JPH10341015A - Horizontal dmos field effect transistor - Google Patents

Horizontal dmos field effect transistor

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JPH10341015A
JPH10341015A JP15071397A JP15071397A JPH10341015A JP H10341015 A JPH10341015 A JP H10341015A JP 15071397 A JP15071397 A JP 15071397A JP 15071397 A JP15071397 A JP 15071397A JP H10341015 A JPH10341015 A JP H10341015A
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JP
Japan
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impurity diffusion
type impurity
layer
diffusion layer
resistance
Prior art date
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Application number
JP15071397A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Nakaya
実 仲矢
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To materialize a DMOSFET capable of reducing on-resistance, by equipping this field effect transistor with a wiring layer which covers the whole of a substrate connected to a source electrode, and a second interlayer insulating film which insulates a drain electrode and the wiring layer. SOLUTION: Since a source electrode 11 is connected to a wiring layer which covers a DMOSFET at large, the wiring resistance of the source electrode 11 decreases sharply. Accordingly, there is no voltage drop caused by the wiring resistance of the source electrode 11, so the voltage between the gate and the source does not change, and the on-resistance does not change, either. Generally, in the case of such structure that the source electrode 11 and the drain electrode 13 cross each other, the point of field concentration shifts to the drain side, and the breakdown strength drops. In this case, the resistance value of a drift channel is reduced by raising the concentration of impurities of the drift layer 15. As a result, the on-resistance is reduced by forming a second interlayer insulating film 25 at the DMOSFET, and connecting the wiring layer 26 with the source electrode 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体リレー等に
用いられる横型DMOSFET(Double-diffused Meta
l Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:以
下、単にDMOSFETと呼ぶ。)に関し、特にオン抵
抗を低減したDMOSFETに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lateral DMOSFET (Double-diffused Meta-
l Oxide Semiconductor Field Effect Transistor: Hereinafter, simply referred to as DMOSFET. ), And particularly to a DMOSFET with reduced on-resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のDMOSFETは半導体リレーに
用いられ縦型DMOSFETと比較して出力容量が低い
ので高速動作が可能になる。
2. Description of the Related Art A conventional DMOSFET is used for a semiconductor relay and has a low output capacitance as compared with a vertical DMOSFET, so that a high-speed operation becomes possible.

【0003】図4は従来のDMOSFETを用いた半導
体リレーの一例を示す回路図である。図4において1は
LED、2は電圧出力型フォトダイオードアレイ、3は
抵抗、4及び5はDMOSFET、100a及び100
bは入力端子、101a及び101bは出力端子であ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional semiconductor relay using a DMOSFET. In FIG. 4, 1 is an LED, 2 is a voltage output type photodiode array, 3 is a resistor, 4 and 5 are DMOSFETs, 100a and 100
b is an input terminal, and 101a and 101b are output terminals.

【0004】半導体リレーの1次側において入力端子1
00a及び100bはLED1のアノード及びカソード
にそれぞれ接続される。
The input terminal 1 on the primary side of the semiconductor relay
00a and 100b are connected to the anode and cathode of LED1, respectively.

【0005】一方、半導体リレーの2次側において電圧
出力型ダイオードアレイ2の一端は抵抗3の一端、DM
OSFET4及び5のゲートに接続され、電圧出力型ダ
イオードアレイ2の他端は抵抗3の他端、DMOSFE
T4及び5のソースに接続される。
On the other hand, on the secondary side of the semiconductor relay, one end of the voltage output type diode array 2 is
The other end of the voltage output type diode array 2 is connected to the gates of the OSFETs 4 and 5, the other end of the resistor 3, the DMOSFE
Connected to the sources of T4 and T5.

【0006】また、DMOSFET4及び5のドレイン
はそれぞれ出力端子101a及び101bに接続され
る。
The drains of the DMOSFETs 4 and 5 are connected to output terminals 101a and 101b, respectively.

【0007】ここで、図4に示す半導体リレーの動作を
簡単に説明する。入力端子100a及び100bに電圧
が印加されるとLED1が発光し、電圧出力型ダイオー
ドアレイ2の両端には電圧が生じる。
Here, the operation of the semiconductor relay shown in FIG. 4 will be briefly described. When a voltage is applied to the input terminals 100a and 100b, the LED 1 emits light, and a voltage is generated at both ends of the voltage output type diode array 2.

【0008】この電圧がDMOSFET4及び5のゲー
ト・ソース間に印加されるのでDMOSFET4及び5
は”on”になり、出力端子101a及び101bが接
続される。
Since this voltage is applied between the gate and source of the DMOSFETs 4 and 5, the DMOSFETs 4 and 5
Becomes "on", and the output terminals 101a and 101b are connected.

【0009】また、抵抗3はDMOSFET4及び5の
ゲート電極に蓄積された電荷を放電させるためのもので
ある。
The resistor 3 is for discharging the electric charge stored in the gate electrodes of the DMOSFETs 4 and 5.

【0010】この結果、1次側の入力端子100a及び
100bに電圧を印加することにより、2次側の出力端
子101a及び101bの接続を制御できるのでリレー
として動作することになる。
As a result, the connection between the output terminals 101a and 101b on the secondary side can be controlled by applying a voltage to the input terminals 100a and 100b on the primary side, so that the relay operates as a relay.

【0011】また、図5はこのような半導体リレーをレ
コーダの入力スイッチ回路として用いた応用例の一例を
示す構成ブロック図である。
FIG. 5 is a configuration block diagram showing an example of an application example in which such a semiconductor relay is used as an input switch circuit of a recorder.

【0012】図5において6は測温抵抗体、7は熱電
対、8はコモンモード電圧、9は半導体リレーアレイ、
10は入力段回路、102は出力信号である。また、9
及び10はレコーダ50を構成する構成要素である。
In FIG. 5, 6 is a resistance thermometer, 7 is a thermocouple, 8 is a common mode voltage, 9 is a semiconductor relay array,
10 is an input stage circuit, and 102 is an output signal. Also, 9
And 10 are components constituting the recorder 50.

【0013】測温抵抗体6、熱電対7及びコモンモード
電圧8は半導体リレーアレイ9に接続され、半導体リレ
ーアレイ9の出力は入力段回路10に入力され、入力段
回路10は出力信号102を出力する。
The resistance thermometer 6, the thermocouple 7, and the common mode voltage 8 are connected to a semiconductor relay array 9. The output of the semiconductor relay array 9 is input to an input stage circuit 10, and the input stage circuit 10 outputs an output signal 102. Output.

【0014】ここで、図5に示す応用例の動作を簡単に
説明する。測温抵抗体6、熱電対7及びコモンモード電
圧8からの信号は半導体リレーアレイ9において適宜選
択され入力段回路10に入力される。
Here, the operation of the application example shown in FIG. 5 will be briefly described. Signals from the resistance temperature detector 6, the thermocouple 7, and the common mode voltage 8 are appropriately selected in the semiconductor relay array 9 and input to the input stage circuit 10.

【0015】入力段回路10では必要に応じて増幅処理
をした後ディジタルデータに変換して出力信号102と
して上位の制御回路等(図示せず。)に出力する。
The input stage circuit 10 performs an amplification process as necessary, converts the data into digital data, and outputs it as an output signal 102 to a higher-level control circuit or the like (not shown).

【0016】この結果、レコーダ等の機器の入力スイッ
チ回路として半導体リレーを用いることにより、レコー
ダ等の高信頼性の実現及び小型化が可能になる。
As a result, by using a semiconductor relay as an input switch circuit of a device such as a recorder, it is possible to realize a highly reliable recorder and the like and to reduce its size.

【0017】また、図6は一般的なDMOSFETのパ
ターン図であり、図6において11はソース電極、12
はゲート電極、13はドレイン電極である。ソース電極
11はゲート電極12を挟んでドレイン電極13を取り
囲む様に配置される。
FIG. 6 is a pattern diagram of a general DMOSFET. In FIG.
Is a gate electrode, and 13 is a drain electrode. The source electrode 11 is arranged so as to surround the drain electrode 13 with the gate electrode 12 interposed therebetween.

【0018】さらに、図7は図6におけるA−A’部分
の断面を示す断面図である。図7において11〜13は
図6と同一符号を付してあり、14はp- 形の基板、1
5はn形不純物を拡散させたドリフト層、16はp形不
純物拡散層、17はp+ 形不純物拡散層、18はn+
不純物拡散層、19はゲート酸化膜、20は酸化分離
膜、21は層間絶縁膜である。
FIG. 7 is a sectional view showing a section taken along the line AA 'in FIG. 11-13 In 7 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 6, 14 p - forms of substrate, 1
5 is a drift layer in which an n-type impurity is diffused, 16 is a p-type impurity diffusion layer, 17 is a p + -type impurity diffusion layer, 18 is an n + -type impurity diffusion layer, 19 is a gate oxide film, 20 is an oxide separation film, 21 is an interlayer insulating film.

【0019】ここで、p若しくはnに記載されている”
+ ”若しくは”- ”の添え字は拡散される不純物の拡散
濃度の違いを表わしており、”+ ”がつく方が拡散濃度
が濃く、”- ”がつく方が拡散濃度が薄い。
Here, p or n is described.
+ "Or" - "subscript represents the difference in the diffusion concentration of impurities diffused," + "is denser diffusion concentration who take," - "it is a thin diffusion concentration who arrive.

【0020】例えば、p形不純物に関しては基板14、
p形不純物拡散層16、p+ 形不純物拡散層17の順で
p形不純物の拡散濃度が濃くなる関係にあり、n形不純
物に関してはドリフト層15、n+ 形不純物拡散層18
の順でn形不純物の拡散濃度が濃くなる関係にある。
For example, for the p-type impurity,
The diffusion concentration of the p-type impurity is increased in the order of the p-type impurity diffusion layer 16 and the p + -type impurity diffusion layer 17. For the n-type impurity, the drift layer 15 and the n + -type impurity diffusion layer 18
, The diffusion concentration of the n-type impurity increases.

【0021】基板14上にはドリフト層15及びドリフ
ト層15を取り囲むようにp形不純物拡散層16がそれ
ぞれ形成される。
A drift layer 15 and a p-type impurity diffusion layer 16 are formed on the substrate 14 so as to surround the drift layer 15.

【0022】p形不純物拡散層16の上にはp+ 及びn
+ 形不純物が2重拡散されてp+ 形不純物拡散層17及
びn+ 形不純物拡散層18がそれぞれ形成される。同様
にドリフト層15の上にもn+ 形不純物が拡散されn+
形不純物拡散層18が形成される。
On the p-type impurity diffusion layer 16, p + and n
The + type impurity is double-diffused to form ap + type impurity diffusion layer 17 and an n + type impurity diffusion layer 18, respectively. Similarly, an n + -type impurity is diffused also over drift layer 15 so that n +
Formed impurity diffusion layer 18 is formed.

【0023】基板14、p形不純物拡散層16及びn+
形不純物拡散層18にまたがってゲート酸化膜19が形
成され、その他の部分には基板14、ドリフト層15及
びp形不純物拡散層16を絶縁するために酸化分離膜2
0が形成される。
The substrate 14, the p-type impurity diffusion layer 16 and the n +
A gate oxide film 19 is formed astride the p-type impurity diffusion layer 18, and an oxide isolation film 2 is formed in other portions to insulate the substrate 14, the drift layer 15 and the p-type impurity diffusion layer 16.
0 is formed.

【0024】ゲート酸化膜19上及び隣接する酸化分離
膜20の一部にゲート電極12が形成された後に基板1
4全体に層間絶縁膜21が形成される。
After the gate electrode 12 is formed on the gate oxide film 19 and a part of the adjacent oxide separation film 20, the substrate 1
4, an interlayer insulating film 21 is formed.

【0025】形成された層間絶縁膜21の内、p形不純
物拡散層16の上であってp+ 形不純物拡散層17とn
+ 形不純物拡散層18とが隣接する部分及びドリフト層
15の上のn+ 形不純物拡散層18の部分がエッチング
等により除去され、それぞれの部分にソース電極11及
びドレイン電極13が形成される。
In the formed interlayer insulating film 21, the p + -type impurity diffusion layer 17 and the n +
The portion adjacent to the + type impurity diffusion layer 18 and the portion of the n + type impurity diffusion layer 18 on the drift layer 15 are removed by etching or the like, and the source electrode 11 and the drain electrode 13 are formed in the respective portions.

【0026】ここで、図6及び図7に示すDMOSFE
Tの動作について説明する。但し、基本的な動作に関し
ては説明を省略する。
Here, the DMOSFE shown in FIGS.
The operation of T will be described. However, description of the basic operation is omitted.

【0027】ドリフト層15はゲート電極12とドレイ
ン電極13との間の電界集中を緩和し、ドレイン電極1
3をソース電極11で取り囲むように配置することで所
定の耐圧を確保する。
The drift layer 15 reduces the electric field concentration between the gate electrode 12 and the drain electrode 13 and
A predetermined breakdown voltage is ensured by arranging 3 so as to surround it with source electrode 11.

【0028】また、DMOSFETのオン抵抗”Ro
n”は配線等の抵抗を無視すれば、ドリフト層15での
抵抗値を”Rd”、ゲート電極12に電圧を印加するこ
とによりゲート電極12の直下に生じるチャネルの抵抗
値を”Rch”とすれば、 Ron=Rd+Rch (1) となる。
Also, the on-resistance “Ro” of the DMOSFET
n ”is the resistance of the drift layer 15 if the resistance of the wiring or the like is ignored, and“ Rch ”is the resistance of the channel generated immediately below the gate electrode 12 by applying a voltage to the gate electrode 12. Then, Ron = Rd + Rch (1)

【0029】即ち、DMOSFETのオン抵抗を低減す
るためにはゲート電極12の図面奥行き方向(図6中”
イ”に示す方向)の幅を長くすることにより”Rch”
を低減する。または、ゲート電極12に印加する電圧を
高くすれば”Rch”が低減できる。
That is, in order to reduce the on-resistance of the DMOSFET, the depth of the gate electrode 12 in FIG.
"Rch" by increasing the width of
To reduce. Alternatively, if the voltage applied to the gate electrode 12 is increased, “Rch” can be reduced.

【0030】[0030]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ゲート電極1
2に印加する電圧を高くするためには図4に示す電圧出
力型ダイオードアレイ2を構成するダイオードの個数を
多くしなければならず、電圧出力型ダイオードアレイ2
のチップ面積が大きくなりコストアップやパッケージサ
イズに制限が加わる等の問題が生じってしまう。
However, the gate electrode 1
In order to increase the voltage applied to the voltage output type diode array 2, the number of diodes constituting the voltage output type diode array 2 shown in FIG.
However, problems such as an increase in the chip area and an increase in cost and a restriction on the package size occur.

【0031】また、ゲート電極の幅を長くすると言って
も面積に制限のあるチップ上では限界があり、図8に示
すようなパターンになってしまう。
Further, even if the width of the gate electrode is increased, there is a limit on a chip having a limited area, resulting in a pattern as shown in FIG.

【0032】図8は従来のDMOSFETのパターンの
一例を示すパターン図であり、11〜13は図6と同一
符号を付してある。
FIG. 8 is a pattern diagram showing an example of a pattern of a conventional DMOSFET. Reference numerals 11 to 13 are denoted by the same reference numerals as in FIG.

【0033】ここで、図8に示すようなパターンを取っ
た場合、ソース電極11及びドレイン電極13その配線
に用いることができる領域は小さくなていしまい、ソー
ス電極11及びドレイン電極13の配線抵抗を無視出来
なくなる。
Here, when the pattern shown in FIG. 8 is taken, the area which can be used for the wiring of the source electrode 11 and the drain electrode 13 is small, and the wiring resistance of the source electrode 11 and the drain electrode 13 is reduced. It cannot be ignored.

【0034】例えば、図9は図6及び図7のDMOSF
ETのオン状態の等価回路を示す回路図である。図9に
おいて22a,22b,22c,22d及び22eはド
レイン電極13の配線抵抗、23a,23b,23c,
23d,23e及び23fはDMOSFET自体のオン
状態の抵抗、24a,24b,24c及び24dはソー
ス電極11の配線抵抗,103はソース端子、104は
ドレイン端子である。
For example, FIG. 9 shows the DMMOS shown in FIGS. 6 and 7.
FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit in an ON state of ET. In FIG. 9, reference numerals 22a, 22b, 22c, 22d, and 22e denote wiring resistances of the drain electrode 13, 23a, 23b, 23c,
23d, 23e and 23f are the on-state resistances of the DMOSFET itself, 24a, 24b, 24c and 24d are the wiring resistances of the source electrode 11, 103 is the source terminal, and 104 is the drain terminal.

【0035】ソース端子103は抵抗23a及び配線抵
抗24aの一端に接続され、抵抗23aの他端は配線抵
抗22aの一端に接続される。
The source terminal 103 is connected to one end of the resistor 23a and one end of the wiring resistor 24a, and the other end of the resistor 23a is connected to one end of the wiring resistor 22a.

【0036】配線抵抗22aの他端は抵抗23b及び配
線抵抗22bの一端に接続され、配線抵抗24aの他端
は抵抗23bの他端及び配線抵抗24bの一端に接続さ
れる。
The other end of the wiring resistor 22a is connected to the resistor 23b and one end of the wiring resistor 22b, and the other end of the wiring resistor 24a is connected to the other end of the resistor 23b and one end of the wiring resistor 24b.

【0037】同様にして配線抵抗22b〜22d、配線
抵抗24b〜24dがそれぞれ直列接続され、その接続
点間を抵抗23c〜23eが接続する。
Similarly, wiring resistances 22b to 22d and wiring resistances 24b to 24d are connected in series, respectively, and resistors 23c to 23e are connected between the connection points.

【0038】また、配線抵抗24dの他端は抵抗23f
の一端に接続され、抵抗23fの他端は配線抵抗22d
の他端及び配線抵抗22eの一端に接続され、配線抵抗
22eの他端はドレイン端子104に接続される。さら
に、同様な接続関係を有する等価回路が複数個並列に接
続される。
The other end of the wiring resistor 24d is connected to a resistor 23f.
And the other end of the resistor 23f is connected to a wiring resistor 22d.
Is connected to one end of the wiring resistor 22e, and the other end of the wiring resistor 22e is connected to the drain terminal 104. Further, a plurality of equivalent circuits having the same connection relationship are connected in parallel.

【0039】この状態で、DMOSFETに大きなドレ
イン電流が流れるとソース電極11の配線抵抗による電
圧降下で実際にソース電極11に印加される電圧が低く
なり、ゲート・ソース間電圧が小さくなる。
In this state, when a large drain current flows through the DMOSFET, the voltage actually applied to the source electrode 11 decreases due to the voltage drop due to the wiring resistance of the source electrode 11, and the gate-source voltage decreases.

【0040】図10はゲート・ソース間電圧とオン抵
抗”Ron”の関係を示す特性曲線図であり、図10か
ら分かるようゲート・ソース間電圧が小さくなるとオン
抵抗”Ron”が急激に増加してしまうと言った問題点
がある。
FIG. 10 is a characteristic curve showing the relationship between the gate-source voltage and the on-resistance "Ron". As can be seen from FIG. 10, when the gate-source voltage decreases, the on-resistance "Ron" sharply increases. There is a problem that said.

【0041】すなわち、図11はDMOSFETを用い
た半導体リレーの負荷電圧/負荷電流の特性を示す特性
曲線図であり、図11中”イ”に示すように負荷電流が
比較的小さい領域ではオン抵抗は”5Ω”程度である
が、図11中”ロ”に示す点ではソース電極11の配線
抵抗の影響でオン抵抗が”7Ω”程度に劣化してしまう
と言った問題点があった。従って本発明が解決しようと
する課題は、オン抵抗を低減することが可能なDMOS
FETを実現することにある。
That is, FIG. 11 is a characteristic curve diagram showing the characteristics of the load voltage / load current of the semiconductor relay using the DMOSFET. As shown in FIG. Is about 5Ω, but there is a problem that the on-resistance is reduced to about 7Ω due to the influence of the wiring resistance of the source electrode 11 at the point indicated by “b” in FIG. Therefore, an object to be solved by the present invention is to provide a DMOS capable of reducing on-resistance.
It is to implement FET.

【0042】[0042]

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明の第1では、横型DMOS電界効果ト
ランジスタにおいて、基板と、この基板上に形成された
ドリフト層及びp形不純物拡散層と、前記ドリフト層及
びp形不純物拡散層上に形成されたn+ 形不純物拡散層
と、前記p形不純物拡散層上に形成されたp+ 形不純物
拡散層と、前記基板、前記p形不純物拡散層及び前記n
+ 形不純物拡散層にまたがって形成されるゲート酸化膜
と、前記基板、前記ドリフト層及び前記p形不純物拡散
層を絶縁する酸化分離膜と、前記ゲート酸化膜上に形成
されるゲート電極と、前記ドリフト層上に形成された前
記n+ 形不純物拡散層上に形成されるドレイン電極と、
前記p+ 形不純物拡散層及び前記n+ 形不純物拡散層が
隣接する部分に形成されるソース電極と、前記ゲート電
極と前記ソース電極とを絶縁する第1の層間絶縁膜と、
前記ソース電極に接続され前記基板全体を覆う配線層
と、前記ドレイン電極と前記配線層とを絶縁する第2の
層間絶縁膜とを備えたことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a lateral DMOS field-effect transistor having a substrate, a drift layer formed on the substrate, and a p-type impurity diffusion layer. A layer; an n + -type impurity diffusion layer formed on the drift layer and the p-type impurity diffusion layer; a p + -type impurity diffusion layer formed on the p-type impurity diffusion layer; An impurity diffusion layer and the n
A gate oxide film formed over the + -type impurity diffusion layer, an oxide isolation film insulating the substrate, the drift layer and the p-type impurity diffusion layer, and a gate electrode formed on the gate oxide film; A drain electrode formed on the n + -type impurity diffusion layer formed on the drift layer;
A source electrode formed in a portion where the p + -type impurity diffusion layer and the n + -type impurity diffusion layer are adjacent to each other; a first interlayer insulating film that insulates the gate electrode from the source electrode;
A wiring layer connected to the source electrode and covering the entire substrate; and a second interlayer insulating film for insulating the drain electrode from the wiring layer.

【0043】このような課題を達成するために、本発明
の第2では、本発明の第1において、前記ドリフト層の
不純物拡散濃度を高く設定したことを特徴とするもので
ある。
In order to achieve such an object, the second aspect of the present invention is characterized in that in the first aspect of the present invention, the impurity diffusion concentration of the drift layer is set high.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本発明に係るDMOSFETの一実施
例の断面を示す構成断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration sectional view showing a section of an embodiment of a DMOSFET according to the present invention.

【0045】図1において11〜21は図7に示す従来
例と同一符号を付してあり、25は層間絶縁膜、26は
アルミニウムによる配線層である。
In FIG. 1, reference numerals 11 to 21 denote the same reference numerals as in the conventional example shown in FIG. 7, 25 denotes an interlayer insulating film, and 26 denotes a wiring layer made of aluminum.

【0046】基本的な構成も図7に示す従来例とほぼ同
様であり異なる点は図7に示すDMOSFETに層間絶
縁膜25を形成し、層間絶縁膜25の内ソース電極11
の部分をエッチング等により除去して、全体に配線層2
6が形成した点である。
The basic structure is almost the same as that of the conventional example shown in FIG. 7 except that the interlayer insulating film 25 is formed on the DMOSFET shown in FIG.
Is removed by etching or the like, and the entire wiring layer 2 is removed.
6 is the point formed.

【0047】ここで、図1に示す実施例の動作を説明す
る。ソース電極11はDMOSFET全体を覆う配線層
26に接続されているのでソース電極11の配線抵抗は
従来例と比較して激減することになる。
Here, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. Since the source electrode 11 is connected to the wiring layer 26 that covers the entire DMOSFET, the wiring resistance of the source electrode 11 is drastically reduced as compared with the conventional example.

【0048】このため、図9に示したDMOSFETの
オン状態の等価回路は図2のようになり、図9で示され
たいたソース電極11の配線抵抗24a〜24dが無視
できることになる。
Therefore, the equivalent circuit in the ON state of the DMOSFET shown in FIG. 9 is as shown in FIG. 2, and the wiring resistances 24a to 24d of the source electrode 11 shown in FIG. 9 can be neglected.

【0049】従って、図1に示すDMOSFETに大き
なドレイン電流が流れてもソース電極11の配線抵抗に
よる電圧降下がないのでゲート・ソース間電圧が変動せ
ず、オン抵抗も変動しない。
Therefore, even if a large drain current flows through the DMOSFET shown in FIG. 1, there is no voltage drop due to the wiring resistance of the source electrode 11, so that the gate-source voltage does not change and the on-resistance does not change.

【0050】但し、一般に図1に示すようにソース電極
11とドレイン電極13とが交差する構造の場合DMO
SFET内で破壊現象に影響する電界集中の点がドレイ
ン側へシフトしてしまい耐圧が下がってしまう。
However, in general, when the source electrode 11 and the drain electrode 13 cross each other as shown in FIG.
The point of the electric field concentration affecting the breakdown phenomenon in the SFET shifts to the drain side, and the breakdown voltage decreases.

【0051】例えば、図1中”イ”に示すドリフトチャ
ネル長を”15μm”、ドリフト層15の表面濃度を従
来のDMOSFETの一般的な値である”4×10
15[1/cm3 ]”とする。
For example, the drift channel length indicated by “a” in FIG. 1 is “15 μm”, and the surface concentration of the drift layer 15 is “4 × 10” which is a general value of a conventional DMOSFET.
15 [1 / cm 3 ] ”.

【0052】この場合、図7に示す従来例の耐圧は”3
50V”であるのに対して、図1に示す実施例のような
構造にした場合は耐圧は”190V”に低下してしま
う。
In this case, the breakdown voltage of the conventional example shown in FIG.
On the other hand, when the structure is the same as the embodiment shown in FIG. 1, the breakdown voltage is reduced to "190 V".

【0053】一方、図3はドリフト層15の表面濃度と
耐圧の関係を示す特性曲線図であり、図3からドリフト
層15の表面濃度を”4.6〜5.0×1015[1/c
3]”程度にすれば図1に示す構造であっても”30
0V”以上の耐圧が得られる。
On the other hand, FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing the relationship between the surface concentration of the drift layer 15 and the breakdown voltage. From FIG. 3, the surface concentration of the drift layer 15 is set to "4.6 to 5.0 × 10 15 [1 / c
m 3 ] ", the structure shown in FIG.
A withstand voltage of 0 V "or more can be obtained.

【0054】また、上記のようにドリフト層15の表面
濃度、言い換えればドリフト層15の不純物拡散濃度を
上げることにより、ドリフトチャネルの抵抗値”Rd”
も従来例と比較して”9〜12%”程度小さくなるので
式(1)からオン抵抗”Ron”も低減することにな
る。
As described above, by increasing the surface concentration of the drift layer 15, that is, the impurity diffusion concentration of the drift layer 15, the resistance value “Rd” of the drift channel is increased.
Is smaller by about 9 to 12% than that of the conventional example, so that the on-resistance “Ron” is also reduced from the equation (1).

【0055】この結果、DMOSFETに第2の層間絶
縁膜25を形成し、第2の層間絶縁膜25上に形成され
た配線層26とソース電極11を接続することにより、
ソース電極11の配線抵抗が無視できるのでオン抵抗を
低減される。また、大きなドレイン電流が流れた場合の
オン抵抗の増加がなくなる。
As a result, the second interlayer insulating film 25 is formed on the DMOSFET, and the wiring layer 26 formed on the second interlayer insulating film 25 and the source electrode 11 are connected.
Since the wiring resistance of the source electrode 11 is negligible, the on-resistance is reduced. Further, an increase in on-resistance when a large drain current flows is eliminated.

【0056】さらに、従来例よりもドリフト層15の不
純物拡散濃度を上げることにより、ドリフトチャネルの
抵抗値”Rd”も小さくなるのでオン抵抗も低減する。
Furthermore, by increasing the impurity diffusion concentration of the drift layer 15 as compared with the conventional example, the resistance value “Rd” of the drift channel becomes smaller, so that the on-resistance is also reduced.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。DMOSFET
に第2の層間絶縁膜を形成し、第2の層間絶縁膜上に形
成された配線層とソース電極を接続することにより、ソ
ース電極の配線抵抗が無視できるのでオン抵抗を低減す
ることが可能なDMOSFETが実現できる。
As is apparent from the above description,
According to the present invention, the following effects can be obtained. DMOSFET
By forming a second interlayer insulating film on the substrate and connecting the wiring layer formed on the second interlayer insulating film to the source electrode, the on-resistance can be reduced because the wiring resistance of the source electrode can be ignored. A simple DMOSFET can be realized.

【0058】また、ソース電極の配線抵抗が無視できる
ので大きなドレイン電流が流れた場合のオン抵抗の増加
がなくなり、ドリフト層の不純物拡散濃度を従来例より
も上げることにより、ドリフトチャネルの抵抗値も小さ
くなりオン抵抗も低減する。
Further, since the wiring resistance of the source electrode can be ignored, the on-resistance does not increase when a large drain current flows, and the resistance value of the drift channel can be reduced by increasing the impurity diffusion concentration of the drift layer as compared with the conventional example. It becomes smaller and the on-resistance also decreases.

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

【図1】本発明に係るDMOSFETの一実施例の断面
を示す構成断面図である。
FIG. 1 is a configuration sectional view showing a section of an embodiment of a DMOSFET according to the present invention.

【図2】DMOSFETのオン状態の等価回路である。FIG. 2 is an equivalent circuit of a DMOSFET in an ON state.

【図3】ドリフト層の表面濃度と耐圧の関係を示す特性
曲線図である。
FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing a relationship between a surface concentration of a drift layer and a withstand voltage.

【図4】従来のDMOSFETを用いた半導体リレーの
一例を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional semiconductor relay using a DMOSFET.

【図5】半導体リレーをレコーダの入力スイッチ回路と
して用いた応用例の一例を示す構成ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of an application example in which a semiconductor relay is used as an input switch circuit of a recorder.

【図6】DMOSFETのパターン図である。FIG. 6 is a pattern diagram of a DMOSFET.

【図7】A−A’部分の断面を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line A-A ′.

【図8】従来のDMOSFETのパターンの一例を示す
パターン図である。
FIG. 8 is a pattern diagram showing an example of a pattern of a conventional DMOSFET.

【図9】DMOSFETのオン状態の等価回路を示す回
路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a DMOSFET in an ON state.

【図10】ゲート・ソース間電圧とオン抵抗の関係を示
す特性曲線図である。
FIG. 10 is a characteristic curve diagram showing a relationship between a gate-source voltage and an on-resistance.

【図11】DMOSFETを用いた半導体リレーの負荷
電圧/負荷電流の特性を示す特性曲線図である。
FIG. 11 is a characteristic curve diagram showing a load voltage / load current characteristic of a semiconductor relay using a DMOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 LED 2 電圧出力型フォトダイオードアレイ 3,23a,23b,23c,23d,23e,23f
抵抗 4,5 DMOSFET 6 測温抵抗体 7 熱電対 8 コモンモード電圧 9 半導体リレーアレイ 10 入力段回路 11 ソース電極 12 ゲート電極 13 ドレイン電極 14 基板 15 ドリフト層 16 p形不純物拡散層 17 p+ 形不純物拡散層 18 n+ 形不純物拡散層 19 ゲート酸化膜 20 酸化分離膜 21,25 層間絶縁膜 22a,22b,22c,22d,22e,24a,2
4b,24c,24d配線抵抗 26 配線層 50 レコーダ 100a,100b 入力端子 101a,101b 出力端子 102 出力信号 103 ソース端子 104 ドレイン端子
1 LED 2 Voltage output type photodiode array 3, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f
Resistance 4,5 DMOSFET 6 RTD 7 Thermocouple 8 Common mode voltage 9 Semiconductor relay array 10 Input stage circuit 11 Source electrode 12 Gate electrode 13 Drain electrode 14 Substrate 15 Drift layer 16 P-type impurity diffusion layer 17 p + -type impurity Diffusion layer 18 n + -type impurity diffusion layer 19 Gate oxide film 20 Oxidation separation film 21, 25 Interlayer insulation film 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 2
4b, 24c, 24d Wiring resistance 26 Wiring layer 50 Recorder 100a, 100b Input terminal 101a, 101b Output terminal 102 Output signal 103 Source terminal 104 Drain terminal

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】横型DMOS電界効果トランジスタにおい
て、 基板と、 この基板上に形成されたドリフト層及びp形不純物拡散
層と、 前記ドリフト層及びp形不純物拡散層上に形成されたn
+ 形不純物拡散層と、 前記p形不純物拡散層上に形成されたp+ 形不純物拡散
層と、 前記基板、前記p形不純物拡散層及び前記n+ 形不純物
拡散層にまたがって形成されるゲート酸化膜と、 前記基板、前記ドリフト層及び前記p形不純物拡散層を
絶縁する酸化分離膜と、 前記ゲート酸化膜上に形成されるゲート電極と、 前記ドリフト層上に形成された前記n+ 形不純物拡散層
上に形成されるドレイン電極と、 前記p+ 形不純物拡散層及び前記n+ 形不純物拡散層が
隣接する部分に形成されるソース電極と、 前記ゲート電極と前記ソース電極とを絶縁する第1の層
間絶縁膜と、 前記ソース電極に接続され前記基板全体を覆う配線層
と、 前記ドレイン電極と前記配線層とを絶縁する第2の層間
絶縁膜とを備えたことを特徴とする横型DMOS電界効
果トランジスタ。
1. A lateral DMOS field-effect transistor, comprising: a substrate; a drift layer and a p-type impurity diffusion layer formed on the substrate; and an n-layer formed on the drift layer and the p-type impurity diffusion layer.
A + -type impurity diffusion layer; a p + -type impurity diffusion layer formed on the p-type impurity diffusion layer; and a gate formed over the substrate, the p-type impurity diffusion layer, and the n + -type impurity diffusion layer. An oxide film; an oxide isolation film insulating the substrate, the drift layer and the p-type impurity diffusion layer; a gate electrode formed on the gate oxide film; and the n + -type formed on the drift layer. A drain electrode formed on the impurity diffusion layer, a source electrode formed at a portion where the p + -type impurity diffusion layer and the n + -type impurity diffusion layer are adjacent to each other, and insulating the gate electrode and the source electrode A horizontal type comprising: a first interlayer insulating film; a wiring layer connected to the source electrode and covering the entire substrate; and a second interlayer insulating film for insulating the drain electrode from the wiring layer. DMOS electricity Effect transistor.
【請求項2】前記ドリフト層の不純物拡散濃度を高く設
定したことを特徴とする特許請求の範囲請求項1記載の
横型DMOS電界効果トランジスタ。
2. A lateral DMOS field effect transistor according to claim 1, wherein the impurity diffusion concentration of said drift layer is set high.
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