JPH01282858A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH01282858A JPH01282858A JP63113181A JP11318188A JPH01282858A JP H01282858 A JPH01282858 A JP H01282858A JP 63113181 A JP63113181 A JP 63113181A JP 11318188 A JP11318188 A JP 11318188A JP H01282858 A JPH01282858 A JP H01282858A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路の回路構成および素子構造に
関し、特に、縦型MOSトランジスタと制御回路を同一
基板上に形成した半導体集積回路の出力電流制限回路の
回路構成および素子構造に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to the circuit configuration and element structure of a semiconductor integrated circuit, and particularly to the output of a semiconductor integrated circuit in which a vertical MOS transistor and a control circuit are formed on the same substrate. The present invention relates to a circuit configuration and an element structure of a current limiting circuit.
縦型MOSトランジスタと制御回路を同一基板上に形成
した半導体集積回路において、縦型MOSトランジスタ
の出力電流を制限するためには縦型MOSトランジスタ
のゲート・ソース間電圧を制限する必要がある。従来の
技術としては、第7図に示すようにゲート・ソース間に
ツェナーダイオード23を接続し、ツェナー電圧により
ゲート・ソース間電圧を制限する方法、あるいは第8図
に示すように、ダイオード25をゲート・ソース間に数
個接続し、ダイオード25の順方向電圧降下によりゲー
ト・ソース間電圧を制限する方法等があった。
゛
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の技術では、縦型MOSトランジスタ3の
しきい値電圧の温度特性と縦型MOSトランジスタ3の
ゲート・ソース間電圧を制限する素子の温度特性が異な
るため、電流制限値が温度により大きく変動するという
欠点がある。例えば第3図に示したツェナーダイオード
23を用いた回路ではツェナー電圧の温度係数は小さく
、縦型MOSトランジスタ3のしきい値電圧の温度係数
は比較的大きく、その極性は負であることから電流制限
値は温度が上昇すると増大する傾向がある。In a semiconductor integrated circuit in which a vertical MOS transistor and a control circuit are formed on the same substrate, in order to limit the output current of the vertical MOS transistor, it is necessary to limit the gate-source voltage of the vertical MOS transistor. Conventional techniques include connecting a Zener diode 23 between the gate and source as shown in FIG. 7 and limiting the voltage between the gate and source using the Zener voltage, or as shown in FIG. There is a method in which several diodes are connected between the gate and the source, and the voltage between the gate and the source is limited by the forward voltage drop of the diode 25.
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional technology described above, the temperature characteristics of the threshold voltage of the vertical MOS transistor 3 and the temperature characteristics of the element that limits the gate-source voltage of the vertical MOS transistor 3 are Since the current limit value is different, there is a drawback that the current limit value varies greatly depending on the temperature. For example, in the circuit using the Zener diode 23 shown in FIG. 3, the temperature coefficient of the Zener voltage is small, the temperature coefficient of the threshold voltage of the vertical MOS transistor 3 is relatively large, and its polarity is negative, so the current The limiting value tends to increase with increasing temperature.
また第4図に示したダイオード25の順方向電圧降下を
利用した回路ではダイオード25の温度係数の絶対値は
縦型MOSトランジスタ3のそれよりも大きく、その極
性は負であることから電流制限値は温度が上昇すると減
少する傾向がある。Furthermore, in the circuit using the forward voltage drop of the diode 25 shown in FIG. 4, the absolute value of the temperature coefficient of the diode 25 is larger than that of the vertical MOS transistor 3, and its polarity is negative, so the current limit value tends to decrease as temperature increases.
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は、縦型MOSトランジスタと、し
きい値電圧の温度特性がこの縦型MOSトランジスタの
特性と等しい第1のトランジスタとを有している。[Means for Solving the Problems] A semiconductor device of the present invention includes a vertical MOS transistor and a first transistor whose threshold voltage temperature characteristics are equal to those of the vertical MOS transistor.
第1のトランジスタは、しきい値電圧の温度特性を縦型
MOSトランジスタの特性と等しくするために、そのソ
ース側に縦型MO8のベース拡散層形成工程と同一工程
で形成した拡散層を有する。The first transistor has a diffusion layer formed on its source side in the same process as the base diffusion layer forming process of the vertical MO8 in order to make the temperature characteristics of the threshold voltage equal to those of the vertical MOS transistor.
次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例の回路図である。第2図は本
発明の一実施例の断面図である。第1のトランジスタ1
はそのソース12の周囲に縦型MOSトランジスタのP
ベース拡散層7と同一工程で形成したP型頭域8を有す
る。Pウェル拡散層6の表面濃度を縦型MOSトランジ
スタのPベース7拡散層に比べて低く設定しておくと、
第1のトランジスタのしきい値電圧はPベース拡散層7
と同一工程で形成されるP属領域80表部製度で決定さ
れ、Pウェル拡散層6の影響は小さくなる。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of one embodiment of the present invention. first transistor 1
is a vertical MOS transistor P around the source 12.
It has a P-type head region 8 formed in the same process as the base diffusion layer 7. If the surface concentration of the P-well diffusion layer 6 is set lower than that of the P-base 7 diffusion layer of the vertical MOS transistor,
The threshold voltage of the first transistor is the P base diffusion layer 7
The influence of the P well diffusion layer 6 is determined by the thickness of the surface of the P group region 80 formed in the same process as that of the P well diffusion layer 6.
その結果筒1のトランジスタ1のしきい値電圧は縦型M
OSトランジスタ3のしきい値電圧とほぼ等しくなり、
また両者の温度特性も等しくなる。As a result, the threshold voltage of transistor 1 in tube 1 is vertical type M
It becomes almost equal to the threshold voltage of OS transistor 3,
Moreover, the temperature characteristics of both become equal.
したがって従来の技術で問題となった電流制限値の温度
依存性を小さくすることができる。Therefore, the temperature dependence of the current limit value, which has been a problem with the conventional technology, can be reduced.
次に第3図を参照して電流制限回路の動作を説明する。Next, the operation of the current limiting circuit will be explained with reference to FIG.
本実施例の半導体装置は縦型MOSトランジスタ3のソ
ース端子を出力端子とするため昇圧回路33を用いて縦
型MOSトランジスタ3のゲート34の電位をVDD端
子30の電位よりも上昇させる。こうすることにより縦
型MOSトランジスタ30オン抵抗は充分低くなり、O
UT端子35の電位はVカ端子30の電位付近まで上昇
し、負荷36に対して充分な電流を供給することができ
る。このとき第2のトランジスタ2のゲート電位はVD
D端子30の電位に固定されており、第2のトランジス
タはオフしているため、縦型MOSトランジスタ3のゲ
ート34の電位は昇圧回路33の最大出力電圧まで上昇
している。In the semiconductor device of this embodiment, since the source terminal of the vertical MOS transistor 3 is used as an output terminal, a booster circuit 33 is used to raise the potential of the gate 34 of the vertical MOS transistor 3 above the potential of the VDD terminal 30. By doing this, the on-resistance of the vertical MOS transistor 30 becomes sufficiently low, and O
The potential of the UT terminal 35 rises to near the potential of the V terminal 30, and a sufficient current can be supplied to the load 36. At this time, the gate potential of the second transistor 2 is VD
Since the potential of the D terminal 30 is fixed and the second transistor is off, the potential of the gate 34 of the vertical MOS transistor 3 has increased to the maximum output voltage of the booster circuit 33.
OUT端子が接地(GND)32に短絡すると第2のト
ランジスタ2はオンし、縦型MOSトランジスタ3のゲ
ート34に蓄積された電荷は第2のトランジスタ2およ
び第1のトランジスタ1を通ってOUT端子35へ流れ
るため、縦型MOSトランジスタ3のゲート34の電位
は低下し、縦型MOSトランジスタ3の出力電流は制限
される。When the OUT terminal is shorted to the ground (GND) 32, the second transistor 2 is turned on, and the charge accumulated in the gate 34 of the vertical MOS transistor 3 passes through the second transistor 2 and the first transistor 1 to the OUT terminal. 35, the potential of the gate 34 of the vertical MOS transistor 3 decreases, and the output current of the vertical MOS transistor 3 is limited.
縦型MOSトランジスタ3のゲート34の電位は昇圧回
路33からの電流と第2のトランジスタ2のオン抵抗と
第1のトランジスタ1のしきい値電圧で決定される。し
たがって第1のトランジスタ1と第2のトランジスタ2
の寸法を調節することにより縦型MoSトランジスタ3
の電流制限値を設定することができる。The potential of the gate 34 of the vertical MOS transistor 3 is determined by the current from the booster circuit 33, the on-resistance of the second transistor 2, and the threshold voltage of the first transistor 1. Therefore, the first transistor 1 and the second transistor 2
By adjusting the dimensions of the vertical MoS transistor 3
The current limit value can be set.
第4図に電流制限値の温度特性を示す。第8図に示した
従来の回路と第1図に示した本実施例の回路について回
路シミューレータを用いてシミュレーションを行った結
果である。縦型MOSトランジスタ30寸法を同じにし
、ドレインおよびゲート端子に12Vを供給し、OUT
端子をGNDに短絡したときの出力電流を温度に対して
プロットした。従来の回路(実線)では常温で5Aの電
流制限値が±75℃の温度変化に対して±43%の変化
を示しているのに対し、本実施例の回路(点線)では±
28%におさえられている。Figure 4 shows the temperature characteristics of the current limit value. These are the results of simulations performed using a circuit simulator on the conventional circuit shown in FIG. 8 and the circuit of the present embodiment shown in FIG. 1. The dimensions of the vertical MOS transistor 30 are the same, 12V is supplied to the drain and gate terminals, and the OUT
The output current when the terminal was shorted to GND was plotted against temperature. In the conventional circuit (solid line), the current limit value of 5A at room temperature shows a change of ±43% with respect to a temperature change of ±75°C, whereas in the circuit of this embodiment (dotted line), the current limit value of 5A changes by ±43% with respect to a temperature change of ±75°C.
It is held down to 28%.
第5図は本発明の他の実施例の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of another embodiment of the invention.
第6図は本発明の他の実施例の回路図である。この実施
例では第1のトランジスタ1と第2のトランジスタ20
バツクゲートを共通接続している。FIG. 6 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention. In this embodiment, a first transistor 1 and a second transistor 20
The back gates are commonly connected.
この実施例では第1のトランジスタ1と第2のトランジ
スタ2を形成するPウェル拡散層6を共通にできるため
、電流制限回路の面積を小さくすることができる。In this embodiment, since the P-well diffusion layer 6 forming the first transistor 1 and the second transistor 2 can be shared, the area of the current limiting circuit can be reduced.
以上説明したように本発明は、縦型MOSトランジスタ
のゲート・ソース間電圧制限素子として、しきい値電圧
の温度特性が縦型MOSトランジスタの特性と等しい横
型MOSトランジスタを用いることにより、電流制限値
の温度に対する変化を小さくおさえることができる効果
がある。As explained above, the present invention uses a horizontal MOS transistor whose threshold voltage temperature characteristic is equal to that of the vertical MOS transistor as a gate-source voltage limiting element of the vertical MOS transistor, thereby increasing the current limit value. This has the effect of minimizing changes in temperature.
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は本発明の
一実施例の断面図、第3図は本発明の電流制限回路の動
作説明図、第4図は従来の技術を用いた場合の電流制限
値の温度特性と本発明の一実施例の回路を用いた場合の
電流制限値の温度特性の図、第5図は本発明の他の実施
例の断面図、第6図は本発明の他の実施例の回路図、第
7図はツェナーダイオードを用いた従来の電流制限回路
の回路図、第8図はダイオードの順方向電圧降下を用い
た従来の電流制限回路の回路図である。
1・・・・・・第1のトランジスタ、2・・・・・・第
2のトランジスタ、3・・・・・・縦型MOSトランジ
スタ、4・・・・・・N+基板、5・・・・・・N−エ
ビ層、6・・・・・・Pウェル拡散層、7・・・・・・
Pベース拡散層、8・・・・・・Pベース拡散層と同一
工程で形成したP型領域、9・・・・・・縦型MOSト
ランジスタのソース、10・旧・・縦型MOSトランジ
スタのバックゲート電位固定用P+領域、11・・・・
・・第1のトランジスタのバックゲート電位固定用P+
領域、12・・・・・・第1のトランジスタのソース、
13・・・・・・第1のトランジスタのドレイン、14
・・・・・・第2のトランジスタのバックゲート電位固
定用P+領域、15・・・・・・第2のトランジスタの
ソース、16・・・・・・第2のトランジスタのドレイ
ン、17・・・・・・縦型MOSトランジスタのゲート
、18・・・・・・第1のトランジスタのゲート、19
・・・・・・第2のトランジスタのゲート、20・・・
・・・フィール)’酸(tJ、21・・・・・・アルミ
配線、22・・・・・・第1のトランジスタのドレイン
および第2のトランジスタのソース、23・・・・・・
ゲート・ソース間電圧制限用ツェナーダイオード、24
・・・・・・電流制限値調整用トランジスタ、25・・
・・・・ゲート・ソース間電圧制限用ダイオード、30
・・・・・・VD、)端子、31・・・・・・入力端子
、32・・・・・・GND、33・・・・・・昇圧回路
、34・・・・・・縦型MOSトランジスタのゲート、
35・・・・・・OUT、36・・・・・・負荷。
代理人 弁理士 内 原 音
第 3 圀 GND
第4図
万 5 図Fig. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of an embodiment of the invention, Fig. 3 is an explanatory diagram of the operation of the current limiting circuit of the invention, and Fig. 4 is a conventional technique. FIG. 5 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention. Fig. 6 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention, Fig. 7 is a circuit diagram of a conventional current limiting circuit using a Zener diode, and Fig. 8 is a conventional current limiting circuit using a forward voltage drop of a diode. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...First transistor, 2...Second transistor, 3...Vertical MOS transistor, 4...N+ substrate, 5... ...N-shrimp layer, 6...P well diffusion layer, 7...
P-base diffusion layer, 8... P-type region formed in the same process as the P-base diffusion layer, 9... Source of vertical MOS transistor, 10. Old... Vertical MOS transistor P+ region for fixing back gate potential, 11...
・P+ for fixing the back gate potential of the first transistor
Region, 12... Source of the first transistor,
13... Drain of first transistor, 14
... P+ region for fixing back gate potential of second transistor, 15 ... Source of second transistor, 16 ... Drain of second transistor, 17 ... ...Gate of vertical MOS transistor, 18 ...Gate of first transistor, 19
...Gate of second transistor, 20...
...field)' acid (tJ, 21...aluminum wiring, 22...drain of first transistor and source of second transistor, 23...
Zener diode for limiting gate-source voltage, 24
... Current limit value adjustment transistor, 25...
... Gate-source voltage limiting diode, 30
...VD, ) terminal, 31...Input terminal, 32...GND, 33...Boost circuit, 34...Vertical MOS transistor gate,
35...OUT, 36...Load. Agent Patent Attorney Uchihara Otodai 3rd Country GND Figure 4 Man 5 Figure
Claims (1)
を構成した半導体装置において、前記縦型MOSトラン
ジスタは、そのソース端子を出力端子とし、前記電流制
限回路は、第1のトランジスタと第2のトランジスタと
を有し、前記第1のトランジスタのドレイン端子および
ゲート端子は前記第2のトランジスタのソース端子に接
続され、前記第1のトランジスタのソース端子は前記縦
型MOSトランジスタの前記ソース端子に接続され、前
記第2のトランジスタのドレイン端子は前記縦型MOS
トランジスタのゲート端子に接続され、前記第2のトラ
ンジスタのゲート端子は前記縦型MOSトランジスタの
ドレイン端子に接続され、前記第1のトランジスタは、
そのソース側に前記縦型MOSトランジスタのベース拡
散層形成工程と同一工程で形成した拡散層を有すること
を特徴とする半導体装置。In a semiconductor device in which a vertical MOS transistor and a current limiting circuit are configured on the same substrate, the vertical MOS transistor has its source terminal as an output terminal, and the current limiting circuit has a first transistor and a second transistor. a drain terminal and a gate terminal of the first transistor are connected to a source terminal of the second transistor, a source terminal of the first transistor is connected to the source terminal of the vertical MOS transistor, The drain terminal of the second transistor is connected to the vertical MOS
a gate terminal of the second transistor; a gate terminal of the second transistor is connected to a drain terminal of the vertical MOS transistor; and the first transistor:
A semiconductor device characterized in that it has a diffusion layer formed on its source side in the same process as the base diffusion layer forming process of the vertical MOS transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63113181A JPH0691262B2 (en) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63113181A JPH0691262B2 (en) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01282858A true JPH01282858A (en) | 1989-11-14 |
JPH0691262B2 JPH0691262B2 (en) | 1994-11-14 |
Family
ID=14605604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63113181A Expired - Lifetime JPH0691262B2 (en) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0691262B2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003008020A (en) * | 2001-06-21 | 2003-01-10 | Nec Kansai Ltd | Semiconductor device |
JP2003198277A (en) * | 2001-12-26 | 2003-07-11 | Nec Kansai Ltd | Mos transistor output circuit |
US7012792B2 (en) | 2001-12-26 | 2006-03-14 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit |
JP2010056486A (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Sony Corp | Semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device |
JP2011035490A (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Rohm Co Ltd | Clamp circuit |
-
1988
- 1988-05-09 JP JP63113181A patent/JPH0691262B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003008020A (en) * | 2001-06-21 | 2003-01-10 | Nec Kansai Ltd | Semiconductor device |
JP2003198277A (en) * | 2001-12-26 | 2003-07-11 | Nec Kansai Ltd | Mos transistor output circuit |
US7012792B2 (en) | 2001-12-26 | 2006-03-14 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit |
JP2010056486A (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Sony Corp | Semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device |
JP4645705B2 (en) * | 2008-08-29 | 2011-03-09 | ソニー株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
US8097914B2 (en) | 2008-08-29 | 2012-01-17 | Sony Corporation | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
US8227314B2 (en) | 2008-08-29 | 2012-07-24 | Sony Corporation | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
JP2011035490A (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Rohm Co Ltd | Clamp circuit |
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JPH0691262B2 (en) | 1994-11-14 |
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