(57)【要約】【課題】過電流に対して内部回路を保護する半導体集積回路装置を提供することを目的としている。【解決手段】多層配線構造を有する半導体集積回路装置であって、半導体集積回路装置の内部にある内部回路と半導体集積回路装置の外部にある外部回路とを接続するために半導体集積回路装置の内部に設けられたパッドパターンにおいて、第１の配線層と、第１の配線層が形成されている層とは別の層に形成されている第２の配線層と、第１の配線層と第２の配線層を接続するビアと、を備え、第２の配線層にヒューズパターンが形成されており、ヒューズパターンを経由して内部回路と外部回路とを電気的に接続する。【選択図】図３
2013069768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層配線構造を有する半導体集積回路装置であって、
前記半導体集積回路装置の内部にある内部回路と前記半導体集積回路装置の外部にある外部回路とを接続するために前記半導体集積回路装置の内部に設けられたパッドパターンにおいて、
第１の配線層と、
前記第１の配線層が形成されている層とは別の層に形成されている第２の配線層と、
前記第１の配線層と前記第２の配線層を接続するビアと、
を備え、
前記第２の配線層にヒューズパターンが形成されており、
前記ヒューズパターンを経由して前記内部回路と前記外部回路とを電気的に接続する
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】
前記ヒューズパターンは、
前記第１の配線層と重ならない位置にある
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置。
【請求項３】
前記第２の配線層は、
第１端子パッドと、前記第１端子パッドと隣接して形成されている第１延長部と、前記第１端子パッドと離間して形成されている第２延長部と、
を備え、
前記ヒューズパターンは、
前記第１延長部と前記第２延長部との間に接続されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の半導体集積回路装置は、入力端子と内部回路の間に、入力バッファ回路が接続されている。入力バッファ回路は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタとＮチャンネルＭＯＳトランジスタとから構成され、ＥＳＤ（静電気放電）ノイズに対する保護回路の役割もある。入力バッファ回路のＰチャンネルＭＯＳトランジスタは、ドレインが入力端子に接続され、ゲートおよびソースが電源端子されている。また、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタは、ドレインが入力端子に接続され、ゲートおよびソースが接地されている。このような従来技術の半導体集積回路装置は、入力端子から静電気放電ノイズが入力された場合、ノイズとなる電流をこの入力バッファ回路からグランドか電源に逃がすことで内部回路を保護している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−７５４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の半導体集積回路装置において、入力バッファ回路は、静電気放電ノイズから内部回路を保護することができるが、入力端子から過大な電流が入力された場合、内部回路の保護ができないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、過電流に対して内部回路を保護する半導体集積回路装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するため、本発明に係る半導体集積回路装置は、多層配線構造を有する半導体集積回路装置であって、前記半導体集積回路装置の内部にある内部回路と前記半導体集積回路装置の外部にある外部回路とを接続するために前記半導体集積回路装置の内部に設けられたパッドパターンにおいて、第１の配線層と、前記第１の配線層が形成されている層とは別の層に形成されている第２の配線層と、前記第１の配線層と前記第２の配線層を接続するビアと、を備え、前記第２の配線層にヒューズパターンが形成されており、前記ヒューズパターンを経由して前記内部回路と前記外部回路とを電気的に接続することを特徴としている。
（２）また、本発明の半導体集積回路装置において、前記ヒューズパターンは、前記第１の配線層と重ならない位置にあるようにしてもよい。
（３）また、本発明の半導体集積回路装置において、前記第２の配線層は、第１端子パッドと、前記第１端子パッドと隣接して形成されている第１延長部と、前記第１端子パッドと離間して形成されている第２延長部と、を備え、前記ヒューズパターンは、前記第１延長部と前記第２延長部との間に接続されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば多層配線構造を有する半導体集積回路装置において、第１の配線層と第２の配線層をビアで接続し、第２の配線層に、ヒューズパターンを形成した。これにより、過電流が生じた場合にヒューズパターンが溶断されることで後段の回路部を保護することができ、当該回路部への影響を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る半導体集積回路装置の等価回路図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体集積回路装置の構成の一例を示す平面図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体集積回路装置の一例の斜視図である。
【図４】第１実施形態に係るヒューズパターンが形成されたパッドの断面図である。
【図５】第１実施形態に係るヒューズパターンとヒューズパターンを挟む第１メタル延長部の形状の例を示す平面図である。
【図６】第１実施形態に係るヒューズパターンとヒューズパターンを挟む第１メタル延長部の形状の他の例を示す平面図である。
【図７】第１実施形態に係る延長部の他の形状の例を説明する平面図である。
【図８】第２実施形態に係るヒューズパターンの接続を説明する概略斜視図である。
【図９】第３実施形態に係るヒューズパターンの接続を説明する概略斜視図である。
【図１０】同実施形態に係るヒューズパターンの幅を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺等が異なっている。
【００１０】
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る半導体集積回路装置の等価回路図である。
図１に示すように、半導体集積回路装置１は、入力端子１０、ヒューズ１１、ＥＳＤ（静電気放電）ノイズ保護回路１２、内部ロジック回路１３により構成される。  
【００１１】
入力端子１０には、入力信号が入力される。また、入力端子１０は、ヒューズ１１の一方端に接続されている。
ヒューズ１１は、例えば、アルミ線または銅線パターンで形成された溶解型電気ヒューズである。ヒューズ１１の一方端は、入力端子１０の他方端に接続され、ヒューズ１１の他方端は、静電気放電ノイズ保護回路１２の一方端に接続されている。
【００１２】
静電気放電ノイズ保護回路１２は、外部からの静電気放電ノイズに対して内部ロジック回路１３の保護を行う回路である。静電気放電ノイズ保護回路１２の一方端は、ヒューズ１１の他方端に接続され、静電気放電ノイズ保護回路１２の他方端は、内部ロジック回路１３の一方端に接続されている。
また、静電気放電ノイズ保護回路１２は、例えば、特許文献１に記載の静電気放電ノイズ保護回路と同様の構成とすることができる。
【００１３】
内部ロジック回路１３は、入力端子１０からの入力信号により動作する回路であり、静電気放電ノイズ保護回路１２の他方端が接続されている。なお、内部ロジック回路１３は、半導体集積回路装置１の目的に応じた回路であればよく、本実施形態において具体的な構成は特に限定しない。
【００１４】
本実施形態の半導体集積回路装置は、２層以上の多層配線構造を有し、複数の配線層の内、第１の配線層と第２の配線層とが、ビア（ＶＩＡ；導通部ともいう）で接続されている。この第１の配線層または第２の配線層の一方の層には、ヒューズパターンが形成される。また、ヒューズパターンが形成される第２の配線層は、複数の配線層の内、どの配線層であってもよい。なお、ビアとは、多層のメタル間において、例えば、層間にあけた穴の内側に上層側のメタルを埋め込んで形成したものである。
【００１５】
次に、本実施形態の構成の一例について、図２と図３を用いて説明する。
図２は、本実施形態に係る半導体集積回路装置の構成の一例を示す平面図である。図３は、本実施形態に係る半導体集積回路装置の一例の斜視図である。
【００１６】
図２と図３に示すように、本半導体集積回路装置１ａは、多層配線構造を有し、入力端子１０に相当するパッド１００ａ、静電気放電ノイズ保護回路１２に相当する保護回路１４０、内部ロジック回路部１６０により構成されている。
また、パッド（端子パッド、電極パッドともいう）１００ａは、第１メタル部１３０（第１端子パッド）、第１メタル延長部１３０ａ、第１メタル延長部１３０ｂ（第１延長部）、第２メタル部１１０、第２メタル延長部１１０ａ（第２延長部）、ヒューズパターン１７０、及びビア１２０ａにより構成されている。また、第１メタル部１３０と第２メタル部１１０とは、ｚ軸方向に互いに重なり合って積層されて形成されている。また、本実施形態において、第１配線層とは、第１メタル部１３０、第１メタル延長部１３０ａ、第１メタル延長部１３０ｂ、ヒューズパターン１７０が形成されている層である。第２配線層とは、第２メタル部１１０、第２メタル延長部１１０ａが形成されている層である。
なお、図２と図３においては、ヒューズパターン１７０が形成されていない第２配線層が、第１の配線層に対応している。また、ヒューズパターン１７０が形成されている第１配線層が、第２の配線層に対応している。
【００１７】
第１メタル部１３０は、第１配線層に形成され、ｘ軸方向の長さがＬ１とされ、ｙ軸方向の長さがＷ１とされている。第１メタル部１３０には、第１配線層においてｘ軸方向の正方向に保護回路１４０が設けられ電気的に接続されている。また、第１メタル部１３０は、第１配線層において、ｙ軸方向に、第１メタル延長部１３０ａと第１メタル延長部１３０ｂとが形成されている。
第１メタル延長部１３０ａは、第１メタル部１３０から離間して設けられている。第１メタル延長部１３０ａと第１メタル部１３０とが離間している距離ｋは、例えば、過電流がビア１２０ａを介して入力された場合にも、第１メタル延長部１３０ａと第１メタル部１３０とが通電しない距離である。一方、第１メタル延長部１３０ｂは、第１メタル部１３０と接している。
また、ヒューズパターン１７０は、図２に示したように、第１メタル延長部１３０ａと第１メタル延長部１３０ｂとに接して配置され、第２配線層に設けられている第２メタル部１１０及び第２メタル延長部１１０ａとｚ軸方向において重ならないように配置されている。
【００１８】
第２メタル部１１０は、第２配線層に形成され、ｘ軸方向の長さがＬ１１とされ、ｙ軸方向の長さがＷ１１とされている。第２メタル部１１０には、ｙ軸方向に、第２メタル延長部１１０ａが形成されている。
第１メタル延長部１３０ａと第２メタル延長部１１０ａとは、ｚ軸方向に互いに重なり合って積層されて形成されている。また、第２メタル延長部１１０ａは、第２配線層において第２メタル部１１０と電気的に接している。
第１メタル部１３０と第２メタル部１１０とが、ビア１２０ａを介して第１メタル延長部１３０ａと第２メタル延長部１１０ａとが接続されることにより、電気的に接続されている。保護回路１４０は、第１メタル部１３０から見てｘ軸方向に配置され、第１メタル部１３０の一方辺に電気的に接続されている。内部ロジック回路部１６０は、第１メタル部１３０または第２メタル部１１０と同じメタルからなる配線パターン１５０を介して保護回路１４０に電気的に接続されている。
【００１９】
図３に示すように、本実施形態の半導体集積回路装置１ａでは、入力電流が矢印線１８０のような経路でパッド１００ａから保護回路１４０に入力される。すなわち、まず、第２メタル部１１０に入力信号が入力される。この入力信号は、第２メタル部１１０から第２メタル延長部１１０ａを通り、さらにビア１２０ａを介して第１メタル延長部１３０ａ、ヒューズパターン１７０、第１メタル延長部１３０ｂ、第１メタル部１３０を介して保護回路１４０に入力される。
ヒューズパターン１７０は、図２と図３において、第１配線層に形成される。さらに、具体的には、ヒューズパターン１７０（第１配線層）は、例えば、アルミニウムやポリシリコンなどにより形成される。
【００２０】
次に、本実施形態のヒューズパターンの形成手順の一例を、図４を用いて説明する。
図４は、本実施形態に係るヒューズパターンが形成されたパッドの断面図である。半導体集積回路装置は、パッド１００ｂを有している。
パッド１００ｂにおいて、第１配線層２０１は、第１メタル部２０１ａ、及び第１メタル延長部２０１ｂを含んで構成され、第１絶縁層２１１は、第１絶縁層２１１ａ、第１絶縁層２１１ｂ、及びビア２２０ｄを含んで構成される。第２配線層２０２は、第２メタル部２０２ａ、ヒューズパターン２４０、及び第２メタル延長部２０２ｂを含んで構成され、第２絶縁層２１２は、第２絶縁層２１２ａ、及びビア２２０ｂを含んで構成される。第３配線層２０３は、第３メタル部２０３ａを含んで構成され、第３絶縁層２１３は、第３絶縁層２１３ａ、及びビア２２０ｃを含み、第４配線層２０４は、第４メタル部２０４ａを含んで構成される。なお、図４においては、ヒューズパターン２４０が形成されていない第１配線層が、第１の配線層に対応している。また、ヒューズパターン２４０が形成されている第２配線層が、第２の配線層に対応している。
【００２１】
次に、パッド１００ｂの製造方法について説明する。
まず、第１メタル部２０１ａの左端から第１メタル延長部２０１ｂの右端までが、連続した１つの層、すなわち第１配線層２０１として形成される。
第１配線層２０１の形成後、第１配線層２０１のｚ軸の正方向に、第１絶縁層２１１ａの左端から第１絶縁層２１１ｂの右端までが連続した１つの層、すなわち第１絶縁層２１１として形成される。
第１絶縁層２１１の形成後、第１絶縁層２１１ｂの一部にビアを形成する穴が形成される。その後、第１絶縁層２１１のｚ軸の正方向に、ヒューズパターン２４０を含む第２メタル部２０２ａの左端から第２メタル延長部２０２ｂの右端までが連続した１つの層、すなわち第２配線層２０２として形成される。ヒューズパターン２４０は、第２メタル部２０２ａ及び第２メタル延長部２０２ｂと同じメタル材料からなる。ヒューズパターン２４０をヒューズとして機能させるため、マスク設計時に、ｘ軸方向の間隔（ヒューズパターンの長さという）と、ｙ軸方向の長さ（ヒューズパターンの幅という）によりヒューズパターンの大きさを調整するようにしてもよい。
なお、第２配線層２０２の形成時に、第１絶縁層２１１ｂにあけた穴に第２メタル延長部２０２ｂのメタルが埋め込まれることにより、ビア２２０ｄが、第１絶縁層２１１ｂの一部に、ｚ軸方向に形成される。
【００２２】
第２配線層２０２の形成後、第２絶縁層２１２ａは、第２配線層２０２のｚ軸の正方向の層、すなわち第２絶縁層２１２として形成される。第２絶縁層２１２ａの形成後、第２絶縁層２１２ａの一部にビアを形成する穴が形成される。その後、第３メタル部２０３ａは、第２絶縁層２１２のｚ軸の正方向の層、すなわち第３配線層２０３として形成される。
第３配線層２０３の形成時に、第２絶縁層２１２ｂにあけた穴に第３メタル部２０３ａのメタルが埋め込まれることにより、ビア２２０ｂが、第２絶縁層２１２ｂの一部に、ｚ軸方向に形成される。
そして、第３絶縁層２１３ａが、第３配線層２０３のｚ軸の正方向の層、すなわち第３絶縁層２１３として形成され、第３絶縁層２１３ａの形成後、第３絶縁層２１３ａの一部にビアを形成する穴が形成される。その後、第４メタル部２０４ａは、第３絶縁層２１３ａのｚ軸の正方向の層、すなわち第４配線層として形成される。第４配線層２０４の形成時に、第３絶縁層２１３ｂにあけた穴に第４メタル部２０４ａのメタルが埋め込まれることにより、ビア２２０ｃが、第３絶縁層２１３ａの一部のｚ軸方向に形成される。
なお、図３においては、第１配線層にヒューズパターン１７０を形成する場合について説明したが、この図４においては、第２配線層２１１にヒューズパターン２４０を形成するようにした。また、このヒューズパターンは、第１配線層及び第２配線層以外の他の配線層に形成するようにしてもよい。
【００２３】
上述したように、ヒューズパターン２４０は、第２配線層２０２に形成され、且つ第３メタル部２０３等の回路部と重ならない位置に形成されている。また、ヒューズパターン２４０は、パッドを形成する過程で、パッドの一部として形成している。このため、本実施形態のパッド１００ｂは、過電流によりヒューズパターン２４０が溶断された場合においても、他の回路への溶断時の熱等の影響が及ぶことを防ぐ効果がある。また、本実施形態のパッド１００ｂは、過電流によりヒューズパターン２４０が溶断された場合においても、ヒューズパターン２４０の溶断した破片が他の配線層に飛び散ることによるショートを防ぐことができる。
なお、ヒューズパターン２４０の大きさは、パッド１００ｂの通常動作時に入力が想定される電流値と、想定される過電流値とに基づき形成するようにしてもよい。
【００２４】
次に、ヒューズパターンとヒューズパターンを挟む第１メタル延長部の形状の例について、図５と図６を用いて説明する。
図５は、本実施形態に係るヒューズパターンとヒューズパターンを挟む第１メタル延長部の形状の例を示す平面図である。図６は、本実施形態に係るヒューズパターンとヒューズパターンを挟む第１メタル延長部の形状の他の例を示す平面図である。
なお、図５と図６は、図２と図３の第１メタル延長部１３０ａ、第１メタル延長部１３０ｂ、第２メタル延長部１１０ａ、ビア１２０ａ、第１メタル部１３０のみを平面図で表したものである。また、図５と図６において、第１メタル部１３０のｘ軸方向の長さはＬ１００とされている。
【００２５】
図５（ａ）は、ヒューズパターンのｙ軸方向の長さＷとｘ軸方向の長さＬとの比が３対２の例を示す（具体的に例えば、Ｗ＝３０［μｍ］、Ｌ＝２０［μｍ］）平面図である。図５（ａ）に示すように、ヒューズパターン３４０−１は、第１メタル延長部３１０ａ−１と第１メタル延長部３１０ｂ−１との間に形成されている。また、第１メタル延長部３１０ａ−１のｚ軸の正方向には、第２メタル延長部３２０ａ−１が形成されている。さらに、第１メタル延長部３１０ａ−１と第２メタル延長部３２０ａ−１との間には、ビア３３０−１が接続されている。
第１メタル延長部３１０ｂ−１は、第１メタル部１３０と同じ層で接続されて形成されている。一方、第１メタル延長部３１０ａ−１は、第１メタル部１３０から長さｋだけ分離して形成されている。また、第２メタル延長部３２０ａ−１は、図３の第２メタル部１１０と同じ層で接続されている。このため、第１メタル延長部３１０ｂ−１、及び第２メタル延長部３２０ａ−１のｙ軸の長さはｋ２であり、第１メタル延長部３１０ａ−１のｙ軸の長さはｋ１と長さｋとを合わせた長さに等しい。
また、第１メタル延長部３１０ｂ−１は、ｙ軸に平行な面３６１−１、３６２−１、３６４−１を有し、面３６２−１がヒューズパターン３４０−１と接している。そして、面３６２−１は、ヒューズパターン３４０−１に接していない面３６４−１より、ｘ軸に沿って長さＬ１だけ突出して形成されている。また、面３６２−１と面３６４−１とは、斜面３６３−１により互いに接続されている。また、斜面３６３−１は、ｘ軸に対して角度θ１の角度を有して形成されている。
また、ヒューズパターン３４０−１は、第１メタル部１３０のｘ軸方向の中心位置に対して左右対称に形成されている。すなわち、ヒューズパターン３４０−１のｘ軸方向の長さがＬであるため、第１メタル延長部３１０ａ−１及び３１０ｂ−１のｘ軸方向の長さＬ１０は、各々（Ｌ１００−Ｌ）／２である。そして、第１メタル部１３０と接続されている面３６５−１のｘ軸方向の長さＬ２０は、Ｌ１０からＬ１を減算した長さである。
【００２６】
図５（ｂ）は、ヒューズパターンのｙ軸方向の長さＷ’とｘ軸方向の長さＬとの比が１対１の例を示す（具体的に例えば、Ｗ’＝２０［μｍ］、Ｌ＝２０［μｍ］）平面図である。図５（ｂ）に示すように、第１メタル延長部３１０ｂ−２は、ヒューズパターン３４０−２のｙ軸方向の長さＷ’に応じて、ｘ軸に対する角度θ２を有する斜面３６３−２と、ｙ軸と平行な面３６４−２に対して長さＬ２だけ突出している面３６２−２とが形成されている。また、ヒューズパターン３４０−２のｘ軸方向の長さＬは、図５（ａ）と同じため、第１メタル延長部３１０ａ−２及び３１０ｂ−２のｘ軸方向の長さＬ１０は、各々（Ｌ１００−Ｌ）／２であり、第１メタル部１３０と接続されている面３６５−２のｘ軸方向の長さＬ２０は、Ｌ１０からＬ２を減算した長さである。
【００２７】
図６（ａ）は、ヒューズパターンのｙ軸方向の長さＷ’とｘ軸方向の長さＬ’との比が１対２の例を示す（具体的に例えば、Ｗ’＝２０［μｍ］、Ｌ’＝４０［μｍ］）平面図である。図６（ａ）に示すように、この場合、ヒューズパターン３４０−３は、第１メタル部１３０と接続されている面３６７−３のｘ軸方向の長さＬ２０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）と同様にＬ２０である。また、ヒューズパターン３４０−３のｘ軸方向の長さがＬ’であるため、第１メタル延長部３１０ａ−３及び３１０ｂ−３のｘ軸方向の長さＬ１０’は、各々（Ｌ１００−Ｌ’）／２である。
第１メタル延長部３１０ｂ−３は、ｙ軸と平行な面３６１−３、３６２−３、３６４−３、３６６−３を有し、面３６２−３がヒューズパターン３４０−３と接している。また、第１メタル延長部３１０ｂ−３は、図５（ａ）及び図５（ｂ）とは異なり、２つの斜面３６３−３と３６５−３を有している。
このため、ヒューズパターン３４０−３に接している面３６２−３は、図５（ａ）及び図５（ｂ）とは異なり、ヒューズパターン３４０−３に接していない面３６６−３より、ｘ軸に沿って長さＬ３１だけ後退して形成されている。また、ヒューズパターン３４０−３に接している面３６２−３は、ヒューズパターン３４０−３に接していない面３６４−３より、ｘ軸に沿って長さＬ３２だけ突出して形成されている。また、面３６２−３と面３６４−３とは、斜面３６３−３により互いに接続されている。斜面３６３−３は、ｘ軸に対して角度θ３１の角度を有して形成されている。さらに、面３６４−３と面３６６−３とは、斜面３６５−３により互いに接続されている。斜面３６５−３は、ｘ軸に対して角度θ３２の角度を有して形成されている。
【００２８】
図６（ｂ）は、ヒューズパターンのｙ軸方向の長さＷ’’とｘ軸方向の長さＬ’’との比が１対１の例を示す（具体的に例えば、Ｗ’’＝１０［μｍ］、Ｌ’’＝１０［μｍ］）平面図である。図６（ｂ）に示すように、ヒューズパターン３４０−４のｙ軸方向の長さＷ’’とｘ軸方向の長さＬ’’との比が１対１の場合、図５（ａ）及び図５（ｂ）と同様に、第１メタル延長部３１０ｂ−４は、ヒューズパターン３４０−４のｙ軸方向の長さＷ’’に応じて、ｘ軸に対する角度θ４の大きさを有する斜面３６３−４と、ｙ軸に平行な面３６４−４に対して長さＬ４だけ突出する面３６２−４が形成されている。
【００２９】
図７は、本実施形態に係る延長部の他の形状の例を説明する平面図である。図７（ａ）は、第１メタル延長部のヒューズパターンと接する面と連続する面が、斜面を介してヒューズパターンと平行な面を有する場合を説明する平面図である。図７（ｂ）は、第１メタル延長部のヒューズパターンと接する面と連続する面が、ヒューズパターンと平行な面を有しない場合を説明する平面図である。なお、図７（ａ）と図７（ｂ）におけるヒューズパターン４２０の大きさは、同じである。
図７（ａ）の第１メタル延長部４１０ｂは、例えば、図５（ａ）と同様に、ヒューズパターン４２０に接する面４０２−１が、斜面４０３−１と面４０２−１とｙ軸と平行な面４０４−１を介して第１メタル部１３０と接続するように形成されている。ここで、図７（ａ）に示すように、延長部４６０は、第１メタル部１３０からｙ軸の位置に形成され、第１メタル延長部４１０ａ、ヒューズパターン４２０、及び第１メタル延長部４１０ｂから構成されている。この延長部４６０は、ｘ軸方向の幅がｌであり、ｙ軸方向の幅がｋ２である。また、図３と同様に、第１メタル部１３０と第１メタル延長部４１０ａとは、幅ｋだけ離間されて形成されている。
一方、図７（ｂ）において、延長部４６０’は、第１メタル部１３０からｙ軸の正方向の位置に形成され、第１メタル延長部４５０ａ、ヒューズパターン４２０、及び第１メタル延長部４５０ｂから構成されている。この延長部４６０’は、ｘ軸方向の幅がｌであり、ｙ軸方向の幅が図７（ａ）のｋ２より狭いｋ２’である。また、第１メタル延長部４５０ｂにおいて、ヒューズパターン４２０に接する面４５２−１は、斜面４５３−１を介して、第１メタル部１３０と接続するように形成されている。この場合においても、第１メタル延長部４５０ａと第１メタル部１３０とは、幅ｋだけ離間されて形成されている。
図７（ａ）と図７（ｂ）に示したように、延長部４６０と延長部４６０’のｘ軸方向の幅はどちらもｌである。一方、延長部４６０のｙ軸方向の幅はｋ２であり、延長部４６０’のｙ軸方向の幅はｋ２’であるので、図７（ｂ）に示した延長部４６０’の方が、図７（ａ）に示した延長部４６０の面積より小さい。
【００３０】
以上のように、ヒューズパターンを、２つの第１メタル延長部の間に形成した。このため、パッドから過電流が入力されると、ヒューズパターンが溶断する。この結果、パッドから保護回路及び内部ロジック回路への電流経路が遮断され、保護回路及び内部ロジック回路に過大な電流が流れ込むことを防ぐことができる。
例えば第１メタル部と第２メタル部との間に、ビアの代わりにヒューズを形成した場合、ヒューズが溶断しても、ヒューズの破片が残り、これを導通することで第１メタル部と第２メタル部との間に電流が流れてしまう場合もある。これに対して、本実施形態によれば、２つの第１メタル延長部の間に形成されたヒューズパターンを含む延長部において、ヒューズパターンの上部に他のメタル部や回路部が配置されないように形成した。この結果、過電流によりヒューズパターンが溶断した場合においても、他の層へのヒューズパターンの溶断による影響を防ぐことができる。
【００３１】
また、従来技術のように、ショートに対する対策が必要な端子に対して出力ショート保護回路などを用いた場合、回路規模が大きくなり、さらに入力端子には出力ショート保護回路を用いることができない。一方、本実施形態によれば、回路規模が小さくて済み、さらに入力端子にも、本実施形態の構成を設けることが可能である。また、本実施形態は、入力端子に限られず、出力端子に適用してもよい。
【００３２】
また、本実施形態の半導体集積回路装置では、過電流が流れ込んだ場合、入力段で溶断するため、内部ロジック回路に影響が及ばない。この結果、内部ロジック回路の誤動作による二次障害を防ぐことができる効果もある。また、従来技術によるショート対策回路では、例えば、閾値の設定や、複雑な回路構成が必要だったため、ショート対策回路が静電気などにより誤動作する場合もあった。しかしながら、本実施形態の半導体集積回路装置では、構造がシンプルなため、このような誤動作が生じにくい効果もある。また、構造がシンプルなため、従来技術のショート対策回路に比べて、ショート対策に用いる面積が小さくて済む効果がある。
【００３３】
［第２実施形態］
次に、パットから、ヒューズパターンを介して保護回路に接続する他の例について説明する。図８は、本実施形態に係るヒューズパターンの接続を説明する概略斜視図である。
図８に示すように、半導体集積回路装置１ｃは、パッド５１０、保護回路５７０から構成されている。また、パッド５１０は、第１メタル部５２０、第２メタル部５３０、ビア５４０、ヒューズパターン５５０、接続部５６０から構成されている。なお、図８においては、ヒューズパターン５５０が形成されていない第２メタル部５３０を含む層が、第１の配線層に対応している。また、ヒューズパターン５５０が形成されている第１メタル部５２０を含む層が、第２の配線層に対応している。
【００３４】
第１メタル部５２０と第２メタル部５３０とは、ｚ軸方向に平行に配置され、ビア５４０で電気的に接続されている。
第１メタル部５２０は、ヒューズパターン５５０の一方端とｘ軸方向において電気的に接続されて形成されている。
ヒューズパターン５５０の一方端は、第１メタル部５２０と接続され、他方端は、ｘ軸方向において接続部５６０の一方端に電気的に接続されている。
接続部５６０の一方端は、ｘ軸方向においてヒューズパターン５５０の他方端と接続され、ヒューズパターン５５０の一辺の長さに等しい面を有している。また、接続部５６０の他方端は、保護回路５７０の一辺の長さに等しく、保護回路５７０と電気的に接続されて形成されている。
保護回路５７０の一方端は、接続部５６０の他方端と電気的に接続されるように形成されている。また、保護回路５７０は、第１実施形態と同様に、ＥＳＤノイズ保護回路である。ヒューズパターン５５０と接続部５６０の形成手順は、例えば、第１メタル部５２０と保護回路５７０が有する第１配線層の形成と同時に、アルミニウムをウェハ全面に形成する。アルミニウムを形成した後、形成したアルミニウムの上にフォトレジストを塗布し、マスクパターンを用いて所望のパターンにフォトレジストを露光・エッチング処理する。エッチング処理後、残ったフォトレジストをマスクとして用い、アルミニウムをエッチングすることで、ヒューズパターン５５０と接続部５６０を形成する。
この場合においても、ヒューズパターン５５０のｚ軸方向には、第２メタル部５３０や保護回路などの他の回路が形成されていない。このため、第１実施形態と同様に、過電流によりヒューズパターンが溶断した場合であっても、他の回路への溶断時の熱等の影響が及ぶことを防ぐ効果がある。
【００３５】
また、図８に示したように、接続部５６０の他方端の長さを保護回路５７０の一辺の長さと同じにすることで、パッド５１０から通常の電流が入力された場合、保護回路５７０の特定箇所に入力電流が流れず、保護回路５７０の全体に入力電流が流れるようにできる。このように、パッド５１０に接続される保護回路５７０の形状及びヒューズパターンに合わせて、接続部５６０の形状を最適化するようにしてもよい。
【００３６】
本実施形態によれば、第１実施形態に比べて、第１メタル延長部や第２メタル延長部を形成する必要がないため、構成面積を小さくすることができる。
【００３７】
［第３実施形態］
次に、複数のヒューズパターンを介して保護回路に接続する例について説明する。図９は、本実施形態に係る複数のヒューズパターンの接続を説明する概略斜視図である。
図９に示すように、半導体集積回路装置１ｄは、例えば、第１メタル部６１０と第２メタル部６２０及びビア６８０、４本のヒューズパターン６３０−１〜６３０−４、接続部６４０−１〜６４０−４、保護回路６５０から構成されている。なお、保護回路６５０には、第１実施形態と同様に、内部ロジック回路が接続されている。
ヒューズパターン６３０−１〜６３０−４の一方端は、パッドを形成する第１メタル部６１０の一方端と接続され、ヒューズパターン６３０−１〜６３０−４の他方端は、各々接続部６４０−１〜６４０−４を介して保護回路６５０に接続されている。なお、図９においては、ヒューズパターン６３０−１〜６３０−４が形成されていない第２メタル部６２０を含む層が、第１の配線層に対応している。また、ヒューズパターン６３０−１〜６３０−４が形成されている第１メタル部６１０を含む層が、第２の配線層に対応している。
図９のヒューズパターン６３０−１〜６３０−４の形成手順は、例えば、第１メタル部６１０と保護回路６５０が有する第１配線層の形成と同時に、アルミニウムをウェハ全面に形成する。アルミニウムを形成した後、形成したアルミニウムの上にフォトレジストを塗布し、マスクパターンを用いて所望のアルミニウムのパターンにフォトレジストを露光・エッチング処理する。エッチング処理後、残ったフォトレジストをマスクとして用い、アルミニウムをエッチングすることで、ヒューズパターン６３０−１〜６３０−４と接続部６４０−１〜６４０−４を形成する。
また、図９に示した例では、ヒューズパターン６３０−１〜６３０−４は、各々接続部６４０−１〜６４０−４を介して保護回路６５０に接続される例を説明したが、接続部６４０−１〜６４０−４を設けずに、ヒューズパターン６３０−１〜６３０−４の他方端を、直接、保護回路６５０と接続するようにしてもよい。また、保護回路６５０は、１つでなくてもよく、例えば、４つの保護回路を設け、ヒューズパターン６３０−１〜６３０−４は、各々１つの保護回路に接続されるようにしてもよい。
【００３８】
図９に示したように、パッドと保護回路との間に、複数のヒューズパターンを形成する場合、このヒューズパターンの本数に応じて、ヒューズパターンの幅を設定するようにしてもよい。この場合、各ヒューズパターンに通常流れると想定される電流値と、過電流時に流れると想定される電流値に基づき、ヒューズパターンの本数を構成するようにしてもよい。
次に、ヒューズパターンの幅について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態に係るヒューズパターンの幅を説明する平面図である。ここでは、図１０（ａ）に示すヒューズパターンが、図１０（ｂ）に示すヒューズパターンの幅より太い場合について説明する。図１０（ａ）と図１０（ｂ）において、破線７６０は、ヒューズパターンのｘ軸方向の中点を表している。
図１０（ａ）に示すように、ヒューズパターン７３０−１は、一方端７５０−１が図９の第１メタル部６１０と接続され、他方端７５０−２が図９の接続部６４０−１〜６４０−４のいずれかの一方端と接続されている。ヒューズパターン７３０−１のｙ軸方向の幅とｘ軸方向の長さは、一方端７５０−１の幅がＷ６１１であり、他方端の幅Ｗ６１２であり、長さがＬ６１１である。また、ヒューズパターン７３０−１は、ｘ軸方向の中点での幅はＷ６１３で、他方端７５０−２の幅Ｗ６１２と等しい。このようなヒューズパターン７３０−１は、ヒューズパターンの本数が少ない場合、例えば、図９のように４本の場合に用いる。
一方、図１０（ｂ）に示すように、ヒューズパターン７３０−１１の幅と長さは、一方端７５０−１１の幅がＷ６１１であり、他方端７５０−１２の幅Ｗ６１２であり、長さがＬ６１１である。また、ヒューズパターン７３０−１１は、ｘ軸方向の中点での幅はＷ６１４で、他方端７５０−１２の幅Ｗ６１２より狭い。すなわち、ヒューズパターン７３０−１１のｘ軸方向の中点での幅Ｗ６１４は、ヒューズパターン７３０−１のｘ軸方向の中点での幅Ｗ６１３より狭く形成されている。このようなヒューズパターン７３０−１１は、ヒューズパターンの本数が図９より多い場合、例えば、８本の場合に用いる。
【００３９】
なお、上述した第１〜第３実施形態では、ヒューズパターン（１７０、２４０、３４０−１〜３４０−４、４２０、５５０、６３０−１〜６３０−４、７３０−１及び７３０−１１）の後段に、図１に示した静電気放電ノイズ回路１２及び内部ロジック回路部１３が接続されているため、半導体集積回路装置１（１ａ、１ｃ及び１ｄ）に過電流が流れた場合でも、ヒューズパターンが溶断し、静電気放電ノイズ回路１２及び内部ロジック回路部１３を保護することができる。また、本実施形態によれば、半導体集積回路装置１（１ａ、１ｃ及び１ｄ）内部の端子毎にヒューズパターンを形成するようにしたので、半導体集積回路装置１（１ａ、１ｃ及び１ｄ）の外部にヒューズ等を接続する場合に比べ、回路面積を小さくできる。
【００４０】
なお、本実施形態では、第１メタル部または第２メタル部にヒューズパターンを形成する例を説明したが、ヒューズパターンは、他のメタル部、例えば、第３メタル部以降のメタル部に形成するようにしてもよい。
また、本実施形態では、ヒューズパターンの後段に、静電気放電ノイズ保護回路を備える例について説明したが、半導体集積回路装置の使用状態や用途に応じて保護回路は備えなくても、過電流に対して同様の効果を得ることができる。
なお、本発明は係る実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１、１ａ、１ｃ、１ｄ・・・半導体集積回路装置、１００ａ、１００ｂ、５１０・・・パッド、  ４６０、４６０’・・・延長部、１１０、２０２ａ、５３０、６２０・・・第２メタル部、１１０ａ、２０２ｂ、３２０ａ−１〜３２０ａ−４・・・第２メタル延長部、１２０ａ、２２０ｄ、３３０−１、５４０、６８０・・・ビア、１３０、２０１、５２０、６１０・・・第１メタル部、１３０ａ、１３０ｂ、３１０ａ−１〜３１０ａ−４、３１０ｂ−１〜３１０ｂ−１、４１０ａ、４１０ｂ、４５０ａ、４５０ｂ・・・第１メタル延長部、１４０、５７０・・・保護回路、１５０・・・配線パターン、１３、１６０・・・内部ロジック回路部、１７０、２４０、３４０−１〜３４０−４、４２０、５５０、６３０−１〜６３０−４、７３０−１、７３０−１１・・・ヒューズパターン、１０・・・入力端子、１１・・・ヒューズ、１２・・・静電気放電ノイズ保護回路、２０１・・・第１配線層、２０２・・・第２配線層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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