JPS627160A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
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- JPS627160A JPS627160A JP14630185A JP14630185A JPS627160A JP S627160 A JPS627160 A JP S627160A JP 14630185 A JP14630185 A JP 14630185A JP 14630185 A JP14630185 A JP 14630185A JP S627160 A JPS627160 A JP S627160A
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Abstract
Description
本発明は、同一半導体基板内にバイポーラトランジスタ
あるいはゲートターンオフサイリスタなどのバイポーラ
スイッチング素子とそれに直列接続される電界効果トラ
ンジスタが集積された半導体装置に関する。The present invention relates to a semiconductor device in which a bipolar switching element such as a bipolar transistor or a gate turn-off thyristor and a field effect transistor connected in series thereto are integrated in the same semiconductor substrate.
第2図に示すようにバイポーラトランジスタ21のエミ
ッタに電界効果トランジスタ (FET)22のドレイ
ンが直列接続された回路を構成する場合、第3図に示す
ように金属基板20の上に各個別半導体素子の半導体チ
ップを直接又は絶縁板26を介して搭載し、各半導体チ
ップの電極とm縁板上の導体27をアルミニウム線など
の導線28によって接続していた。第3図においては、
第2図の素子に対応した半導体チップに第2図の素子と
同一の符号が付されている。このような構造には二つの
欠点があった。一つは部品点数が多く、組立構造逅複雑
になゐことであり、他の一つはFET22のスイッチン
グ速度が速いので、導線28、特にトランジスタ21の
エミッタとFET22のドレイン間の接続導線により生
ずるインダクタンスのためにFETの耐圧を低くできな
く、F、ETの動作抵抗が大となりオン損失が増加する
。FETの耐圧を低くするだめには図示のようなツェナ
ダイオード24.CR回路25などの過電圧吸収装置を
必要とする。このためバイポーラトランジスタ21とF
E722″を同一半導体基板内に集積して導線による接
続を不要にすることが望まれる。スイッチング素子とし
てゲートターンオフサイリスクを用いる場合も同様であ
る。When configuring a circuit in which the emitter of a bipolar transistor 21 and the drain of a field effect transistor (FET) 22 are connected in series as shown in FIG. 2, each individual semiconductor element is placed on a metal substrate 20 as shown in FIG. semiconductor chips are mounted directly or via an insulating plate 26, and the electrodes of each semiconductor chip and the conductor 27 on the m-edge plate are connected by a conducting wire 28 such as an aluminum wire. In Figure 3,
Semiconductor chips corresponding to the elements in FIG. 2 are given the same reference numerals as the elements in FIG. Such a structure had two drawbacks. One is that the number of parts is large and the assembly structure is complicated, and the other is that the switching speed of FET 22 is fast, so the connection wire 28, especially the connecting wire between the emitter of transistor 21 and the drain of FET 22, causes Because of the inductance, the withstand voltage of the FET cannot be lowered, and the operating resistance of the FET increases, resulting in an increase in on-loss. In order to lower the breakdown voltage of the FET, use a Zener diode 24 as shown in the figure. An overvoltage absorbing device such as a CR circuit 25 is required. Therefore, bipolar transistor 21 and F
It is desirable to integrate E722'' into the same semiconductor substrate to eliminate the need for connection using conductive wires.The same applies when using a gate turn-off circuit as a switching element.
本発明は、この要望に応じてFETとバイポーラスイッ
チング素子とを同一基板内に集積し、組立上の部品点数
の削減、導線のボンディングによる接続の不要化を可能
にし、FETに対する過電圧吸収装置の省略もしくは小
型化とFETの低耐圧化を可能にすることを目的とする
。In response to this demand, the present invention integrates FETs and bipolar switching elements on the same substrate, making it possible to reduce the number of parts in assembly, eliminate the need for connections by bonding conductive wires, and omit overvoltage absorbing devices for FETs. Alternatively, the purpose is to make it possible to downsize the FET and lower the withstand voltage of the FET.
本発明による半導体装置は、第一導電型の半導体基板に
設けられた第二導電型の表面領域、その第二導電型の領
域内に設けられその領域を第二層とし基板本来の領域を
第三層とするバイポーラスイッチング素子の第一層を形
成する環状の第一導電型の表面領域、その環状領域の内
側に隣接し、その領域より浅い環状の第一導電型の表面
領域、その第一導電型の領域の°内側に設けられ、その
領域をドレインとするPETのソースを形成する環状の
第一導電型の表面領域およびソース、゛ドレインを形成
するそれら二つの環状の第一導電型の領域間の表面上に
酸化膜を介して設けられるゲート電極を備えることによ
り上記の目的を達成する。A semiconductor device according to the present invention includes a surface region of a second conductivity type provided on a semiconductor substrate of a first conductivity type, a region provided within the region of the second conductivity type, the region being a second layer, and an original region of the substrate being a second layer. An annular first conductivity type surface region forming the first layer of the three-layer bipolar switching element; an annular first conductivity type surface region adjacent to the inside of the annular region and shallower than that region; An annular first conductivity type surface region that is provided inside the conductivity type region and forms the source of the PET with that region as the drain, and two annular first conductivity type surface regions that form the source and the drain. The above object is achieved by providing a gate electrode provided on the surface between the regions via an oxide film.
第1図(a)、(blは本発明による半導体装置の一例
をモデル化して表現したもので、t)は(alのX−X
線断面図である。N型半導体基板1内にP型領域2が不
純物拡散により形成されている。このP型領域2はN型
半導体基板上のエピタキシャル成長層であってもよい、
P要領域2内に環状のN型領域3が形成される。N型基
板1.P型領域2.N型領域3はNPN )ランジスタ
21を形成する。このNPNトランジスタ21に囲まれ
た領域にFET22が形成される。すなわち、N型エミ
ッタ領域3の深さWmにくらべて著しく浅い深さW、を
有する同心状の二つの環状N型領域4.5が間隔を置い
て設けられ、外側の環状領域4がN!E!![域3の内
側に隣接している。この浅い環状N型領域4゜、 イオ
ン注入等により形成する0両領域4.5の関C゛・表面
上に酸化膜6を介して多結晶シリコン等よりなる環状ゲ
ート電極7が設置すられている。
このゲート電極7にゲート端子Gが、N型領域3の外側
のP型領域2に接触するアルミニウム電極8にベース端
子Bが、さらにN型領域5に接触するアルミニウム電極
9にソース端子Sがそれぞれ接続され、基板1の下面側
に形成されたN4層10に図示しないが電極を介してコ
レクタ端子が接続される。
第4図は本発明の具体的な一実施例を平面図で示し、第
1図ないし第3図と共通の部分には同一の符号が付され
ている。金属基板20の上に固着された第1図と同様の
構造を有する半導体基板1の上のソース電極5は、基板
20上に絶縁板26を介して固着されてS端子を形成す
る導体71とアルミニウム1j128によって接続され
ている。同様にベース電極8はB端子を形成する導体7
2と、ゲート電極7はC端子を形成する導体73とそれ
ぞれ導線28により接続されている。バイポーラトラン
ジスタ21のベースとFET22のソースの間に接続さ
れるツェナダイオード23は外付はチップとしてS端子
導体71の上に固着され、S端子導体72と導&I28
により接続されている。C端子は基板20に接続する。
この結果第2図の鎖線内に含まれてい゛る回路が基板2
Gの上に一体に構成される。この場合、バイポーラトラ
ンジスタのエミッタとなるN型領域3とFETのドレイ
ン4とは第1図世)に示すように隣接していて接続のた
めの配線が省かれ、スイッチ ゛フグ時の高電
圧発生の原因となるインダクタンスが生じないため、過
電圧吸収装置24 、25は不要である。
上記の実施例はN型半導体基板を用いたNPNトランジ
スタとNチャネルFETとからなる半導体装置について
述べたが、PNP トランジスタとPチャネルFETと
の組合わせでも本発明は同様に実施できる。また第1図
の基板の下面側にP層を付加し、ベース電極8をゲート
電極としてゲートターンオフサイリスタを形成した場合
にも実施できる。FIG. 1(a) and (bl are modeled representations of an example of the semiconductor device according to the present invention, and t) is (X-X of al
FIG. A P-type region 2 is formed in an N-type semiconductor substrate 1 by impurity diffusion. This P type region 2 may be an epitaxially grown layer on an N type semiconductor substrate.
An annular N-type region 3 is formed within the P-required region 2 . N-type substrate 1. P-type region 2. The N-type region 3 forms an NPN transistor 21. A FET 22 is formed in a region surrounded by this NPN transistor 21. That is, two concentric annular N-type regions 4.5 having a depth W which is significantly shallower than the depth Wm of the N-type emitter region 3 are provided with an interval between them, and the outer annular region 4 is N! E! ! [Adjacent to the inside of area 3. An annular gate electrode 7 made of polycrystalline silicon or the like is placed through an oxide film 6 on the surface of this shallow annular N-type region 4.5, which is formed by ion implantation or the like. There is. A gate terminal G is connected to this gate electrode 7, a base terminal B is connected to an aluminum electrode 8 that contacts the P-type region 2 outside the N-type region 3, and a source terminal S is connected to the aluminum electrode 9 that contacts the N-type region 5. A collector terminal is connected to the N4 layer 10 formed on the lower surface side of the substrate 1 via an electrode (not shown). FIG. 4 shows a concrete embodiment of the present invention in a plan view, and parts common to those in FIGS. 1 to 3 are given the same reference numerals. A source electrode 5 on a semiconductor substrate 1 having a structure similar to that shown in FIG. Connected by aluminum 1j128. Similarly, the base electrode 8 is the conductor 7 forming the B terminal.
2 and the gate electrode 7 are connected to a conductor 73 forming a C terminal by a conducting wire 28, respectively. The Zener diode 23 connected between the base of the bipolar transistor 21 and the source of the FET 22 is externally fixed as a chip on the S terminal conductor 71, and connected to the S terminal conductor 72 and the conductor &I 28.
connected by. The C terminal is connected to the board 20. As a result, the circuit included within the chain line in Figure 2 is connected to the board 2.
It is constructed integrally on G. In this case, the N-type region 3, which becomes the emitter of the bipolar transistor, and the drain 4 of the FET are adjacent to each other, as shown in Figure 1), and wiring for connection is omitted, and high voltage is generated when the switch is turned off. Since no inductance is generated, the overvoltage absorbers 24 and 25 are unnecessary. Although the above embodiment describes a semiconductor device consisting of an NPN transistor and an N-channel FET using an N-type semiconductor substrate, the present invention can be similarly implemented with a combination of a PNP transistor and a P-channel FET. The present invention can also be implemented by adding a P layer to the lower surface of the substrate shown in FIG. 1 and forming a gate turn-off thyristor using the base electrode 8 as the gate electrode.
本発明は、半導体基板の外側にバイポーラスイッチング
素子、それに囲まれた内側の部分にFETを形成し、同
一導電型であるスイッチング素子の第二層とFETのド
レインとを隣接させて、その間の配線を不要にしたもの
で、スイッチング時の過電圧発生を防ぐことができるの
でFETの低耐圧化による動作抵抗の低減あるいはFE
T保護用過電圧吸収gjttの省略ないし小型化が可能
になる。その上、当然ながらバイポーラスイッチング素
子とFETの集積により組立部品1組立工数の節減が得
られるのでその効果は極めて大きい。In the present invention, a bipolar switching element is formed on the outside of a semiconductor substrate, an FET is formed on the inside surrounded by the bipolar switching element, the second layer of the switching element of the same conductivity type and the drain of the FET are made adjacent to each other, and the wiring between them is formed. Since this eliminates the need for overvoltage during switching, it is possible to reduce operating resistance by lowering the withstand voltage of the FET or
It is possible to omit or downsize the overvoltage absorption gjtt for T protection. Moreover, the integration of bipolar switching elements and FETs can of course reduce the number of man-hours required for assembling one assembly, which is extremely effective.
第1図は本発明による半導体装置の一例をモデル化して
示し、+alは平面図、 (b)はそのX−X@断面図
、第2図は本発明により集積される回路の一例を示す回
路図、第3図は第2図の回路を構成する従来の装置を示
し、(1)は平面図、(6)は側面図、第4図は第2図
の鎖線内の回路を構成する本発明の一実施例の半導体装
置を用いた装置の平面図である。
1;半導体基板、2:P要領域、3=工起ツタ、4ニド
レイン、5:ソース、6:酸化膜、7;ゲート電極、
8:ベース電極、9:ソース電極、21:NPN)ラン
ジスタ、22:FET。FIG. 1 shows a modeled example of a semiconductor device according to the present invention, +al is a plan view, (b) is a sectional view taken along the line X-X@, and FIG. 2 is a circuit showing an example of a circuit integrated according to the present invention. 3 shows a conventional device configuring the circuit in FIG. 2, (1) is a plan view, (6) is a side view, and FIG. 4 is a book configuring the circuit within the chain line in FIG. 2. FIG. 1 is a plan view of a device using a semiconductor device according to an embodiment of the invention. 1; Semiconductor substrate, 2: P required region, 3 = Engineering ivy, 4 Nidrain, 5: Source, 6: Oxide film, 7: Gate electrode,
8: base electrode, 9: source electrode, 21: NPN) transistor, 22: FET.
Claims (1)
表面領域、該領域内に設けられ、該領域を第二層とし半
導体基板本来の領域を第三層とするバイポーラスイッチ
ング素子の第一層を形成する環状の第一導電型の表面領
域、該環状領域の内側に隣接し、該領域より浅い環状の
第一導電型の表面領域、該領域の内側に設けられ、該領
域をドレインとする電界効果トランジスタのソースを形
成する環状の第一導電型の表面領域およびソース、ドレ
インを形成する前記二つの第一導電型の領域間の表面上
に酸化膜を介して設けられるゲート電極を備えたことを
特徴とする半導体装置。1) A surface region of a second conductivity type provided on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a bipolar switching element provided within the region, with the region as a second layer and the original region of the semiconductor substrate as a third layer. an annular first conductivity type surface region forming a first layer; an annular first conductivity type surface region adjacent to the inside of the annular region and shallower than the region; a gate electrode provided via an oxide film on an annular first conductivity type surface region forming a source of a field effect transistor to be used as a drain, and on a surface between the two first conductivity type regions forming a source and a drain; A semiconductor device characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14630185A JPS627160A (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14630185A JPS627160A (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS627160A true JPS627160A (en) | 1987-01-14 |
Family
ID=15404582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14630185A Pending JPS627160A (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS627160A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63260822A (en) * | 1987-02-24 | 1988-10-27 | Titan Kogyo Kk | Polycrystalline barium titanate fiber having oriented crystallographic axis |
JPH0497995A (en) * | 1990-08-11 | 1992-03-30 | Sekisui Plastics Co Ltd | Production of fibrous lead titanate |
JPH04270119A (en) * | 1991-01-11 | 1992-09-25 | Daishinku Co | Fiber made of metallic salt of titanic acid and its production |
-
1985
- 1985-07-03 JP JP14630185A patent/JPS627160A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63260822A (en) * | 1987-02-24 | 1988-10-27 | Titan Kogyo Kk | Polycrystalline barium titanate fiber having oriented crystallographic axis |
JPH0527571B2 (en) * | 1987-02-24 | 1993-04-21 | Titan Kogyo Kk | |
JPH0497995A (en) * | 1990-08-11 | 1992-03-30 | Sekisui Plastics Co Ltd | Production of fibrous lead titanate |
JPH04270119A (en) * | 1991-01-11 | 1992-09-25 | Daishinku Co | Fiber made of metallic salt of titanic acid and its production |
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