JPS6091675A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6091675A
JPS6091675A JP58199368A JP19936883A JPS6091675A JP S6091675 A JPS6091675 A JP S6091675A JP 58199368 A JP58199368 A JP 58199368A JP 19936883 A JP19936883 A JP 19936883A JP S6091675 A JPS6091675 A JP S6091675A
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conductivity type
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JP58199368A
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Osamu Ishikawa
修 石川
Takeya Ezaki
豪弥 江崎
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
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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】 産業上の利用分野 本発明は、同一の半導体基板にMO8電界効果トランジ
スタとMO3電界効果トランジスタのゲートの保護ダイ
オードを一体形成した半導体装置に関する。
従来例の構成とその問題点 MO8電界効果トランジスタに用いられるゲート酸化膜
は通常250人〜1000人と非常に薄くその破壊耐圧
も20V〜70V程度しかなく、サージ電圧によってゲ
ートが破壊されやすい。従って、通常、ゲートとソース
又はゲートとドレインの間に、酸化膜の破壊耐圧以下で
ブレイク・ダウンする保護ダイオードを挿入することが
一般に行なわれている。
保護ダイオードは、通常MO8電界効果トランジスタと
同一基板上に一体成形される。保護ダイオードの形成に
よりゲート酸化膜は保護されるものの、ソース・ドレイ
ン間の耐圧等が寄生バイポーラトランジスタ効果により
大幅に低下する現象が発生し、k:O8電界効果トラン
ジスタの性能を十分V(引き出せなかった。
第1図は、従来のDSA (ディフュージョンセルファ
ライン)型MOS電界効果トランジスタとゲートの保護
ダイオードを同一基板上に一体形成した半導体装置の半
工程断面図である。
第1図(a)は、N型半導体基板1の表面に形成された
ゲート酸化膜2上に、選択的にゲート電極3を作る工程
、しかる後にP型チャンネル形成領域4及び保護ダイオ
ードのP型ベース領域5を同時に形成する工程である。
P型チャンネル形成領域4及び保護ダイオードのP型ベ
ース領域6は、1×10〜I X 1014atms 
/C[l+’程度の1等のイオン注入及びその後の熱拡
散によって所定の深さになる様に形成される。
第1図(kl)は、レジスト6を選択的に開口し、ムS
等のイオンを注入する工程である。この結果、MO8電
界効果トランジスタのN型ソース注入領域7と、保護ダ
イオードのN型エミッタ注入領域8−1.8−2が同時
形成される。ここで用いられるムS等のイオンの注入量
は、3×1d5atmS/−程度と非常に高濃度であり
、ソース抵抗を十分に低下させるのに必要である。
第1図(C)は、拡散によりN型ソース領域9及びN型
エミッタ領域10−1.10−2を形成する工程、CV
D等の方法により5i0211′(c−表面に堆積する
工程、選択的にコンタクト窓明けし、ソース電極12.
エミッタ電極13−1.13−2を形成する工程である
。エミッタ電極13−1はソース電極12と、又エミッ
タ電極13−2は、ゲート電極3とそれぞれ接続され、
保護ダイオードとして動作する。
又、第1図(C)には示していないが、P型のチャンネ
ル形成領域4とN型ソース領域9は、チャンネル電位を
安定に保つ為に、同電位となる様に接続される。第1図
(0)のG、S、Dはそれぞれゲート端子、ソース端子
、ドレイン端子を示す。
第2図に、保護ダイオードによる寄生ノ(イポーラトラ
ンジスタの構成図を示す。この場合2個の寄生バイポー
ラトランジスタTr+とTr2が形成される。寄生バイ
ポーラトランジスタ’J:r1とTr2は同一形状であ
るのでTr+を例にとり、従来の半導体装置における寄
生バイポーラトランジスタによる耐圧低下の問題点を説
明する。
kO8iO8電界効果トランジスタさせる場合、通常ソ
ース端子Sは接地し、ゲート端子Gは+3v〜+10V
前後、ドレイン端子りには+40V〜+50V程度のバ
イアスを加える。従って第2図のソース端子Sとドレイ
ン端子りの間には、40V〜50Vのバイアスが加わる
。N型エミッタ領域10−1’iエミツタ、P型ベース
領域5をベース、N型半導体基板1をコレクターとする
寄生)(イボーラトランジスタTr1において、P型ベ
ース領域6とN型半導体基板1の間の耐圧をBVcBo
N型エミッタ領域10−1とN型半導体基板1との耐圧
(N型エミッタ領域1o−1を接地した場合を) BV
cxo 、電流増幅率をhFllとすると、なる関係が
成立する。従ってBVcno=1oov。
h、、:40とすると、BYCIO:39,8Vと低下
シてしまう。MO8電界効果トランジスタ本体のソース
とドレイン間耐圧はBVC+BO(この場合100V)
と一致するはずであるが、保護ダイオードを形成したこ
とにより、ソース・ドレイン間の耐圧は、39・8vと
なり、本来の耐圧のμ以下の値しか得られず、MO8電
界効果トランジスタを大電力動作させることは極めて困
難であった。
発明の目的 本発明の目的は、同一半導体基板にMO8電界効果トラ
ンジスタとゲートの保護ダイオードを一体形成した構成
において、保護ダイオードによる耐圧の低下のない優れ
た半導体装置を提供することにある。
発明の構成 本発明(徒、同−半心体基板にMO3電界効果トランジ
スタとゲートの保護ダイオードを一体形成した構成にお
いて、保護ダイオードにより発生する寄生バイポーラト
ランジスタのエミッタ領域中の単位面積当りの不純物量
が、ベース領域中の単位面積当りの不純物量以下である
ことを特徴とするのさらに本発明は、MOS電界効果ト
ランジスタのソース領域中の単位面積当りの不純物量が
、保護ダイオードのエミッタ領域中の単位面積当りの不
純物量以上であることを特徴とする。
実施例の説明 第3図は本発明の半導体装置の一実施例を示す半工程断
面構造図である。第3図において、第1図及び第2図と
等価な構成部分には同一の参照番号及び記号を付して示
す。
第3図(a)は、第1図(a)と全く同じ工程で、N型
半導体基板1に、ゲート酸化膜2、ゲート電極3、P型
チャンネル形成領域4. P型ベース領域5が131a
(b)は、MOS電界効果トランジスタのソース領域の
みにレジスト14の開口部を設けN型ソース注入領域7
をAsイオン等の注入によって形成する工程である。注
入量はソース抵抗及びイオン抵抗ヲ下げる為、3 X 
10 atms//C1n1程度と高濃度である。この
工程で、保護ダイオードのエミッタを形成する領域への
注入は、レジスト14で覆う為全く行なわれない。
第3図(0)は、拡散によりN型ソース領域9を形成す
る工程、保護ダイオードのエミッタを形成する領域にレ
ジスト15の開口部を設け、低濃度N型エミッタ注入領
域16−1.16−2’i、As又はP等のイオン注入
によって形成する工程である。注入量は、I X 10
12〜I X 10” atms/J程度と非常に低濃
度である。この場合、低濃度N型エミッタ注入領域16
−1. 16−2の形成時に、N型ソース領域9上のレ
ジスト15が開口されており、N型不純物がN型ソース
領域9に入っても良い。又、拡散によるN型ソース領域
9の形成は、低濃度N型エミッタ注入領域16−1゜1
6−2の形成の後、行なっても良い。
第3図(d)は、拡散により低濃度N型エミッタ領域1
7−1.17−2’i形成する工程、及び電極形成の工
程で、第1図(C)と同様にMOS電界効果トランジス
タと保護ダイオードの各電極がそれぞれ接続される。
第3図に示した本発明の半導体装置によれば、低濃度N
型エミッタ領域17−1.17−2とN型ソース領域9
の濃度は各々独立に設定され、しかもN型ソース領域9
の単位面積当りの不純物量は、低濃度N型エミッタ領域
17−1. 17−2より1桁から3桁高い。したがっ
て、MOS電界効果トランジスタのソース抵抗及びオン
抵抗の上昇はなく、本来のトランジスタ局性を引き出し
得る〇 一方、保護ダイオードにより発生した寄生バイポーラト
ランジスタは、低濃度N型エミッタ領域17−1..1
7−2の単位面積当りの不純物量が1×10〜1×10
1014at/afであり、P型ベース領域6の不純物
量I X 10” 〜I X 10”atmsJに比べ
同等又は1桁低いのでエミッター注入効率が大幅に下が
り、電流増幅率(h、、)を1以下にすることができる
。電流増幅率(hFK)が1以下になれば、前述した様
なh□にょるBY c n oの低下はなく、13Vc
xo夕BVcnoが得られ、保護ダイオードを付加した
ことによる耐圧の低下は全くない。
保護ダイオードのP型ベース領域5への不純物の注入量
f 2 X 1013atms/aI11とし、低濃度
N型エミッタ1”6−1.16−2への不純物の注入量
゛を1 X 10 2LtmS/an”で形成した場合
、寄生バイポーラトランジスタのhFKO値をほぼ1に
することができた。
本発明の半導体装置の一実施例として、ゲートとソース
間の正負電圧の両方向に対して保護する双方向保護ダイ
オードを例にとって説明を加えたが、保護ダイオードが
MOS電界効果トランジスタのソース電極と接続されて
おらず、ゲートとドレイン間の単方向のみを保護する単
方向保護ダイオニドでも同様の効果があることは明らか
である。
又、NチャンネルのMO8電界効果トランジスタを本発
明の半導体装置の一実施例として説明を加えたがPチャ
ンネルのMO3電界効果トランジスタでも同様の効果が
あることは言うまでない。
発明の効果 本発明により次の様な効果がもたらされる。
(1)保護ダイオードによる寄生バイポーラトランジス
タの電流増幅率を1以下にできるので、保護ダイオード
を付加したことによるソースとドレイン間の耐圧低下が
ない。
(2)MO8電界効果トランジスタのソース領域は、保
護ダイオードのエミッタ領域より濃度が高く設定される
ので、ソース抵抗及びオン抵抗の上昇がない。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(0)は従来の半導体装置を示す半工程
断面図、第2図は保護ダイオードによる寄生バイポーラ
トランジスタの構成図、第3図(−〜(d)は本発明の
半導体装置の一実施例を示す半工程断面図である。 1・・・・・・N型半導体基板、2・・・・・・ゲート
酸化膜、3・・・・・・ゲート電極、4・・・・・・P
型チャンネル形成領域、5・・・・・・P型ベース領域
、9・・・・・・N型ソース領域、10−1.10−2
・・曲N型エミッタ領域、14.16・川・・レジスト
、16−1.16−2・・・・・・低濃度N型エミッタ
注入領域、17−1.17−2・・・・・・低濃度N型
エミッタ領域。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−導電型の半導体基板をドレイン領域、前記半導
    体基板の主面より形成された反対導電型のチャンネル形
    成領域、前記チャンネル形成領域中に形成された一導電
    型のソース領域、前記ソース領域に隣接し前記チャンネ
    ル形成領域上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極と
    からなるMO3電界効果トランジスタと、前記半導体基
    板の主面より形成された反対導電型の第1拡散領域、前
    記第1拡散領域中に形成されMO3電界効果トランジス
    タのゲート電極に接続された一導電型の第2拡散領域を
    有するゲートの保護ダイオードとを備え、前記第2拡散
    領域中の単位面積当りの一導電型不純物量が、前記第1
    拡散領域中の単位面積当りの反対導電型不純物量以下で
    あることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)MO8電界効果トランジスタのソース領域中の単
    位面積当りの一導電型不純物量が、保護ダイオードの第
    2拡散領域中の単位面積当りの一導電型不純量以上であ
    ることf:特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置。
JP58199368A 1983-10-25 1983-10-25 半導体装置 Granted JPS6091675A (ja)

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JPS6091675A true JPS6091675A (ja) 1985-05-23
JPH0441512B2 JPH0441512B2 (ja) 1992-07-08

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03129779A (ja) * 1989-07-12 1991-06-03 Fuji Electric Co Ltd 高耐圧半導体装置
JPH03229469A (ja) * 1990-02-05 1991-10-11 Matsushita Electron Corp 縦型mos電界効果トランジスタ
EP0632501A1 (en) * 1993-07-01 1995-01-04 Philips Electronics Uk Limited A semiconductor device including protection means
JP2006261376A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Mitsubishi Electric Corp ダイオード及び半導体装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03129779A (ja) * 1989-07-12 1991-06-03 Fuji Electric Co Ltd 高耐圧半導体装置
JPH03229469A (ja) * 1990-02-05 1991-10-11 Matsushita Electron Corp 縦型mos電界効果トランジスタ
EP0632501A1 (en) * 1993-07-01 1995-01-04 Philips Electronics Uk Limited A semiconductor device including protection means
JP2006261376A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Mitsubishi Electric Corp ダイオード及び半導体装置

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