JP2001085682A - 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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JP2001085682A
JP2001085682A JP25694499A JP25694499A JP2001085682A JP 2001085682 A JP2001085682 A JP 2001085682A JP 25694499 A JP25694499 A JP 25694499A JP 25694499 A JP25694499 A JP 25694499A JP 2001085682 A JP2001085682 A JP 2001085682A
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JP
Japan
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zener diode
mos transistor
power mos
gate
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JP25694499A
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Shogo Mori
昌吾 森
Kyozo Ito
恭三 伊藤
Takayuki Ito
高幸 伊藤
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
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
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • 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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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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、ツェナー動作電圧Vzが時間と共にシフトす
ることのない前記双方向ポリシリコンツェナーダイオー
ドを提供する。 【解決手段】 パワーMOSトランジスタ16を構成す
る半導体基板11のフィールド絶縁膜13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
14を具備し、前記双方向ポリシリコンツェナーダイオ
ードにおけるP型領域14b、14dの不純物濃度を
0.95×1018cm−3以上、好ましくは0.95
〜3.0×1018cm−3に設定している。

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・ゲート間に接続される双方向ポリ
シリコンツェナーダイオードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3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が接続されている。前記MOSFET
31のゲートGに入力電圧を印加して前記駆動回路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
を前記ツェナーダイオード34によって防止している。
【0003】しかして、前記ポリシリコンツェナーダイ
オード34は前記MOSFET31を構成する半導体基
板のフィールド酸化膜上に形成されるが、前記駆動回路
30を連続動作させると、前記ポリシリコンツェナーダ
イオード34のツェナー動作電圧Vzが時間と共に徐々
に20〜30%もシフト(上昇)して、前記フライバッ
ク電圧により前記MOSFET31が破壊したり、或い
は前記駆動回路30の所定の動作が阻害される。
【0004】
【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、ツェナー動作電圧Vzが時間と共にシフトすること
のない前記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。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明においては、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におけるP型領域の不純物濃度を
0.95×1018cm−3以上、好ましくは0.95
〜3.0×1018cm−3に設定している。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明者は、厚さ3700オング
ストロームのポリシリコンにP型不純物としてボロン
を、N型不純物として砒素をイオン注入、拡散してN型
不純物濃度が1×1020cm−3のN−P接合を有
する複数個のツェナーダイオード対をからなり、ツェナ
ー動作電圧が180VのツェナーダイオードをパワーM
OSトランジスタと一体に形成し、誘導性負荷を有する
前記した駆動回路を構成して連続動作させて動作特性を
測定したところ、特に、P型領域の不純物濃度と前記ツ
ェナー動作電圧のシフト量との間には図1に示すような
関係があることを見出だした。
【0007】即ち、前記ツェナーダイオードのP型領域
の不純物濃度が0.95×1018cm−3より低くな
ると、前記ツェナー動作電圧が急激に上昇してその電圧
シフト量は20〜30%にも増加してしまう。つまり、
180Vのツェナー動作電圧に対して36〜54Vも上
昇する。
【0008】それ故、本発明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構成するP型不純物濃度
を0.95×1018cm−3以上とし、好ましくは
0.95〜3.0×1018cm−3に設定して前記不
所望な電圧シフト量を抑制している。
【0009】
【実施例】図2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
を有する半導体装置10を模式的にを示す。
【0010】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LOCOS技術による
フィールド絶縁膜13が設けられ、前記フィールド絶縁
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
らなる双方向ポリシリコンツェナーダイオード14が設
けられている。なお、図2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。
【0011】また、前記フィールド絶縁膜13の直下に
はP型ウエル15が形成され、前記双方向ポリシリコン
ツェナーダイオード14に隣接して前記N型半導体基
板11には縦型NチャンネルパワーMOSトランジスタ
16が設けられている。
【0012】前記パワーMOSトランジスタ16は、前
記N型エピタキシャル層12上に設けられたゲート絶
縁膜17と、前記ゲート絶縁膜17上に形成されたゲー
ト電極18と、前記ゲート絶縁膜17下に位置しチャン
ネルを形成するP型ベース領域19と、前記P型ベース
領域19に設けられたN型ソース領域20及び前記N
型半導体基板11に形成されたドレイン電極21とか
ら構成されている。
【0013】しかして、前記双方向ポリシリコンツェナ
ーダイオード14は次のように構成される。即ち、前記
フィールド絶縁膜13上にノンドープのポリシリコン膜
を3700オングストロームの厚さに被着した後、ボロ
ン及び砒素を順次イオン注入、拡散して幅が数ミクロ
ン、不純物濃度が1.0×1018cm−3のP型領域
14b、14d、及び幅が数ミクロン、不純物濃度が1
×1020cm−3のN型領域14a、14c、14
eを形成し、前記N型領域14a及び前記P型領域1
4dには前記パワーMOSトランジスタ16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を設けてい
る。
【0014】前記したように、前記双方向ポリシリコン
ツェナーダイオードのツェナー動作電圧の電圧シフト量
は前記P型領域14b、14dの不純物濃度に依存する
が、その好適な不純物濃度は図1に示したように、0.
95〜3.0×1018cm−3であり、また、N型不
純物濃度は1〜10×1020cm−3である。
【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P型不純物濃度を0.9
5×1018cm−3以上とし、好ましくは0.95〜
3.0×1018cm−3に設定することにより、時間
と共にシフトする不所望な電圧シフト量を抑制すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるパワー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において、P型領域の不純物濃度と
ツェナー動作電圧のシフト量との関係を示す図である。
【図2】本発明の実施例によるドレイン・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
を有する縦型NチャンネルパワーMOSトランジスタを
示す断面図である。
【図3】従来のドレイン・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有する縦型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。
【符号の説明】
10…半導体装置、11…N型半導体基板、12…N
型エピタキシャル層、13…フィールド絶縁膜、14
…双方向ポリシリコンツェナーダイオード、14a、1
4c、14e…N型領域、14b、14d…P型領
域、15…P型ウエル、16…パワーMOSトランジス
タ、17…ゲート絶縁膜、18…ゲート電極、19…P
型ベース領域、20…N型ソース領域、21…ドレイ
ン電極

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におけるP型領
    域が0.95×1018cm−3以上の不純物濃度を有
    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】 N型領域が1×1020cm−3以上の
    不純物濃度を有す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。
JP25694499A 1999-09-10 1999-09-10 パワーmosトランジスタ Withdrawn JP2001085682A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004356622A (ja) * 2003-04-18 2004-12-16 St Microelectron Srl 接合型電子部品および前記電子部品を含む集積された電力装置
US9349721B2 (en) 2011-09-29 2016-05-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device

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