JP5102011B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、入出力保護ダイオードを備えた半導体装置に関する。
端子から入るサージから内部回路を保護するために入力端子と接地端子、出力端子と接地端子の間に保護ダイオードを備えた半導体装置において、より大きなサージに耐えうる半導体装置をつくろうとすれば、より大きな接合面積を持つ保護ダイオードが必要となり、チップ面積も大きくなってしまう。これまでチップ面積を大きくせずに保護ダイオードを作製する方法として、周囲を絶縁膜で囲まれた素子を用いてウエーハ表面に内部回路を構成し、ウエーハ表面がカソード、裏面がアノードとなるように、ウエーハ内部に保護ダイオードを設ける方法などが考えられた。（例えば、特許文献１参照）
特開平７−２９９７４号公報
上記のような方法を用いる場合、表面の内部回路を構成する素子と基板とを絶縁させるために、ウエーハを張り合わせるなど前工程として複雑な工程が必要となる。本発明の目的は、より簡便に、チップ面積を大きくすることなく接合面積の大きな保護ダイオードを得ることにある。
ウエーハと導電型が逆になるような不純物領域を裏面に複数作製し、ウエーハ表面に作られる内部回路の接地電極が保護ダイオードのアノード、裏面電極が前記保護ダイオードのカソードとなるように、チップをパッケージする際に前記内部回路の入力端子と出力端子をそれぞれ前記裏面電極に結線する。
チップ表面から保護ダイオード分の面積が縮小でき、且つチップ面積を大きくせずに接合面積の大きな保護ダイオードを作製することができる。よって、小さな面積で大きなサージに耐える半導体装置をつくることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置１００の断面図である。半導体装置１００は、第１導電型の半導体基板９の表面に作りこまれた内部回路を構成する素子領域１０と絶縁保護膜６と入力端子を構成するボンディングパッド１と接地端子および保護ダイオードのアノードを構成するボンディングパッド２と出力端子を構成するボンディングパッド３と第１導電型の高濃度不純物領域７と第２導電型の低濃度不純物領域８と第２導電型の高濃度不純物領域１２、入力端子用の保護ダイオードのカソードを構成する裏面電極４と出力端子用の保護ダイオードのカソードを形成する裏面電極５で構成されている。
第１導電型半導体基板９と第２導電型の低濃度不純物領域８の界面は、保護ダイオードのｐｎ接合を成しており、第１導電型半導体基板９の不純物濃度と第２導電型の低濃度不純物領域８の不純物濃度は、上記保護ダイオードの降伏電圧が、内部回路の降伏電圧よりも５Ｖ〜１０Ｖ低くなるように選ばれる。また、基板と異なる導電型の低濃度不純物領域８の間隔１１は、裏面電極４と裏面電極５の間のパンチスルー耐圧が、上記保護ダイオードの降伏電圧よりも５Ｖ〜１０Ｖ高くなるように、間隔を設ける。内部回路を構成している素子は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ、ダイオード、キャパシター、バイポーラトランジスタ、ＬＤＭＯＳ、抵抗などである。入力端子を構成するボンディングパッド１と入力端子用の保護ダイオードのカソードを構成する裏面電極４、出力端子を構成するボンディングパッド３と出力の保護ダイオードのカソードを形成する裏面電極５をそれぞれ結線することにより、入力端子および出力端子に保護ダイオードを持つ半導体装置を構成することができる。
図１の実施例では、半導体装置の端子は入力端子と出力端子の２端子の構成であるが、２端子以上の場合も同様に、接地端子を除く半導体装置の端子の数と同数だけ、ウエーハ裏面に間隔１１だけ隔てて第２導電型の低濃度不純物領域８と裏面電極４、５を設け、ウエーハの表面と裏面の端子を結線すれば、それぞれの端子に保護ダイオードを設けることができる。
また、本実施例では、第１導電型がＰ型、第２導電型がＮ型の場合を示したが、すべての導電型を逆にした構成が可能であることは言うまでもない。
表面電極と裏面電極とを結線するには、例えば、図２に示すようにチップをマウントする際に、ウエーハ表面の入力端子を構成するボンディングパッド１と入力端子を構成するリードフレーム１４、接地端子を構成するボンディングパッド２と接地端子を構成するリードフレーム１５、出力端子を構成するボンディングパッド３と出力端子を構成するリードフレーム１６をそれどれワイヤー１３でボンディングを行い、入力端子用の保護ダイオードのカソードを構成する裏面電極４と入力端子を構成するリードフレーム１４、出力端子用の保護ダイオードのカソードを構成する裏面電極５と出力端子を構成するリードフレーム１６をそれぞれバンプ１７で溶接する方法がある。これ以外にも公知の方法を用いて結線することができるのはいうまでもない。
本発明の実施形態に係る半導体装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の斜視図である。
符号の説明
１ ボンディングパッド(内部回路の入力端子)
２ ボンディングパッド(内部回路の接地端子および保護ダイオードのアノード端子)
３ ボンディングパッド(内部回路の出力端子)
４ 裏面電極 (入力保護ダイオードのカソード端子)
５ 裏面電極 (出力保護 ダイオードのカソード端子)
６ 絶縁保護膜
７ 第１導電型高濃度不純物領域
８ 第２導電型低濃度不純物領域
９ 第１導電型半導体基板
１０ 内部素子回路の領域
１１ 第１導電型低濃度不純物領域間の間隔
１２ 第２導電型高濃度不純物領域
１３ ボンディングワイヤー
１４ リードフレーム(入力端子)
１５ リードフレーム(接地端子)
１６ リードフレーム(出力端子)
１７ バンプ
１００ 半導体装置

Claims (2)

  1. 端子から入るサージから内部回路を保護する保護ダイオードを有する半導体装置であって、
    ウエーハと、
    前記ウエーハの表面に配置された、接地電極パッドを含む電極パッドを有する内部回路と、
    前記ウエーハの裏面に配置された、前記ウエーハと導電型が逆になるような不純物領域と前記不純物領域とオーミック接触する裏面電極パッドと、
    前記裏面電極パッドと前記内部回路の接地電極パッド以外の電極パッドとを対として電気的に結線する配線とからなり、
    前記不純物領域と前記裏面電極パッドが間隔を隔て、入力端子、出力端子、入出力端子、テスト端子の数だけ設けられており、前記裏面電極パッドと前記内部回路の接地電極パッド以外の電極パッドとが一対ずつ電気的に結線されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記内部回路の電極パッドがワイヤーボンデイングにより接続される電極パッドであり、前記裏面電極がバンプにより接続される電極パッドであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
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