延伸并竖立在Z方向上的多个P型鳍片311和多个N型鳍片321。在这里，形成有四个P型鳍片311和四个N型鳍片321。例如，在Y方向上，P型鳍片311位于电源布线91与N型鳍片321之间。P型鳍片311作为二极管300的阳极发挥作用，N型鳍片321作为二极管300的阴极发挥作用。
在元件分离膜102上形成有在Y方向上延伸并与各P型鳍片311连接的多个局部布线312。在这里，形成有四个局部布线312。以将局部布线312夹在中间的方式在X方向上排列形成有所谓的鳍片晶体管的栅电极那样的多个伪栅电极310。伪栅电极310在Y方向上延伸。在伪栅电极310与P型鳍片311之间形成有伪栅极绝缘膜(未图示)。
在元件分离膜102上形成有在Y方向上延伸并与各N型鳍片321连接的多个局部布线322。在这里，形成有四个局部布线322。以将局部布线322夹在中间的方式在X方向上排列形成有所谓的鳍片晶体管的栅电极那样的多个伪栅电极320。伪栅电极320在Y方向上延伸。在伪栅电极320与N型鳍片321之间形成有伪栅极绝缘膜(未图示)。
如图6所示，在N阱101N以及元件分离膜102的上方形成有绝缘膜151。局部布线312和322、以及伪栅电极310和320被埋入绝缘膜151。在绝缘膜151、局部布线312和322以及伪栅电极310和320上形成有绝缘膜152，在绝缘膜152上形成有绝缘膜153。
在局部布线312与电源布线91之间在绝缘膜103形成接触孔191，局部布线312通过接触孔191内的导体与电源布线91连接。
在绝缘膜152形成有到达局部布线322的接触孔182。在绝缘膜153内形成有电源布线82，该电源布线82在X方向上延伸，并通过接触孔182内的导体与局部布线322连接。例如，电源布线82与第二VSS焊盘41连接。
在第一实施方式中，二极管200包含电源布线91作为埋入布线，二极管300包含电源布线91作为埋入布线。这样，根据第一实施方式，能够实现包含埋入布线的双向二极管。因此，适用于半导体装置的进一步微细化。
此外，也可以在二极管200内，代替电源布线82，在P阱101P形成与局部布线222连接的电源布线作为埋入布线。同样地，也可以在二极管300内，代替电源布线82，在N阱101N形成与局部布线322连接的电源布线作为埋入布线。在这些情况下，也可以在二极管200和二极管300内，代替电源布线91，在绝缘膜153内形成与局部布线212连接的电源布线以及与局部布线312连接的电源布线。另外，也可以在二极管200和二极管300内，适当地变更各鳍片、伪栅电极、局部布线的配置数量。
(第一实施方式的第一变形例)
接下来，对第一实施方式的第一变形例进行说明。第一变形例主要在与电源布线91并行地设置电源布线81的点与第一实施方式不同。图7是表示第一实施方式的第一变形例中的二极管200的平面结构的示意图。图8是表示第一实施方式的第一变形例中的二极管300的平面结构的示意图。
如图7所示，在第一变形例中，在二极管200中，在绝缘膜152(参照图4)形成有到达局部布线212的接触孔181。在绝缘膜153内形成有电源布线81，该电源布线81在X方向上延伸，并通过接触孔181内的导体与局部布线212连接。
如图8所示，在第一变形例中，在二极管300中，在绝缘膜152(参照图4)形成有到达局部布线312的接触孔181。在绝缘膜153内形成有电源布线81，该电源布线81在X方向上延伸，并通过接触孔181内的导体与局部布线312连接。
其它结构与第一实施方式相同。
通过第一变形例也能够得到与第一实施方式相同的效果。并且，在二极管200中，设置有与局部布线212连接的电源布线81，该局部布线212连接有电源布线91，在二极管300中，设置有与局部布线312连接的电源布线81，该局部布线312连接有电源布线91。因此，能够降低与第一VSS焊盘31连接的布线的电阻。
此外，二极管200内的电源布线81与二极管300内的电源布线81也可以在基板101的上方相互连接。
在与第二VSS焊盘41连接的电源布线的一部分成为埋入布线的情况下，为了降低电阻，也可以在基板101的上方设置与连接有该埋入布线的局部布线连接的电源布线。
(第二实施方式)
接下来，对第二实施方式进行说明。第二实施方式主要在电源布线的延伸方向这一点与第一实施方式不同。图9是表示第二实施方式中的二极管200的平面结构的示意图。图10是表示第二实施方式中的二极管300的平面结构的示意图。
如图9所示，在二极管200中，在P阱101P以及元件分离膜102形成有在Y方向上延伸的槽，在该槽内经由绝缘膜104(参照图4)形成有电源布线91。在绝缘膜152(参照图4)形成有到达局部布线212的接触孔181。在绝缘膜153内形成有电源布线81，该电源布线81在X方向上延伸，并通过接触孔181内的导体与局部布线212连接。在电源布线81与电源布线91之间在绝缘膜152和绝缘膜151(参照图4)上形成有接触孔2191，电源布线81通过接触孔2191内的导体与电源布线91连接。此外，也可以在形成接触孔2191的位置形成局部布线、以及与局部布线、电源布线81和电源布线91连接的接触孔。
另外，在二极管200中，在P阱101P以及元件分离膜102形成有在Y方向上延伸的其它槽，在该槽内经由绝缘膜104(参照图4)形成有电源布线92。在绝缘膜152(参照图4)形成有到达局部布线222的接触孔182。在绝缘膜153(参照图4)内形成有在X方向上延伸并通过接触孔182内的导体与局部布线222连接的电源布线82。在电源布线82与电源布线92之间在绝缘膜152和绝缘膜151(参照图4)上形成有接触孔2192，电源布线82通过接触孔2192内的导体与电源布线92连接。此外，也可以在形成接触孔2192的位置形成局部布线、以及与局部布线、电源布线82和电源布线92连接的接触孔。
在第二实施方式中，在二极管200设置有两组包含四个N型鳍片211、四个局部布线212、四个接触孔181、五个伪栅电极210以及一个电源布线81的组。另外，在二极管200设置有两组包含四个P型鳍片221、四个局部布线222、四个接触孔182、五个伪栅电极220以及一个电源布线82的组。
如图10所示，在二极管300中，在N阱101N以及元件分离膜102形成有在Y方向上延伸的槽，在该槽内经由绝缘膜104(参照图4)形成有电源布线91。在绝缘膜152(参照图4)形成有到达局部布线312的接触孔181。在绝缘膜153内形成有电源布线81，该电源布线81在X方向上延伸并通过接触孔181内的导体与局部布线312连接。在电源布线81与电源布线91之间在绝缘膜152和绝缘膜151(参照图4)上形成有接触孔2191，电源布线81通过接触孔2191内的导体与电源布线91连接。此外，也可以在形成接触孔2191的位置形成局部布线、以及与局部布线、电源布线81和电源布线91连接的接触孔。
另外，在二极管300中，在N阱101N以及元件分离膜102形成在Y方向上延伸的其它槽，在该槽内经由绝缘膜104(参照图4)形成有电源布线92。在绝缘膜152(参照图4)形成有到达局部布线322的接触孔182。在绝缘膜153(参照图4)内形成有在X方向上延伸并通过接触孔182内的导体与局部布线322连接的电源布线82。在电源布线82与电源布线92之间在绝缘膜152和绝缘膜151(参照图4)上形成有接触孔2192，电源布线82通过接触孔2192内的导体与电源布线92连接。此外，也可以在形成接触孔2192的位置形成局部布线、以及与局部布线、电源布线82和电源布线92连接的接触孔。
在第二实施方式中，在二极管300设置有两组包含四个P型鳍片311、四个局部布线312、四个接触孔181、五个伪栅电极310以及一个电源布线81的组。另外，在二极管300设置有两组包含四个N型鳍片321、四个局部布线322、四个接触孔182、五个伪栅电极320以及一个电源布线82的组。
其它结构与第一实施方式相同。
在第二实施方式中，二极管200包含电源布线91和电源布线92作为埋入布线，二极管300包含电源布线91和电源布线92作为埋入布线。像这样，根据第二实施方式，能够实现包含埋入布线的双向二极管。因此，适用于半导体装置的进一步微细化。
并且，由在Y方向上延伸的电源布线91和在X方向上延伸的多个电源布线81构成电源网络。由在Y方向上延伸的电源布线92和在X方向上延伸的多个电源布线82构成电源网络。因此，能够进一步使在各二极管中流过的电流均匀。另外，与仅在鳍片上方形成构成电源网络的电源布线的结构相比，能够进一步提高电流的均匀性。
此外，也可以在未连接不同电位的布线彼此的范围内，在基板101形成在Y方向上延伸的电源布线的至少一部分、以及在X方向上延伸的电源布线的至少一部分。
在其它实施方式、变形例中，也可以电源布线的至少一部分以在Y方向上延伸的方式形成于基板101。
在二极管200和二极管300内，也可以适当地变更各鳍片、伪栅电极、局部布线以及它们的组的配置数量。在其它实施方式、变形例中，也可以同样地进行这样的配置数量的变更。
(第三实施方式)
接下来，对第三实施方式进行说明。第三实施方式主要在二极管的规模这一点与第一实施方式不同。图11是表示第三实施方式中的二极管200和二极管300的平面结构的示意图。图12是表示第三实施方式中的二极管200的剖视图。图13是表示第三实施方式中的二极管300的剖视图。
图12相当于沿着图11中的Y13－Y23线的剖视图。图13相当于沿着图11中的Y14－Y24线的剖视图。
如图11所示，在第三实施方式中，二极管200和二极管300在X方向上排列配置。电源布线91和电源布线92设置为被二极管200和二极管300共用。
二极管200具有主部201和保护环部202，在俯视时，该保护环部202包围主部201。
在主部201，在Y方向上在电源布线92与电源布线91之间依次设置有四个N型鳍片211、四个P型鳍片221以及四个N型鳍片211。在Y方向上在电源布线92的与电源布线91相反侧依次设置四个N型鳍片211、四个P型鳍片221以及四个N型鳍片211。在Y方向上在电源布线91的与电源布线92相反侧依次设置有四个N型鳍片211、四个P型鳍片221以及四个N型鳍片211。而且，与第一实施方式相同，设置有局部布线212和222、伪栅电极210和220、接触孔182和191以及电源布线82。并且，如图12所示，在绝缘膜152形成有接触孔181，在绝缘膜153内形成有电源布线81。电源布线81通过接触孔181内的导体与局部布线212连接。
在保护环部202内，将多个P型鳍片221配置成环状。另外，保护环部202具有与P型鳍片221连接的局部布线222、以及与局部布线222连接的电源布线82。也可以保护环部202内的电源布线82的一部分与主部201内的电源布线82的一部分共用。
二极管300具有主部301和保护环部302，在俯视时，保护环部302包围主部301。
在主部301，在Y方向上在电源布线92与电源布线91之间依次设置有四个P型鳍片311、四个N型鳍片321以及四个P型鳍片311。在Y方向上在电源布线92的与电源布线91相反侧，依次设置有四个P型鳍片311、四个N型鳍片321以及四个P型鳍片311。在Y方向上在电源布线91的与电源布线92相反侧，依次设置有四个P型鳍片311、四个N型鳍片321以及四个P型鳍片311。而且，与第一实施方式相同，设置有局部布线312和322、伪栅电极310和320、接触孔182和191以及电源布线82。并且，如图13所示，在绝缘膜152形成有接触孔181，在绝缘膜153内形成有电源布线81。电源布线81通过接触孔181内的导体与局部布线312连接。
在保护环部302内，将多个N型鳍片321配置成环状。另外，保护环部302具有与N型鳍片321连接的局部布线322、以及与局部布线322连接的电源布线82。也可以保护环部302内的电源布线82的一部分与主部301内的电源布线82的一部分共用。
在第三实施方式中，二极管200包含电源布线91和电源布线92作为埋入布线，二极管300包含电源布线91和电源布线92作为埋入布线。这样，根据第四实施方式，能够实现包含埋入布线的双向二极管。另外，根据第三实施方式，由于电源布线81与连接有电源布线91的局部布线212和312连接，所以能够容易地使电流流过二极管200和二极管300。
另外，电源布线92的一部分形成在P阱101P中，对电源布线92以及P阱101P双方供给VSS2的电源电位。因此，能够降低电源布线92的一部分与P阱101P之间的寄生电容。同样地，电源布线91的一部分形成在N阱101N中，对电源布线91以及N阱101N双方供给VSS1的电源电位。因此，能够降低电源布线91的一部分与N阱101N之间的寄生电容。
另外，在保护环部202的一部分，在相邻的四个P型鳍片221的组之间共享局部布线222。因此，如图11中的箭头所示，能够将从电源布线82供给至局部布线222的VSS2的电源电位施加给两个组。因此，即使P型鳍片221与电源布线81在厚度方向重叠，也能够对该P型鳍片221供给VSS的电源电位。同样地，在保护环部302的一部分中，在相邻的四个N型鳍片321的组之间共享局部布线322。因此，如图11中的箭头所示，能够将从电源布线82供给至局部布线322的VSS2的电源电位施加给两个组。因此，即使N型鳍片321和电源布线81在厚度方向重叠，也能够对该N型鳍片321供给VSS2的电源电位。也可以将这样的结构应用于其它实施方式、变形例。
另外，由于二极管200包含保护环部202，二极管300包含保护环部302，所以能够抑制电流从主部201和301泄漏到外部。
此外，俯视时的电源布线91和电源布线92的位置并不限定于二极管200内的N型鳍片211之间、二极管300内的P型鳍片311之间。例如，也可以在二极管200内在N型鳍片211与P型鳍片221之间设置电源布线91和电源布线92，也可以在二极管300内在P型鳍片311与N型鳍片321之间设置电源布线91和电源布线92。在其它实施方式、变形例中也相同。
(第三实施方式的第一变形例)
接下来，对第三实施方式的第一变形例进行说明。第三变形例主要在鳍片数量这一点与第三实施方式不同。图14是表示第三实施方式的第一变形例中的二极管200和二极管300的平面结构的示意图。
如图14所示，在第一变形例中，在二极管200的主部201，在Y方向上在电源布线92与电源布线91之间依次设置有两个N型鳍片211、四个P型鳍片221以及两个N型鳍片211。在Y方向上在电源布线92的与电源布线91相反侧，依次设置有两个N型鳍片211、四个P型鳍片221以及四个N型鳍片211。在Y方向上在电源布线91的与电源布线92相反侧，依次设置有两个N型鳍片211、四个P型鳍片221以及四个N型鳍片211。
在俯视时从电源布线92沿Y方向延伸的局部布线212的两端部的下方，形成有电源布线91。而且，这些局部布线212的端部通过形成于绝缘膜103(参照图12)的接触孔191内的导体与电源布线91连接。另外，在俯视时从电源布线91沿Y方向延伸的局部布线212的两端部的下方，形成有电源布线91。而且，这些局部布线212的端部通过形成于绝缘膜103(参照图12)的接触孔191内的导体与电源布线91连接。
在二极管300的主部301，在Y方向上在电源布线92与电源布线91之间依次设置有两个P型鳍片311、四个N型鳍片321以及两个P型鳍片311。在Y方向上在电源布线92的与电源布线91相反侧，依次设置有两个P型鳍片311、四个N型鳍片321以及四个P型鳍片311。在Y方向上在电源布线91的与电源布线92相反侧，依次设置有两个P型鳍片311、四个N型鳍片321以及四个P型鳍片311。
在俯视时从电源布线92沿Y方向延伸的局部布线312的两端部的下方，形成有电源布线91。而且，这些局部布线312的端部通过形成于绝缘膜103(参照图13)的接触孔191内的导体与电源布线91连接。另外，在俯视时从电源布线91沿Y方向延伸的局部布线312的两端部的下方，形成有电源布线91。而且，这些局部布线312的端部通过形成于绝缘膜103(参照图12)的接触孔191内的导体与电源布线91连接。
其它结构与第三实施方式相同。
通过第一变形例也能够得到与第三实施方式相同的效果。并且，在二极管200内与电源布线81连接的局部布线212也与电源布线91连接，在二极管300内与电源布线81连接的局部布线312也与电源布线91连接。因此，能够降低与第一VSS焊盘31连接的布线的电阻。
如第一变形例那样，也可以使配置在埋入布线这里是电源布线91和电源布线92附近的相同导电型的多个鳍片的数量与配置在其旁边的不同导电型的鳍片的数量相互不同。例如，也可以前者比后者少。另外，也可以在鳍片数量较少的一侧设置埋入布线。
另外，也可以保护环部202或保护环部302内的鳍片数量与主部201或主部301内的鳍片数量对应。例如，保护环部202或保护环部302内的鳍片的数量也可以减少，以与主部201或主部301内的鳍片数量较少的部分对应。在该情况下，缩小电路规模，容易使半导体装置微细化。
(第三实施方式的第二变形例)
接下来，对第三实施方式的第二变形例进行说明。第二变形例主要在保护环部202和保护环部302的外侧设置虚设布线这一点与第三实施方式不同。图15是表示第三实施方式的第二变形例中的二极管200和二极管300的平面结构的示意图。
如图15所示，在第二变形例中，在Y方向上在保护环部202和保护环部302的外侧，在基板101以及元件分离膜102(参照图12、图13)形成有在X方向上延伸的槽，在该槽内经由绝缘膜104(参照图12、图13)形成有伪布线94。例如，伪布线94的表面被绝缘膜103覆盖。例如，元件分离膜102的表面以及绝缘膜103的表面可以与基板101的表面为同一平面，也可以不为同一平面。例如，伪布线94处于电浮置的状态。
其它结构与第三实施方式相同。
通过第二变形例也能够得到与第三实施方式相同的效果。并且，在制造工序中，能够减少埋入布线的密度的偏差，难以产生尺寸变动。
此外，伪布线94也可以设置在保护环部202内以及保护环部302内。
在其它实施方式、变形例中，也可以设置伪布线94。
(第三实施方式的第三变形例)
接下来，对第三实施方式的第三变形例进行说明。第三变形例主要在多重地设置有保护环部这一点与第三实施方式不同。图16是表示第三实施方式的第三变形例中的二极管200和二极管300的概要的示意图。图17是放大地示出第三实施方式的第三变形例的主要部分的示意图。图17对应于图16中的双点划线所示的区域R1。
如图16所示，在第三变形例中，二极管200P具有设置于阱101P的主部201和保护环部202、以及设置于保护环部202周围的N阱102N的保护环部203。另外，二极管300具有设置于N阱101N的主部301和保护环部302、以及设置于保护环部302周围的P阱102P的保护环部303。
如图17所示，在保护环部203内，将多个N型鳍片211排列配置成环状。另外，保护环部203具有与N型鳍片211连接的局部布线212以及与局部布线212连接的电源布线82。在保护环部303内，将多个P型鳍片311排列配置成环状。另外，保护环部303具有与P型鳍片311连接的局部布线312以及与局部布线312连接的电源布线81。
另外，主部201内的局部布线212和主部301内的局部布线312通过在X方向上延伸的电源布线84相互连接。另外，主部201内的局部布线222与主部301内的局部布线322通过在X方向上延伸的电源布线85相互连接。电源布线84和电源布线85例如设置在比绝缘膜153靠上层。
其它结构与第三实施方式相同。
通过第三变形例也能够得到与第三实施方式相同的效果。并且，由于设置有保护环部203和保护环部303，所以能够进一步抑制电流从主部201和主部301泄漏到外部。保护环部也可以形成三层以上。
也可以在保护环部202与保护环部203之间设置第二变形例的伪布线94。另外，也可以在保护环部203的外侧设置其它伪布线94。同样地，也可以在保护环部302与保护环部303之间设置伪布线94。另外，也可以在保护环部303的外侧设置其它伪布线94。
在其它实施方式、变形例中，也可以多重地设置保护环部，也可以在多重保护环部之间、外侧设置伪布线94。
(第三实施方式的第四变形例)
接下来，对第三实施方式的第四变形例进行说明。第四变形例主要在用于对电源布线供给电源电位的结构这一点与第三实施方式不同。图18是表示第三实施方式的第四变形例中的针对电源布线92的电源电位的供给部的示意图。图19是表示第三实施方式的第四变形例中的针对电源布线92的电源电位的供给部的剖视图。图19相当于沿着图18中的X11－X21线的剖视图。
如图18和图19所示，第四变形例具有第一半导体芯片510和第二半导体芯片520。
第一半导体芯片510除了下述的点之外，具备与第三实施方式相同的结构。在第一半导体芯片510中，在保护环部202的外侧，在基板101形成从背面到达电源布线92的导通孔511，在导通孔511内埋入有通孔512。另外，虽然省略图示，但在保护环部202的外侧，在基板101形成从背面到达电源布线91的导通孔，在该导通孔内埋入有通孔。第一半导体芯片510除了这些点之外，具备与第四实施方式的第二变形例相同的结构。
第二半导体芯片520具有形成在基板(未图示)上的绝缘膜521和设置于绝缘膜521的表面的电源布线522。对电源布线522供给VSS2的电源电位。在绝缘膜521的表面也设置有电源布线(未图示)，该电源布线供给VSS1的电源电位，并与二极管200连接。
对于二极管300，也同样地构成。换句话说，虽然省略图示，但在保护环部302的外侧，在基板101形成有从背面到达电源布线91的导通孔和到达电源布线92的导通孔，在这些导通孔内埋入有通孔。
另外，第二半导体芯片520在绝缘膜521的表面具有供给VSS1的电源电位并与二极管300连接的电源布线、以及供给VSS2的电源电位并与二极管300连接的电源布线。
而且，在二极管200中，以电源布线522与通孔512连接，且供给VSS1的电源电位的电源布线与连接到电源布线91的通孔连接的方式，将第一半导体芯片510与第二半导体芯片520相互贴合。在二极管300中，供给VSS2的电源电位的电源布线与连接到电源布线92的通孔连接，供给VSS1的电源电位的电源布线与连接到电源布线91的通孔连接。
在第四变形例中，能够从第二半导体芯片520的电源布线522经由通孔512对二极管200的电源布线92供给VSS2的电源电位。能够从第二半导体芯片520的电源布线经由通孔对二极管200的电源布线91供给VSS1的电源电位。能够从第二半导体芯片520的电源布线经由通孔对二极管300的电源布线92供给VSS2的电源电位。能够从第二半导体芯片520的电源布线经由通孔对二极管300的电源布线91供给VSS1的电源电位。同样地，能够从第二半导体芯片520的电源布线经由通孔对二极管300的电源布线92供给VDD的电源电位。
通过第四变形例也能够得到与第三实施方式相同的效果。进一步，由于能够减少设置于第一半导体芯片510的电源布线81和电源布线82，所以能够提高布线层的布局的自由度。
在其它实施方式、变形例中，也可以使用第二半导体芯片520进行电源布线的迂回。
(第四实施方式)
接下来，对第四实施方式进行说明。第四实施方式主要在鳍片的配置的结构这一点与第一实施方式不同。
首先，对第四实施方式中的二极管200的结构进行说明。图20是表示第四实施方式中的二极管200的平面结构的示意图。图21和图22是表示第四实施方式中的二极管200的剖视图。图21相当于沿着图20中的Y17－Y27线的剖视图。图22相当于沿着图20中的Y18－Y28线的剖视图。
如图20至图22所示，与第一实施方式相同，形成有在X方向上延伸的电源布线91。在从元件分离膜102露出的P阱101P上，每多个鳍片280在Y方向上形成在电源布线91的两侧，其中，鳍片280在X方向上延伸，并竖立在Z方向上。在这里，每四个鳍片280形成在电源布线91的两侧。各鳍片280具有交替地配置的各多个(在这里是各两个)N型区域261和P型区域271。各鳍片280的N型区域261在Y方向上排列，各鳍片280的P型区域271在Y方向上排列。
在元件分离膜102上形成有在Y方向上延伸并与各N型区域261连接的多个局部布线232。在这里，形成有两个局部布线232。在元件分离膜102上形成有在Y方向上延伸并与各P型区域271连接的多个局部布线242。在这里，形成有两个局部布线242。以将局部布线232或局部布线242夹在中间的方式在X方向上排列形成有如所谓的鳍片晶体管的栅电极那样的多个伪栅电极230。伪栅电极230在Y方向上延伸。在伪栅电极230与鳍片280之间形成有伪栅极绝缘膜(未图示)。
如图20和图21所示，在局部布线232与电源布线91之间在绝缘膜103上形成有接触孔191，局部布线232通过接触孔191内的导体与电源布线91连接。
如图20和图22所示，在绝缘膜152形成有到达局部布线242的接触孔182。在绝缘膜153内形成有在X方向上延伸并通过接触孔182内的导体与局部布线242连接的电源布线82。
接下来，对第四实施方式中的二极管300的结构进行说明。图23是表示第四实施方式中的二极管300的平面结构的示意图。图24和图25是表示第四实施方式中的二极管300的剖视图。图24相当于沿着图23中的Y19－Y29线的剖视图。图25相当于沿着图23中的Y20－Y30线的剖视图。
如图23至图25所示，与第一实施方式相同，形成有在X方向上延伸的电源布线91。在从元件分离膜102露出的N阱101N上，每多个鳍片380在Y方向上形成在电源布线91的两侧，其中，鳍片380在X方向上延伸，并竖立在Z方向上。在这里，每四个鳍片380形成在电源布线91的两侧。各鳍片380具有交替地配置的各多个(在这里是各两个)P型区域361和N型区域371。各鳍片380的P型区域361在Y方向上排列，各鳍片380的N型区域371在Y方向上排列。
在元件分离膜102上形成有在Y方向上延伸并与各P型区域361连接的多个局部布线332。在这里，形成有两个局部布线332。在元件分离膜102上形成有在Y方向上延伸并与各N型区域371连接的多个局部布线342。在这里，形成有两个局部布线342。以将局部布线332或局部布线342夹在中间的方式在X方向上排列形成有如所谓的鳍片晶体管的栅电极那样的多个伪栅电极330。伪栅电极330在Y方向上延伸。在伪栅电极330与鳍片380之间形成有伪栅极绝缘膜(未图示)。
如图23和图24所示，在局部布线332与电源布线91之间在绝缘膜103上形成有接触孔191，局部布线332通过接触孔191内的导体与电源布线91连接。
如图23和图25所示，在绝缘膜152形成有到达局部布线342的接触孔182。在绝缘膜153内形成有电源布线82，该电源布线82在X方向上延伸并通过接触孔182内的导体与局部布线342连接。
在第四实施方式中，二极管200包含电源布线91作为埋入布线，二极管300包含电源布线91作为埋入布线。像这样，根据第四实施方式，能够实现包含埋入布线的双向二极管。因此，适用于半导体装置的进一步微细化。
此外，也可以在二极管200内，代替电源布线82，在P阱101P形成与局部布线242连接的电源布线作为埋入布线。同样地，也可以在二极管300内，代替电源布线82，在N阱101N形成与局部布线342连接的电源布线作为埋入布线。在这些情况下，也可以在二极管200和二极管300内，代替电源布线91，在绝缘膜153内形成与局部布线232连接的电源布线以及与局部布线332连接的电源布线。
(第五实施方式)
接下来，对第五实施方式进行说明。第五实施方式主要在二极管的规模这一点与第四实施方式不同。图26是表示第五实施方式中的二极管200和300的平面结构的示意图。
如图26所示，在第五实施方式中，在X方向上排列配置有二极管200和二极管300。三个电源布线91被设置为由二极管200和二极管300共用。另外，在相邻的电源布线91之间将各电源布线92设置为被二极管200和二极管300共用。
在二极管200的主部201，以在Y方向上将电源布线91或电源布线92夹在中间的方式设置有各多个鳍片280。与第四实施方式相同，各鳍片280具有交替地配置的各多个N型区域261和P型区域271。与第四实施方式相同，在元件分离膜102上形成有与N型区域261连接的局部布线232、以及与P型区域271连接的多个局部布线242。局部布线232通过接触孔191内的导体与电源布线91连接。换句话说，电源布线91经由局部布线232与N型区域261连接。局部布线242通过接触孔192内的导体与电源布线92连接。换句话说，电源布线92经由局部布线242与P型区域271连接。
并且，在绝缘膜153(参照图21、图22)内形成有通过接触孔182内的导体与局部布线242连接的电源布线82、以及通过接触孔181内的导体与局部布线232连接的电源布线81。
在二极管300的主部301，以在Y方向上将电源布线91或电源布线92夹在中间的方式设置有各多个鳍片380。与第四实施方式相同，各鳍片380具有交替地配置的各多个P型区域361和N型区域371。与第四实施方式相同，在元件分离膜102上形成有与P型区域361连接的局部布线332、以及与N型区域371连接的多个局部布线342。局部布线332通过接触孔191内的导体与电源布线91连接。换句话说，电源布线91经由局部布线332与P型区域361连接。局部布线342通过接触孔192内的导体与电源布线92连接。换句话说，电源布线92经由局部布线342与N型区域371连接。
并且，在绝缘膜153(参照图21、图22)内形成有通过接触孔182内的导体与局部布线342连接的电源布线82、以及通过接触孔181内的导体与局部布线332连接的电源布线81。
在第五实施方式中，二极管200包含电源布线91和电源布线92作为埋入布线，二极管300包含电源布线91和电源布线92作为埋入布线。像这样，根据第五实施方式，能够实现包含埋入布线的双向二极管。因此，适用于半导体装置的进一步微细化。另外，根据第五实施方式，由于设置有埋入布线，所以能够使电流容易地流过二极管200和二极管300。
并且，与第三实施方式相同，能够降低电源布线92的一部分与P阱101P之间的寄生电容，并能够降低电源布线91的一部分与N阱101N之间的寄生电容。
此外，也可以无需在排列在Y方向的四个鳍片组之间的所有位置设置埋入布线，而在一部分设置埋入布线。另外，在二极管200中，也可以仅设置电源布线91或电源布线92中的任意一个作为埋入布线，在二极管300中，也可以仅设置电源布线91或电源布线92中的任意一个作为埋入布线。
例如，埋入布线(电源布线91、电源布线92、伪布线94)的材料能够使用钌(Ru)、或钴(Co)、或钨(W)等。例如，设置在鳍片上方的布线(电源布线81、电源布线82、电源布线84、电源布线85)的材料能够使用铜(Cu)、或钌(Ru)、或钴(Co)等。在使用铜或钴的情况下，优选形成导电性的基底膜(阻挡金属膜)，例如钽(Ta)膜或氮化钽(TaN)膜，但在使用钌的情况下，也可以不形成基底膜。
例如，局部布线的材料能够使用铜(Cu)、或钌(Ru)、或钴(Co)、或钨(W)等。在使用铜、或钴、或钨的情况下，优选形成导电性的基底膜(阻挡金属膜)，例如钛(Ti)膜或氮化钛(TiN)膜，但在使用钌的情况下，也可以不形成基底膜。例如，接触孔内的导体(通孔)例如能够使用与局部布线的材料相同的材料、或与设置在鳍片上方的布线的材料相同的材料。
例如，基板能够使用硅(Si)等半导体。例如，鳍片能够通过对基板进行图案化来形成。也可以在鳍片的与局部布线接触的部分设置镍(Ni)或钴(Co)等高熔点金属的硅化物。
例如，伪栅电极能够使用钛(Ti)、氮化钛(TiN)、多晶硅(Poly Si)等导电材料。例如，伪栅极绝缘膜能够使用氧化铪、氧化铝、铪和铝的氧化物等高电介质材料。
例如，设置在鳍片上方的布线(电源布线81、电源布线82、电源布线84、电源布线85)与配置在它们的下部的接触孔一起通过双镶嵌法形成。另外，设置在鳍片上方的布线也可以与配置在它们的下部的接触孔独立地利用单镶嵌法形成。
以上，基于各实施方式进行了本发明的说明，但本发明并不限定于上述实施方式所示的要件。对于这些点，能够在不损害本发明主旨的范围内进行变更，能够根据其应用方式适当地决定。
附图标记说明
1…半导体装置，10…逻辑电路区域，20…模拟电路区域，31…第一VSS焊盘，41…第二VSS焊盘，81、82、84、85、91、92、522…电源布线，94…伪布线，200、300…二极管，201、301…主部，202、203、302、303…保护环部，211、321…N型鳍片，221、311…P型鳍片，280、380…鳍片，261、371…N型区域，271、361…P型区域，400…双向二极管。

Claims (17)

1.一种半导体装置，其特征在于，具有：
基板；
第一布线，形成于上述基板；
第一电路区域，具备第一电源布线和第一接地布线；
第二电路区域，具备第二电源布线和第二接地布线；以及
双向二极管，连接在上述第一接地布线与上述第二接地布线之间，且上述双向二极管具备第一二极管和第二二极管，
上述第一二极管具有：
第一导电型的第一杂质区域，与上述第二接地布线电连接；以及
第二导电型的第二杂质区域，上述第二导电型与上述第一导电型不同，上述第二杂质区域与上述第一接地布线电连接，
上述第二二极管具有：
上述第二导电型的第三杂质区域，与上述第二接地布线电连接；以及
上述第一导电型的第四杂质区域，与上述第一接地布线电连接，
上述第一杂质区域、或上述第二杂质区域、或上述第三杂质区域、或上述第四杂质区域、或这些杂质区域的任意组合与上述第一布线连接。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
具有第二布线，上述第二布线形成于上述基板，
上述第一杂质区域或上述第二杂质区域中的一个区域与上述第一布线连接，
上述第三杂质区域或上述第四杂质区域中的一个区域与上述第二布线连接。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，
上述第一布线与上述第二布线相互连接。
4.根据权利要求2或3所述的半导体装置，其特征在于，具有：
第三布线，形成于上述基板，并连接上述第一杂质区域或上述第二杂质区域中的另一区域；以及
第四布线，形成于上述基板，并连接上述第三杂质区域或上述第四杂质区域中的另一区域。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，
上述第三布线与上述第四布线相互连接。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
上述第一二极管具有上述第一导电型的第五杂质区域，上述第五杂质区域形成于上述基板，
上述第二二极管具有上述第二导电型的第六杂质区域，上述第六杂质区域形成于上述基板，
上述第一杂质区域和上述第二杂质区域在上述第五杂质区域上相互分开配置，
上述第三杂质区域和上述第四杂质区域在上述第六杂质区域上相互分开配置。
7.根据权利要求2～5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
上述第一杂质区域和上述第二杂质区域在上述基板上相互相邻配置，
上述第三杂质区域和上述第四杂质区域在上述基板上相互相邻配置。
8.根据权利要求6或7所述的半导体装置，其特征在于，
在俯视时，上述第一布线在与上述第一杂质区域和上述第二杂质区域排列的方向不同的方向上延伸，
在俯视时，上述第一布线在与上述第三杂质区域和上述第四杂质区域排列的方向不同的方向上延伸。
9.根据权利要求6或7所述的半导体装置，其特征在于，
在俯视时，上述第一布线在与上述第一杂质区域和上述第二杂质区域排列的方向平行的方向上延伸，
在俯视时，上述第一布线在与上述第三杂质区域和上述第四杂质区域排列的方向平行的方向上延伸。
10.根据权利要求2～9中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
上述第一杂质区域、上述第二杂质区域、上述第三杂质区域以及上述第四杂质区域形成于形成在上述基板上的多个鳍片中的任意一个鳍片。
11.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，
上述多个鳍片中与上述第一布线连接的第一鳍片的数量少于与上述第一鳍片相邻的第二鳍片的数量。
12.根据权利要求2～11中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
对上述第一布线以及隔着上述基板的绝缘膜与上述第一布线对置的部分供给相同电位，
对上述第二布线以及隔着上述基板的绝缘膜与上述第二布线对置的部分供给相同电位。
13.根据权利要求2～12中任一项所述的半导体装置，其特征在于，具有：
第一保护环部，在俯视时包围上述第一二极管；以及
第二保护环部，在俯视时包围上述第二二极管。
14.根据权利要求13所述的半导体装置，其特征在于，
从上述第一保护环部的上方对上述第一布线供给电源电位，
从上述第二保护环部的上方对上述第二布线供给电源电位。
15.根据权利要求13所述的半导体装置，其特征在于，
在俯视时从上述第一保护环部的外侧对上述第一布线供给电源电位，
在俯视时从上述第二保护环部的外侧对上述第二布线供给电源电位。
16.根据权利要求2～15中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
从上述基板的背面对上述第一布线供给电源电位，
从上述基板的背面对上述第二布线供给电源电位。
17.根据权利要求2～16中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
具有伪布线，上述伪布线形成于上述基板，上述伪布线与上述第一布线以及上述第二布线绝缘。
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