JP2001085681A - パワーmosトランジスタ - Google Patents

パワーmosトランジスタ

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JP2001085681A
JP2001085681A JP25690399A JP25690399A JP2001085681A JP 2001085681 A JP2001085681 A JP 2001085681A JP 25690399 A JP25690399 A JP 25690399A JP 25690399 A JP25690399 A JP 25690399A JP 2001085681 A JP2001085681 A JP 2001085681A
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JP
Japan
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zener diode
mos transistor
power mos
polysilicon
electrode wiring
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JP25690399A
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Shogo Mori
昌吾 森
Kyozo Ito
恭三 伊藤
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Toyota Industries Corp
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Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
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    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7803Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device
    • H01L29/7808Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device the other device being a breakdown diode, e.g. Zener diode
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 双方向ポリシリコンツェナーダイオードをド
レイン・ゲート間に内蔵したパワーMOSトランジスタ
において、前記双方向ポリシリコンツェナーダイオード
に形成され、フィールドプレートの影響を受けることの
ない電極配線構造を提供する。 【解決手段】 双方向ポリシリコンツェナーダイオード
10をドレイン・ゲート間に内蔵したパワーMOSトラ
ンジスタにおいて、前記双方向ポリシリコンツェナーダ
イオード10を覆う絶縁膜16の開口部をとおして両端
の第1導電型ポリシリコン領域14a、14eに設けら
れる電極配線層17、18をその一端部19、20が少
なくとも隣接する第2導電型ポリシリコン領域14b、
14dに延在しないように、或いは前記電極配線層1
7,18の前記一端部19,20が前記第1導電型ポリ
シリコン領域14a、14e内にあるように形成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、双方向ポリシリコンツ
ェナーダイオードをドレイン・ゲート間に内蔵したパワ
ーMOSトランジスタに関し、特に、パワーMOSトラ
ンジスタのドレイン・ゲート間に形成される双方向ポリ
シリコンツェナーダイオードに対する電極配線構造に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は縦型NチャンネルパワーMOSト
ランジスタ(以下、単にMOSFETという)を用いて
誘導性負荷を駆動する駆動回路30を示す。即ち、MO
SFET31のドレインDには電源32と直列接続され
た誘導性負荷33が接続され、また、前記ドレインD・
ゲートG間にはポリシリコンから形成され逆方向に直列
接続された多数のツェナーダイオード対からなるツェナ
ーダイオード34が接続されており、前記駆動回路30
を駆動する際、前記誘導性負荷33により生じるフライ
バック電圧により前記MOSFET31が破壊すること
を防止している。
【0003】一方、前記ポリシリコンツェナーダイオー
ド34は前記MOSFET31を構成する同一チップ上
に形成されている。即ち、図3は前記ツェナーダイオー
ド34を模式的に示し、前記ツェナーダイオード34
は、N型半導体基板41に設けられたN型エピタキ
シャル層42上にフィールド酸化膜43を形成し、前記
フィールド酸化膜43上にノンドープのポリシリコン膜
を被着した後、前記ポリシリコン膜に順次P型及びN型
不純物を導入してN型領域44a、P型領域44b、
…N型領域44c、P型領域44d及びN型領域4
4eから構成されている。
【0004】図3に示すように、前記N型領域44a
及び前記N型領域44eを前記MOSFET31の前
記ドレインD及び前記ゲートGにそれぞれ電気的に接続
するため、前記ツェナーダイオード34を形成する前記
ポリシリコン膜をPSGのような絶縁膜45で覆い、前
記絶縁膜45に形成された開口部を介して前記N型領
域44a及び前記N型領域44eに対してそれぞれ電
極配線層46、47を形成している。また、前記N
半導体基板41には前記MOSFET31のドレイン電
極48が設けられている。
【0005】しかして、前記ポリシリコン膜の膜厚は通
常数千オングストロームであるので、前記ツェナーダイ
オード34の動作時の抵抗を考慮して、前記N型領域
44a、44c、44e及び前記P型領域44b、44
dの幅は、いづれの幅もせいぜい数ミクロンに過ぎな
い。それ故、前記N型領域44a及び前記N型領域
44eに形成される前記電極配線層46、47の一端部
49、50は隣接する不純物濃度の低い前記P型領域4
4b及び44dまで、或いはそれ以上に延在してしま
う。このような電極配線層の延在により、前記電極配線
層46、47は前記P型領域44b及び44dに対して
フィールドプレートとして作用する。
【0006】したがって、前記MOSFET31に電圧
が印加されると、前記したフィールドプレートの影響で
前記P型領域44bでは空乏層が延び易くなりパンチス
ルーし易くなり、また前記P型領域44dでは空乏層が
延び難くなり、(延び難くなることも耐圧を低下させる
要因の一つである。)、双方向ポリシリコンツェナーダ
イオードとしての耐圧が低下してしまう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は、双方向ポリシリコンツェナーダイオードをドレイン
・ゲート間に内蔵したパワーMOSトランジスタにおい
て前記双方向ポリシリコンツェナーダイオードに形成さ
れ、フィールドプレートの影響を受けることのない電極
配線構造を提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、双方向ポリシリコン
ツェナーダイオードをドレイン・ゲート間に内蔵したパ
ワーMOSトランジスタにおいて耐圧の低下することの
ない双方向ポリシリコンツェナーダイオードを提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明においては、逆方
向に直列接続されたツェナーダイオード対からなる双方
向ポリシリコンツェナーダイオードをドレイン・ゲート
間に内蔵したパワーMOSトランジスタにおいて、前記
双方向ポリシリコンツェナーダイオードの両端の第1導
電型のポリシリコン領域に設けられ、前記パワーMOS
トランジスタのドレイン及びゲートにそれぞれ接続され
る電極配線層の一端部が少なくとも隣接する不純物濃度
の低い第2導電型のポリシリコン領域まで延在しないよ
うに形成している。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明による双方向ポリシリコン
ツェナーダイオードをドレイン・ゲート間に内蔵したパ
ワーMOSトランジスタにおいては、前記双方向ポリシ
リコンツェナーダイオードを覆う絶縁膜の開口部をとお
して両端の第1導電型ポリシリコン領域に設けられる電
極配線層をその一端部が少なくとも隣接する第2導電型
ポリシリコン領域に延在しないように、或いは前記電極
配線層の前記一端部が前記第1導電型ポリシリコン領域
内にあるように形成される。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例による縦型Nチャンネ
ルパワーMOSトランジスタを構成する半導体基板上に
形成され、前記パワーMOSトランジスタのドレイン・
ゲート間に接続されて逆方向に直列接続された多数のツ
ェナーダイオード対からなる双方向ポリシリコンツェナ
ーダイオード10を示す。
【0012】即ち、N型半導体基板11に形成された
型エピタキシャル層12上にフィールド酸化膜13
が設けられ、前記フィールド酸化膜13上にはN型領
域14a、P型領域14b、N型領域14c、P型領
域14d及びN型領域14eからなる前記双方向ポリ
シリコンツェナーダイオード10が設けられている。ま
た、前記N型半導体基板11にはドレインDを形成す
る電極15が形成されている。なお、図1においては便
宜のために2個のツェナーダイオード対を示している。
【0013】前記双方向ポリシリコンツェナーダイオー
ド10はPSGのような絶縁膜16で覆われ、両端の前
記N型領域14a及びN型領域14eには前記絶縁
膜16の開口部をとおして前記パワーMOSトランジス
タのドレインD及びゲートGにそれぞれ接続される高圧
側の電極配線層17及び低圧側の電極配線層18が形成
されている。
【0014】本発明においては、前記したフィールドプ
レートの影響を除去するために、前記電極配線層17の
一端部19及び前記電極配線層18の一端部20が少な
くともそれぞれ隣接する不純物濃度の低い前記P型領域
14b、14dまで延在しないように構成されている。
即ち、前記電極配線層17、18の前記一端部19、2
0は前記両端の前記N型領域14a及び14e内に収
まるように形成される。
【0015】前記実施例において縦型Nチャンネルパワ
ーMOSトランジスタについて説明したが、同様に、縦
型PチャンネルパワーMOSトランジスタだけでなく横
型のパワーMOSトランジスタにも適用できることは当
業者には明らかである。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、逆方向に直列接続され
た多数のツェナーダイオード対からなる双方向ポリシリ
コンツェナーダイオードをドレイン・ゲート間に内蔵し
たパワーMOSトランジスタにおいて、前記双方向ポリ
シリコンツェナーダイオードの両端の第1導電型のポリ
シリコン領域に設けられ、前記パワーMOSトランジス
タのドレイン及びゲートにそれぞれ接続される電極配線
層の一端部が少なくとも隣接する不純物濃度の低い第2
導電型のポリシリコン領域まで延在しないように形成さ
れているので、前記電極配線層は前記第2導電型のポリ
シリコン領域に対してフィールドプレートとして作用せ
ず、双方向ポリシリコンツェナーダイオードの耐圧が低
下することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による縦型Nチャンネルパワー
MOSトランジスタのドレイン・ゲート間に接続されて
逆方向に直列接続された多数のツェナーダイオード対か
らなる双方向ポリシリコンツェナーダイオードを示す断
面図である。
【図2】従来の縦型NチャンネルパワーMOSトランジ
スタを用いて誘導性負荷を駆動する駆動回路を示す図で
ある。
【図3】従来の縦型NチャンネルパワーMOSトランジ
スタのドレイン・ゲート間に接続されて逆方向に直列接
続された多数のツェナーダイオード対からなる双方向ポ
リシリコンツェナーダイオードを示す断面図である。
【符号の説明】
10…双方向ポリシリコンツェナーダイオード、11…
型半導体基板、12…N型エピタキシャル層、1
3…フィールド酸化膜、14a、14c、14e…N
型領域、14b、14d…P型領域、15…電極、16
…絶縁膜、17、18…電極配線層、19、20…電極
配線層の一端部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パワーMOSトランジスタを構成する半
    導体基板のフィールド絶縁膜上に形成され、前記パワー
    MOSトランジスタのドレイン・ゲート間に接続されて
    逆方向に直列接続されたツェナーダイオード対からなる
    双方向ポリシリコンツェナーダイオードを具備し、前記
    双方向ポリシリコンツェナーダイオードを覆う絶縁膜の
    開口部をとおして両端の第1導電型ポリシリコン領域に
    設けられる電極配線層をその一端部が少なくとも隣接す
    る第2導電型ポリシリコン領域に延在しないように形成
    することを特徴とする双方向ポリシリコンツェナーダイ
    オードをドレイン・ゲート間に内蔵したパワーMOSト
    ランジスタ。
  2. 【請求項2】 前記電極配線層の前記一端部を前記両端
    の前記第1導電型ポリシリコン領域内に収まるように設
    けることを特徴とする請求項1記載の双方向ポリシリコ
    ンツェナーダイオードをドレイン・ゲート間に内蔵した
    パワーMOSトランジスタ。
JP25690399A 1999-09-10 1999-09-10 パワーmosトランジスタ Pending JP2001085681A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6495863B2 (en) * 2000-10-31 2002-12-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having diode for input protection circuit of MOS structure device
US7771375B2 (en) 2003-09-29 2010-08-10 Ein Co. Ltd. Technical Center Cushion and acoustic system with the cushion

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6495863B2 (en) * 2000-10-31 2002-12-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having diode for input protection circuit of MOS structure device
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