JPS62217664A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS62217664A
JPS62217664A JP61059278A JP5927886A JPS62217664A JP S62217664 A JPS62217664 A JP S62217664A JP 61059278 A JP61059278 A JP 61059278A JP 5927886 A JP5927886 A JP 5927886A JP S62217664 A JPS62217664 A JP S62217664A
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drain
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松下 努
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浩一 村上
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [1明の技術分野1 この発明は、電力用の横形のディプレッション形MOS
トランジスタ(以下LDMO8という)と、その周辺回
路等を構成する他の単導体素子とを1チツプ上に構成し
た半導体装置に関し、特に10MO8の耐圧特性を向上
させたものである。
[発明の技術的背景とその問題点] 近年、各種車載電力負荷等のスイッチング素子として用
いられる電力用のMOSトランジスタと、その駆動回路
等の周辺回路を構成する〒導体素子とを1チツプ上に構
成した半導体装置が提案されている。
第3図は、このような半導体装置の従来例を示すもので
ある(R,A、 Blanchard、 1982SI
D   INTERNAT[0NAL   SYMPO
8ItJM   D  IGEST   of  TE
Ct−IN  ICAL   PAPER8,”+98
2.P258〜)。
ず導体基板は、p形(p形を第1導電形とすれば、n形
が第2導電形となる)の基板1上に、n−エピタキシャ
ル層2を形成したものが用いられている。n−1ビラキ
シャル層2の所要部には、pffl板1に達するp分離
領域3が拡散形成されて、10MO84が形成されるM
OSトランジスタ領域と、nMO85および0MO86
等の他の半導体素子が形成される素子領域とに分離され
ている。
10MO84は、高比抵抗のn−エピタキシャル層2を
ドレイン領域として、p+高不純物濃度領域を含むp形
のチャンネル領域7、チャンネル領域7内に形成された
n+ソース領域8、n1ソース領域8およびドレイン領
域2間におけるチャンネル領域7上にゲート酸化膜9を
介して配設されたポリシリコンからなるゲート電極11
、n+ソース領域8 J3よびチVンネル領ti!7に
接続されたソース電極12、n+のドレインコンタクト
領域13に接続されたドレイン電極14等で構成されて
いる。
10MO84は、チャンネル領域7がp形なのでnチャ
ンネルとして構成され、また高比抵抗のn−エピタキシ
ャル層2がドレイン領域とされて高耐圧化が図られ、電
力用のM OS トランジスタとして動作する。
一方、素子領域には、さらにρウェル領域15が形成さ
れ、このpウェル領域15内に形成されたnMO35と
、n−エピタキシャル層2中に直接形成されたpMO3
6とで0MO8が構成されている。
nMO35は、pウェル領域15を基板領域として、n
+ソース領域16、n+ドレイン領域17、ゲート酸化
II!18上に形成されたゲートFFi k19等で構
成されている。
また0MO86は、n−エピタキシャル層2を基板領域
として、p+ソース領域21、p+ドレイン領域22、
ゲート酸化膜23上に形成されたゲート1橘24等で構
成されている。
このように1力用の10MO84と、その駆動回路等を
構成する周辺回路を1チツプ上に集積することは、特性
、チップコスト、および実装コスト等で有利となる。
第4図は、他の従来例を示すもので上記第3図の従来例
における10MO84と類似のLDMO8F!JI分の
みが開示されたものである(A、BIicher茗” 
F 1eld  E treat  and  31p
olar  p ower  Transister 
 physics” 、 ACADEM ICPRES
S、p277)。
第4図中、25は中間絶縁膜、26は最終保護膜、27
はp+チャンネルコンタクト領域で、チャンネル領域7
はp+チャンネルコンタクト領域27を介してソース電
極12に接続されている。
ところで電力負荷がモータやソレノイド等の誘導性の負
荷である場合は、負荷電流を遮断した際に高電圧のサー
ジが発生し、この高電圧のサージは、10MO8のドレ
イン・ソース間に加わる。
即ち第4図のLDMOSで云えば、この高電圧のサージ
は、ドレイン2とチャンネル領域7間のpn接合部に逆
電圧として加わり、特にそのコーナーaの部分に集中し
て加わり易い。
そしてドレイン耐圧を越えた高電圧のサージが加わると
アバランシェ降伏を起し、コーナ一部aへの電流集中に
よる発熱で10MO8は破壊される。
このため10MO8は、予想されるサージ電圧よりも十
分高い耐圧特性を有するように設計しておく必要があり
、従来の10MO5は、この耐圧特性の向上をn−エピ
タキシャル層i2の比抵抗、云い換えればドレイン領域
の比抵抗を大にすることにより行なっていた。
しかしながらn−エピタキシシル層2の比抵抗を大にす
ると、10MO8の動作時のオン抵抗が高くなり過ぎ、
これを解決するためには素子面積を大にせざるを得ない
という問題点があった。またn−エピタキシャル層2に
は、nMO35および0MO86等の他の半導体素子も
形成されているので、n−エピタキシャル層2の比抵抗
を犬にすると、これらの他の半導体素子の設計にもIR
が及び、同一特性の素子とでるためには、素子面積が大
になってチップ面積が増大し、コスト的に不利を10 
<という問題点があった。
[発明の目的] この発明は、上記事情に幕づいてなされたもので、L 
D M OSのオン抵抗が低く動作特性が優れ、且つチ
ップ面積を小さくすることができてコスト低減を図るこ
とのできる半導体装置を提供することを目的どする。
[発明の概要] この発明は、上記目的を達成するために、第1導電形の
基板J3よびドレイン領域となる第2導電形のエピタキ
シャル層の間に第2導電形で且つ高不純物濃度の埋込層
を設け、第11電形のチャンネル領域は当該埋込層に達
するように形成するとともに、チャンネル領域内にはソ
ース電極および前記埋込層に接続されるように第1導電
形で且つ高不純物濃度のツェナ電圧制御領域を形成し、
このツIす電圧制御領域および前記の埋込層によりドレ
イン・ソース間に所要のツェナ電圧特性を有するツェナ
ダイオードを形成して、高電圧のサージはこのツェナダ
イオードを介してソースにバイパスされるようにしたも
のである。
[発明の実施例] 以下この発明の実施例を図面に基づいて説明ザる。
第1図はこの発明の一実施例を示す図である。
なお第1図において面記第3図および第4図における部
祠または部位と同一ないし均等のものは、前記と同一符
号を以って示し重複した説明を省略する。
まず構成を説明すると、nエピタキシャル)i?t2の
比抵抗は、電源電圧に対して十分なドレイン耐圧特性が
得られるような値に選ばられている。
そしてMOSトランジスタ領域におけるnエピタキシャ
ル層2とp基板1との間に、高不純物濃度のn+埋込層
(埋込ドレイン領域)2つが埋設されている。チャンネ
ル領域7の下部は、このn“埋込lm29に広い面積に
亘って接している。チャンネル領域7のほぼ中央部位に
は、高不純物濃度のp+ツェナ電圧制御領域28が形成
されている。
p+ツェナ電圧制御領域28の上部は、チャンネルコン
タクト領域27を介してソース電極12に接続され、1
下部は広い面積でn+埋込層29に接している。p+ツ
ェナ電圧制御領域28とn+埋込層29との間のpl・
n1接合により、LDMO8内のドレイン・ソース間に
所要のツェナ電圧と電流容量特性を有するツェナダイオ
ードが形成される。
ツェナダイオードのツェナ電圧は、p+制御領域28の
不純物濃度を制御することにより、10MO8のドレイ
ン・ソース間耐圧より所要値だけ低い(1aに規定され
ている。
なお第1図には、素子領域が図示省略されているが、素
子領域におけるnエピタキシシル層2内には、前記第3
図におけるものとほぼ同様の0MO85、およびpMO
86等の他の半導体素子が形成されている。
次に作用を説明する。
電力負荷のスイッチング素子等として用いられている1
0MO8は、ドレイン領域として用いられているnエピ
タキシャル層2の比抵抗が、電源電圧に対して十分なド
レイン耐圧が得られるような通常の値を有するものが用
いられているので、その動作時のオン抵抗は低く抑えら
れ、良好な動作特性が17られる。
負荷電流を遮断したとき発生する高電圧の1ナージがド
レイン電極14に加わるが、そのサージ電圧値がドレイ
ン耐圧を越えても、高電圧のサージは所要の電流容量を
有するツェナダイオードを介してソースにバイパスされ
、10MO8の破壊が防止される。
次いで第2図にはこの発明の他の実施例を示づ−0この
実施例は、1)JS板1上にp形のエピタキシャルFI
32が形成されている。nエピタキシャル層32におけ
るMOSトランジスタ領域に相当する部位には、n+埋
込層29に達するnウェル領域31が形成され、このn
ウェル領域31がLDMO34のドレイン領域とされて
いる。
nウェル領域31に対しpn接合分離されたpエピタキ
シせル層32の部分が素子領域とされている。
素子領域におけるpエピタキシャル層32には、nウェ
ル領域33が形成され、pMos6がこのnウェル領域
33内に形成され、nMO85はpエピタキシャル居3
2内に直接形成されている。
この実施例によれば、pエピタキシャル層32の比抵抗
は、nMO85おにび0MO86からなる0MO8の設
計に合った値に選ぶことができる。
また素子領域の縦方向@造は、pエピタキシャル層32
/pm板1となっているので、pエピタキシトル層32
内にnウェル領域33を形成しても、奇生バイポーラト
ランジスタが構成されることがない。したがってツェナ
ダイオード内蔵のLDMO34側に高電圧のサージが入
力した場合であっても、奇生バイポーラトランジスタに
起因する0MO3の誤動作は生じることがなく動作特性
が向トする。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によればドレイン領域と
なるエピタキシャル層と基板との間に、エビタtシャル
に4と同−導電形で高不純物濃度の埋込層を設け、この
埋込層およびソース電極に接続されるように埋込層とは
反対導電形で且つ高不純物濃度のツェナ電圧制御領域を
形成したので、横形MOSトランジスタ内のドレイン・
ソース間には所要のツェナ電圧特性を有するツェナダイ
オードが形成され、高電圧のサージはこのツェナダイオ
ードを介してソースにバイパスされる。したがってドレ
イン領域は、ドレイン耐圧を増大させるためにその比抵
抗を格別大にする必要がなくなり、横形MOSトランジ
スタの動作時のオン抵抗が低くなるとともに、同一特性
の素子であれば横形M OS l−ランジスタおよび他
の半導体素子を含めて素子面積を小さくすることができ
、チップ面積も小さくすることができてコスト低減を図
ることができるという利点がある。
また基板と同−導電形のエピタキシャル層を形成し、こ
のエピタキシャル層に反対導電形のウェルm域を形成し
て、これをMOSトランジスタ領域とし、上記ウェル領
域に対してpn接合分離されたエピタキシャル層の領域
を素子領域とした実施例によれば、上記共通の効果に加
えて、素子領域に特性的により一層優れた0MO8等の
半導体素子を形成することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る半導体装置の一実施例を一部省
略して示ず縦断面図、第2図はこの発明の他の実施例を
示す縦断面図、第3図は従来の半導体装置を示す縦断面
図、第4図は使の従来例を示すml17i面図である。 1:基板、  2.32:エピタキシャル層、3:分離
領域、 4 : 10MO8(横形MOSトランジスタ)、5 
: nMO8’(他の半導体素子)、6 : pMO8
(他の半導体素子)、7:チャンネル領域、 8:ソース領域、 9:ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜)、 11 :ゲート電極、 12:ソース電極、 14ニドレインl!極、 27;チせンネルコンタクト領域、 28:ツェナ電圧制御領域、 29:埋込層、 31:ウェル領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1導電形の基板上に第2導電形のエピタキシャル層を
    形成し、該エピタキシャル層の所要部に前記基板に達す
    る第1導電形の分離領域を形成して当該エピタキシャル
    層をMOSトランジスタ領域と素子領域とに分離し、 前記MOSトランジスタ領域には、前記基板およびドレ
    イン領域となる前記エピタキシャル層の間に埋設された
    第2導電形で且つ高不純物濃度の埋込層と、該埋込層に
    達するように前記エピタキシャル層中に形成された第1
    導電形のチャンネル領域と、該チャンネル領域内に形成
    された第2導電形のソース領域と、該ソース領域および
    前記エピタキシャル層間における前記チャンネル領域上
    にゲート絶縁膜を介して配設されたゲート電極と、前記
    ソース領域に接続されたソース電極と、該ソース電極お
    よび前記埋込層に接続されるように前記チャンネル領域
    内に形成された第1導電形で且つ高不純物濃度のツェナ
    電圧制御領域とを有する横形MOSトランジスタを形成
    し、 前記素子領域には他の半導体素子を形成したことを特徴
    とする半導体装置。
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