JPS6370459A - サ−ジ吸収用半導体装置 - Google Patents
サ−ジ吸収用半導体装置Info
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- JPS6370459A JPS6370459A JP21434786A JP21434786A JPS6370459A JP S6370459 A JPS6370459 A JP S6370459A JP 21434786 A JP21434786 A JP 21434786A JP 21434786 A JP21434786 A JP 21434786A JP S6370459 A JPS6370459 A JP S6370459A
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Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ＰＮ接合の逆方向非線形抵抗特性を主に利用
するサージ吸収用半導体装置に関する。
するサージ吸収用半導体装置に関する。
一般に通信線及び各拙屯気惧益の制到線などにおいては
、自然雷の直撃や誘導、或いは負荷の開閉などによって
サージて圧が生じ、特に通信装置、他の電子機器などの
高密度モジュール化の進展に伴い、サージ電圧や過電圧
に極めて弱いＩＣ，ＬＳＩ素子などが多用逼れているた
め、１子機器にサージが浸入する前にサージアブソーバ
でもってサージ金吸収する必要が多くなっているコ 斯かるサージアブソーバは大別して放電型のものと、金
属Ｅｆ化物バリスタ或いはシリコン半導体バリスタの様
な固体素子とに分けられ、本発明の属する固体素子はサ
ージ′域圧？高速で吸収する機能？育するが、サージ耐
量は比較的小嘔く、サージ耐量を大きくとれは静電容量
が大きくなるという相反した関係にある。そして静電容
量が大きくなると、；江刀損失が増え、荷Ｖここの傾向
は扁周波伝送路、扁速のデジタル信号伝送路などにおい
て著しくなるので、サージ吸収ｎとカメにフラング電圧
に彪書ｒ与えることなく半導体装置の静−！！容量て低
減芒ぜることかｌ要になっている０ このような静電容ｉｋ低減したものとして特開昭６０−
１４０８７８号公報に開示きれた半導体装置がある。こ
れは第６図（Ａ）に示すように半導体装置の等価的な静
電容量を小袋くすることｔ主目的として、１つ以上の主
ＰＮ接合Ｊ１の逆方向非線形特性全利用する不純物濃度
の小袋い半導体基板内にその主ＰＮ接合Ｊ１ とは逆
方向となる小袋な容童低減用ＰＮ接合Ｊ２ｙｔ形成して
その順方向特性を利用することにより、主ＰＮ接合によ
る静電容量に対し容量低減用ＰＮ接合による小石な容量
低減用の静電容量を直列に与え、これによって半導体素
子全体の静電容量を充分に小石＜シている。
、自然雷の直撃や誘導、或いは負荷の開閉などによって
サージて圧が生じ、特に通信装置、他の電子機器などの
高密度モジュール化の進展に伴い、サージ電圧や過電圧
に極めて弱いＩＣ，ＬＳＩ素子などが多用逼れているた
め、１子機器にサージが浸入する前にサージアブソーバ
でもってサージ金吸収する必要が多くなっているコ 斯かるサージアブソーバは大別して放電型のものと、金
属Ｅｆ化物バリスタ或いはシリコン半導体バリスタの様
な固体素子とに分けられ、本発明の属する固体素子はサ
ージ′域圧？高速で吸収する機能？育するが、サージ耐
量は比較的小嘔く、サージ耐量を大きくとれは静電容量
が大きくなるという相反した関係にある。そして静電容
量が大きくなると、；江刀損失が増え、荷Ｖここの傾向
は扁周波伝送路、扁速のデジタル信号伝送路などにおい
て著しくなるので、サージ吸収ｎとカメにフラング電圧
に彪書ｒ与えることなく半導体装置の静−！！容量て低
減芒ぜることかｌ要になっている０ このような静電容ｉｋ低減したものとして特開昭６０−
１４０８７８号公報に開示きれた半導体装置がある。こ
れは第６図（Ａ）に示すように半導体装置の等価的な静
電容量を小袋くすることｔ主目的として、１つ以上の主
ＰＮ接合Ｊ１の逆方向非線形特性全利用する不純物濃度
の小袋い半導体基板内にその主ＰＮ接合Ｊ１ とは逆
方向となる小袋な容童低減用ＰＮ接合Ｊ２ｙｔ形成して
その順方向特性を利用することにより、主ＰＮ接合によ
る静電容量に対し容量低減用ＰＮ接合による小石な容量
低減用の静電容量を直列に与え、これによって半導体素
子全体の静電容量を充分に小石＜シている。
これ？回路図で示すと、第６図（君）に示すように主Ｐ
Ｎ接合Ｊ０テもつサージ吸収用素子Ｄ１と逆向きに容量
低減用ＰＮ接合Ｊ２ ｋもつ容量低減用素子Ｄ２ で直
列接続したものと等価になる。
Ｎ接合Ｊ０テもつサージ吸収用素子Ｄ１と逆向きに容量
低減用ＰＮ接合Ｊ２ ｋもつ容量低減用素子Ｄ２ で直
列接続したものと等価になる。
しかしこの様な従来のサージ吸収用半導体装置は半導体
基板１の両主面から不純物をドーグせねばならないので
、製造工程が榎雑になジ、コストが誦くなるという欠点
があった、更にまた従来のものは靜電容址全小石くする
ために不純物濃度の小さい半導体基板１を用い、この半
導体基板の所定の領域に半導体基板とは別の導電型の不
純物の濃度の高い領域２．４を形成する構造なので、機
械的強度の関係及び半導体装置の特性などから半導体基
板の厚み七３００〜４００μｍよジも更に薄くし難いた
め、前記不純物濃度の高い領域２．４間に挾まれる低不
純物濃度の半導体基板部分の厚みが大きくならざるを得
ない。その厚みＷ＃′ｉキャリアの自由行程距離に比べ
薄くすることが望ましい０このようにサージ吸収機能を
行うサージ吸収用素子と直列に接続場扛る容量低減用素
子の順方向電圧降下が増大することは、サージを低く抑
えるという目的に対し逆行し、クランプ電圧が上昇して
しまうと共にサージ吸収時の成力損失が太きくなるばか
りでなく、発熱が増大し、サージ吸収能力ｔも制限して
しまうという欠点もめる。
基板１の両主面から不純物をドーグせねばならないので
、製造工程が榎雑になジ、コストが誦くなるという欠点
があった、更にまた従来のものは靜電容址全小石くする
ために不純物濃度の小さい半導体基板１を用い、この半
導体基板の所定の領域に半導体基板とは別の導電型の不
純物の濃度の高い領域２．４を形成する構造なので、機
械的強度の関係及び半導体装置の特性などから半導体基
板の厚み七３００〜４００μｍよジも更に薄くし難いた
め、前記不純物濃度の高い領域２．４間に挾まれる低不
純物濃度の半導体基板部分の厚みが大きくならざるを得
ない。その厚みＷ＃′ｉキャリアの自由行程距離に比べ
薄くすることが望ましい０このようにサージ吸収機能を
行うサージ吸収用素子と直列に接続場扛る容量低減用素
子の順方向電圧降下が増大することは、サージを低く抑
えるという目的に対し逆行し、クランプ電圧が上昇して
しまうと共にサージ吸収時の成力損失が太きくなるばか
りでなく、発熱が増大し、サージ吸収能力ｔも制限して
しまうという欠点もめる。
〔問題点ケ解決するための手段及び作用〕本発明では上
述したような従来のサージ吸収用半導体装置の欠点全除
去するために、第１の専Ｉこ型の低不純物一度碩域に埋
め込まれたこれと同−導電型の高不純物濃度領域勿共通
とし、−万は七の高不純物濃度領域とＰＮＮ接合影形成
るよう前記低不純物濃度領域に第２の４′、！Ｌ型の不
純物？ドーグすると共に、他方は前記高不純物濃度領域
に達しないが、好ましくはキャリアの自由行程距離内ま
で届くよう前記低不純物濃度領域に第２の導く型の不純
物をドーグすること？特徴としているので、同一製造工
程にて同一″ＩＬ−導体層内にサージ吸収用素子とその
静電容量を低減するための容量低減用素子とを形成でさ
、しかもその容量低減用素子の頑方向亀圧降下ケ低減で
きる。
述したような従来のサージ吸収用半導体装置の欠点全除
去するために、第１の専Ｉこ型の低不純物一度碩域に埋
め込まれたこれと同−導電型の高不純物濃度領域勿共通
とし、−万は七の高不純物濃度領域とＰＮＮ接合影形成
るよう前記低不純物濃度領域に第２の４′、！Ｌ型の不
純物？ドーグすると共に、他方は前記高不純物濃度領域
に達しないが、好ましくはキャリアの自由行程距離内ま
で届くよう前記低不純物濃度領域に第２の導く型の不純
物をドーグすること？特徴としているので、同一製造工
程にて同一″ＩＬ−導体層内にサージ吸収用素子とその
静電容量を低減するための容量低減用素子とを形成でさ
、しかもその容量低減用素子の頑方向亀圧降下ケ低減で
きる。
〔実施ｌ／＋］Ｊ
第１図によシネ発＋ｊｌに係るサージ吸収用半導体装置
の一実施例について説明すると、１は単結晶子導体基板
（図示せず）上に形成された非ｎ′に不純物濃度の低い
Ｎ−型のエピタキシャル層或いＦｉＮ−型の導電型でも
つ半導体基板（以下低不純物、Ａ度層というり、２はイ
オン打込み技術によってリン原子などｔ注入することに
より形成された、或いは後述するように拡散法により形
成てれた十分に不純物濃度の商いＮ＋型十 の埋込み鴻域、６はＮｕの埋込み１４域２とＰ＋ Ｎ接合Ｊ１ を形成するＰ 型の第１の領域、４は雄込
み顕＋Ｊ２２まで達せずに、その近傍において低不純物
濃度１−１とＰＮ接合Ｊ２ ｒ形成するよう第１の領域
２と同様にして形成場れたＰ＋シ 型の第２の′ＡＡｓ２絶縁膜、６．７はそれぞれ２１．
２２Ｑ額ｆ６．４にオーミックコンタクトとなるよう形
成場れた篭ｊである。
の一実施例について説明すると、１は単結晶子導体基板
（図示せず）上に形成された非ｎ′に不純物濃度の低い
Ｎ−型のエピタキシャル層或いＦｉＮ−型の導電型でも
つ半導体基板（以下低不純物、Ａ度層というり、２はイ
オン打込み技術によってリン原子などｔ注入することに
より形成された、或いは後述するように拡散法により形
成てれた十分に不純物濃度の商いＮ＋型十 の埋込み鴻域、６はＮｕの埋込み１４域２とＰ＋ Ｎ接合Ｊ１ を形成するＰ 型の第１の領域、４は雄込
み顕＋Ｊ２２まで達せずに、その近傍において低不純物
濃度１−１とＰＮ接合Ｊ２ ｒ形成するよう第１の領域
２と同様にして形成場れたＰ＋シ 型の第２の′ＡＡｓ２絶縁膜、６．７はそれぞれ２１．
２２Ｑ額ｆ６．４にオーミックコンタクトとなるよう形
成場れた篭ｊである。
第１の領域６と埋込み咀域２とにより形成された第１の
ＰＮ接合Ｊ１ は設定電圧以上の電圧が１謹極６，７
間に印加さｎるときアバランシェ降伏紮起して、Ｔ！Ｌ
極６，７間の電圧を設定電圧以下に保持する。第２の領
域４と低不純物濃度Ｉ脅１とによｐ形成爆九る第２のＰ
Ｎ接合Ｊ２ は第１のＰＮ接合Ｊ１ に比べて十分
小さな接合面積？！−育する。筐た第２の領域４と埋込
み領域２間に挾まれた低不純物濃度層部分１ は、好ま
しくはキャリアの自由行程距離以内の厚みになるように
形成逼れている。このことは、低不純物濃度層部分１′
の比抵抗が大きい場合でも、電流の大きい領域における
低不純物濃度層部分１′＋ の順方向電圧降下上増大させないＯＰ 型のオ＋ ２の領域４、Ｎ 型の埋込み領域２及びこれらに挾まれ
た低不純物濃度ノ一部分１′は各量低減用素子を構成し
ており、これらの条件が同じときその低不純物濃度層部
分１′の比抵抗を大きく丁ればするほどその静電容量を
小妬くできることが知られているが、その反面順方向電
圧降下が増大するという欠点がろる〇 この発明では低不純物濃度ノ一部分１′の厚みが好まし
くはキャリアの自由行程距離以内になるよう設定し１い
るので、大電流演域でも低不純物濃度ｊ一部分１′の比
抵抗を犬さくし又もそのノ・１方向電圧降下が壇太せず
、従ってＰＮ接合Ｊ２の接合面金十分小石くすることも
併せて容量低減用素子のｎ寛容量を十分に小石くできる
。葦たこの実施例では低不純物濃度ノー１の不純物濃度
を十分に小ちくできるので、第１、第２の値域６．４を
比較的接近して配置することが出来るＯ 次にこの半導体装置の拡散法による製造方法の一実施例
を簡単に説明する。
ＰＮ接合Ｊ１ は設定電圧以上の電圧が１謹極６，７
間に印加さｎるときアバランシェ降伏紮起して、Ｔ！Ｌ
極６，７間の電圧を設定電圧以下に保持する。第２の領
域４と低不純物濃度Ｉ脅１とによｐ形成爆九る第２のＰ
Ｎ接合Ｊ２ は第１のＰＮ接合Ｊ１ に比べて十分
小さな接合面積？！−育する。筐た第２の領域４と埋込
み領域２間に挾まれた低不純物濃度層部分１ は、好ま
しくはキャリアの自由行程距離以内の厚みになるように
形成逼れている。このことは、低不純物濃度層部分１′
の比抵抗が大きい場合でも、電流の大きい領域における
低不純物濃度層部分１′＋ の順方向電圧降下上増大させないＯＰ 型のオ＋ ２の領域４、Ｎ 型の埋込み領域２及びこれらに挾まれ
た低不純物濃度ノ一部分１′は各量低減用素子を構成し
ており、これらの条件が同じときその低不純物濃度層部
分１′の比抵抗を大きく丁ればするほどその静電容量を
小妬くできることが知られているが、その反面順方向電
圧降下が増大するという欠点がろる〇 この発明では低不純物濃度ノ一部分１′の厚みが好まし
くはキャリアの自由行程距離以内になるよう設定し１い
るので、大電流演域でも低不純物濃度ｊ一部分１′の比
抵抗を犬さくし又もそのノ・１方向電圧降下が壇太せず
、従ってＰＮ接合Ｊ２の接合面金十分小石くすることも
併せて容量低減用素子のｎ寛容量を十分に小石くできる
。葦たこの実施例では低不純物濃度ノー１の不純物濃度
を十分に小ちくできるので、第１、第２の値域６．４を
比較的接近して配置することが出来るＯ 次にこの半導体装置の拡散法による製造方法の一実施例
を簡単に説明する。
先ずエピタキシャル成長法により単結晶半導体基板（図
示せず）上に不Ｘ元物濃度の十分に低いエビ層（ｉ／ｍ
）ｋ形成する。このエビ層は第１図の低不純物ｄ度層１
６１３分に相当するものであｐ、以下低不純？ｌ洩度層
１ａという。次に第２図（Ａ）に示アように、低不純′
ＰＪ栓度層１ａ上に絶縁膜１０？形成した後に窓か′ケ
形尽し、そこから不純物？拡散して不純物濃度の十分に
篩いＮ 型の領域２ａｋ形成する。次に絶縁膜１０を除
去した後に丈にエビタギ７ヤル法により低不純物濃度＋
＊１ｂを成長させる（同図（８）ン。
示せず）上に不Ｘ元物濃度の十分に低いエビ層（ｉ／ｍ
）ｋ形成する。このエビ層は第１図の低不純物ｄ度層１
６１３分に相当するものであｐ、以下低不純？ｌ洩度層
１ａという。次に第２図（Ａ）に示アように、低不純′
ＰＪ栓度層１ａ上に絶縁膜１０？形成した後に窓か′ケ
形尽し、そこから不純物？拡散して不純物濃度の十分に
篩いＮ 型の領域２ａｋ形成する。次に絶縁膜１０を除
去した後に丈にエビタギ７ヤル法により低不純物濃度＋
＊１ｂを成長させる（同図（８）ン。
このときＮ十型の領域２ａから不純物が低不純物濃度層
１ｂに拡散でれ、その拡散は成長面１１に対しほぼ対称
的に行われることにより、領域２ｂ？！−形成する。こ
れら領域２ａと２ｂとが形Ｉｙ、−ｊる領域が第１図の
埋込み領域２に相当し、また領域１ａと１ｂとが形成す
る領域が第１図の低不純物濃度層１に相当する。次に同
図Ｃ）に示すように低不純物濃度層１ｂの上面に形成さ
ｎた絶縁膜５′に窓會投け、その窓を介してアクセクタ
不純物を所定の深場まで拡散してＰ“型の領域６′を形
成する０更に同図（Ｄ）に示すように絶縁膜５の所定位
置に設けた窓からアクセプ＋ タネ縫物を拡散してＰ 型の第２０領域４を形成する。
１ｂに拡散でれ、その拡散は成長面１１に対しほぼ対称
的に行われることにより、領域２ｂ？！−形成する。こ
れら領域２ａと２ｂとが形Ｉｙ、−ｊる領域が第１図の
埋込み領域２に相当し、また領域１ａと１ｂとが形成す
る領域が第１図の低不純物濃度層１に相当する。次に同
図Ｃ）に示すように低不純物濃度層１ｂの上面に形成さ
ｎた絶縁膜５′に窓會投け、その窓を介してアクセクタ
不純物を所定の深場まで拡散してＰ“型の領域６′を形
成する０更に同図（Ｄ）に示すように絶縁膜５の所定位
置に設けた窓からアクセプ＋ タネ縫物を拡散してＰ 型の第２０領域４を形成する。
この際、ｒ型の領域６′における不純物の拡散も進行し
、第１の領域６が形成てれる。
、第１の領域６が形成てれる。
この様にして各領域が形成嘔れるが、第２の領域４と埋
込み領域２間には博いｘｄ、好ましくはギヤリアの自由
行程距離以下の厚みのｉｌｔ！１’が必ず介在している
。
込み領域２間には博いｘｄ、好ましくはギヤリアの自由
行程距離以下の厚みのｉｌｔ！１’が必ず介在している
。
以上述べたように不発明によれば、静１４′８量七低減
するための容量低減用素子の構造に２いて、低不純物濃
度層の比抵抗を十分大きくしても太１流領域における７
”：ｎ方向電圧降下か増大しないようにしており、従っ
てサージ吸収用半導体装置の静屯容ｉを十分に小さくで
き、また製造工程勿片面からアベて行うことが出来るの
は勿論のこと、低不純物濃興領域の比抵抗で十分大きく
できるので分離鐵域を形成することｉくサージ吸収用素
子部と容量低減用素子部と金近づけて形成でき、半導体
装置？小型イヒできる。
するための容量低減用素子の構造に２いて、低不純物濃
度層の比抵抗を十分大きくしても太１流領域における７
”：ｎ方向電圧降下か増大しないようにしており、従っ
てサージ吸収用半導体装置の静屯容ｉを十分に小さくで
き、また製造工程勿片面からアベて行うことが出来るの
は勿論のこと、低不純物濃興領域の比抵抗で十分大きく
できるので分離鐵域を形成することｉくサージ吸収用素
子部と容量低減用素子部と金近づけて形成でき、半導体
装置？小型イヒできる。
第１図は不発明に係るサージ吸収用半導体装置の一実施
例ケ示す図、第２図（ＡＪ〜（Ｄ）はその製造工程で説
明するための礫１、閏・６図１（Ａ）、（Ｂ、ｌは一般
のサージ吸収用半４５体裟許？示す図である。 １．１′・・・低不純物１度ｊｊ ２・・・枕込み領
域６．４・・・２１、第２のＡ域 ５・・・絶縁膜 ６．７・・・電極 特許出願人 オリジン電気株式会社 羊 ３ 図
例ケ示す図、第２図（ＡＪ〜（Ｄ）はその製造工程で説
明するための礫１、閏・６図１（Ａ）、（Ｂ、ｌは一般
のサージ吸収用半４５体裟許？示す図である。 １．１′・・・低不純物１度ｊｊ ２・・・枕込み領
域６．４・・・２１、第２のＡ域 ５・・・絶縁膜 ６．７・・・電極 特許出願人 オリジン電気株式会社 羊 ３ 図
Claims (1)
- 第１の導電型の低不純物濃度層に埋め込まれた第１の
導電型の高不純物濃度領域と、該第１の導電型の高不純
物濃度領域とＰＮ接合を形成するよう前記第１の導電型
の低不純物濃度層に形成された第２の導電型の第１の領
域と、前記第１の導電型の高不純物濃度領域との間に前
記第１の導電型の低不純物濃度層の一部分が存在するよ
うに該第１の導電型の低不純物濃度層内に形成された第
２の導電型の第２の領域を備えたことを特徴とするサー
ジ吸収用半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21434786A JPS6370459A (ja) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | サ−ジ吸収用半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21434786A JPS6370459A (ja) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | サ−ジ吸収用半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6370459A true JPS6370459A (ja) | 1988-03-30 |
Family
ID=16654260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21434786A Pending JPS6370459A (ja) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | サ−ジ吸収用半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6370459A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57154879A (en) * | 1981-02-04 | 1982-09-24 | Rca Corp | Semiconductor device |
| JPS60140878A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-25 | Origin Electric Co Ltd | サージ吸収用半導体装置 |
-
1986
- 1986-09-11 JP JP21434786A patent/JPS6370459A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57154879A (en) * | 1981-02-04 | 1982-09-24 | Rca Corp | Semiconductor device |
| JPS60140878A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-25 | Origin Electric Co Ltd | サージ吸収用半導体装置 |
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