JPH06151900A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH06151900A JPH06151900A JP29585492A JP29585492A JPH06151900A JP H06151900 A JPH06151900 A JP H06151900A JP 29585492 A JP29585492 A JP 29585492A JP 29585492 A JP29585492 A JP 29585492A JP H06151900 A JPH06151900 A JP H06151900A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 MOS型の半導体装置において、電源から独
立し且つ寄生バイポーラトランジスタ効果を生じない順
方向ダイオードを形成すること。 【構成】 N型Si基板(11)の表面に形成されたP
型のウエル層(12)と、該ウエル層(12)内の表面
に形成されたN-層(13)と、該N-層(13)内の表
面に形成されたP+拡散層(14)とを有し、P+拡散層
(14)からアノード電極(15)を取り出し、ウエル
層(12)とN-層(13)とを接続してカソード電極
(16)を取り出すことによりダイオードを形成する。
立し且つ寄生バイポーラトランジスタ効果を生じない順
方向ダイオードを形成すること。 【構成】 N型Si基板(11)の表面に形成されたP
型のウエル層(12)と、該ウエル層(12)内の表面
に形成されたN-層(13)と、該N-層(13)内の表
面に形成されたP+拡散層(14)とを有し、P+拡散層
(14)からアノード電極(15)を取り出し、ウエル
層(12)とN-層(13)とを接続してカソード電極
(16)を取り出すことによりダイオードを形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、さ
らに詳しく言えば電源から独立し且つ寄生効果を生じな
いダイオードに関する。
らに詳しく言えば電源から独立し且つ寄生効果を生じな
いダイオードに関する。
【0002】
【従来の技術】一般にダイオードは回路の入力または出
力を一定電圧にクランプするためのクランプ素子として
よく用いられているが、複数のダイオードを直列に接続
すことにより一個のダイオードで得られるよりも高い所
望のクランプ電圧を実現したいという要求がある。図2
は、このようなクランプ回路の例であり、2個のダイオ
ード(D1)(D2)を直列に接続することにより、回路
(A)の出力電圧Voutを2Vfにクランプするもので
ある。なおVf は、ダイオード一個分の順方向オン電圧
である。回路(A)の例としては基準電圧発生回路等が
ある。
力を一定電圧にクランプするためのクランプ素子として
よく用いられているが、複数のダイオードを直列に接続
すことにより一個のダイオードで得られるよりも高い所
望のクランプ電圧を実現したいという要求がある。図2
は、このようなクランプ回路の例であり、2個のダイオ
ード(D1)(D2)を直列に接続することにより、回路
(A)の出力電圧Voutを2Vfにクランプするもので
ある。なおVf は、ダイオード一個分の順方向オン電圧
である。回路(A)の例としては基準電圧発生回路等が
ある。
【0003】このようなダイオードでは、少なくともア
ノードとカソードとがいずれも電源から独立した構造に
なっている必要がある。しかしながら、MOS型半導体
装置でこのようなダイオードの直列接続回路を形成する
ことは困難であった。以下で、MOS型半導体装置にお
いて形成できるダイオードの例をあげて検討する。まず
最も簡単な構造のダイオードは、図3に示す如く、N型
Si基板(1)上にP+拡散層(2)を形成したもので
ある。この構造では、カソードであるN型Si基板
(1)は電源電圧Vccにバイアスされるので、電源か
ら独立という要件を満たさない。
ノードとカソードとがいずれも電源から独立した構造に
なっている必要がある。しかしながら、MOS型半導体
装置でこのようなダイオードの直列接続回路を形成する
ことは困難であった。以下で、MOS型半導体装置にお
いて形成できるダイオードの例をあげて検討する。まず
最も簡単な構造のダイオードは、図3に示す如く、N型
Si基板(1)上にP+拡散層(2)を形成したもので
ある。この構造では、カソードであるN型Si基板
(1)は電源電圧Vccにバイアスされるので、電源か
ら独立という要件を満たさない。
【0004】次に図4に示すダイオードは、N型Si基
板(1)上にP型ウエル層(3)を形成し、P型ウエル
層(3)内の基板(1)の表面にP+拡散層(4)とN+
拡散層(5)とを形成し、P+拡散層(4)からカソー
ド電極(6)を取り出し、N+拡散層(5)からアノー
ド電極(7)を取り出したものである。この構造ではア
ノード電極(7)とカソード電極(6)はいずれも電源
から独立しているので一見良いように見えるが、N+拡
散層(5)をエミッタとしP型ウエル層(3)をベース
としN型Si基板(1)をコレクタとするNPN型の寄
生バイポーラトランジスタ(Tr1)が形成され、ダイ
オードが順方向にオンすると同時にこの寄生バイポーラ
トランジスタ(Tr1)もオンしてしまうという不具合
がある。
板(1)上にP型ウエル層(3)を形成し、P型ウエル
層(3)内の基板(1)の表面にP+拡散層(4)とN+
拡散層(5)とを形成し、P+拡散層(4)からカソー
ド電極(6)を取り出し、N+拡散層(5)からアノー
ド電極(7)を取り出したものである。この構造ではア
ノード電極(7)とカソード電極(6)はいずれも電源
から独立しているので一見良いように見えるが、N+拡
散層(5)をエミッタとしP型ウエル層(3)をベース
としN型Si基板(1)をコレクタとするNPN型の寄
生バイポーラトランジスタ(Tr1)が形成され、ダイ
オードが順方向にオンすると同時にこの寄生バイポーラ
トランジスタ(Tr1)もオンしてしまうという不具合
がある。
【0005】そこで、図5に示す如く、P型ウエル層
(3)外のN型Si基板(1)の表面にN+拡散層
(8)を設け、N+拡散層(8)とP+拡散層(4)と接
続することによりP型ウエル層(3)とN型Si基板
(1)の電位を等しくし寄生バイポーラトランジスタ
(Tr1)がオンするのを防ぐことが考えられる。しか
し、これではカソード電極(6)が電源電圧Vccから
独立でなくなり、ダイオードの直列接続回路を構成する
ことはできない。
(3)外のN型Si基板(1)の表面にN+拡散層
(8)を設け、N+拡散層(8)とP+拡散層(4)と接
続することによりP型ウエル層(3)とN型Si基板
(1)の電位を等しくし寄生バイポーラトランジスタ
(Tr1)がオンするのを防ぐことが考えられる。しか
し、これではカソード電極(6)が電源電圧Vccから
独立でなくなり、ダイオードの直列接続回路を構成する
ことはできない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のM
OS型半導体装置では電源から独立し且つ寄生バイポー
ラトランジスタ効果を生じない順方向ダイオードを形成
することができず、このためダイオードを直列に接続す
ることによって図2に示すようなクランプ回路をMOS
型半導体装置内に形成することができないという問題点
を有していた。
OS型半導体装置では電源から独立し且つ寄生バイポー
ラトランジスタ効果を生じない順方向ダイオードを形成
することができず、このためダイオードを直列に接続す
ることによって図2に示すようなクランプ回路をMOS
型半導体装置内に形成することができないという問題点
を有していた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
に鑑みてなされ、N型Si基板(11)の表面に形成さ
れたP型のウエル層(12)と、該ウエル層(12)内
の表面に形成されたN ー層(13)と、該Nー拡散層(1
3)内の表面に形成されたP+拡散層(14)とを有
し、P+拡散層(14)からアノード電極(15)を取
り出し、ウエル層(12)とNー拡散層(13)とを接
続してカソード電極(16)を取り出すことによりダイ
オードを形成したものである。ウエル層(12)とNー
拡散層(13)との接続は、ウエル層(12)内の表面
に形成されたP+拡散層(17)とNー拡散層(13)内
の表面に形成されたN+拡散層(18)とをAl配線等
で接続することによりなされる。
に鑑みてなされ、N型Si基板(11)の表面に形成さ
れたP型のウエル層(12)と、該ウエル層(12)内
の表面に形成されたN ー層(13)と、該Nー拡散層(1
3)内の表面に形成されたP+拡散層(14)とを有
し、P+拡散層(14)からアノード電極(15)を取
り出し、ウエル層(12)とNー拡散層(13)とを接
続してカソード電極(16)を取り出すことによりダイ
オードを形成したものである。ウエル層(12)とNー
拡散層(13)との接続は、ウエル層(12)内の表面
に形成されたP+拡散層(17)とNー拡散層(13)内
の表面に形成されたN+拡散層(18)とをAl配線等
で接続することによりなされる。
【0008】
【作用】本発明によれば、PN接合ダイオードをなすP
+拡散層(14)とNー拡散層(13)とはいずれも電源
から独立している。この構造においてもP+拡散層(1
4)をエミッタとしNー拡散層(13)をベースとしウ
エル層(12)をコレクタとする寄生PNPトランジス
タ(Tr10)が形成されるが、ウエル層(12)とN
ー拡散層(13)とは接続によって同電位となっている
ので、ダイオードがオンしても寄生PNPトランジスタ
(Tr10)がオンすることが防止されている。
+拡散層(14)とNー拡散層(13)とはいずれも電源
から独立している。この構造においてもP+拡散層(1
4)をエミッタとしNー拡散層(13)をベースとしウ
エル層(12)をコレクタとする寄生PNPトランジス
タ(Tr10)が形成されるが、ウエル層(12)とN
ー拡散層(13)とは接続によって同電位となっている
ので、ダイオードがオンしても寄生PNPトランジスタ
(Tr10)がオンすることが防止されている。
【0009】これにより、このダイオードを直列に接続
することによって図2に示すようなクランプ回路を構成
することが可能となる。
することによって図2に示すようなクランプ回路を構成
することが可能となる。
【0010】
【実施例】次に本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。図1に示す如く、本発明の半導体装置はN型Si
基板(11)の表面に形成されたP型のウエル層(1
2)と、該ウエル層(12)内の表面に形成されたNー
拡散層(13)と、該Nー拡散層(13)内の表面に形
成されたP+拡散層(14)とを有し、P+拡散層(1
4)からアノード電極(15)を取り出し、ウエル層
(12)とNー拡散層(13)とを接続してカソード電
極(16)を取り出すことによりダイオードを形成した
ものである。ここで、ウエル層(12)とNー層(1
3)との接続は、ウエル層(12)内の表面に形成され
たP+拡散層(17)とNー拡散層(13)内の表面に形
成されたN+拡散層(18)とをAl配線等で接続する
ことによりなされる。なお、N型Si基板(11)はC
MOS半導体装置を構成するために電源電圧Vccにバ
イアスされている。一般にウエル層(12)は、CMO
S半導体装置では接地電圧Vssにバイアスされるので
あるが、本発明ではダイオードが形成されるウエル層
(12)についてはVssにバイアスされていない。
する。図1に示す如く、本発明の半導体装置はN型Si
基板(11)の表面に形成されたP型のウエル層(1
2)と、該ウエル層(12)内の表面に形成されたNー
拡散層(13)と、該Nー拡散層(13)内の表面に形
成されたP+拡散層(14)とを有し、P+拡散層(1
4)からアノード電極(15)を取り出し、ウエル層
(12)とNー拡散層(13)とを接続してカソード電
極(16)を取り出すことによりダイオードを形成した
ものである。ここで、ウエル層(12)とNー層(1
3)との接続は、ウエル層(12)内の表面に形成され
たP+拡散層(17)とNー拡散層(13)内の表面に形
成されたN+拡散層(18)とをAl配線等で接続する
ことによりなされる。なお、N型Si基板(11)はC
MOS半導体装置を構成するために電源電圧Vccにバ
イアスされている。一般にウエル層(12)は、CMO
S半導体装置では接地電圧Vssにバイアスされるので
あるが、本発明ではダイオードが形成されるウエル層
(12)についてはVssにバイアスされていない。
【0011】本発明が従来例と異なる点は、上記の如く
ウエル層(12)内にさらにNー拡散層(13)を設
け、この中にカソードとしてP+拡散層(14)を形成
し、ウエル層(12)とNー拡散層(13)とを同電位
に保つためにこれらを接続していることである。このよ
うにして、アノード電極(15)とカソード電極(1
6)を電源から独立させるとともに寄生バイポーラトラ
ンジスタの影響を除いたダイオードを実現している。こ
のダイオードをN型Si基板(11)上に隣接して2個
形成し、これらを直列に接続することにより、図2に示
すクランプ回路を形成することができる。もちろん、3
個以上を直列に接続することもできる。
ウエル層(12)内にさらにNー拡散層(13)を設
け、この中にカソードとしてP+拡散層(14)を形成
し、ウエル層(12)とNー拡散層(13)とを同電位
に保つためにこれらを接続していることである。このよ
うにして、アノード電極(15)とカソード電極(1
6)を電源から独立させるとともに寄生バイポーラトラ
ンジスタの影響を除いたダイオードを実現している。こ
のダイオードをN型Si基板(11)上に隣接して2個
形成し、これらを直列に接続することにより、図2に示
すクランプ回路を形成することができる。もちろん、3
個以上を直列に接続することもできる。
【0012】次に上記の半導体装置の製造方法を説明す
る。比抵抗4〜8Ω・cmのN型Si基板(11)を準
備し、基板(11)の表面にボロンイオン(11B+)を
注入量約1×1013/cm2の条件でイオン注入し、約
1200℃で熱拡散することにより約6μmの拡散深さ
を有するP型のウエル層(12)を形成する。次にウエ
ル層(12)の表面にリンイオン(31P+)を注入量約
5×1012/cm2の条件下でイオン注入し、1100
℃で熱拡散することにより約1.2μmの拡散深さを有
するNー拡散層(13)を形成する。
る。比抵抗4〜8Ω・cmのN型Si基板(11)を準
備し、基板(11)の表面にボロンイオン(11B+)を
注入量約1×1013/cm2の条件でイオン注入し、約
1200℃で熱拡散することにより約6μmの拡散深さ
を有するP型のウエル層(12)を形成する。次にウエ
ル層(12)の表面にリンイオン(31P+)を注入量約
5×1012/cm2の条件下でイオン注入し、1100
℃で熱拡散することにより約1.2μmの拡散深さを有
するNー拡散層(13)を形成する。
【0013】次にNー拡散層(13)内にリンイオン(
31P+)またはヒ素イオン(75As+)を注入量約5×1
015/cm2の条件下で注入することにより約0.5μm
の拡散深さを有するN+拡散層(18)を形成する。次
にウエル層(12)の表面とNー拡散層(13)の表面
にボロンイオン(11B+)を注入量約1×1015/cm2
の条件でイオン注入し約0.5μmの拡散深さを有する
P+拡散層(14)(17)を形成する。次にAl等に
よってアノード電極(15)とカソード電極(16)を
形成し、P+拡散層(17)とN+拡散層(18)とを接
続することによりダイオードを完成する。上記の製造方
法は、一般のCMOS製造プロセスにNー拡散層(1
3)を形成する工程を追加するだけで実現できる。
31P+)またはヒ素イオン(75As+)を注入量約5×1
015/cm2の条件下で注入することにより約0.5μm
の拡散深さを有するN+拡散層(18)を形成する。次
にウエル層(12)の表面とNー拡散層(13)の表面
にボロンイオン(11B+)を注入量約1×1015/cm2
の条件でイオン注入し約0.5μmの拡散深さを有する
P+拡散層(14)(17)を形成する。次にAl等に
よってアノード電極(15)とカソード電極(16)を
形成し、P+拡散層(17)とN+拡散層(18)とを接
続することによりダイオードを完成する。上記の製造方
法は、一般のCMOS製造プロセスにNー拡散層(1
3)を形成する工程を追加するだけで実現できる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、ウエル層(12)
内にNー拡散層(13)を設け、この中にカソードとし
てP+拡散層(14)を形成し、ウエル層(12)とNー
拡散層(13)とを同電位に保つためにこれらを接続し
ているので、アノード電極(15)とカソード電極(1
6)とを電源から独立させ且つ寄生バイポーラトランジ
スタの影響を除去したダイオードを実現できる。
内にNー拡散層(13)を設け、この中にカソードとし
てP+拡散層(14)を形成し、ウエル層(12)とNー
拡散層(13)とを同電位に保つためにこれらを接続し
ているので、アノード電極(15)とカソード電極(1
6)とを電源から独立させ且つ寄生バイポーラトランジ
スタの影響を除去したダイオードを実現できる。
【0015】これにより、MOS半導体装置においてダ
イオードを直列に接続したクランプ回路を提供すること
が可能となる。さらに本発明によれば、一般のCMOS
製造プロセスにNー拡散層(13)を形成する工程を追
加するだけで製造できるという利点も有している。
イオードを直列に接続したクランプ回路を提供すること
が可能となる。さらに本発明によれば、一般のCMOS
製造プロセスにNー拡散層(13)を形成する工程を追
加するだけで製造できるという利点も有している。
【図1】本発明の実施例に係る半導体装置を示す断面図
である。
である。
【図2】クランプ回路の例を示す回路図である。
【図3】従来例に係る半導体装置を示す第1の断面図で
ある。
ある。
【図4】従来例に係る半導体装置を示す第2の断面図で
ある。
ある。
【図5】従来例に係る半導体装置を示す第3の断面図で
ある。
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 一導電型の半導体基板の表面に形成され
た逆導電型のウエル層と、該ウエル層内の表面に形成さ
れた一導電型の低濃度拡散層と、該拡散層内の表面に形
成された逆導電型の高濃度拡散層とを有し、前記高濃度
拡散層からアノード電極を取り出し、前記ウエル層と前
記低濃度拡散層とを接続してカソード電極を取り出して
なるダイオードを有することを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29585492A JPH06151900A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29585492A JPH06151900A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06151900A true JPH06151900A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17826055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29585492A Pending JPH06151900A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06151900A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100534573B1 (ko) * | 2000-11-29 | 2005-12-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 트라이오드 정류 스위치 |
JP2007123706A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置 |
KR100872272B1 (ko) * | 2006-04-18 | 2008-12-05 | 산요덴키가부시키가이샤 | 반도체 장치 |
US8018001B2 (en) | 2008-04-08 | 2011-09-13 | Semiconductor Components Industries, Llc | Semiconductor device |
-
1992
- 1992-11-05 JP JP29585492A patent/JPH06151900A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100534573B1 (ko) * | 2000-11-29 | 2005-12-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | 트라이오드 정류 스위치 |
JP2007123706A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置 |
KR100872272B1 (ko) * | 2006-04-18 | 2008-12-05 | 산요덴키가부시키가이샤 | 반도체 장치 |
US8018001B2 (en) | 2008-04-08 | 2011-09-13 | Semiconductor Components Industries, Llc | Semiconductor device |
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