JPS6366971A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6366971A
JPS6366971A JP21065486A JP21065486A JPS6366971A JP S6366971 A JPS6366971 A JP S6366971A JP 21065486 A JP21065486 A JP 21065486A JP 21065486 A JP21065486 A JP 21065486A JP S6366971 A JPS6366971 A JP S6366971A
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JP
Japan
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diffusion region
region
type diffusion
substrate
semiconductor
Prior art date
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Pending
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JP21065486A
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English (en)
Inventor
Koji Suzukawa
鈴川 光二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は半導体装置、特に二重拡散型MOSトランジ
スタに係り、より低い電圧でも動作が可能となるように
した改良に関する。
(従来の技術) スイッチング用素子として二重拡散型MOSトランジス
タが知られている。第5図は従来の二重拡散型MOSト
ランジスタ(以下、D−MOSトランジスタと称する)
の一部分の構成を示す断面図である。図において、11
はN型のu4FA、12はこの基板11の一方面に形成
されたP+型拡散領域、13はこのP+型拡散領域12
と接して設けられ、P+型拡散領域12よりも浅く形成
されたP型拡散領域、14は上記P”型拡改領域12及
びP型拡散領戚13内に連続して形成されたN′″型拡
散領域、15は絶縁膜、1Gはこの絶縁膜15内に設【
プられ上記P型拡散領域13の表面上に形成されたゲー
ト電極(G)、17は上記P+型拡散領域12及びN+
型拡散領域14の表面をj型読して覆うように設けられ
たソース電極<S)、18は上記基板11の他方面に形
成されたN+型拡散領域であり、このN+型拡敢領域1
8はドレイン電極(D)として使用される。
ここで、上記P4″型拡散領域12、P型拡散領域13
及びN4″型拡散領域14はそれぞれ例えばリング状に
形成されている。しかも、一つの装置でこのような構成
のトランジスタが多数形成され、ソース電極(S)もし
くはゲート電極(G)は網目状に配置されている。
第6図は上記第5図の断面図で示される装置の等価回路
図である。図において、PチャネルのMO5型FET2
1は、前記N+型拡散領域14をソース、P型拡散領域
13を基板電極(いわゆるバックゲート)、N型基板1
1をドレインとして構成されており、接合型のFET2
2は前記N型基板11をソース、ドレイン間の電流通路
、P型拡散領域13をゲートとして構成されている。ま
た、第6図中の抵抗23は主にP型拡散領域13とN1
型拡散領域14によるものであり、抵抗24はN型基板
11によるものである。さらにソース電極(S)とドレ
イン電極(D)との間に挿入されているダイオード25
はP+型拡散領域12とN型基板11とで構成されてい
る。
このような半導体装置において、入力信号がゲート電h
<a>に供給されると、ソース電1(S)とドレイン電
極(D)間には、N+型拡散領域18ないしN型基板1
1ないしP型拡散領域13ないしN+型拡散領域14の
経路で電流が流れ、スイッチング動作が行われる。
ところで、上記従来装置のソース、ドレイン間には等価
的に抵抗23.24が直列的に挿入されている。このた
め、ソース、ドレイン間に電流が流れると、両抵抗23
.24に電圧降下が生じる。ここで、一方の抵抗24の
値はN型基板11の不純物澗1文によって決定される。
ところで、この半導体装置全体の素子耐圧を向上させる
ためにはN型基板11の不純物濃度を下げる必要がある
。すると、上記抵抗24の値が大きくなって、電圧降下
が増大し、ソース、ドレイン間により高い電圧を印加し
ないと動作しなくなるという問題がある。
(発明が解決しようとする問題点) このように従来装置では、素子耐圧を向上させようとす
ると、より高い電圧を印加しないければ動作しなくなる
という欠点がある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、動作電圧を高くすることなしに素子
耐圧の向上を図ることができる半導体装置を提供するこ
とにある。
[発明の構成1 (問題点を解決するための手段) この発明の゛に導体装置は、第1w#電型の半導体基体
と、上記基体の一方面内に形成される第2導電型の第1
半導体領域と、上記第1半導体領域と接しかつ第1半導
体領域よりも浅く形成され、上記基体からなる電流通路
を囲むように形成された第2導電型の第2半導体領域と
、上記第1、第2%導体領域内に連続して形成された第
1導電型の第3半導体領域と、上記第2半導体領域の表
面上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、上記基
体の他方面内で上記第1半導体領域と対応する箇所に形
成される第2導電型の第4半導体領域とを具備し、上記
第1半導体領域をエミッタ、第4半導体領域をコレクタ
及び基体をベースとするバイポーラトランジスタを構成
するようにしている。
(作用) この発明の半導体装置では、ソース、ドレイン間にバイ
ポーラトランジスタを挿入し、このバイポーラトランジ
スタのベース電位が所定電位以上になったときに導通す
る。
(実施例) 以下、図面を自照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図はこの発明に係る半導体装置の一実施例による一
部分の構成を示す断面図である。図において、11はN
型の基板、12はこの基板11の一方面に形成され1〜
500×1018/Cm3程度の濃度でP型不純物が拡
散されたP+型拡散領域、13はこのP+型拡散wA域
12と接して設けられ、5〜20X10f ’ /cm
3程度の濃度でP型不純物が拡散され、かつ上記P+型
拡散領域12よりも浅く形成されたP型拡散領域、14
は上記P+型拡散領域12及びP型拡散領域13内に連
続して形成され、1〜2×1021/Cm3程度の濃度
rN型不純物が拡散されたN+型拡散領域、15は絶縁
膜、16はこの絶縁膜16内に設けられ上記P型拡散領
域13の表面上に形成されたゲート電極(G)、17は
上記P“型拡散領域12及びN“型拡散領域14の表面
を連続して覆うように設けられたソース電極(S)、1
8は上記基板11の他方面に形成され、1〜500xl
 O” /cm3程度の濃度でN型不純物が拡散された
N′″型拡散領域であり、このN+型拡散領域18はド
レイン電極(D)として使用される。さらにこのN+型
拡散領域18内で上記P+型拡散領域12と対応する箇
所には1〜500×1018/Cmコ程度の濃度でP型
不純物が拡散されたP+型拡散領域19が形成されてい
る。そして、この実施例装置の場合にも従来装置と同様
に、上記P1型拡散領域12、P型拡散領域13、N+
型拡散領域14及びP4型拡散領域19はそれぞれ例え
ばリング状に形成されている。しかも、一つの装置でこ
のような構成のトランジスタが多数形成され、ソース電
極(S)もしくはゲート電極(G)は網目状に配置され
ている。
すなわち、上記実施例装置が従来の装置と異なっている
箇所は、P1型拡散領域12と対応する箇所に、新たに
P+型拡散領域19が形成されている点にある。
第2図は上記実施例装置の等価回路図である。
この第2図において面記第6図と対応する箇所には同じ
符号を付してその説明は省略する。従って、異なってい
る箇所のみを説明すると、pnp型のバイポーラトラン
ジスタ26はP4″型拡散領域19をエミッタ、P+型
拡散領域12を一しクタ及びその間に存在するN型基体
11をベースとして構成されており、さらに新たな抵抗
27はN型基板11の一部で構成されている。
このような構成の半導体装置において、入力信号がゲー
ト電極(G)に供給されると、ソース電極(S)とドレ
イン電極(D)間には、N+型拡散領域18ないしN型
基板11ないしP型拡散領域13ないしN+型拡散領域
14の経路で比較的小さな電流が流れる。
ここで、この半導体装置仝体の素子耐圧を向上させるた
めに、N型基板11の不純物濃度を下げたとする。する
と、上記従来装置の場合には、ソース、ドレイン間に電
流が流れると、抵抗、特に抵抗24に大きな電圧降下が
生じた。ところが、この実施例装置の場合には、ソース
、ドレイン間に等6的にバイポーラトランジスタ26が
接続されているので、このトランジスタ2Gのベース、
すなわち、前記N型基板11の電位がこのトランジスタ
26のベース、エミッタ間電圧VCE以上になると、こ
のトランジスタ26が導通し、比較的大きな電流がこの
トランジスタ26に流れる。
第3図は上記実施例装置のソース、ドレイン間の電圧−
電流特性を従来装置と対比して示す特性図である。図に
おける特性Aは従来装置のものであり、ソース、ドレイ
ン間の電圧と電流はほぼ比例する。これに対して、特性
Bはこの実施例装置のものであり、ソース、ドレイン間
電圧がこのトランジスタ26のベース、エミッタ間電圧
Vcε(約0.7V)以上になると、バイポーラトラン
ジスタ26が導通を開始するためにソース、ドレイン間
′tri流は急激に増加する。この結果、従来装置と同
程度のソース、ドレイン間電流を流すときには、ソース
、ドレイン間の電圧降下をより少なくすることができ、
これにより従来よりも低い電圧で動作させることができ
る。この結果、動作電圧を高くすることなしに素子耐圧
の向上を図ることができる。
第4図はこの発明の他の実施例の構成を示す断面図であ
る。この実施例装置はP型基板を使用した点が前記第1
図のものと異なっており、第1図の装置と対応する箇所
には同じ符号を付している。
この実施例装置では、前記第2図中のバイポーラトラン
ジスタに相当するものがnpn型になり、前記と同様に
このトランジスタのベース電位がVCE以上になると、
このバイポーラトランジスタが導通して大きな電流がこ
のトランジスタに流れる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば
、上記実施例では、P+型拡散領域12、P型拡散領域
13、N4型拡散領域14及びP+型拡散領域19がそ
れぞれがリング状に形成されている場合について説明し
たが、これはリング状ではなく、それぞれ対向するよう
に配置され、互いに独立した二つの領域で構成するよう
にしてもよい。ただしこの場合には対応する領域を同電
位に設定するため、外部で配線により接続する必要があ
る。
[発明の効果1 以上説明したようにこの発明によれば、動作電圧を高く
することなしに素IM圧の向上を図ることができる半導
体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す断面図、第2
図はその等価回路図、第3図は上記実施例装置を説明す
るための特性図、第4図はこの発明の他の実施例の構成
を示す断面図、第5図は従来装置の断面図、第6図は上
記従来装置の等価回路図である。 11・・・N型の基板、12・・・P4型拡散領域、1
3・・・P型拡散領域、14・・・N+型拡散領域、1
5・・・絶縁膜、16・・・ゲート電極、17・・・ソ
ース電極、18・・・N4″型拡散領域、19・・・P
ゝ型拡散領域。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 −a斤(V) 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型の半導体基体と、上記基体の一方面内に形成
    される第2導電型の第1半導体領域と、上記第1半導体
    領域と接しかつ第1半導体領域よりも浅く形成され、上
    記基体からなる電流通路を囲むように形成された第2導
    電型の第2半導体領域と、上記第1、第2半導体領域内
    に連続して形成された第1導電型の第3半導体領域と、
    上記第2半導体領域の表面上に絶縁膜を介して形成され
    たゲート電極と、上記基体の他方面内で上記第1半導体
    領域と対応する箇所に形成される第2導電型の第4半導
    体領域とを具備し、上記第1半導体領域をエミッタ、第
    4半導体領域をコレクタ及び基体をベースとするバイポ
    ーラトランジスタを構成するようにしたことを特徴とす
    る半導体装置。
JP21065486A 1986-09-09 1986-09-09 半導体装置 Pending JPS6366971A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0242447U (ja) * 1988-09-19 1990-03-23
US5744840A (en) * 1995-11-20 1998-04-28 Ng; Kwok Kwok Electrostatic protection devices for protecting semiconductor integrated circuitry

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JPH0242447U (ja) * 1988-09-19 1990-03-23
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