JP2500938B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置、特にパワーMOSFETや絶縁ゲー
ト型バイポーラトランジスタ等の絶縁ゲート型の半導体
装置におけるゲート絶縁膜の絶縁破壊耐量の向上に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to an improvement in the dielectric breakdown withstand capacity of a gate insulating film in an insulated gate semiconductor device such as a power MOSFET or an insulated gate bipolar transistor. is there.
〔従来の技術〕 第3図はパワーMOSFET素子1aの構造を示す断面図であ
る。同図において、N+層2の一方主面上にはN-層3がエ
ピタキシャル成長により形成されて半導体気板が構成さ
れている。このN-層3の表面から選択的に不純物を二段
階に分けて拡散させる二重拡散法により、P領域4が形
成され、このP領域4の表面から選択的に不純物を拡散
して、P領域4内に2個のN+領域5が一定間隔をもって
形成されている。さらに、N-層3の表面から各N+領域5
の表面の一部にかけてゲート絶縁膜6aと層間絶縁膜6bと
からなる絶縁層6が形成され、各絶縁層6の中には例え
ばポリシリコンから成るゲート電極7がそれぞれ形成さ
れている。また、P領域4およびN+領域5の両方に電気
的に接続されるようにAl等からなるソース電極8が形成
されている。また、N+半導体基板2裏面には金属からな
るドレイン電極9が形成されている。[Prior Art] FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a power MOSFET element 1a. In the figure, an N − layer 3 is formed on one main surface of the N + layer 2 by epitaxial growth to form a semiconductor vapor plate. The P region 4 is formed by the double diffusion method in which the impurities are selectively diffused from the surface of the N − layer 3 in two steps, and the impurities are selectively diffused from the surface of the P region 4 to form P region 4. Two N + regions 5 are formed in the region 4 at regular intervals. Furthermore, from the surface of the N − layer 3 to each N + region 5
An insulating layer 6 made up of a gate insulating film 6a and an interlayer insulating film 6b is formed over a part of the surface of the above, and a gate electrode 7 made of, for example, polysilicon is formed in each insulating layer 6. A source electrode 8 made of Al or the like is formed so as to be electrically connected to both the P region 4 and the N + region 5. A drain electrode 9 made of metal is formed on the back surface of the N + semiconductor substrate 2.
次に、このパワーMOSFET素子1aの動作について説明す
る。第3図に示すパワーMOSFET素子1aのドレイン電極9
とソース電極8間に一定のドレイン電圧VDSを印加した
状態で、ゲート電極7とソース電極8間にそのパワーMO
SFETのしきい値電圧VT以上のゲート電圧VGSを印加する
と、P領域4のうちN-層3とN+領域5とに狭まれ、かつ
ゲート電極7に対応する領域にチャネルが形成されてド
レイン電極9とソース電極8間にドレイン電流が流れ
る。したがって、ゲート電圧VGSを制御することにより
ドレイン電流を制御することができる。Next, the operation of this power MOSFET element 1a will be described. The drain electrode 9 of the power MOSFET element 1a shown in FIG.
With a constant drain voltage V DS applied between the gate electrode 7 and the source electrode 8, the power MO between the gate electrode 7 and the source electrode 8 is increased.
When a gate voltage V GS that is equal to or higher than the threshold voltage V T of the SFET is applied, a channel is formed in a region corresponding to the gate electrode 7 and narrowed between the N − layer 3 and the N + region 5 in the P region 4. As a result, a drain current flows between the drain electrode 9 and the source electrode 8. Therefore, the drain current can be controlled by controlling the gate voltage V GS .
なお、近年ではパワーMOSFET素子の性能は飛躍的に向
上し、例えばパワーMOSFET素子の欠点であったON抵抗が
0.03Ω程度に低減されたパワーMOSFET素子や、ドレイン
電圧が900〜1000VであるパワーWOSFET素子が実用化され
ている。In recent years, the performance of power MOSFET devices has dramatically improved, and for example, the ON resistance, which was a drawback of power MOSFET devices,
A power MOSFET device reduced to about 0.03Ω and a power WOSFET device with a drain voltage of 900 to 1000V have been put to practical use.
従来の半導体装置であるパワーMOSFET素子1aは以上の
ように構成されており、実使用状態においては第4図に
示すように、周辺回路と接続される。すなわち、パワー
MOSFET素子1aのソース電極8とドレイン電極9との間に
電源Eと負荷Zとが直列接続される一方、ゲート電極7
にドライバ回路Dが抵抗Rgを介して接続されている。The power MOSFET element 1a, which is a conventional semiconductor device, is configured as described above, and is connected to the peripheral circuit in the actual use state as shown in FIG. Ie power
A power supply E and a load Z are connected in series between the source electrode 8 and the drain electrode 9 of the MOSFET element 1a, while the gate electrode 7
Is connected to the driver circuit D via a resistor Rg.
ところで、第4図に示す等価回路状態でパワーMOSFET
素子1aを高速動作させると、従来より周知のように、第
5図の実線で示すような突入電圧Aがゲート電極7−ソ
ース電極8間に発生する。その結果、ゲート電極7とソ
ース電極8との間の絶縁層6が絶縁破壊されることがあ
る。これを防止するために、例えば抵抗Rgの値を大きく
設定することにより突入電圧を低く抑える手段が考えら
れるが、抵抗Rgの値が大きくなると、ゲート電極7−ソ
ース電極8間の電圧変化が第5図の一点破線Bで示すよ
うな電圧変化となり、スイッチングタイミングが長くな
り、パワーMOSFET素子1aの高速動作性が損なわれること
となる。By the way, in the equivalent circuit state shown in FIG.
When the element 1a is operated at a high speed, a rush voltage A as shown by a solid line in FIG. 5 is generated between the gate electrode 7 and the source electrode 8 as well known in the art. As a result, the insulating layer 6 between the gate electrode 7 and the source electrode 8 may be broken down. In order to prevent this, it is conceivable to set the value of the resistance Rg to a large value to suppress the inrush voltage to a low level. The voltage changes as shown by the dashed line B in FIG. 5, the switching timing becomes long, and the high-speed operability of the power MOSFET element 1a is impaired.
また、例えば負荷Zであるモータ等の駆動装置がオフ
状態になった途端に、ゲート電極7とソース電極8との
間に絶縁層6が瞬間的に破壊されることがある。これ
は、ゲート電極7とソース電極8との間の絶縁層6に静
電チャージが一定量以上蓄積され、その量がゲート電極
7とソース電極8との間の絶縁破壊耐量(以下「GS絶縁
破壊耐量」という)を越えるためである。In addition, the insulating layer 6 may be momentarily broken between the gate electrode 7 and the source electrode 8 as soon as a driving device such as a motor that is the load Z is turned off. This is because a certain amount or more of electrostatic charge is accumulated in the insulating layer 6 between the gate electrode 7 and the source electrode 8, and that amount is the dielectric breakdown withstand amount between the gate electrode 7 and the source electrode 8 (hereinafter referred to as “GS insulation”). This is because the "breakdown tolerance") is exceeded.
したがって、ゲート電極7とソース電極8との間の絶
縁層6の破壊を防止するためには、GS絶縁破壊耐量を向
上させることが望まれる。Therefore, in order to prevent the breakdown of the insulating layer 6 between the gate electrode 7 and the source electrode 8, it is desired to improve the GS breakdown resistance.
ここで、このGS絶縁破壊耐量は特にゲート絶縁膜6aの
厚みに大きく依存する。なぜならば、通常ゲート絶縁層
6aの厚みは層間絶縁膜6bの厚みに比べてかなり薄く、例
えば一般的なパワーMOSFET素子におけるゲート絶縁膜6
a,層間絶縁膜6bはそれぞれ1000Å,10000Å程度であるの
で、上記のような場合、厚みの薄いゲート絶縁膜6aがま
ず破壊されるからである。したがって、GS絶縁破壊耐量
を向上させるという見地からは、ゲート絶縁膜6aの厚み
を大きくすることが好ましい。Here, this GS dielectric breakdown withstand capacity greatly depends particularly on the thickness of the gate insulating film 6a. Because usually the gate insulation layer
The thickness of 6a is considerably smaller than the thickness of the interlayer insulating film 6b.
This is because the a and the interlayer insulating film 6b are about 1000 Å and 10000 Å, respectively, so that in the above case, the thin gate insulating film 6a is destroyed first. Therefore, from the viewpoint of improving the GS breakdown resistance, it is preferable to increase the thickness of the gate insulating film 6a.
しかしながら、近年低電圧でパワーMOSFET素子の制御
を行うことができるものが開発され、ゲート絶縁膜6aが
それに伴って薄く形成されるようになり、GS絶縁破壊耐
量が低下するという問題が生じている。特に、パワーMO
SFET素子とその他のバイポーラトランジスタ等とを同一
パッケージに組込んだ高付加価値のモジュール製品を製
造する場合、上記のようにゲート絶縁膜の厚み低減を伴
うGS絶縁破壊耐量の低下が発生して、パワーMOSFET素子
に不具合が発生すると、単にパワーMOSFET素子が使用不
可能となるという問題にとどまるだけでなく、このパワ
ーMOSFET素子を含むモジュール製品全体が使用不可能と
なり、モジュール製品の歩留が低下するという問題があ
る。However, in recent years, a device capable of controlling a power MOSFET element at a low voltage has been developed, and the gate insulating film 6a has been formed to be thin accordingly, which causes a problem that the GS breakdown resistance is lowered. . Especially power MO
When manufacturing a high-value-added module product that incorporates SFET elements and other bipolar transistors in the same package, as described above, the GS breakdown resistance decreases with the thickness reduction of the gate insulating film, When a failure occurs in the power MOSFET element, not only the problem that the power MOSFET element becomes unusable but also the entire module product including this power MOSFET element becomes unusable and the yield of the module product decreases. There is a problem.
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、GS絶縁破壊耐量が大きく高信頼性の半導体装
置を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a large GS breakdown resistance and high reliability.
この発明は、一方面上に第1電極と絶縁層を介して制
御電極とが形成される一方、他方面上に第2電極が形成
され、制御電極に印加される電位により第1および第2
電極間の導通・非導通が制御される絶縁ゲート型の半導
体装置を対象とする。そして、この発明の半導体装置
は、一方面側に設けられるとともに制御電極に電気接続
される制御電極用ボンディングパッドと、一方面側に設
けられるとともに第1電極と制御電極用ボンディングパ
ッドとの間に電気接続される抵抗体と、一方面側に半導
体上層部のうち制御電極用ボンディングパッドの下方を
含む領域に拡散によって形成されるとともに第1電極に
電気接続される第1導電型の島状領域と、島状領域の一
部の表面上に接触して形成されるとともに制御電極用ボ
ンディングパッドに電気接続される第2導電型のポリシ
リコン層とを備えている。ここに、島状領域とこの上に
接触して形成されたポリシリコンとはダイオードを構成
し、ダイオードと抵抗体とは絶縁層に蓄積されたチャー
ジをディスチャージするディスチャージ回路を構成す
る。According to the present invention, the first electrode and the control electrode are formed on one surface through the insulating layer, while the second electrode is formed on the other surface, and the first and second electrodes are formed by the potential applied to the control electrode.
The object is an insulated gate semiconductor device in which conduction / non-conduction between electrodes is controlled. The semiconductor device of the present invention includes a control electrode bonding pad that is provided on one surface side and is electrically connected to the control electrode, and between the first electrode and the control electrode bonding pad that is provided on the one surface side. An electrically connected resistor and a first conductivity type island-shaped region which is formed on one surface by diffusion in a region of the semiconductor upper layer portion below the control electrode bonding pad and electrically connected to the first electrode. And a second conductive type polysilicon layer formed in contact with a part of the surface of the island region and electrically connected to the control electrode bonding pad. Here, the island region and the polysilicon formed in contact therewith form a diode, and the diode and the resistor form a discharge circuit for discharging the charge accumulated in the insulating layer.
この発明における半導体装置では、第1電極と制御電
極用ボンディングパッドとの間、つまり第1電極と制御
電極との間に抵抗体とダイオードとがともに電気接続さ
れているので、これらの抵抗体とダイオードとから構成
されるディスチャージ回路の働きによって絶縁層に蓄積
されたチャージを迅速にディスチャージし、第1電極と
制御電極との間の絶縁耐量を向上させている。この場
合、ディスチャージ回路を構成するダイオードが、第1
導電型の島状領域とこの上に接触して形成された第2導
電型のポリシリコン層とから構成されているので、この
ダイオードの接合部を浅く形成できる。よって、このダ
イオードの存在に起因する寄生回路の影響を低減して、
半導体装置のアバランシェ耐量を高めることができる。
また、ディスチャージ回路を構成するダイオードが、ポ
リシリコン層から構成されているので、ポリシリコン層
の抵抗値の調節等によってダイオードの耐圧を簡易に調
節することができる。さらに、ディスチャージ回路を構
成するダイオードが、制御電極用ボンディングパッドの
下方を含む領域に拡散によって形成された島状領域から
構成されているので、設計上の配置や加工上要求される
精度に関してダイオードの電極を取り出すことが容易と
なるとともに、制御電極用ボンディングパッドの下方に
形成すべき島状領域の一部をダイオードとして利用する
ことによって製造工程が簡易なものとなる。In the semiconductor device according to the present invention, the resistor and the diode are electrically connected together between the first electrode and the control electrode bonding pad, that is, between the first electrode and the control electrode. The charge accumulated in the insulating layer is rapidly discharged by the function of the discharge circuit including the diode, and the dielectric strength between the first electrode and the control electrode is improved. In this case, the diode forming the discharge circuit is the first
Since it is composed of the conductive type island region and the second conductive type polysilicon layer formed in contact therewith, the junction portion of this diode can be formed shallowly. Therefore, the influence of the parasitic circuit due to the existence of this diode is reduced,
The avalanche resistance of the semiconductor device can be increased.
Further, since the diode forming the discharge circuit is formed of the polysilicon layer, the breakdown voltage of the diode can be easily adjusted by adjusting the resistance value of the polysilicon layer or the like. Furthermore, since the diode that constitutes the discharge circuit is composed of the island-shaped region formed by diffusion in the region including the lower portion of the bonding pad for the control electrode, the accuracy of the diode in terms of design placement and processing is improved. The electrode can be taken out easily, and the manufacturing process can be simplified by utilizing a part of the island-shaped region to be formed below the control electrode bonding pad as a diode.
第1図はこの発明にかかる半導体装置の一実施例を示
す断面図である。同図に示すように、実使用においては
半導体基板にパワーMOSFET素子1aを複数設け、ソース電
極層80によりこれら複数のパワーMOSFET素子1aを並列接
続して、1つのパワーMOSFET1を形成している。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention. As shown in the figure, in actual use, a plurality of power MOSFET elements 1a are provided on the semiconductor substrate, and the plurality of power MOSFET elements 1a are connected in parallel by the source electrode layer 80 to form one power MOSFET 1.
また、適当な位置にポンディングパッドを設け、パワ
ーMOSFET1の適当な部位と電気的に接続している。すな
わち、N-層3の上層部の一部に島状のP領域10を形成
し、絶縁層6を介してP領域10上にゲート用ボンディン
グパッド11が形成されている。ここで、ゲート用ボンデ
ィングパッド11に対応するN-層3にP領域10を設けてい
る理由は、第1図中の領域aにおける電界集中の緩和
と、ボンディング工程時にパワーMOSFET1に与えられる
ダメージの軽減を図るためである。そして、図示を省略
する配線手段によりゲート用ボンディングパッド11と各
ゲート電極7とを電気的に接続し、さらにワイヤボンデ
ィング工程においてゲート用ボンディングパッド11とリ
ードフレーム(図示省略)とをアルミ細線等のボンディ
ングワイヤ(図示省略)により電気的に接続し、これら
ゲート用ボンディングパッド11,ボンディングワイヤ,
リードフレームおよび配線手段を介して、外部から適当
な電位がゲート電極7に供給されるように構成されてい
る。Also, a bonding pad is provided at an appropriate position and electrically connected to an appropriate portion of the power MOSFET 1. That is, the island-shaped P region 10 is formed in a part of the upper layer portion of the N − layer 3, and the gate bonding pad 11 is formed on the P region 10 via the insulating layer 6. Here, the reason why the P region 10 is provided in the N − layer 3 corresponding to the gate bonding pad 11 is that the electric field concentration is relaxed in the region a in FIG. 1 and that damage to the power MOSFET 1 during the bonding process is caused. This is to reduce it. Then, the gate bonding pad 11 and each gate electrode 7 are electrically connected by a wiring means (not shown), and the gate bonding pad 11 and the lead frame (not shown) are made of aluminum thin wire or the like in the wire bonding step. It is electrically connected by a bonding wire (not shown), and these gate bonding pad 11, bonding wire,
An appropriate electric potential is externally supplied to the gate electrode 7 via the lead frame and the wiring means.
また、ソース電極層80の適当な位置にソース用ボンデ
ィング領域(図示省略)を設け、さらにワイヤボンディ
ング工程においてソース用ボンディング領域とリードフ
レーム(図示省略)とをアルミ細線等のボンディングワ
イヤ(図示省略)により電気的に接続している。そし
て、これらソース電極層80,ボンディングワイヤおよび
リードフレームを介して、外部から適当な電位がP領域
4およびN+領域5の両方に供給されるように構成されて
いる。Further, a source bonding region (not shown) is provided at an appropriate position of the source electrode layer 80, and in the wire bonding process, the source bonding region and the lead frame (not shown) are bonded with a bonding wire (not shown) such as an aluminum thin wire. It is electrically connected by. Then, an appropriate electric potential is externally supplied to both the P region 4 and the N + region 5 via the source electrode layer 80, the bonding wire and the lead frame.
また、P領域10の表面領域の一部にN型ポリシリコン
層13が形成され、コンタクトホール14を介してゲート用
ボンディングパッド11と電気的に接続されている。な
お、同図への図示を省略したが、P領域10は絶縁層6の
所定位置に設けられたコンタクトホールを介してソース
電極層80と電気的に接続されている。Further, an N-type polysilicon layer 13 is formed on a part of the surface region of the P region 10 and is electrically connected to the gate bonding pad 11 via the contact hole 14. Although not shown in the figure, the P region 10 is electrically connected to the source electrode layer 80 through a contact hole provided at a predetermined position of the insulating layer 6.
また、P領域10上に位置する絶縁層6にポリシリコン
等からなる抵抗体15が設けられており、低抗体15の一方
端とゲート用ボンデンィグパッド11が電気的に接続され
るとともに、抵抗体15の他方端とソース電極層80が電気
的に接続されている。これにより、抵抗体15を介してゲ
ート用ボンディングパッド11とソース電極層80とが電気
的に接続されている。Further, a resistor 15 made of polysilicon or the like is provided on the insulating layer 6 located on the P region 10, and one end of the low antibody 15 and the bonding pad 11 for gate are electrically connected, and The other end of the resistor 15 and the source electrode layer 80 are electrically connected. As a result, the gate bonding pad 11 and the source electrode layer 80 are electrically connected via the resistor 15.
第2図は第1図の等価回路を示す回路図である。同図
において、16はN+層2,N-層3,P領域4,N+領域5,絶縁層6,
ゲート電極7,ソース電極層80およびドレイン電極9とで
構成されたパワーMOSFETであり、17はN型ポリシリコン
13とP領域10とで構成されたダイオードである。FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of FIG. In the figure, 16 is N + layer 2, N - layer 3, P region 4, N + region 5, insulating layer 6,
A power MOSFET composed of a gate electrode 7, a source electrode layer 80 and a drain electrode 9, and 17 is N-type polysilicon.
It is a diode composed of 13 and P region 10.
上記のようにパワーMOSFET1のゲート電極7−ソース
電極層80間にダイオード17が接続されることにより、従
来より周知のように、ダイオード17がクランプダイオー
ドとして作用し、絶縁層6に過大な電圧が加わることが
防止され、絶縁層6の絶縁破壊が防止される。この際、
ダイオード17がポリシリコン層13から形成されているの
で、このダイオード17の接合部をP領域10のポリシリコ
ン層13の直下に極めて浅く形成できる。したがって、こ
のダイオード17の存在に起因する寄生回路の影響を低減
して、ソース電極80とドレイン電極9と間の耐圧値を高
めてパワーMOSFET1のアバランシェ耐量を高めることが
できる。さらに、ダイオード17がポリシリコン層13から
形成されているので、ポリシリコン層13のパターニング
やこれへの注入量の調節によってその抵抗値に簡易に調
節することができ、これによってダイオード17の耐圧を
簡易に調節することができる。Since the diode 17 is connected between the gate electrode 7 and the source electrode layer 80 of the power MOSFET 1 as described above, the diode 17 functions as a clamp diode, and an excessive voltage is applied to the insulating layer 6 as is well known in the art. This prevents the insulation layer 6 from being applied and prevents dielectric breakdown of the insulating layer 6. On this occasion,
Since the diode 17 is formed of the polysilicon layer 13, the junction of the diode 17 can be formed extremely shallow just below the polysilicon layer 13 in the P region 10. Therefore, the influence of the parasitic circuit due to the presence of the diode 17 can be reduced, the withstand voltage value between the source electrode 80 and the drain electrode 9 can be increased, and the avalanche withstand capability of the power MOSFET 1 can be increased. Furthermore, since the diode 17 is formed from the polysilicon layer 13, it is possible to easily adjust the resistance value by patterning the polysilicon layer 13 and adjusting the injection amount into the polysilicon layer 13, and thereby the withstand voltage of the diode 17 is increased. It can be easily adjusted.
また、絶縁層6に蓄積されたプラス電荷はゲート電極
7から抵抗体15を介してソース電極層80に流れ、ディス
チャージされるために、絶縁層6の破壊が防止され、GS
絶縁破壊耐量が大きくなり、そのパワーMOSFET16の信頼
性が向上する。In addition, since the positive charge accumulated in the insulating layer 6 flows from the gate electrode 7 to the source electrode layer 80 via the resistor 15 and is discharged, the insulating layer 6 is prevented from being broken, and GS
The dielectric strength is increased, and the reliability of the power MOSFET 16 is improved.
なお、上記実施例では、第2図に示すように、ゲート
電極7−ソース電極層80間にダイオード17と抵抗体15と
をそれぞれ電気接続した場合について説明したが、抵抗
体15のみをゲート電極7−ソース電極層80間に電気接続
した場合でも上記と同様に絶縁層6に蓄積されたチャー
ジが抵抗体15を介してディスチャージされ、充分な絶縁
層6の破線防止が得られることは言うまでもない。In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the case where the diode 17 and the resistor 15 are electrically connected between the gate electrode 7 and the source electrode layer 80 has been described, but only the resistor 15 is connected to the gate electrode. Needless to say, even when the 7-source electrode layer 80 is electrically connected, the charge accumulated in the insulating layer 6 is discharged through the resistor 15 in the same manner as described above, and sufficient prevention of the broken line of the insulating layer 6 can be obtained. .
また、上記実施例ではゲート用ボンディングパッド11
近傍に低抗体15とN型ポリシリコン13とP領域10とで構
成されるダイオード17とを設けたが、抵抗体15およびダ
イオード17を設ける位置はこれに限定されるものではな
く、要は適当な位置に抵抗体とダイオードとを設け、第
2図に示すように、ゲート電極7−ソース電極80間に抵
抗体とダイオードとの並列体を電気接続すればよい。In the above embodiment, the gate bonding pad 11
The diode 17 composed of the low antibody 15, the N-type polysilicon 13 and the P region 10 is provided in the vicinity, but the positions where the resistor 15 and the diode 17 are provided are not limited to this, and the point is appropriate. A resistor and a diode may be provided at different positions, and a parallel body of the resistor and the diode may be electrically connected between the gate electrode 7 and the source electrode 80 as shown in FIG.
また、上記実施例ではNチャネルパワーMOSFET1の場
合について説明したが、この発明はPチャネルパワーMO
SFETにも適用することができる。Further, although the case of the N-channel power MOSFET 1 has been described in the above embodiment, the present invention is applicable to the P-channel power MO.
It can also be applied to SFET.
また、上記実施例ではパワーMOSFETについて説明した
が、他の絶縁ゲート型半導体装置、例えば絶縁ゲート型
バイポーラトランジスタに本発明を適用することも可能
であり、上記と同様に、絶縁ゲート型バイポーラトラン
ジスタの絶縁破壊耐量を向上させることができる。Further, although the power MOSFET has been described in the above embodiments, the present invention can be applied to other insulated gate type semiconductor devices, for example, an insulated gate type bipolar transistor. The dielectric breakdown resistance can be improved.
以上のようにこの発明によれば、第1電極と制御電極
との間に抵抗体とダイオードがともに電気接続されてい
るので、これらの抵抗体とダイオードとから構成される
ディスチャージ回路の働きによって絶縁層に蓄積された
チャージを迅速にディスチャージし、第1電極と制御電
極との間の絶縁耐量を向上させることができ、その信頼
性をたかめることができる。この場合、ディスチャージ
回路を構成するダイオードが、第1導電型の島状領域と
この上に接触して形成された第2導電型のポリシリコン
層とから構成されているので、このダイオードの接合部
を浅く形成できる。よって、このダイオードの存在に起
因する寄生回路の影響を低減して、半導体装置のアバラ
ンシェ耐量を高めることができ、その信頼性を損なうこ
とがない。また、ディスチャージ回路を構成するダイオ
ードがポリシリコン層から構成されているので、ポリシ
リコン層の抵抗値の調節等によってダイオードの耐圧を
容易に調節することができる。さらに、ディスチャージ
回路を構成するダイオードが制御電極用ボンディングパ
ッドのための島状領域から構成されているので、このダ
イオードの電極を引き出すことが容易となるとともに、
この島状領域の一部をダイオードとして利用することに
よって製造工程が簡易なものとなる。As described above, according to the present invention, since the resistor and the diode are electrically connected together between the first electrode and the control electrode, insulation is achieved by the action of the discharge circuit including the resistor and the diode. The charge accumulated in the layer can be promptly discharged, the dielectric strength between the first electrode and the control electrode can be improved, and the reliability thereof can be increased. In this case, since the diode forming the discharge circuit is composed of the first conductivity type island-shaped region and the second conductivity type polysilicon layer formed in contact therewith, the junction portion of the diode is formed. Can be formed shallowly. Therefore, the influence of the parasitic circuit due to the presence of this diode can be reduced, and the avalanche withstand capability of the semiconductor device can be increased, without impairing its reliability. Further, since the diode forming the discharge circuit is formed of the polysilicon layer, the breakdown voltage of the diode can be easily adjusted by adjusting the resistance value of the polysilicon layer. Furthermore, since the diode that constitutes the discharge circuit is composed of the island-shaped region for the control electrode bonding pad, it becomes easy to pull out the electrode of this diode, and
By using a part of this island region as a diode, the manufacturing process can be simplified.
第1図はこの発明にかかる半導体装置であるパワーMOSF
ETを示す断面図、第2図は第1図の部分等価回路を示す
回路図、第3図はパワーMOSFET素子を示す断面図、第4
図は従来の半導体装置の使用例を示す等価回路図、第5
図は時間に対するゲート−ソース電極間の電圧変化を示
す図である。 図において、6は絶縁層、7はゲート電極、9はコレク
タ電極、15は抵抗体、80はソース電極層である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 shows a power MOSF which is a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing an ET, FIG. 2 is a circuit diagram showing a partial equivalent circuit of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view showing a power MOSFET element.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram showing a usage example of a conventional semiconductor device.
The figure shows the voltage change between the gate and source electrodes with respect to time. In the figure, 6 is an insulating layer, 7 is a gate electrode, 9 is a collector electrode, 15 is a resistor, and 80 is a source electrode layer. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
電極とが形成される一方、他方面上に第2電極が形成さ
れ、前記制御電極に印加される電位により前記第1およ
び第2電極間の導通・非導通が制御される絶縁ゲート型
の半導体装置であって、 前記一方面側に設けられるとともに、前記制御電極に電
気接続される制御電極用ボンディングパッドと、 前記一方面側に設けられるとともに、前記第1電極と前
記制御電極用ボンディングパッドとの間に電気接続され
る抵抗体と、 前記一方面側の半導体上層部のうち前記制御電極用ボン
ディングパッドの下方を含む領域に拡散によって形成さ
れるとともに、前記第1電極に電気接続される第1導電
型の島状領域と、 前記島状領域の一部の表面上に接触して形成されるとと
もに、前記制御電極用ボンディングパッドに電気接続さ
れる第2導電型のポリシリコン層とを備え、 前記島状領域と当該島状領域上に接触して形成された前
記ポリシリコン層とが、ダイオードを構成し、 前記ダイオードと前記抵抗体とが、前記絶縁層に蓄積さ
れたチャージをディスチャージするディスチャージ回路
を構成することを特徴とする半導体装置。1. A first electrode and a control electrode are formed on one surface through an insulating layer, while a second electrode is formed on the other surface, and the first electrode is formed by a potential applied to the control electrode. And an insulating gate type semiconductor device in which conduction / non-conduction between the second electrodes is controlled, the control electrode bonding pad being provided on the one surface side and electrically connected to the control electrode. A resistor provided on the one side and electrically connected between the first electrode and the control electrode bonding pad; and below the control electrode bonding pad in the semiconductor upper layer portion on the one side. A first conductive type island region that is formed in the region by diffusion and electrically connected to the first electrode; and a control electrode that is formed in contact with a part of the surface of the island region. for A second conductive type polysilicon layer electrically connected to the bonding pad, wherein the island-shaped region and the polysilicon layer formed in contact with the island-shaped region form a diode; A semiconductor device in which the resistor and the resistor form a discharge circuit for discharging a charge accumulated in the insulating layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295221A JP2500938B2 (en) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295221A JP2500938B2 (en) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02140981A JPH02140981A (en) | 1990-05-30 |
| JP2500938B2 true JP2500938B2 (en) | 1996-05-29 |
Family
ID=17817774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63295221A Expired - Lifetime JP2500938B2 (en) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500938B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-11-22 JP JP63295221A patent/JP2500938B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02140981A (en) | 1990-05-30 |
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