JPS63133572A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPS63133572A
JPS63133572A JP25749887A JP25749887A JPS63133572A JP S63133572 A JPS63133572 A JP S63133572A JP 25749887 A JP25749887 A JP 25749887A JP 25749887 A JP25749887 A JP 25749887A JP S63133572 A JPS63133572 A JP S63133572A
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JP
Japan
Prior art keywords
region
high voltage
conductivity type
semiconductor material
doping
Prior art date
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Pending
Application number
JP25749887A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ハムザ・イルマズ
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPS63133572A publication Critical patent/JPS63133572A/en
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  • Bipolar Transistors (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 この発明は高圧半導体集積回路に関する。更に具体的に
云えば、この発明は横方向電荷制御構造を用いた高圧集
積回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to high voltage semiconductor integrated circuits. More specifically, the present invention relates to high voltage integrated circuits using lateral charge control structures.

従来技術の説明 論理回路、マイクロプロセッサ及び他の種々のディジタ
ル及びアナログ回路の様な小電力装置は、電気装置に対
する高圧駆動器及び電力開閉回路の様な大電力装置から
従来隔離されていた。この様に大電力装置及び小電力装
置を隔てる為に、小電力の「スマートコな装置に使われ
る集積回路技術の場所及びコストの利点を大電力/高圧
の用途で有利に活用することが出来なかった。更に、大
電力装置のディジタル制御が多くの分野で増加しており
、小電力及び大電力の能力を1個のICに組合せる要望
が更に強まっている。
Description of the Prior Art Low power devices such as logic circuits, microprocessors and various other digital and analog circuits have traditionally been isolated from high power devices such as high voltage drivers and power switching circuits for electrical equipment. This separation between high-power and low-power devices prevents the space and cost advantages of integrated circuit technology used in low-power, smart devices from being advantageously exploited in high-power/high-voltage applications. Furthermore, digital control of high power devices is increasing in many fields, further increasing the desire to combine low power and high power capabilities into a single IC.

過去数年間、1個の集積回路チップ上に小電力装置及び
大電力/高圧装置を組合せる可能性が開発されている。
Over the past few years, the possibility of combining low power devices and high power/high voltage devices on one integrated circuit chip has been developed.

こういう所謂「小形電力」装置は、電界発光形表示装置
及び電子制御のモータから、ロボット及び工場自動化ま
でに及ぶ数多くの用途がある。
These so-called "small power" devices have numerous applications ranging from electroluminescent displays and electronically controlled motors to robotics and factory automation.

HVIC(高圧集積回路)装置に対する1つの方式とし
て、高圧の用途に実質的に低圧集積回路技術が用いられ
ている。こういうHVIC装置は高い動作電圧が装置内
のpn接合を絶縁降伏させる、即ちこの接合に大きな逆
電流を流れさせる傾向を解決しなければならない。その
為、HVICの設計の主な目標は、低圧IC製造技術と
の両立性を保ちながら、ICの降伏電圧を高めることで
ある。HVIC技術に対する1つの解決策は、実質的に
低圧集積回路技術を用いながら、低圧装置と同じ集積回
路上に横方向高圧装置を形成することが出来る様にする
為に、横方向電荷制御(LCC)構造を用いている。高
圧装置に対するLCC方式では、高圧接点と半導体装置
の他の部分との間に阻止領域又はドリフト領域を設ける
。このドリフト領域が高い電圧によって逆バイアスされ
るpn接合の空乏領域にわたって伸び、こうして接合の
降伏電圧を大幅に高める。1つの方式では、高圧領域及
び低圧領域を隔てる軽くドープした薄いエピタキシャル
層でドリフト領域が作られる。
One approach to HVIC (high voltage integrated circuit) devices is to use substantially low voltage integrated circuit technology for high voltage applications. Such HVIC devices must overcome the tendency of high operating voltages to breakdown the pn junction within the device, ie, to cause large reverse currents to flow through this junction. Therefore, a primary goal of HVIC design is to increase the breakdown voltage of the IC while remaining compatible with low voltage IC manufacturing techniques. One solution to HVIC technology is to use lateral charge control (LCC) to allow lateral high voltage devices to be formed on the same integrated circuit as the low voltage devices while essentially using low voltage integrated circuit technology. ) structure is used. LCC approaches for high voltage devices include a blocking or drift region between the high voltage contact and the rest of the semiconductor device. This drift region extends across the depletion region of the pn junction which is reverse biased by the high voltage, thus significantly increasing the breakdown voltage of the junction. In one approach, the drift region is created with a thin, lightly doped epitaxial layer separating high and low pressure regions.

ドリフト領域をどの位強くドープするかを決定する時、
pn接合の空乏領域を拡げたい希望には相反する要因が
ある。ドリフト領域を強くドープしすぎると、接合の空
乏領域が小さくなりすぎ、こうして装置の降伏電圧が低
くなる。他方、ドリフト領域のドーピングが軽すぎると
、空乏領域がドリフト領域の全長にわたって、著しくド
ープされた高圧接点領域にまで達する。これが接合に強
い電界を生じ、やはり降伏電圧を下げる。通常、この兼
合いとして、後に述べた効果が避けられる程度に、ドリ
フト領域を長くする。然し、この方式は装置のオン抵抗
を増加すると共に、装置に必要な半導体の表面積が大き
くなると云う欠点がある。こういう2つの不利な影響は
更に密度の高いHVIC装置では非常に重要である。こ
れは、オン抵抗が大電流に対して回路内で発生される熱
を増加し、余分の半導体の表面積が必要とすることは、
密度を高く詰込む回路に対する要望と相反するからであ
る。
When deciding how heavily to dope the drift region,
There are conflicting factors in the desire to widen the pn junction depletion region. If the drift region is doped too heavily, the junction depletion region becomes too small, thus lowering the breakdown voltage of the device. On the other hand, if the drift region is doped too lightly, the depletion region extends over the entire length of the drift region into the heavily doped high voltage contact region. This creates a strong electric field at the junction, which also lowers the breakdown voltage. Usually, as a trade-off, the drift region is made long enough to avoid the effects described below. However, this method has the drawback of increasing the on-resistance of the device and increasing the surface area of the semiconductor required for the device. These two adverse effects are even more important in dense HVIC devices. This is because the on-resistance increases the heat generated in the circuit for large currents and the extra semiconductor surface area required is
This is because it conflicts with the desire for highly densely packed circuits.

発明の要約 この発明は改良された高圧降伏特性を持つ改良された高
圧集積回路(HV I C)を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an improved high voltage integrated circuit (HV IC) with improved high voltage breakdown characteristics.

更にこの発明は、横方向電荷制御ドリフト領域を短くし
、表面積を縮小した改良されたHVICを提供する。
Additionally, the present invention provides an improved HVIC with a shorter lateral charge control drift region and reduced surface area.

更にこの発明は、オン抵抗を減少すると共に消費電力特
性を低下させた改良された横方向電荷制御HVICを提
供する。
Additionally, the present invention provides an improved lateral charge control HVIC with reduced on-resistance and reduced power consumption characteristics.

更にこの発明は、従来のHVICに対して余分のプロセ
ス工程を用いずに製造することの出来る改良された横方
向電荷制御HVICを提供する。
Additionally, the present invention provides an improved lateral charge control HVIC that can be manufactured without extra process steps relative to conventional HVICs.

この発明の改良された高圧集積回路は、回路にある高圧
接点領域を取巻く横方向ドリフト領域を用いる。これら
のドリフト領域が多数の区域に分割されており、これら
の区域は高圧接点領域からドーピング・レベル及び導電
度が低下する。多数の区域からなるドリフト領域のドー
ピング分布は、最大の動作レベルに於ける印加逆バイア
ス電圧に対し、空乏領域が実質的にドリフト領域の全長
に拡がる様に選ばれている。この代りに、ドーピング区
域の代りに、横方向ドリフト領域に連続的に変化するド
ーピング分布を用いてもよい。
The improved high voltage integrated circuit of this invention utilizes a lateral drift region surrounding high voltage contact areas in the circuit. These drift regions are divided into a number of zones that have reduced doping levels and conductivity from the high voltage contact regions. The doping profile of the multi-section drift region is selected such that, for an applied reverse bias voltage at maximum operating level, the depletion region extends over substantially the entire length of the drift region. Alternatively, a continuously varying doping profile may be used in the lateral drift region instead of a doping zone.

多数の区域を持つ横方向ドリフト領域は、多数の区域を
作る為に寸法が変化する拡散窓を持つマスクを用いた1
回のプロセス工程によって製造することが出来る。この
代りに、多数のマスク工程を用いてドーピング区域を形
成してもよい。
Lateral drift regions with multiple zones can be created using a mask with a diffusion window of varying dimensions to create multiple zones.
It can be manufactured in one process step. Alternatively, multiple mask steps may be used to form the doped areas.

実施例の説明 第1図には横方向電荷制御(L CC)構造を用いる従
来の高圧ダイオードが示されている。高圧集積回路に対
するLCC方式では、ICの高圧部分及び低圧部分の間
で、横方向の半導体装置に阻止領域を設ける。このLC
C方式は、HVIC構造の一部分として形成されたバイ
ポーラ半導体装置及びFET(電界効果トランジスタ)
装置の何れにも用いることが出来る。従って、第1図に
示す高圧ダイオードは、集積回路にある高圧装置を制御
するLCC方式の1例に過ぎず、この中で最も簡単な構
造である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a conventional high voltage diode using a lateral charge control (LCC) structure. LCC approaches for high voltage integrated circuits provide blocking regions in lateral semiconductor devices between high and low voltage portions of the IC. This LC
The C method uses bipolar semiconductor devices and FETs (field effect transistors) formed as part of the HVIC structure.
It can be used for any device. Therefore, the high-voltage diode shown in FIG. 1 is only one example of an LCC system for controlling high-voltage devices in an integrated circuit, and is the simplest structure among them.

第1図の高圧ダイオードが軽くドープされたp形基板1
0を持ち、これが軽くドープされたn形半導体の比較的
薄いエピタキシャル層12を持っている。第1図のダイ
オードは強くドープされたn十形領域14をも持ってお
り、これが高圧(例えば500ボルト)源16に結合さ
れている。図面に示す様に、強くドープされたp十形領
域18が第2の電圧源(例えば大地)20に電気的に結
合されている。エピタキシャル層12が、上から見た時
、n十形領域14を取巻いているのが普通である。例え
ば、ダイオードがドーナッツ形で、n十形領域14がド
ーナッツの中心にある局部的な領域を形成していてよい
A p-type substrate 1 lightly doped with a high-voltage diode in FIG.
0, which has a relatively thin epitaxial layer 12 of lightly doped n-type semiconductor. The diode of FIG. 1 also has a heavily doped n-dos region 14, which is coupled to a high voltage (eg, 500 volts) source 16. As shown, a heavily doped p-decade region 18 is electrically coupled to a second voltage source (eg, ground) 20. Epitaxial layer 12 typically surrounds n-domain region 14 when viewed from above. For example, the diode may be donut-shaped and the n-domain region 14 forms a localized region in the center of the donut.

第1図に示すダイオードは2つのnp接合、即ち領域1
8及び12の間の垂直接合22と水平接合24とを有す
る。半導体装置の物理の基本的な結果としてよく知られ
ている様に、空乏領域、即ち、実質的に多数担体が欠乏
した領域が、p形及びn形半導体の間の接合に形成され
る。簡単に云うと、この空乏領域は、夫々の領域に於け
る多数担体の過剰の為に、正孔がp影領域からn影領域
に移動し、電子がn影領域からp影領域に移動すること
によって起る。pn接合を横切るこの多数担体の拡散は
、接合に隣接したn影領域にある正の電荷の過剰分及び
接合に隣接したp影領域にある負の電荷の過剰分が、多
数担体のそれ以上の拡散を防止する電位障壁を作るまで
続く。この領域では、既に接合を通って拡散した担体は
反対の電荷を持つ担体と結合しく即ち、正孔及び電子が
結合し)で、実質的に多数担体がない領域が残る。
The diode shown in Figure 1 has two np junctions, namely region 1.
8 and 12, with a vertical junction 22 and a horizontal junction 24. As a well-known fundamental consequence of the physics of semiconductor devices, a depletion region, ie, a region substantially depleted of majority carriers, is formed at the junction between p-type and n-type semiconductors. Simply put, this depletion region causes holes to move from the p-shaded region to the n-shaded region and electrons to move from the n-shaded region to the p-shaded region due to the excess of majority carriers in each region. It happens because of something. This diffusion of the majority carriers across the p-n junction causes the excess of positive charge in the n-shaded region adjacent to the junction and the excess of negative charge in the p-shaded region adjacent to the junction to spread beyond that of the majority carriers. This continues until a potential barrier is created that prevents diffusion. In this region, the carriers that have already diffused through the junction combine with carriers of opposite charge (ie, holes and electrons combine), leaving a region substantially free of majority carriers.

ダイオードに整流作用を持たせるのは、この接合にわた
る空乏領域の寸法とそれに関連する電位障壁である。同
様に、ダイオードのなだれ降伏電圧、即ちダイオードが
逆方向に導電を開始する電圧を決定するのは、空乏領域
の寸法と電界強度である。
It is the size of the depletion region and its associated potential barrier across this junction that makes the diode rectifying. Similarly, it is the size of the depletion region and the electric field strength that determine the avalanche breakdown voltage of the diode, ie, the voltage at which the diode begins to conduct in the reverse direction.

第1図に示すダイオードの降伏電圧は大体エピタキシャ
ル・ドリフト領域12にある空乏領域の寸法の関数であ
るから、HVICに対するLCC方式の目標とする所は
、所望の動作レベルの印加逆バイアス電圧に対し、大き
な空乏領域を作ることである。所定の逆バイアス電圧に
対するエピタキシャル層12内の空乏領域の寸法は、エ
ピタキシャル層12と基板10の間の横形のnp接合2
4から生ずる空乏領域と陰極18及びエピタキシャル層
12の間の垂直のpn接合22の両方の影響を受ける。
Since the breakdown voltage of the diode shown in FIG. 1 is approximately a function of the size of the depletion region in the epitaxial drift region 12, the goal of the LCC approach for HVICs is to , to create a large depletion region. The dimensions of the depletion region in the epitaxial layer 12 for a given reverse bias voltage are the dimensions of the lateral np junction 2 between the epitaxial layer 12 and the substrate 10.
4 and the vertical pn junction 22 between the cathode 18 and the epitaxial layer 12.

エピタキシャル層12は基板層10に較べて比較的薄く
なる様に選んで、エピタキシャル層12と基板10の間
の横形np接合の効果により、ダイオードの表面電界を
引下げ、こうして装置の降伏電圧を高める様になってい
る。これらの2つのnp接合から生ずる空乏領域の寸法
は、接合に印加される逆バイアス電圧及び相接するn及
びp影領域の相対的なドーピング強度の影響も受ける。
Epitaxial layer 12 is chosen to be relatively thin compared to substrate layer 10 so that the effect of the lateral np junction between epitaxial layer 12 and substrate 10 lowers the surface electric field of the diode, thus increasing the breakdown voltage of the device. It has become. The dimensions of the depletion regions resulting from these two np junctions are also affected by the reverse bias voltage applied to the junctions and the relative doping strengths of the adjacent n and p shadow regions.

IEDM19g2年、第268頁乃至第271頁所載の
E、J、 ウィルディ、p、  v、グ1/−1T、 
 P、チャウ及びH,R,チャンの論文「打込みRES
URF形装置のモデル作成とプロセスの実施」を参照さ
れたい。
E, J, Wildy, p, v, g1/-1T, published in IEDM19g2, pages 268 to 271.
The paper by P. Chau and H. R. Chan, “Implanted RES
Please refer to ``Model Creation and Process Implementation of URF Devices''.

ドリフト領域12のドーピング濃度を決定する時の相反
する要因は、領域12の種々のドーピング濃度に対する
ダイオードの表面に於ける電界を考えれば理解されよう
。これは、それがダイオードの降伏電圧を決定する電界
の大きさであるからであり、即ち、所定の電圧16に対
する電界を最小にすれば、装置の降伏電圧が最大になる
。第2図には、第1図のダイオードに対し、ドリフト領
域のドーピング・レベルの変化が表面電界に対して持つ
影響が示されている。ダイオードの降伏に対応する臨界
電界E に対し、大きさ及び空間的r な変化が定性的に示されている。ff!2図に示した表
面電界の定性的な特徴は、数値モデルによって得られる
周知の定量的な結果を反映している。フィリップスJ、
Res。35.1−13 (1980年)所載のJ、A
、アブルズ他の論文「薄層高圧装置」を参照されたい。
The competing factors in determining the doping concentration of drift region 12 can be understood by considering the electric field at the surface of the diode for various doping concentrations of region 12. This is because it is the magnitude of the electric field that determines the breakdown voltage of the diode, ie, minimizing the electric field for a given voltage 16 will maximize the breakdown voltage of the device. FIG. 2 shows, for the diode of FIG. 1, the effect that varying the doping level of the drift region has on the surface electric field. For the critical electric field E corresponding to diode breakdown, the magnitude and spatial r changes are qualitatively shown. ff! The qualitative characteristics of the surface electric field shown in Figure 2 reflect the well-known quantitative results obtained by numerical models. Phillips J,
Res. 35.1-13 (1980) J, A
, Ables et al., "Thin Layer High Pressure Devices".

第2図で、n+形領領域14印加される電圧は所望の動
作電圧に対応し、第2a図、第2b図及び第2C図で一
定である。第2a図は、ドリフト領域12aのドープが
強すぎる場合を示している。
In FIG. 2, the voltage applied to n+ region 14 corresponds to the desired operating voltage and is constant in FIGS. 2a, 2b, and 2c. FIG. 2a shows the case where the drift region 12a is too heavily doped.

空乏領域がドリフト領域12の中に短かな距離しか入込
まず、捻って、この比較的短い距離にわたって電圧勾配
が発生する。電界がpn接合22でピーク25aに達し
、これが降伏電界E を越えe、r る。従って、降伏電圧が所望の動作電圧より低い。
The depletion region extends only a short distance into the drift region 12 and twists, creating a voltage gradient over this relatively short distance. The electric field reaches a peak 25a at the pn junction 22, which exceeds the breakdown field E, e,r. Therefore, the breakdown voltage is lower than the desired operating voltage.

第2b図はドリフト領域12bのドーピングが軽すぎる
場合を示す。空乏領域がドリフト領域12の長さを越え
て強くドープされた領域14にまで入込む。この場合、
空乏領域の一部分が強くドープされたn+形領領域14
も極く短い距離だけ入込む。n+形領領域14空乏領域
が入込む短い距離は、この強くドープされた領域14に
非常に多数の多数担体が存在する為である。この領域ま
で空乏状態にするには、空乏領域の人込みの単位長当た
り、非常に多数の多数担体を欠乏させなければならない
。この為、単位長当たりの大きな分極電荷を持つ領域が
生ずる。この結果、空乏領域が強くドープされた領域1
4に入る時、大きい電圧勾配が生ずる。この電圧勾配が
大きい電界25bに対応し、これがE を越え、従って
降伏電圧r が所望の動作電圧より低いことを示す。
FIG. 2b shows the case where the drift region 12b is too lightly doped. The depletion region extends over the length of the drift region 12 into the heavily doped region 14 . in this case,
n+ type region 14 in which a portion of the depletion region is heavily doped;
It only penetrates a very short distance. The short distance that the n+ type region 14 depletion region penetrates is due to the presence of a very large number of majority carriers in this heavily doped region 14. To deplete this region, a very large number of majority carriers must be depleted per unit length of the population of the depleted region. Therefore, a region having a large polarization charge per unit length is generated. As a result, the depletion region becomes strongly doped region 1
4, a large voltage gradient occurs. This voltage gradient corresponds to a large electric field 25b, which exceeds E 2 and thus indicates that the breakdown voltage r 2 is lower than the desired operating voltage.

第2c図には、所望のドーピング・レベルに対する表面
電界が示されている。この結果、理想的には、表面電界
はE よりずっと小さい対称的なCr ピークの電界25cを持つ。然し、実際には、ドリフト
領域12cに対しこの様な理想的なドーピング分布を設
けるのは困難である。最適のドーピングからの変動によ
り、たちまち第2a図又は第2b図に示した状況が生ず
る。
In Figure 2c, the surface electric field is shown for a desired doping level. As a result, ideally the surface electric field has a symmetrical Cr peak electric field 25c that is much smaller than E. However, in reality, it is difficult to provide such an ideal doping distribution for the drift region 12c. Variations from the optimum doping quickly lead to the situation shown in FIG. 2a or 2b.

従来の方式では、上に述べた2つの相反する問題を回避
するメカニズムは、強くドープされた領域14に人込ま
ない様な大きな空乏領域が所望の逆バイアス電圧に対し
て得られる様に、領域12を軽くドープすることが出来
る位に、ドリフト領域12を長く作ることである。然し
、この方式は装置のオン抵抗を増加し、その為HVIC
に発生する熱を増加する。更に、ドリフト領域12がn
+形の高圧領域14を取巻いているから、ドリフト領域
12の断面長を長くすることは、HVICに必要な全体
的な表面積を大幅に増加する。
In conventional schemes, the mechanism to avoid the two conflicting problems mentioned above is to deform the region such that a large depletion region is obtained for the desired reverse bias voltage without crowding the heavily doped region 14. Drift region 12 is made long enough to allow light doping of drift region 12. However, this method increases the on-resistance of the device and therefore
increases the heat generated. Furthermore, the drift region 12 is n
Increasing the cross-sectional length of the drift region 12, since it surrounds the +-shaped high pressure region 14, significantly increases the overall surface area required for the HVIC.

第3図には、この発明の改良されたLCC形の設計を用
いた高圧ダイオードの断面図が示されている。この改良
されたHVICダイオードが、高圧源16に結合された
高度にドープされたn+形領領域26含む。2番目の一
層低い回路電圧、例えば大地20が強くドープされたp
+形領領域28結合される。強くドープされたp+形及
びn+形領領域2826が、軽くドープされたp形半導
体基板32上に形成された横方向ドリフト領域34によ
って隔てられている。横方向ドリフト領域34が、ドー
ピング濃度、即ち利用し得る多数担体の濃度が変化する
多数の区域34a乃至34nに分割されている。区域3
4aはn個の区域の内でドーピング濃度が最も軽く、領
域34bがそれより若干高いドーピング濃度を持ってい
る。区域34a乃至34nのドーピング・レベルがn+
形領領域26向かって増加し、区域34nのドーピング
・レベルはn+形領領域26ドーピング・レベルに近付
けることが出来る。領域28とドリフト領域34の間の
垂直pn接合30によって形成された空乏領域が、ドリ
フト領域30に沿って、区域34a乃至34nのドーピ
ング−レベル、即ち多数担体の濃度によって決定された
距離だけ拡がる。こうして、区域3ja乃至34nの相
対的なドーピングレベルを変えて、空乏領域がドリフト
領域34の略全長にわたって伸びるが、n+形領領域2
6人込まない様にすることにより、所定の印加逆バイア
ス電圧に対する空乏領域の寸法を選ぶことが出来る。前
に述べた理由で、これはドリフト領域34と強くドープ
された領域26及び28との境界に於ける大きな電圧勾
配を防止し、こうしてダイオードの降伏電圧を高くする
。この代りに、多数のドーピング区域は、所定の動作電
圧に対して他の場合に要求されるよりも、ドリフト領域
34を大幅に短く、例えば30乃至40%短く作ること
が出来る様にする。ドリフト領域34をこの様に短くし
た結果、装置のオン抵抗がそれに対応して低下し、IC
の表面積が大幅に小さくなる。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of a high voltage diode using the improved LCC type design of the present invention. The improved HVIC diode includes a highly doped n+ region 26 coupled to a high voltage source 16. A second lower circuit voltage, e.g. the ground 20 is heavily doped p
+Shape region 28 is combined. Heavily doped p+ and n+ regions 2826 are separated by a lateral drift region 34 formed on a lightly doped p-type semiconductor substrate 32. The lateral drift region 34 is divided into a number of zones 34a to 34n in which the doping concentration, ie, the concentration of available majority carriers, varies. Area 3
Region 4a has the lightest doping concentration among the n regions, and region 34b has a slightly higher doping concentration. The doping level of areas 34a to 34n is n+
The doping level of area 34n increases toward the n+ type region 26, and the doping level of the area 34n can approach the doping level of the n+ type region 26. A depletion region formed by vertical pn junction 30 between region 28 and drift region 34 extends along drift region 30 a distance determined by the doping level, ie, majority carrier concentration, of regions 34a-34n. Thus, varying the relative doping levels of regions 3ja to 34n, the depletion region extends substantially the entire length of drift region 34, but n+ type region 2
By not including 6 people, it is possible to select the size of the depletion region for a given applied reverse bias voltage. For the reasons previously mentioned, this prevents large voltage gradients at the interface between drift region 34 and heavily doped regions 26 and 28, thus increasing the breakdown voltage of the diode. Instead, the multiple doping zones allow drift region 34 to be made significantly shorter, for example 30 to 40% shorter, than would otherwise be required for a given operating voltage. This shortening of the drift region 34 results in a corresponding decrease in the on-resistance of the device, resulting in a
surface area becomes significantly smaller.

第4図には、この発明の多数の区域からなる横方向ドリ
フト領域に対する適当な横方向ドーピング分布の1例が
示されている。縦軸は単位面積当たりの電荷で表わした
ドーピング濃度Q/Aを示す。この点、意味があるのは
ドリフト領域の単位表面積当たりの合計電荷であり、一
層厚手のドリフト領域はドーピング濃度を一層軽くする
ことによって補償しなければならないことに注意された
い。第4図の横軸は垂直pn接合から測った横方向ドリ
フト領域に沿った距離を示す。この図から判る様に、種
々のドーピング区域z1乃至Znは平たくした放物線形
の曲線に近似する。然し、第4図に示した曲線は1例に
過ぎず、ドーピング濃度が高圧接点領域に向かって単調
に増加する様な多数の変形が可能である。第4図はn−
からn+まで変化するドーピング分布を示しているが、
上側及び下側のドーピング濃度を変えることも出来る。
FIG. 4 shows one example of a suitable lateral doping profile for the multi-section lateral drift region of the present invention. The vertical axis shows the doping concentration Q/A expressed in charge per unit area. Note in this regard that it is the total charge per unit surface area of the drift region that is meaningful, and that thicker drift regions must be compensated for by lighter doping concentrations. The horizontal axis of FIG. 4 indicates the distance along the lateral drift region measured from the vertical pn junction. As can be seen from this figure, the various doping zones z1 to Zn approximate a flattened parabolic curve. However, the curve shown in FIG. 4 is only one example, and many variations are possible in which the doping concentration increases monotonically toward the high voltage contact region. Figure 4 shows n-
It shows a doping distribution that changes from n+ to
It is also possible to vary the doping concentration on the upper and lower sides.

第4図から判る様に、種々のドーピング区域z1乃至z
nの幅は必ずしも同じ寸法ではなく、ドーピングが一番
軽い区域z1はpn接合から横方向ドリフト領域に沿っ
てかなりの距離だけ伸びていてよい。例えば、区域z1
のドーピング・レベルが、第2c図に示した最適レベル
に近いとすると、区域z1は横方向ドリフト領域の長さ
の半分又はそれ以上にわたって伸びていてよく、残りの
区域z2乃至z0が、第4図に示す様に、n+形の高圧
接点領域のドーピング・レベルまで次第にドーピング・
レベルが増加する様にしてもよい。
As can be seen from FIG. 4, the various doping zones z1 to z
The widths of n are not necessarily of the same dimension, and the least doped zone z1 may extend a considerable distance along the lateral drift region from the pn junction. For example, area z1
Assuming that the doping level of is close to the optimum level shown in FIG. As shown in the figure, the doping level is gradually increased to the doping level of the n+ type high voltage contact region.
The level may be increased.

横方向ドリフト領域に使われる区域の数は実質的に製造
方法に関連することであり、区域の数を一層多くすれば
、一層滑かに変化するドーピング分布が得られる。この
代りに、別々の区域を用いずに、滑かに変化するドーピ
ング分布を用いてもよい。然し、使う区域の数が少なく
ても、降伏電圧の大幅の改善が可能であり、横方向ドリ
フト領域に2つのドーピング区域しかなくても、実質的
な改善が得られる。好ましい実施例では、5つ又は更に
多くの横方向ドーピング区域を用いる。用いる区域の数
は、HVICの電圧レベルにも関係する。例えば、1,
200ボルトの用途では、なだれ降伏が確実に起らない
様にする為に、200ボルトの用途の場合より、更に余
分の区域を必要とすることになろう。
The number of zones used for the lateral drift region is substantially dependent on the manufacturing method, with a higher number of zones resulting in a more smoothly varying doping profile. Alternatively, a smoothly varying doping profile may be used without using separate zones. However, significant improvements in breakdown voltage are possible even when fewer areas are used, and substantial improvements are obtained even with only two doped areas in the lateral drift region. Preferred embodiments use five or more lateral doping zones. The number of zones used is also related to the voltage level of the HVIC. For example, 1,
A 200 volt application would require more area than a 200 volt application to ensure that avalanche failure does not occur.

第5図には、この発明の多数の区域からなるドリフト領
域を用いた高圧MOSFET装置が示されている。高圧
MOSFETが、高圧源16に結合されたn+十形レイ
ン領域36、拡張p+十形−ス領域38、及びベース領
域38内に形成されたn十形ソース領域4oを持ってい
る。ベース領域3B及びドレイン領域36が多数の区域
からなるドリフト領域42によって隔てられている。第
3図に示した改良された高圧ダイオードの場合と同じく
、区域のドーピング濃度が区域1、即ち42aから区域
n、即ち42nまで増加する。多数の区域からなる横方
向ドリフト領域42が軽くドープされたp形基板44の
上に形成されている。
FIG. 5 shows a high voltage MOSFET device using the multi-section drift region of the present invention. A high voltage MOSFET has an n+ decadal rain region 36 coupled to a high voltage source 16, an extended p+ decadal source region 38, and an ndeque source region 4o formed within the base region 38. Base region 3B and drain region 36 are separated by a drift region 42 consisting of multiple sections. As in the improved high voltage diode shown in FIG. 3, the doping concentration of the zones increases from zone 1, 42a, to zone n, 42n. A multi-area lateral drift region 42 is formed over a lightly doped p-type substrate 44 .

多数の区域からなる横方向ドリフト領域42の上に酸化
物層46が形成される。酸化物層46の一部分をゲート
電極48で覆う。このゲート電極はベース領域38の一
部分の上方に整合している。
An oxide layer 46 is formed over the multi-section lateral drift region 42 . A portion of oxide layer 46 is covered with gate electrode 48 . This gate electrode is aligned over a portion of base region 38.

更にソース領域40及びベース領域38の一部分の上に
導電接点50が設けられる。多数の区域からなるドリフ
ト領域42によりて得られる利点を別とすると、特に降
伏電圧が高くなること及び表面積が小さくなることを別
とすると、改良されたHVICMOSFETの動作は普
通の通りである。
Additionally, a conductive contact 50 is provided over source region 40 and a portion of base region 38 . Apart from the advantages provided by the multi-section drift region 42, the operation of the improved HVIC MOSFET is conventional, especially apart from the increased breakdown voltage and reduced surface area.

第6図には、この発明の多数の区域からなる横方向電荷
制御領域を用いた高圧横形バイポーラ・トランジスタが
示されている。高圧バイポーラ・トランジスタが、高圧
源16に結合されたn+十形レクタ領域52)ベース電
極56に結合されたp+十形−ス領域54及びn十形エ
ミッタ領域58を持ち、このエミッタ領域はベース領域
54の一部分の表面に形成することが出来る。エミッタ
領域58は、ベース領域54に短絡せずに、その上にエ
ミッタ接点電極60を形成することが出来る位に大きく
すべきである。高圧接点領域、即ちコレクタ領域52と
ベース領域54とは、多数の区域からなる横方向ドリフ
ト領域62によって隔てられている。多数の区域からな
る横方向ドリフト領域62が、ドーピング濃度及び導電
度が変化する複数個の区域62a乃至62nを持ってい
る。
FIG. 6 shows a high voltage lateral bipolar transistor using the multi-section lateral charge control region of the present invention. A high voltage bipolar transistor has an n+ rector region 52 coupled to a high voltage source 16, a p+ dec base region 54 coupled to a base electrode 56, and an n+ emitter region 58, the emitter region being a base region. It can be formed on the surface of a part of 54. Emitter region 58 should be large enough to allow emitter contact electrode 60 to be formed thereon without shorting to base region 54. The high voltage contact regions, collector region 52 and base region 54, are separated by a lateral drift region 62 consisting of multiple zones. A multi-section lateral drift region 62 has a plurality of sections 62a-62n of varying doping concentration and conductivity.

1番目の区域62aのドーピング・レベルは最低に選び
、ドーピング・レベルは高圧コレクタ領域52に向かっ
て増加する。コレクタ領域52に隣接する区域、即ち区
域62nがこの為最も高いドーピング濃度及び多数担体
の最も高い濃度を持っている。エミッタ領域58、ベー
ス領域54、横方向ドリフト領域64及びコレクタ領域
52はすべて軽くドープしたp形基板領域64の上に形
成することが好ましい。横方向ドリフト領域62の厚さ
は基板領域64よりかなり小さく選ぶことが好ましく、
例えば5乃至10ミクロン程度にすることが出来る。
The doping level in the first zone 62a is chosen to be the lowest and the doping level increases towards the high voltage collector region 52. The area adjacent collector region 52, ie area 62n, therefore has the highest doping concentration and the highest concentration of majority carriers. Emitter region 58, base region 54, lateral drift region 64, and collector region 52 are all preferably formed on lightly doped p-type substrate region 64. The thickness of lateral drift region 62 is preferably chosen to be significantly smaller than substrate region 64;
For example, it can be about 5 to 10 microns.

第7図には、1回のマスク工程でこの発明の多数の区域
からなる横方向ドリフト領域を形成することが出来るマ
スク工程が示されている。図示の工程は、第3図に?い
て説明した様な改良されたHVICダイオードの製造の
一部分として示されている。途中まで形成されたダイオ
ードが、既にp″″形基板基板32上成されたp+形領
領域28びn+形領領域26持っている。更にそれを介
してイオンの打込みが出来る様にする、寸法の変化する
開口68a乃至68nを持つ1個のマスク層66も示さ
れている。図示の工程でn−形横方向ドリフト領域を形
成する場合、マスク層66を介して砒素又は燐イオンの
打込み工程を行なうことが出来る。孔68a乃至68n
の寸法がn十形領域26に向かって増大し、n十形領域
26に一層近い区域でドーピング・レベルが更に強くな
る様になっている。孔68a乃至68nの数と間隔を変
えて、横方向ドリフト領域に対し、希望する通りの更に
滑かに変化するドーピング分布を作ることが出来る。多
数の寸法が変化する開口を用いると、略連続的に変化す
るドーピング分布が得られる。区域に分けて又は連続的
に変化する様に、変化するドーピング分布を形成する為
の1個のマスクを用いた別の方法が、1985年2月5
日に出願された係属中の米国特許出願通し番号箱698
゜495号に記載されている。更に、例えば低圧の用途
では0、単に領域26の上方でマスク66に大きな孔を
設けることにより、横方向ドリフト領域30と同じマス
ク工程で、随意選択によってn十形領域26を作ること
が出来る。
FIG. 7 shows a masking process that can form the multi-area lateral drift region of the present invention in a single masking process. Is the process shown in Figure 3? as part of the fabrication of an improved HVIC diode such as that described above. A partially formed diode already has a p+ region 28 and an n+ region 26 formed on the p'' substrate 32. Also shown is a mask layer 66 having openings 68a-68n of varying size through which ion implantation can be performed. When forming an n-type lateral drift region in the illustrated process, an arsenic or phosphorous ion implantation process can be performed through mask layer 66. Holes 68a to 68n
The dimensions increase toward the n-domain region 26, such that the doping level becomes stronger in areas closer to the n-domain region 26. The number and spacing of holes 68a-68n can be varied to create a more smoothly varying doping profile for the lateral drift region as desired. Using a large number of dimensionally varying apertures provides a substantially continuously varying doping profile. Another method using a single mask for creating a varying doping profile, either zoned or continuously varying, was described on February 5, 1985.
Pending U.S. patent application serial number box 698 filed on
It is described in No. 495. Additionally, for example in low pressure applications, the n-dos region 26 can optionally be made in the same masking step as the lateral drift region 30 by simply providing a large hole in the mask 66 above the region 26.

この代りに、普通の方法によって形成されたn−形エピ
タキシャルφドリフト層70内にイオン打込み工程を行
なってもよい。この代りに、ドリフト層30はエピタキ
シャルでなく、拡散又は打込みによって作ってもよい。
Alternatively, the ion implantation step may be performed into an n-type epitaxial φ drift layer 70 formed by conventional methods. Alternatively, the drift layer 30 may be made by diffusion or implantation rather than epitaxially.

この方式では、イオン打込み工程は、n−影領域70の
ドーピングに較べて強めたい区域、例えば、第4図の区
域z2乃至2゜に対してだけ行なえばよい。
In this manner, the ion implantation process need only be performed in areas where the doping is desired to be stronger than in the n-shadow region 70, such as area z2 to 2° in FIG.

この代りに、この発明の横方向ドリフト領域の多数の区
域は、多数のマスク工程で設けることが出来、各々の区
域に対して別個のマスクを用いることが出来る。
Alternatively, multiple areas of the lateral drift region of the present invention may be provided in multiple mask steps, and a separate mask may be used for each area.

この発明が、これまで説明した高圧ダイオード、MOS
FET及びバイポーラ装置の他に、LCC構造を用いる
この他の高圧装置にも同じ様に用いることが出来ること
が理解されよう。例えば、この発明は高圧JPET(接
合形電界効果トランジスタ)及びIGT(絶縁ゲートト
ランジスタ)装置にも同じ様に用いることが出来る。更
にこの発明を横形HVIC装置の場合について説明した
が、1個の集積回路の中でこういう装置を縦形大電力装
置と組合せることが出来る。更に、図示の実施例の高圧
ダイオード、バイポーラ・トランジスタ及びMOSFE
Tをp形基板上に形成されたn形ドリフト領域及びn十
形高圧接点領域の場合について説明したが、n形基板上
のp形ドリフト領域及びp+十形圧接点領域、又は当業
者に周知の半導体材料を用いたこの他の組合せも同じ様
に用いることが出来ることが理解されよう。
This invention applies to the high-voltage diode and MOS described above.
It will be appreciated that in addition to FET and bipolar devices, other high voltage devices using LCC structures can be used as well. For example, the invention is equally applicable to high voltage JPET (junction field effect transistor) and IGT (insulated gate transistor) devices. Furthermore, although the invention has been described in the context of horizontal HVIC devices, it is possible to combine such devices with vertical high power devices in a single integrated circuit. Furthermore, the illustrated embodiments of high voltage diodes, bipolar transistors and MOSFEs
Although the case where T is an n-type drift region and an n-type high-voltage contact region formed on a p-type substrate has been described, it can also be applied to a p-type drift region and a p+-type pressure contact region on an n-type substrate, or as is well known to those skilled in the art. It will be appreciated that other combinations using semiconductor materials may be used as well.

従って、この発明は、その範囲内でいろいろな別の構成
をとることが出来、その数は多すぎて例示することが出
来ない程であるから、この発明が上に述べた実施例に制
限されると解してはならない。従って、この発明の範囲
は特許請求の範囲によって限定されることを承知された
い。
Therefore, this invention is not limited to the embodiments described above, since within its scope it is possible to take various other configurations, the number of which is too large to be exemplified. It should not be interpreted as such. It is, therefore, to be understood that the scope of the invention is limited only by the scope of the claims that follow.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は横方向電荷制御構造を用いた従来の高圧ダイオ
ードの断面図、 第2a図、第2b及び第2c図は第1図のダイオードの
ドリフト領域の変化するドーピング濃度及び長さに対す
る表面電界の大きさを定量的に示す図、 第3図は横方向ドリフト領域に多数のドーピング区域を
用いたこの発明の高圧ダイオードの断面図、 第4図はこの発明の多数の区域からなるドリフト領域に
対する横方向ドーピング分布の1例を示すグラフ、 第5図はこの発明の高圧横形MOSFETの断面図、 第6図はこの発明の高圧横形バイポーラ・トランジスタ
の断面図、 第7図は高圧ダイオードの横方向ドリフト領域に多数の
区域を作る為に使われる1個のマスク工程を例示する断
面図である。 主な符号の説明 26:n+形領領 域8:p+形領領 域2:p形基板 34ニドリフト領域
Figure 1 is a cross-sectional view of a conventional high voltage diode using a lateral charge control structure; Figures 2a, 2b and 2c are surface electric fields for varying doping concentrations and lengths of the drift region of the diode in Figure 1; FIG. 3 is a cross-sectional view of a high-voltage diode of the present invention using multiple doping regions in the lateral drift region; FIG. A graph showing an example of lateral doping distribution. Figure 5 is a cross-sectional view of a high-voltage lateral MOSFET of the present invention. Figure 6 is a cross-sectional view of a high-voltage lateral bipolar transistor of the present invention. Figure 7 is a lateral diagram of a high-voltage diode. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating one mask step used to create multiple zones in the drift region. Explanation of main symbols 26: n+ type region 8: p+ type region 2: p type substrate 34 drift region

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)高圧電源と共に使う半導体装置に於て、第1の導電
型の半導体材料の基板領域と、 該基板領域上に形成されていて、該基板領域よりも更に
導電性を持つ様にドープされた、前記第1の導電型の半
導体材料の第2の領域と、 前記基板領域上に形成されていて前記高圧源に電気的に
結合された、第2の導電型を持つ半導体材料の高圧接点
領域と、 前記第1の導電型を持つ半導体材料の第2の領域及び前
記第2の導電型の半導体材料の第1の領域の間を横方向
に伸びる前記第2の導電型の半導体材料のドリフト領域
とを有し、該ドリフト領域内にドーピング濃度が変化す
る複数個のドーピング区域が形成され、該ドーピング区
域のドーピング濃度が前記高圧領域から前記第1の導電
型を持つ半導体材料の第2の領域まで減少する半導体装
置。 2)特許請求の範囲1)に記載した半導体装置に於て、
前記ドリフト領域が少なくとも3つのドーピング区域を
持つ半導体装置。 3)特許請求の範囲1)に記載した半導体装置に於て、
前記複数個のドーピング区域が、平たい放物線曲線に近
似する変化するドーピング分布を形成し、該分布は予定
のドーピング濃度から前記高圧接点領域のドーピング濃
度まで増加する半導体装置。 4)特許請求の範囲1)に記載した半導体装置に於て、
前記ドリフト領域が少なくとも5つのドーピング区域を
持つ半導体装置。 5)特許請求の範囲1)に記載した半導体装置に於て、
前記ドリフト領域が10ミクロン未満の厚さを持つ半導
体装置。 6)高圧源と共に使う高圧MOSFET装置に於て、 第1の導電型を持つ軽くドープされた半導体材料の基板
領域と、 該基板領域上に形成された第2の導電型を持つ半導体材
料のソース領域と、 前記基板領域上に形成されていて、該基板領域よりも更
に強く導電する様にドープされた前記第1の導電型を持
つ半導体材料のベース領域と、前記基板領域上に前記ベ
ース領域から隔てゝ形成された前記第2の導電型を持つ
半導体材料のドレイン領域と、 前記ベース領域及び前記ドレイン領域の間で前記基板領
域上に形成された第2の導電型を持つ半導体材料で構成
されていて、ドーピング濃度が変化する多数の区域を持
ち、該ドーピング濃度が前記ベース領域に隣接した軽く
ドープされた予定のレベルから前記ドレイン領域に隣接
した更に強くドープされたレベルまで変化する様な薄い
ドリフト領域と、 前記ドリフト領域及び前記ベース領域の一部分の上に形
成された絶縁層と、 前記ベース領域の上方で前記絶縁層の一部分の上に形成
された導電ゲート電極と、 前記ドレイン領域上に形成されていて、前記高圧源に電
気的に結合された導電ドレイン接点と、前記ソース領域
及び前記ベース領域の一部分の上に形成された導電ソー
ス接点領域とを有する高圧MOSFET装置。 7)特許請求の範囲6)に記載した高圧MOSFET装
置に於て、前記区域のドーピング・レベルが、前記ベー
ス領域から前記ドレイン領域まで、単調増加のS字形曲
線に近似するドーピング分布で変化する高圧MOSFE
T装置。 8)特許請求の範囲6)に記載した高圧MOSFET装
置に於て、前記薄いドリフト領域がドーピング・レベル
が変化する少なくとも3つの区域を持つ高圧MOSFE
T装置。 9)特許請求の範囲6)に記載した高圧MOSFET装
置に於て、第1の導電型の半導体材料がp形シリコンで
あり、前記第2の導電型を持つ半導体材料がn形シリコ
ンである高圧MOSFET装置。 10)特許請求の範囲6)に記載した高圧MOSFET
装置に於て、第1の導電型を持つ半導体材料がn形シリ
コンであり、第2の導電型を持つ半導体材料がp形シリ
コンである高圧MOSFET装置。 11)第1の導電型を持つ材料の複数個の高圧接点領域
が第2の導電型を持つ半導体材料の低圧領域から横方向
に隔たっている様な、高圧電源と共に使う横方向電荷制
御高圧集積回路装置に於て、各々の前記高圧接点領域を
取囲んでいて該接点領域を前記低圧領域から横方向に隔
てる前記第1の導電型を持つ半導体材料の薄いドリフト
領域を有し、該薄いドリフト領域は前記高圧接点領域か
ら距離と共に低下する変化するドーピング濃度を持つ横
方向電荷制御高圧集積回路装置。 12)特許請求の範囲11)に記載した横方向電荷制御
高圧集積回路装置に於て、前記ドーピング分布は、前記
高圧接点領域からの距離と共に、前記ドリフト領域内の
多数担体のドーピング濃度が低下する様に変化する横方
向電荷制御高圧集積回路装置。 13)特許請求の範囲11)に記載した横方向電荷制御
高圧集積回路装置に於て、前記薄いドリフト領域が別々
の区域に分割されており、各々の区域は前記高圧領域か
らの各々の区域の距離と共に変化するドーピング・レベ
ルを持っている横方向電荷制御高圧集積回路装置。 14)特許請求の範囲11)に記載した横方向電荷制御
高圧集積回路装置に於て、前記高圧接点領域がn^+形
にドープされたシリコンで構成され、前記薄いドリフト
領域が更に軽くドープされたn形シリコンで構成されて
いる横方向電荷制御高圧集積回路装置。 15)特許請求の範囲11)に記載した横方向電荷制御
高圧集積回路装置に於て、前記高圧接点領域がp^+形
シリコンであり、前記薄いドリフト領域が更に軽くドー
プされたp形シリコンで形成されている横方向電荷制御
高圧集積回路装置。 16)高圧バイポーラ・トランジスタ装置に於て、 第1の導電型を持つ半導体材料の軽くドープされた基板
領域と、 該基板領域上に形成された前記第1の導電型を持つ半導
体材料のベース領域と、 随意選択によって前記ベース領域に隣接して又は前記ベ
ース領域の一部分の上で前記基板領域上に形成された第
2の導電型を持つ半導体材料のエミッタ領域と、 前記ベース領域から隔てゝ前記基板領域上に形成された
前記第2の導電型を持つ半導体材料のコレクタ領域と、 該コレクタ領域及び前記ベース領域の間で前記基板領域
上に形成された第2の導電型を持つ半導体材料の薄いド
リフト領域とを有し、該薄いドリフト領域のドーピング
・レベルが前記ベース領域及びコレクタ領域の間で変化
して、該ドーピング・レベルは前記コレクタ領域の近く
のドーピング濃度が高くなる様になっている高圧バイポ
ーラ・トランジスタ装置。 17)第1の導電型及び第2の導電型を持つ半導体材料
の横方向に相隔たる領域の間に複数個の垂直整流接合を
持ち、選ばれた領域が、高い電圧に結合されている様な
横方向高圧集積回路装置に於て、 高い電圧の領域に隣接する各々の接合の所に設けられた
横方向電圧阻止領域を有し、該横方向電圧阻止領域は前
記高い電圧に結合された領域の導電型を持つ半導体材料
で構成されており、該阻止領域は多数担体のドーピング
濃度を持ち、該濃度が前記垂直接合から前記高い電圧に
結合された領域まで変化する横方向高圧集積回路装置。 18)特許請求の範囲17)に記載した横方向高圧集積
回路装置に於て、前記横方向電圧阻止領域内の多数担体
のドーピング濃度が、前記垂直接合から前記高い電圧に
結合された領域まで単調に増加する高圧集積回路装置。
[Claims] 1) In a semiconductor device used with a high-voltage power supply, a substrate region made of a semiconductor material of a first conductivity type, and a semiconductor material formed on the substrate region and having more conductivity than the substrate region. a second region of semiconductor material of the first conductivity type doped to have a second conductivity type; and a second region of semiconductor material of the first conductivity type formed on the substrate region and electrically coupled to the high voltage source. a high voltage contact region of semiconductor material; and a second electrical conductor extending laterally between a second region of semiconductor material of the first conductivity type and a first region of semiconductor material of the second conductivity type. a drift region of semiconductor material of a type, and a plurality of doped regions having varying doping concentrations are formed within the drift region, the doping concentrations of the doped regions being from the high voltage region to the first conductivity type. A semiconductor device reduced to a second region of semiconductor material. 2) In the semiconductor device described in claim 1),
A semiconductor device in which the drift region has at least three doping zones. 3) In the semiconductor device described in claim 1),
A semiconductor device in which the plurality of doping zones form a varying doping distribution approximating a flat parabolic curve, the distribution increasing from a predetermined doping concentration to a doping concentration of the high voltage contact region. 4) In the semiconductor device described in claim 1),
A semiconductor device in which the drift region has at least five doping zones. 5) In the semiconductor device described in claim 1),
A semiconductor device in which the drift region has a thickness of less than 10 microns. 6) In a high voltage MOSFET device for use with a high voltage source, a substrate region of lightly doped semiconductor material having a first conductivity type and a source of semiconductor material having a second conductivity type formed on the substrate region; a base region of a semiconductor material having the first conductivity type formed on the substrate region and doped to be more conductive than the substrate region; a base region on the substrate region; a drain region of a semiconductor material having the second conductivity type formed on the substrate region between the base region and the drain region; and a semiconductor material having the second conductivity type formed on the substrate region between the base region and the drain region. and having a number of regions of varying doping concentration, such that the doping concentration varies from a lightly doped level adjacent to the base region to a more heavily doped level adjacent to the drain region. a thin drift region; an insulating layer formed over the drift region and a portion of the base region; a conductive gate electrode formed above the base region and over a portion of the insulating layer; and over the drain region. a high voltage MOSFET device having a conductive drain contact formed therein and electrically coupled to the high voltage source, and a conductive source contact region formed over the source region and a portion of the base region. 7) A high voltage MOSFET device according to claim 6), wherein the doping level of the region varies from the base region to the drain region with a doping distribution approximating a monotonically increasing S-shaped curve. MOSFE
T device. 8) A high voltage MOSFET device according to claim 6), wherein the thin drift region has at least three zones of varying doping level.
T device. 9) In the high voltage MOSFET device according to claim 6), the semiconductor material of the first conductivity type is p-type silicon, and the semiconductor material of the second conductivity type is n-type silicon. MOSFET device. 10) High-pressure MOSFET described in claim 6)
A high voltage MOSFET device, wherein the semiconductor material having a first conductivity type is n-type silicon and the semiconductor material having a second conductivity type is p-type silicon. 11) Lateral charge controlled high voltage integration for use with a high voltage power supply, such that a plurality of high voltage contact regions of material of a first conductivity type are laterally separated from a low voltage region of semiconductor material of a second conductivity type. a thin drift region of semiconductor material having the first conductivity type surrounding each of the high voltage contact regions and laterally separating the contact regions from the low voltage regions; A lateral charge controlled high voltage integrated circuit device in which the region has a varying doping concentration that decreases with distance from the high voltage contact region. 12) In the lateral charge control high voltage integrated circuit device according to claim 11), the doping distribution is such that the doping concentration of majority carriers in the drift region decreases with distance from the high voltage contact region. Lateral charge control high-voltage integrated circuit device that changes in many ways. 13) In the lateral charge controlled high voltage integrated circuit device according to claim 11), the thin drift region is divided into separate sections, each section having a respective section from the high voltage region. A lateral charge controlled high voltage integrated circuit device having a doping level that varies with distance. 14) In the lateral charge controlled high voltage integrated circuit device according to claim 11), the high voltage contact region is composed of n^+ doped silicon, and the thin drift region is further lightly doped. A lateral charge controlled high voltage integrated circuit device constructed of n-type silicon. 15) In the lateral charge control high voltage integrated circuit device according to claim 11), the high voltage contact region is p^+ type silicon, and the thin drift region is further made of lightly doped p type silicon. A lateral charge controlled high voltage integrated circuit device is formed. 16) In a high voltage bipolar transistor device, a lightly doped substrate region of semiconductor material having a first conductivity type; and a base region of semiconductor material having the first conductivity type formed on the substrate region. an emitter region of a semiconductor material having a second conductivity type formed on the substrate region, optionally adjacent to or over a portion of the base region; and spaced apart from the base region. a collector region of the semiconductor material having the second conductivity type formed on the substrate region; and a collector region of the semiconductor material having the second conductivity type formed on the substrate region between the collector region and the base region. a thin drift region, the doping level of the thin drift region varying between the base region and the collector region such that the doping level is higher near the collector region; High voltage bipolar transistor device. 17) having a plurality of vertical rectifying junctions between laterally spaced regions of semiconductor material having a first conductivity type and a second conductivity type, such that selected regions are coupled to a high voltage; A lateral high voltage integrated circuit device having a lateral voltage blocking region provided at each junction adjacent to a region of high voltage, the lateral voltage blocking region coupled to the high voltage region. a lateral high voltage integrated circuit device comprising a semiconductor material having a conductivity type of a region, the blocking region having a doping concentration of majority carriers, the concentration varying from the vertical junction to the region coupled to the high voltage; . 18) In the lateral high voltage integrated circuit device according to claim 17), the doping concentration of majority carriers in the lateral voltage blocking region is monotonous from the vertical junction to the region coupled to the high voltage. The number of high-voltage integrated circuit devices is increasing.
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