JP3308528B2 - モノリシック集積半導体 - Google Patents

モノリシック集積半導体

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JP3308528B2 JP50907591A JP50907591A JP3308528B2 JP 3308528 B2 JP3308528 B2 JP 3308528B2 JP 50907591 A JP50907591 A JP 50907591A JP 50907591 A JP50907591 A JP 50907591A JP 3308528 B2 JP3308528 B2 JP 3308528B2
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Description

【発明の詳細な説明】 従来の技術 本発明は、請求の範囲第1項の上位概念によるモノリ
シック集積半導体に関する。
公知のモノリシック集積半導体(DE−OS3227436)で
は、サブストレートが第1の主表面下に弱くドーピング
した領域(サブストレート領域n-)と、第2の主表面下
に(少なくとも製造された装置では)同じ伝導形式の高
くドーピングした領域(サブストレート領域n+)を有し
ている。第1の主表面から第1のゾーン(p)と第2の
ゾーン(n+)が拡散注入される。第1のゾーンはサブス
トレートと共にpn接合部を形成し、第2のゾーンはサブ
ストレートと同じ伝導形式であるが第1のゾーンとは接
触していない。
サブストレートの第1の主表面は接触窓を除いて、絶
縁されたパッシブ層により覆われている。この層の上に
金属カバー電極がある。金属カバー電極は第1の主表面
に隣接するサブストレート領域(サブストレート領域
n-)、第1のゾーン(p)の縁部領域および第2のゾー
ン(n+)の縁部領域を覆っている。
空間電荷領域上にある金属カバー電極によりここで
は、プレーナ型トランジスタ構成の(場合により降伏電
圧の影響と結び付いた)環境影響に対する保護が得られ
る。そのためにカバー電極は、ベースとコレクタの間
の、分圧器により定められる電位にある。降伏電圧は実
質的にこの電位とカバー電極下の酸化物の厚さにより定
められる。
分圧器の使用は比較的コストのかかる手段であり、分
圧器を半導体構成に集積することは相応のシリコン面積
を必要とする。その他に、酸化物の厚さは同じままで降
伏電圧の高くなることが所望される。
発明の利点 カバー電極の下に達するゾーン((第1のゾーンpな
いし第2のゾーンn+)より弱くドーピングした1つまた
は2つの付加的ゾーン(ゾーンπないしゾーンν)を拡
散注入することにより、酸化物の厚さは同じままで、公
知の半導体構成よりも高い降伏電圧を得ることができ
る。これにより所定の場合には、カバー電極を接続する
ための分圧器を省略して、所望の阻止能力をカバー電極
とベース/アノードないしコレクタ/カソードとの接続
により達成することができる。
図面 本発明を図面に基づき詳細に説明する。
図1は、従来技術による分圧器を備えたモノリシック
集積半導体構成を示す。
図2は、n+ゾーンに配置された付加的ゾーン(ゾーン
ν)の備えた本発明によるモノリシック半導体構成を示
す。
図3は、pゾーンに配属された付加的ゾーン(ゾーン
π)を備えた本発明によるモノリシック半導体構成を示
す。
図4は、図2と図3の2つの付加的ゾーン(ゾーンν
とゾーンπ)を含む半導体構成を示す。
図5は、図2に従い配線された半導体構成を示す。
図6は、図3に従い配線された半導体構成を示す。
図7は、従来の技術と比較して、図2の付加的ゾーン
(ゾーンν)を使用した場合の降伏電圧の上昇を示す線
図である。
図8は、従来の技術と比較して、図3の付加的ゾーン
(ゾーンπ)を使用した場合の降伏電圧の上昇を示す線
図である。
一般的に本発明はプレーナ技術でのトランジスタに適
用されるべきであることがわかる。その際エミッタは重
要ではないから、図1から図6にはnpnトランジスタの
ベース−コレクタ−ダイオードのみが図示されている。
その際ベースにはA(アノード)が、コレクタにはK
(カソード)が付されている。
本発明はpnpトランジスタにも適している。その場合
はpドーピング部とnドーピング部をそれぞれ反対に交
換する。
図1にはモノリシイック集積半導体構成1が示されて
いる。この半導体構成の製造のための出発材料はシリコ
ンサブストレート2である。シリコンサブストレートの
前面(第1図の主表面3)は弱くドーピングされており
(サブストレート領域n-)、裏面(第2の主表面4)は
高くドーピングされている(サブストレート領域n+)。
前面3には公知のようにホト技術、ドーピングおよび
拡散を用いて、第1のゾーン(p)と第2のゾーン
(n+)が作製される。第1のゾーンはサブストレート2
と共にpn接合部を形成し、第2のゾーンはサブストレー
トと同じ伝導形式である。第1のゾーン(p)と第2の
ゾーン(n+)は相互に接触しない。第2のゾーン(n+
はエミッタと共に同時に拡散注入することができる。
前面3は接触窓を除いて絶縁パッシブ層5により覆わ
れている。この層の上には金属カバー電極Dが配置され
ている。カバー電極Dは前面3に隣接するサブストレー
ト領域(サブストレート領域n-)、第1のゾーン(p)
の縁部領域および第2のゾーン(n+)の縁部領域を覆
う。
前面3には第1のゾーン(p)と接続されてアノード
Aに対する端子が配置されている。裏面4にはサブスト
レート領域(n+)と接続されてカソードK(コレクタ)
に対する端子が配置されている。第2のゾーン(n+
は、アノードAとカソードKの間に阻止電圧が印加され
る際に、カバー電極下の領域への空間電荷を限定する。
図1の従来技術によれば、カバー電極Dは、抵抗R1と
R2により形成される分圧器によりアノードAとカソード
Kの間に接続することができる。アノードAとカソード
Kの間でR1ないしR2=0である場合に達成可能な降伏電
圧はU1ないしU2である。その際U1は、カバー電極D、そ
の下の酸化物5およびシリコン2により形成されるMOS
構造体の濃厚降伏電圧、U2は希薄降伏電圧である。R1:R
2=U2:U1であれば、最大達成可能降伏電圧はU1+U2であ
る。公知技術から分圧器R1/R2を次のようにモノリシッ
ク集積化できることが知られている。すなわち、抵抗R1
をカソードKの代わりに、実質的に同じ電位にある前面
3上の第2のゾーン(n+)と接続するのである。さらに
アノードAとKの間でどのように阻止電圧を補償し得る
かが公知である。これは、例えば必要に応じて短絡され
る抵抗に直列のゼナーダイオードにより行う。
図2による本発明の半導体構成ではカバー電極Dが、
第2のゾーン(n+)に隣接する付加的ゾーン(ゾーン
ν)を覆う。この付加的ゾーンの表面濃度は第2のゾー
ン(n+)よりも低い。
図3による本発明の半導体構成ではカバー電極Dが、
第1のゾーン(p)に隣接する付加的ゾーン(ゾーン
π)を覆う。この付加的ゾーンの表面濃度は第1のゾー
ン(p)よりも低い。
図4では2つの付加的ゾーン(ゾーンνとゾーンπ)
が備えられている。
2つの付加的ゾーンνとπは公知のように、ホト技
術、ドーピングおよび拡散により作製される。
図5には図2に相応した、付加的ゾーンνを有する構
成が示されている。この構成ではカバー電極Dとアノー
ドAが接続されており、カバー電極Dは第1のゾーン
(p)と同じ電位にある。
図7の線図から付加的ゾーンνの有用性がわかる。こ
こには付加的ゾーンνがない場合(下側の曲線部分)と
ある場合(上側の曲線部分)についての希薄降伏電圧が
プロットされている。上に向かって降伏電圧が、右に向
かってカバー電極Dの下の酸化層の厚さがプロットされ
ている。酸化層の厚さに応じて付加的ゾーンνを使用し
た場合、部分的に降伏電圧に対して明らかに高い値が達
成されていることがわかる。
図6には図3に相応した、付加的ゾーンπを有する構
成が示されている。ここではカバー電極DはカソードK
と接続されており、カバー電極DとカソードKは同じ電
位にある。第2のゾーン(n+)との接続も可能である。
図8には図7と同様に、付加的ゾーンπがある場合と
ない場合の濃厚降伏電圧がプロットされている。ここで
もカバー電極D下の酸化層の厚さに応じて、付加的ゾー
ンπを設ければ降伏電圧に対して明らかに高い値が達成
されることが明らかである。
したがって図5と図6に相応した構成により所定の場
合において、アノードとカソードとの間の所望の阻止能
力が、シリコン面を必要とする分圧器の集積なしでも達
成される。
図4に相応する構成は、分圧器R1/R2と関連してさら
に高い阻止能力が所望される場合に有利である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特表 昭59−500073(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/68 H01L 29/06 H01L 29/78 654 H01L 29/861

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モノリシック集積半導体であって、 第1の主表面(3)下に弱くドーピングされた領域(サ
    ブストレート領域n-)と、第2の主表面(4)下に同じ
    伝導形式の高くドーピングされた領域(サブストレート
    領域n+)とを有するサブストレート(2)に、第1の主
    表面(3)から第1のゾーン(p)と、第2のゾーン
    (n+)とが拡散注入されており、 前記第1のゾーン(p)はサブストレート(2)と共に
    pn接合部を形成しており、 前記第2のゾーン(n+)は、サブストレート(2)と同
    じ伝導形式を有しており、かつ第1のゾーン(p)とは
    接しておらず、 接触窓を除いてサブストレート(2)の第1の主表面
    (3)を覆う絶縁パッシブ層(5)と、当該層(5)上
    に配置されたカバー電極(D)とが設けられており、 該カバー電極(D)は、前記の第1の主表面(3)に隣
    接する領域(サブストレート領域n-)、第1のゾーン
    (p)の縁部領域および第2のゾーン(n+)の縁部領域
    を覆っているモノリシック集積半導体において、 第1の主表面(3)から、第2のゾーン(n+)に所属す
    る、第1のゾーン(p)に接触しない付加的ゾーン
    (ν)が拡散注入されており、 当該付加的ゾーン(ν)は、第2のゾーン(n+)と同じ
    伝導形式であるが、該第2のゾーンと比較して少なくド
    ーピングされており、第2のゾーン(n+)の下方に配置
    されており、かつその縁部領域をカバー電極(D)の領
    域に有し、これによりカバー電極(D)の下方で第2の
    ゾーン(n+)がサブストレート(2)(n-)に直接隣接
    するのを阻止するように構成されていることを特徴とす
    る モノリシック集積半導体。
  2. 【請求項2】第1の主表面(3)から、第1のゾーン
    (p)に設けられた付加的なゾーン(π)が拡散注入さ
    れており、 当該付加的ゾーン(π)は、第2のゾーン(n+)に所属
    する付加的なゾーン(ν)に接触しておらず、第1のゾ
    ーン(p)と同じ伝導形式であるが、該第1のゾーンと
    比較して少なくドーピングされており、第1のゾーン
    (p)の下方に配置されており、かつその縁部領域をカ
    バー電極(D)の領域に有し、これによりカバー電極
    (D)の下方で第1のゾーン(p)がサブストレート
    (2)(n-)に直接隣接するのを阻止するように構成さ
    れている 請求の範囲第1項記載のモノリシック集積半導体。
  3. 【請求項3】カバー電極(D)の電位は、第2のゾーン
    (n+)またはサブストレート(2)の第2の主表面
    (4)の電位である 請求の範囲第1項または第2項記載のモノリシック集積
    半導体。
  4. 【請求項4】カバー電極(D)は、第1のゾーン(p)
    と同じ電位であるか、または大きくても1または数ダイ
    オード動作電圧だけそれとは異なる 請求の範囲第1項または第2項記載のモノリシック集積
    半導体。
  5. 【請求項5】カバー電極(D)の電位は、分圧器(R1/R
    2)により、第1のゾーン(p)と第2のゾーン(n+
    またはサブストレート(2)の第2の主表面(4)との
    間の電位とされる 請求の範囲第1項または第2項記載のモノリシック集積
    半導体。
  6. 【請求項6】分圧器(R1/R2)はオーミックかつモノリ
    シックに集積化されている 請求の範囲第5項記載のモノリシック集積半導体。
  7. 【請求項7】分圧器(R1/R2)は、例えばゼナーダイオ
    ードを分圧器(R1/R2)の部分抵抗の少なくとも1つに
    直列に短絡接触するかまたは部分抵抗に並列に短絡接続
    することにより調整可能である 請求の範囲第6項記載のモノリシック集積半導体。
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WO1992000606A1 (de) 1992-01-09
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