JPH0720929Y2 - High voltage semiconductor device - Google Patents

High voltage semiconductor device

Info

Publication number
JPH0720929Y2
JPH0720929Y2 JP10780788U JP10780788U JPH0720929Y2 JP H0720929 Y2 JPH0720929 Y2 JP H0720929Y2 JP 10780788 U JP10780788 U JP 10780788U JP 10780788 U JP10780788 U JP 10780788U JP H0720929 Y2 JPH0720929 Y2 JP H0720929Y2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drain
source
gate
mos type
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP10780788U
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0229542U (en
Inventor
守 荻島
秀明 白鳥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP10780788U priority Critical patent/JPH0720929Y2/en
Publication of JPH0229542U publication Critical patent/JPH0229542U/ja
Application granted granted Critical
Publication of JPH0720929Y2 publication Critical patent/JPH0720929Y2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、高い電圧スイッチングするための高耐圧半導
体装置に係り、特に小形で高電圧をスイッチングできる
ように改良した高耐圧半導体装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a high breakdown voltage semiconductor device for high voltage switching, and more particularly to a high breakdown voltage semiconductor device improved so as to be capable of switching a high voltage in a small size.

〈従来の技術〉 第4図は従来の高耐圧MOS形FETの構成を示す構成図であ
る。(イ)は部分平面図、(ロ)はその部分縦断面図、
(ハ)は(イ)、(ロ)で形成されたMOS形FETの記号表
現をそれぞれ示している。
<Prior Art> FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional high withstand voltage MOS type FET. (A) is a partial plan view, (b) is a partial vertical cross-sectional view,
(C) shows the symbolic representation of the MOS type FET formed in (A) and (B), respectively.

10は低濃度のP形(P-)シリコン半導体の基板であり、
この基板10の最外部には高濃度のP形シリコン(P+)が
拡散されて基板10との接続部11が、その内側には高濃度
のn形シリコン(n+)が拡散されてソース12がそれぞれ
形成されている。
10 low concentrations of P-type (P -) is a substrate of silicon semiconductor,
High-concentration P-type silicon (P + ) is diffused to the outermost part of the substrate 10 to form a connection portion 11 with the substrate 10, and high-concentration n-type silicon (n + ) is diffused to the inside to form a source. 12 are formed respectively.

これ等の接続部11とソース12は、ともにこれ等の上に配
線されたソース電極Sと接続されている。
Both the connecting portion 11 and the source 12 are connected to the source electrode S wired on them.

ソース12で囲まれた中央部には高濃度のn形シリコンn+
が拡散されてドレイン13が形成され、このドレイン13は
ドレイン電極Dで配線されている。
In the central part surrounded by the source 12, a high concentration of n-type silicon n +
Is diffused to form a drain 13, and the drain 13 is wired by a drain electrode D.

ゲート電極Gはソース12とドレイン13との間であってソ
ース12に近接して酸化膜を介して基板10に対向して配置
されている。
The gate electrode G is arranged between the source 12 and the drain 13 and close to the source 12 so as to face the substrate 10 via an oxide film.

このゲート電極Gとドレイン電極Dとの間の基板10の部
分にはn形シリコンが低濃度(n-)で拡散されたドリフ
トレイヤ14が形成されている。
A drift layer 14 in which n-type silicon is diffused at a low concentration (n ) is formed in a portion of the substrate 10 between the gate electrode G and the drain electrode D.

以上のMOS形FETを一般の素子記号として表現すると第4
図(ハ)に示すようなMOS形FETQOとなる。
The above MOS type FET can be expressed as a general element symbol.
It becomes a MOS type FET Q O as shown in Fig. (C).

このような低濃度のドリフトレイヤ14を設けるとオン状
態ではこのドリフトレイヤはドリフト領域として機能す
るが、オフ状態では空乏層として機能して高耐圧を維持
することができる。このような構成により例えば1000V
程度の高耐圧を得ることができるが、更に高耐圧を得る
ためには第5図に示すようにこれ等をカスケード接続す
ることになる。
When such a low-concentration drift layer 14 is provided, the drift layer functions as a drift region in the ON state, but functions as a depletion layer in the OFF state and can maintain a high breakdown voltage. With such a configuration, for example, 1000V
Although it is possible to obtain a high breakdown voltage, to obtain a higher breakdown voltage, these are connected in cascade as shown in FIG.

次に、第5図について説明する。この実施例では、第4
図に示す構成のMOS形FETをQO1、QO2およびQO3の3個使用
する場合を示しており、MOS形FETQO1のゲート電極Gと
ソース電極Sとの間にはスイッチ電源15からスイッチ電
圧ESが印加され、MOS形FETQO1をオン/オフする。
Next, FIG. 5 will be described. In this embodiment, the fourth
Switch from the switch power supply 15 between the shows, the gate electrode G and the source electrode S of the MOS type FETs Q O1 case of three use of a MOS type FET having the structure shown in FIG Q O1, Q O2 and Q O3 The voltage E S is applied to turn on / off the MOS FET Q O1 .

一方、MOS形FETQO2およびQO3に対しては電圧出力形のフ
オトカプラPC2、PC3を介して直流的に絶縁してそれぞれ
のゲートを制御する。
On the other hand, the MOS type FETs Q O2 and Q O3 are galvanically isolated via the voltage output type photo couplers PC 2 and PC 3 to control their gates.

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の高耐圧半導体装置で
は、例えば第4図に示すMOS形FETでは高耐圧に対しては
限界があるし、第5図に示すようにカスケード接続する
場合にはオフ状態で付加したFETのソース電位が高い電
圧になるのでこのFETを制御するためには直流的に絶縁
してゲート・ソース電位を与える面倒がある。その上、
高耐圧を維持しようとすると素子数が増加することによ
る集積度の低下と価格の上昇を招く。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in such a conventional high breakdown voltage semiconductor device, for example, a MOS type FET shown in FIG. 4 has a limit to the high breakdown voltage, and as shown in FIG. In the case of cascade connection, the source potential of the added FET in the off state becomes a high voltage, so in order to control this FET, it is troublesome to insulate it in terms of direct current to provide the gate-source potential. Moreover,
Attempting to maintain a high breakdown voltage leads to a decrease in the degree of integration and an increase in cost due to an increase in the number of elements.

〈課題を解決するための手段〉 本考案は、以上の課題を解決するために、シリコン基板
の上にソースとドレインが形成されこれ等の間に絶縁膜
を介して結合されたゲートを有しさらにこのゲートに対
向する先のシリコン基板の部分と先のドレインとの間に
低濃度のドリフトレイヤを有しさらに先のドリフトレイ
ヤに補助ドレインが形成されたMOS形FETからなる構成要
素を複数個備え、この複数個の構成要素が一の構成要素
の補助ドレイン及びドレインが、他の構成要素のゲート
及びソースにそれぞれ相互に接続されるようにカスケー
ド接続され、最後の要素素子のドレインが1端に電源が
接続された負荷の他端に接続されるようにしたものであ
る。
<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention has a source and a drain formed on a silicon substrate and a gate connected between them via an insulating film. Further, a plurality of constituent elements composed of a MOS type FET having a low-concentration drift layer between the former silicon substrate portion facing the gate and the former drain and further having an auxiliary drain formed on the former drift layer are provided. The plurality of constituent elements are cascade-connected so that the auxiliary drain and drain of one constituent element are mutually connected to the gate and the source of the other constituent element, and the drain of the last constituent element is one end. The power source is connected to the other end of the load.

〈作用〉 ドリフトレイヤに補助ドレインを設けゲートに与えられ
たスイッチ電圧により第1の要素素子の補助ドレインと
ドレインとに生じる電位変化を第2の要素素子のゲート
とソースに直接に与え、この第2の要素素子の補助ドレ
インとドレインの電位変化を第3の要素素子のゲートと
ソースに与え、これを次々に波及させて各要素素子をオ
ン/オフする。
<Operation> An auxiliary drain is provided in the drift layer, and a potential change generated in the auxiliary drain and drain of the first element element by the switch voltage applied to the gate is directly applied to the gate and source of the second element element. The potential changes of the auxiliary drain and the drain of the second element element are applied to the gate and the source of the third element element, and these are successively propagated to turn on / off each element element.

〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図面に基づき説明する。
第1図は本考案の要部を示す1実施例である。第1図
(イ)は部分横断面図、(ロ)はその電気回路表現、
(ハ)は(ロ)の等価回路表現をそれぞれ示す。なお、
従来と同じ機能を有する部分については同一の符号を付
して適宜にその説明を省略する。
<Embodiment> An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an embodiment showing the essential part of the present invention. 1 (a) is a partial cross-sectional view, (b) is its electric circuit representation,
(C) shows the equivalent circuit representation of (B). In addition,
The parts having the same functions as those of the related art are designated by the same reference numerals and the description thereof will be appropriately omitted.

15は低濃度のP形シリコン(P-)の基板であり、このド
リフトレイヤ14の中であってドレイン電極Dの近傍に高
濃度のn形シリコン(n+)が拡散された補助ドレイン16
が拡散などにより形成されている。この補助ドレイン16
の上には補助ドレイン電極D-が配線されている。
Reference numeral 15 is a low-concentration P-type silicon (P ) substrate, and an auxiliary drain 16 in which high-concentration n-type silicon (n + ) is diffused in the vicinity of the drain electrode D in the drift layer 14.
Are formed by diffusion or the like. This auxiliary drain 16
An auxiliary drain electrode D - is laid on the top surface.

基板15、ソース12、補助ドレイン16とゲート電極Gなど
でNチャネルのMOS形FETQ1が構成され、更にゲートG-
して基板15、ソース16、ドレイン13などでnチャネルの
接合形FETQ2を構成している。従って、MOS形FETQ1のソ
ース12は接合形FETQ2のゲートG-(基板15)に接続され
た構成となっている。
The substrate 15, the source 12, the auxiliary drain 16 and the gate electrode G form an N-channel MOSFET Q 1 , and the substrate G, the source 16 and the drain 13 form an n-channel junction FET Q 2 as the gate G −. is doing. Therefore, the source 12 of the MOS type FET Q 1 is connected to the gate G (substrate 15) of the junction type FET Q 2 .

これ等を電気回路の接続表現で示すと第1図(ロ)のよ
うになるが、簡単のため第1図(ハ)にこの第1図
(ロ)に示すMOS形FETQ1と接合形FETQ2とを纏めてエン
ハンスメント形のMOS形FETQEとして現してある。
These are shown in Fig. 1 (b) as a connection representation of an electric circuit, but for simplicity, Fig. 1 (c) shows the MOS type FET Q 1 and the junction type FET Q shown in Fig. 1 (b). 2 and are collectively shown as an enhancement type MOS type FET Q E.

次に、以上のように構成されたMOS形FETQEの動作につい
て説明する。
Next, the operation of the MOS type FET Q E configured as above will be described.

エンハンスメント形のMOS形FETQ1のゲート/ソース間の
電圧VGSがVGS=0の場合には、Q1はオフでありドレイン
/ソース間に印加された電圧VDSの大部分の電圧はQ1
ソース12(S)と補助ドレイン16(D-)にかかり、一
方、接合形FETQ2のゲート電極G-はQ1のソース12(S)
と同電位にあるので、Q2のソース16(補助ドレインD-
に対してゲート電極G-の電位は負の電位にあり、この負
の電位がQ2のターンオン電圧VTより小さい場合にはQ2
オフとなる。
When the voltage V GS between the gate / source of the MOS type FETs Q 1 enhancement type is V GS = 0 is, Q 1 is a large portion of the voltage of the voltage V DS is applied between the drain / source off Q 1 source 12 (S) and the auxiliary drain 16 (D -) relates to a while, the gate electrode G of the junction FETs Q 2 - the source 12 of Q 1 (S)
And because at the same potential, Q 2 of the source 16 (the auxiliary drain D -)
The gate electrode G - is the potential is in the negative potential, the potential negative is Q 2 is also turned off when the turn-on voltage V T less than the Q 2.

従って、Q1もQ2も共にオフになり補助ドレイン16の電位
はQ1とQ2のリーク電流が等しくなる電位として決定され
る。従って、この場合Q1の耐圧付近まで考慮すれば、必
ずドレイン13(D)と補助ドレイン16(D-)との間に電
位差が存在する。
Therefore, both Q 1 and Q 2 are turned off, and the potential of the auxiliary drain 16 is determined as the potential at which the leak currents of Q 1 and Q 2 are equal. Therefore, in this case, even considering the vicinity of the withstand voltage of Q 1 , there is always a potential difference between the drain 13 (D) and the auxiliary drain 16 (D ).

第2図はデプレッション形のMOS形FETとして構成した本
考案の他の実施例の要部を示している。第2図(イ)は
電気回路として表現した場合を示し、(ロ)は簡単のた
めこれを記号で示したものである。
FIG. 2 shows the essential parts of another embodiment of the present invention configured as a depletion type MOS FET. FIG. 2 (a) shows a case where it is expressed as an electric circuit, and (b) shows it by a symbol for simplicity.

Q1 -はゲートの下の基板に不純物をドープしてデプレッ
ション形としたMOS形FETとして構成した場合を示してお
り、この場合にはこのQ1 -のゲート電極Gとソース電極
Sとの間にゲート保護のダイオードDiが挿入されてい
る。(ロ)はこれ等を纏めてデプレッション形のMOS形F
ETQDとして示してある。
Q 1 - shows the case of constituting a MOS type FET having a depletion mode by doping impurities into the substrate under the gate, in this case the Q 1 - between the gate electrode G and the source electrode S of the A gate protection diode D i is inserted in. (B) is a depletion type MOS type F
Shown as ETQ D.

次に、これ等のMOS形FETQE、QDの要素素子を用いて高耐
圧半導体装置を構成した実施例について第3図を用いて
説明する。
Next, an embodiment in which a high breakdown voltage semiconductor device is configured by using the element elements of these MOS type FETs Q E and Q D will be described with reference to FIG.

17はオン/オフ使用とする電源であり、18は負荷であ
る。この電源17、負荷18に直列にMOS形FETQE、QD1、QD2
どで構成されるスイッチが接続されている。
17 is a power supply to be used for on / off use, and 18 is a load. A switch composed of MOS type FETs Q E , Q D1 , Q D2, etc. is connected in series to the power supply 17 and the load 18.

MOS形FETQEのゲート電極Gとソース電極Sとの間には、
スイッチ電源15からスイッチ電圧ESが印加され、そのド
レイン電極Dと補助ドレイン電極D-はMOS形FETQD1のソ
ース電極Sとゲート電極Gにそれぞれ接続されている。
Between the gate electrode G and the source electrode S of the MOS type FET Q E ,
A switch voltage E S is applied from the switch power supply 15, and its drain electrode D and auxiliary drain electrode D are connected to the source electrode S and gate electrode G of the MOS type FET Q D1 , respectively.

また、MOS形FETQD1のドレイン電極Dと補助ドレイン電
極D-は、MOS形FETQD2のソース電極Sとゲート電極Gに
それぞれ接続されている。
The drain electrode D and the auxiliary drain electrode D of the MOS type FET Q D1 are connected to the source electrode S and the gate electrode G of the MOS type FET Q D2 , respectively.

そして、MOS形FETQD2のドレイン電極Dは負荷18の一端
に接続されている。
The drain electrode D of the MOS type FET Q D2 is connected to one end of the load 18.

以上の構成において、負荷18の抵抗に比べてMOS形FET
QE、QD1、QD2のオン抵抗は無視できるものとする。
In the above configuration, compared to the resistance of load 18, MOS type FET
The on-resistance of Q E , Q D1 and Q D2 shall be negligible.

まず、スイッチ電圧ESの印加によりQEがオンのときには
このドレイン電極Dと補助ドレイン電極D-との間の電圧
がほぼゼロとなるのでQD1のゲート電極Gとソース電極
Sとの間の電位差もほぼゼロとなり、QD1はオンとな
る。
First, when Q E is turned on by the application of the switch voltage E S , the voltage between the drain electrode D and the auxiliary drain electrode D becomes substantially zero, so that the voltage between the gate electrode G and the source electrode S of Q D1 is The potential difference becomes almost zero, and Q D1 turns on.

同様にして、QD2もオンとなり全体としてオンとなる。Similarly, Q D2 is also turned on and turned on as a whole.

次に、MOS形FETQEがオフの場合には、高い電圧が印加さ
れればQEのドレイン電極Dと補助ドレイン電極D-との間
に電位差が生じ、この電位差がQD2のソース電極Sとゲ
ート電極Gに印加され、この電位差はQD2のターンオン
電圧VT以下であるのでQD2はオフとなる。
Next, when the MOS type FET Q E is off, if a high voltage is applied, a potential difference occurs between the drain electrode D of Q E and the auxiliary drain electrode D −, and this potential difference is the source electrode S of Q D2. and is applied to the gate electrode G, Q D2 is turned off since the potential difference is below the turn-on voltage V T of Q D2.

同様にしてQD2もオフとなり全体としてオフとなる。Similarly, Q D2 is also turned off and turned off as a whole.

〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明たように本考案によれ
ば、以下に説明する効果がある。
<Effects of the Invention> As described above in detail with the embodiments, the present invention has the following effects.

(イ) 従来のようにフローテイング電源を必要とせず
直列接続が出来るので低価格でかつ小形に出来る。
(B) Unlike conventional products, it can be connected in series without the need for a floating power supply, so it can be made inexpensive and compact.

(ロ) 従来のようにフオトカプラを用いて絶縁する場
合には出力抵抗が大きいのでスイッチング時間が長くな
るという問題があるが、本考案によればこれに比べて高
速にスイッチングすることが出来る。
(B) When insulation is performed using a photocoupler as in the related art, there is a problem that the switching time becomes long because the output resistance is large, but according to the present invention, switching can be performed at a higher speed than this.

(は) 従来のようにフオトカプラを用いると接続個数
の上限はフオトカプラの絶縁耐圧で決定されるが、本考
案ではこのような制限はなくいくつでも任意に接続する
ことができる。
() As in the prior art, when a photo coupler is used, the upper limit of the number of connections is determined by the withstand voltage of the photo coupler, but the present invention does not have such a limit, and any number can be arbitrarily connected.

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

第1図は本考案の実施例の要部を示す構成図、第2図は
本考案の他の実施例の要部を示す素子構成図、第3図は
本考案の全体の構成を示す全体構成図、第4図は従来の
高耐圧半導体装置の要部を示す要部構成図、第5図は従
来の高耐圧半導体装置の全体を示す全体構成図である。 10……基板、11……接続部、12……ソース、13……ドレ
イン、14……ドリフトレイヤ、15……基板、16……補助
ドレイン、S……ソース電極、D……ドレイン電極、G
……ゲート電極、D-……補助ドレイン電極。
FIG. 1 is a block diagram showing an essential part of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an element block diagram showing an essential part of another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an overall view showing the entire structure of the present invention. FIG. 4 is a main part configuration diagram showing a main part of a conventional high breakdown voltage semiconductor device, and FIG. 5 is an overall configuration diagram showing an entire conventional high breakdown voltage semiconductor device. 10 ... Substrate, 11 ... Connection part, 12 ... Source, 13 ... Drain, 14 ... Drift layer, 15 ... Substrate, 16 ... Auxiliary drain, S ... Source electrode, D ... Drain electrode, G
...... gate electrode, D - ...... auxiliary drain electrode.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】シリコン基板の上にソースとドレインが形
成されこれ等の間に絶縁膜を介して結合されたゲートを
有しさらにこのゲートに対向する前記シリコン基板の部
分と前記ドレインとの間に低濃度のドリフトレイヤを有
しさらに前記ドリフトレイヤに補助ドレインが形成され
たMOS形FETからなる構成要素を複数個備え、この複数個
の構成要素が一の構成要素の補助ドレイン及びドレイン
が、他の構成要素のゲート及びソースにそれぞれ相互に
接続されるようにカスケード接続され、最後の要素素子
のドレインが1端に電源が接続された負荷の他端に接続
されるようにしたことを特徴とする高耐圧半導体装置。
1. A source and a drain are formed on a silicon substrate, and a gate is formed between the source and the drain, which are coupled to each other through an insulating film. Further, a portion of the silicon substrate facing the gate and the drain. A plurality of MOS FET elements each having a low-concentration drift layer and further having an auxiliary drain formed on the drift layer, the plurality of elements being one auxiliary drain and drain, It is characterized in that the gates and sources of other components are cascade-connected to each other, and the drain of the last element is connected to the other end of the load whose one end is connected to the power supply. High voltage semiconductor device.
JP10780788U 1988-08-16 1988-08-16 High voltage semiconductor device Expired - Lifetime JPH0720929Y2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10780788U JPH0720929Y2 (en) 1988-08-16 1988-08-16 High voltage semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10780788U JPH0720929Y2 (en) 1988-08-16 1988-08-16 High voltage semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0229542U JPH0229542U (en) 1990-02-26
JPH0720929Y2 true JPH0720929Y2 (en) 1995-05-15

Family

ID=31342550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10780788U Expired - Lifetime JPH0720929Y2 (en) 1988-08-16 1988-08-16 High voltage semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0720929Y2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0229542U (en) 1990-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4712124A (en) Complementary lateral insulated gate rectifiers with matched &#34;on&#34; resistances
JPH0575110A (en) Semiconductor device
JP2954854B2 (en) Integrated circuit chip
KR20020080547A (en) High voltage semiconductor device having a high breakdown voltage isolation region
KR930022582A (en) Complex Controlled Semiconductor Device and Power Conversion Device Using the Same
JPH0686355U (en) Complementary metal-oxide semiconductor device
JPH0720929Y2 (en) High voltage semiconductor device
JP2000269354A (en) Ac switching element and ac circuit
US4942444A (en) Thyristor
Kano et al. A new Λ-type negative resistance device of integrated complementary FET structure
US4761679A (en) Complementary silicon-on-insulator lateral insulated gate rectifiers
EP0272753B1 (en) Complementary silicon-on-insulator lateral insulated gate rectifiers
JP2000286391A (en) Level shifter
JP2522249B2 (en) Solid state tray
JP7489252B2 (en) Semiconductor device and power conversion device
JPH04132266A (en) Semiconductor device
EP0921619A3 (en) A power source circuit of a semiconductor integrated circuit
JPS61185960A (en) Conductivity modulation element
JPH1154787A (en) Optically coupled semiconductor relay
JPH0748552B2 (en) Semiconductor device
JPS6414960A (en) Semiconductor element
JPS62144357A (en) Semiconductor device for switching
JP3071819B2 (en) Insulated gate type semiconductor device
JPS6220415A (en) Semiconductor integrated circuit device
KR930021938A (en) Power transistor devices