TW312046B - - Google Patents
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Description
312046 A7 A 7 B7 五、發明説明(/ ) 琎明背暑 搿明頜城 本發J5有關一種靜電保護電路,且較特別地,係有闞 一種含有多個保護性元件之靜電保護電路。 恝用抟術說明 半導體積體電路具有保護電路Μ防止諸如靜電脈衝之 過量電壓供至内部電路。如第1圖中所示,此半専體積 體電路被裝備Κ多個保護性元件3 ,此等保護性元件3 係安裝在連接於内部電路之Vcc接線1與GND接線2之 間。當正常使用之電壓被供應時,此等保護性元件係於 OFF (關閉)狀態,但當靜電脈衝施加於Vcc接線1與GND 接線2之間時,它們係於ON(導通)狀態以放電此靜電脈 衝。由於此多個保護性元件3係以並聯安置,放電電流 分散於此等保護性元件之間Μ減少在各別元件上之負載。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第2圖顯示第1圖中保護性元件切面之平面圖案,以 及第3圖顯示第2圃中沿線Α-Α之切面圖示。一H型擴 散層(集極)11與一 Ν型擴散層(射極)12Μ —小間隔(約 1W m(微米 >)相互面對且具備一元件隔離絕緣膜13於其 間。由此等擴散曆11與12K及一 P型半導體基體10形成 一 NPN電晶體。當供以正常電壓時,此NPN電晶體係於 OFF吠態,但當超過P-N接面之反向抵抗電壓之電壓 (約15V (伏特))施加於N型擴散層(集掻)11與P型半導 體積賭10之時間,此HPN電晶體係於0N狀態。 上述多個保護性元件(3-1,3-2與3-3)肜成具有相同之 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 五、發明説明(> ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 结 構 以 使其 取 得 相 等 之 導 通 電 胆 0 然 而 » 由 於 有 S8 製 程 等 之 間 題 « 在 此 等 保 護 性 元 件 之 導 通 電 阻 中 產 生 不 規 則 f 此 導 通 電 阻 中 之 散 亂 引 起 一 問 題 其 中 所 有 之 保 護 性 元 件 無 法 相 等 地 作 業 0 例 如 « 假 如 保 護 性 元 件 3-1 之 導 通 電 胆 較 其 他 保 護 性 元 件 之 導 通 電 阻 低 20¾ 則 流 通 於 此 保 護 性 元 件 3-1 之 靜 電 脈 衝 放 電 電 流 會 較 流 通 於 其 他 保 護 性 元 件 之 電 流 高 20¾ 0 因 此 > 此 保 護 性 元 件 3-1 與 其 他 元 件 相 比 較 時 係 較 易 受 傷 害 0 當 藉 考 慮 保 護 性 元 件 之 導 通 電 阻 中 之 散 亂 來 設 計 保 護 電 路 時 t 相 對 於 各 保 護 性 元 件 電 介 質 崩 潰 之 電 阻 必 須 增 大 〇 結 果 9 引 起 一 問 題 » 即 保 護 性 元 件 之 面 積 必 須 被 增 加 〇 發 明 簡 M. 發 明 冃 的 因 此 , 本 發 明 之 巨 的 係 提 供 一 種 靜 電 保 護 電 路 » 藉 此 * 流 通 於 各 別 保 護 性 元 件 内 之 放 電 電 流 中 之 差 異 可 減 至 最 小 > 即 使 散 亂 存 在 於 此 等 多 個 保 護 性 元 件 之 導 通 電 阻 之 中 〇 發 明 概 沭 一 種 半 導 體 元 件 9 包 含 * — 第 一 電 源 供 應 接 線 > 一 第 二 電 源 供 應 接 線 > 一 第 一 , 一 第 二 與 一 第 三 保 護 性 元 件 Μ 並 聯 安 裝 » 一 第 一 連 接 線 其 共 同 連 接 此 第 一 * 第 二 與 第 三 保 護 性 元 件 之 各 一 末 端 1 一 第 二 連 接 線 其 連 接 此 第 —· 第 二 與 第 三 保 護 性 元 件 之 各 另 一 末 端 於 第 - 電 源 供 -4- ---------1 -裝-------訂-----丄線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(4 ) 應接線;以及一第三連接線其連接第一連接線至電源供 應接線。第三連接線具有一較大於第一連接線電阻之電 阻0 _忒篛沭 本發明上述及其他目的,特激與優點藉參照下文结合 附圖之本發明詳述將呈更為明顯,其中: 第1圖係一電路圖,顧示一習知靜電保護電路之形態; 第2圖係一圖示顯示第1圖中之保護性元件之平面圖案; 第3圖係沿第2圖線A-A之切面圖示; 第4圖係一電路圖,顯示本發明之第一實施例; 第5圖係一圖示,顯示第4圖中之平面圖案之一第一 特定實例; 第6圖係一圖示,顯示第4圖中之平面圖案之一第二 特定實例; 第7圖係一圖示,顯示第4圖中之平面圖案之一第三 特定實例; 第8圖係一電路圖,顯示本發明之一第二實施例; 第9圖係一圖示,顯示第8圖中之平面圖案之一特定 實例; 第10圖係一電路圖,顧示本發明之一第三實施例; 第11圖係一圖示,顯示第10圖中之平面圖案之一第一 特定實例; 第12画係一圖示,顯示第10圖中之平面麵案之一第二 特定實例。 -5- 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) ---------< _裝-------訂-----X.線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 312046 A7 B7 五、發明説明(4·) 琎明註沭 參照第 子21經由 端子22經 保護電路 與 3-3)。 點N1 ,而 係經由一 之電位供 元件3係 加於Vcc 阻4被要 電阻,企 於第1 與3-2之 為 R ο η ’, 1 與 GND 峰值功率 為 4圖,將說明本發明之第一實施例。一 Vcc端 -Vcc接線1連接於一内部電路20, Μ及一 Vss 由一 GND接線2連接於此内部電路20。一靜電 包含多個具備相同形態之保護性元件(3-1, 3-2 各別保護性元件3之一末端係共同連接於一節 其另端則獨立地連接於GND接線2 ,此節點N1 電阻4連接至Vcc接線1 。當使用於正常作業 應至Vcc接線1與GND接線2時,此等保護性 於非導電狀態之中,而只有當一過量之電壓施 接線1與GHD接線2時,才變成専電狀態。電 求具有一電阻較大於共同連接部分N1所占有之 望於0.3至2Ω (歐姆)之範圍内。 圖中所示之習用技術中,假設保護性元件3-1 導通電阻為Ron及保護性元件3-3之導通電阻 以及一具備峰值電壓V之脈衝施加於Vcc接線 接線2之間。由於被各別保護性元件所消耗之 Pi =P2 =V2 /|?〇„以及卩3 =V2 /Ron’,其差異 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製
△Pi = V 2
Ron 1
Ron 另一方面,第4圖中所示本發明保護性元件3-1至3-3 之並聯電阻R 2得自
R 2
Ron Ron' 2 Ron'
Ron -6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 五、發明説明(r A7 B7 其中R係第4圈中電阻4之電胆,而施加於保護性元件 之電壓V ’係
V
R2 V R + R2 因而,此等峰值功率之相對應之差異得自 ΔΡ2 = V, R22 y2 f 1
Ron* Ron ) (R + R2)2 \Ron' Ron 因此,本發明保護性元件間之峰值功率差異ΔΡ2相 對於習用技術之ΔΡχ之比例為 α = ΔΡ2 / ΔΡ1 R2 (R + R2)2 現假設由於製造情形或其他原因,保護性元件3-3之 導通電阻較低於其他保護性元件(3-1與3-2)之導通電胆 ,所Μ它們可得 Ron = 4 Ω 以及 Ron’=3Q 假如本發明中 R = 〇.4Q ,則 R2 =4X3 M 6 + 4)=12/10 = 1.2 使ct可得 2 ---------1 裝----^--訂-----i 银 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (1.2) 0.56 = 56%. (0.4+1.2)2 此意諝本發明之峰值功率間之差異可抑制習用技術之峰 值功率間之差異達56¾ 。 於第4圖中,電阻4***於保護性元件3與Vcc接線 1之間,但.藉安裝此電胆於保護性元件3與GND接線2 -7- 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(P ) 之間可獲完全相同之功效。 參照第5圖,將說明第4圖中所示之電路之一特定實 例。於Jtfc實例中,保護性元件包含一栢同於第2與3圖 中所述之保護性元件之寄生雙極性電晶體。亦即,多個 並聯形成於一 P型半導體基體上之H型擴散靥6被各別 地藉由接觴孔7連接於一上部層中之鋁接線5a與5b。諸 鋁接線5a係共同連接一起,而其共同連接之部分係相對 應於第4圖中之節點NlcVcc接線1係由鋁形成且被連 接於一鋁接線5c。GND接線2係由鋁形成且被連接於一 鋁接線5b。一電阻4a係一矽化録之接線層,形成於鋁層 5a與5b下方之一層之上,此電阻4a經由接觸孔17連接於 鋁接線5a與5c。此處,Vcc接線1與GND接線2之寬度 為20wm,鋁接媒5a, 5b與5c之寬度為10wm, Μ及電阻 4a之電阻約0.4Ώ。電阻4a之電阻被要求至少較大於此 共同連接於各別保護性元件一末端之鋁接線5a之電胆。 此電阻4a可由矽化鈦製成。 參照第6 _與第7圖,將說明第4圖中所示第一實施 例之進一步之特定實例。第6及7圖與第5圖之差異係 存在此點,即以矽化鎢形成之電阻4a被提供於第5圖中 ,而第6及7圖所示之實例中並未被提供電阻性元件。 亦即,於後者之實例中,Vcc接線1係經由具備長度約 8至10« m之一鋁接線5d而連接於鋁接線5a。若假設此 鋁接線之片電阻係0.065Ω / □,則估算接線5d之電阻約 為0.5Ώ,其係較大於鋁接線5a共同連接部分之電阻, -8 - 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ---------1 -裝------訂-----J 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 312046 A7 B7 五、發明説明(7 ) 使接線5d可以安全地扮演一電阻性元件之替代物。 於上述第4圖中保護性元件峰值功率之評估中,計算 係以忽略諸鋁接線之電阻而執行。然而,於實際中,例 如在第5圖中之鋁接線5a係具有電阻。因此,如第4圖 中所示,假如節點N1係位於保護性元件3-1之近域處, 則相對應於諸接線元件之電阻必須被加入於保護性元件 3-2與3-3之電阻Μ與保護性元件3-1相比較,因而, 此呈必要性以減低接線電阻之效應。 第8係一電路圖,顯示本發明之第二實施例,其中接 線電阻之效應被減至最小。此實施例與第4丽中第一實 施例之差異存在此事實即,電阻4連接於接線5之節點 Ν2被安置於幾乎在接線5之中點處。Μ此形態,由於接 線5被加至保護性元件3-1與保護性元件3-3之電阻係 相等,所Μ整SS上,接線電阻之效應圼較小。 參照第9圖,將說明第8圖中所示電路之一特定實例 。位於一鋁接線5e中央部分之節點Ν2經由一接線4b連接 於Vcc接線1 ,其中鋁接線5e係共同連接於多個保護性 元件(3-1,3-2與3-3)之一末端,此接線4b係由鎢所形成 。由於鎢之電阻約三倍高於鋁之電阻,所Μ具備長度20 至30wm之鎢線足以扮演一電阻。無須赘述,此電阻部分 可由如第5圖中之矽化鎮來形成。由於鋁接線5e係形成 具備一約20wm之大寬度,故用於元件1-3之電阻之散 亂可生成較小。 參照第10圖,將說明本發明之第三實施例。此賁施例 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) ---------1 ·裝----^--訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 經 部 中 央 橾 準 局 員 工 消 费 合 作 社 印 裝 312046 37五、發明説明(定) 與第4圖中第一實施例之差異存在此點即,一電阻4b係 ***於GND接線2與一節點N3之間,其中節點N3係各別 保護性元件(3-1,3-2與3-3)之另一末端之共同連接處。 此處最重要的事實係,節點N1形成於保護性元件3-1之 近域處而節點N3則形成於保護性元件3-3之近域處。於 第10圖中,假如Ron表示各保護性元件之導通電阻,R1 係電阻4a之電阻,R2係電阻4b之電阻,Μ及r係相鄰接 配對之保護性元件間鋁接線5a與5b之接線電阻,則經由 各別保護性元件之點A與B間之路徑電阻係等於Rl + 2r + R 2 + R ο η 0 Μ此形態,流通於各別保護性元件中之放電電滾可作 成相等,即使當接線電阻被考盧提供使諸保護性元件之 導通電胆中沒有散亂存在。此外,由於電阻4a與4b之存 在,即使諸保護性元件間之導通電阻之散亂效應存在, 亦可相類似於第4圖中之第一實施例,生成較小。 參照第11圖,將說明第10圖中所示電路之一特定實例 。共同連接於多個保護性元件(3-1,3-2與3-3)之各別構 件一端之鋁接線5a之一末端N1(圖中之左側端)係經由接 線4a而連接於Vcc接線1 。進一步地,共同連接於多個 保護性元件(3-1,3-2與3-3)之各別構件另端之鋁接線5b 之一末端H3(圖中之右側端)係經由接線4b而連接於GHD 接線2 。此等接線4a與4b係由鋁所形成,接線4a與41)之 長度為60ara使其電阻各約為0.4Ω。因此,它們可安全 地扮演電阻性元件。 -10- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) S12046 A7 B7五、發明説明(9 ) 第12圖係一實例,其中第11圖中之接線4a與4b係由鎮 所 保此器線護 非例顯明 , 為於流接保 並施明發 上 體限整 D 此 明簧為本 之 晶受控GN於 說示較蓋 層電非矽於用 等揭呈涵 之 性並,接M此所將將 方極明體連, 但種明圍 下雙發極棰形 ,各說範 線。之本二閘情 明,明利 接線生,,中之 說構發專。 鋁接寄而如其線 例建本請例 諸鋁用然諸,接 實來照申胞 於至使。用件 C 定念參之賁 成接係考使元VC特理者附或 形連,參於性於 諸之術所飾 係18中為用護接 照制技,修 線孔例作應保連 參限本地何 接觸施況被體係 已受習期任 鎢接實情可晶極 明種熟預之 於由之之是電洩 發一於可中 由藉:述件而 S 與 本 Μ 對,畴 。們上元 -Μ0極。然係飾此範 成它於性況一源路雖諝修因正 形 Μ 護情或而電 意之。真 < 裝------訂-----4 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家梂準(CNS ) Α4規格(210X297公釐)
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- 312046 Α8 Β8 C8 D8 經濟部中央揉準局工消费合作社印製 六'、申請專利乾圍 1. 一種半導體元件,包含:一第一端子;一第二端子; 多個保護性元件;第一導電線,共同連接該多個保護 性元件之一末端;第二導電線,用Μ連接該多個保護 性元件之另一末端於該第一端子;以及第三導電線, 用以連接該第一連接裝置於該第二端子;該第三導電 線具有一較大於該第一連接裝置電阻之電阻。 2. 如申請專利範圃第1項之半導體元件,其中該多個保 護性元件係形成具有相同之结構且Κ並聯安置。 3. 如申請專利範園第1項之半導體元件,其中各該第一 導電線與該第二導電線係由一第一金羼所製成,以及 該第三導電線係由一具有電胆較高於該第一金羼之第 二金屬所製成。 4. 如申請專利範画第3項之半導體元件,其中該第一金 鼷鋁以及該第二金靥係金靨矽化物。 5. 如申請專利範圃第1項之半導體元件,其中該第三導 電線係較長於該第一導電線。 6. 如申請專利範園第1項之半導體元件,其中該第三導 電線係接觸於該第一導電線之一中央部分。 7. —種半導體元件,包含:一第一電源供應接線;一第 二電源供應接線;一第一與一第二保護性元件;一第 一連接線,其共同連接該第一與該第二保護性元件之 一末端:一第二連接線,其共同連接該第一與該第二 保護性元件之另一末端;一第三連接線,其連接該第 一電源供應接線與一該第一連接線及該第一保護性元 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 線· 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 312046 A8 B8 C8 D8 接 之 第 —* 節 點 5 Μ 源 供 應 接 線 與 一 該 一 末 端 相 連 接 之 第 第 7 項 之 半 導 體 元 第 二 電 源 供 應 接 線 該 第 三 連 接 線 及 靥 所 形 成 之 接 線 〇 第 7 項 之 半 導 體 元 第 二 電 源 供 應 接 線 鋁 接 線 • Μ 及 該 第 一 部 分 由 一 種 具 有 接 線 0 圍 第 9 項 之 半 導 體 接 線 之 該 接 線 金 鼷 件 * 包 含 : 一 第 —- 線 • 一 第 一 » 一 第 一 第 — 連 接 線 三 保 護 性 元 件 之 一 一 » 該 第 二 與 該 第 電 源 供 應 接 媒 Μ 接 線 於 該 第 一 電 源 — 較 高 於 該 第 一 連 圍 第 11 項 之 半 導 體 該 第 二 電 源 供 應 接 -13- 々、申請專利範圍 件之一末端相連 其連接該第二電 二保護性元件之 8 .如申請專利範圃 源供應接線,該 該第二連接線, 由相同之一種金 9.如申請專利範圍 源供應接線,該 該第二連接線係 連接線係至少其 線金臛所形成之 I 0 .如申請專利範 第三與該第四連 II . 一種半導體元 第二電源供應接 元件K並聯安置 ,該第二與該第 線,其連接該第 一末端於該第二 其連接該第一連 第三連接線具有 1 2 .如申請專利範 電源供應接線, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 及一第四連接線, 第二連接線及該第 二節點。 件,其中該第一電 ,該第一連接線, 該第四連接線係均 件,其中該第一電 ,該第一連接線與 三連接線與該第四 電阻較高於鋁之接 元件,其中用於該 係一金羼矽化物。 電源供應接線;一 二與一第三保護性 其共同連接該第一 末端;一第二連接 三保護性元件之另 及一第三連接線, 供應接線,其中該 接線電阻之電阻。 元件,其中該第一 線,該第一 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 速接線與該第二連接線係鋁接線;Μ及該第三連接線 係一至少其一部分由一種具有電阻較高於鋁之接線金 靨所形成之接線。 13. 如申請專利範画第11項之半導體元件,其中該第一 電源供應接線,該第二電源供應接線,該第一連接線 ,該第二連接線與該第三連接線係由相同金屬所形成 之接線;Μ及該第三連接線之接線長度係較長於該第 一連接線之接線長度。 14. 如申請專利範圍第11項之半導體元件,其中該第三 連接線之一末端係連接於該第二保護性元件之一端。 --------1 .裝------訂------i 殊 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 -14- 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) Α4規格(210X297公釐)
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