半導体装置

【構成】入力保護回路用のＭＯＳトランジスタのドレイン領域（２ｂ）に接触する放熱器７ａをタングステン膜などで形成する。ドレイン領域で発生するジュール熱の散逸を促進する。
【効果】半導体装置の過大電圧入力に対する耐性を高めることができる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に入力保護回路を有する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩにおいては、ＥＳＤ（静電放電）等の過大電圧入力に対する対策として、入力保護回路が設けられているものがある。
【０００３】入力保護回路の第一の従来例として、図３に示すような等価回路で示される形式の回路を挙げることができる。この回路は図のようにＭＯＳトランジスタＭを用いたものであり、この形式の入出力保護回路はＢＶ_DS型入力保護回路とも呼ばれている。従来、ＢＶ_DS型入力保護回路は図５（ａ），（ｂ）に示される例のような構成で製作される。これは通常のＭＯＳトランジスタであり、Ｐ^-型シリコン基板１ｃの表面部に選択的に形成されたＮ型拡散層２ｃ，２ｄをソース領域、ドレイン領域として有し、Ｎ型拡散層２ｃ，２ｄにはそれぞれソース電極配線４ｂ、ドレイン電極配線５ｂがオーム接触している。又、ソース電極配線４ｂはゲート電極配線３ｂと適当な箇所で接続されているものとする。
【０００４】次に、入力保護回路の第二の従来例として、図４に示すような等価回路で示される形式の回路を挙げることができる。この回路は図のようなダイオードＤを用いたものである。この形式の入力保護回路は、従来、図６（ａ），（ｂ）に示される例のような構成で製作される。すなわち、Ｐ^-型シリコン基板１ｄに選択的に形成されたＮ型拡散層９ｂと、Ｎ型拡散層９ｂに形成されたＰ型拡散層１０ｂとからなるＰＮ接合ダイオードであり、陽極配線１１ｂ，陰極配線１２ｂはそれぞれＰ型拡散層１０ｂ、Ｎ型拡散層９ｂと接触している。
【０００５】また、入出力保護回路のＭＯＳトランジスタやダイオード自身のＥＳＤ等の過大電圧入力に対する耐性を向上する従来の方法としては、入力保護回路の前後に抵抗器を配置する方法や、ＭＯＳトランジスタやダイオードのＰＮ接合部とＰ型拡散層あるいはＮ型拡散層に接する電極との距離を大きくして、その距離間の抵抗値を大きくする方法などが挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の技術の問題点としては、入力保護回路に用いている半導体素子のＰＮ接合部に局部的に熱が発生した場合、それを放熱する対策が講じられていないことがあげられる。
【０００７】ＬＳＩ中の半導体素子のＥＳＤ（静電放電）による接合破壊は、ジュール熱の発生による接合部の溶解によって起こっていると言われている。
【０００８】すなわち、従来の半導体装置においては、ＥＳＤによって過大電力が入力されたときに、入力保護回路に用いている半導体素子のＰＮ接合部に熱が発生し、その熱が十分に逃がされないためにその部分が溶解し、その素子が破壊される、という現象が起こりやすいという問題点がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の表面部に選択的に形成された第１導電型拡散層と、前記第１導電型拡散層に接触する電極配線とを有する半導体素子を含む入力保護回路を備えた半導体装置において、前記第１導電型拡散層には、金属膜または合金膜からなる放熱器が設けられているというものである。
【００１０】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１１】図１（ａ）は本発明の第１の実施例の一部の平面図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００１２】ＭＯＳトランジスタにタングステン膜でできている放熱器７ａが設けられている。この放熱器は、ドレイン電極配線５ａとソース電極配線４ａとに挟まれて配置されているが、Ｎ型拡散層７ａ以外には、電気的に接触はしておらず、このＮ型拡散層７ａのみに接触している。
【００１３】この半導体素子は、前述のＢＶ_DS型入力保護回路のＭＯＳトランジスタＭとして用いられるが、ＥＳＤなどによって過大電圧が入力されたときにジュール熱を発生し溶融破壊を起こしやすい箇所であるドレイン電極配線５ａ近傍のＰＮ接合部の付近に熱伝導率の大きい金属膜を放熱器として配置したことによって、ＰＮ接合部に発生するジュール熱の散逸を促進し、溶融破壊を起こりにくくする。
【００１４】図７は、本実施例の効果を示す特性図である。図中「放熱器配置」は本実施例の放熱器を入力保護回路に配置した半導体装置を示し「放熱器なし」は入力保護回路に放熱器を用いていない従来の半導体装置を示す。いずれにおいても、入力保護トランジスタのチャネル長は２μｍ、チャネル幅は１００μｍ、放熱器の寸法は、長さ２μｍ，幅９０μｍ，長さ４μｍである。このように、従来の装置に比べて、放熱器を入力保護回路に配置した本実施例の半導体装置では、ＥＳＤ耐圧が２００〜４００Ｖ程度向上している。
【００１５】なお、放熱器の材料は電極配線の材料と同じ材料（アルミニウムやタングステンシリサイドなど）を用いても同様の効果が得られる。
【００１６】図２（ａ）は第２の実施例の一部の平面図である。また、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００１７】放熱器７ｂは第１の実施例と同様にタングステン膜でできている。このような、タングステン放熱器は、やはりＰＮ接合ダイオードのＮ型拡散層９ａ以外には、電気的に接触はしておらず、このＮ型拡散層９ａのみに接触している。また、陽極配線１１ａと陰極配線１２ａに挟まれた部分を有している。
【００１８】このようなＰＮ接合ダイオードを図４のＤとして用いた半導体装置において、ＥＳＤなどによって過大電圧が入力されたときにジュール熱を発生し溶融破壊を起こしやすい箇所であるＰＮ接合部の付近に熱伝導率の大きいタングステンなどの金属膜を放熱器として配置したことによって、接合部に発生するジュール熱の散逸を促進し、溶融破壊を起こりにくくする。
【００１９】なお、放熱器の材料は電極配線の材料と同じ材料を用いても同様の効果が得られる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、半導体装置に、ＥＳＤなどによって過大電圧が入力されたときに、入力保護回路に用いられるトランジスタやダイオード等の半導体素子中のＰＮ接合部等にジュール熱が発生した際に、放熱器によってその部分の熱の散逸を促進し、溶融破壊を起こしにくくできる。
【００２１】したがって、半導体装置の過大電圧入力に対する耐性を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す平面図（図１（ａ））および断面図（図１（ｂ））である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す平面図（図２（ａ））および断面図（図２（ｂ））である。
【図３】入力保護回路の一例を示す回路図である。
【図４】入力保護回路の他の例を示す回路図である。
【図５】第１の従来例を示す平面図（図５（ａ））および断面図（図５（ｂ））である。
【図６】第２の従来例を示す平面図（図６（ａ））および断面図（図６（ｂ））である。
【図７】第１の実施例の効果の説明に使用する特性図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄＰ^-型シリコン基板
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄＮ型拡散層
３ａ，３ｂゲート電極配線
４ａ，４ｂソース電極配線
５ａ，５ｂドレイン電極配線
６ａ，６ｂコンタクト穴
７ａ，７ｂ放熱器
８ａ〜８ｄ絶縁膜
９ａ，９ｂＮ型拡散層
１０ａ，１０ｂＰ型拡散層
１１ａ，１１ｂ陽極配線
１２ａ，１２ｂ陰極配線
１３ａ，１３ｂコンタクト穴
１４ａ，１４ｂコンタクト穴

【特許請求の範囲】
【請求項１】半導体基板の表面部に選択的に形成された第１導電型拡散層と、前記第１導電型拡散層に接触する電極配線とを有する半導体素子を含む入力保護回路を備えた半導体装置において、前記第１導電型拡散層には、金属膜または合金膜からなる放熱器が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】半導体素子はＭＯＳトランジスタであり、前記ＭＯＳトランジスタのドレイン電極とチャネル部とに挟まれて放熱器が設けられている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】半導体素子はＰＮ接合ダイオードであり、前記ＰＮ接合ダイオードの陽極配線と陰極配線とに挟まれて放熱器が設けられている請求項１記載の半導体装置。

【図３】