JP3510749B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3510749B2
JP3510749B2 JP32035596A JP32035596A JP3510749B2 JP 3510749 B2 JP3510749 B2 JP 3510749B2 JP 32035596 A JP32035596 A JP 32035596A JP 32035596 A JP32035596 A JP 32035596A JP 3510749 B2 JP3510749 B2 JP 3510749B2
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弘樹 江藤
孝昭 齋藤
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特にパワー部と制御部とが同一半導体基板上に形成され
たパワー半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device,
In particular, it relates to a power semiconductor device in which a power section and a control section are formed on the same semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、従来の一般的な制御部とパワー
部とを有したパワーMOSFETの断面図である。N+
型半導体基板1には、その表面にN-型のエピタキシャ
ル層2を有しており、上記したパワー部のドレイン領域
の一部を構成する。パワー部のドレイン領域2には多数
の規則的に配列されたP型のボディ領域5を備えてお
り、そのボディ領域5内には、リング状のN+型のソー
ス領域4が形成されている。チャネル領域3となるボデ
ィー領域5上には絶縁層を介して、多結晶シリコンから
なるゲート電極7が形成され、さらに、ゲート絶縁膜を
介してアルミニウム等の金属が蒸着されソース領域4を
共通接続するソース電極8が形成される。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a sectional view of a conventional power MOSFET having a general control section and a power section. N +
The type semiconductor substrate 1 has an N − type epitaxial layer 2 on its surface, and constitutes a part of the drain region of the power section. The drain region 2 of the power portion is provided with a number of regularly arranged P type body regions 5, and in the body region 5, a ring-shaped N + type source region 4 is formed. . A gate electrode 7 made of polycrystalline silicon is formed on the body region 5 to be the channel region 3 via an insulating layer, and a metal such as aluminum is vapor-deposited via the gate insulating film to commonly connect the source regions 4 to each other. The source electrode 8 is formed.

【0003】一方、制御部となるN-型のエピタキシャ
ル層2はP型の拡散層で電気的に分離され、その分離領
域PW内にはMOSトランジスタ等の複数の素子が形成
され、上記パワー部を制御する所定の制御回路が形成さ
れる。この制御部には、パワー部に形成されたパワーM
OSFETが主に異常時に発生する過電流、過電圧保護
のための保護回路が内蔵されており、異常時にパワーM
OSFETが破壊するのを抑制している。
On the other hand, the N-type epitaxial layer 2 serving as a control portion is electrically isolated by a P-type diffusion layer, and a plurality of elements such as MOS transistors are formed in the isolation region PW. A predetermined control circuit for controlling the is formed. This control unit has a power M formed in the power unit.
The OSFET mainly has a built-in protection circuit for overcurrent and overvoltage protection that occurs when an abnormality occurs.
It suppresses the destruction of the OSFET.

【0004】上記制御部に形成される過電流保護回路
は、例えば、図5に示すように、パワーMOSFETに
流れる異常電流を検出する電流検出抵抗Rと、定電流源
M1、M2と、定電流源M1、M2によって形成された
基準電圧Vrefと検出抵抗Rによって検出された検出電圧
とを比較する比較器9と、比較器9から出力される出力
信号で制御されパワーMOSFETをON/OFFする
MOSFETとから構成され、過電流がパワーMOSF
ETに流れた時には、比較器から所定の出力信号が出力
されMOSFETをONさせパワーMOSFETのゲー
トに供給される所定の信号を遮断しパワーMOSFET
をOFFさせ過電流によるパワーMOSFETの破壊を
阻止する。上記した同様の技術は、例えば、特開平7−
231090号公報に記載されている。
The overcurrent protection circuit formed in the control unit is, for example, as shown in FIG. 5, a current detection resistor R for detecting an abnormal current flowing through a power MOSFET, constant current sources M1 and M2, and a constant current. A comparator 9 for comparing a reference voltage Vref formed by the sources M1 and M2 with a detection voltage detected by a detection resistor R, and a MOSFET controlled by an output signal output from the comparator 9 to turn on / off a power MOSFET. And the overcurrent is power MOSF
When it flows to ET, a predetermined output signal is output from the comparator, the MOSFET is turned on, and the predetermined signal supplied to the gate of the power MOSFET is cut off to turn off the power MOSFET.
Is turned off to prevent destruction of the power MOSFET due to overcurrent. A similar technique described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-
It is described in Japanese Patent No. 231090.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記過電流保護回路
は、図4に示した制御部に形成される。定電流源として
NchデプリションMOSFET、そのデプリションM
OSFETに直列にNchデプリションMOSFETの
ドレイン、ゲートが短絡するように接続形成され、所定
の基準電圧Vrefを形成し制御部内に形成された比較器に
供給している。
The overcurrent protection circuit is formed in the control section shown in FIG. Nch depletion MOSFET as a constant current source, and its depletion M
The drain and gate of the Nch depletion MOSFET are connected in series to the OSFET so as to be short-circuited, and a predetermined reference voltage Vref is formed and supplied to the comparator formed in the control unit.

【0006】定電流源をNchデプリションMOSFE
Tで形成した場合、以下のような不具合がある。制御部
のPウェル領域にNchデプリションMOSFETを形
成する場合、NchMOSFETのチャネルとなる領域
には、ゲート電極を形成する前にN型の不純物(As、
P等)が注入・拡散される。しかし、その後、パワー部
に形成されるパワーMOSFETの製造工程では、P又
はN型チャネル領域(P又はN型ボディ領域)及びP又
はN型高濃度領域を拡散形成するための高温の熱処理工
程があるために、先に拡散してあるNchデプリション
MOSFETのチャネル領域となるN型不純物拡散領域
がさらに拡散されるPウェル領域が浅い場合には、N型
不純物拡散領域がPウェル領域を突き抜ける恐れがあ
り、Pウェル領域の深さを十分深く形成していた。
A constant current source is an Nch depletion MOSFE.
When formed with T, there are the following problems. When an Nch depletion MOSFET is formed in the P well region of the control unit, an N-type impurity (As, As,
(P, etc.) is injected and diffused. However, after that, in the manufacturing process of the power MOSFET formed in the power portion, a high temperature heat treatment process for forming diffusion of the P or N type channel region (P or N type body region) and the P or N type high concentration region is performed. Therefore, if the P well region into which the N type impurity diffusion region serving as the channel region of the Nch depletion MOSFET that has been diffused previously is further diffused is shallow, the N type impurity diffusion region may penetrate through the P well region. The P well region was formed sufficiently deep.

【0007】NchデプリションMOSFETのチャネ
ル領域の不純物拡散濃度は、これらの高温熱処理工程に
よる温度影響を考慮して設計し、所定の特性を得るよう
にしているが、実際には、NchデプリションMOSF
ETのチャネル領域の拡散濃度にはバラツキが生じ、そ
のバラツキは、図6に示すように、Nchデプレション
MOSFETのI−V特性のバラツキを生じさせる原因
の大きな要素となっていた。上記の問題は、パワーMO
SFETのON抵抗の低減化及びアバランシェ耐量の向
上化を行うために、チャネル領域とそのチャネル領域内
に形成される高濃度領域とをほぼ同一面にする場合に
は、拡散工程による高温熱処理時間が長時間となり、N
chデプレションMOSFETのI−V特性のバラツキ
が顕著に現れやすくなる。
The impurity diffusion concentration of the channel region of the Nch depletion MOSFET is designed in consideration of the temperature effect of these high temperature heat treatment steps so as to obtain predetermined characteristics.
There is a variation in the diffusion concentration of the channel region of the ET, and the variation is a major factor causing the variation in the IV characteristics of the Nch depletion MOSFET as shown in FIG. The above problem is the power MO
In order to reduce the ON resistance of the SFET and improve the avalanche resistance, when the channel region and the high-concentration region formed in the channel region are substantially flush with each other, the high temperature heat treatment time in the diffusion process is It takes a long time, N
The variation in the IV characteristics of the ch depletion MOSFET is likely to appear remarkably.

【0008】上記した図5の過電流保護回路の定電流源
のNchデプレションMOSFETM1、M2が、図6
に示したような特性バラツキがある場合には、図7に示
すように、NchデプレションMOSFET M1、M
2とで形成される基準電圧Vrefは、Nchデプリション
MOSFET M2のゲート、ドレインがMOSFET
M1と短絡接続されるためにMOSFET M1のバラ
ツキに依存してバラツキを生じることになる。
The Nch depletion MOSFETs M1 and M2 of the constant current source of the overcurrent protection circuit of FIG.
When there are characteristic variations as shown in FIG. 7, as shown in FIG. 7, Nch depletion MOSFETs M1 and M
The reference voltage Vref formed by 2 and 2 is the gate and drain of the Nch depletion MOSFET M2.
Since it is short-circuited to M1, the variation depends on the variation of the MOSFET M1.

【0009】例えば、過電流検出値を2A、基準電圧Vre
fを1.5Vとして設計した場合、Nchデプリション
MOSFET M1の電流バラツキにより、M1、M2
によって形成される基準電圧Vrefが、図7に示すような
バラツキが生じた場合には、設計過電流検出値の±10
%以内の範囲の基準電圧Vrefを良品としたとき、この範
囲以外でバラツキが生じた半導体装置は設計外として不
良品扱いされ歩留率を大きく低下させる要因となってい
た。
For example, the overcurrent detection value is 2A, the reference voltage Vre
When f is designed to be 1.5V, due to the current variation of Nch depletion MOSFET M1, M1, M2
When the reference voltage Vref formed by Vref has a variation as shown in FIG. 7, the design overcurrent detection value is ± 10
When the reference voltage Vref within the range of% is a non-defective product, the semiconductor device having variations other than this range is treated as a defective product out of the design, which is a factor that greatly reduces the yield rate.

【0010】上述したNchデプレションMOSFET
の特性バラツキは、制御回路機能付パワーMOSFET
を形成した場合、単一のウエハー当たりで良品となる領
域と不良品となる領域に区別され、定電流源であるNc
hデプレションMOSFETの特性バラツキが歩留率に
大きく影響し、安定供給することが困難であった。本発
明は、上記した事情に鑑みて成されたものであり、定電
流源として用いるNchデプレションMOSFETの特
性バラツキにより、許容範囲以上に基準電圧Vrefがばら
ついたとしても不良品として取り扱うことなく再生し、
歩留率を著しく向上させることを目的とする。
The above-mentioned Nch depletion MOSFET
Of the characteristics of the power MOSFET with control circuit function
When a single wafer is formed, it is distinguished into a non-defective area and a non-defective area per single wafer, and the constant current source Nc
The characteristic variation of the h-depletion MOSFET greatly affects the yield rate, and it is difficult to stably supply the same. The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and due to the characteristic variation of the Nch depletion MOSFET used as the constant current source, even if the reference voltage Vref varies more than the allowable range, it is reproduced without being treated as a defective product. Then
The purpose is to significantly improve the yield rate.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、以下の構成を採用した。即ち、本発明の
半導体装置は、同一半導体基板上に多数のパワーMOS
FETからなるパワー部と、前記パワー部を制御する制
御回路からなる制御部とが形成され、前記制御回路は、
少なくとも所定の基準電圧を発生させる基準電圧発生回
路と、前記パワーMOSFETに流れる過電流を検出す
る検出手段と、前記基準電圧と前記検出手段によって発
生した所定の検出電圧とを比較し前記パワーMOSFE
Tを制御するための出力信号を供給する比較部とが形成
された半導体装置であって、前記基準電圧発生回路はデ
プリション型MOSからなる定電流源にチャネル長がそ
れぞれ異なる複数の基準電圧調整用デプリション型MO
SFETを並列接続するように配置し、それぞれの前記
調整用デプリション型MOSFETには同一サイズのM
OSFETが直列接続して配置されることを特徴として
いる。
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. That is, the semiconductor device of the present invention has a large number of power MOSs on the same semiconductor substrate.
A power section including an FET and a control section including a control circuit for controlling the power section are formed, and the control circuit includes:
At least a reference voltage generating circuit for generating a predetermined reference voltage, a detection means for detecting an overcurrent flowing through the power MOSFET, and the power MOSFE by comparing the reference voltage with a predetermined detection voltage generated by the detection means.
1. A semiconductor device having a comparator for supplying an output signal for controlling T, wherein the reference voltage generating circuit comprises a constant current source composed of a depletion type MOS for adjusting a plurality of reference voltages having different channel lengths. Depletion type MO
SFETs are arranged so as to be connected in parallel, and each of the adjustment depletion type MOSFETs has an M of the same size.
It is characterized in that OSFETs are arranged in series.

【0012】ここで、前記MOSFETはエンハンスメ
ント型MOSFETであることを特徴としている。ま
た、前記パワー部に形成される前記多数のパワーMOS
FETは、チャネル不純物領域と、前記チャネル不純物
領域内に形成され、前記チャネル不純物領域よりも高濃
度で前記チャネル不純物領域の底面と略同一面まで拡散
された高濃度不純物領域とが形成されることを特徴とし
ている。
Here, the MOSFET is an enhancement type MOSFET. Also, the plurality of power MOSs formed in the power section.
The FET has a channel impurity region and a high-concentration impurity region formed in the channel impurity region and having a higher concentration than the channel impurity region and diffused to substantially the same plane as the bottom surface of the channel impurity region. Is characterized by.

【0013】上述したように、基準電圧発生回路を構成
する定電流源のデプリション型MOSFETにチャネル
長がそれぞれ異なる複数の基準電圧調整用デプリション
型MOSFETを並列接続し、且つ、その各デプリショ
ンMOSFETに小さく同一サイズのMOSFETを個
々に配置することにより、高温熱処理工程で定電流源で
あるデプリションMOSFETの特性にバラツキが生
じ、そのバラツキにより基準電圧Vrefが許容範囲以上に
バラツキが生じた時であっても、並列接続された複数の
上記基準電圧調整用デプリションMOSFETに接続さ
れたMOSFETを選択的にON/OFFさせて調整用
デプリションMOSFETのチャネル長、即ち、抵抗値
を調整することで許容範囲以上にバラツキを生じた基準
電圧Vrefを許容範囲内に再生することができる。
As described above, a plurality of reference voltage adjusting depletion type MOSFETs having different channel lengths are connected in parallel to the depletion type MOSFET of the constant current source which constitutes the reference voltage generating circuit, and each depletion MOSFET is small. By arranging the MOSFETs of the same size individually, variations occur in the characteristics of the depletion MOSFET that is a constant current source in the high temperature heat treatment process, and even if the variations cause the reference voltage Vref to exceed the allowable range. , The channel length of the depletion MOSFET for adjustment, that is, the resistance value is adjusted by selectively turning on / off the MOSFETs connected to the plurality of depletion MOSFETs for reference voltage adjustment that are connected in parallel, so that the variation exceeds an allowable range. Within the allowable range of the reference voltage Vref It can be reproduced.

【0014】また、上記調整用デプリションMOSFE
Tに接続されたMOSFETは、基板上に、小さく且つ
同一サイズで形成されるため、MOSFETに特性のバ
ラツキが生じたとしても、調整用デプリションMOSF
ETに与える影響は殆ど無視することができると共に、
有効面積を小さくすることができる。
The adjustment depletion MOSFE described above is also provided.
The MOSFET connected to T is formed on the substrate in a small size and with the same size. Therefore, even if the characteristics of the MOSFET vary, the adjustment depletion MOSF
You can almost ignore the effect on ET,
The effective area can be reduced.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置の実
施形態について図面を参照し説明する。図1は、本発明
の実施形態の制御回路機能付パワーMOSFETの断面
図である。N+型半導体基板11の一主面には、N-型の
エピタキシャル層12が形成され、パワー部PのMOS
FETのドレイン領域13の一部を構成する。パワー部
Pのドレイン領域13には、チャネルを形成するP型の
チャネル不純物領域14が規則的に配列形成される。そ
のチャネル不純物領域14内には、チャネル不純物領域
14よりも濃度が高い高濃度不純物領域15が形成され
る。チャネル不純物領域14内に形成された高濃度不純
物領域15の底面部は、チャネル不純物領域14の底面
部と略同一面となるように形成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a semiconductor device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a power MOSFET with a control circuit function according to an embodiment of the present invention. The N − type epitaxial layer 12 is formed on one main surface of the N + type semiconductor substrate 11, and the MOS of the power section P is formed.
It constitutes a part of the drain region 13 of the FET. In the drain region 13 of the power portion P, P-type channel impurity regions 14 forming a channel are regularly formed. A high-concentration impurity region 15 having a higher concentration than that of the channel impurity region 14 is formed in the channel impurity region 14. The bottom portion of the high concentration impurity region 15 formed in the channel impurity region 14 is formed to be substantially flush with the bottom portion of the channel impurity region 14.

【0016】さらにチャネル不純物領域14にはリング
状のN+型のソース領域16が形成され、チャネル不純
物領域14のチャネルとなる領域上に絶縁層17を介し
てゲート電極18が形成される。ソース領域16とチャ
ネル不純物領域14とは、アルミ蒸着膜からなる金属電
極であるソース電極19に接続され、半導体基板11の
裏面には金属電極であるドレイン電極20が形成されて
いる。
Further, a ring-shaped N + type source region 16 is formed in the channel impurity region 14, and a gate electrode 18 is formed on a region of the channel impurity region 14 which becomes a channel with an insulating layer 17 interposed therebetween. The source region 16 and the channel impurity region 14 are connected to a source electrode 19 which is a metal electrode made of a vapor deposited aluminum film, and a drain electrode 20 which is a metal electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate 11.

【0017】一方、パワー部Pに隣接する制御部Cの上
記エピタキシャル層12内には、チャネル不純物領域1
4の不純物濃度より濃度の低いP型の不純物が拡散され
たウェル領域21が形成される。このウェル領域21内
に、パワー部Pを制御するための過電流保護回路が形成
される。本発明の特徴とするところは、制御部に形成す
る過電流保護回路にある。過電流保護回路は、図2に示
すように、少なくともNchデプリション型MOS31
からなる定電流源にチャネル長がそれぞれ異なり、並列
接続された複数の基準電圧調整用Nchデプリション型
MOSFET32,33...及びそのデプリションM
OSFET32,33...の各ソースに接続されたス
イッチ用NchエンハンスメントMOSFET40,4
1...とからなり調整可能な所定の基準電圧を発生さ
せる基準電圧発生回路30と、パワーMOSFETに流
れる過電流を検出する検出手段37と、基準電圧と検出
手段37によって発生した所定の検出電圧とを比較しパ
ワーMOSFETを制御するための出力信号を供給する
比較部38とをから構成される。
On the other hand, in the epitaxial layer 12 of the control section C adjacent to the power section P, the channel impurity region 1 is formed.
A well region 21 in which a P-type impurity having a concentration lower than the impurity concentration of 4 is diffused is formed. An overcurrent protection circuit for controlling the power section P is formed in the well region 21. The feature of the present invention resides in the overcurrent protection circuit formed in the control unit. As shown in FIG. 2, the overcurrent protection circuit includes at least the Nch depletion type MOS 31.
, Each of which has a different channel length and is connected in parallel to each other and has a plurality of reference voltage adjusting Nch depletion type MOSFETs 32, 33. . . And its depletion M
OSFETs 32, 33. . . Switch Nch enhancement MOSFETs 40, 4 connected to respective sources of
1. . . And a reference voltage generating circuit 30 for generating an adjustable predetermined reference voltage, a detection means 37 for detecting an overcurrent flowing through the power MOSFET, and a comparison between the reference voltage and the predetermined detection voltage generated by the detection means 37. And a comparator 38 which supplies an output signal for controlling the power MOSFET.

【0018】この基準電圧発生回路30では、並列接続
された上記複数の調整用NchデプレションMOSFE
T32,33...及びMOSFET40,41...
が配置形成されているために、定電流源Nchデプレシ
ョンMOSFET31のチャネル領域の拡散層のバラツ
キにより、定電流源デプレションMOSFET31のI
DSがばらついた場合、そのIDSのバラツキにより基準電
圧発生回路30で形成される基準電圧Vrefも依存して
バラツキを生じるが、MOSFET40,41...選
択的にON/OFFさせて、上記調整用Nchデプレシ
ョンMOSFET32,33...のチャネル長を任意
に調整することでバラツキを生じた基準電圧Vrefを設
定値に補正する。
In the reference voltage generation circuit 30, the plurality of adjustment Nch depletion MOSFEs connected in parallel are used.
T32, 33. . . And MOSFETs 40, 41. . .
Are formed in the constant current source Nch depletion MOSFET 31 due to variations in the diffusion layer in the channel region of the constant current source Nch depletion MOSFET 31.
When the DS varies, the variation of the IDS also causes the variation of the reference voltage Vref formed by the reference voltage generating circuit 30, but the MOSFETs 40, 41. . . The Nch depletion MOSFETs 32, 33. . . The reference voltage Vref having the variation is corrected to a set value by arbitrarily adjusting the channel length of the.

【0019】以下に、特に、図面を用いないが、制御回
路付パワーMOSFETの製造方法に基づき、本発明の
特徴をさらに説明する。N+型半導体基板11にN-型エ
ピタキシャル層12を成長させた基板を準備し、制御部
となる領域のエピタキシャル層12にP-型の不純物で
あるボロン(B)を注入・拡散し制御部CとなるPウェ
ル領域21を形成する。
The features of the present invention will be further described below with reference to a method of manufacturing a power MOSFET with a control circuit, although not particularly shown in the drawings. A substrate in which the N − type epitaxial layer 12 is grown on the N + type semiconductor substrate 11 is prepared, and boron (B), which is a P − type impurity, is injected and diffused into the epitaxial layer 12 in the region serving as the control unit, and the control unit is formed. A P well region 21 to be C is formed.

【0020】ウェル領域21の拡散濃度を後述するチャ
ネル不純物領域14と高濃度不純物領域15よりも低く
し、長期間の熱拡散工程を行いウェル領域21を安定化
させ、以降に行われる熱拡散工程でウェル領域の拡散の
進行を抑制する。このウェル領域21は十分に拡散しな
いと、以降の拡散工程でウェル領域21の拡散が進行
し、エピタキシャル層12の膜厚を厚くしなければ成ら
ず、共通基板上に形成されるパワーMOSFET領域の
エピタキシャル層の厚みも厚くなり、オン抵抗の低減化
の妨げとなるために、長時間で十分に拡散することが重
要である。さらに、ウェル領域21の深さは、チャネル
不純物領域14と高濃度不純物領域15の底面部と略同
一面か、或いは若干浅く成るように形成する。
The diffusion concentration of the well region 21 is made lower than that of a channel impurity region 14 and a high concentration impurity region 15 which will be described later, a long-term thermal diffusion process is performed to stabilize the well region 21, and a thermal diffusion process to be performed thereafter is performed. Suppresses the progress of diffusion in the well region. If the well region 21 is not sufficiently diffused, the diffusion of the well region 21 will proceed in the subsequent diffusion process, and the film thickness of the epitaxial layer 12 must be increased. Since the thickness of the epitaxial layer also becomes large, which hinders the reduction of on-resistance, it is important that the epitaxial layer is sufficiently diffused for a long time. Further, the well region 21 is formed so that the depth thereof is substantially the same as the bottom surface portions of the channel impurity region 14 and the high-concentration impurity region 15 or slightly shallower.

【0021】具体的には、例えば、打ち込みエネルギー
70KeVでドーズ量1×10-13〜3.5×10-13の
ボロンを注入し、約1100℃〜1200℃で約500
分から800分間の熱拡散を行いウェル領域を形成す
る。ウェル領域21のドーズ量は、上記した具体例に限
定されるものではなく、エピタキシャル層の濃度、即
ち、設定する耐圧値により適宜に選択し、ウェル領域2
1に形成するNチャネルEMOSのVthをコントロー
ルする。
Specifically, for example, boron having a dose energy of 1 × 10 −13 to 3.5 × 10 −13 is implanted with an implantation energy of 70 KeV, and then about 500 at about 1100 ° C. to 1200 ° C.
Well to 800 minutes to form a well region. The dose amount of the well region 21 is not limited to the above-mentioned specific example, and may be appropriately selected depending on the concentration of the epitaxial layer, that is, the breakdown voltage value to be set.
Vth of the N-channel EMOS formed in 1 is controlled.

【0022】ウェル領域21を形成した後、ウェル領域
21内にNchデプレションMOSFETのチャネルと
なる領域に砒素(As)等のN型の不純物が注入・拡散
されNchデプレションMOSFETのチャネル領域2
2が形成される。NchデプレションMOSFETのチ
ャネル領域22形成後、絶縁層を介して選択的にゲート
電極18,18Aを形成する。即ち、パワー部P領域に
は、パワーMOSFETのゲート電極18、制御部C領
域には、NチャネルEMOS、NチャネルDMOS等の
横型MOSのゲート電極18Aが形成される。このNc
hデプレションMOSFETは、過電流保護回路の定電
流源、基準電圧調整用の素子として用いられる。各Nc
hエンハンスメントMOSFET40,41...は、
基準電圧調整用デプレションMOSFETのチャネル長
を選択的に調整するスイッチとしてのみ用いられるた
め、そのサイズは可能な限り小さく形成され且つ同一サ
イズとなるようにゲート電極が形成される。
After the well region 21 is formed, an N-type impurity such as arsenic (As) is injected / diffused into a region serving as a channel of the Nch depletion MOSFET in the well region 21, and the channel region 2 of the Nch depletion MOSFET is formed.
2 is formed. After forming the channel region 22 of the Nch depletion MOSFET, the gate electrodes 18 and 18A are selectively formed via the insulating layer. That is, the gate electrode 18 of the power MOSFET is formed in the power region P region, and the lateral MOS gate electrode 18A such as the N channel EMOS or N channel DMOS is formed in the control region C region. This Nc
The h depletion MOSFET is used as a constant current source of an overcurrent protection circuit and an element for adjusting a reference voltage. Each Nc
h enhancement MOSFETs 40, 41. . . Is
Since it is used only as a switch for selectively adjusting the channel length of the reference voltage adjusting depletion MOSFET, its size is formed as small as possible and the gate electrode is formed to have the same size.

【0023】パワー部P領域には、ゲート電極18をマ
スクとして、P型不純物であるボロン(B)を所定のド
ーズ量でエピタキシャル層12表面に注入し、所定の温
度条件の第1の熱拡散処理を行いチャネル領域となる極
めて浅いチャネル不純物領域14が形成される。具体的
には、例えば、打ち込みエネルギー70KeVでドーズ
量3×10-13〜5×10-13のボロンを注入し、約11
00℃〜1200℃で約100から200分間の第1の
熱処理工程を行う。このチャネル不純物領域14を形成
する同一工程で必要に応じてウェル領域21内にP+型
の不純物を拡散する場合もある。
In the power region P region, boron (B), which is a P-type impurity, is implanted into the surface of the epitaxial layer 12 with a predetermined dose amount using the gate electrode 18 as a mask, and the first thermal diffusion is performed under a predetermined temperature condition. An extremely shallow channel impurity region 14 to be a channel region is formed by performing the processing. Specifically, for example, boron having a dose amount of 3 × 10 −13 to 5 × 10 −13 is implanted with an implantation energy of 70 KeV to obtain about 11
A first heat treatment step is performed at 00 ° C. to 1200 ° C. for about 100 to 200 minutes. In the same step of forming the channel impurity region 14, a P + type impurity may be diffused into the well region 21 as needed.

【0024】チャネル不純物領域14表面に高濃度不純
物領域15となるチャネル不純物領域14の濃度よりも
濃度の高いP型のボロン(B)が注入される。具体的に
は、例えば、チャネル不純物領域14のボロン(B)の
ドーズ量が3×10-13〜5×10-13である場合、打ち
込みエネルギー80KeVでドーズ量8×10-14〜1
×10-15のボロンを注入する。
P-type boron (B) having a higher concentration than the concentration of the channel impurity region 14 which becomes the high concentration impurity region 15 is implanted into the surface of the channel impurity region 14. Specifically, for example, when the dose amount of boron (B) in the channel impurity region 14 is 3 × 10 −13 to 5 × 10 −13, the implantation energy is 80 KeV and the dose amount is 8 × 10 −14 to 1.
Inject boron of 10-15.

【0025】高濃度不純物領域15となる高濃度の不純
物を注入した後、高濃度不純物の拡散する第2の熱拡散
処理を行う。この第2の拡散工程は、高濃度不純物領域
15の底面部と上記した第1の拡散工程で拡散したチャ
ネル不純物領域14の底面部とが略同一面になるように
行われる。一般的に不純物拡散は、不純物濃度、拡散温
度、拡散時間により、その不純物の拡散深さが決定され
る。チャネル不純物領域の不純物濃度と高濃度不純物領
域の不純物濃度とは、上記したように濃度差を有してい
ることから高濃度不純物領域の拡散の方がチャネル不純
物領域の拡散より高速である。
After the high-concentration impurity to be the high-concentration impurity region 15 is implanted, a second thermal diffusion process for diffusing the high-concentration impurity is performed. The second diffusion step is performed so that the bottom surface portion of the high concentration impurity region 15 and the bottom surface portion of the channel impurity region 14 diffused in the first diffusion step described above are substantially flush with each other. In general, in impurity diffusion, the impurity diffusion depth is determined by the impurity concentration, diffusion temperature, and diffusion time. Since the impurity concentration of the channel impurity region and the impurity concentration of the high concentration impurity region have the difference in concentration as described above, the diffusion of the high concentration impurity region is faster than the diffusion of the channel impurity region.

【0026】従って、高濃度不純物領域15に注入した
不純物の濃度と、チャネル不純物領域14に注入した不
純物の濃度とを予め設定すれば第2の熱拡散工程の温
度、時間の設定を行うことで、高濃度不純物領域15と
チャネル不純物領域14とが同時に拡散し、拡散進行方
向の高濃度不純物領域15の底面部とチャネル不純物領
域14の底面部とを略同一面に形成することができる。
Therefore, if the concentration of the impurities injected into the high concentration impurity region 15 and the concentration of the impurities injected into the channel impurity region 14 are set in advance, the temperature and time of the second thermal diffusion step can be set. The high-concentration impurity region 15 and the channel impurity region 14 are diffused at the same time, and the bottom of the high-concentration impurity region 15 and the bottom of the channel impurity region 14 in the direction of diffusion can be formed on substantially the same plane.

【0027】この制御機能付パワーMOSFETでは、
上記したように、チャネル不純物領域14となる不純物
であるボロン(B)のドーズ量を3×10-13〜5×1
0-13とし約1100℃〜1200℃で100分〜20
0分の第1の予備熱処理工程を行った後、高濃度不純物
領域15となる不純物であるボロン(B)のドーズ量を
8×10-14〜1×10-15とし、約1100℃〜120
0℃で約30分〜90分間の第2の熱処理工程を行うこ
とにより、上記したように、高濃度不純物領域15の底
面部とチャネル不純物領域14の底面部とを略同一面に
形成している。
In this power MOSFET with control function,
As described above, the dose amount of boron (B), which is the impurity that becomes the channel impurity region 14, is 3 × 10 −13 to 5 × 1.
0-13 at about 1100 ° C to 1200 ° C for 100 minutes to 20
After performing the 0-minute first preliminary heat treatment step, the dose amount of boron (B), which is an impurity to be the high-concentration impurity region 15, is set to 8 × 10 −14 to 1 × 10 −15, and about 1100 ° C. to 120 ° C.
By performing the second heat treatment step at 0 ° C. for about 30 minutes to 90 minutes, the bottom surface portion of the high concentration impurity region 15 and the bottom surface portion of the channel impurity region 14 are formed on substantially the same surface as described above. There is.

【0028】パワー部P領域及び制御部C領域のチャネ
ル不純物領域14及びウェル領域21にソース領域1
6、16A及びドレイン領域16BとなるN+型の不純
物を注入拡散してソース領域が形成される。ソース領域
となるN型不純物はリン(P)、砒素(As)等を使用
することができ、ここでは、打ち込みエネルギー100
〜150KeVでドーズ量5×10-15〜1×10-16の
砒素(As)を注入し、約900℃〜1100℃で約3
0分〜60分の熱拡散処理を行いソース領域16、16
Aを形成している。
The source region 1 is formed in the channel impurity region 14 and the well region 21 of the power P region and the control C region.
Source regions are formed by implanting and diffusing N + -type impurities to be 6, 16A and drain regions 16B. As the N-type impurity used as the source region, phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used.
Arsenic (As) with a dose of 5 × 10 −15 to 1 × 10 −16 is injected at ˜150 KeV and about 3 ° C. at about 900 ° C. to 1100 ° C.
The source regions 16 and 16 are subjected to a heat diffusion process for 0 to 60 minutes.
Forming A.

【0029】ソース領域16、16A形成後、ゲート電
極18,18Aの表面に常圧又は減圧CVD法等によっ
てSiO2等の絶縁層を堆積、ホトエッチングしゲート電
極18,18A表面を絶縁層17で被覆する。そして、
露出した表面にアルミ膜をスパッタリング又は蒸着によ
り、パワー部P領域に形成したソース領域16を共通接
続するソース電極19を形成し、制御部C領域に形成し
たMOSのドレイン、ソース電極22、23を形成す
る。さらに、半導体基板11の裏面にパワーMOSFE
Tのドレイン電極20となる金属層を形成し、図1に示
す制御回路機能付パワーMOSFETが完成する。
After forming the source regions 16 and 16A, an insulating layer such as SiO 2 is deposited on the surface of the gate electrodes 18 and 18A by atmospheric pressure or low pressure CVD method and photoetched to cover the surfaces of the gate electrodes 18 and 18A with the insulating layer 17. To do. And
An aluminum film is formed on the exposed surface by sputtering or vapor deposition to form a source electrode 19 commonly connected to the source region 16 formed in the power portion P region, and the MOS drain and source electrodes 22 and 23 formed in the control region C region. Form. Further, the power MOSFE is provided on the back surface of the semiconductor substrate 11.
A metal layer to be the drain electrode 20 of T is formed, and the power MOSFET with a control circuit function shown in FIG. 1 is completed.

【0030】本発明の特徴とするところは、上述したよ
うに、制御部に形成された過電流保護回路を構成する定
電流源となるNchデプリションMOSFET31の出
力にチャネル長がそれぞれ異なる複数の第1、第
2、、、の調整用デプリションMOSFET32、3
3...を並列接続し、その各デプレションMOSFE
T32,33...のソース32S,33S...に同
一サイズのMOSFET40,41...が接続された
基準電圧発生回路30を制御部内に形成することにあ
る。
The feature of the present invention resides in that, as described above, the output of the Nch depletion MOSFET 31 serving as the constant current source forming the overcurrent protection circuit formed in the control unit has a plurality of first channels having different channel lengths. , Second ,,, adjustment depletion MOSFETs 32, 3
3. . . Are connected in parallel and their depletion MOSFE
T32, 33. . . Source 32S, 33S. . . , MOSFETs 40, 41. . . Is to form the reference voltage generation circuit 30 connected to the control unit in the control unit.

【0031】それぞれの調整用デプリションMOSFE
T32,33...のドレイン32D、33D...及
びゲート32G,33G...は、図3に示すように、
アルミ配線A等により、定電流源となるNchデプリシ
ョンMOSFET31のソース31Sに共通接続され
る。一方、各調整用NchデプレションMOSFET3
2,33...の各ソース32S,33S...は、限
りなく小さく且つ同一サイズに形成されたNchエンハ
ンスメントMOSFET40,41...を介して異な
るアルミ配線Bで共通接続されている。即ち、各Nch
エンハンスメントMOSFET40,41...のドレ
イン40D,41D...は、調整用デプレションMO
SFET32,33...のソース32S,33
S...と共通に形成され、エンハンスメントMOSF
ET40,41...のソース40S,41S...を
アルミ配線Bで共通接続することで、異なる2本のアル
ミ配線A,B間にNchエンハンスメントMOSFET
40,41...を介して複数の調整用Nchデプレシ
ョンMOSFET32,33,...が並列接続配置さ
れことになる。
Depletion MOSFE for each adjustment
T32, 33. . . Drains 32D, 33D. . . And the gates 32G, 33G. . . As shown in FIG.
The source 31S of the Nch depletion MOSFET 31 serving as a constant current source is commonly connected by the aluminum wiring A and the like. On the other hand, each adjustment Nch depletion MOSFET 3
2, 33. . . Source 32S, 33S. . . Are Nch enhancement MOSFETs 40, 41. . . Are commonly connected by different aluminum wirings B. That is, each Nch
Enhancement MOSFETs 40, 41. . . Drains 40D, 41D. . . Is an adjustment depletion MO
SFET 32, 33. . . Source 32S, 33
S. . . Formed in common with enhancement MOSF
ET40, 41. . . Source 40S, 41S. . . Are commonly connected by aluminum wiring B, so that Nch enhancement MOSFET is connected between two different aluminum wirings A and B.
40, 41. . . Via the plurality of adjustment Nch depletion MOSFETs 32, 33 ,. . . Will be connected in parallel.

【0032】各調整用NchデプレションMOSFET
32,33,...のチャネル長は、上記したように、
それぞれ異なるように形成し、各調整用Nchデプレシ
ョンMOSFET32,33,...の抵抗値をそれぞ
れ異ならしめておくことで、定電流源Nchデプレショ
ンMOSFET31の電流特性にバラツキが生じ、その
バラツキにより基準電圧Vrefに大きなバラツキが生じた
としても、並列接続された各調整用Nchデプレション
MOSFET32,33,...の全体のチャネル長を
調整することで、基準電圧Vrefのバラツキを許容範囲内
に補正する。
Nch depletion MOSFET for each adjustment
32, 33 ,. . . The channel length of
The adjustment Nch depletion MOSFETs 32, 33 ,. . . By varying the resistance values of the Nch depletion MOSFETs 31, the current characteristics of the constant current source Nch depletion MOSFET 31 vary, and even if the reference voltage Vref greatly varies, the adjustment Nch depletion circuits connected in parallel. , MOSFETs 32, 33 ,. . . By adjusting the channel length of the whole, the variation of the reference voltage Vref is corrected within the allowable range.

【0033】例えば、図3に示した、調整用デプリショ
ンMOSFET32のチャネル長Lを50μm、チャネ
ル幅Wを7μm、Rsを5KΩとして設計したときの調
整用デプリションMOSFET32の抵抗値は35KΩ
となる。この調整用NchデプレションMOSFET3
2を仮に、第1の調整用NchデプレションMOSFE
Tとする。過電流検出値を2Aとし、その過電流検出値
と比較される設計基準電圧を1.5Vとした場合、定電
流源NchデプレションMOSFETの定電流IDSの設
計値は42.8μAとなる。
For example, when the adjustment depletion MOSFET 32 shown in FIG. 3 is designed with a channel length L of 50 μm, a channel width W of 7 μm and Rs of 5 KΩ, the resistance value of the adjustment depletion MOSFET 32 is 35 KΩ.
Becomes This adjustment Nch depletion MOSFET3
Assuming No. 2, the first adjustment Nch depletion MOSFE
Let T. When the overcurrent detection value is 2 A and the design reference voltage to be compared with the overcurrent detection value is 1.5 V, the design value of the constant current IDS of the constant current source Nch depletion MOSFET is 42.8 μA.

【0034】ここで、第1の調整用Nchデプリション
MOSFET32のチャネル長は、上記条件で50μm
であり、隣接配置形成される残りの第2、第3、第4、
及び第5の調整用NchデプレションMOSFET3
3,34...のチャネル長をそれぞれ100μm、2
00μm、400μm、800μmという具合に倍々に長
くすると、第2、第3、第4及び第5の調整用Nchデ
プリションMOSFET33,34...の抵抗値は、
それぞれ70KΩ、140KΩ、280KΩ、560K
Ωとなる。即ち、定電流源NchデプレションMOSF
ET31の出力に第1〜第5の調整用Nchデプレショ
ンMOSFET32,33,...が接続されることに
なる。
Here, the channel length of the first adjustment Nch depletion MOSFET 32 is 50 μm under the above conditions.
And the remaining second, third, fourth, formed adjacently arranged
And fifth adjustment Nch depletion MOSFET 3
3,34. . . Channel length of 100μm, 2 respectively
00 μm, 400 μm, 800 μm, etc., the length is doubled, so that the second, third, fourth and fifth adjustment Nch depletion MOSFETs 33, 34. . . The resistance value of
70KΩ, 140KΩ, 280KΩ, 560K respectively
It becomes Ω. That is, the constant current source Nch depletion MOSF
The first to fifth adjustment Nch depletion MOSFETs 32, 33 ,. . . Will be connected.

【0035】定電流源NchデプレションMOSFET
31の設計IDS値を上記した42.8μAとして形成し
た場合、「発明が解決しようとする課題」及び上述した
製造方法でも説明したように、定電流源Nchデプリシ
ョンMOSFET31のチャネル領域の不純物拡散層
は、パワーMOSFETのチャネル領域、及び高濃度領
域を形成する前に、即ち、NchデプレションMOSF
ETのゲート電極形成前に、先にされるために、パワー
MOSFETのチャネル拡散領域及び高濃度領域を形成
するための第1及び第2の拡散工程による高温熱処理工
程により、定電流源NchデプリションMOSFET3
1のチャネル領域の拡散層のバラツキによりIDSにもバ
ラツキが生じる(図6参照)。
Constant current source Nch depletion MOSFET
When the designed IDS value of 31 is 42.8 μA as described above, the impurity diffusion layer in the channel region of the constant current source Nch depletion MOSFET 31 is formed as described in “Problems to be Solved by the Invention” and the manufacturing method described above. , Before forming the channel region of the power MOSFET and the high concentration region, that is, the Nch depletion MOSF.
Before the formation of the gate electrode of ET, the constant current source Nch depletion MOSFET 3 is formed by the high temperature heat treatment process by the first and second diffusion processes for forming the channel diffusion region and the high concentration region of the power MOSFET.
The IDS also varies due to the variation of the diffusion layer in the first channel region (see FIG. 6).

【0036】定電流源NchデプリションMOSFET
31のIDSにバラツキが生じると設定基準電圧Vrefも
そのバラツキに依存してバラツキが生じ、許容範囲以上
に基準電圧Vrefがばらついたときは、不良品として取
り扱っていた。しかし、本発明では、仮に、定電流源N
chデプレションMOSFET31のチャネル拡散層の
バラツキにより、IDSが設計値より大きくバラツキ、そ
のバラツキにより基準電圧Vrefが許容範囲以上にばら
ついたとしても、その基準電圧Vrefをほぼ設定値に修
正することができる。
Constant current source Nch depletion MOSFET
When the IDS of 31 is varied, the set reference voltage Vref is also varied depending on the variation, and when the reference voltage Vref is varied beyond the allowable range, it is treated as a defective product. However, in the present invention, it is assumed that the constant current source N
Due to the variation of the channel diffusion layer of the ch depletion MOSFET 31, the IDS varies more than the designed value, and even if the variation causes the reference voltage Vref to exceed the allowable range, the reference voltage Vref can be corrected to almost the set value. .

【0037】各調整用NchデプレションMOSFET
のソース32S、33S...を共通接続するアルミ配
線Bと各ソース32S,33S...の出力間には、上
記したように、同一サイズに形成したエンハンスメント
MOSFET40,41...からなるスイッチ手段が
接続形成されており、この各エンハンスメントMOSF
ET40,41...は、基準電圧調整前はON状態と
なるように回路構成がなされ、各調整用デプレションM
OSFET32,33,...はアルミ配線Bにより導
通状態が保持されている。即ち、制御機能付パワーMO
SFETの完成する前までは、各調整用Nchデプレシ
ョンMOSFET32,33,...は並列接続され、
合成抵抗値を最小値にしている。ここで、上記完成と
は、各諸特性をチェックし、ウエハーから個別に分離し
た状態をいう。
Nch depletion MOSFET for each adjustment
Source 32S, 33S. . . Aluminum wiring B commonly connected to each source 32S, 33S. . . Between the outputs of the enhancement MOSFETs 40, 41. . . The switch means consisting of is connected and formed, and each enhancement MOSF
ET40, 41. . . Has a circuit configuration such that it is in an ON state before adjustment of the reference voltage.
OSFETs 32, 33 ,. . . The conductive state is maintained by the aluminum wiring B. That is, power MO with control function
Until the completion of the SFET, each adjustment Nch depletion MOSFET 32, 33 ,. . . Are connected in parallel,
The combined resistance value is set to the minimum value. Here, the completion means a state in which various characteristics are checked and the wafer is individually separated.

【0038】例えば、定電流源NchMOSFET31
の設計IDSを上記した42.8μAとし、半導体基板に
定電流源NchデプレションMOSFET31を形成し
た時、チャネル拡散のバラツキが無く、設定値の42.
8μAが実測で得られた場合には、第2〜第5の調整用
NchデプレションMOSFETのソース33S,34
S..に接続されたエンハンスメントMOSFET4
1,42...がOFFとなるように、専用パッドに所
定の電力を供給し、ゲート41G,42G...OFF
信号を入力する。エンハンスメントMOSFET40の
みをONすることで第1の調整用NchデプレションM
OSFET32のみが導通状態となり設定基準電圧値で
ある1.5Vを得ることができる。
For example, the constant current source Nch MOSFET 31
When the design IDS of the above is set to 42.8 μA and the constant current source Nch depletion MOSFET 31 is formed on the semiconductor substrate, there is no variation in channel diffusion, and the set value of 42.
When 8 μA is actually measured, the sources 33S and 34 of the second to fifth adjustment Nch depletion MOSFETs are used.
S. . Enhancement MOSFET 4 connected to
1,42. . . Power is supplied to the dedicated pad so that the gates 41G, 42G. . . OFF
Input the signal. By turning on only the enhancement MOSFET 40, the first adjustment Nch depletion M
Only the OSFET 32 becomes conductive, and the set reference voltage value of 1.5 V can be obtained.

【0039】次に、定電流源NchデプレションMOS
FET31のチャネル拡散層にバラツキが生じ、実測I
DSが仮に64.4μAとなった場合は、第3〜第5の調
整用NchデプレションMOSFETのソース34S,
35S...に接続されたエンハンスメントMOSFE
T42,43...がOFFとなるように、専用パッド
に所定の電力を供給し、ゲート42G,4G...OF
F信号を入力する。エンハンスメントMOSFET4
0、41のみをONすることで並列接続された第1及び
第2の調整用NchデプレションMOSFET32、3
3のみが導通状態となり設定基準電圧値である1.5V
を得ることができる。
Next, a constant current source Nch depletion MOS
A variation occurs in the channel diffusion layer of the FET 31, and the measured I
If DS is 64.4 μA, the sources 34S, 34S of the third to fifth adjustment Nch depletion MOSFETs are
35S. . . Enhancement MOSFE connected to
T42, 43. . . Power is supplied to the dedicated pad so that the gates 42G, 4G. . . OF
Input F signal. Enhancement MOSFET4
First and second adjustment Nch depletion MOSFETs 32 and 3 connected in parallel by turning on only 0 and 41
Only 3 becomes conductive and the set reference voltage value is 1.5V
Can be obtained.

【0040】即ち、複数の各調整用Nchデプレション
MOSFET32,33,...を定電流源Nchデプ
レションMOSFET31の出力に並列接続配置するこ
とで、定電流源NchデプレションMOSFET31の
チャネル拡散層のバラツキによりIDSがバラツキ、基準
電圧Vrefが設定値よりばらついたとしても、並列接続
しそれぞれのチャネル長が異なる各調整用Nchデプレ
ションMOSFET32,33,...をバラツキに応
じて任意に選択することで設定基準電圧に調整すること
ができる。
That is, a plurality of adjustment Nch depletion MOSFETs 32, 33 ,. . . Are connected in parallel to the output of the constant current source Nch depletion MOSFET 31, so that even if the IDS varies due to the variation of the channel diffusion layer of the constant current source Nch depletion MOSFET 31 and the reference voltage Vref varies from the set value, the parallel connection is performed. The adjustment Nch depletion MOSFETs 32, 33 ,. . . Can be adjusted to the set reference voltage by arbitrarily selecting according to the variation.

【0041】また、調整用デプレションMOSFET3
2,33...のチャネル長を調整する各エンハンスメ
ントMOSFET40,41...は小さく且つ同一に
形成されるために、有効面積を大きくすることができ
る。本実施形態では、第1〜第5の調整用Nchデプレ
ションMOSFET32,33,...を用いているた
めに31段階の調整が可能である。
Also, the adjustment depletion MOSFET 3
2, 33. . . Of each enhancement MOSFET 40, 41. . . Are small and identical, so that the effective area can be increased. In the present embodiment, the first to fifth adjustment Nch depletion MOSFETs 32, 33 ,. . . It is possible to adjust in 31 steps because of using.

【0042】上述したように、本発明によれば、調整用
NchデプレションMOSFET32,33...が配
置される。基準電圧調整前は、各調整用Nchデプレシ
ョンMOSFET32,33...は全て並列接続され
た状態であり、バラツキの大きさに応じて、各調整用N
chデプレションMOSFET32,33...必要に
応じて選択して、そのチャネル長を可変調整し、基準電
圧発生回路で形成される基準電圧を設計値に近似させる
ことができる。即ち、本発明では、基準電圧発生回路で
形成される基準電圧は、設計基準電圧値とすることがで
きるため、過電流保護回路で検出する過電流検出値を小
さく、例えば、1〜2.5Aに設定することが可能とな
る。
As described above, according to the present invention, the adjustment Nch depletion MOSFETs 32, 33. . . Are placed. Before the reference voltage adjustment, each adjustment Nch depletion MOSFET 32, 33. . . Are all connected in parallel. Depending on the size of the variation, each adjustment N
ch depletion MOSFET 32, 33. . . The channel length can be variably adjusted by selecting it as necessary, and the reference voltage formed by the reference voltage generating circuit can be approximated to the design value. That is, in the present invention, since the reference voltage formed by the reference voltage generation circuit can be the design reference voltage value, the overcurrent detection value detected by the overcurrent protection circuit is small, for example, 1 to 2.5 A. Can be set to.

【0043】本来、制御回路機能付パワーMOSFET
の過電流破壊は、5〜10A以上十分に保証されている
が、この制御回路付パワーMOSFETと電気的接続さ
れる他の周辺回路素子に上記過電流が流れた場合には、
パワーMOSFETは破壊せずに周辺回路素子が破壊さ
れる恐れがある。しかし、制御回路機能付パワーMOS
FETの過電流検出値を1〜2.5Aに設定すれば、過
電流による周辺回路素子の破壊を防止することができ
る。
Originally, a power MOSFET with a control circuit function
5 to 10 A or more is sufficiently guaranteed, but when the above-mentioned overcurrent flows to other peripheral circuit elements electrically connected to the power MOSFET with a control circuit,
Peripheral circuit elements may be destroyed without destroying the power MOSFET. However, power MOS with control circuit function
By setting the overcurrent detection value of the FET to 1 to 2.5 A, it is possible to prevent the destruction of the peripheral circuit element due to the overcurrent.

【0044】従って、小さい上記過電流検出値で確実に
検出するためには、基準電圧のバラツキが大きく影響す
るが、本発明では、上述したように、基準電圧にバラツ
キを生じたときでも、設計基準電圧値に補正することが
でき、過電流による周辺回路素子の破壊を防止すること
ができる。
Therefore, in order to reliably detect with a small overcurrent detection value, the variation of the reference voltage has a great influence, but in the present invention, as described above, even when the variation of the reference voltage occurs, the design It is possible to correct to the reference voltage value, and it is possible to prevent destruction of peripheral circuit elements due to overcurrent.

【0045】[0045]

【発明の効果】上述したように、本発明の半導体装置に
よれば、基準電圧発生回路を構成する定電流源のデプリ
ション型MOSFETにチャネル長がそれぞれ異なる複
数の基準電圧調整用デプリション型MOSFETを並列
接続し、且つ、その各デプリションMOSFETに小さ
く同一サイズのMOSFETを個々に配置することによ
り、高温熱処理工程で定電流源であるデプリションMO
SFETの特性にバラツキが生じ、そのバラツキにより
基準電圧Vrefが許容範囲以上にバラツキが生じた時であ
っても、並列接続された複数の上記基準電圧調整用デプ
リションMOSFETに接続されたMOSFETを選択
的にON/OFFさせて調整用デプリションMOSFE
Tのチャネル長、即ち、抵抗値を調整することで許容範
囲以上にバラツキを生じた基準電圧Vrefを許容範囲内に
再生することができ、不良率を著しく抑制することがで
きる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, a plurality of reference voltage adjusting depletion type MOSFETs having different channel lengths are connected in parallel to the depletion type MOSFET of the constant current source forming the reference voltage generating circuit. By connecting and arranging small MOSFETs of the same size individually in each depletion MOSFET, a depletion MO that is a constant current source in the high temperature heat treatment step is provided.
Even when the SFET characteristics vary and the variation causes the reference voltage Vref to exceed the allowable range, the MOSFETs connected to the plurality of reference voltage adjustment depletion MOSFETs connected in parallel are selectively used. ON / OFF to adjust depletion MOSFE
By adjusting the channel length of T, that is, the resistance value, it is possible to reproduce the reference voltage Vref that has varied more than the allowable range within the allowable range, and it is possible to significantly suppress the defective rate.

【0046】また、本発明によれば、上記調整用デプリ
ションMOSFETに接続されたMOSFETは、基板
上に、小さく且つ同一サイズで形成されるため、MOS
FETに特性のバラツキが生じたとしても、調整用デプ
リションMOSFETに与える影響は殆ど無視すること
ができると共に、有効面積を大きくすることができ、高
密度化することができる。
Further, according to the present invention, the MOSFET connected to the adjustment depletion MOSFET is formed on the substrate in a small size and in the same size.
Even if the characteristics of the FETs vary, the influence on the adjustment depletion MOSFET can be almost ignored, and the effective area can be increased and the density can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の半導体装置の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の過電流保護回路。FIG. 2 is an overcurrent protection circuit of the present invention.

【図3】本発明の基準電圧発生回路のパターン図。FIG. 3 is a pattern diagram of a reference voltage generation circuit of the present invention.

【図4】従来の半導体装置の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a conventional semiconductor device.

【図5】従来の過電流保護回路。FIG. 5 is a conventional overcurrent protection circuit.

【図6】従来の定電流源NchデプレションMOSFE
Tの特性図。
FIG. 6 Conventional constant current source Nch depletion MOSFE
The characteristic view of T.

【図7】基準電圧のバラツキを示す特性図。FIG. 7 is a characteristic diagram showing variations in reference voltage.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−152354(JP,A) 特開 平7−169846(JP,A) 特開 昭59−121730(JP,A) 特開 平8−6653(JP,A) 特開 昭64−48464(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 656 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-6-152354 (JP, A) JP-A-7-169846 (JP, A) JP-A-59-121730 (JP, A) JP-A-8- 6653 (JP, A) JP 64-48464 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 656

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】同一半導体基板上に多数のパワーMOSF
ETからなるパワー部と、前記パワー部を制御する制御
回路からなる制御部とが形成され、前記制御回路は、少
なくとも所定の基準電圧を発生させる基準電圧発生回路
と、前記パワーMOSFETに流れる過電流を検出する
検出手段と、前記基準電圧と前記検出手段によって発生
した所定の検出電圧とを比較し前記パワーMOSFET
を制御するための出力信号を供給する比較部とが形成さ
れた半導体装置であって、前記基準電圧発生回路はデプ
リション型MOSからなる定電流源にチャネル長がそれ
ぞれ異なる複数の基準電圧調整用デプリション型MOS
FETを並列接続するように配置し、それぞれの前記調
整用デプリション型MOSFETには小さく同一サイズ
のMOSFETが直列接続して配置されることを特徴と
する半導体装置。
1. A large number of power MOSFs on the same semiconductor substrate.
A power unit formed of ET and a control unit including a control circuit for controlling the power unit are formed, and the control circuit includes a reference voltage generation circuit for generating at least a predetermined reference voltage, and an overcurrent flowing through the power MOSFET. Comparing the reference voltage with a predetermined detection voltage generated by the detecting means to detect the power MOSFET
In the semiconductor device, a reference voltage generating circuit is provided with a plurality of reference voltage adjusting depletion circuits each having a different channel length from a constant current source composed of a depletion type MOS. Type MOS
A semiconductor device in which FETs are arranged in parallel, and small MOSFETs of the same size are arranged in series in each of the adjustment depletion type MOSFETs.
【請求項2】 前記MOSFETはエンハンスメント型
MOSFETであることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the MOSFET is an enhancement type MOSFET.
【請求項3】 前記パワー部に形成される前記多数のパ
ワーMOSFETは、チャネル不純物領域と、前記チャ
ネル不純物領域内に形成され、前記チャネル不純物領域
よりも高濃度で前記チャネル不純物領域の底面と略同一
面まで拡散された高濃度不純物領域とが形成されること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
3. The plurality of power MOSFETs formed in the power section are formed in a channel impurity region and in the channel impurity region, and have a higher concentration than the channel impurity region and substantially the bottom surface of the channel impurity region. The semiconductor device according to claim 1, wherein a high-concentration impurity region diffused to the same surface is formed.
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