JPS60157253A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS60157253A JPS60157253A JP1372184A JP1372184A JPS60157253A JP S60157253 A JPS60157253 A JP S60157253A JP 1372184 A JP1372184 A JP 1372184A JP 1372184 A JP1372184 A JP 1372184A JP S60157253 A JPS60157253 A JP S60157253A
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 241000218691 Cupressaceae Species 0.000 claims 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 1
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002747 voluntary effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、自動車や二輪車等の電子式点火装置(イグ
ナイタ)に使用される半導体装置に関するものである。
ナイタ)に使用される半導体装置に関するものである。
一般に、パワートランジスタの二次破壊耐量(&/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
スタを保曖するために、コレクタとベース間にクリップ
ダイオードを接続する方法がよく知られている。
を増加させるために、あるいはサージ電圧からトランジ
スタを保曖するために、コレクタとベース間にクリップ
ダイオードを接続する方法がよく知られている。
第1図にアバランシェタイオードを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、Qlは前段(ドライブ)用のトラン
ジスタ、Q、は後段(出方)用ノトランシスタ、Dは逆
接続時のトランジスタQ2にかかるエネルギーを逃がす
目的のタイオードであり、R,、R,はエミッタ・ベー
ス間にリーク電流を安定化させる目的にて接続されてい
る抵抗器である。D、は二次破壊耐量(BS/b)を増
加させる目的罠て内蔵されたクリップ用の7バランシエ
ダイオードである。このアバランシェダイオードDAは
、トランジスタ自体の有するコレクタ・エミツタサステ
イニング電圧Vcm(SUS)より低い値で、フレーク
ダウンするように設計される。さらに、このアバランシ
ェダイオードOAの作用について説明する。
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、Qlは前段(ドライブ)用のトラン
ジスタ、Q、は後段(出方)用ノトランシスタ、Dは逆
接続時のトランジスタQ2にかかるエネルギーを逃がす
目的のタイオードであり、R,、R,はエミッタ・ベー
ス間にリーク電流を安定化させる目的にて接続されてい
る抵抗器である。D、は二次破壊耐量(BS/b)を増
加させる目的罠て内蔵されたクリップ用の7バランシエ
ダイオードである。このアバランシェダイオードDAは
、トランジスタ自体の有するコレクタ・エミツタサステ
イニング電圧Vcm(SUS)より低い値で、フレーク
ダウンするように設計される。さらに、このアバランシ
ェダイオードOAの作用について説明する。
ツルトランジスタイブナイタ回路において、トランジス
タQzは印加電圧Vccで遮断した状態からベース入力
信号が入力されるとオン状態となり、コレクタ電流は増
加する。次いで、ベース電流を切ると、イグニッション
コイル(図示せず)の−次側に蓄積したエネルギーによ
り高いキックバンク電圧が発生し、これがトランジスタ
Q2に印加される。この時の動作点は、7バランシエダ
イオードDAなしの場合、トランジスタのコレクタ・エ
ミツタサステイニング電圧Vc+c (S US )の
値をとり、安全動作領域をはみ出し易い。
タQzは印加電圧Vccで遮断した状態からベース入力
信号が入力されるとオン状態となり、コレクタ電流は増
加する。次いで、ベース電流を切ると、イグニッション
コイル(図示せず)の−次側に蓄積したエネルギーによ
り高いキックバンク電圧が発生し、これがトランジスタ
Q2に印加される。この時の動作点は、7バランシエダ
イオードDAなしの場合、トランジスタのコレクタ・エ
ミツタサステイニング電圧Vc+c (S US )の
値をとり、安全動作領域をはみ出し易い。
アバランシェダイオードD、を有する場合、キックバッ
ク電圧はZバランシエタイオードD、のブレークダウン
(クリップ)電圧VAによりクリップされるため動作点
は相対的に低くなり、アバランシェダイオードDAのな
い場合に比較して二次破壊耐量1/b)を増加させるこ
とができる。
ク電圧はZバランシエタイオードD、のブレークダウン
(クリップ)電圧VAによりクリップされるため動作点
は相対的に低くなり、アバランシェダイオードDAのな
い場合に比較して二次破壊耐量1/b)を増加させるこ
とができる。
以上のような効果を有するアバランシェダイオードDA
をモノリシックに内蔵させたダーリントンパワートラン
ジスタの従来のタイスの構造を第2図に示す、 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は前記アバランシェダイオードDAを形
成するためにトランジスタQ、のベース直下に形成され
たN領域、4は前記トランジスタQ1およびQ2に共通
したP型のベース領域、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 工々
ンタ領域、Iは前記トランジスタQ、のベース電極、8
は前記トランジスタQ+のN+エミッタ領域5とトラン
ジスタQ、のベース電極7とをつなぐ内部配線、9は前
記トランジスタQ、のエミッタ電極、10はコ :レク
タ電極である。また、11は各接合の表面を保護スるパ
ッシベーション膜であり、12はN+型のチャネルスト
ッパ、13は高耐圧を確保するためのガードリングであ
る。
をモノリシックに内蔵させたダーリントンパワートラン
ジスタの従来のタイスの構造を第2図に示す、 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は前記アバランシェダイオードDAを形
成するためにトランジスタQ、のベース直下に形成され
たN領域、4は前記トランジスタQ1およびQ2に共通
したP型のベース領域、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 工々
ンタ領域、Iは前記トランジスタQ、のベース電極、8
は前記トランジスタQ+のN+エミッタ領域5とトラン
ジスタQ、のベース電極7とをつなぐ内部配線、9は前
記トランジスタQ、のエミッタ電極、10はコ :レク
タ電極である。また、11は各接合の表面を保護スるパ
ッシベーション膜であり、12はN+型のチャネルスト
ッパ、13は高耐圧を確保するためのガードリングであ
る。
第3図は第2図に示した従来の構造のA−に線に沿った
断面の不純物濃度分布図で、横軸はパッシベーション膜
11からの距離を示し、縦軸は濃度を示す。従来の7バ
ランシ工ダイオードDA内蔵部分の不純物濃度分布は、
ベース領域40表面濃度N、を2 X 10 ” at
orr+s/□” l深さXjを20μmとし、N領域
3はベース領域4の形成前に拡散により形成され、ベー
ス領域4直下の濃度が、1×10 ” atoms 7
cm”がN−コレクタ電流2の濃度1.2X 1014
atoms/cm’に等しくなるま一’c−ノ距離ハ1
0μmである。また、ベース領域4の直下からN コレ
クタ領域1までの距離は60μmである。
断面の不純物濃度分布図で、横軸はパッシベーション膜
11からの距離を示し、縦軸は濃度を示す。従来の7バ
ランシ工ダイオードDA内蔵部分の不純物濃度分布は、
ベース領域40表面濃度N、を2 X 10 ” at
orr+s/□” l深さXjを20μmとし、N領域
3はベース領域4の形成前に拡散により形成され、ベー
ス領域4直下の濃度が、1×10 ” atoms 7
cm”がN−コレクタ電流2の濃度1.2X 1014
atoms/cm’に等しくなるま一’c−ノ距離ハ1
0μmである。また、ベース領域4の直下からN コレ
クタ領域1までの距離は60μmである。
このような不純物濃度において、アバランシェダイオー
ドDAのクリップ電圧vAは、ベース領域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。
ドDAのクリップ電圧vAは、ベース領域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。
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。
点がある。
第4図の曲線■は、第2図の7バランシエダイオードD
、を内蔵したトランジスタのクリップ?[圧vAと周囲
温度T1との関係を示す。第4図に示すとおり、従来の
7バランシエタイオードDAは、正の温度依存性が極め
て大きい。クリップ電圧V。
、を内蔵したトランジスタのクリップ?[圧vAと周囲
温度T1との関係を示す。第4図に示すとおり、従来の
7バランシエタイオードDAは、正の温度依存性が極め
て大きい。クリップ電圧V。
の許容できる範囲の下限は、イグニッションコイルの二
次側出力電圧との関係により決定され、上限は二次破壊
耐量<Es/b>との関係により決定される。
次側出力電圧との関係により決定され、上限は二次破壊
耐量<Es/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罠課せられる全温度範囲(
−30℃〜130℃)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vAの範囲を極めて狭く絞
る必要がある。また、実際に運用する場合、低温特性、
高温特性と常温特性との相関に照らして7バランシエタ
イオードDAを選別する必要があり、素子のはらつきに
より実使用上問題となる点が多かった。
−30℃〜130℃)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vAの範囲を極めて狭く絞
る必要がある。また、実際に運用する場合、低温特性、
高温特性と常温特性との相関に照らして7バランシエタ
イオードDAを選別する必要があり、素子のはらつきに
より実使用上問題となる点が多かった。
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、アバランシェダイオード内蔵形トランジスタのベ
ース領域端と電極金属片の終端との間のコレクタ表面上
での距離を第2のエミッタ領域とベース領域およびコレ
クタ領域とからなるトランジスタのコレクタ・ベース接
合から伸びる空乏層の幅よりも短かく設定することKよ
り、クリップ電圧vAが温度に依存しにくい半導体装置
を提供するものである。
ので、アバランシェダイオード内蔵形トランジスタのベ
ース領域端と電極金属片の終端との間のコレクタ表面上
での距離を第2のエミッタ領域とベース領域およびコレ
クタ領域とからなるトランジスタのコレクタ・ベース接
合から伸びる空乏層の幅よりも短かく設定することKよ
り、クリップ電圧vAが温度に依存しにくい半導体装置
を提供するものである。
以下、この発明を図面について説明する。
第5図はこの発明の一実施例を示す構造図である。この
図において、1,2.4〜13は第2図と同一のものを
示し、14は電圧制御用電極である。
図において、1,2.4〜13は第2図と同一のものを
示し、14は電圧制御用電極である。
次に動作について説明する。
第2図に示す従来構造と基本的に異なる点は、ベース領
域4を形成しているP領域直下はすべて元のN−コレク
タ領域2であり、クリップ電圧vAはベース領域4の端
と、炉チャネルストッパ12に電気的に接続して、かつ
、バンシベーション膜11を介して内方向に延長されて
いる電圧制御用側14の端までの横方向への実質的な距
離(ガードリング13の領域を除く距離)1と、N−コ
レクタ領域2の比抵抗によって決定される。
域4を形成しているP領域直下はすべて元のN−コレク
タ領域2であり、クリップ電圧vAはベース領域4の端
と、炉チャネルストッパ12に電気的に接続して、かつ
、バンシベーション膜11を介して内方向に延長されて
いる電圧制御用側14の端までの横方向への実質的な距
離(ガードリング13の領域を除く距離)1と、N−コ
レクタ領域2の比抵抗によって決定される。
電圧制御用型MI!14は、高圧印加時、正の電圧とな
り絶縁膜であるバンシベーション膜11を介し【N−フ
レフタ領域20表面に負の電荷を誘起し、を2層の伸び
を制御することができる。このことから、電圧制御用電
極14の位置を変化することにより、耐圧を変化させる
ことが可能となる。つまり、トランジスタの持つコレク
タ・エミッタサステイニング電圧Vcz (S U S
、)よりも低い(クリップできるン電圧に、主接合の耐
圧を抑えることが可能である。
り絶縁膜であるバンシベーション膜11を介し【N−フ
レフタ領域20表面に負の電荷を誘起し、を2層の伸び
を制御することができる。このことから、電圧制御用電
極14の位置を変化することにより、耐圧を変化させる
ことが可能となる。つまり、トランジスタの持つコレク
タ・エミッタサステイニング電圧Vcz (S U S
、)よりも低い(クリップできるン電圧に、主接合の耐
圧を抑えることが可能である。
この発明の半導体装置の動作は、半導体基体の比抵抗の
温度変化および比抵抗との耐圧との関係、さらに、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
。すなわち、常温時に比抵抗ρが5Ω儂のものが低温時
(−30″C)には3Ω鍋となり、また、高温時(+1
50”C)には1゜Ω儂にそれぞれ変化する。したがっ
て、耐圧は270〜500vまで変化する。
温度変化および比抵抗との耐圧との関係、さらに、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
。すなわち、常温時に比抵抗ρが5Ω儂のものが低温時
(−30″C)には3Ω鍋となり、また、高温時(+1
50”C)には1゜Ω儂にそれぞれ変化する。したがっ
て、耐圧は270〜500vまで変化する。
この発明は、従来問題となっていたクリップ電圧vAの
温度依存性を、耐圧値と空乏層の伸びにより制限する方
法により解決することにあり、この時の耐圧値Vは、 ここで、XmB:理論的なブレークダウン時の空乏層の
幅 V++ ’理論的なブレークダウン値 Wc:実際的な高抵抗層の幅 となり、これで耐圧が決まる。
温度依存性を、耐圧値と空乏層の伸びにより制限する方
法により解決することにあり、この時の耐圧値Vは、 ここで、XmB:理論的なブレークダウン時の空乏層の
幅 V++ ’理論的なブレークダウン値 Wc:実際的な高抵抗層の幅 となり、これで耐圧が決まる。
この場合、抵抗に温度依存性があって、ブレークダウン
1m VBが変化した場合、抵抗の増大と空乏層Xml
の増大が比例するための耐圧値Vの温度変化は制限され
る。
1m VBが変化した場合、抵抗の増大と空乏層Xml
の増大が比例するための耐圧値Vの温度変化は制限され
る。
具体的に数値の一例を示すと、C−B接合から電圧制御
用電極14の端までの距離が、1−15μm(ただし、
ガードリング13の領域は除<)。
用電極14の端までの距離が、1−15μm(ただし、
ガードリング13の領域は除<)。
N−コレクタ領域2の比抵抗ρを60Ωαとしたとき、
周囲温度T1が一30°C〜+150℃に変化すると、
比抵抗ρは40〜100Ωαまで変化し、空乏層Xm1
は100〜150μmまで変化する。
周囲温度T1が一30°C〜+150℃に変化すると、
比抵抗ρは40〜100Ωαまで変化し、空乏層Xm1
は100〜150μmまで変化する。
この時耐圧値Vは、最大変化で300〜380vまであ
り、従来品に比較し【温度依存性が大幅に制限される。
り、従来品に比較し【温度依存性が大幅に制限される。
これを第4図の曲線■に示す。
以上説明したように、この発明は、アバランシェダイオ
ード内蔵形トランジスタのベース領域端と電極金属片の
終端との間のコレクタ表面上での距離を、第2のエミッ
タ領域とベース領域およびコレクタ領域とからなるトラ
ンジスタのコレクタ・ベース接合から伸びる空乏層の幅
よりも短かく設定したので、周囲温度の変化に依存しな
いクリップ電圧が得られ、サージ電圧からトランジスタ
を安定に保護できる利点を有する。
ード内蔵形トランジスタのベース領域端と電極金属片の
終端との間のコレクタ表面上での距離を、第2のエミッ
タ領域とベース領域およびコレクタ領域とからなるトラ
ンジスタのコレクタ・ベース接合から伸びる空乏層の幅
よりも短かく設定したので、周囲温度の変化に依存しな
いクリップ電圧が得られ、サージ電圧からトランジスタ
を安定に保護できる利点を有する。
第1図はクリップダイオード内蔵形ダーリントンパワー
トランジスタの等価回路図、第2図は従来の半導体装置
の構造を示す断面図、第3図は第2図のA−A′線に沿
った断面の不純物濃度分布図、第4図はクリップ電圧の
温度依存性を示す波形図、第5図はこの発明の一実施例
を示す断面図である。 図中、1はN+コレクタ領域、2はN−コレクタ領域、
3はN領域、4はP型のベース領域、5゜6はN+エミ
ッタ領域、7はベース電極、8は内部配線、9はエミン
タ電極、10はコレクタ電極、11はパッシベーション
膜、12はN チャネルストンバ、13はガードリング
、14は電圧制御用電極である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す〇 代理人 大岩増雄 (外2名) 第1図 第2図 Δ 第3図 −1194m←6(%m−1、。 第4図 ( 手続補正書(自発) 3.補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 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 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号5、補正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 明細書第5頁3〜4行の「バンシベーション膜11から
の」を、「ペース電極TとSiとの界面からの」と補正
する。 以上
トランジスタの等価回路図、第2図は従来の半導体装置
の構造を示す断面図、第3図は第2図のA−A′線に沿
った断面の不純物濃度分布図、第4図はクリップ電圧の
温度依存性を示す波形図、第5図はこの発明の一実施例
を示す断面図である。 図中、1はN+コレクタ領域、2はN−コレクタ領域、
3はN領域、4はP型のベース領域、5゜6はN+エミ
ッタ領域、7はベース電極、8は内部配線、9はエミン
タ電極、10はコレクタ電極、11はパッシベーション
膜、12はN チャネルストンバ、13はガードリング
、14は電圧制御用電極である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す〇 代理人 大岩増雄 (外2名) 第1図 第2図 Δ 第3図 −1194m←6(%m−1、。 第4図 ( 手続補正書(自発) 3.補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 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 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号5、補正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 明細書第5頁3〜4行の「バンシベーション膜11から
の」を、「ペース電極TとSiとの界面からの」と補正
する。 以上
Claims (1)
- 一導電形を有するコレクタ領域と、このコレクタ領域中
圧形成された反対導電形を有する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のエミッタ領域とを有する半導体装置に
おいて、前記ベース領域端と前記コレクタ領域の一部表
面に電気的に接続され、かつ、絶縁膜を介して前記コレ
クタ領域表面に延長した電檜金属片の終端との間のコレ
クタ表面上での実質的な距離を、前記第2のエミッタ領
域と前記ベース領域および前記コレクタ領域からなるト
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
乏層の幅よりも短かく設定したことを特徴とする半導体
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59013721A JPH0638419B2 (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59013721A JPH0638419B2 (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60157253A true JPS60157253A (ja) | 1985-08-17 |
JPH0638419B2 JPH0638419B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=11841105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59013721A Expired - Lifetime JPH0638419B2 (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0638419B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6315067U (ja) * | 1986-07-11 | 1988-02-01 | ||
JPH01198071A (ja) * | 1988-02-03 | 1989-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | クリップダイオード内蔵形トランジスタ |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59181679A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-16 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体装置 |
-
1984
- 1984-01-25 JP JP59013721A patent/JPH0638419B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59181679A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-16 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6315067U (ja) * | 1986-07-11 | 1988-02-01 | ||
JPH0442919Y2 (ja) * | 1986-07-11 | 1992-10-12 | ||
JPH01198071A (ja) * | 1988-02-03 | 1989-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | クリップダイオード内蔵形トランジスタ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0638419B2 (ja) | 1994-05-18 |
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