JPH01248564A - パワートランジスタ - Google Patents

パワートランジスタ

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JPH01248564A
JPH01248564A JP63074576A JP7457688A JPH01248564A JP H01248564 A JPH01248564 A JP H01248564A JP 63074576 A JP63074576 A JP 63074576A JP 7457688 A JP7457688 A JP 7457688A JP H01248564 A JPH01248564 A JP H01248564A
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power transistor
guard ring
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unit cell
current
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Tamotsu Tominaga
冨永 保
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/66Vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • H10D30/665Vertical DMOS [VDMOS] FETs having edge termination structures
    • HELECTRICITY
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    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D64/20Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions 
    • H10D64/23Electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. sources, drains, anodes or cathodes
    • H10D64/251Source or drain electrodes for field-effect devices
    • H10D64/252Source or drain electrodes for field-effect devices for vertical or pseudo-vertical devices

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は、パワートランジスタの故障モードを改善す
る技術に関する。
〔従来技術〕
従来のパワートランジスタとしては1例えば第3図に示
すごときパワーMO8FETがある(例えば、HEXF
ET(7)データブックのHDB−3゜1985、 I
nternational Rectifierに記載
)。
第3図において、(A)は一部所面図、(B)は電極層
の平面図を示す。
まず、(A)に示す断面図において、高濃度n+基板1
の上にドレイン領域2が形成されている。
また、そのドレイン領域2の表面近傍の一部にはチャネ
ル形成領域3が形成され、更にそのチャネル形成領域3
の表面近傍の一部にはソース領域4が形成されている。
また、チャネル形成領域3の一部の上には、ソース領域
4とドレイン領域2との両方にまたがってゲート酸化膜
5を介してゲート電極10が形成されている。なお、ゲ
ート電極10の表面も絶縁膜で覆われている。また、P
◆拡散領域からなるガードリング7が設けられている。
そして、それら全体の上に一面にM金属膜のソース電極
6が形成されている。また、11はドレイン電極である
。なお、ガードリング7は、ソース・ドレイン間の耐圧
を定めるものである。すなわち。
空乏層はガードリングで終わるため、ガードリングの外
側部分の耐圧が最も低くなる。そのためサージ電圧が印
加されると、その部分が破壊され、セルの部分は保護さ
れることになる。
パワートランジスタの1チツプには、上記のごとき構成
からなる単位セル12が数百〜敵方個形成されており、
上記のようにソース電極およびドレイン電極は全ての単
位セルに共通であり、また、ゲート電極も共通に接続(
図示省略)されているので、全ての単位セルが並列に接
続されていることになる。
次に、(B)に示す平面図において、ソースパッド8は
ソース電極6を外部へ接続するための接続部であり、ソ
ース電極6と共通に形成されている。また、ゲートパッ
ド9は各単位セルのゲート電極を外部へ接続するための
接続部であり、ソース電極6の下に延びた2本の接続部
9a、9bを介して全ての単位セルのゲート電極lOに
接続されている。
また、(B)おいて、丸印で示した単位セル12は1図
示の都合上、単位セルの形成されている部分の周辺部の
みを表示しているが、実際にはその内側の全面に形成さ
れている。
また、ガードリング7は、全ての単位セルが形成されて
いる部分の外周を取り囲むように形成されている。なお
、この図面においては、ガードリングが2重に設けられ
ている場合を例示している。
また、実際にはガードリングの上にも電極(ソース電極
6と共通のもの)が設けられているが、ガードリングを
表示する都合上図示を省略している。
次に、第4図は、上記のごときパワートランジスタの等
価回路図である。
第4図において、破線で囲んだ部分30がパワートラン
ジスタの1チツプを示す。また、12−1.12−2.
12−3・・・12−9は各々単位セル、Sは共通のソ
ース端子、Gは共通のゲート端子、Dは共通のド、レイ
ン端子を示す、また、 31は負荷、Vccは電源であ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記のごとき従来のパワートランジスタにおいては、各
単位セルのソース領域(バイポーラ・トランジスタにお
いてはエミッタ領域)及びガードリングが幅の広いA1
1層からなるソース電極6によって一体に接続される構
造となっている。そのためサージ等によってガードリン
グの一部や単位セルの一部が熔けてショート電流が流れ
るようになっても、M層からなるソース電極6は丈夫で
電流を流し続けるので、パワートランジスタがショート
モードで破壊される、すなわちパワートランジ、スタが
オンの状態で故障してしまう。そのため前記第4図の回
路において、ゲート端子Gに信号が与えられるか否かに
拘りなく常に負荷31が駆動され続けることになり、し
たがって、そのパワート ″ランジスタを用いた電子機
器が誤動作してしまうという問題があった。
本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決するため
になされたものであり、配線抵抗を増大させることなく
通常動作がおこわれ、サージ電圧等によってパワートラ
ンジスタが破壊される場合には、必ず安全なオープンモ
ードで破壊される、すなわちパワートランジスタがオフ
の状態で故障するように構成したパワートランジスタを
提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題を解決するため、本願発明においては、3端
子トランジスタからなる単位セルの複数個の集合体であ
り、かつ各単位セルの同種の端子(例えばソースはソー
ス同志、ゲートはゲート同志)がそれぞれ共通に接続さ
れて各単位セルが並列に接続されたパワートランジスタ
において、各単位セルの少なくとも一つの端子(例えば
FETの場合はソース端子、バイポーラの場合はエミッ
タ端子)からその端子を外部に接続する取り出しパッド
(例えばソースパッド)までを接続する電極配線(例え
ばソース電極)を複数の部分に分割し、かつ、分割され
た各部分毎の許容電流をチップ全体の最大定格電流以下
とするように各部分毎に幅の狭いくびれ部を設けるよう
に構成している。
〔作用〕
サージ等によって単位セルの一部やガードリングの一部
が破壊されて耐圧が低下すると、その−点に電流が集中
し、常時、負荷を通して大電流が流れるようになるので
、破壊部分の温度が上昇し。
ついにはチップの最大定格電流を超える電流が流れるよ
うになる。その際、本発明においては、上記のくびれ部
の許容電流がチップ全体の最大定格電流以下になるよう
に設定しであるので、上記のようにチップの最大定格電
流を超える電流が流れた時点で破壊部分につながる配線
のくびれ部が熔断し、破壊部分は他の部分から切離され
、パワートランジスタは正常部分のみで本来の動作をす
るようになる。しかし、チップの有効面積が少なくなっ
ているため、残りの面積にとっては過大な電力が印加さ
れるようになり、破壊される部分が出易くなる。そして
次に破壊部分が出ると、その都度破壊部分につながる配
線のくびれ部が熔断し、最終的には、全部の配線が熔断
するので、パワートランジスタは必ずオフの状態で、す
なわちオープンモードで動作しなくなる。
上記のように本発明のパワートランジスタが故障した場
合は、必ずオフの状態で停止し、負荷には電流が流れな
い状態で故障するので、パワートランジスタが故障した
場合でも負荷が駆動されない安全な状態で停止すること
になる。
〔実施例〕
第1図は、本発明の第1の実施例図であり、電極層の平
面図を示す。
第1図において、21aおよび21bはガードリング部
電極、22a〜22eはソース電極、23a〜23gは
くびれ部、24はソースパッド、25はゲートパッド、
25a、25bはソースパッドの接続部である。
図示のごとく1本実施例の電極は、従来のようにソース
電極およびガードリング部の電極が全面に一体となって
形成されたものではなく、ガードリング部の電極は21
aおよび21bの2つの部分に分割され、また、ソース
電極は22a〜22eの5つの部分に分割されてシする
。そして分割された各部分トソースパッド24との接続
点付近には、それぞれ幅の狭いくびれ部23a〜23g
が設けられている。
このくびれ部23a〜23gの許容電流は、チップ全体
の最大定格電流程度とし、それ以上の電流が流れると熔
断するように幅を設定する。
次に作用を説明する。
各単位セルに均等に電流が流れている時は、ヒユーズが
分離されているので配線抵抗が小さくて済み、通常のパ
ワートランジスタとして動作する。
そしてサージ等によってガードリングや単位セルの一部
が破壊されて耐圧が低下すると、その−点に電流が集中
し、常時、負荷を通して大電流が流れるようになるので
破壊部分の温度が上昇し、ついにはチップの最大定格電
流を超える電流が流れるようになる。その際1本実施例
においては、上記のくびれ部の許容電流がチップ全体の
最大定格電流以下になるように設定しであるので、上記
のようにチップの最大定格電流を超える電流が流れた時
点で破壊部分につながる配線のくびれ部が熔断し、破壊
部分は他の部分から切離され、パワートランジスタは正
常部分のみで本来の動作をするようになる。しかし、チ
ップの有効面積が少なくなっているため、残りの面積に
とっては過大な電力が印加されるようになり、破壊され
る部分が出易くなる。そして次に破壊部分が出ると、そ
の都度破壊部分につながる配線のくびれ部が熔断し、最
終的には、全部の配線が熔断するので、パワートランジ
スタは必ずオフの状態で、すなわちオープンモードで動
作しなくなる。また、故障時には分割された素子ごとに
動作しなくなるので、故障しつつあることを知らせるこ
とが出来る。
次に、第2図は1本発明の第2の実施例図であり、ガー
ドリング部電極のみの平面図を示す。
この実施例においては、ガードリング部電極26とソー
ス電極(図示省略、前記第1図と同様)とを分割し、か
つ、ガードリング部電極26には、そのうちの所定の個
所に少なくとも一個以上のくびれ部27a〜27hを設
け、ガードリング部電極26を複数の部分に分割してい
る。
次に作用を説明する。
ガードリング部はセル部より耐圧が低いため、サージ電
力はガードリング部に印加され、結晶欠陥等のある部分
が破壊され易い。そしてガードリングの一部が破壊され
ると、その部分を通して近くのソース電極からドレイン
電極に対して電流が流れ、従来の構造においてはショー
トモードの破壊に至る。
しかし1本実施例においては、ガードリング部電極とソ
ース電極とを分割し、かつ、前記のようなくびれ部27
a〜27hを設けて、ガードリング電極を複数の部分に
分割しているので、ガードリングの一部が破壊すると、
その破壊部分につながるガードリング電極のくびれ部が
熔断して分離され、パワートランジスタは正常に動作す
るようになる。
そして複数回のサージ等によってガードリング電極の全
ての部分が熔断すれば、その後は前記第1図の実施例と
同様の動作を行ない、最終的にはオープンモードで停止
することになる。
なお、ガードリングはFETのオン抵抗とは関係がない
ので、くびれ部の配線抵抗はオン抵抗の増大にはつなが
らない。
なお、上記の実施例においては、パワーMO8FETの
場合について例示したが、C0MFETやバイポーラト
ランジスタのエミッタとガードリングへの配線について
も同様に本発明を適用することが出来る。
〔効果〕
以上説明してきたように、この発明によれば。
配線抵抗を増大させることなく通常動作が行なわれ、サ
ージ等によって単位セルの一部が破壊されても、自動的
にその部分を切離して正常な動作に復帰し、最終的には
必ずオフの状態で停止し、負荷には電流が流れない状態
で故障するので、パワートランジスタが故障した場合で
も負荷が駆動されない安全な状態で停止することになる
。また。
故障時には、必ず負荷が動作しない状態で停止するので
、使用者に故障発生を容易に気付かせることが出来ると
いう効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ本発明の実施例の平面図、
第3図は従来装置の断面図及び平面図、第4図は従来装
置の等価回路図である。 〈符号の説明〉 21a、21b・・・ガードリング部電極22a〜22
e・・・ソースff電極 23a〜23g・・・くびれ部 24・・・ゲートパッド 25・・・ソースパッド 25a、25b・・・ソースパッドの接続部26・・・
ガードリング部電極 27a〜27h・・・くびれ部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  3端子トランジスタからなる単位セルの複数個の集合
    体であり、かつ各単位セルの同種の端子がそれぞれ共通
    に接続されて各単位セルが並列に接続されたパワートラ
    ンジスタにおいて、各単位セルの少なくとも一つの端子
    からその端子を外部に接続する取り出しパッドまでを接
    続する電極配線を複数の部分に分割し、かつ、分割され
    た各部分毎の許容電流をチップ全体の最大定格電流以下
    とするように各部分毎に幅の狭いくびれ部を設けたこと
    を特徴とするパワートランジスタ。
JP63074576A 1988-03-30 1988-03-30 パワートランジスタ Expired - Lifetime JP2559801B2 (ja)

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