CN207425853U - 一种esd器件串联电阻的电阻结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种ESD器件串联电阻的电阻结构，把多晶硅电阻分成N个小部分，每一小部分均通过各自对应的Contact连接到上部金属层；每一小部分所对应的Contact及连接到上部金属层构成了一个独立单元；所述上部金属层采用金属铝材料；所述Contact采用金属铝材料或铝合金材料；利用金属铝的热容特性，巧妙利用现有结构，在通过同样的ESD电流而导致发热时，不会导致电阻被损坏，同时，能大大缩小ESD器件所在电路整体尺寸。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种ESD器件串联电阻的电阻结构，特别是涉及一种半导体芯片电路中的ESD串联电阻的电阻结构。
背景技术
在半导体芯片电路中，有时，我们需要在ESD器件之前串一个10欧姆到200欧姆的ploy（多晶硅）电阻，这个电阻的作用是增加ESD结构对芯片外部噪声的免疫力，在接地噪声和电源噪声的环境中，更不容易使ESD被正偏。由于这个poly电阻被串联在ESD路径中，所以，当ESD发生的时候，会有安培级的电流通过它。因此，为了保证在ESD发生时，电阻不被损坏，这个poly电阻的面积通常需要被设计得相当大，来吸收掉在ESD发生时所发出的热，从而防止电阻器件的损坏。
在ESD发生时，使电阻器件损坏的主要原因是因为瞬间功率过大导致电阻过热。对于poly电阻来说，它的厚度往往比较薄（例如，在.18工艺中，大概是0.2um~0.3um厚）。因此同等面积下它的热容有限。假如它的面积不够大，ESD电流流过它的时候发出的能量会使它快速发热，超过其熔点导致损毁，因此，很大程度上制约了该电阻电路的版图尺寸。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能大大缩小ESD器件所在电路整体尺寸的ESD器件串联电阻的电阻结构，并且能够保证在ESD发生时，ESD器件的串联电阻不被损坏。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种ESD器件串联电阻的电阻结构，把多晶硅电阻分成N个小部分，每一小部分均通过各自对应的Contact连接到上部金属层；每一小部分所对应的Contact及连接到上部金属层构成了一个独立单元；所述上部金属层采用金属铝材料；所述Contact采用金属铝材料或铝合金材料；所述N为大约等于2的自然数。
还包括Via结构，每一小部分均通过各自对应的Contact和Via连接到上部金属层；每一小部分所对应的Contact和Via及连接到上部金属层构成了一个独立单元；所述Via和上部金属层采用金属铝材料；所述Contact采用金属铝材料或铝合金材料；所述N为大约等于2的自然数。
所述上部金属层包括第一金属层和顶部金属层，Contact通过第一金属层连接到Via，且Via连接到顶层金属层。
相邻的所述独立单元之间，Contact之间的边缘距离在4um~8um之间。
所述 Contact之间的边缘距离为6um。
所述上部金属层的平面形状为正方形或长方形。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：利用金属铝的热容特性，巧妙利用现有结构，在保证ESD发生时，电阻不被损坏的同时，大大缩小了ESD器件所在电路整体尺寸。
附图说明
图1为本实用新型其中一实施例的工艺结构剖面示意图。
图2为图1所示实施例的顶层金属平面示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本说明书（包括任何摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
具体实施例1
一种ESD器件串联电阻的电阻结构，把多晶硅电阻分成N个小部分，每一小部分均通过各自对应的Contact连接到上部金属层；每一小部分所对应的Contact及连接到上部金属层构成了一个独立单元；所述上部金属层采用金属铝材料；所述Contact采用金属铝材料或铝合金材料；所述N为大约等于2的自然数。
具体实施例2
在具体实施例1的基础上，如图1所示，还包括Via结构，把多晶硅电阻1分成N个小部分，每一小部分均通过各自对应的Contact 2和Via 3连接到上部金属层；每一小部分所对应的Contact和Via及连接到上部金属层构成了一个独立单元；所述Via和上部金属层采用金属铝材料；所述Contact采用金属铝材料或铝合金材料；所述N为大于等于2的自然数。
金属铝的热容880 J/(kg·℃)，与多晶硅的相当700 J/(kg·℃)。 而且在常见的工艺中，金属的厚度可以做到3um厚，而多晶硅厚度仅为金属厚的十分之一。因此相同的面积下，金属的热容比多晶硅大了一个量级。 利用这个事实，可以把多晶硅和金属组合在一起，在比较小的面积下，得到合适的电阻和合适的热容。
在本具体实施例中，利用现有的金属层，将多晶硅电阻分为许多小的部分，每一小部分通过Contact和Via背一小块比较厚的金属，也就是现有的铝金属层，利用金属铝的热容特性，巧妙利用现有结构，在通过同样的ESD电流而导致发热时，不会导致电阻被损坏，同时，能大大缩小ESD器件所在电路整体尺寸。
具体实施例3
在具体实施例2的基础上，如图1所示，在本具体实施例中，所述上部金属层包括第一金属层4和顶部金属层5，Contact通过第一金属层连接到Via，且Via连接到顶层金属层。具体可根据实际情况工艺情况进行设置，当有两层以上Via或三层以上金属层时，同样适用。
具体实施例4
在具体实施例1到3之一的基础上，相邻的所述独立单元之间，Contact之间的边缘距离在4um~8um之间。
原则上金属设置的密度是越大越好。然而由于Contact会占据一定的面积，太密的金属会导致面积需求更大。如果密度太稀疏，又会导致金属与金属之间的poly在发热的时候热量无法散去。经过计算，在本具体实施例中，Contact之间的边缘距离设置在4um~8um之间。
具体实施例5
在具体实施例4的基础上，在本具体实施例中，所述 Contact之间的边缘距离为6um。
具体实施例6
在具体实施例1到5之一的基础上，所述上部金属层的平面形状为正方形或长方形。在图2所示实施例中，顶层金属为正方向，然而也可以设置为正方形或长条形。
Claims (6)
1.一种ESD器件串联电阻的电阻结构，其特征在于：把多晶硅电阻分成N个小部分，每一小部分均通过各自对应的Contact连接到上部金属层；每一小部分所对应的Contact及连接到上部金属层构成了一个独立单元；所述上部金属层采用金属铝材料；所述Contact采用金属铝材料或铝合金材料；所述N为大于等于2的自然数。
2.根据权利要求1所述的ESD器件串联电阻的电阻结构，其特征在于：还包括Via结构，每一小部分均通过各自对应的Contact和Via连接到上部金属层；每一小部分所对应的Contact和Via及连接到上部金属层构成了一个独立单元；所述Via和上部金属层采用金属铝材料；所述Contact采用金属铝材料或铝合金材料；所述N为大于等于2的自然数。
3.根据权利要求2所述的ESD器件串联电阻的电阻结构，其特征在于：所述上部金属层包括第一金属层和顶部金属层，Contact通过第一金属层连接到Via，且Via连接到顶层金属层。
4.根据权利要求1到3之一所述的ESD器件串联电阻的电阻结构，其特征在于：相邻的所述独立单元之间，Contact之间的边缘距离在4um~8um之间。
5.根据权利要求4所述的ESD器件串联电阻的电阻结构，其特征在于：所述 Contact之间的边缘距离为6um。
6.根据权利要求1到3之一所述的ESD器件串联电阻的电阻结构，其特征在于：所述上部金属层的平面形状为正方形或长方形。
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| US11127677B2 (en) | 2017-11-20 | 2021-09-21 | Sichuan Energy Internet Research Institute, Tsinghua University | Resistor structure of series resistor of ESD device |
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