JPS58132968A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPS58132968A JPS58132968A JP57016139A JP1613982A JPS58132968A JP S58132968 A JPS58132968 A JP S58132968A JP 57016139 A JP57016139 A JP 57016139A JP 1613982 A JP1613982 A JP 1613982A JP S58132968 A JPS58132968 A JP S58132968A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0821—Collector regions of bipolar transistors
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体装tiltK係り、特に自転車や二
輪車等の電子式点火装置(イグナイタ)K使用守れるパ
ワートランジスタの二次破壊耐量(E 、/l、 )を
向上させたものである。[Detailed Description of the Invention] This invention improves the secondary breakdown resistance (E, /l, ) of power transistors related to semiconductor devices, especially electronic ignition devices (igniters) used in bicycles, motorcycles, etc. It is something.
一般的に、この二次破壊針t (E、/b )を増加さ
せるために、あるいはサージ電圧からトランジスタを保
護するためK、コレクタ・ベース間にクリップダイオー
ドを接続する方法がよ(知られている。In general, in order to increase this secondary breakdown needle t (E, /b) or to protect the transistor from surge voltage, a well-known method is to connect a clip diode between the collector and base. There is.
第1図にツェナーダイオードなモノリシックに内蔵した
ダーリントンパワートランジスタの等価回路を示す。こ
の図において、Q、は前段(ドライブ)用のトランジス
タ、Q2は後段(出力)用のトランジスタである。Dは
逆接時のトランジスタQ、にかよるエネルギーを逃す目
的のダイオードであり、Rt、Rz はエミッタ・ベー
ス間にリーク電流を安定化する目的にて接続されている
抵抗器である。D、は二次破壊針1k(E−7b )を
増加させる目的にて内蔵されたクリップ用のツェナーダ
イオードである。このツェナーダイオードDAはトラン
ジスタ自体の有するコレクタ・エミッタサステイニング
耐圧VC鳶(llt18) より低い値で、ブレーク
ダウンするように設計される。さらに、このツェナーダ
イオードD、の作用について説明する。Figure 1 shows the equivalent circuit of a monolithically built-in Zener diode Darlington power transistor. In this figure, Q is a transistor for the front stage (drive), and Q2 is a transistor for the rear stage (output). D is a diode for the purpose of dissipating the energy caused by the transistor Q when reversely connected, and Rt and Rz are resistors connected for the purpose of stabilizing leakage current between the emitter and base. D is a Zener diode for a clip built-in for the purpose of increasing the number of secondary breaking needles 1k (E-7b). This Zener diode DA is designed to break down at a value lower than the collector-emitter sustaining breakdown voltage VC (llt18) of the transistor itself. Furthermore, the action of this Zener diode D will be explained.
ツルトランジスタイブナイタ回路において、パワートラ
ンジスタは印加電圧Vce でしゃ断した状態から、
ペースに六方信号が入るとオン状態となり、コレクタ電
流は増加する。ついでペース電流を切ると、イグニッシ
ョンコイルの一次側に蓄積したエネルギーにより、高い
キックバック電圧がトランジスタに印加される。この時
の動作点は、ツェナーダイオードD、なしの場合、トラ
ンジスタのYet(fflυ塵)籠をとり、安全動作領
域をはみ出しやすい。ツェナーダイオードD、な有する
場合、キックバック電圧はツェナーダイオードDA の
ブレークダウン電圧V、にょリフリップされるため、動
作点は相対的に低くなり、ツェナーダイオードロムのな
い場合に比較し二次破壊耐量(E、/b)を増加させる
ことができる。In the crane transistor eveninger circuit, the power transistor is cut off by the applied voltage Vce, and then
When a hexagonal signal is input to the pace, it turns on and the collector current increases. When the pace current is then turned off, a high kickback voltage is applied to the transistor due to the energy stored in the primary side of the ignition coil. The operating point at this time, in the case of no Zener diode D, is likely to leave the transistor's Yet (fflυ dust) cage and go out of the safe operating area. When the Zener diode D is included, the kickback voltage is flipped by the breakdown voltage V of the Zener diode DA, so the operating point becomes relatively low and the secondary breakdown resistance ( E, /b) can be increased.
以上ノヨう45効果を有するツェナータイオードD、★
モノリシックに内蔵させたダリーントンバワートランジ
スタの従来のダイスの構造を第2図に示す。Zener diode D with the above 45 effects, ★
A conventional die structure for a monolithically integrated Darienton power transistor is shown in FIG.
この図において、1はN+コレクタ領域、2はN−コレ
クタ領域、3は前記ツェナーダイオードO1を形成する
ために前記トランジスタQ、のペース直下に形成された
N領域、4は前記トランジスタQ1のPペース領域、5
は前記トランジスタQ、 のN+エミッタ領域、6は前
記トランジスタQ、のN+エミッタ領域、7は同じくペ
ース電極、8は前記トランジスタQs のN+エミッタ
領域5とtランジスタQ2のペース電極7とをつなぐ内
部配線、9はエミッタ電極、1oはコレクタ電極である
。また、11は各接合の表面を保護するパッシベーショ
ン膜である。In this figure, 1 is an N+ collector region, 2 is an N- collector region, 3 is an N region formed directly below the pace of the transistor Q to form the Zener diode O1, and 4 is a P pace of the transistor Q1. area, 5
is the N+ emitter region of the transistor Q, 6 is the N+ emitter region of the transistor Q, 7 is also a pace electrode, and 8 is an internal wiring connecting the N+ emitter region 5 of the transistor Qs and the pace electrode 7 of the transistor Q2. , 9 is an emitter electrode, and 1o is a collector electrode. Further, 11 is a passivation film that protects the surface of each junction.
第3図は第2図に示した従来の構造のA −A’線にそ
った断面のプロファーイル図であ杭従来のツェナーダイ
オードD、内蔵部分のプロファイルにおいて、各々の領
域の実例を示すと、Pペース領域4の表面濃度Ns =
2 X 10” atoms/cm ” 。Figure 3 is a cross-sectional profile diagram taken along line A-A' of the conventional structure shown in Figure 2, and shows examples of each area in the profile of the built-in part of the conventional Zener diode D. and the surface concentration Ns of P pace region 4 =
2 x 10"atoms/cm".
深さx J = 20 pm 、 N領域3はPペース
領域4の形成前に拡散により形成され、Pベース領域4
直下の濃度がlx 10” atoms/cm” 、N
−コレクタ領域2の濃度1.2 X 10I4atom
s/am”と等価になるまでの距離は10μmである。Depth x J = 20 pm, the N region 3 is formed by diffusion before the formation of the P pace region 4, and the P base region 4
The concentration directly below is lx 10"atoms/cm", N
- Concentration of collector region 2: 1.2 x 10I4 atoms
The distance until it becomes equivalent to "s/am" is 10 μm.
Pペース領域4の直下からN+コレクタ領域1までの距
離は60μmである。The distance from directly below the P pace region 4 to the N+ collector region 1 is 60 μm.
このようなプロファイルにおいて、ツェナーダイオード
OAのブレークダウン電圧vAは、Pペース領域4直下
のN領域3の最も高濃度な部分の比抵抗により定まる。In such a profile, the breakdown voltage vA of the Zener diode OA is determined by the resistivity of the highest concentration portion of the N region 3 directly below the P space region 4.
しかしながら、上記従来の構成においては下記に示す欠
点がある。第4図の曲@Iに前記第2図の内ツェナーダ
イオードロムを内蔵したトランジスタのvA (クリッ
プ電圧)−T、(周囲温度)物性を示す。第4図に示す
とおり、正の温度依存性が極めて大きい。クリップ電圧
vAの許容できる範囲は、下限はイグニッションコイル
の二次側出力電圧との関係、上限は二次破壊耐量(E
s/b )との関係により決定される。また、この関係
はイグナイタに荷せられる全温度範囲(−30℃〜13
0℃)において保証する必要があるため、常温における
クリップ電圧V、の範囲を極めて狭く絞る必要がある。However, the conventional configuration described above has the following drawbacks. The song @I in FIG. 4 shows the physical properties of vA (clip voltage) - T and (ambient temperature) of the transistor with built-in Zener diode ROM shown in FIG. 2 above. As shown in FIG. 4, the positive temperature dependence is extremely large. The permissible range of clipping voltage vA is determined by the relationship between the lower limit and the secondary output voltage of the ignition coil, and the upper limit based on the secondary breakdown resistance (E
s/b). This relationship also applies to the entire temperature range (-30°C to 13°C) loaded on the igniter.
0° C.), it is necessary to narrow down the range of the clip voltage V at room temperature very narrowly.
また、実際的に運用する場合、低温特性、高温特性と常
温特性との相関にてツェナーダイオードD、な選別する
ことになるためのばらつきにより、実使用上問題になる
場合が起り得る。Further, in practical use, the Zener diode D is selected based on the correlation between low temperature characteristics, high temperature characteristics, and room temperature characteristics, which may cause problems in actual use due to variations.
この発明は、ツェナーダイオード内蔵形トランジスタの
上記欠点(クリップ電圧vAの温度依存性)を除去する
ためKなされたものである。以下、この発明について説
明する。This invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawback (temperature dependence of clipping voltage vA) of the transistor with a built-in Zener diode. This invention will be explained below.
第5図はこの発明の一実施例な示す構造図である。第6
図は第5図のB −B’線にそった断面のプロファイル
図であり、同一符号は同一領域を示す。FIG. 5 is a structural diagram showing one embodiment of the present invention. 6th
The figure is a profile diagram of a cross section taken along the line B-B' in FIG. 5, and the same reference numerals indicate the same regions.
この実施例において、第1図に示す従来構造と基本的に
異なる点は、Pペース領域4直下は、すぺて元のN−コ
レクタ領域2であり、クリップ電圧■、はPベース領域
4直下のN−コレクタ領域2内に内在するN+領域3′
とPペース領域4までのN−コレクタ領域2の距離lK
より耐圧を決定していることにある。そのほかは第2図
と同じである。In this embodiment, the basic difference from the conventional structure shown in FIG. N+ region 3' inherent in N- collector region 2 of
and the distance lK of N-collector region 2 to P pace region 4
The reason is that the withstand pressure is determined. Other details are the same as in Figure 2.
この発明の効果は、半導体基体の比抵抗(またはドープ
された不純物の量)の温度変化、比抵抗と耐圧の関係、
比抵抗と印加電圧による空乏層の幅の関係により説明で
きる。I X 10” atoms/Cm”(ρ=5Ω
am )は−30℃にて3Ωcm、+150”CKてl
OΩefflに変化する。したがって、耐圧は270v
〜5oovまで変化する。The effects of this invention include temperature changes in resistivity (or amount of doped impurities) of a semiconductor substrate, relationship between resistivity and breakdown voltage,
This can be explained by the relationship between the specific resistance and the width of the depletion layer depending on the applied voltage. I x 10” atoms/Cm” (ρ=5Ω
am ) is 3Ωcm at -30℃, +150”CK
Changes to OΩeffl. Therefore, the withstand voltage is 270v
It varies up to ~5oov.
この発明は、従来の欠点を耐圧値と空乏層の伸びKより
制限する方法にて解決することにある。The present invention aims to solve the conventional drawbacks by a method that limits the breakdown voltage value and the extension K of the depletion layer.
この時耐圧値Vは、 ここで、xl:理論的なプレークダワン時の空乏層の幅 ■B :理論的なブレークダワン値 Wc:実際的な高抵抗層の幅 となり、これで耐圧が決まる。At this time, the withstand voltage value V is Here, xl: The theoretical width of the depletion layer at the time of pre-Kudawan ■B: Theoretical break-a-one value Wc: Practical width of high resistance layer This determines the withstand pressure.
この場合、抵抗に温度依存性があってv璽が変化した場
合、抵抗の増大とXmlの増大が比例するためVの温度
変化は制限される。In this case, if the resistance is temperature dependent and the value V changes, the temperature change in V is limited because the increase in resistance is proportional to the increase in Xml.
数値の一例を示すと、C−B接合からN+高濃度領埴ま
での距離Wc=15μm、N−フレクタ領域2の濃度が
コレクタ濃度と同じ1.2 X 10” atoms/
am”(ρ=60Ωcm) とした時、−30℃〜+
150℃でのρの変化40ΩCm〜100Ωcm。To give an example of numerical values, the distance Wc from the C-B junction to the N+ high concentration region Wc = 15 μm, the concentration of the N− reflector region 2 is the same as the collector concentration 1.2 × 10” atoms/
am” (ρ=60Ωcm), -30℃~+
Change in ρ at 150°C from 40ΩCm to 100Ωcm.
XaNの変化lOO〜150μmである。この時、耐圧
値Vの最大変化300v〜380vであり、従来品に比
較し大幅に改良される。また、本構造はクリップ電圧V
ムが半導体基体の内部にて設定されているため表面の影
響を受けず信頼性も良好であり、これを第4図の曲線璽
に示す。The change in XaN is lOO~150 μm. At this time, the maximum change in breakdown voltage value V is 300v to 380v, which is a significant improvement compared to conventional products. In addition, this structure has a clip voltage V
Since the timing is set inside the semiconductor substrate, it is not affected by the surface and has good reliability, which is shown by the curved line in FIG.
以上詳細に説明したようにこの発明は、コレクタ領域中
に形成される高濃度の領域をベース領域から離して形成
したので、クリップ電圧の温度依存性なおさえることが
できる利点力1ある。As described in detail above, the present invention has the advantage that the high concentration region formed in the collector region is formed apart from the base region, so that the temperature dependence of the clip voltage can be suppressed.
第1図はクリップダイオード内蔵形ダー17ントンパワ
ートランジスタの等価回路図、第2図番家従来の半導体
装置の構造を示す断面図、第3図番ま第2図のA−A:
線にそった断面のプロファイルV、第4図はクリップ電
圧vAの温度依存性を示す図1、第5図はこの発明の一
実施例の構造を示す断面図、第6因は第5図のB−B′
aiucそった断面のプロファイル図である。
図中、1はN+コレクタ領域、2+!N−コレクタ領域
、3はN領域、3゛はN+領領域4(家Pベース領域、
5はトランジスタQ、のN+エミッタ領域、6はトラン
ジスタQ、のN+エミッタ領域、Tはベース電極、8は
内部配線、9&まエミッタ電接、10はコレクタ電極、
11番1)(ツシベーション膜である。なお、図中の同
一符号をま同一また番i相当部分を示す。
代理人 葛 野 信 −(外1名)
−へコト)−一二 の
手続補正書(自−)
特許庁長官殿
!、 !*(1=の表示 特願昭 1!?−1
@18141、発明の名称 亭導体装置
3、補正をする者
事fT−との関係 特許出願人
性 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
名 称(601) 三菱電機株式会社代表者片山仁
八部
4、代理人
住 所 東京都千代111区丸の内二丁目2番
3号5、 補正の対象
明細書の発明の詳細な説明の欄および図面6、補正の内
容
(1)明細書第2頁3行に「自転車」とあるのを、「自
動車」と補正する。
(2)同じく第4頁11行’fQtのPベース領域、」
とあるのを、「Ql−QtのPペース領域、」と補正す
る。
(3)第2図を別紙のように補正する。
以上Figure 1 is an equivalent circuit diagram of a 17-ton power transistor with a built-in clip diode, Figure 2 is a sectional view showing the structure of a conventional semiconductor device, Figure 3 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor device, and Figure 3 is A-A in Figure 2.
The profile V of the cross section along the line, FIG. 4 shows the temperature dependence of the clipping voltage vA, FIG. B-B'
FIG. 3 is a profile diagram of a cross section taken along the AIUC. In the figure, 1 is the N+ collector area, 2+! N- collector area, 3 is N area, 3゛ is N+ area 4 (home P base area,
5 is the N+ emitter region of the transistor Q, 6 is the N+ emitter region of the transistor Q, T is the base electrode, 8 is the internal wiring, 9 & emitter electrical connection, 10 is the collector electrode,
No. 11 1) (Tsivation membrane. In addition, the same reference numerals in the figure are the same and the parts corresponding to number i are shown. Agent Shin Kuzuno - (1 other person) - Hekoto) - 12 Procedure amendment Written by Mr. Commissioner of the Patent Office! , ! *(Display of 1 = Tokugansho 1!?-1
@18141, Title of the invention: Tei conductor device 3, Relationship with the person making the amendment fT- Patent applicant: Address: 2-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Name (601): Jinhachi Katayama, Representative of Mitsubishi Electric Corporation Part 4, Agent Address: 2-2-3-5 Marunouchi, 111-ku, Chiyo, Tokyo, Detailed Description of the Invention in the Specification Subject to Amendment and Drawing 6, Contents of the Amendment (1) Page 2 of the Specification, Page 3 Correct the line ``bicycle'' to ``car.'' (2) Also on page 4, line 11, 'P base region of fQt,'
The statement "P pace region of Ql-Qt," is corrected. (3) Correct Figure 2 as shown in the attached sheet. that's all
Claims (1)
に形成された反対導電形を有するペース領域と、このベ
ース領域中に形成された前記コレクタ領域と同一の導電
形の第1のエミッタ領域および第2のエミッタ領域を有
し、前記第1のエミッタ領域の周囲のベース領域の直下
のコレクタ領域中にこのコレクタ領域と同一の導電形を
有し、かつ前記第2のエミッタ領域と前記ペース領域お
よび前記コレクタ領域とからなるトランジスタのコレク
タ・エミツタサステイニング電圧より低い電圧において
、コレクタ・ベース接合から伸びる空乏層が到達すべく
前記ペース領域から距離を離して形成された高濃度の領
域を形成してなり、前記高濃度の領域のリーチスルー電
圧によりトランジスタのコレクタ領域とエミッタ領域に
印加される高電圧をクリップさせることを特徴とする半
導体装置。a collector region having one conductivity type, a pace region formed in the collector region and having the opposite conductivity type, a first emitter region formed in the base region and having the same conductivity type as the collector region; 2 emitter regions, having the same conductivity type as the collector region in a collector region immediately below the base region around the first emitter region, and having the same conductivity type as the collector region, and the second emitter region and the pace region and forming a highly doped region formed at a distance from the pace region to be reached by a depletion layer extending from the collector-base junction at a voltage lower than a collector-emitter sustaining voltage of the transistor comprising the collector region; A semiconductor device characterized in that a high voltage applied to a collector region and an emitter region of a transistor is clipped by reach-through voltage of the high concentration region.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57016139A JPS58132968A (en) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57016139A JPS58132968A (en) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58132968A true JPS58132968A (en) | 1983-08-08 |
Family
ID=11908163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57016139A Pending JPS58132968A (en) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58132968A (en) |
-
1982
- 1982-02-01 JP JP57016139A patent/JPS58132968A/en active Pending
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