JPS60263461A - 高耐圧縦形トランジスタ装置およびその製造方法 - Google Patents

高耐圧縦形トランジスタ装置およびその製造方法

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JPS60263461A
JPS60263461A JP59119600A JP11960084A JPS60263461A JP S60263461 A JPS60263461 A JP S60263461A JP 59119600 A JP59119600 A JP 59119600A JP 11960084 A JP11960084 A JP 11960084A JP S60263461 A JPS60263461 A JP S60263461A
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JP
Japan
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region
forming
base
collector
semiconductor substrate
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JP59119600A
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English (en)
Inventor
Mikio Hatakeyama
畠山 幹男
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0255Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using diodes as protective elements

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明はクランプ・ダイオードを備えたモノリシック構
造の高耐圧縦形トランジスタおよびその製造方法に関す
る。
(従来技術) 外部から到来するサージ電流またはスイッチング回路の
インダクタンスが誘発する過電圧からトランジスタを保
護する手段として、トランジスタのコレクターベース間
にクランプ・ダイオードを挿入することが従来からよく
行なわれている。
この場合、保護すべきトランジスタが横形であれば、ク
ランプ・ダイオードとトランジスタの各1 領域とは互
いに分離されるので、使用目的に応じて任意の耐圧特性
を備えた半導体装置をモノリシックに容易に構成するこ
とができる。しかし、縦形トランジスタの場合には、こ
のクランプ・ダイオードをトランジスタの各領域と互い
に分離した構造で挿入することができない。すなわち、
クランプ拳ダイオードのPN接合はトランジスタのコレ
クタ領域内にこれと内部接続の形で形成せざるを得ない
ので、必然的に半導体基板の横方向の領域、すなわち、
トランジスタのベースおよびエミッタの各領域とも独立
させることができない。従って、縦形トランジスタの場
合には、この横方向に並ぶトランジスタの各領域との相
互干渉に制限されるので、高耐圧を使用目的とするトラ
ンジスタ装置をモノリシックに構成するのは容易でない
例えば、特開昭57−34360号「半導体装置」の公
開特許明細書には、コレクタ領域全面にこれと同一導電
形の不純物を半導体基板の表面から浅くイオン注入して
隣接するベース領域との間にPN接合を形成し、この接
合をクランプ・ダイオードとする縦形トランジスタの構
造が開示されている。この新らしく形成されたPN接合
のベース領域との接合耐圧は、トランジスタのコレクタ
・ベース間の接合耐圧よシも可成し下げることができる
。従って、若しコレクタ・エミッタ間にサージ等の過電
圧が印加された場合には、この接合はコレクターベース
間接合よシも先きに降服し過電流をベース領域から接地
へと流すので、クランプ拳ダイオードとして機能させる
ことができる。
しかしながら、このクランプ・ダイオードの構造は横方
向に並ぶトランジスタの各領域との相互干渉に制限され
、高耐圧大電流のトランジスタ装置を構成することがで
きない。いま、半導体基板にN形のものが用いられ縦形
トランジスタがNPN構造で形成された場合を考えると
、クランプ・ダイオードは基板表面に形成されたN 領
域と隣接するベースのP影領域との接合によって形成さ
れる。ここで、コレクタ・エミッタ間に大きな過電圧(
例えば400〜500V)が印加されたとすると、エミ
ッタにはこの過電圧による大きな負電圧がかがシ、また
クランプ・ダイオードの接合には逆方向にこの過電圧が
加わる。従って、エミッタのN 領域からはP形のベー
ス領域に多数の5− 電子が注入され、この過電圧が形成する強電界にひかれ
てクランプ・ダイオードの接合を通りその+ N 領域にまで達する。すなわち、り2ンプ・ダイオー
ドの接合を形成するN 領域はベース領域に多数の正孔
注入を開始するようになるので、エミッタのN 領域、
ベースのP影領域およびクランプ・ダイオードの接合形
成のN 領域は、それぞれをエミッタ、ベースおよびコ
レクタとする寄生トランジスタを形成し、その寄生効果
によってクランプ・ダイオードの接合を2次降伏せしめ
るのみでなく、保護すべきトランジスタ自身も破壊 ・
する。従って、このクランプ・ダイオードの構造では、
高かだか100v前後の耐圧トランジスタ装置を構成し
得るに過ぎない。このように、クランプ・ダイオードを
備えたモノシリツク高耐圧縦形トランジスタ装置の構成
は容易ではない。
(発明の目的) 本発明の目的は、上記寄生トランジスタ効果の発生を防
止したクランプ中ダイオード構造を備える高耐圧縦形ト
ランジスタ装置を提供することで6− ある。
また、本発明の他の目的は、上記クランプ・ダイオード
構造を効率的にモノシリクク形成する高耐圧縦形トラン
ジスタ装置の製造方法を提供することである。
(発明の構成) 本発明の高耐圧縦形トランジスタ装置は、半導体基板と
、前記半導体基板内に形成された縦形トランジスタと、
前記縦形トランジスタのコレクタ領域内にベース領域と
横方向に離間して設けられ且つコレクタ・エミッタ間耐
圧よりも低い降服電圧に設定された不純物領域からなる
PN接合を備え、前記ベース領域と不純物領域を結ぶ半
導体基板上の接続導体を介し前記縦形トランジスタのコ
レクタ・ベース間に挿入されるクランプ・ダイオードと
を含んで構成される。
また、本発明高耐圧縦形トランジスタ装置の製(遣方法
は、−導電形の半導体基板を準備する工程と、前記半導
体基板の一主面に基板と同−導電形の高不純物濃度領域
を形成するコレクタ電極導出部形成工程と、前記半導体
基板の他の主面を基板と異なる導電影領域に選択的に変
換するベース領域形成工程と、前記形成されたベース領
域をこれと異なる導電形の高不純物濃度領域に選択的に
変換するエミッタ領域形成工程と、前記形成されたベー
ス領域およびベース領域と離間する前記半導体基板の残
された他の主面にベース領域と同−導電形の高不純物濃
度領域をそれぞれ選択的に且つ同時に形成する工程と、
前記コレクタ電極導出部を含む高不純物濃度領域にそれ
ぞれ取出電極を形成する工程と、前記半導体基板の残さ
れた他の主面およびベース領域にそれぞれ形成された高
不純物濃度領域間を基板上で結ぶ接続導体の形成工程本
発明によれば、クランプΦダイオードのPN接合を形成
する不純物領域はコレクタ領域にベース領域とは横方向
に離間して設けられ、基板上の接続導体を介してベース
領域とコレクタ領域とに接続される構造を備えるので、
コレクターエミッタ間に400〜500Vの大きな過電
圧が印加されエミッタ領域からベース領域への大きな電
子注入現象が生じたとしても、この電子はベース領域を
ドリフトしてその大部分は接続導体の近傍で再結合して
消滅する。従って、エミッタからの注入電子がベース領
域を通って隣接する基板のN形コレクタ領域に到達する
ことはないので、前述L7た公開特許明細書記載の発明
におけるが如き寄生トランジスタ効果は生じない。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
(実施例@ctgJり 第1図は本発明の一実施例を示す半導体装置の断面図で
ある。本実施例では、N形半導体基板1の一主面釦形成
され九コレクタ電適導出部2、他の主面に形成されたP
形ベース領域3およびN+エミッタ領域4、P オーム
接触領域5を介して設けられたベース電極6およびエミ
ッタ領域に設けられたエミッタ電極7とを含んで構成さ
れる縦形トランジスタと、半導体基板1の残された主面
のコレクタ領域釦ペース領域3と離間して設けら9− れたクランプ・ダイオードの接合を形成するP+不純物
領域8およびベース領域P オーム接触領域5と上記P
 不純物領域8とを結ぶ基板上の接続導体9とを含む。
ここで、10は半導体基板11の絶縁酸化膜を示し、ま
たP 不純物領域8の深さおよび濃度は、コレクタ領域
との間に形成する接合の降伏電圧が縦形トランジスタの
コレクターエミッタ間耐圧Vciiより屯低くなるよう
に設定される。
いま、コレクタ電極導出部2面に形成されたコレクタ電
極(図示しない)とエミッタ電lf7との間にコレクタ
eペース間電圧VCBよりも高い雪圧がかかるとP 不
純物領域8が形成する接合は降圧し、そのブレーク・ダ
ウン電流は接続導体9を通シ一部はベース領域3に流れ
込みホール電流となる。一方エミッタ領域4からベース
領域3に注入された電子はベース領域をドリフトしてP
形ベース領域内で再結合し消滅する。従って、エミッタ
領域4からの注入電子がベース領域3を通り隣接する基
板1のN形コレクタ領域に到達すること10− はなく、これら隣接して配置された3つの領域の寄生ト
ランジスタ動作は防止される。従って、トランジスタの
2次降伏現象も発生することなく、400〜500vの
過電圧の到来に対しトランジスタを充分保換することが
可能となる。
第2図は本発明にかかるクランプ会ダイオード構造の過
電圧印加時における計算による電界強度分布図で、半導
体領域および誘電体領域の二次元ボアノン方程式 を与えられ九境界条件で解いたものである。
但しVは座標(x、y)の電位、I’<:、y)は同じ
く座標(x+y)の不純物濃度、またP(−z+、y)
および”(x+y)は座標(J 、 y )のキャリア
密度をそれぞれ表わしている。この計算結果からも明ら
かなように、最高電界強度はトランジスタのコレクタ!
 ・ベース接合では生ぜずにP 不純物領域8の湾曲部
に生じる。従って、ブレーク・ダウンはこの彎曲部で起
こることが分シ、例えばN形基板1のコレクタ領域の濃
度を7×10 原子/cJ、 P形ベース領域3の表面
濃度を2X10”原子/c+4、深さを23μmとした
場合、P 不純物領域80表面濃度を1×1017原子
/ ′IK選び深さ15μmに形成スれば、トランジス
タのコレクタ・ベース間耐圧Vcno中700V、コレ
クタ・エミッタ間耐圧VCBO中550vに対し、P 
不純物領域8が形成する接合の降圧電圧を約500■に
設定することができる。また過電圧印加時では、P形ベ
ース領域3とP 不純物領域8とがそれぞれ形成する空
乏層領域が降伏電圧において、互いに切れ目なく連結し
て形成されることが望ましい。若しこの間に切れ目がで
きるとP形ベース領域3の接合の曲シ部分の電界強度が
充分緩和されない。すなわちトランジスタのコレクタ・
エミッタ間耐圧V(3)が低下する。また、両者が互い
に重なシ合うと不純物濃度の高くなった部分に電界が集
中するので全く同様なことがおこる。上記の諸条件の下
でこれら2つの領域に与えられる最適の離間距離dは接
合縁間で約22μmとなる。
第3図は本発明高耐圧縦形トランジスタの一実施例を示
す平面図で、トランジスタの各電極6゜7およびクラン
プ・ダイオードの接続導体9の配置を明らかにしたもの
である。ここで接続導体9およびベース電極6には、図
面表示上は適切ではないが、識別を容易にする目的で粗
いハツチングが施されている。
第4図、第5図および第6図は、本発明高耐圧縦形トラ
ンジスタの製造方法の一実施例を示す工程の簡略図であ
る。ここで、第4図にはN形半導体基板1の一主面にN
 領域から成るコレクタ電極導出部2が形成され、また
他の主面にはP形ベース領域3およびN エミッタ領域
4が通常の半導体製造技術で形成され、更に絶縁酸化膜
10をこれらの全面に被着させるまでの諸工程が一括し
て示されている。つぎに第5図には、P形ベース領域3
およびコレクタ領域上の絶縁酸化膜10が選択的に開孔
され、これら2つの領域に同一濃度のP形不純物が同時
に導入され、オーム接触領域5およびクランプ・ダイオ
ードの接合を形成する13− 不純物領域8が同時に形成される工程が示されている。
この場合導入される不純物の濃度および深さは、不純物
領域8の形成条件によりて決定される。不純物導入手段
には熱拡散法またはイオン注入法等何れの手段を用いて
もよい。最後にアルミ蒸着または多結晶シリコン形成な
ど公知の手段を用いて、ベース電極6、エミッタ電極7
および接続導体9をそれぞれ形成すれば、第6図に示す
如き本発明高耐圧縦形トランジスタ装置を得ることがで
きる。
本発明の製造方法では、オーム接触領域とクランプ・ダ
イオードの接合領域を同時形成するので、前述の公開特
許公報明細書記載の発明のように製造工程を特に増加さ
せることはない。従って本発明トランジスタ装置を効率
的に製造できる効果を有する。
以上詳細に説明したように、本発明高耐圧縦形トランジ
スタは、きわめて効率的に生産され且つ400〜5oo
vの高耐圧を備えるので、大電カスイツチングφトラン
ジスタ装置として用いれば14− 卓効を奏し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す半導体装置の断面図、
第2図は本発明にかかるクランプ・ダイオード構造の過
電圧印加時における計箕による電界強度分布図、第3図
は本発明高耐圧縦形トランジスタの一実施例を示す平面
図、第4図、第5図および第6図は本発明高耐圧縦形ト
ランジスタの製造方法の一実施例を示す工程の簡略図で
ある。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・コレクタ電
極導出部、3・・・・・・ベース領域、4・・・・・・
エミッタ領域、5・・・・・・ベース領域のオーム接触
領域、6・・・・・・ベース電極、7・・・・・・エミ
ッタ領域、8・・・・・・クランプ・ダイオードの接合
を形成する不純物領域、9・・・・・・接続導体、10
・・・・・・絶縁酸化膜。 15− / 第 3 凹 換1 @

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 、(1) 半導体基板と、前記半導体基板内に形成され
    た縦形トランジスタと、前記縦形トランジスタのコレク
    タ領域内にベース領域と横方向に離間して設けられ且つ
    コレクタ・エミッタ間耐圧よりも低い降服電圧に設定さ
    れた不純物領域からなるPN接合を備え、前記ベース領
    域と不純物領域を結ぶ半導体基板上の接続導体を介し前
    記縦形トランジスタのコレクタ・ベース間に挿入(2)
    前記不純物領域がベース領域と空乏層領域を互いに切れ
    目なく連結して形成する距離に設けられたことを特徴と
    する特許請求の範囲第(1)項記載の高耐圧縦形トラン
    ジスタ装置。 (3)前記不純物領域がベース電極直下のオーム接触領
    域と不純物濃度を等しく設定されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第(1)項記載の高耐圧縦形トランジ
    スタ装置。 (4)−導電形の半導体基板を準備する工程と、前記半
    導体基板の一主面に基板と同一導電形の高不純物濃度領
    域を形成するコレクタ電極導出部形成工程と、前記半導
    体基板の他の主面を基板と異なる導電影領域に選択的に
    変換するベース領域形成工程と、前記形成されたベース
    領域をこれと異なる導電形の高不純物濃度領域に選択的
    に変換するエミッタ領域形成工程と、前記形成されたベ
    ース領域およびベース領域と離間する前記半導体基板の
    残された他の主面にベース領域と同一導電形の高不純物
    濃度領域をそれぞれ選択的に且つ同時に形成する工程と
    、前記コレクタ電極導出部を含む高不純物濃度領域にそ
    れぞれ取出電極を形成する工程と、前記半導体基板の残
    された他の主面およびベース領域にそれぞれ形成された
    高不純物濃度領域間を基板上で結ぶ接続導体の形成工程
    とを含むことを特徴とする高耐圧縦形トランジスタ装置
    の製造方法。
JP59119600A 1984-06-11 1984-06-11 高耐圧縦形トランジスタ装置およびその製造方法 Pending JPS60263461A (ja)

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2513010B2 (ja) * 1988-12-27 1996-07-03 日本電気株式会社 半導体集積回路の入力保護装置
JP2002064106A (ja) * 2000-06-05 2002-02-28 Rohm Co Ltd 半導体装置
US20070088332A1 (en) * 2005-08-22 2007-04-19 Transcutaneous Technologies Inc. Iontophoresis device
US20070073212A1 (en) * 2005-09-28 2007-03-29 Takehiko Matsumura Iontophoresis apparatus and method to deliver active agents to biological interfaces
CN102244100B (zh) * 2011-06-28 2016-01-06 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Mos功率半导体器件
JP6324945B2 (ja) * 2012-04-19 2018-05-16 カーネギー−メロン ユニバーシティCarnegie−Mellon University 金属−半導体−金属(msm)ヘテロジャンクションダイオード
US9589953B2 (en) * 2015-03-31 2017-03-07 Ixys Corporation Reverse bipolar junction transistor integrated circuit
CN106711234B (zh) * 2017-01-16 2019-09-06 重庆平伟实业股份有限公司 一种高频吸收二极管芯片及其生产方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE414357B (sv) * 1978-08-17 1980-07-21 Asea Ab Overspenningsskydd for skydd av halvledarkomponenter av lageffekttyp
US4355322A (en) * 1978-12-22 1982-10-19 Spellman Gordon B Integrated gate turn-off device having a vertical power transistor forming a regenerative loop with a lateral transistor
JPS5734360A (en) * 1980-08-11 1982-02-24 Toshiba Corp Semiconductor device
US4626882A (en) * 1984-07-18 1986-12-02 International Business Machines Corporation Twin diode overvoltage protection structure

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