JPH03110869A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、車載負荷などを制御する素子として好適な
パワーMO3FET構造を有する半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor device having a power MO3FET structure suitable as an element for controlling an on-vehicle load or the like.
(従来の技術)
従来のこの種半導体装置としては、例えば第3図に示す
ようなものがある。同図(a)は縦型のDMO8FET
を有する半導体装置の断面図である。(Prior Art) As a conventional semiconductor device of this type, there is one shown in FIG. 3, for example. Figure (a) shows a vertical DMO8FET.
FIG.
同図において、ドレインとしてのN型半導体基板1,2
上にはゲート酸化膜11を介してゲート電極Gが設けら
れ、該基板2内にはチャネル領域であるP型拡散層3が
形成されている。このP型拡散層3内には、ソースであ
るN十型拡散層4およびチャネルコンタクト領域である
P中型拡散層5が互いに隣接して形成され、このP中型
拡散層5により上記P型拡散層3とN十型拡散層4とは
短絡され、チャネル電圧とソース電圧が互いに固定され
ている。さらにこの−にには、中間絶縁膜14を介して
ゲート電極Gと絶縁されたソース電極Sが設けられてい
る。In the figure, N-type semiconductor substrates 1 and 2 as drains are shown.
A gate electrode G is provided thereon via a gate oxide film 11, and a P-type diffusion layer 3, which is a channel region, is formed in the substrate 2. In this P type diffusion layer 3, an N0 type diffusion layer 4 which is a source and a P medium type diffusion layer 5 which is a channel contact region are formed adjacent to each other. 3 and the N0 type diffusion layer 4 are short-circuited, and the channel voltage and source voltage are fixed to each other. Furthermore, a source electrode S insulated from the gate electrode G via an intermediate insulating film 14 is provided at this point.
このような構成からなるMOSFETの等価回路図は、
一般に第3図(b)のように表現されるが、より厳密に
は同図(C)のように表現される。The equivalent circuit diagram of a MOSFET with such a configuration is as follows:
Generally, it is expressed as shown in FIG. 3(b), but more precisely, it is expressed as shown in FIG. 3(C).
すなわち、N十型拡散層4とP型拡散層3との間には寄
生ダイオード21が形成され、かつP型拡散層3とエピ
タキシ層のN−型半導体基板2との間には寄生ダイオー
ド22が形成されている。このうち前者のダイオード2
1は短絡されているが、後者のダイオード22はMOS
FETのソース・ドレイン間に並列に接続された構造に
なっている。That is, a parasitic diode 21 is formed between the N-type diffusion layer 4 and the P-type diffusion layer 3, and a parasitic diode 22 is formed between the P-type diffusion layer 3 and the N- type semiconductor substrate 2 of the epitaxial layer. is formed. Of these, the former diode 2
1 is shorted, but the latter diode 22 is a MOS
It has a structure in which the source and drain of the FET are connected in parallel.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、−4二記パワ−MO8FETを有する半
導体装置にあっては、寄生ダイオード22がドレイン・
ソース間に;]r2列に存在する構造となっているため
、誤接続や外部ノイズの発生等に起因してソース電圧が
ドレイン電圧よりも高くなった場合、ゲートがオンから
オフに切り替わっていても、寄生ダイオード22を通し
て電流がソースからドレインへ流れるため、負荷が動作
してしまうという問題点があった。(Problem to be Solved by the Invention) However, in a semiconductor device having a -42 power MO8FET, the parasitic diode 22 is
Since the structure is such that the source voltage is higher than the drain voltage due to incorrect connection or external noise, the gate is switched from on to off. However, since current flows from the source to the drain through the parasitic diode 22, there is a problem that the load operates.
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、その目的は、ゲートオフ時にソース電圧が高
くなっても負荷が動作するのを防止できる半導体装置を
提供することにある。The present invention has been made in view of these conventional problems, and its purpose is to provide a semiconductor device that can prevent the load from operating even if the source voltage becomes high when the gate is turned off.
(問題点を解決するための手段)
この発明は、に記のような目的を達成するため、第1の
ゲート電極が設けられたドレインである第1導電型の半
導体基板と、この基板上に形成されたチャネル領域であ
る第2導電型の第1の拡散層と、この拡散層内に形成さ
れたソースである第1導電型の第2の拡散層とからなる
第1のMOSFETを備え、
前記第1の拡散層内に、第1導電型の第3の拡散層と第
2導電型の第4の拡散層とを互いに隣接して形成すると
ともに、第2の拡散層と第3の拡散層との間に第2のゲ
ート電極を形成し、前記第3の拡散層と第4の拡散層と
を金属電極により接続して、前記第1の拡散層をチャネ
ル、第2の拡散層をドレイン、第3の拡散層をソース、
第4の拡散層をチャネルコンタクト領域とする第2のM
OSFETを、第1のMOSFETのソースとチャネル
領域との間に形成したことを特徴とする。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above objects, the present invention includes a semiconductor substrate of a first conductivity type, which is a drain provided with a first gate electrode; A first MOSFET including a first diffusion layer of a second conductivity type, which is a channel region formed therein, and a second diffusion layer of a first conductivity type, which is a source formed in this diffusion layer, A third diffusion layer of the first conductivity type and a fourth diffusion layer of the second conductivity type are formed adjacent to each other in the first diffusion layer, and the second diffusion layer and the third diffusion layer are formed adjacent to each other. A second gate electrode is formed between the third diffusion layer and the fourth diffusion layer, and the third diffusion layer and the fourth diffusion layer are connected by a metal electrode, so that the first diffusion layer is a channel and the second diffusion layer is a channel. drain, third diffusion layer as source,
a second M in which the fourth diffusion layer is a channel contact region;
The present invention is characterized in that an OSFET is formed between the source and channel region of the first MOSFET.
(作用)
上記の構成によれば、第1のMOSFETのチャネル領
域である第2導電型の第1の拡散層と、ソースである第
1導電型の第2の拡散層との間に、第2のMOSFET
が形成され、この第2のMOSFETは第1のMOSF
ETとチャネル領域を共有するため、第1のMOSFE
Tのオンオフ動作と一致する。従って、第1のMOSF
ETがオフのとき第2のMOSFETもオフとなるので
、第1のMOSFETのオフ時に、外部ノイズ等によっ
てソース電圧がドレイン電圧よりも高くなって逆電圧が
印加された場合であっても、ソースとドレインとの間に
電流が流れるのを阻止できる。(Function) According to the above configuration, the first diffusion layer of the second conductivity type, which is the channel region of the first MOSFET, and the second diffusion layer of the first conductivity type, which is the source, are provided. 2 MOSFET
is formed, and this second MOSFET is connected to the first MOSFET.
In order to share the channel area with the ET, the first MOSFE
This corresponds to the on/off operation of T. Therefore, the first MOSF
When the ET is off, the second MOSFET is also off, so even if the source voltage becomes higher than the drain voltage due to external noise etc. and a reverse voltage is applied when the first MOSFET is off, the source This can prevent current from flowing between the drain and the drain.
これにより、オフ動作時に第1のMOSFETに電気的
負荷が作用するのを確実に防ぐことができる。Thereby, it is possible to reliably prevent an electrical load from acting on the first MOSFET during off-operation.
(実施例) 以下、この発明を図面に基づいて説明する。(Example) The present invention will be explained below based on the drawings.
第1図(a)は、この発明の一実施例を示す断面図であ
る。この実施例は、車載負荷を制御するMOSFETに
適用したものである。なお、第3図と同一部材にはそれ
と同一符号を付してその詳細説明を省略するものとする
。FIG. 1(a) is a sectional view showing an embodiment of the present invention. This embodiment is applied to a MOSFET that controls an on-vehicle load. Note that the same members as in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.
まず構成を説明すると、図示するように、チャネル領域
であるP型拡散層3の中にはN十型拡散層6が形成され
、これとN十型拡散層4との間には第2のゲート電極G
2が形成され、これにより同図(b)に示すように第1
のMO3FET31のソースとチャネル領域間には、第
2の縦型MO8FET32が形成されている。すなわち
、第2のMO8FET32の構造は、N十型拡散層4が
ドレイン、N十型拡散層6がソース、P十型拡散層5が
チャネルコンタクト領域となっており、N+型型数散層
6はソース(金属)電極S2が設けられている。このた
め第1のMO3FET31のソースであるN生型拡散層
4は、チャネル領域のP型拡散層3から実質的に分離さ
れ、第2のMO8FET32を経由してチャネル領域の
P型拡散層3と接続されている。本実施例では第2のM
O8FET32のゲート電極G2は、第1のMO8FE
T31のゲート電極G1と接続されており、従って第1
,2のMO3FET31.32はともに同時にオン、オ
フ動作するようになっている。First, to explain the structure, as shown in the figure, an N0 type diffusion layer 6 is formed in the P type diffusion layer 3 which is a channel region, and a second type diffusion layer 6 is formed between this and the N0 type diffusion layer 4. Gate electrode G
2 is formed, and as a result, the first
A second vertical MO8FET 32 is formed between the source and channel region of the MO3FET 31. That is, in the structure of the second MO8FET 32, the N0 type diffusion layer 4 serves as a drain, the N0 type diffusion layer 6 serves as a source, the P0 type diffusion layer 5 serves as a channel contact region, and the N+ type diffused layer 6 serves as a channel contact region. A source (metal) electrode S2 is provided. Therefore, the N-type diffusion layer 4, which is the source of the first MO3FET 31, is substantially separated from the P-type diffusion layer 3 in the channel region, and connects to the P-type diffusion layer 3 in the channel region via the second MO8FET 32. It is connected. In this example, the second M
The gate electrode G2 of O8FET32 is the first MO8FE
It is connected to the gate electrode G1 of T31, and therefore the first
, 2 MO3FETs 31 and 32 are both turned on and off at the same time.
以」二の構成からなるこの半導体装置は、第1図(b)
に示すように、P型拡散層3が第1,2のMO8FET
31.32のチャネル領域として機能している。This semiconductor device consisting of the following two configurations is shown in FIG. 1(b).
As shown in FIG.
31.32 functions as a channel region.
次にこの実施例の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
本実施例の場合、正のゲート電圧が印加されて第1のM
O8FET31がオン状態になったときは、前述のよう
に第2のMO8FET32もオン状態となる。このとき
P型拡散層3におけるチャネル電位は、N生型拡散層4
における第1のMO8FET31のソース電位に固定さ
れるため、通常のMOSFETと同様にオン動作する。In the case of this embodiment, a positive gate voltage is applied and the first M
When the O8FET 31 is turned on, the second MO8FET 32 is also turned on as described above. At this time, the channel potential in the P-type diffusion layer 3 is
Since it is fixed at the source potential of the first MO8FET 31 at , it operates in the same way as a normal MOSFET.
そしてゲート・ソース間の電圧を0にして第1のMO8
FET31がオフした場合、第2のMO8FET32も
これと同時にオフする。このように本実施例では、第2
のMO8FET32が第1のMO8FET31と同様に
オンオフ動作し、第1のMO8FET31のソース・ド
レイン間には寄生ダイオード21と22が互いに逆向き
に直列接続された等価回路となるため、ドレイン・ソー
ス間電圧の正負に拘らず電流の流れを阻止できる。Then, the voltage between the gate and source is set to 0, and the first MO8
When the FET 31 is turned off, the second MO8FET 32 is also turned off at the same time. In this way, in this embodiment, the second
The MO8FET 32 operates on and off in the same way as the first MO8FET 31, and the parasitic diodes 21 and 22 are connected in series in opposite directions between the source and drain of the first MO8FET 31 to form an equivalent circuit, so that the drain-source voltage The flow of current can be blocked regardless of whether it is positive or negative.
従って、ソース電圧がドレイン電圧より高くなっても、
寄生ダイオード22を介して電流が流れないので、負荷
が動作することはない。例えば、このMO8FET素子
構造によって車載負荷を制御すれば、仮にバッテリの正
・負端子にMOSFETの正・負端子を逆に接続したと
しても、車載負荷が動作することを確実に防止できる。Therefore, even if the source voltage becomes higher than the drain voltage,
Since no current flows through the parasitic diode 22, the load does not operate. For example, if the on-vehicle load is controlled by this MO8FET element structure, even if the positive and negative terminals of the MOSFET are connected reversely to the positive and negative terminals of the battery, the on-vehicle load can be reliably prevented from operating.
この実施例の場合、第1のMO8FET31がオフ状態
のときチャネル領域のP型拡散層3は、ソース領域のN
生型拡散層4からもドレイン領域のN−型半導体基板2
からも電気的に不安定な状態となっている。従って、寄
生ダイオード22の耐圧を越える大きな電圧、あるいは
立上りの極めて早いパルス電圧がドレイン・ソース間に
印加されたときなどにおいて、寄生ダイオード22に電
流が流れて動作し、2次降伏による素子破壊が懸念され
る。In this embodiment, when the first MO8FET 31 is in the off state, the P type diffusion layer 3 in the channel region is
From the natural diffusion layer 4 to the drain region N- type semiconductor substrate 2
It is also in an electrically unstable state. Therefore, when a large voltage that exceeds the withstand voltage of the parasitic diode 22 or a pulse voltage that rises extremely quickly is applied between the drain and source, current flows through the parasitic diode 22 and the device is destroyed due to secondary breakdown. There are concerns.
゛これを改善するための他の実施例としては、第2図(
a)に示すように、第2のMOSFETのゲート電極G
2を第1のMOSFETのゲート電極G1ではなく、ア
ルミ電極17およびドレインコンタクト領域となるN十
型拡散層7を介してドレイン領域であるN″″型半導体
基板2に接続すれば良い。このようにすれば、第1のM
O3FET31のドレイン・ソース間電圧が正である限
り、チャネル領域のP型拡散層3はソース領域のN+型
型数散層4接続されるため、ドレイン電圧の変動に対し
て寄生ダイオード22が動作することはなく、これに起
因する素子破壊の問題が解消する。゛Another example for improving this is shown in Figure 2 (
As shown in a), the gate electrode G of the second MOSFET
2 may be connected not to the gate electrode G1 of the first MOSFET but to the N'''' type semiconductor substrate 2 which is the drain region via the aluminum electrode 17 and the N0 type diffusion layer 7 which will be the drain contact region. In this way, the first M
As long as the drain-source voltage of the O3FET 31 is positive, the P-type diffusion layer 3 in the channel region is connected to the N+ type scattering layer 4 in the source region, so the parasitic diode 22 operates against fluctuations in the drain voltage. This eliminates the problem of element destruction caused by this.
このように第1のMO3FET31のオフ時にもドレイ
ン・ソース間電圧が正である限りはチャネル電位をソー
ス電位に固定しているため、ドレイン電極りに印加され
たパルス電圧等による素子破壊を効果的に防止すること
ができる。In this way, even when the first MO3FET 31 is off, as long as the drain-source voltage is positive, the channel potential is fixed at the source potential, which effectively prevents element breakdown due to pulse voltage applied to the drain electrode. can be prevented.
本例において、第1のMO3FET31のオン・オフに
拘らずドレイン・ソース間電圧が正の場合には第2のM
O8FET32はオン、負の場合にはオフとなるため、
前記実施例と同様にドレイン・ソース間の逆電圧に対し
て電流阻止能力を発′揮できることはいうまでもない。In this example, if the drain-source voltage is positive regardless of whether the first MO3FET 31 is on or off, the second MO3FET31
Since O8FET32 is on and off when negative,
It goes without saying that the current blocking ability can be exhibited against the reverse voltage between the drain and the source as in the above embodiment.
(発明の効果)
以」二説明してきたように、この発明によれば、第1の
MOSFETのソースとチャネル領域との間に、第2の
MOSFETを形成し、第1のMOSFETのオフ時に
は第2のMOSFETもオフする構成としたため、第1
のMOSFETのオフ時に、誤接続や外部ノイズの発生
などによってドレイン・ソース間に逆電圧が印加されて
も、このドレイン・ソース間に電流が流れるのを阻止で
き、従って、逆電圧によって負荷が動作するのを確実に
防ぐことができるという効果が得られる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the second MOSFET is formed between the source and channel region of the first MOSFET, and when the first MOSFET is off, the second MOSFET is Since the configuration is such that the second MOSFET is also turned off, the first
Even if a reverse voltage is applied between the drain and source due to incorrect connection or external noise when the MOSFET is off, current can be prevented from flowing between the drain and source, and the load will therefore not operate due to the reverse voltage. This has the effect of being able to reliably prevent this from happening.
第1図(a)、 (b)はそれぞれこの発明に係わる
半導体装置の一実施例を示す断面図、等価回路図、第2
図(a)、 (b)はそれぞれこの発明に係わる半導
体装置の他の実施例を示す断面図、等価回路図、第3図
(a)は従来の半導体装置を示す断面図、同図(b)、
(c)はそれぞれ同半導体装置の等価回路図である
。
1・・・N十型半導体基板
2・・・N−型半導体基板(第1のMOSFETのドレ
イン)
3・・・P型拡散層(第1.第2のMOSFETのチャ
ネル領域)
4・・・N十型拡散層(第1のMOSFETのソース、
第2のMOSFETの
ドレイン)
5・・・P生型拡散層(第1.第2のMOSFETのチ
ャネルコンタクト領域)
6・・・N十型拡散層(第2のMOSFETのソース領
域)
7・・・N十型拡散層(ドレインコンタクト領域)C7
+ G + + G2・・・ゲート電極S、S4.S2
・・・ソース(金属)電極D・・・ドレイン電極FIGS. 1(a) and 1(b) are a sectional view, an equivalent circuit diagram, and a second embodiment of a semiconductor device according to the present invention, respectively.
3(a) and 3(b) are a sectional view and an equivalent circuit diagram respectively showing other embodiments of the semiconductor device according to the present invention, and FIG. 3(a) is a sectional view showing a conventional semiconductor device, and FIG. ),
(c) is an equivalent circuit diagram of the same semiconductor device. 1... N-type semiconductor substrate 2... N- type semiconductor substrate (drain of first MOSFET) 3... P-type diffusion layer (channel region of first and second MOSFET) 4... N0 type diffusion layer (first MOSFET source,
(drain of second MOSFET) 5...P-type diffusion layer (channel contact region of first and second MOSFET) 6...N+ type diffusion layer (source region of second MOSFET) 7...・N0 type diffusion layer (drain contact region) C7
+G + +G2...Gate electrode S, S4. S2
...Source (metal) electrode D...Drain electrode
Claims (1)
導電型の半導体基板と、この基板上に形成されたチャネ
ル領域である第2導電型の第1の拡散層と、この拡散層
内に形成されたソースである第1導電型の第2の拡散層
とからなる第1のMOSFETを備え、 前記第1の拡散層内に、第1導電型の第3の拡散層と第
2導電型の第4の拡散層とを互いに隣接して形成すると
ともに、第2の拡散層と第3の拡散層との間に第2のゲ
ート電極を形成し、 前記第3の拡散層と第4の拡散層とを金属電極により接
続して、前記第1の拡散層をチャネル、第2の拡散層を
ドレイン、第3の拡散層をソース、第4の拡散層をチャ
ネルコンタクト領域とする第2のMOSFETを、第1
のMOSFETのソースとチャネル領域との間に形成し
たことを特徴とする半導体装置。[Claims] 1. A first drain which is a drain provided with a first gate electrode.
A semiconductor substrate of a conductivity type, a first diffusion layer of a second conductivity type which is a channel region formed on this substrate, and a second diffusion layer of a first conductivity type which is a source formed in this diffusion layer. a third diffusion layer of a first conductivity type and a fourth diffusion layer of a second conductivity type are formed adjacent to each other in the first diffusion layer; , a second gate electrode is formed between the second diffusion layer and the third diffusion layer, the third diffusion layer and the fourth diffusion layer are connected by a metal electrode, and the first A second MOSFET in which the diffusion layer is a channel, the second diffusion layer is a drain, the third diffusion layer is a source, and the fourth diffusion layer is a channel contact region;
1. A semiconductor device formed between a source and a channel region of a MOSFET.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24985489A JPH03110869A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24985489A JPH03110869A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH03110869A true JPH03110869A (en) | 1991-05-10 |
Family
ID=17199176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP24985489A Pending JPH03110869A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03110869A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016167537A (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 富士電機株式会社 | Vertical mosfet |
-
1989
- 1989-09-26 JP JP24985489A patent/JPH03110869A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016167537A (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 富士電機株式会社 | Vertical mosfet |
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