JP3271381B2 - Semiconductor device - Google Patents
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁ゲート型バイポー
ラトランジスタ (IGBT) を始めとする絶縁ゲート型
の電力用スイッチング素子にそれを過電圧から保護する
回路を内蔵した半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having an insulated gate type power switching element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a circuit for protecting the switching element from overvoltage.
【0002】[0002]
【従来の技術】電力用スイッチング素子の使用上の安全
動作領域を確保するため、通常動作時で発生する電圧よ
りも高い異常電圧においても素子が破壊しないようにす
ることが要求される。このような余剰の耐圧性能をもた
せるため、過電圧から保護する回路を内蔵することが行
われる。図2はそのような過電圧保護機能を付加したI
GBTで、IGBT部には、p形ドレイン層1の上にn
+ バッファ層2を介して積層されたn- 伝導度変調層3
の表面層に選択的にp形ベース層4、さらにその表面層
にn形ソース層5が形成されている。そして、ベース層
4の伝導度変調層3およびソース層5にはさまれた領域
の上にゲート酸化膜61を介して多結晶シリコンからな
り、G端子に接続されるゲート電極7が設けられ、ま
た、ドレイン層1に接触し、D端子に接続されるドレイ
ン電極8、ベース層4とソース層5とに共通に接触し、
S端子に接続されるソース電極9がそれぞれ設けられて
いる。このIGBTは、ソース電極9に対して正の電位
がゲート電極7に印加されると、ベース層7の表面が反
転してチャネルが形成され、このチャネルを介してソー
ス層5から伝導度変調層3に注入される。これに呼応し
て、ドレイン層1から正孔が注入されるため、伝導度変
調層の伝導度が急上昇し、低抵抗素子となる。このIG
BTのn- 伝導度変調層3の延長部に複数の、この場合
は二つのpウエル11が形成され、その表面上の初期酸化
膜62に開けられた接触孔においてアノード電極12が接触
している。pウエル11はpベース層4に比較して浅く、
伝導度変調層3との間のpn接合面は、pベース層4と
伝導度変調層との間のpn接合面より曲率が大きい。さ
らに、伝導度変調層3の表面の酸化膜63上のn- 多結晶
シリコン層に選択的に不純物を拡散して形成したp層と
n層とからなるツエナダイオード21、22、23が形成され
ている。各アノード電極12は、IGBTのゲート電極7
と、それへの方向を順方向とするツエナダイオード21を
介して接続されており、また、このゲート電極7は、逆
直列のツエナダイオード22および23を介してソース電極
9と接続されている。2. Description of the Related Art In order to secure a safe operation area in use of a power switching element, it is required that the element is not broken even at an abnormal voltage higher than a voltage generated during a normal operation. In order to provide such a surplus withstand voltage performance, a circuit for protecting against overvoltage is built in. FIG. 2 shows an I-type circuit having such an overvoltage protection function.
In the GBT, the IGBT portion has n on the p-type drain layer 1.
+ N - conductivity modulation layer 3 laminated via buffer layer 2
The p-type base layer 4 is selectively formed on the surface layer of the above, and the n-type source layer 5 is further formed on the surface layer. Then, a gate electrode 7 made of polycrystalline silicon and connected to the G terminal is provided on a region between the conductivity modulation layer 3 and the source layer 5 of the base layer 4 via a gate oxide film 61, Further, the drain electrode 8 is in contact with the drain layer 1 and connected to the D terminal, and is in common contact with the base layer 4 and the source layer 5,
Source electrodes 9 connected to the S terminals are provided. In the IGBT, when a positive potential with respect to the source electrode 9 is applied to the gate electrode 7, the surface of the base layer 7 is inverted to form a channel. 3 injected. In response to this, holes are injected from the drain layer 1, so that the conductivity of the conductivity modulation layer sharply rises, and a low resistance element is obtained. This IG
A plurality of, in this case, two, p-wells 11 are formed in the extension of the n - conductivity modulation layer 3 of the BT, and the anode electrode 12 comes into contact with the contact holes formed in the initial oxide film 62 on the surface thereof. I have. The p well 11 is shallower than the p base layer 4,
The pn junction between the conductivity modulation layer 3 and the pn junction between the p base layer 4 and the conductivity modulation layer has a larger curvature. Further, n in the oxide film 63 on the surface of the conductivity modulation layer 3 - Zener diode 21, 22, 23 consisting of a p layer and the n layer selectively formed by diffusing an impurity into the polycrystalline silicon layer is formed ing. Each anode electrode 12 is a gate electrode 7 of the IGBT.
And the gate electrode 7 is connected to the source electrode 9 via anti-series zener diodes 22 and 23 in the forward direction.
【0003】この半導体装置は、ソースとゲートとが同
電位であるオフ状態で、ソース (ゲート) ・ドレイン間
に過電圧が加わると、pウエル11と伝導度変調層3との
間のpn接合が先にアバランシェ降伏し、電流はゲート
抵抗を介してゲート側に流れ、ゲート電位は上昇し、I
GBTはオン状態となる。これにより過電圧のエネルギ
ーをソース・ドレイン間に流して素子を保護することが
できる。In this semiconductor device, when an overvoltage is applied between the source (gate) and the drain in an off state where the source and the gate have the same potential, a pn junction between the p well 11 and the conductivity modulation layer 3 is formed. Avalanche breakdown occurs first, current flows to the gate side via the gate resistor, and the gate potential rises, and I
The GBT is turned on. As a result, it is possible to protect the element by passing overvoltage energy between the source and the drain.
【0004】ツエナダイオード21は、IGBTの日常動
作におけるゲート電位のオン、オフがドレイン層1側に
伝播することを防いでいる。一方、逆直列接続されたツ
エナダイオード22、23は、過電圧によりゲートをオン、
オフさせた際などに発生するサージ電圧を吸収し、ゲー
ト酸化膜6の破壊を防止する。図3に示す別の従来例の
半導体装置は、制限電圧を高くするために初期酸化膜63
上のツエナダイオード21、23は3直列となるよう導体20
によって接続されている。The Zener diode 21 prevents the on / off of the gate potential in the daily operation of the IGBT from being propagated to the drain layer 1 side. On the other hand, the zener diodes 22 and 23 connected in reverse series have their gates turned on due to overvoltage,
A surge voltage generated when the device is turned off is absorbed to prevent the gate oxide film 6 from being broken. Another conventional semiconductor device shown in FIG. 3 has an initial oxide film 63 for increasing the limit voltage.
The upper zener diodes 21 and 23 are connected to the conductor 20 so that three
Connected by
【0005】また、IGBTのターンオフ時のキャリア
引き抜きのために、p形ベース層4と同時にpウエル4
1、42がn- 層3の表面層に形成され、pウエル41は電
極91を介して、pウエル42はソース電極9を介してS端
子に接続されている。In order to extract carriers when the IGBT is turned off, a p-well 4 is formed simultaneously with the p-type base layer 4.
1 and 42 are formed on the surface layer of the n − layer 3, the p well 41 is connected to the S terminal via the electrode 91, and the p well 42 is connected to the S terminal via the source electrode 9.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような過
電圧保護回路内蔵のIGBTには次のような問題があ
る。 (1)pウエル11を初期酸化膜62をマスクとしてのほう素
のイオン注入により形成する際、イオンが初期酸化膜62
をつきぬけるため、pウエル11の縁部が図2の点線13に
示すようになだらかな形状となってアバランシェ耐量が
減少する。However, such an IGBT with a built-in overvoltage protection circuit has the following problems. (1) When the p-well 11 is formed by ion implantation of boron using the initial oxide film 62 as a mask, ions
Therefore, the edge of the p-well 11 has a gentle shape as shown by a dotted line 13 in FIG. 2 and the avalanche resistance is reduced.
【0007】(2)実際にはエピタキシャル法で形成され
るn- 層3の抵抗率がばらつくため、pウエル11とn-
層3との間のpn接合のアバランシェ降伏電圧がばらつ
き、n- 層3の抵抗率の高い高耐圧素子ではそのばらつ
きが100 〜400 V近くになることがある。 (3)図3に示した半導体装置のツエナダイオード21、2
2、23の多結晶シリコン層に接続されるゲート電極に負
の電圧が印加されると、n- 層3の表面層に反転層14が
形成される。この反転層14が形成されると、p形引き抜
き領域41とアバランシェダイオードのpウエル11の間、
およびpウエル11とp形引き抜き領域42とによって形成
されている寄生MOSFETがオンし、引き抜き領域41
からpウエル11へ、pウエル11から引き抜き領域42へ流
れるもれ電流が大きくなる。(2) Actually, since the resistivity of the n − layer 3 formed by the epitaxial method varies, the p wells 11 and n −
The avalanche breakdown voltage of the pn junction with the layer 3 varies, and the variation may be close to 100 to 400 V in the high withstand voltage element of the n − layer 3 having a high resistivity. (3) Zener diodes 21 and 2 of the semiconductor device shown in FIG.
When a negative voltage is applied to the gate electrodes connected to the polycrystalline silicon layers 2 and 23, the inversion layer 14 is formed on the surface layer of the n − layer 3. When the inversion layer 14 is formed, between the p-type extraction region 41 and the p-well 11 of the avalanche diode,
And the parasitic MOSFET formed by the p-well 11 and the p-type extraction region 42 is turned on, and the extraction region 41
From the p-well 11 to the extraction region 42 from the p-well 11 increases.
【0008】本発明の目的は、上記の各問題を解決し、
過電圧保護用のアバランシェダイオードのアバランシェ
耐量の安定化が確保され、またアバランシェ降伏電圧値
が均一であり、あるいはゲート電極への電圧印加により
アバランシェダイオード領域に流れるもれ電流の増加す
ることのない半導体装置をそれぞれ提供することにあ
る。An object of the present invention is to solve each of the above problems,
Semiconductor device in which the avalanche withstand voltage of the avalanche diode for overvoltage protection is stabilized, the avalanche breakdown voltage value is uniform, or the leakage current flowing in the avalanche diode region does not increase due to the application of a voltage to the gate electrode. Is to provide each.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、ゲート電極に印加される電圧で制御さ
れる主素子の第一導電形の高抵抗率層の表面層に、その
表面層に存在し、主素子の第一主電極に接続される第二
導電形領域の接合面よりも大きな曲率をもつ接合面を第
一導電形層との間に有する第二導電形のアバランシェダ
イオード領域が形成され、そのアバランシェダイオード
が主素子のゲート電極と第二主電極との間に接続されて
主素子をゲート電極と主電極との間の過電圧から保護す
る半導体装置において、アバランシェダイオード領域の
露出表面を囲む絶縁膜の厚さが0.6μm以上であるもの
とする。また、アバランシェダイオード領域の露出表面
を囲む絶縁膜の上に、その露出表面に接触する電極と分
離されているが、そのうちの任意の数個が前記電極に接
続可能な複数個の導電層を有するものとする。あるい
は、上記のアバランシェダイオードのほかに、高抵抗率
層の表面上に絶縁膜を介して形成された半導体層に第一
導電形領域と第二導電形領域とからなるツエナダイオー
ドを有し、そのツエナダイオードがゲート電極と第一主
電極との間およびゲート電極とアバランシェダイオード
領域との間に接続される半導体装置において、前記ツエ
ナダイオードが前記半導体層に複数個直列接続されたも
のからなるものにおいて、前記半導体層がツエナダイオ
ード間で分断され、相互間の接続が半導体層より幅の狭
い導体によって行われたものとする。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method for forming a first conductive type high resistivity layer on a surface layer of a main element controlled by a voltage applied to a gate electrode. The second conductivity type of the second conductivity type having a bonding surface having a larger curvature than the bonding surface of the second conductivity type region connected to the first main electrode of the main element is present in the surface layer. An avalanche diode is provided in a semiconductor device in which an avalanche diode region is formed and the avalanche diode is connected between a gate electrode of the main element and a second main electrode to protect the main element from overvoltage between the gate electrode and the main electrode. It is assumed that the thickness of the insulating film surrounding the exposed surface of the region is 0.6 μm or more. In addition, on the insulating film surrounding the exposed surface of the avalanche diode region, the electrodes that are separated from the electrodes that are in contact with the exposed surface have arbitrary conductive layers that can be connected to the electrodes. Shall be. Alternatively, in addition to the above avalanche diode has a Zener diode comprising a first conductivity type region and a second conductivity type region in the semiconductor layer formed through an insulating film on the surface of the high resistivity layer, the in the semiconductor device which is connected to and between the gate electrode and the avalanche diode region of the Zener diode between the gate electrode and the first main electrode, the wand
A plurality of diodes are connected in series to the semiconductor layer.
The semiconductor layer is divided between the Zener diodes, and the connection between them is made by a conductor having a width smaller than that of the semiconductor layer.
【0010】[0010]
【作用】高抵抗率層にアバランシェダイオードを形成す
る第二導電形領域の露出表面を囲む絶縁膜の厚さを0.6
μm以上とすれば、その第二導電形領域形成のためのマ
スクとなるその絶縁膜をつき抜けるイオンが低減し、第
二導電形領域の曲率が小さくなることが避けられる。ま
た、その露出表面を囲む酸化膜の上にその露出表面に接
触する電極と分離された複数個の導電層を設ければ、こ
の導電層をその電極と同電位にすると、アバランシェダ
イオードの接合面からの空乏層の広がりが広くなり、ア
バランシェ降伏電圧が高くなるが、その導電層の一部あ
るいは全部と電極との接続を絶てば、アバランシェ降伏
電圧が小さくなる。従って、高抵抗率層の抵抗率のばら
つきに対応して導電層の接続を調整し、目標のアバラン
シェ降伏電圧とすることができる。The thickness of the insulating film surrounding the exposed surface of the second conductivity type region forming the avalanche diode in the high resistivity layer is reduced to 0.6.
When the thickness is not less than μm, ions passing through the insulating film serving as a mask for forming the second conductivity type region are reduced, and the curvature of the second conductivity type region is prevented from being reduced. Also, if a plurality of conductive layers separated from the electrode in contact with the exposed surface are provided on the oxide film surrounding the exposed surface, when the conductive layer is set to the same potential as the electrode, the junction surface of the avalanche diode is provided. The avalanche breakdown voltage is increased by widening the depletion layer from the substrate, but the avalanche breakdown voltage is reduced if a part or all of the conductive layer is disconnected from the electrode. Therefore, it is possible to adjust the connection of the conductive layer according to the variation in the resistivity of the high resistivity layer, and to set the target avalanche breakdown voltage.
【0011】ツエナダイオードを形成する半導体層を連
続させず、接続が必要なときは、半導体層より幅のせま
い導体によって接続すれば、半導体層に電圧がかかって
も形成される反転層がツエナダイオード相互間の接続部
分でしぼられるため、もれ電流が減少する。When the semiconductor layers forming the Zener diode are not continuous and connection is required, if the connection is made by a narrow conductor wider than the semiconductor layer, the inverted layer formed even when a voltage is applied to the semiconductor layer will be formed. The leakage current is reduced due to the squeezing at the connection part between them.
【0012】[0012]
【実施例】以下、図を引用して各発明の実施例について
述べる。図2に示す半導体装置の伝導度変調層のn- 層
3は、p+ ドレイン層の上にn + 層2が積層されたサブ
ストレートを用い、その上にエピタキシャル成長で形成
する。このn- 層3の表面上にゲート酸化膜61を介して
多結晶シリコンからなるゲート電極7を形成する。さら
にこのゲート電極7をマスクとして用いたセルフアライ
ン法により、ほう素をイオン注入してn- 層3の表面層
に幅40μmで深さ5μm以上のpベース層4を形成す
る。pウエル11は、初期酸化膜62をマスクとしての10ke
V の加速電圧による1×1012cm-2以上のドーズ量でのB
+ の打込みにより、径が18μmの円形もしくは多角形状
に、深さが5μmより浅く形成する。この際、初期酸化
膜62の厚さが0.6μmより薄いと、B+ が初期酸化膜を
つきぬけ、アバランシェ耐量が低下する。初期酸化膜63
を0.8μm程度にすると、望ましい1mAのアバランシェ
破壊電流が得られ、1μmにするとアバランシェ耐量が
さらに向上する。図4は初期酸化膜の厚さとアバランシ
ェ破壊電流との関係を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
State. N of the conductivity modulation layer of the semiconductor device shown in FIG.-layer
3 is p+N on the drain layer +Layer 2 laminated sub
Using a straight, epitaxial growth on it
I do. This n-A gate oxide film 61 on the surface of layer 3
A gate electrode 7 made of polycrystalline silicon is formed. Further
Self-alignment using this gate electrode 7 as a mask
Ion implantation of boron by the-Surface layer of layer 3
A p base layer 4 having a width of 40 μm and a depth of 5 μm or more is formed.
You. The p-well 11 is 10 ke using the initial oxide film 62 as a mask.
1 × 10 with V accelerating voltage12cm-2B at the above dose
+Into a circular or polygonal shape with a diameter of 18μm
Then, a depth is formed shallower than 5 μm. At this time, the initial oxidation
If the thickness of the film 62 is thinner than 0.6 μm, B+The initial oxide film
Stickiness and avalanche resistance decrease. Initial oxide film 63
Is about 0.8 μm, a desirable 1 mA avalanche
Breakdown current can be obtained and avalanche withstand capability can be reduced to 1 μm.
Further improve. Figure 4 shows the initial oxide film thickness and avalanche.
This shows the relationship with the breakdown current.
【0013】図1は第二の発明の実施例で、pウエル11
に接触するアノード電極12に負、n - 層3に正のアバラ
ンシェダイオードへの逆バイアスを印加すると、点線51
で示すように空乏層を広げる。本発明により、初期酸化
膜62の上に、金属あるいは多結晶シリコンからなる複数
個の導電層71、72が分離して形成されている。アノード
電極12と導電層71とをスイッチ81を閉にして接続する
と、空乏層は点線52まで広がり、アバランシェ降伏電圧
が高くなる。導電層71と導電層72をスイッチ82を閉にし
て接続するとアバランシェ降伏電圧はさらに高くなる。
従って、アバランシェダイオード形成後、n- 層3の抵
抗率が高いため、アバランシェ降伏電圧が高すぎた場合
には、スイッチ82あるいはさらにスイッチ81を開にして
アバランシェ降伏電圧を下げればよい。このようにし
て、所定の過電圧によりアバランシェ降伏するアバラン
シェダイオードを内蔵させることができる。FIG. 1 shows an embodiment of the second invention, in which a p-well 11 is used.
The anode electrode 12 in contact with -Positive Abala in Layer 3
When a reverse bias is applied to the
The depletion layer is expanded as shown by. According to the present invention, the initial oxidation
On the film 62, a plurality of metal or polycrystalline silicon
The conductive layers 71 and 72 are separately formed. anode
Close the switch 81 and connect the electrode 12 and the conductive layer 71
The depletion layer spreads to the dotted line 52, and the avalanche breakdown voltage
Will be higher. Switch 82 is closed with conductive layer 71 and conductive layer 72 closed.
Avalanche breakdown voltage becomes higher.
Therefore, after forming the avalanche diode, n-Layer 3
Avalanche breakdown voltage too high due to high resistivity
To open switch 82 or even switch 81
The avalanche breakdown voltage may be reduced. Like this
Avalanche breakdown due to predetermined overvoltage
A Schottky diode can be built in.
【0014】[0014]
【0015】図6は図3の半導体装置のように、いずれ
もp形のアバランシェダイオード領域11と引き抜き領域
41、42の間の酸化膜62の上に形成されるツエナダイオー
ドのうちのツエナダイオード21の平面図である。この場
合、3直列のツエナダイオードのそれぞれのp層、n層
を形成する多結晶シリコン層は分離され、その中間に例
えばPSGのような絶縁層24が介在し、各ツエナダイオ
ードの接続は、多結晶シリコン層より幅の狭い金属層25
で行われている実施例を示す。これにより多結晶シリコ
ン層に負電圧が印加されたときのもれ電流は、図5(a)
に示す図3の従来の半導体装置の場合から図5(b)に示
すように変化し、負電圧印加時のもれ電流が減少した。 FIG. 6 shows a p-type avalanche diode region 11 and a pull-out region, as in the semiconductor device of FIG.
39 is a plan view of a zener diode 21 of the zener diodes formed on the oxide film 62 between 41 and 42. FIG. In this case, the polycrystalline silicon layers forming the p-layer and the n-layer of the three series Zener diodes are separated, and an insulating layer 24 such as PSG is interposed therebetween, and the connection of each Zener diode is multiplied. Metal layer 25 narrower than crystalline silicon layer
An example performed in the above will be described. As a result, the leakage current when a negative voltage is applied to the polycrystalline silicon layer is as shown in FIG.
FIG. 5B shows the conventional semiconductor device shown in FIG.
The leakage current when applying a negative voltage was reduced.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明によれば、絶縁ゲート型素子と同
一半導体基板の高抵抗率層の表面層に過電圧検知用のア
バランシェダイオードの領域をイオン注入により形成す
る際のマスクとなる絶縁膜の厚さを0.6μm以上とする
ことにより、マスクを通してのイオンが打ち込まれるこ
とがなく、アバランシェ耐量の低下を防ぐことができ
た。半導体基板の高抵抗率層の抵抗率のばらつきによる
アバランシェ降伏電圧のばらつきは、アバランシェダイ
オード領域を囲む表面上の絶縁膜の上に空乏層を広げて
アバランシェ降伏電圧を高めるフィールドプレートとな
る導電層を設けて、その導電層とアバランシェダイオー
ド電極との接続を調整することにより所期のアバランシ
ェ降伏電圧が得られるようにすることによって低減する
ことができた。また、表面上に形成される保護用のツエ
ナダイオードの直下に反転層が形成される問題は、ツエ
ナダイオードを形成する半導体層を分断し、その間を半
導体層より幅の狭い導電層で接続することによって反転
層を生じにくくすることによって解決した。According to the present invention, an insulating film serving as a mask when an avalanche diode region for detecting overvoltage is formed by ion implantation on a surface layer of a high resistivity layer of the same semiconductor substrate as an insulated gate device. By setting the thickness to 0.6 μm or more, ions were not implanted through the mask, and a decrease in avalanche withstand capability could be prevented. Variations in the avalanche breakdown voltage due to variations in the resistivity of the high-resistivity layer of the semiconductor substrate are caused by expanding the depletion layer on the insulating film on the surface surrounding the avalanche diode region and forming a conductive layer that serves as a field plate that increases the avalanche breakdown voltage. The avalanche breakdown voltage can be reduced by adjusting the connection between the conductive layer and the avalanche diode electrode. Moreover, the problem of the inversion layer is formed immediately below the Zener diode for protection is formed on the surface, cane
The problem was solved by dividing the semiconductor layer forming the diode and connecting the gap with a conductive layer having a width smaller than that of the semiconductor layer, thereby making it difficult to form an inversion layer.
【図1】本発明の一実施例の半導体装置のアバランシェ
ダイオード部の断面図FIG. 1 is a sectional view of an avalanche diode part of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
【図2】本発明の実施される過電圧保護機能付きIGB
Tの断面図FIG. 2 is an IGB with an overvoltage protection function according to the present invention;
Cross section of T
【図3】従来の過電圧保護機能付きIGBTの断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional IGBT with an overvoltage protection function.
【図4】アバランシェダイオード近傍の初期酸化膜の厚
さとアバランシェ破壊電圧の関係線図FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an initial oxide film thickness near an avalanche diode and an avalanche breakdown voltage.
【図5】従来例(a) と実施例(b) の半導体装置のゲート
電極印加電圧とアバランシェダイオード領域に流れるも
れ電流との間の電圧・電流特性線図 FIG. 5 shows the gates of the semiconductor device of the conventional example (a) and the embodiment (b).
The voltage applied to the electrode and the current flowing to the avalanche diode area
Voltage-current characteristic diagram
【図6】本発明のさらに別の実施例における過電圧吸収
用ツエナダイオードの平面図 FIG. 6 illustrates overvoltage absorption in yet another embodiment of the present invention .
Plan view of Zener diode
1 p+ ドレイン層 2 n+ バッファ層 3 n- 伝導度変調層 4 pベース層 5 nソース層 61 ゲート酸化膜 62 初期酸化膜 7 ゲート電極 8 ドレイン電極 9 ソース電極 11 アバランシェダイオードp領域 12 アノード電極 21、22、23 ツエナダイオード 24 絶縁層 25 金属層 71、72 導電層 81、82 スイッチ Reference Signs List 1 p + drain layer 2 n + buffer layer 3 n− conductivity modulation layer 4 p base layer 5 n source layer 61 gate oxide film 62 initial oxide film 7 gate electrode 8 drain electrode 9 source electrode 11 avalanche diode p region 12 anode electrode 21, 22, 23 Zener diode 24 Insulating layer 25 Metal layer 71, 72 Conductive layer 81, 82 Switch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 29/90 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 29/90
Claims (3)
主素子の第一導電形の高抵抗率層の表面層に、その表面
層に存在し、主素子の第一主電極に接続される第二導電
形領域の接合面よりも大きな曲率の接合面を第一導電形
層との間に有する第二導電形のアバランシェダイオード
領域が形成され、そのアバランシェダイオードがゲート
電極と第二主電極との間に接続されて主素子をゲート電
極と主電極との間の過電圧から保護するものにおいて、
アバランシェダイオード領域の露出表面を囲む絶縁膜の
厚さが0.6μm以上あることを特徴とする半導体装置。1. A high-resistivity layer of a first conductivity type of a main element controlled by a voltage applied to a gate electrode, which is present on the surface layer and is connected to a first main electrode of the main element. An avalanche diode region of a second conductivity type having a junction surface having a larger curvature than the junction surface of the second conductivity type region between the first conductivity type layer and the avalanche diode is formed by a gate electrode and a second main electrode. To protect the main element from overvoltage between the gate electrode and the main electrode,
A semiconductor device, wherein the thickness of an insulating film surrounding an exposed surface of an avalanche diode region is 0.6 μm or more.
主素子の第一導電形の高抵抗率層の表面層に、その表面
層に存在し、主素子の第一主電極に接続される第二導電
形領域の接合面よりも大きな曲率の接合面を第一導電形
層との間に有する第二導電形のアバランシェダイオード
領域が形成され、そのアバランシェダイオードがゲート
電極と第二主電極との間に接続されて主素子をゲート電
極と主電極との間の過電圧から保護するものにおいて、
アバランシェダイオード領域の露出表面を囲む絶縁膜の
上に、その露出表面と接触する電極に分離されている
が、そのうちの任意の数個がその電極に接続可能な複数
個の導電層を有することを特徴とする半導体装置。2. A high-resistivity layer of the first conductivity type of the main element, which is controlled by a voltage applied to the gate electrode, is present on the surface layer, and is connected to the first main electrode of the main element. An avalanche diode region of a second conductivity type having a junction surface having a larger curvature than the junction surface of the second conductivity type region between the first conductivity type layer and the avalanche diode is formed by a gate electrode and a second main electrode. To protect the main element from overvoltage between the gate electrode and the main electrode,
On the insulating film surrounding the exposed surface of the avalanche diode region, it is separated into electrodes that are in contact with the exposed surface, and it is required that any number of them have a plurality of conductive layers that can be connected to the electrode. Characteristic semiconductor device.
主素子の第一導電形の高抵抗率層の表面層に、その表面
層に存在し、主素子の第一主電極に接続される第二導電
形領域の接合面よりも大きな曲率の接合面を第一導電形
層との間に有する第二導電形のアバランシェダイオード
領域が形成され、そのアバランシェダイオードがゲート
電極と第二主電極との間に接続されて主素子をゲート電
極と主電極との間の過電圧から保護し、アバランシェダ
イオードのほかに、高抵抗率層の表面上に絶縁膜を介し
て形成された半導体層に複数個直列接続された第一導電
形領域と第二導電形領域とからなるツエナダイオードを
有し、そのツエナダイオードがゲート電極と第一主電極
との間およびゲート電極とアバランシェダイオード領域
との間に接続されるものにおいて、前記半導体層がツエ
ナダイオード間で分断され、相互間の接続が半導体層よ
り幅の狭い導体によって行われたことを特徴とする半導
体装置。3. The method is controlled by a voltage applied to a gate electrode.
The surface of the high resistivity layer of the first conductivity type of the main element
Second conductive layer present in the layer and connected to the first main electrode of the main element
The bonding surface with a larger curvature than the bonding surface of the
Avalanche diode of the second conductivity type between layers
A region is formed and the avalanche diode is gated
The main element is connected between the electrode and the second main electrode to
Protects against overvoltages between the poles and the main electrode, avalanche
In addition to the ion, an insulating film is interposed on the surface of the high resistivity layer.
First conductive connected in series to the semiconductor layer formed by
A zener diode consisting of a gate region and a second conductivity type region.
The Zener diode has a gate electrode and a first main electrode
Between the gate electrode and the avalanche diode region
Between the semiconductor layer and the semiconductor layer,
And the connection between them is better than the semiconductor layer.
A semiconductor device characterized by being made of a conductor having a narrow width .
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