JPH05335598A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH05335598A
JPH05335598A JP4136704A JP13670492A JPH05335598A JP H05335598 A JPH05335598 A JP H05335598A JP 4136704 A JP4136704 A JP 4136704A JP 13670492 A JP13670492 A JP 13670492A JP H05335598 A JPH05335598 A JP H05335598A
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Japan
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diode
type
electrode
voltage
terminal
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Koichi Kudo
興一 工藤
Yutaka Kadonishi
裕 門西
Yasuyuki Higuchi
泰之 樋口
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Rohm Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a diode which can reduce a rise voltage to almost 0V for a forward bias and has an inverse dielectric strength characteristic with less leak for an inverse bias. CONSTITUTION:A structure of MOS transistor is formed on a semiconductor substrate, a gate electrode 6 is connected with a source electrode 7 or a drain electrode 8, a channel region 4 is set to conductive or non-conductive state depending on a voltage applied to the gate electrode 6 considering the semiconductor substrate 1 as an independent substrate electrode 10, and a diode effect is generated between the source electrode 7 and drain electrode 8.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関する。さ
らに詳しくは、ダイオード単体またはICに含まれるダ
イオードをMOS型ダイオード構造にして順方向バイア
スでの電圧降下を小さくしたMOS型ダイオードの構造
を有する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. More specifically, the present invention relates to a semiconductor device having a MOS diode structure in which a diode alone or a diode included in an IC has a MOS diode structure to reduce a voltage drop in forward bias.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体ダイオードの構造はpn接
合を利用したバイポーラ型のものが主流で、その構造は
基本的には図10のような構造になっている。すなわ
ち、図10でn+ 型半導体基板41にn型エピタキシャル
層42が形成され、p+ 型領域43が形成されると共にn型
エピタキシャル層42の表面反転防止のためのn+ 型領域
44が形成され、表面の絶縁膜45にコンタクト孔が形成さ
れてアルミニウム膜により、一方の電極47が形成され、
他方の電極46が半導体基板41の裏面に形成されることに
より、p+ 領域43側、すなわち電極47側に正電圧が印加
されれば順方向、負電圧が印加されれば逆方向バイアス
としてダイオード動作する。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor diode is mainly of a bipolar type using a pn junction, and its structure is basically as shown in FIG. That is, in FIG. 10, the n-type epitaxial layer 42 is formed on the n + -type semiconductor substrate 41, the p + -type region 43 is formed, and the n + -type region for preventing the surface inversion of the n-type epitaxial layer 42 is formed.
44 is formed, a contact hole is formed in the insulating film 45 on the surface, and one electrode 47 is formed by the aluminum film,
By forming the other electrode 46 on the back surface of the semiconductor substrate 41, a forward bias is applied when a positive voltage is applied to the p + region 43 side, that is, the electrode 47 side, and a reverse bias is applied when a negative voltage is applied to the diode. Operate.

【0003】また、D−MOSの中で、ソースとゲート
を短絡する形で、MOS構造のダイオードが用いられる
ことがある。この構造図を図11に示す。図11におい
て、n型エピタキシャル層42にゲート領域とされるp型
領域48、49、ソース領域とされるn型領域50、51がそれ
ぞれ形成され、ソース領域50、51とp型領域48、49とを
それぞれ短絡するためのp+ 型領域52、53が形成され、
表面に形成された絶縁膜45にコンタクト孔が形成され、
各ソース領域、ゲート領域に電極54、55、56、57が形成
され、これらが連結されてダイオードの一方の電極とさ
れ、n+ 型半導体基板41を他方の電極58としてダイオー
ドが形成される。しかし、この構造でも順方向バイアス
に対して、その電流はpn接合面を横切る形となり、立
上り電圧(ビルトイン電圧)VF の電圧降下がそのダイ
オード内で発生する。
Further, in the D-MOS, a diode having a MOS structure may be used by short-circuiting the source and the gate. This structural diagram is shown in FIG. In FIG. 11, p-type regions 48 and 49 serving as gate regions and n-type regions 50 and 51 serving as source regions are formed in the n-type epitaxial layer 42, respectively, and the source regions 50 and 51 and the p-type regions 48 and 49 are formed. P + type regions 52 and 53 are formed for short-circuiting
A contact hole is formed in the insulating film 45 formed on the surface,
Electrodes 54, 55, 56 and 57 are formed in each source region and gate region, and these are connected to form one electrode of the diode, and the n + type semiconductor substrate 41 is used as the other electrode 58 of the diode to form the diode. However, even in this structure, with respect to the forward bias, the current crosses the pn junction surface, and a voltage drop of the rising voltage (built-in voltage) V F occurs in the diode.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のダイオードは、
バイポーラ型であれ、MOSトランジスタを利用したも
のであれ、動作原理的には、その電流がpn接合面を横
切る形となり、順方向バイアスに対しては、必ず立上り
電圧VF (約0.6 V)の電圧降下が発生する。
The conventional diode is
Whether it is a bipolar type or a type using a MOS transistor, in principle, the current is such that it crosses the pn junction surface, and the rising voltage V F (about 0.6 V) is always applied to the forward bias. A voltage drop occurs.

【0005】そのため、この電圧分をロスすることにな
り、最近の電子機器の低電圧駆動に対する障害になって
いる。
Therefore, this voltage is lost, which is an obstacle to low voltage driving of recent electronic equipment.

【0006】なお、立上り電圧VF の低いダイオードと
して、ショットキーダイオードが用いられているが、こ
のタイプのダイオードでも立上り電圧VF は0.3 〜0.4
V位あり、なおロスが大きい。さらに逆耐圧の面でもリ
ークが比較的大きいという問題がある。
Although a Schottky diode is used as a diode having a low rising voltage V F , this type of diode also has a rising voltage V F of 0.3 to 0.4.
There is V, and the loss is still large. Further, in terms of reverse breakdown voltage, there is a problem that the leak is relatively large.

【0007】本発明はこのような問題を解決し、リーク
の少ない逆耐圧特性で、順方向バイアスに対しては立上
り電圧VF が殆ど0Vとなるダイオードの構造を有する
半導体装置を提供することを目的とする。
The present invention solves such problems and provides a semiconductor device having a reverse breakdown voltage characteristic with little leakage and a diode structure in which a rising voltage V F is almost 0 V with respect to a forward bias. To aim.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、第1導電型の半導体層に第2導電型のソース領域と
ドレイン領域がチャネル領域を介して形成され、該チャ
ネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電
極がソース電極またはドレイン電極の一方と接続されて
ダイオードの一端子とされ、他のソース電極またはドレ
イン電極がダイオードの他方の端子とされると共に、前
記第1導電型の半導体層は前記ソース領域およびドレイ
ン領域から独立した電位とされうる構造のMOS型ダイ
オードを有するものである。
In a semiconductor device according to the present invention, a second conductivity type source region and a drain region are formed in a first conductivity type semiconductor layer through a channel region, and gate insulation is provided on the channel region. The gate electrode formed through the film is connected to one of the source electrode or the drain electrode to serve as one terminal of the diode, and the other source electrode or drain electrode serves as the other terminal of the diode, and the first conductive The type semiconductor layer has a MOS type diode having a structure capable of being set to a potential independent of the source region and the drain region.

【0009】このMOS型ダイオードが他の機能素子と
共に同一半導体基板に形成されて、モノリシック集積回
路装置が形成せられる。
This MOS type diode is formed together with other functional elements on the same semiconductor substrate to form a monolithic integrated circuit device.

【0010】また、本発明による混成集積回路装置は、
前記構造を有するMOS型ダイオードを他の機能素子と
共に複合的に組み立てられたものである。
Further, the hybrid integrated circuit device according to the present invention is
The MOS type diode having the above-mentioned structure is assembled in a complex manner with other functional elements.

【0011】さらに本発明の電源バックアップ用半導体
装置は、前記MOS型ダイオードとpn接合型のダイオ
ードが1チップ内に形成され、該2つのダイオードの陰
極側が接続されて負荷への端子とされ、前記MOS型ダ
イオードの陽極側が通常電源用の端子とされ、前記pn
接合型ダイオードの陽極側がバックアップ電源用の端子
とされてなるものである。
Further, in the semiconductor device for power supply backup of the present invention, the MOS type diode and the pn junction type diode are formed in one chip, and the cathode side of the two diodes is connected to serve as a terminal to the load, The anode side of the MOS diode is used as a terminal for a normal power source, and the pn
The anode side of the junction diode is used as a backup power supply terminal.

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、MOS型トランジスタのチャ
ネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電
極をソース電極またはドレイン電極と接続してダイオー
ドの一方の端子にすると共に、チャネル領域に独立の電
位を与えられるようにし、しきい値電圧に対応できるよ
うにしているため、ゲート電極に正または負の電圧が印
加されることによりチャネル領域を導通、非導通に切替
えることができ、ダイオードの作用をする。
According to the present invention, the gate electrode formed on the channel region of the MOS transistor via the gate insulating film is connected to the source electrode or the drain electrode to serve as one terminal of the diode, and at the same time, to the channel region. Since an independent potential is applied and the threshold voltage can be dealt with, the channel region can be switched between conducting and non-conducting by applying a positive or negative voltage to the gate electrode. To act.

【0013】しかも、導通状態になるときは、nチャネ
ルであればn型領域でソース−ドレイン間が結ばれ、p
チャネルであればp型領域で結ばれるためpn接合を経
由して電流が流れることなく、pn接合の立上り電圧な
しで順方向バイアスとなり、殆ど無視できるチャネル抵
抗分だけのロスとなる。また、逆方向バイアスのばあい
はチャネル領域がOFFになっているためpn接合の逆
バイアスが形成され、通常のpn接合ダイオードの逆バ
イアスと全く同様に作用する。
In addition, when conducting, if the source is an n-channel, the source-drain is connected in the n-type region, and p
In the case of a channel, since it is connected in the p-type region, a current does not flow through the pn junction, a forward bias occurs without a rising voltage of the pn junction, and a loss corresponding to a negligible channel resistance occurs. Further, in the case of reverse bias, since the channel region is OFF, a reverse bias of the pn junction is formed, and the reverse bias of a normal pn junction diode operates exactly.

【0014】本発明のMOS型ダイオードをモノリシッ
クICやハイブリッドIC、または一例として電源バッ
クアップ回路に使用すれば、叙上のダイオード作用によ
りロスなく回路を作動できる。
If the MOS type diode of the present invention is used in a monolithic IC, a hybrid IC, or a power supply backup circuit as an example, the circuit can be operated without loss due to the above described diode action.

【0015】[0015]

【実施例】つぎに、図面に基づき本発明について説明す
る。図1は本発明の一実施例であるnチャネルMOS型
ダイオード部分を示す図で、(a)が半導体構造断面
図、(b)がその等価回路図である。
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an n-channel MOS type diode portion which is an embodiment of the present invention, wherein (a) is a sectional view of a semiconductor structure and (b) is an equivalent circuit diagram thereof.

【0016】図1(a)でp型半導体基板1にn+ 型領
域のソース領域2とドレイン領域3が形成され、そのあ
いだに挟まれたチャネル領域4の半導体基板1表面に薄
いゲート絶縁膜5を介してゲート電極6が形成され、ソ
ース電極7と連結されてダイオードの一方の端子Aと
し、ドレイン領域3に形成されたドレイン電極8をダイ
オードの他方の端子Bとする。p型半導体基板1はオー
ミックコンタクトのためのp+ 型領域9を経て独立の電
極10が形成されアースされている。半導体基板1の表面
には保護膜11が形成されている。
In FIG. 1A, a source region 2 and a drain region 3 of an n + type region are formed on a p-type semiconductor substrate 1, and a thin gate insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 in a channel region 4 sandwiched between them. A gate electrode 6 is formed via the electrode 5, and is connected to the source electrode 7 to serve as one terminal A of the diode, and the drain electrode 8 formed in the drain region 3 serves as the other terminal B of the diode. An independent electrode 10 is formed on the p-type semiconductor substrate 1 via a p + -type region 9 for ohmic contact and is grounded. A protective film 11 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1.

【0017】この構造で端子Aに正の電圧が印加される
と、半導体基板1がアースに接続されているため、端子
Aすなわちゲート電極6に正の電圧が印加されることに
より、ゲート電極6の電圧がスレッショルド電圧以上で
あればチャネル領域4が導通状態となり、AB間が導通
状態になる。このときチャネル領域4はn型の反転領域
になっているため、端子A、B間の電流経路はpn接合
を横切ることはなく、チャネル抵抗を無視すれば、順方
向バイアスの電圧降下は0となる。
In this structure, when a positive voltage is applied to the terminal A, the semiconductor substrate 1 is connected to the ground, so that a positive voltage is applied to the terminal A, that is, the gate electrode 6, so that the gate electrode 6 If the voltage is higher than the threshold voltage, the channel region 4 becomes conductive and the region between AB becomes conductive. At this time, since the channel region 4 is an n-type inversion region, the current path between the terminals A and B does not cross the pn junction, and if the channel resistance is ignored, the forward bias voltage drop is 0. Become.

【0018】また、端子Aを0電位として、端子Bに正
の電圧が印加されたときは、ゲート電極6に0の電圧が
印加されたことになり、チャネル領域はONにならず、
端子A、B間は非導通の状態になり、逆バイアスとなっ
て電流が流れない。このばあい、通常のpn接合の逆方
向バイアスと同様の作用となる。
When a positive voltage is applied to the terminal B with the terminal A at 0 potential, the voltage of 0 is applied to the gate electrode 6, and the channel region is not turned on.
The terminals A and B are in a non-conducting state and a reverse bias is applied so that no current flows. In this case, the action is the same as the reverse bias of the normal pn junction.

【0019】この関係を等価回路で表わすと図1(b)
のようになり、端子A、Bを2端子として回路系に組み
込むことによりダイオードとして機能する。
This relationship is represented by an equivalent circuit in FIG. 1 (b).
Then, the terminals A and B function as a diode by incorporating the two terminals into the circuit system.

【0020】前述の例では、半導体基板1をアースに接
続したため、チャネル領域のスレッショルド電圧より高
い電圧がゲート電極(端子A)に印加されないと、チャ
ネル領域はONにならない。したがって印加電圧によっ
てはスレッショルド電圧をできるだけ低く(製造条件で
0.5 〜3V位の範囲で調整できる)するか、半導体基板
の電位をゲート電極よりスレッショルド電圧分低く印加
する必要がある(以下の実施例でも同様である)。
In the above-mentioned example, since the semiconductor substrate 1 is connected to the ground, the channel region cannot be turned ON unless a voltage higher than the threshold voltage of the channel region is applied to the gate electrode (terminal A). Therefore, depending on the applied voltage, the threshold voltage should be as low as possible (in manufacturing conditions,
It is necessary to adjust the voltage in the range of 0.5 to 3 V) or to apply the potential of the semiconductor substrate lower than the gate electrode by the threshold voltage (the same applies to the following embodiments).

【0021】図2はnチャネルMOS型ダイオードの他
の実施例を示す図で、(a)が半導体構造断面図、
(b)がその等価回路図である。この実施例では、p型
半導体基板1からのアース接続の電極10がn+ 型領域12
を経て形成されているため、基板1側が陽極のダイオー
ドD1 を経てアース接続されていることになっている。
そのためチャネル領域4が導通状態になるしきい値電圧
はダイオードD1 のVF 分高くなり、また交流が入った
ばあいには、負の電圧を完全に遮断することができる。
FIG. 2 is a view showing another embodiment of the n-channel MOS type diode, (a) is a sectional view of a semiconductor structure,
(B) is the equivalent circuit diagram. In this embodiment, the electrode 10 for ground connection from the p-type semiconductor substrate 1 is the n + -type region 12
Therefore, the substrate 1 side is grounded via the anode diode D 1 .
Therefore, the threshold voltage at which the channel region 4 becomes conductive becomes higher by V F of the diode D 1 , and the negative voltage can be completely cut off when an alternating current is applied.

【0022】図3にnチャネルMOS型ダイオードのさ
らに他の実施例を示す。図3も(a)が半導体構造断面
図、(b)がその等価回路図である。この実施例ではア
ース電極10にさらに高抵抗のポリシリコン膜13を介して
アース端子Cが形成されているもので、図3(b)の等
価回路に示すように、半導体基板1が抵抗Rを介してア
ースに接続されている。このような構成にすることによ
り、交流が印加されたばあいなどにおいて、電流破壊を
防止できるという特徴がある。
FIG. 3 shows still another embodiment of the n-channel MOS type diode. 3A is a sectional view of a semiconductor structure, and FIG. 3B is an equivalent circuit diagram thereof. In this embodiment, the ground terminal C is formed on the ground electrode 10 via the polysilicon film 13 having a higher resistance. As shown in the equivalent circuit of FIG. Connected to earth via. With such a configuration, it is possible to prevent current breakdown when an alternating current is applied.

【0023】つぎに、pチャネルMOS型ダイオードに
ついて説明する。図4はpチャネルMOS型ダイオード
の一例の半導体構造を示す説明図である。このpチャネ
ルの実施例では半導体基板1がn型でソース領域2、ド
レイン領域3がp+ 型で形成されている点において前述
のnチャネル構造と異なっている。したがって、ゲート
電極6はドレイン電極8と連結して端子Bとし、端子A
に正の電圧が印加されたとき順方向バイアスとなり、端
子Aに0の電圧が印加されたとき逆方向バイアスとなる
ようにしてある。このとき、半導体基板1の電極10はゲ
ート電極と連結された端子Bに対してスレッショルド電
圧分だけ高くなるような電位に接続される。
Next, the p-channel MOS type diode will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a semiconductor structure of an example of a p-channel MOS type diode. This p-channel embodiment is different from the n-channel structure described above in that the semiconductor substrate 1 is n-type and the source region 2 and the drain region 3 are p + -type. Therefore, the gate electrode 6 is connected to the drain electrode 8 to form the terminal B, and the terminal A
A forward bias is applied when a positive voltage is applied to, and a reverse bias is applied when a voltage of 0 is applied to the terminal A. At this time, the electrode 10 of the semiconductor substrate 1 is connected to a potential higher than the terminal B connected to the gate electrode by a threshold voltage.

【0024】その結果、ダイオードを構成する端子A、
B間に端子Aが正となるような電圧が印加されるとゲー
ト電極(端子B)に0の電圧が印加され、チャネル領域
4に正孔が誘起されて導通状態となり、逆に端子Aに0
の電圧が印加されるとゲート電極(端子B)が正の電圧
となり、チャネル領域は非導通で逆方向バイアスとな
る。
As a result, the terminal A which constitutes the diode,
When a voltage such that the terminal A is positive is applied between B, a voltage of 0 is applied to the gate electrode (terminal B), holes are induced in the channel region 4 to be in a conductive state, and conversely to the terminal A. 0
When the voltage is applied, the gate electrode (terminal B) becomes a positive voltage, and the channel region becomes non-conductive and reverse biased.

【0025】この基板の電位Vccは端子Bが0Vのとき
チャネル領域4がONとなるようにスレッショルド電圧
分だけ高い電圧に設定しているが、端子B側のゲート電
極に印加される電圧を基準にスレッショルド電圧分高く
設定すればよい。
The potential V cc of this substrate is set to a voltage higher by the threshold voltage so that the channel region 4 is turned on when the terminal B is 0 V, but the voltage applied to the gate electrode on the terminal B side is The reference voltage may be set higher by the threshold voltage.

【0026】図5〜6はpチャネルMOS型ダイオード
の他の実施例を示す半導体構造の図で、nチャネルのば
あいと同様に基板電極の取り出しをダイオードを介して
行ったもの(図5)と基板電極に抵抗を介して基板電源
Vccを接続した例(図6)を示している。
5 to 6 are views of a semiconductor structure showing another embodiment of the p-channel MOS type diode, in which the substrate electrode is taken out through the diode as in the case of the n-channel (FIG. 5). And an example in which a substrate power supply Vcc is connected to the substrate electrode via a resistor (FIG. 6).

【0027】以上の説明ではいずれも、ダイオードに印
加する電圧が正と0という例で説明したが、高い方の電
圧を正とし、低い方の電圧を0として説明したもので、
絶対値が正と0でなくてもよい(たとえば15Vと10
V)。このばあい、半導体基板電極に印加される電位は
ダイオードに印加される電圧のゲート電極側の基準電位
に対し、スレッショルド電圧分低く(nチャネルのばあ
い)設定したり、高く(pチャネルのばあい)設定す
る。
In all of the above explanations, the voltage applied to the diode is positive and 0, but the higher voltage is positive and the lower voltage is 0.
Absolute values do not have to be positive and zero (eg 15V and 10
V). In this case, the potential applied to the semiconductor substrate electrode is set lower (in the case of n channel) or higher (in the case of p channel) with respect to the reference potential on the gate electrode side of the voltage applied to the diode. Ai) Set.

【0028】図7は本発明のダイオード構造を電源バッ
クアップ回路に応用したばあいの例を示す図で、(a)
が半導体構造の断面説明図、(b)がその等価回路図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing an example in which the diode structure of the present invention is applied to a power supply backup circuit.
Is a cross-sectional explanatory view of the semiconductor structure, and (b) is an equivalent circuit diagram thereof.

【0029】電源バックアップ回路は図9に示すよう
に、通常の電源16(約5V)からダイオードD2 を介し
てメモリRAM17に電圧が印加されるようになってお
り、通常の電源16に異常が発生したばあいに、バックア
ップ電源18から電圧を供給できるように、通常電源16よ
り低い電源(約3V)からダイオードD3 を介してメモ
リRAM17に電源を供給できる構成になっている。その
ため、ダイオードD2 、D3 が図9に示されるように接
続されており、通常の電源16からはダイオードD2をを
介して電源が供給されており、ダイオードD2 によるビ
ルトイン電圧分電圧降下があり、電圧のロスを生じてい
る。そのため、できるだけ電圧ロスを少なくするため、
ビルトイン電圧が低いショットキーダイオードが使用さ
れているが、それでも0.4 V位のビルトイン電圧が生じ
るという問題がある。
As shown in FIG. 9, the power supply backup circuit applies a voltage from the normal power supply 16 (about 5 V) to the memory RAM 17 through the diode D 2 , and when the normal power supply 16 is abnormal. In order to supply the voltage from the backup power supply 18 when it occurs, the power supply (about 3 V) lower than the normal power supply 16 can supply power to the memory RAM 17 through the diode D 3 . Therefore, the diodes D 2 and D 3 are connected as shown in FIG. 9, and the power is supplied from the normal power supply 16 via the diode D 2 , and the voltage drop corresponding to the built-in voltage by the diode D 2 is generated. There is a voltage loss. Therefore, in order to reduce the voltage loss as much as possible,
Although a Schottky diode with a low built-in voltage is used, there is a problem that a built-in voltage of about 0.4 V still occurs.

【0030】図7はこのバックアップ電源の2個のダイ
オード部分を本発明により1チップ化した例で、通常電
源側のダイオードD2 を本発明のnチャネルMOS型ダ
イオードD4 で形成し、バックアップ電源側のダイオー
ドD3 は通常のpn接合ダイオードD5 で構成した例で
あるが、このダイオードも本発明によるMOS型ダイオ
ードで構成することもできる。
FIG. 7 shows an example in which two diode portions of this backup power supply are integrated into one chip according to the present invention. The diode D 2 on the normal power supply side is formed by the n-channel MOS type diode D 4 of the present invention, and the backup power supply is provided. The diode D 3 on the side is an example constituted by a normal pn junction diode D 5 , but this diode can also be constituted by a MOS type diode according to the present invention.

【0031】図7(a)で、p+ 型の半導体基板21にn
型エピタキシャル層22が形成され、n型エピタキシャル
層22にさらにpウェル23が形成され、pウェル23にn+
型のソース領域24、ドレイン領域25とそのあいだにチャ
ネル領域26が形成され、pウェル23の電極取り出し用の
+ 型領域27が形成され、ゲート絶縁膜28を介してゲー
ト電極29が形成されている。基板表面に形成された絶縁
膜30にコンタクト孔が形成され、ソース電極31、ドレイ
ン電極32、基板電極33が形成されn型エピタキシャル層
22にアイソレーション用のp型拡散領域35、36が形成さ
れ、p型拡散領域36に、さらにn+ 型領域37と電極取出
し用のp+ 型領域38が形成されて、通常のpn接合ダイ
オードが形成されている。このn+ 型領域37にn型電極
39が形成され、p+ 型領域38とMOS型ダイオード側の
+ 型領域34はpnpの寄生効果防止のためアルミニウ
ム膜40で接続されている。この構造で、ソース電極31と
ゲート電極29とがアルミ配線などで接続されてダイオー
ドの一方の端子Aが形成され、ドレイン電極32とpn接
合ダイオードD5 のn型電極39とがアルミ配線などで接
続されてRAM17への接続端子Bとなり、基板電極33は
端子Cとしてアースに接続され、基板21の裏面からpn
接合ダイオードD5 のp型電極としての端子Eが形成さ
れ、バックアップ電源18のダイオード部分が構成されて
いる。各端子のA、B、C、Eを図7(b)の等価回路
図に対応させて示し、図7(b)の点線で囲んだ部分が
図7(a)で形成された回路部分である。
In FIG. 7 (a), n is formed on the p + type semiconductor substrate 21.
Type epitaxial layer 22 is formed, p well 23 is further formed in n type epitaxial layer 22, and n + is formed in p well 23.
A channel region 26 is formed between the source region 24 and the drain region 25 of the mold, a p + type region 27 for taking out the electrode of the p well 23 is formed, and a gate electrode 29 is formed via a gate insulating film 28. ing. A contact hole is formed in the insulating film 30 formed on the substrate surface, a source electrode 31, a drain electrode 32, and a substrate electrode 33 are formed, and an n-type epitaxial layer is formed.
Isolation p-type diffusion regions 35 and 36 are formed in the p-type diffusion region 36, and an n + -type region 37 and a p + -type region 38 for extracting an electrode are further formed in the p-type diffusion region 36 to form a normal pn junction diode. Are formed. In this n + type region 37, an n type electrode
39 is formed, and the p + type region 38 and the n + type region 34 on the MOS type diode side are connected by an aluminum film 40 in order to prevent the parasitic effect of pnp. In this structure, the source electrode 31 and the gate electrode 29 are connected by aluminum wiring or the like to form one terminal A of the diode, and the drain electrode 32 and the n-type electrode 39 of the pn junction diode D 5 are connected by aluminum wiring or the like. It is connected to serve as the connection terminal B to the RAM 17, the substrate electrode 33 is connected to the ground as the terminal C, and pn is applied from the rear surface of the substrate 21.
The terminal E is formed as the p-type electrode of the junction diode D 5 , and the diode portion of the backup power supply 18 is configured. The terminals A, B, C, and E are shown in correspondence with the equivalent circuit diagram of FIG. 7B, and the portion surrounded by the dotted line of FIG. 7B is the circuit portion formed of FIG. 7A. is there.

【0032】以上の説明はnチャネルのMOS型ダイオ
ードの例で説明したが、pチャネルのMOS型ダイオー
ドでも図8に等価回路図を示すように、同様に電源バッ
クアップ回路を形成できる。このばあいは、電源の負極
側にダイオードD4 、D5 が接続される。
Although the above description has been given by taking an example of an n-channel MOS type diode, a power supply backup circuit can be similarly formed by a p-channel MOS type diode as shown in the equivalent circuit diagram of FIG. In this case, the diodes D 4 and D 5 are connected to the negative side of the power source.

【0033】本発明による半導体ダイオードは半導体基
板内に通常のMOSICの形成と同じプロセスで形成で
きるため、通常のIC回路と同時に形成でき、本発明に
よるダイオードを半導体回路に応じてpチャネルまたは
nチャネルで組み込んだ半導体装置をモノリシックに形
成できる。また、本発明によるMOS型ダイオードを個
別に作製して他の機能素子と共にハイブリッドICとし
て組み立てても本発明のダイオードの特性を発揮でき
る。
Since the semiconductor diode according to the present invention can be formed in the semiconductor substrate in the same process as that for forming a normal MOSIC, it can be formed at the same time as a normal IC circuit, and the diode according to the present invention can be formed into a p-channel or an n-channel depending on the semiconductor circuit. The semiconductor device built in can be formed monolithically. Further, the characteristics of the diode of the present invention can be exhibited even if the MOS type diode according to the present invention is individually manufactured and assembled as a hybrid IC together with other functional elements.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、順方向の立上り電圧を
殆ど0にすることができ、しかも逆バイアスに対しては
リークの少ない逆耐圧特性を有するダイオードをうるこ
とができ、順方向に対して立上り電圧の電圧ロスがな
く、高い効率のダイオードがえられるという効果があ
る。
According to the present invention, it is possible to obtain a diode having a reverse breakdown voltage characteristic in which the forward voltage in the forward direction can be made almost zero, and moreover, there is little leakage with respect to the reverse bias. On the other hand, there is no voltage loss of the rising voltage, and it is possible to obtain a highly efficient diode.

【0035】また、電源のバックアップ回路に用いるこ
とにより、通常の動作電源を下げて動作させることがで
き、また電池の寿命を大幅に延ばすことができる。
Further, by using it for the backup circuit of the power source, the normal operating power source can be lowered to operate, and the life of the battery can be greatly extended.

【0036】さらに、本発明によれば立上がり電圧のロ
スがなくなるため、最近の電子機器の低電圧駆動のニー
ズに応えることができ、モノリシックやハイブリッドの
IC回路の一部として用いることにより新商品の開発分
野が広がり、低電圧駆動の電子機器が実現できる。
Further, according to the present invention, since the loss of the rising voltage is eliminated, it is possible to meet the recent needs for low voltage driving of electronic equipment, and by using it as a part of a monolithic or hybrid IC circuit, a new product can be obtained. The development field expands, and low-voltage drive electronic devices can be realized.

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

【図1】本発明の一実施例であるnチャネルMOS型ダ
イオードの例で、(a)がその半導体構造断面図、
(b)が等価回路図である。
FIG. 1 is an example of an n-channel MOS type diode which is an embodiment of the present invention, in which FIG.
(B) is an equivalent circuit diagram.

【図2】本発明の他の実施例であるnチャネルMOS型
ダイオードの例で、(a)がその半導体構造断面図、
(b)が等価回路図である。
FIG. 2 is an example of an n-channel MOS type diode according to another embodiment of the present invention, in which (a) is a sectional view of the semiconductor structure,
(B) is an equivalent circuit diagram.

【図3】本発明のさらに他の実施例であるnチャネルM
OS型ダイオードの例で、(a)がその半導体構造断面
図、(b)が等価回路図である。
FIG. 3 is an n-channel M according to still another embodiment of the present invention.
In the example of the OS type diode, (a) is a sectional view of the semiconductor structure and (b) is an equivalent circuit diagram.

【図4】本発明のさらに他の実施例であるpチャネルM
OS型ダイオードの半導体構造断面図である。
FIG. 4 is a p-channel M according to still another embodiment of the present invention.
It is a semiconductor structure sectional view of an OS type diode.

【図5】本発明のさらに他の実施例であるpチャネルM
OS型ダイオードの半導体構造断面図である。
FIG. 5 is a p-channel M according to still another embodiment of the present invention.
It is a semiconductor structure sectional view of an OS type diode.

【図6】本発明のさらに他の実施例であるpチャネルM
OS型ダイオードの半導体構造断面図である。
FIG. 6 is a p-channel M according to still another embodiment of the present invention.
It is a semiconductor structure sectional view of an OS type diode.

【図7】本発明のダイオードを使用した電源バックアッ
プ回路の一例で(a)が半導体構造断面図、(b)が等
価回路図である。
FIG. 7 is an example of a power supply backup circuit using a diode of the present invention, (a) is a semiconductor structure sectional view, and (b) is an equivalent circuit diagram.

【図8】本発明のダイオードを使用した電源バックアッ
プ回路の他の例でpチャネルのMOS型ダイオードを使
用したときの等価回路図である。
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram when a p-channel MOS diode is used in another example of the power supply backup circuit using the diode of the present invention.

【図9】従来の電源バックアップ回路の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional power backup circuit.

【図10】従来のダイオードの半導体構造断面図であ
る。
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor structure of a conventional diode.

【図11】従来のMOSトランジスタを利用したダイオ
ード構成の一例を示す半導体構造断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor structure showing an example of a diode configuration using a conventional MOS transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 ソース領域 3 ドレイン領域 4 チャネル領域 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 7 ソース電極 8 ドレイン電極 16 通常電源 18 バックアップ電源 D4 MOS型ダイオード D5 pn接合ダイオード1 semiconductor substrate 2 source region 3 drain region 4 channel region 5 gate insulating film 6 gate electrode 7 source electrode 8 drain electrode 16 normal power supply 18 backup power supply D 4 MOS type diode D 5 pn junction diode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体層に第2導電型のソ
ース領域とドレイン領域がチャネル領域を介して形成さ
れ、該チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成され
たゲート電極がソース電極またはドレイン電極の一方と
接続されてダイオードの一端子とされ、他のソース電極
またはドレイン電極がダイオードの他方の端子とされる
と共に、前記第1導電型の半導体層は前記ソース領域お
よびドレイン領域から独立した電位とされうる構造のM
OS型ダイオードを有する半導体装置。
1. A first-conductivity-type semiconductor layer is formed with a second-conductivity-type source region and a drain region via a channel region, and a gate electrode formed on the channel region via a gate insulating film is the source. One of the electrodes or the drain electrode is connected to form one terminal of the diode, the other source electrode or drain electrode is formed to the other terminal of the diode, and the semiconductor layer of the first conductivity type is connected to the source region and the drain region. M of the structure that can be set to an independent potential from
A semiconductor device having an OS diode.
【請求項2】 前記MOS型ダイオードが他の機能素子
と共に同一の半導体基板に形成されてなるモノリシック
集積回路装置。
2. A monolithic integrated circuit device in which the MOS type diode is formed on the same semiconductor substrate together with other functional elements.
【請求項3】 前記MOS型ダイオードが単独で形成さ
れ、他の機能素子と共に複合的に組み立てられた混成集
積回路装置。
3. A hybrid integrated circuit device in which the MOS type diode is formed independently and is compositely assembled with other functional elements.
【請求項4】 前記MOS型ダイオードとpn接合型の
ダイオードが1チップ内に形成され、該2つのダイオー
ドの陰極側が接続されて負荷への端子とされ、前記MO
S型ダイオードの陽極側が通常電源用の端子とされ、前
記pn接合型ダイオードの陽極側がバックアップ電源用
の端子とされてなる電源バックアップ用半導体装置。
4. The MOS type diode and a pn junction type diode are formed in one chip, and the cathode side of the two diodes are connected to serve as a terminal to a load.
A semiconductor device for power backup, wherein the anode side of the S-type diode is a terminal for normal power supply, and the anode side of the pn junction diode is a terminal for backup power supply.
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