JP2002198438A - 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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JP2002198438A
JP2002198438A JP2000396119A JP2000396119A JP2002198438A JP 2002198438 A JP2002198438 A JP 2002198438A JP 2000396119 A JP2000396119 A JP 2000396119A JP 2000396119 A JP2000396119 A JP 2000396119A JP 2002198438 A JP2002198438 A JP 2002198438A
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JP
Japan
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mos transistor
type
drain
power mos
diffusion layer
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Withdrawn
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JP2000396119A
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English (en)
Inventor
Takeshi Koyanagi
毅 小柳
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要最低限の素子面積で、高サージ耐性およ
び低オン抵抗を実現できるパワーMOSトランジスタを
提供する。 【解決手段】 ドレイン22が出力端子44に接続され
た複数のMOSトランジスタ1,2から成る横型パワー
MOSトランジスタである。出力端子44に近接するM
OSトランジスタ2のみが、ドレイン22に出力端子4
4から入力されるサージ電流を基板10内に引き抜く拡
散層60を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばスイッチ
ング素子として大電流を駆動できる横型パワーMOSト
ランジスタの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に、従来の横型パワーMOSトラン
ジスタの主要部の断面図を示す。図3の横型パワーMO
Sトランジスタでは、低濃度のp型にドープされた半導
体基板10内に、高濃度n型拡散によって形成されたn
型埋め込み拡散層12が形成される。あとに続く工程中
で、埋め込み拡散層12が拡散するのを最小限に抑える
ため、通常、不純物には比較的拡散係数の小さいヒ素や
アンチモンが利用される。そして、p型半導体基板10
上に、適当な条件のもとでエピタキシャル成長したエピ
タキシャル層14が形成される。エピタキシャル層14
は、p型半導体基板10の結晶構造を引き継ぐことがで
きるので、デバイス製作に適した層を得ることができ
る。
【0003】エピタキシャル層14内には、p型ウェル
16が形成される。p型ウェル16は、たとえば、ボロ
ン等の高エネルギー高ドーズイオン注入によってp
ーパントを導入した後、引き続き、高温工程でドーパン
トを再拡散することで形成される。
【0004】エピタキシャル層14の表面には、厚いフ
ィールド酸化膜18から成る複数の素子分離領域によっ
て分離された複数の素子領域が形成される。p型ウェル
16内には、第1のソースとなる第1のn型領域20
と、ドレインとなる第2のn型領域22と、第1のゲー
ト電極24と、から構成される第1のn型MOSトラン
ジスタ26、および、第2のソースとなる第3のn型領
域28と、第1のMOSトランジスタ26と共通のドレ
インのn型領域22と、第2のゲート電極30と、から
構成される第2のn型MOSトランジスタ32と、が形
成される。また、第1および第2のMOSトランジスタ
26,32のソースは、それぞれに対応する第1および
第2のp型領域34,36を介して、p型ウェル16と
接続する。
【0005】p型ウェル16は、エピタキシャル層14
内に形成されたn型拡散層38、および、n型埋め込み
拡散層12によって、完全に取り囲まれる。また、p型
半導体基板10の電位は、p型半導体基板10およびエ
ピタキシャル層14内に形成されたp型拡散層40,4
2によって外部に取り出される。
【0006】パッド44には、n型拡散層46を介して
n型拡散層38に接続された電極48と、n型領域22
と接続されたドレイン電極50と、が接続され、一方、
第1および第2のソース電極52,54が内部回路ある
いは接地電位(GND)に接続される。また、p型拡散
層56を介してp型拡散層42に基板電極58が接続さ
れる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
図3に示した横型MOSトランジスタの構造には、次の
ような問題点を有していた。すなわち、上記の構造で
は、ドレイン用パッド44からドレイン電極50を介し
て素子内部に入力されたサージ電流はソース電極52,
54に向かって流れることになる。このため、ソース領
域20,28とドレイン領域22との間の高電圧が印加
され、その結果、サージ破壊が起きるおそれがある。
【0008】このため、図4に示すように、ドレイン領
域22とn型埋め込み拡散層12との間に、更に、n型
拡散層60を配置した構造が提案されている。この新た
な構造によれば、ドレイン電極50からのサージ電流
を、追加されたn型拡散層60を介して、n型埋め込み
拡散層12に逃がすことが可能となる。それにより、ソ
ース領域20,28とドレイン領域22との間に対する
高電圧印加を防止し、サージ破壊を防ぐことが可能とな
る。
【0009】ところが、この構造では、追加されたn型
拡散層60の横方向拡散によって、ソース−ドレイン間
の耐圧が小さくなり、サージ耐性が劣化してしまう。サ
ージ耐性を増大させるには、ソース−ドレイン間の距離
を大きくしなければならない。しかし、この場合、オン
抵抗が増大するという新たな問題が生じてしまう。
【0010】本発明は、このような課題を解決し、オン
抵抗の増大を招くことなく、サージ耐性を大きくするこ
とができる構造を備えたパワーMOSトランジスタを提
供することを目的とする。
【0011】本発明の他の目的は、必要最低限の素子面
積で、高サージ耐性および低オン抵抗を実現できるパワ
ーMOSトランジスタを提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、ドレインが出力端子に接続された複数の
MOSトランジスタから成る横型パワーMOSトランジ
スタにおいて、前記MOSトランジスタのうち前記出力
端子に近接する位置に配置されるMOSトランジスタ
は、ドレインに前記出力端子から入力されるサージ電流
を基板内に引き抜くサージ電流引き抜き手段を備えるパ
ワーMOSトランジスタであることを特徴とする。ここ
で、前記サージ電流引き抜き手段は、前記ドレインと前
記基板との間に配置され、前記ドレインと同一の導電型
を有する不純物拡散層である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。以下の図面の記載において、上記
の図3および図4と同一または類似の部分には同一また
は類似の符号を付している。
【0014】図1は、本発明の実施の形態に係るパワー
MOSトランジスタの主要部の構成を示す断面図、図2
は、その平面図である。図1において、このパワーMO
Sトランジスタは、上記の図3に示した第1のパワーM
OSトランジスタの構造と、図4に示した第2のパワー
MOSトランジスタの構造と、を組合わせた構造を有し
ている。すなわち、本発明の実施の形態に係るパワーM
OSトランジスタは、図1に示すように、ドレイン用パ
ッド44から所定の距離だけ離れた位置までは図4に示
した構造を有する第2のパワーMOSトランジスタ2を
配置し、それ以降は図3に示した構造を有する第1のパ
ワーMOSトランジスタ1を配置した構造を採ってい
る。
【0015】図1において、第1のパワーMOSトラン
ジスタ1は、上記の図3に示したパワーMOSトランジ
スタと同様、低濃度のp型にドープされた半導体基板1
0内に、高濃度n型拡散によって形成されたn型埋め込
み拡散層12が形成される。そして、p型半導体基板1
0上に、適当な条件のもとでエピタキシャル成長したエ
ピタキシャル層14が形成される。
【0016】エピタキシャル層14内には、p型ウェル
16が形成される。エピタキシャル層14の表面には、
厚いフィールド酸化膜18から成る複数の素子分離領域
によって分離された複数の素子領域が形成される。p型
ウェル16内には、第1のソースとなる第1のn型領域
20と、ドレインとなる第2のn型領域22と、第1の
ゲート電極24と、から構成される第1のn型MOSト
ランジスタ26、および、第2のソースとなる第3のn
型領域28と、第1のMOSトランジスタ26と共通の
ドレインのn型領域22と、第2のゲート電極30と、
から構成される第2のn型MOSトランジスタ32と、
が形成される。また、第1および第2のMOSトランジ
スタ26,32のソースは、それぞれに対応する第1お
よび第2のp型領域34,36を介して、p型ウェル1
6と接続する。
【0017】p型ウェル16は、エピタキシャル層14
内に形成されたn型拡散層38、および、n型埋め込み
拡散層12によって、完全に取り囲まれる。また、p型
半導体基板10の電位は、p型半導体基板10およびエ
ピタキシャル層14内に形成されたp型拡散層40,4
2によって外部に取り出される。
【0018】ドレイン用パッド44には、n型拡散層4
6を介してn型拡散層38に接続された電極48と、n
型領域22と接続されたドレイン電極50と、が接続さ
れ、一方、第1および第2のソース電極52,54が内
部回路あるいは接地電位(GND)に接続される。ま
た、p型拡散層56を介してp型拡散層42に基板電極
58が接続される。
【0019】一方、第2のパワーMOSトランジスタ2
は、上記の図4に示したパワーMOSトランジスタと同
様、ドレイン領域22とn型埋め込み拡散層12との間
に、n型拡散層60が配置されている。ただし、ソース
領域20,28とドレイン領域22と間の距離を十分大
きくしている点だけが異なっている。つまり、この第2
のパワーMOSトランジスタは、オン抵抗を多少犠牲に
して、サージ対策が施されている。
【0020】上記の構造によれば、ドレイン用パッド4
4の近傍には、サージ対策が施された第2のパワーMO
Sトランジスタ2が配置され、ドレイン用パッド44か
ら離れた位置には、オン抵抗を確保するため第1のパワ
ーMOSトランジスタ1が、配置される。このため、比
較的素子面積が大きいサージ対策用の第2のMOSトラ
ンジスタを必要最小限の数だけ配置されることになる。
それにより、必要最低限の素子面積で、高サージ耐性お
よび低オン抵抗を実現できるパワーMOSトランジスタ
を実現することができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、オン抵抗の増大を招く
ことなく、サージ耐性を大きくする構造を備えたパワー
MOSトランジスタを提供できる。
【0022】本発明によれば、必要最低限の素子面積
で、高サージ耐性および低オン抵抗を実現するパワーM
OSトランジスタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るパワーMOSトラン
ジスタの主要部の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るパワーMOSトラン
ジスタの主要部の平面図である。
【図3】従来技術に係るパワーMOSトランジスタの主
要部の断面図である。
【図4】従来技術に係る他のパワーMOSトランジスタ
の主要部の断面図である。
【符号の説明】
1 第1のパワーMOSトランジスタ 2 第2のパワーMOSトランジスタ 10 p型半導体基板 12 n型埋め込み拡散層 14 エピタキシャル層 16 p型ウェル 18 フィールド酸化膜 20 第1のソース領域 22 ドレイン領域 24 第1のゲート電極 26 第1のn型MOSトランジスタ 28 第2のソース領域 30 第2のゲート電極 32 第2のn型MOSトランジスタ 34,36 p型領域 38,46,60 n型拡散層 40,42,56 p型拡散層 44 ドレイン用パッド 48 電極 50 ドレイン電極 52,54 ソース電極 58 基板電極 62 ソース用パッド(GND)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 AZ10 BH04 BH05 BH13 CA05 CA10 EZ20 5F040 DA22 DA23 DB01 EB02 ED09 EF18 5F048 AA02 AA05 AB03 AB10 AC06 BA07 BA12 BB16 BC03 BG12 CC08 CC15 CC18

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドレインが出力端子に接続された複数の
    MOSトランジスタから成る横型パワーMOSトランジ
    スタにおいて、 前記MOSトランジスタのうち前記出力端子に近接する
    位置に配置されるMOSトランジスタは、ドレインに前
    記出力端子から入力されるサージ電流を基板内に引き抜
    くサージ電流引き抜き手段を備えることを特徴とするパ
    ワーMOSトランジスタ。
  2. 【請求項2】 前記サージ電流引き抜き手段は、前記ド
    レインと前記基板との間に配置され、前記ドレインと同
    一の導電型を有する不純物拡散層であることを特徴とす
    る請求項1に記載のパワーMOSトランジスタ。
JP2000396119A 2000-12-26 2000-12-26 パワーmosトランジスタ Withdrawn JP2002198438A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008091445A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置
JP2016508671A (ja) * 2013-01-30 2016-03-22 マイクロチップ テクノロジー インコーポレイテッドMicrochip Technology Incorporated Esd自己保護を有するdmos半導体デバイスおよびそれを備えたlinバスドライバ

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