JPH0770740B2 - Surge protection device - Google Patents
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- JPH0770740B2 JPH0770740B2 JP11218491A JP11218491A JPH0770740B2 JP H0770740 B2 JPH0770740 B2 JP H0770740B2 JP 11218491 A JP11218491 A JP 11218491A JP 11218491 A JP11218491 A JP 11218491A JP H0770740 B2 JPH0770740 B2 JP H0770740B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、雷とかスイッチング・
サージ等、各種サージ要因に基づく異常高電圧ないし異
常大電流から電気回路系を保護するための二端子型サー
ジ防護デバイスにおける改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to lightning, switching,
The present invention relates to an improvement in a two-terminal type surge protection device for protecting an electric circuit system from an abnormally high voltage or an abnormally large current caused by various surge factors such as surge.
【0002】[0002]
【従来の技術】サージ防護デバイスと呼び得るものは、
二端子型に限定してもこれまで種々考案されてきたが、
中でも好ましくは、サージの印加によって降伏したと
き、単にデバイス両端電圧を一定の降伏電圧値にクラン
プするだけではなく(すなわち、単なる定電圧ダイオー
ドではなくて)、デバイスが降伏して素子電流が流れ始
めた後、それがブレーク・オーバ電流値以上にまで増加
すると負性特性を示してブレーク・オーバし、素子両端
電圧を降伏電圧よりも低いクランプ電圧に遷移させるこ
とで大電流の吸収を可能としたタイプである。こうした
タイプのサージ防護デバイスは、最初の降伏メカニズム
に雪崩降伏ないしはツェナ降伏を利用するものとパンチ
・スルー現象を利用するものとがあるが、特に後者のパ
ンチ・スルー型に関しては、本出願人においてもすで
に、特開昭62−65383号公報;特開昭62−15
4776号公報;特公平1−33951号公報(特開昭
62−65382号公報);にて各種の改良案共々、詳
しく開示している。本発明自体は、後述のように、少数
キャリア注入に基づく正帰還現象を介し、ブレーク・オ
ーバ特性を示すものであれば、最初の降伏メカニズムが
何であっても適用の対象とすることができるが、本項で
はまず、従来例の説明として、上に掲げた公報群に開示
の発明に基づいて作製し得る比較的基本的な構成の二端
子型サージ防護デバイスを例に挙げ、その動作共々、図
10に即して説明する。図示されているサージ防護デバ
イス10は、一般に半導体基板であって良い第一の半導
体領域1を有し、その導電型はp、nのいずれかに設定
され、それに応じて他の領域の導電型も決定されて行
く。ここでは説明の便宜のため、第一半導体領域1の導
電型はn型とする。第一半導体領域1の表裏両主面の
中、一方の主面には、順次、二重拡散技術で形成された
第二半導体領域2と第三領域3とがあり、また、また、
この同じ主面には、これら第二半導体領域2や第三領域
3に対し、適宜横方向に離間した位置に第四半導体領域
4も形成されている。このような構造のサージ防護デバ
イス10は、構造的にも第二、第三領域2,3に対し、
第四領域4が第一半導体領域1の一表面上にあって横方
向に離間して位置し、また、後述するように、動作上
も、素子電流が主としてこの方向に沿って流れるので、
ラテラル型ないし横型と呼ばれる(以下では横型と呼
ぶ)。これに対し、第一半導体領域1の一主面には第二
半導体領域と第三領域が形成され、対向する他の主面に
第四半導体領域が形成されたタイプのものもあって、こ
れらは各領域が第一半導体領域1の厚味方向に沿って上
下の積層関係となることから、ヴァーティカル型ないし
縦型と呼ばれるが、本発明は特に、横型構造に関して限
定的に考えられる改良に関するものなので、同じ従来例
ではあっても、こうした縦型構造には触れないものとす
る。2. Description of the Related Art What can be called a surge protection device is
Even if limited to a two-terminal type, various ideas have been devised so far,
Above all, when it is broken down by applying a surge, it is preferable not only to clamp the voltage across the device to a constant breakdown voltage value (that is, not just a constant voltage diode) but also to break down the device and start the element current. After that, when it increases to more than the breakover current value, it shows a negative characteristic and breaks over, making it possible to absorb a large current by transitioning the voltage across the device to a clamp voltage lower than the breakdown voltage. It is a type. These types of surge protection devices include those using avalanche breakdown or zener breakdown as the first breakdown mechanism and those utilizing the punch-through phenomenon. Have already been disclosed in JP-A-62-65383; JP-A-62-15.
Japanese Patent Publication No. 4776; Japanese Examined Patent Publication No. 1-33951 (Japanese Patent Laid-Open No. 62-65382) disclose various improvement plans in detail. As will be described later, the present invention itself can be applied regardless of the first breakdown mechanism as long as it exhibits a breakover characteristic through a positive feedback phenomenon based on minority carrier injection. In this section, first, as a description of a conventional example, a two-terminal surge protection device having a relatively basic configuration that can be manufactured based on the invention disclosed in the publications listed above is taken as an example, and its operation is Description will be given with reference to FIG. The illustrated surge protection device 10 has a first semiconductor region 1, which may generally be a semiconductor substrate, the conductivity type of which is set to either p or n, and the conductivity type of the other regions accordingly. Also decided. Here, for convenience of description, the conductivity type of the first semiconductor region 1 is n-type. Of the front and back main surfaces of the first semiconductor region 1, one main surface has a second semiconductor region 2 and a third region 3 sequentially formed by a double diffusion technique, and
On the same main surface, a fourth semiconductor region 4 is also formed at a position appropriately laterally separated from the second semiconductor region 2 and the third region 3. The surge protection device 10 having such a structure is structurally provided with respect to the second and third regions 2 and 3.
The fourth regions 4 are located on one surface of the first semiconductor region 1 and are laterally spaced apart from each other, and as will be described later, the device current mainly flows along this direction during operation,
It is called lateral type or horizontal type (hereinafter referred to as horizontal type). On the other hand, there is also a type in which the second semiconductor region and the third region are formed on one main surface of the first semiconductor region 1 and the fourth semiconductor region is formed on the other main surface facing each other. Is referred to as a vertical type or a vertical type because each region has a vertical stacking relationship along the thickness direction of the first semiconductor region 1. However, the present invention relates to a limited improvement that can be considered particularly with respect to a horizontal structure. Therefore, even in the same conventional example, such a vertical structure will not be touched.
【0003】しかるに、第二半導体領域2の導電型は第
一半導体領域1のそれと逆である必要があり、したがっ
て図示のように、第一半導体領域1がn型である場合に
はこの第二半導体領域2の導電型はp型となる。ただ
し、後述する初期降伏現象に特にパンチ・スルーを利用
する場合には、第二半導体領域2は少し低濃度のp型、
すなわちp- 型に設定した方が良いこともある。また、
第三領域3は図示の場合、半導体領域とされているが、
原理的にはこれに限らず、後述のようにパンチ・スルー
を起こした際の主電流線路の一端部を形成するので、望
ましくは高導電率であることが良いものの、シリサイド
や金属によっても形成することができる。そうは言って
も一般的なのは、やはり半導体領域とすることで、その
場合には第三領域3の導電型は第二半導体領域2とは逆
導電型とされる。したがって図示の場合にはn型となっ
ており、これに高導電率であることを示す意味も含め、
高濃度であるn+ の表記を施している。同様のことは第
四領域4についても言え、ここで示しているように、一
方の極性のサージを吸収するだけで良いのならば、これ
も必ずしも半導体領域でなくて良く、後述の動作から理
解されるように、第一半導体領域1に対し第一半導体領
域1にとっての少数キャリアを注入できれば良い。した
がって、例えばシリサイド等も用いることもできるし、
第一半導体領域1がp型の場合には金属材料を選択する
こともできる。半導体領域とする場合には当然、その導
電型は第一半導体領域1のそれとは逆のp型とされる。However, the conductivity type of the second semiconductor region 2 must be opposite to that of the first semiconductor region 1, and therefore, as shown in the figure, when the first semiconductor region 1 is n-type, The conductivity type of the semiconductor region 2 is p-type. However, when the punch-through is particularly used for the initial yielding phenomenon described later, the second semiconductor region 2 has a slightly low concentration of p-type,
That is, it may be better to set the p - type. Also,
The third region 3 is a semiconductor region in the illustrated case,
In principle, the invention is not limited to this, and since one end of the main current line is formed when punch-through occurs as described later, it is desirable that it has high conductivity, but it is also formed of silicide or metal. can do. That being said, it is common to use a semiconductor region as well, in which case the conductivity type of the third region 3 is opposite to that of the second semiconductor region 2. Therefore, in the case of the figure, it is n-type, and including the meaning of high conductivity,
The high concentration of n + is given. The same thing can be said for the fourth region 4, but as shown here, if it is sufficient to absorb the surge of one polarity, this is not necessarily the semiconductor region, and it will be understood from the operation described later. As described above, it is sufficient that minority carriers for the first semiconductor region 1 can be injected into the first semiconductor region 1. Therefore, for example, silicide or the like can be used,
When the first semiconductor region 1 is p-type, a metal material can be selected. When it is used as a semiconductor region, its conductivity type is, of course, the p type opposite to that of the first semiconductor region 1.
【0004】こうした断面構造を有するサージ防護デバ
イス10からは、デバイス端子として、第四半導体領域
4にのみオーミック接触する第一デバイス端子T1 (図
面上で左側の端子)と、第二半導体領域2と第三半導体
領域3とに共通にオーミック接触する第二デバイス端子
T2 が取出されるが、これら第一、第二デバイス端子T
1 ,T2 間にサージ電圧が印加され、それが第一半導体
領域1と第二半導体領域2との間のpn接合に逆バイア
スを印加する位相で、かつ、相当程度に大きいものであ
ると、当該逆バイアスの印加により生じた第一、第二領
域間pn接合における空乏層は、第一半導体領域1の側
へのみならず、第三半導体領域3の側に向けても伸びて
行き、やがてのことに当該空乏層の上方端部が第三半導
体領域3に達することにより、第一半導体領域1と第三
半導体領域3とがパンチ・スルーする。こうなると、第
四半導体領域4から第一半導体領域1内に当該第一半導
体領域1にとっての少数キャリアが注入され、これが第
二半導体領域2で収集されて素子電流の流れ始めとな
る。こうしたパンチ・スルー動作の開始電圧が、これら
サージ防護デバイスの動作特性を示す図11中において
降伏電圧VBRと示されたものである。一方、例え第二半
導体領域2と第三半導体領域3とが第二デバイス端子T
2 に共通に接続されることで互いに電気的に短絡されて
いても、第二半導体領域2を介して流れ始めて以降、増
加して行く素子電流の電流値と、当該素子電流の第二半
導体領域2内における電流経路に沿った抵抗値との積に
より求められる電圧値(電圧降下)が、第二半導体領域
2と第三半導体領域3とにより形成されている整流性接
合(図示の場合は第三半導体領域3も半導体領域である
のでpn接合)の順方向電圧に等しくなると、このpn
接合がターン・オンし、第三半導体領域3から第二半導
体領域2に対し、第二半導体領域2にとっての少数キャ
リアの注入が起こる。そして、この第二半導体領域2へ
の少数キャリアの注入は、図11中、電流軸方向に急に
立ち上がって行く特性曲線部分に示されるように、結果
として第一、第二デバイス端子T1 ,T2 間に流れる素
子電流の更なる増大を招くことになり、これがまた、第
四半導体領域4から第一半導体領域1への少数キャリア
の注入を促進するという正帰還現象を招く。そのため、
図11の電圧対電流(V−I)特性図で見ると、第一、
第二デバイス端子T1 ,T2 間を通じてブレーク・オー
バ電流IBOとして示された値以上の大きさの電流が流れ
た場合、正帰還現象がデバイス内部で生じていることの
表れとして、当該図11の特性図上に良く示されている
ように、負性特性が生じ、第一、第二デバイス端子T
1 ,T2 間に表れるデバイス両端電圧はブレーク・オー
バを開始した時の電圧値であるブレーク・オーバ電圧V
BOよりも低く、さらには最初にパンチ・スルーを開始し
た時の降伏電圧VBRよりも低いクランプ電圧(ないしオ
ン電圧)VP に移行することができ、これにより、素子
の発熱を抑えながら大きなサージ電流の吸収が可能とな
る。こうしたサージ防護デバイス10により第一、第二
デバイス端子T1 ,T2 を介して吸収可能な最大電流値
は一般に“サージ耐量”と呼ばれ、また、一旦ターン・
オンしたデバイスがそのオン状態を維持し得る最小の素
子電流値が保持電流IH と呼ばれる。このようなブレー
ク・オーバ・タイプのサージ防護デバイスに対し、先に
少し述べたように、例えば単なる定電圧ダイオード型の
サージ防護デバイスであると、降伏しても素子両端電圧
は低くならず、むしろ吸収電流の増大と共に漸増傾向と
なるので、当該素子両端電圧と素子電流との積により決
定されるデバイス消費電力、ひいてはデバイスの発熱量
は相当に大きなものとなる。ブレーク・オーバ・タイプ
の優れている点はこの一事からしても証明される。From the surge protection device 10 having such a cross-sectional structure, as device terminals, a first device terminal T 1 (a terminal on the left side in the drawing) which makes ohmic contact only with the fourth semiconductor region 4 and a second semiconductor region 2 are provided. The second device terminal T 2 that is in ohmic contact with the third semiconductor region 3 is taken out.
A surge voltage is applied between 1 and T 2 , and it is a phase at which a reverse bias is applied to the pn junction between the first semiconductor region 1 and the second semiconductor region 2 and is considerably large. , The depletion layer in the pn junction between the first and second regions generated by the application of the reverse bias extends not only toward the first semiconductor region 1 side but also toward the third semiconductor region 3 side, Eventually, the upper end portion of the depletion layer reaches the third semiconductor region 3, so that the first semiconductor region 1 and the third semiconductor region 3 punch through. In this case, minority carriers for the first semiconductor region 1 are injected from the fourth semiconductor region 4 into the first semiconductor region 1, and the minority carriers are collected in the second semiconductor region 2 to start the device current flow. The start voltage of such punch-through operation is shown as the breakdown voltage V BR in FIG. 11 showing the operating characteristics of these surge protection devices. On the other hand, for example, the second semiconductor region 2 and the third semiconductor region 3 are the second device terminals T.
Even if they are electrically short-circuited by being commonly connected to 2 , the current value of the element current that increases after starting to flow through the second semiconductor region 2 and the second semiconductor region of the element current. The voltage value (voltage drop) obtained by the product of the resistance value along the current path in 2 is a rectifying junction formed by the second semiconductor region 2 and the third semiconductor region 3 (in the case of FIG. (3) Since the semiconductor region 3 is also a semiconductor region, if the forward voltage of the pn junction) becomes equal,
The junction is turned on, and the minority carriers are injected into the second semiconductor region 2 from the third semiconductor region 3 to the second semiconductor region 2. Then, the injection of the minority carriers into the second semiconductor region 2 results in the first and second device terminals T 1 and T 1 as shown in the characteristic curve portion that rises sharply in the current axis direction in FIG. This leads to a further increase in the device current flowing during T 2 , which also causes a positive feedback phenomenon that promotes the injection of minority carriers from the fourth semiconductor region 4 into the first semiconductor region 1. for that reason,
Looking at the voltage-current (VI) characteristic diagram of FIG. 11, the first,
When a current having a magnitude larger than the value shown as the breakover current I BO flows between the second device terminals T 1 and T 2 , the positive feedback phenomenon occurs as an indication that the phenomenon occurs inside the device. As shown in the characteristic diagram of No. 11, a negative characteristic is generated, and the first and second device terminals T
The voltage across the device appearing between 1 and T 2 is the breakover voltage V that is the voltage value when the breakover starts.
It is possible to shift to a clamp voltage (or ON voltage) V P that is lower than BO and lower than the breakdown voltage V BR at the time when punch-through is first started. Surge current can be absorbed. The maximum current value that can be absorbed by the surge protection device 10 via the first and second device terminals T 1 and T 2 is generally called "surge withstand", and once the
The minimum element current value at which the turned-on device can maintain its on-state is called the holding current I H. In contrast to such a break-over type surge protection device, as described above, for example, in the case of a simple constant voltage diode type surge protection device, the voltage across the element does not decrease even if it breaks down, rather Since there is a gradual increase tendency as the absorption current increases, the device power consumption determined by the product of the voltage across the element and the element current, and thus the amount of heat generated by the device, becomes considerably large. The advantage of the breakover type is proved even from this one thing.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかるに、原理構造的
に上記図10に示される構造に準じて作製されたブレー
ク・オーバ・タイプのサージ防護デバイス10は、先の
公報群中にても述べられている通り、本来はブレーク・
オーバ電流や保持電流の制御性も良く、サージ耐量の確
保も比較的容易な筈である。事実、本出願人においてそ
のような素子の作成に成功もしたが、逆に、思った程の
制御性が得られない場合もあった。その原因を追及した
所、一つの大きな要因として、次のような構造的原因が
掴めた。通常のこの種の半導体素子の作成分野では、特
に端子電極T1 ,T2 を取出す場合、対応する領域に対
し、幾何的な対称性を保ってオーミック接触領域を作っ
てしまいがちである。これに関し図示すると、図10の
原理構造は、具体的には図12に示されるようになる。
対応する符号は対応する構成要素を示すが、問題となる
のは第二半導体領域2と第三半導体領域3とに共通にオ
ーミック接触を採るためのオーミック電極32の付し方
である。明らかなように、第二デバイス端子T2 を取出
すためのオーミック電極32は、第三半導体領域3の表
面に接触すると共に、当該第三半導体領域3の両側の部
分PO ,PO において第二半導体領域2の表面にも接触
している。そのため、第一、第二デバイス端子T1,T2
間に図示極性(+,−)のサージが印加され、それが
所定の大きさ以上であって、第一半導体領域1と第二半
導体領域2との接合に直接に降伏が生ずるか、第一半導
体領域1と第三半導体領域3との間がパンチ・スルー
し、これに伴って直ちに第四半導体領域4から第一半導
体領域1に対して第一半導体領域1にとっての少数キャ
リア(図示の導電型の場合には正孔)が注入された場
合、図12中に模式的に矢印fH の群で示しているよう
に、当該正孔流は、オーミック電極32にあって第四半
導体領域4に近い側にて第二半導体領域2にオーミック
接触している部分に集中的に流れ込んでしまい、反対側
のオーミック接触部分PO にはほとんど流れ込まない状
況が生じ得る。これが故に、ブレーク・オーバ電流IBO
や保持電流IH の制御性が悪化し、かつまた、サージ耐
量の低下をも招くことがあったのである。However, the break-over type surge protection device 10 manufactured in principle according to the structure shown in FIG. 10 is also described in the above publications. As you can see, it was originally a break
The controllability of overcurrent and holding current should be good, and it should be relatively easy to secure the surge resistance. In fact, the applicant succeeded in producing such an element, but on the contrary, there were cases where the desired controllability was not obtained. After pursuing the cause, I found the following structural cause as one of the major factors. In the usual field of manufacturing this kind of semiconductor element, particularly when the terminal electrodes T 1 and T 2 are taken out, it is easy to form an ohmic contact region while maintaining geometric symmetry with respect to the corresponding region. When illustrated in this regard, the principle structure of FIG. 10 is specifically shown in FIG.
Corresponding reference numerals indicate corresponding constituent elements, but the problem is how to attach the ohmic electrode 32 for making ohmic contact commonly to the second semiconductor region 2 and the third semiconductor region 3. As is apparent, the ohmic electrode 32 for taking out the second device terminal T 2 is in contact with the surface of the third semiconductor region 3 and the second ohmic electrode 32 in the portions P O and P O on both sides of the third semiconductor region 3. It also contacts the surface of the semiconductor region 2. Therefore, the first and second device terminals T 1 , T 2
A surge of the polarity (+, −) shown in the drawing is applied between them, and the surge is equal to or more than a predetermined magnitude, and the breakdown occurs directly at the junction between the first semiconductor region 1 and the second semiconductor region 2. Punch-through occurs between the semiconductor region 1 and the third semiconductor region 3, and as a result, the fourth semiconductor region 4 immediately causes a minority carrier (conductivity shown in the figure) for the first semiconductor region 1 to the first semiconductor region 1. When holes are injected in the case of the type), as shown in the group of arrows f H in FIG. There may be a situation in which a portion that is in ohmic contact with the second semiconductor region 2 on the side closer to is concentratedly flows into the second semiconductor region 2 and hardly flows into the ohmic contact portion P O on the opposite side. Because of this, the breakover current I BO
Therefore, the controllability of the holding current I H is deteriorated, and the surge withstand capability may be reduced.
【0006】そこで本発明は、まず、こうした従来の横
型サージ防護デバイスにおける構造上の要因に起因する
欠陥を除去、解消し、ブレーク・オーバ電流や保持電流
の制御性ないしは安定性の向上を図り、できるだけ予定
通りのサージ耐量を確保し得る構造を提供せんとする。Therefore, the present invention first removes and eliminates defects due to structural factors in such a conventional lateral surge protection device, and improves the controllability or stability of breakover current and holding current. We will not provide a structure that can ensure the surge withstand capacity as scheduled.
【0007】さらに本発明は、以下のようにまた別な観
点から、この種の横型サージ防護デバイスにおける次の
ような問題点にも鑑みた。従来、図10や図12に示さ
れるような構造のサージ防護デバイス10においては、
デバイス端子T1 ,T2 間に印加されたサージの電圧が
ブレーク・オーバ電圧VBOよりも絶対値で小さい範囲内
にあるのにもかかわらず、ときとしてターン・オン(ブ
レーク・オーバ)してしまう誤動作を起こすことがあっ
た。そしてこの誤動作は、特に、持続時間が極めて短
く、電圧の波高値もそれ程に大きくはないため、本来な
らば特に吸収する必要もない「小さなサージ」が印加さ
れたときに生じた。そこで本出願人は、上記公報群に開
示されている発明を提案する以前にあって、この点につ
いてもその原因究明に努めた所、上記のような誤動作を
生んだサージは、確かに絶対値においては「小さなサー
ジ」ではあったが、立ち上がりが極めて急峻で、電圧の
時間微分値dV/dt(スルー・レイトと呼ぶ)がかなり高
かったことが分かった。その結果、そのように急峻なサ
ージが誤動作を招いた理由は次のように説明できた。上
述したように、原理的には図10や図12に示されるよ
うな構造のサージ防護デバイスには、第一半導体領域1
と第二半導体領域2とにより、サージが印加された時に
逆バイアスされるpn接合が形成されているため、この
ような接合に接合容量Cj が見込まれる。そこで、第
一、第二デバイス端子T1 ,T2 間にスルー・レイトが
dV/dtのサージが印加されると、この接合容量Cj を充
電する過渡的な電流として、次式(1) で表される変位電
流it が流れる。Further, the present invention has been made in view of the following problems in this type of lateral surge protection device from another viewpoint as follows. Conventionally, in the surge protection device 10 having the structure shown in FIGS. 10 and 12,
Although the voltage of the surge applied between the device terminals T 1 and T 2 is within the range smaller in absolute value than the breakover voltage V BO , it sometimes turns on (breaks over). It may cause a malfunction. This malfunction especially occurred when a "small surge" was applied that does not need to be absorbed in particular because the duration is extremely short and the peak value of the voltage is not so large. Therefore, the applicant of the present invention, before proposing the inventions disclosed in the above publications, tried to find out the cause in this respect as well, and the surge that caused the malfunction as described above is certainly an absolute value. Although it was a "small surge", it was found that the rising was extremely steep and the voltage differential value dV / dt (called slew rate) was quite high. As a result, the reason why such a steep surge caused a malfunction could be explained as follows. As described above, in principle, the surge protection device having the structure shown in FIGS.
Since the second semiconductor region 2 and the second semiconductor region 2 form a pn junction that is reverse-biased when a surge is applied, a junction capacitance C j is expected in such a junction. Therefore, there is a through rate between the first and second device terminals T 1 and T 2.
When a surge of dV / dt is applied, a displacement current i t expressed by the following equation (1) flows as a transient current that charges the junction capacitance C j .
【数11】 しかるに接合容量Cj は、サージ耐量を十分大きく取る
ために各領域を面積的に大きくすると、それに連れてか
なり大きくなる場合が多く、例えば100pF程度から
それ以上の値も普通に考えられる。その一方で、種々の
サージの性質や振舞いについては、すでに従来からも詳
しい考察、研究が多岐に亙って為されており、その結果
からすれば、例えば電話通信線路への雷サージ印加時等
にあっては、回路系への誘導ノイズ電圧値の波高値こ
そ、よしんば低くても、スルー・レイト(dV/dt)とし
ては100V/μs程度位までの値が十分に考えられ
る。そのため、これらの値を上記(1) 式に代入すると明
らかな通り、接合容量を充電する過渡的な電流の値it
は10mA程度になり得る。スルー・レイトが高くなれ
ばもっと大きくなり、いずれにしても、結構大きな値の
変位電流it が瞬時ではあるが流れ得るのである。[Equation 11] However, the junction capacitance C j often becomes considerably large when the area of each region is enlarged in order to obtain a sufficiently large surge withstand capability, and a value of, for example, about 100 pF or more is usually considered. On the other hand, the nature and behavior of various surges have been extensively studied and studied in the past, and the results show that, for example, when a lightning surge is applied to a telephone communication line, etc. In this case, even if the peak value of the voltage value of the induced noise voltage to the circuit system is low, the slew rate (dV / dt) value of about 100 V / μs can be sufficiently considered. Therefore, as is apparent by substituting these values into the above equation (1), the value of the transient current i t that charges the junction capacitance is
Can be as high as 10 mA. The higher the slew rate becomes, the larger the slew rate becomes, and in any case, a relatively large value of the displacement current i t can flow although it is instantaneous.
【0008】ところが、図10または図12に従って実
際に作製されるサージ防護デバイスでは、高速動作が要
求されることもあって、場合によっては第四半導体領域
4と第二半導体領域2との間の距離がかなり短く設計さ
れることがあり、そうしたデバイスにおけるブレーク・
オーバ電流IBOの値は余り大きく採れなくなる傾向にあ
るし、また、これまでのデバイス構造ないし作製法で
は、他の構成のサージ防護デバイスに比せば良いとは言
え、絶対的な意味では製造パラメータによるばらつきも
決して小さくはなかったこと等から、場合によってはブ
レーク・オーバ電流IBOの値が、上記のようにして求め
られるサージ印加時のそのときどきの変位電流値it と
対して変わらない程度に、ないしはそれ以下にさえなる
ことがあった。これが主たる原因となって、サージの尖
頭電圧値は設計上のブレーク・オーバ電圧VBOに至って
いないのにもかかわらず、デバイスがブレーク・オーバ
する現象を生じることがあったのである。図11の特性
図上で言えば、そのような誤動作が起きているときの実
効的なブレーク・オーバ電圧VBOは、当該特性図上に示
されている値よりもかなり小さい方(左側)に移行した
に等価となる。However, the surge protection device actually manufactured according to FIG. 10 or FIG. 12 requires high-speed operation, and in some cases, the surge protection device may be placed between the fourth semiconductor region 4 and the second semiconductor region 2. The distance may be designed to be fairly short, causing breaks in such devices.
The value of the overcurrent I BO tends to be too large, and although the device structure or the manufacturing method so far may be better than that of the surge protection device having another configuration, it is manufactured in an absolute sense. parameters from such possible variation was no means small by a value of some cases break-over current I BO is unchanged for a given time of the displacement current i t when a surge is applied, which is obtained as above It could be to a degree or even less. The main cause of this is that the device may break over even though the peak voltage value of the surge does not reach the designed break-over voltage V BO . In terms of the characteristic diagram of FIG. 11, the effective break-over voltage V BO when such a malfunction occurs is considerably smaller (on the left side) than the value shown on the characteristic diagram. It becomes equivalent to the one that was transferred.
【0009】そこで、本出願人においては、上記した公
報群中にてすでにその対策の一つを提案しており、これ
に基づく構造の一つが、本書添付の図13に示されるよ
うなものである。すなわち、特徴的なのは、第四半導体
領域4に電気的に接続する第一デバイス端子T1 が、同
時にまた、第四半導体領域4の近傍において第一半導体
領域1の主面にもオーミック接触しているということ
で、こうなっていると、第一半導体領域1と第二半導体
領域2とを逆バイアスする極性のサージが印加され、し
たがって第一半導体領域1と第四半導体領域4との接合
が順バイアスされる関係となる時にも、当該接合がター
ン・オンする前に、第一デバイス端子T1が第一半導体
領域1の主面に接触しているオーミック接触部分を介し
て第一半導体領域1中に当該第一半導体領域1にとって
の多数キャリアを流し込むことができ、これによって第
一半導体領域1と第二半導体領域2とで構成されるpn
接合の接合容量Cj を速やかに充電することができる。
事実、この手法により、一応は「小さなサージ」に応答
しないサージ防護デバイスを得るのに成功したし、一方
では、こうした接合容量充電のための当初の第一半導体
領域1への多数キャリアの注入という現象も、すでに説
明したパンチ・スルー発生後ではその基本的な動作自体
に悪影響を及ぼさないで済んだ。と言うのも、第一半導
体領域1と第三半導体領域3とがパンチ・スルーした後
に、上記した多数キャリアによる電流が増し、第四半導
体領域4の主として厚味方向(深さ方向)の電圧降下が
当該第四半導体領域4と第一半導体領域1との間の接合
の順方向電圧に等しくなると、そのときから第一半導体
領域1にとっての少数キャリアが第四半導体領域4から
注入され始めるため、以降、すでに述べたメカニズムに
より、デバイスの降伏からブレーク・オーバに至ること
ができるからである。また、ブレーク・オーバした後
は、一対のデバイス端子T1,T2 間のデバイス電流の
主電流通路は、端子T1 と第一半導体領域1とのオーミ
ック接触部分ではなく、第三半導体領域3と第四半導体
領域4を介する経路となり、これは第一半導体領域1に
対する端子T1のオーミック接触部分を有さない図10
または図12に示されるデバイスにおける状態とほぼ等
価となる。Therefore, the present applicant has already proposed one of the measures in the above-mentioned publications, and one of the structures based on this is as shown in FIG. 13 attached to this document. is there. That is, it is characteristic that the first device terminal T 1 electrically connected to the fourth semiconductor region 4 simultaneously makes ohmic contact with the main surface of the first semiconductor region 1 in the vicinity of the fourth semiconductor region 4. Therefore, in this case, a surge having a polarity that reversely biases the first semiconductor region 1 and the second semiconductor region 2 is applied, and therefore the junction between the first semiconductor region 1 and the fourth semiconductor region 4 is made. Even in the forward biased relationship, the first device terminal T 1 is contacted with the main surface of the first semiconductor region 1 via the ohmic contact portion before the junction is turned on. A majority carrier for the first semiconductor region 1 can be poured into the first semiconductor region 1, so that a pn composed of the first semiconductor region 1 and the second semiconductor region 2 is formed.
The junction capacitance C j of the junction can be quickly charged.
In fact, this approach has succeeded in obtaining surge protection devices that do not respond to "small surges", while at the same time introducing majority carriers into the first semiconductor region 1 for such junction capacitance charging. The phenomenon did not have a bad influence on the basic operation itself after the punch-through described above. This is because, after the first semiconductor region 1 and the third semiconductor region 3 are punched through, the current due to the majority carriers increases, and the voltage of the fourth semiconductor region 4 mainly in the thickness direction (depth direction). When the drop becomes equal to the forward voltage of the junction between the fourth semiconductor region 4 and the first semiconductor region 1, minority carriers for the first semiconductor region 1 begin to be injected from the fourth semiconductor region 4 from then on. After that, the device breakdown and the breakover can be performed by the mechanism already described. After the breakover, the main current path of the device current between the pair of device terminals T 1 and T 2 is not the ohmic contact part between the terminal T 1 and the first semiconductor region 1 but the third semiconductor region 3 And the fourth semiconductor region 4, which does not have an ohmic contact portion of the terminal T 1 with the first semiconductor region 1.
Alternatively, it is almost equivalent to the state in the device shown in FIG.
【0010】さらに、これまではパンチ・スルー型の従
来デバイスについて述べてきたが、断面構造上は図1
0、ないし図12に示されている構造とほとんど変わら
なくても、本出願人の知見によれば、第二半導体領域2
や第三半導体領域3の厚さを厚くする等の外、各領域の
幾何的パラメータや不純物濃度パラメータ等を適当に選
択すると、降伏開始の当初のメカニズムには雪崩降伏や
ツェナ降伏を利用し、ブレーク・オーバに関しては上記
したパンチ・スルー型と同様のメカニズムとなるサージ
防護デバイスも作製できることが分かったが、そのよう
なサージ防護デバイスや、はたまた、他の公知のサージ
防護デバイスにおいても、それが少数キャリア注入に伴
う正帰還現象を介してブレーク・オーバするタイプのも
のである場合には、上記した「小さなサージ」に対する
応答の問題が同様に起こることがあり、したがって、そ
れに対する上記の対策は、やはりそれらにも適用できる
ことも分かった。もっとも、雪崩降伏やツェナ降伏は、
一般に「ポイント・フェノメノン(局所現象)」と呼ば
れることもある通り、降伏をし始める個所、ないしは降
伏後も電界の集中する個所が局所的になり易いがため、
サージ耐量を大きく取るのが難しく、上記したパンチ・
スルー型デバイスに比べると不利である外、設計自由度
も小さく、製造パラメータに対する許容度も乏しい等、
やや劣った側面を見せる。しかし、そうした優劣の比較
をせず、ここで問題にした「小さなサージ」に対しての
応答やその対策についてだけ考えるならば、そうした雪
崩降伏型やツェナ降伏型のサージ防護デバイスにおいて
も、上記してきた議論はほぼそのまま適用することがで
きる。Further, although the conventional punch-through type device has been described so far, the cross-sectional structure shown in FIG.
According to the knowledge of the applicant, even if the structure is almost the same as that shown in FIG.
In addition to increasing the thickness of the third semiconductor region 3 and the like, if the geometrical parameters and impurity concentration parameters of each region are appropriately selected, avalanche breakdown and Zener breakdown are used as the initial mechanism of breakdown initiation. It has been found that a surge protection device having the same mechanism as the punch-through type described above can be produced in terms of breakover, but in such a surge protection device or other known surge protection devices, If it is of the type that breaks through via the positive feedback phenomenon associated with minority carrier injection, then the problem of response to "small surges" described above may occur as well, and thus We also found that the measures can be applied to them as well. However, avalanche surrender and Zena surrender
As it is generally called "Point Phenomenon (local phenomenon)", the point where breakdown begins or the point where the electric field concentrates after breakdown tends to be localized.
It is difficult to obtain a large surge resistance, and the punch
In addition to being disadvantageous compared to the through type device, the degree of freedom in design is small and the tolerance for manufacturing parameters is poor.
Show a slightly inferior side. However, if we do not compare such advantages and disadvantages but only consider the response to the “small surge” that is the problem here and its countermeasures, the above is also applied to such avalanche breakdown type and zener breakdown type surge protection devices. The discussion can be applied almost as is.
【0011】しかるに、上記のようにして第一半導体領
域に対してのオーミック接触を計ることにより、二端子
ブレーク・オーバ・タイプのサージ防護デバイスに認め
られることがあった「小さなサージ」に対する誤応答を
解消した所、今度はまた、別な問題が指摘されるに至っ
た。それは、このようにして作製されたサージ防護デバ
イスは「逆耐圧」を有さなくなるということである。こ
れは当然である。第一半導体領域1と第二半導体領域2
とが順方向にバイアスされる関係においては、第一半導
体領域1がオーミック接触部分を介して直接にデバイス
端子T1 に接触しているため、一対のデバイス端子T
1 ,T2 間には実質的に、単に順方向にダイオードが接
続される結果となるからである。もちろん、被保護回路
系に対してこの種のサージ防護デバイスを現実的に組込
んで行くことを考えると、実際上、逆耐圧はあった方が
良く、しかも、望ましくはサージ吸収に関する降伏電圧
VBRよりも高い値の逆耐圧であることが良い。However, by measuring the ohmic contact with the first semiconductor region as described above, an erroneous response to the "small surge" that is sometimes observed in the two-terminal break-over type surge protection device. However, this time, another problem was pointed out. That is, the surge protection device thus manufactured does not have "reverse withstand voltage". This is natural. First semiconductor region 1 and second semiconductor region 2
In the relationship where and are biased in the forward direction, since the first semiconductor region 1 is in direct contact with the device terminal T 1 via the ohmic contact portion, the pair of device terminals T 1
This is because the diode is substantially connected in the forward direction between 1 and T 2 . Of course, considering that a surge protection device of this kind is actually incorporated in the protected circuit system, it is actually better to have a reverse breakdown voltage, and more preferably, a breakdown voltage V related to surge absorption. It is better that the reverse breakdown voltage is higher than BR .
【0012】そこで本発明は、第二の目的として、この
点の解決をも計っており、第一デバイス端子T1 を第四
領域のみならず第一半導体領域に対してもオーミック接
触させるという手法を特に採らなくても、小さなサージ
に対する誤応答を防げる他の手段を提供せんとするもの
である。換言すれば、本発明のこの第二の目的は、必要
に応じ、逆耐圧を持つことのできる二端子ブレーク・オ
ーバ・タイプのサージ防護デバイスも提供できること,
とも言えるが、ただし、本発明のこの目的における主眼
は、あくまで、上記のような第一、第四領域双方に対す
るオーミック接触という手段にのみ限られることなく、
他の手法であっても同様に、小さくても急峻なサージに
対する対策が立てられるようにするという点、すなわち
設計の自由度を増したり技術の豊富化を計るものである
から、要求される製品によって逆耐圧の問題が生じない
ようであれば、そのようなオーミック接触構造や、さら
に他の手法との併存も差支えなく、逆に言って本発明
は、それら他の手法自体を積極的に排斥することをま
で、目的にしたものではない。Therefore, as a second object, the present invention aims to solve this problem, and a method of making the first device terminal T 1 ohmic-contact not only with the fourth region but also with the first semiconductor region. It is intended to provide another means of preventing a false response to a small surge even if the above is not taken. In other words, the second object of the present invention is to provide a two-terminal break-over type surge protection device that can have reverse breakdown voltage as required.
It can be said that, however, the main object of the present invention for this purpose is not limited to the means of ohmic contact with both the first and fourth regions as described above,
Even if other methods are used, it is necessary to take measures against steep surges even if they are small, that is, to increase the degree of freedom in design and to enrich technology, so that required products If the problem of reverse withstand voltage does not occur due to the above, such an ohmic contact structure and coexistence with other methods are acceptable, and conversely, the present invention positively rejects those other methods. It wasn't intended to be done.
【0013】さらに、ある意味ではこの第二の目的を達
成した結果として得られた知見ともなるが、上記第一の
目的における構造的工夫の外に、ブレーク・オーバ電流
IBOや保持電流IH の制御性を向上させ得るような構成
の提供も第三の目的としている。特にこの第三の目的
は、すでに提供されている図10や図12に示された従
来のサージ防護デバイスの特徴とも関連している。例え
ば先に述べたように、エネルギ的には小さくとも電圧の
時間微分値(dV/dt)の大きなサージに応答させないよ
うにするためには、方法論としては単純ではあるが、ブ
レーク・オーバ電流IBOそれ自体を大きくすれば良い。
しかし、それにはまた、それ以前の基本的課題として、
設計値に極力近いブレーク・オーバ電流IBOや保持電流
IH が得られるという保証が必要である。しかるに、既
述した本出願人の手になるサージ防護デバイスは、上掲
の公報群中に詳記の通り、従前の他の公知構造デバイス
に比すと遥かに設計自由度も大きく、設計精度も高かっ
たが、それでもなお、製造パラメータにこれらブレーク
・オーバ電流IBOや保持電流IH の値がかなり依存する
ことも多かった。にもかかわらず、当該各種パラメータ
に関する設計指針が確立しておらず、現場でのカット・
アンド・トライに頼る傾向を否めなかった。これがもし
改善されて、そうした製造パラメータに関する設計基準
を与えることができれば、必要に応じて必要な値のブレ
ーク・オーバ電流IBOや保持電流IH を得る上でも、ま
たデバイスごとのばらつきを抑え、安定なデバイス特性
を得る上でも極めて有利である。もちろん、サージ耐量
についても十分な値を得ることが望ましく、換言すれ
ば、デバイス中を流れる素子電流の均一化を計ることが
望ましい。したがって、上記の本発明第一の目的や第二
の目的に従って提供された小さなサージに対する新たな
対策手段がこの要件をも満たすことは、本発明のまた別
な目的ともなる。Further, in a sense, this is a finding obtained as a result of achieving the second object, but in addition to the structural device for the first object, the breakover current I BO and the holding current I H The third purpose is to provide a configuration that can improve the controllability of the. In particular, this third purpose is also related to the features of the conventional surge protection device shown in FIGS. 10 and 12 which have already been provided. For example, as described above, in order to prevent the response to a surge having a large time differential value (dV / dt) of the voltage even though the energy is small, the breakover current I BO itself should be large.
However, it also had the following basic challenges:
It is necessary to guarantee that the breakover current I BO and the holding current I H that are as close as possible to the design values can be obtained. However, as described in detail in the publications listed above, the surge protection device which the applicant of the present invention has already described has far greater design freedom and higher design accuracy than other known structural devices. However, the values of these breakover current I BO and holding current I H often depended on the manufacturing parameters. Nevertheless, design guidelines for the various parameters concerned have not been established, and the
I could not deny the tendency to rely on And Try. If this is improved and a design criterion relating to such manufacturing parameters can be given, it is possible to obtain the necessary values of break-over current I BO and holding current I H as necessary, and also to suppress variations among devices, It is also extremely advantageous in obtaining stable device characteristics. Of course, it is desirable to obtain a sufficient surge withstand value, in other words, it is desirable to make the element current flowing through the device uniform. Therefore, it is also another object of the present invention that the new countermeasures against the small surge provided according to the first object and the second object of the present invention described above also satisfy this requirement.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
のため、すでに従来例に即して詳しく述べた二端子ブレ
ーク・オーバ型で、かつ横型構造を採るサージ防護デバ
イスにおける改良として、最も基本的には下記の構成要
件(a) 〜(e) 、すなわち、 (a) 第一半導体領域の一方の主面側に設けられ、第一半
導体領域の導電型とは逆導電型で第一半導体領域との間
でpn接合を形成する第二の半導体領域と, (b) 第一半導体領域とは対向する側から第二半導体領域
に接触し、第二半導体領域に対し第二半導体領域にとっ
ての少数キャリアを注入することができ、少なくともそ
の面内一方向(これは、本発明の他の態様における後の
構成要件中に言うx方向、y方向とは独立であって良
い)に沿う一断面においては一つ以上の数N個から成る
第三領域と, (c) 第一半導体領域の上記と同じ一方の主面側にあって
互いに直交する主面面内x,y両方向の中、x方向に沿
って第二半導体領域に対し離間した位置に設けられ、第
一半導体領域に対して第一半導体領域にとっての少数キ
ャリアを注入し得る第四領域とを有し, (d) 第四領域にオーミック接触すると共に第一のデバイ
ス端子に接続した第一のオーミック電極と、第二半導体
領域と第三領域とに共通にオーミック接触すると共に第
二のデバイス端子に接続した第二のオーミック電極との
間に、pn接合を逆バイアスする極性で降伏電圧以上の
電圧のサージが印加されると降伏し、これら第一、第二
デバイス端子間にてサージ電流を吸収し始めると共に、
降伏後、第四領域から第一半導体領域への少数キャリア
の注入と、第三領域から第二半導体領域に対する少数キ
ャリアの注入との相乗効果により、吸収し始めたサージ
電流の大きさがブレーク・オーバ電流以上になると正帰
還現象を介してブレーク・オーバし、第一、第二デバイ
ス端子間を絶対値において相対的に低電圧のクランプ電
圧に移行させながらサージ電流を吸収し続ける二端子ブ
レーク・オーバ型のサージ防護デバイスであって; (e) 第二半導体領域と第三領域とに共通にオーミック接
触する第二のオーミック電極は、第三領域の周縁部にお
いて上記x方向に見て上記第四領域を向いた縁部の中、
少なくとも該第四領域に最も近い縁部を越えて第二半導
体領域の表面に接触する部分を有さないこと;を特徴と
するサージ防護デバイスを提供する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is most improved as the improvement in the surge protection device having the two-terminal break-over type and the horizontal structure, which has already been described in detail in connection with the conventional example. Basically, the following constitutional requirements (a) to (e), that is, (a) is provided on one main surface side of the first semiconductor region and has a conductivity type opposite to the conductivity type of the first semiconductor region. The second semiconductor region forming a pn junction with the semiconductor region and (b) the first semiconductor region are in contact with the second semiconductor region from opposite sides, and the second semiconductor region is connected to the second semiconductor region with respect to the second semiconductor region. Of the minority carriers can be injected along at least one of its in-plane directions (which can be independent of the x-direction and the y-direction, which will be mentioned later in the other features of the present invention). Third area consisting of one or more N in cross section (C) Provided at a position apart from the second semiconductor region along the x direction in both x and y directions in the main surface plane on the same one main surface side of the first semiconductor region as described above and orthogonal to each other. And a fourth region capable of injecting minority carriers for the first semiconductor region with respect to the first semiconductor region, and (d) a first region connected to the first device terminal while making ohmic contact with the fourth region. Between the ohmic electrode and the second ohmic electrode commonly in ohmic contact with the second semiconductor region and the third region and connected to the second device terminal, with a polarity reverse biasing the pn junction and having a breakdown voltage or more. When a surge of voltage is applied, it breaks down and begins to absorb surge current between these first and second device terminals.
After the breakdown, due to the synergistic effect of the injection of minority carriers from the fourth region to the first semiconductor region and the injection of minority carriers from the third region to the second semiconductor region, the magnitude of the surge current that began to be absorbed breaks down. When the current exceeds the overcurrent, it breaks over through the positive feedback phenomenon, and the two-terminal break that continues absorbing the surge current while shifting between the first and second device terminals to a clamp voltage of a relatively low voltage in absolute value. An over-type surge protection device; (e) a second ohmic electrode that makes ohmic contact with the second semiconductor region and the third region in common has the first ohmic electrode as seen in the x direction at the peripheral portion of the third region. In the edge facing the four areas,
A surge protection device having no portion beyond at least the edge closest to the fourth region and in contact with the surface of the second semiconductor region.
【0015】さらに、これら構成要件群(a) 〜(e) に加
え、さらに、 (f) ρB を第一、第三領域間の部分における第二半導体
領域のシート抵抗,Vf を第三領域を順バイアスする電
圧,CO をpn接合の単位面積当たりの接合容量,dV/
dtをそれ以上には応答させたくないサージの立ち上がり
の鋭さ,として、第三領域のx方向寸法xE が、下式
(2) :Furthermore, in addition to these constituent groups (a) to (e), (f) ρ B is the first sheet resistance of the second semiconductor region in the portion between the third regions, and V f is the third. The voltage for forward biasing the region, C O is the junction capacitance per unit area of the pn junction, dV /
As the sharpness of the rising edge of the surge that you do not want dt to respond further, the x-direction dimension x E of the third region is
(2):
【数12】 に基づいて規定されていること;を特徴とするサージ防
護デバイスも提案する。[Equation 12] The surge protection device is also proposed.
【0016】その上で、本発明はまた別な態様として、
上記構成要件(a) 〜(f) に加え、 (g) 第三領域のx方向寸法xE は、ブレーク・オーバし
た状態を維持し得る範囲で許容し得る最大保持電流値I
Hmaxに対し、SB を第二半導体領域の面積として、下式
(3) :[0016] In addition, as another aspect of the present invention,
In addition to the above constituent (a) ~ (f), (g) x dimension x E of the third region, the maximum holding current value I acceptable range capable of maintaining the break-over state
For Hmax , S B is the area of the second semiconductor region,
(3):
【数13】 なる関係も満たしていること;を特徴とするサージ防護
デバイスも提案する。[Equation 13] The surge protection device is also proposed.
【0017】また、上記構成要件(f) による第三領域の
x方向寸法xE の上限決定に関しては、 (h) 第三領域のx方向寸法xE は、ブレーク・オーバし
た状態を維持するに必要な最小の保持電流値IHminに対
し、SBを第二半導体領域の面積として、下式(4) :Regarding the determination of the upper limit of the x-direction dimension x E of the third region according to the above configuration requirement (f), (h) the x-direction dimension x E of the third region is required to maintain a breakover state. For the minimum required holding current value I Hmin , S B is the area of the second semiconductor region, and the following formula (4):
【数14】 なる関係も満たしていること;を特徴とするサージ防護
デバイスも提案する。[Equation 14] The surge protection device is also proposed.
【0018】その一方で、上記構成要件(f) に代え、 (i) 第四領域から注入された少数キャリアの中、第二半
導体領域に到達する量比βに応じ、上掲の式(2) に代え
て、第三領域x方向寸法xE が、下式(5) :On the other hand, instead of the above configuration requirement (f), (i) among the minority carriers injected from the fourth region, according to the quantity ratio β reaching the second semiconductor region, the above formula (2 ), The third region x direction dimension x E is expressed by the following formula (5):
【数15】 に基づいて規定されていること;を特徴とするサージ防
護デバイスも提案する。[Equation 15] The surge protection device is also proposed.
【0019】第三領域の平面的な形状に関しても、第三
領域が短辺と長辺を有する矩形またはほぼ矩形の平面形
状を有している場合には、さらに、 (j) x方向寸法xE は短辺方向の寸法であって、第二オ
ーミック電極は、矩形の第三領域の一対の長辺の中、少
なくともx方向に見て第四領域に近い側の長辺を越えて
第二半導体領域の表面上に接触する部分を有さないこ
と;という構成要件(j) をも有するサージ防護デバイス
を提案し、また、第三領域が円形またはほぼ円形の形状
を有している場合には、当該構成要件(j) に代え、 (k) x方向寸法xE は円形またはほぼ円形の第三領域の
直径またはほぼ直径の寸法であって、第二オーミック電
極は、x方向と直交し、円形またはほぼ円形の第三領域
の中心またはほぼ中心を通るy方向の直線で二分した一
対の半円またはほぼ半円の中、x方向に見て第四領域に
近い側の半円の周縁を越えて第二半導体領域の表面に接
触する部分を有さないこと;を特徴とするサージ防護デ
バイスを提案する。そして、第三領域が正多角形または
ほぼ正多角形の平面形状を有する場合には、上記構成要
件(j) または(k) に代えて、 (l) x方向寸法xE は正多角形またはほぼ正多角形の第
三領域の中心またはほぼ中心を通る幅寸法であって、第
二オーミック電極は、x方向と直交し、正多角形または
ほぼ正多角形の第三領域の中心またはほぼ中心を通るy
方向の直線で二分した面積部分の中、x方向に見て第四
領域に近い側の面積部分の周縁を越えて第二半導体領域
の表面に接触する部分を有さず、かつ、x方向に見て第
四領域に遠い側の面積部分にあっても第四領域に向いた
縁部を越えて第二半導体領域の表面に接触する部分を有
さないこと;という構成要件(l) を有するサージ防護デ
バイスを提案する。また、上記構成要件(j),(k),(l) に
代えて採用し得る構成要件(m) として、 (m) 第三領域はx方向に沿う一断面において少なくとも
二つの離間した領域から構成され、それら少なくとも二
つの離間した領域は、x方向と直交する方向における端
部相互で連結しており、第二オーミック電極は、それら
少なくとも二つの離間した第三領域の中、第四領域に近
い方の周縁部にあって第四領域を向いた縁部を越えて第
二半導体領域の表面に接触する部分を有さないこと;と
いう構成要件(m) を持つサージ防護デバイスも提案し、
この構成要件(m) に代えて、 (n) 少なくとも二つの離間した第三領域の中、第四領域
に対して最も近い領域を除く他の領域(したがって、二
つの場合には単に遠い方の領域、三つの場合には、最も
遠い領域のみか、あるいは最も遠い領域と真ん中の領域
となる:以下、四つ以上の場合も同様)は、第二オーミ
ック電極の上記x方向に直交する方向の端部に対しての
電流の回り各みや当該端部からの電流の流出を防ぐため
の防護領域となっていること;という構成要件(n) を有
するサージ防護デバイスも提案する。Regarding the planar shape of the third region, when the third region has a rectangular or substantially rectangular planar shape with short sides and long sides, (j) x-direction dimension x E is a dimension in the short side direction, and the second ohmic electrode is a pair of long sides of the rectangular third region, and the second ohmic electrode extends beyond the long side closer to the fourth region at least in the x direction. Proposes a surge protection device which also has the requirement (j) that it has no contacting portion on the surface of the semiconductor region, and also when the third region has a circular or nearly circular shape. In place of the constituent requirement (j), (k) the dimension x E in the x direction is the diameter or the dimension of the diameter of the third region which is circular or substantially circular, and the second ohmic electrode is orthogonal to the x direction. , Bisected by a straight line in the y direction passing through the center or almost the center of the circular or nearly circular third region Of the pair of semicircles or substantially semicircles, there is no portion that contacts the surface of the second semiconductor region beyond the periphery of the semicircle on the side closer to the fourth region when viewed in the x direction. We propose a surge protection device that does. If the third region has a regular polygonal shape or a substantially regular polygonal planar shape, (l) the x-direction dimension x E is a regular polygonal shape in place of the above configuration requirement (j) or (k). The second ohmic electrode has a width dimension passing through the center or substantially the center of the substantially regular polygonal third region, and the second ohmic electrode is orthogonal to the x direction and is at or about the center of the regular polygonal or approximately regular polygonal third region. Passing through y
Of the area divided by the straight line in the direction, there is no portion that touches the surface of the second semiconductor region beyond the periphery of the area closer to the fourth region in the x direction, and in the x direction. It has a constituent requirement (l) that it does not have a portion that is in contact with the surface of the second semiconductor region beyond the edge portion facing the fourth region even if it is in the area portion far from the fourth region when viewed. Propose a surge protection device. Further, as a constituent requirement (m) that can be adopted in place of the constituent requirements (j), (k), and (l), (m) the third region is composed of at least two separated regions in one cross section along the x direction. The at least two spaced apart regions are connected to each other at their ends in a direction orthogonal to the x direction, and the second ohmic electrode is arranged in a fourth region among the at least two spaced apart third regions. There is also proposed a surge protection device having a constituent requirement (m) that it does not have a portion on the nearer peripheral portion beyond the edge facing the fourth region and contacting the surface of the second semiconductor region;
Instead of this component (m), (n) other regions of the at least two spaced third regions except the region closest to the fourth region (thus, in the case of two, the distant region is simply Region, in the case of three, only the farthest region or the region farthest from the farthest region and the middle region: hereinafter, the same applies to the case of four or more) in the direction orthogonal to the x direction of the second ohmic electrode. We also propose a surge protection device that has a requirement (n) that it is a protection area to prevent the current from flowing around the end and the outflow of current from the end.
【0020】これに対し、全体の構造としても発展的な
サージ防護デバイスを得るため、本発明は他の態様とし
て、 (o) 第一半導体領域の一方の主面には、第四領域の両側
にx方向に沿いそれぞれ離間して、第二半導体領域と第
三領域の組が一つづつ、計一対設けられた部分が少なく
とも一個所以上あり、第二のデバイス端子は、第二半導
体領域と第三領域の各組において各第二半導体領域と第
三領域とに共通にオーミック接触する各第二オーミック
電極の全てに共通に接続していること;という構成要件
(o) を付加したサージ防護デバイスも提案する。On the other hand, in order to obtain a surge protection device which is also developable as a whole structure, the present invention has another aspect. (O) One main surface of the first semiconductor region is provided on both sides of the fourth region. There is at least one portion provided with a pair of the second semiconductor region and the third region, which are spaced apart along the x direction, in total, and the second device terminal is the second semiconductor region and the second semiconductor region. In each set of the third regions, the second semiconductor regions and the third regions are commonly connected to all of the second ohmic electrodes that are in ohmic contact with each other;
We also propose a surge protection device with (o) added.
【0021】同様に、この構成要件(o) に代えて、 (p) 第一半導体領域の一方の主面には、複数の第四領域
と、複数の第二半導体領域と第三領域の組とが、x方向
に沿い交互に設けられた部分が少なくとも一個所以上あ
り、第二のデバイス端子は、第二半導体領域と第三領域
の各組において各第二半導体領域と第三領域とに共通に
オーミック接触する各第二オーミック電極の全てに共通
に接続し、第一のデバイス端子は、各第四領域にオーミ
ック接触する各第一オーミック電極の全てに共通に接続
していること;という構成要件(p) を付加したサージ防
護デバイスも提案する。Similarly, instead of the constituent requirement (o), (p) a set of a plurality of fourth regions and a plurality of second semiconductor regions and a third region is provided on one main surface of the first semiconductor region. And at least one portion is provided alternately along the x direction, and the second device terminal is located in each of the second semiconductor region and the third region in each set of the second semiconductor region and the third region. Commonly connected to all of the second ohmic electrodes in ohmic contact in common, and the first device terminal in common to all of the first ohmic electrodes in ohmic contact with each of the fourth regions; We also propose a surge protection device with additional configuration requirement (p).
【0022】しかるに、上記した本発明の各態様による
二端子横型サージ防護デバイスは、原則として、第一、
第二デバイス端子間に定められた極性のサージが印加さ
れたときにのみ、これを吸収するべく作用する、言わば
片極性サージ吸収用のサージ防護デバイスとなる。そこ
で、逆に、単一ないし共通の第一半導体領域を用いると
の前提の下でも、第一、第二デバイス端子間に印加され
るサージの極性の如何にはかかわらず、いずれの極性の
サージをも吸収可能とするために、本発明ではまた、別
な態様として、上記構成要件(a) 〜(e) 中、構成要件
(c) を、 (c)'第一半導体領域の一方の主面側にあって互いに直交
する主面の面内x,y両方向の中、x方向に沿って第二
半導体領域に対し離間した位置に設けられ、第一半導体
領域の導電型とは逆導電型で第一半導体領域との間で第
二のpn接合を形成する第四の半導体領域と,というよ
うに変更し、第四領域が半導体領域であることに限定
し、かつ、第一半導体領域との間に第二のpn接合が形
成されるという概念を導入した上で、 (q) 第一半導体領域とは対向する側から第四半導体領域
に接触し、第四半導体領域に対し第四半導体領域にとっ
ての少数キャリアを注入することができ、少なくとも面
内一方向に沿う一断面においては一つ以上の数M個から
成る第五領域とを有し,という構成要件(q) を加え、 さ
らに第四半導体領域と第五領域とに関し、先の構成要件
(d) を変更して、 (d)'第四半導体領域と第五領域とに共通にオーミック接
触すると共に第一のデバイス端子に接続した第一のオー
ミック電極と、第二半導体領域と第三領域とに共通にオ
ーミック接触すると共に第二のデバイス端子に接続した
第二のオーミック電極との間に、第一または第二pn接
合を逆バイアスする極性で降伏電圧以上の電圧のサージ
が印加されると降伏し、第一、第二のデバイス端子間に
てサージ電流を吸収し始め、降伏後、第四半導体領域か
ら第一半導体領域への少数キャリアの注入と、第三領域
から第二半導体領域に対する少数キャリアの注入との相
乗効果、または第二半導体領域から第一半導体領域への
少数キャリアの注入と、第五領域から第四半導体領域に
対する少数キャリアの注入との相乗効果により、吸収し
始めたサージ電流の大きさがブレーク・オーバ電流以上
になると正帰還現象を介してブレーク・オーバし、一対
のデバイス端子間を絶対値において相対的に低電圧のク
ランプ電圧に移行させながらサージ電流を吸収し続ける
双極性サージ吸収用二端子ブレーク・オーバ型のサージ
防護サージ防護デバイスであって;という構成要件(d)'
とする。そして、本発明の片極性サージ防護デバイスに
おいて重要な構成要件である構成要件(e) は、 (e)'第二半導体領域と第三領域とに共通にオーミック接
触する第二のオーミック電極は、第三領域の周縁部にお
いてx方向に見て第四半導体領域を向いた縁部の中、少
なくとも第四半導体領域に最も近い縁部を越えて第二半
導体領域の表面に接触する部分を有さず;第四半導体領
域と第五領域とに共通にオーミック接触する第一のオー
ミック電極は、第五領域の周縁部においてx方向に見て
x方向に見て第二半導体領域を向いた縁部の中、少なく
とも第二半導体領域に最も近い縁部を越えて第四半導体
領域の表面に接触する部分を有さないこと;という構成
要件(e)'とする。However, in principle, the two-terminal lateral surge protection device according to each aspect of the present invention described above is
It becomes a surge protection device for absorbing a unipolar surge, that is, it acts so as to absorb the surge only when a surge having a predetermined polarity is applied between the second device terminals. Therefore, conversely, even under the assumption that a single or common first semiconductor region is used, regardless of the polarity of the surge applied between the first and second device terminals, surges of any polarity In order to be able to absorb also, in the present invention, as another aspect, in the above structural requirements (a) ~ (e), the structural requirements
(c) is separated from the second semiconductor region along the x direction in (c) 'in both in-plane x and y directions of the principal planes on one principal plane side of the first semiconductor region and orthogonal to each other. And a fourth semiconductor region which is provided at a position and which has a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region and forms a second pn junction with the first semiconductor region. Is a semiconductor region, and the concept that a second pn junction is formed with the first semiconductor region is introduced, and (q) from the side facing the first semiconductor region. Minority carriers for the fourth semiconductor region can be injected into the fourth semiconductor region, and minority carriers for the fourth semiconductor region can be injected, and at least one number M of at least one cross section along one in-plane direction. A fifth semiconductor region and a fifth region. Regarding the above configuration requirements
(d) is changed so that (d) 'the first ohmic electrode that is in ohmic contact with the fourth semiconductor region and the fifth region in common and is connected to the first device terminal, the second semiconductor region, and the third semiconductor region. A surge having a voltage equal to or higher than the breakdown voltage is applied between the first ohmic contact and the second ohmic electrode connected to the second device terminal while being in ohmic contact with the region in common and having a polarity reverse biasing the first or second pn junction. Then, it begins to absorb a surge current between the first and second device terminals, and after the breakdown, injection of minority carriers from the fourth semiconductor region to the first semiconductor region and from the third region to the second semiconductor. Absorb by a synergistic effect with the injection of minority carriers into the region, or a synergistic effect with the injection of minority carriers from the second semiconductor region into the first semiconductor region and the injection of minority carriers from the fifth region into the fourth semiconductor region. Beginning When the magnitude of the surge current exceeds the breakover current, it breaks through the positive feedback phenomenon and absorbs the surge current while shifting between a pair of device terminals to a clamp voltage that is relatively low in absolute value. It is a two-terminal break-over type surge protection surge protection device for bipolar surge absorption that keeps working;
And Then, in the unipolar surge protection device of the present invention, the structural requirement (e), which is an important structural requirement, is the (e) 'second ohmic electrode commonly in ohmic contact with the second semiconductor region and the third region, In the peripheral portion of the third region, the edge portion facing the fourth semiconductor region when viewed in the x direction has a portion that contacts the surface of the second semiconductor region beyond at least the edge portion closest to the fourth semiconductor region. No; the first ohmic electrode in ohmic contact with the fourth semiconductor region and the fifth region in common has an edge portion facing the second semiconductor region when viewed in the x direction when viewed in the x direction at the peripheral portion of the fifth region. Of the above, there is no part that contacts the surface of the fourth semiconductor region beyond at least the edge closest to the second semiconductor region;
【0023】このような構成要件群による本発明は、双
極性のサージを吸収するためのサージ防護デバイスの基
本構成を表しているが、さらに構成要件(f)中に見られ
た各パラメータに関し、ρB を第一、第三領域間の部分
における第二半導体領域のシート抵抗または第一、第五
領域間の部分における第四半導体領域のシート抵抗,V
f を第三領域または第五領域を順バイアスする電圧,C
O を第一のpn接合または第二のpn接合の単位面積当
たりの接合容量,dV/dtをそれ以上には応答させたくな
いサージの立ち上がりの鋭さ,として、先の片極性サー
ジ吸収用のサージ防護デバイスにおいて第三領域に関す
るものとして示したx方向寸法xE が、第五領域に関し
てのものでもあるとすると、先の構成要件(g) 〜(n)
は、第五領域についての構成要件でもあるとして展開す
ることにより、双極性サージ吸収用のサージ防護デバイ
スとしての本発明の上記基本構成に従うデバイスに関し
ても、このような限定事項を加えることが可能である。
なお、この場合、既掲のパラメータSB は、第二半導体
領域のみならず、第四半導体領域の面積をも表す。The present invention based on such a constitutional requirement group represents a basic constitution of a surge protection device for absorbing a bipolar surge. Further, regarding each parameter found in the constitutional requirement (f), ρ B is the sheet resistance of the second semiconductor region in the portion between the first and third regions or the sheet resistance of the fourth semiconductor region in the portion between the first and fifth regions, V
f is a voltage for forward biasing the third region or the fifth region, C
Suppose that O is the junction capacitance per unit area of the first pn junction or the second pn junction and dV / dt is the sharpness of the rising edge of the surge that does not want to respond any further. If the x-direction dimension x E shown for the third region in the protection device is also for the fifth region, the above-mentioned constituent features (g) to (n)
Can be added to the device according to the above-mentioned basic configuration of the present invention as a surge protection device for bipolar surge absorption by developing it as a constituent requirement for the fifth region. is there.
In this case, the parameter S B described above represents not only the area of the second semiconductor region but also the area of the fourth semiconductor region.
【0024】さらに、この双極性サージ吸収用の本発明
サージ防護デバイスにおける限定としては、上記におい
ては第三領域の数と第五領域の数をそれぞれ弁別的にM
とNで表し、それらは互いに異なる数であって良い場合
を含んでいたが、逆にM=Nであっても良く、第二半導
体領域と第四半導体領域の各形状及び面積SB も共に同
じであって、第三領域と第五領域のx方向寸法xE 同志
及びy方向寸法yE 同志も共に同じ寸法であって良い。Further, as a limitation of the surge protection device of the present invention for absorbing the bipolar surge, in the above, the number of the third region and the number of the fifth region are discriminated from each other by M.
, And N, which includes the case where they may be different numbers from each other, conversely, M = N may be satisfied, and each shape and area S B of the second semiconductor region and the fourth semiconductor region may be the same. In the same manner, the x-direction dimension x E and the y-direction dimension y E of the third region and the fifth region may be the same.
【0025】この双極性サージ吸収用の本発明サージ防
護デバイスに関しての構造的な改変としては、上記構成
要件群の上記定められた組合せに加え、 (r) 第一半導体領域の一方の主面には、第四半導体領域
と第五領域との組と、第二半導体領域と第三領域の組と
が、それぞれ複数個、x方向に沿い交互に設けられた部
分が少なくとも一個所以上あり、各組の第四半導体領域
中の第五領域は離間した一対の領域から構成され、各組
の第二半導体領域中の第三領域も離間した一対の領域か
ら構成されている共に、第二のデバイス端子は、第二半
導体領域と一対の第三領域から成る各組において第二半
導体領域と一対の第三領域とに共通にオーミック接触す
る第二オーミック電極の各々に対し、それらの全てに共
通に接続し、第一のデバイス端子は、各第四半導体領域
と一対の第五領域から成る各組において第四半導体領域
と一対の第五領域とに共通にオーミック接触する第一オ
ーミック電極の各々に対し、それらの全てに共通に接続
していること;という構成要件(r) を有するサージ防護
デバイスも提案する。Structural modifications relating to the surge protection device of the present invention for absorbing bipolar surges include (r) one major surface of the first semiconductor region, in addition to the above-specified combination of the above-mentioned constituent groups. Is a plurality of sets of the fourth semiconductor region and the fifth region and a plurality of sets of the second semiconductor region and the third region, and there are at least one or more portions alternately provided along the x direction. The fifth region in the fourth semiconductor region of the set is composed of a pair of spaced regions, the third region in the second semiconductor region of each set is also composed of a pair of spaced regions, the second device The terminal is common to all of the second ohmic electrodes that are in ohmic contact with the second semiconductor region and the pair of third regions in each set consisting of the second semiconductor region and the pair of third regions. Connect and first device terminal , Each of the fourth semiconductor regions and the pair of fifth regions is connected in common to all of the first ohmic electrodes in ohmic contact with the fourth semiconductor regions and the pair of fifth regions in common in each set. We also propose a surge protection device that has the configuration requirement (r).
【0026】同様に、この構成要件(r) に加えて、 (s) 第四半導体領域と第五領域の組、及び第二半導体領
域と第三領域の組は、それぞれ二組づつ用いられ、それ
らの一組づつが交互に第一半導体領域の一方の主面上に
並設されると共に、第一のデバイス端子は、各第四半導
体領域と一対の第五領域から成る各組において第四半導
体領域と一対の第五領域とに共通にオーミック接触する
第一オーミック電極の各々に対し、それらの全てに共通
に接続するのに代え、並設方向で中側に位置する組の第
四半導体領域と一対の第五領域とに共通にオーミック接
触した第一オーミック電極にのみ接続し、第二のデバイ
ス端子は、第二半導体領域と一対の第三領域から成る各
組において第二半導体領域と一対の第三領域とに共通に
オーミック接触する第二オーミック電極の各々に対し、
それらの全てに共通に接続するのに代え、並設方向で中
側に位置する組の第二半導体領域と一対の第三領域とに
共通にオーミック接触した第二オーミック電極にのみ接
続する一方、新たに第三のデバイス端子を設け、各第二
半導体領域と一対の第三領域から成る各組、及び各第四
半導体領域と一対の第五領域から成る各組の中、並設方
向で外側に位置する組の第四半導体領域と一対の第五領
域とに共通にオーミック接触した第一オーミック電極
と、第二半導体領域と一対の第三領域とに共通にオーミ
ック接触した第二オーミック電極とに対し、第三のデバ
イス端子を共通に接続したこと;という構成要件(s) を
加味したサージ防護デバイスも提案する。ただし、この
構成要件(s) 中においては第四半導体領域と一対の第五
領域とによる各組、及び第二半導体領域と一対の第三領
域とによる各組の中、並設方向で外側に位置する組にお
いても一対の第五領域及び一対の第三領域を用いている
のに代え、そうした並設方向で外側に位置する各組にあ
っては、第五、第三領域をそれぞれ一つづつ用いるだけ
でも良い。Similarly, in addition to the constituent requirement (r), (s) two sets each of a set of the fourth semiconductor region and the fifth region and a set of the second semiconductor region and the third region are used. One set of them is alternately arranged in parallel on one main surface of the first semiconductor region, and the first device terminal has a fourth device region in which a fourth device region and a pair of fifth regions form a fourth device terminal. For each of the first ohmic electrodes that are in ohmic contact with the semiconductor region and the pair of fifth regions in common, instead of being commonly connected to all of them, a fourth semiconductor of a group located on the inner side in the juxtaposed direction. Connected only to the first ohmic electrode in ohmic contact with the region and the pair of fifth regions in common, the second device terminal, the second semiconductor region and the second semiconductor region in each set consisting of the pair of third regions. Second ohmic contact in common with a pair of third regions For each Mikku electrode,
Instead of connecting in common to all of them, while connecting only to the second ohmic electrode in ohmic contact in common with the second semiconductor region of the pair and the third region of the pair located on the inner side in the juxtaposed direction, A third device terminal is newly provided, and inside each set including each second semiconductor region and a pair of third regions and each set including each fourth semiconductor region and a pair of fifth regions, the outer side in the juxtaposed direction. A first ohmic electrode commonly in ohmic contact with the fourth semiconductor region of the set and a pair of fifth regions, and a second ohmic electrode commonly ohmic contact with the second semiconductor region and a pair of third regions. On the other hand, we also propose a surge protection device that takes into account the configuration requirement (s) that the third device terminal is commonly connected. However, in this configuration requirement (s), in each set consisting of the fourth semiconductor region and the pair of fifth regions, and inside each set consisting of the second semiconductor region and the pair of third regions, it is located outside in the juxtaposed direction. Instead of using the pair of fifth regions and the pair of third regions also in the positioned group, in each group positioned outside in such a juxtaposed direction, one fifth and third region are provided. You can use them one by one.
【0027】[0027]
【実施例】以下、添付図面に示す本発明各実施例につき
詳記するが、予め述べておくと、片極性サージ吸収用と
して構成された本発明サージ防護デバイスも、両極性な
いし双極性サージ吸収用として構成された本発明サージ
防護デバイスも、それぞれに適当な幾つかづつの実施例
を有するものの、すでに述べてきたように、両者の間に
は極めて密接な関連があるので、互いに参考にすること
ができる。まず、本発明のサージ防護デバイス20とし
て基本的な片極性サージ吸収用のデバイスにつき、その
原理構造に近い構造を持つ実施例を図1(A) ,(B) に即
して説明する。両図共、後述するように、第二オーミッ
ク電極32を付す際の絶縁膜51に開ける開口パタンが
少し違うだけで、他は構成的に全く同一であるが、図1
(B) には、後に本発明の最も基本的な作用を説明するた
めに正孔流fH が模式的に併示されており、対して図1
(A)には、第二、第三領域の各方向の寸法を定義するた
めの符号が付されていて、これも後に、それら領域2
2,23間の寸法関係に関して本発明による特定事項を
説明するために用いられる。このサージ防護デバイス2
0における第一導電型の第一半導体領域21には、限定
的ではないが、一般的な場合として、いわゆる半導体ウ
エハから供給された半導体基板を用いている。第一の半
導体領域21に対しては、その表裏両主面の中、一方の
主面側(表面側とする)に第一半導体領域の第一導電型
とは逆の導電型の、すなわち第一半導体領域21とpn
接合を形成する第二の半導体領域22が形成され、この
第二半導体領域22に対してはまた、第一半導体領域2
1とは対向する側から第三領域23が接触している。な
お、第三領域23は後述のように、少なくともその面内
一方向に沿う断面においては複数個の場合もあるが、こ
こで最初に述べる本実施例の場合、第三領域23は図示
の断面において一つしかなく、長辺方向と短辺方向を有
する矩形の外形輪郭を持つ場合を想定しており、当該断
面はその短辺方向に沿う一断面である。ただし便宜上、
Nを1以上の数とし、第三領域23は少なくともその面
内一方向に沿う断面においてN個設けられるものとして
一般化する。第一半導体領域21の同じ表面側には、第
二半導体領域22に対し横方向に適宜離間して第四領域
24が形成されている。このような構造のサージ防護デ
バイスは20は、既述のように、一般に「横型」と呼ば
れる。しかるに、本実施例に関する図面中では、半導体
基板ないし第一半導体領域21の導電型はn型に想定さ
れており、したがって第一半導体領域21と共にpn接
合を形成する第二半導体領域22の導電型はp型となっ
ている。また、すでに述べた作用の項の説明や後述の説
明からも明らかなように、第三領域23は第二半導体領
域22に対し整流性の接合を形成し、第二半導体領域2
2中に当該第二半導体領域22にとっての少数キャリア
を注入できる物質から構成されていれば良く、かつまた
オンとなるべき電圧値としての順バイアス電圧(順方向
電圧)Vf が規定できるものであれば良いし、同様に、
第四領域24は第一半導体領域21に対し当該第一半導
体領域21中に少数キャリアを注入できる物質から構成
されていれば良いので、接触する相手方の導電型に応じ
てホール注入可能なシリサイドや電子注入可能な金属等
も選ぶことができるが、一般にはこれら第三、第四領域
も半導体とするのが製作上も設計上も便利である。図示
実施例の場合もそうした考えに従い、第三領域23は第
二半導体領域22に対して整流性の接合を形成するn型
領域として、また、第四領域24は第一半導体領域21
に対して整流性の接合を形成するp型領域として、それ
ぞれ不純物の二重拡散技術により形成されている。ただ
し、第三半導体領域23はブレーク・オーバ後の主電流
(デバイス電流)線路の一端部を形成するので、望まし
くは高導電率であることが良く、この実施例で言えば高
不純物濃度n型、すなわちn+ 型領域であることが良い
(図中ではこうした濃度表記+,−は省略する)。もち
ろん、第一半導体領域21に対して、それぞれ所定の導
電型、所定の厚味、所定の不純物濃度に各領域22,2
3,24を形成する技術自体には、例えば上記の通り、
選択的に硼素(p型)や燐(n型)を拡散する技術その
他、当業者であれば数多ある公知既存の技術の中から任
意適当なるものを採用することができ、また、第一〜第
四の全ての半導体領域21,22,23,24の導電型
を反転しても、以下で説明する動作電流ないしデバイス
電流の方向が逆になるだけで、本書における他の説明は
ほぼそのままに援用することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Each embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings will be described in detail below. However, it should be noted that the surge protection device of the present invention configured to absorb unipolar surges also absorbs bipolar or bipolar surges. Although the surge protection device of the present invention configured for use also has some embodiments suitable for each, as already mentioned, there is a very close relation between the two, and thus they are referred to each other. be able to. First, a basic unipolar surge absorbing device as a surge protection device 20 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (A) and 1 (B) showing an embodiment having a structure close to the principle structure. In both figures, as will be described later, the opening pattern opened in the insulating film 51 when the second ohmic electrode 32 is attached is slightly different, and the other structure is exactly the same.
In (B), a hole flow f H is schematically shown together in order to explain the most basic operation of the present invention later, and FIG.
(A) is provided with a reference numeral for defining the dimensions of the second and third regions in each direction, which will also be described later.
It is used to explain the particulars according to the invention with respect to the dimensional relationship between 2, 23. This surge protection device 2
For the first semiconductor region 21 of the first conductivity type 0, a semiconductor substrate supplied from a so-called semiconductor wafer is used as a general case, although not limited thereto. The first semiconductor region 21 has a conductivity type opposite to the first conductivity type of the first semiconductor region, that is, the One semiconductor region 21 and pn
A second semiconductor region 22 forming a junction is formed, and for this second semiconductor region 22, the first semiconductor region 2 is also formed.
The third region 23 is in contact from the side opposite to 1. As will be described later, there may be a plurality of third regions 23 at least in a cross section along one in-plane direction thereof. However, in the case of the first embodiment described here, the third region 23 is the cross section shown in the drawing. There is only one, and it is assumed that it has a rectangular outer contour having a long side direction and a short side direction, and the cross section is one cross section along the short side direction. However, for convenience,
N is a number of 1 or more, and the third region 23 is generalized to be provided in at least N in a cross section along one in-plane direction. On the same surface side of the first semiconductor region 21, a fourth region 24 is formed so as to be appropriately laterally spaced from the second semiconductor region 22. The surge protection device 20 having such a structure is generally called “lateral type” as described above. However, in the drawings relating to the present embodiment, the conductivity type of the semiconductor substrate or the first semiconductor region 21 is assumed to be n-type, and therefore the conductivity type of the second semiconductor region 22 forming a pn junction with the first semiconductor region 21. Is p-type. Further, as is clear from the description of the operation section already described and the description below, the third region 23 forms a rectifying junction with the second semiconductor region 22, and the second semiconductor region 2
2 may be made of a substance capable of injecting minority carriers into the second semiconductor region 22, and the forward bias voltage (forward voltage) V f as a voltage value to be turned on can be defined. Just like that,
Since the fourth region 24 may be made of a substance capable of injecting minority carriers into the first semiconductor region 21 with respect to the first semiconductor region 21, a silicide capable of injecting holes or a silicide capable of injecting holes depending on the conductivity type of the contacting partner. Although a metal or the like capable of injecting electrons can be selected, it is generally convenient in terms of manufacturing and designing that the third and fourth regions are semiconductors. In the illustrated embodiment, the third region 23 is an n-type region forming a rectifying junction with the second semiconductor region 22, and the fourth region 24 is the first semiconductor region 21 in accordance with the same idea.
The p-type regions forming a rectifying junction are formed by the impurity double diffusion technique. However, since the third semiconductor region 23 forms one end of the main current (device current) line after the breakover, it is preferable that the third semiconductor region 23 has a high conductivity. In this embodiment, the high impurity concentration n-type is used. That is, it is preferable to be an n + type region (in the figure, such concentration notations + and − are omitted). Of course, with respect to the first semiconductor region 21, each of the regions 22 and 2 has a predetermined conductivity type, a predetermined thickness, and a predetermined impurity concentration.
The technique itself for forming 3, 24 is, for example, as described above,
A technique for selectively diffusing boron (p-type) or phosphorus (n-type) and other well-known existing techniques can be arbitrarily adopted by those skilled in the art. -Even if the conductivity types of all the fourth semiconductor regions 21, 22, 23, and 24 are reversed, only the directions of the operating current and device current described below are reversed, and other explanations in this document are almost the same. Can be applied to.
【0028】さて、本発明の横型サージ防護デバイス2
0は、本質的に二端子デバイスであるが、その中の一方
の端子である第一デバイス端子T1 は第一のオーミック
電極31を介して第四半導体領域24に電気的に接続し
ており、他方の端子である第二デバイス端子T2 は、後
に詳しく説明する第二のオーミック電極32を介して第
二半導体領域22と第三半導体領域23とに共通に電気
的に接続している。第一オーミック電極31も第二オー
ミック電極32も、この種の技術分野における通常の手
法により、第一半導体領域21の表面上に形成された絶
縁膜51に所定の面積、パタンの開口を開けることでそ
れぞれ対応する領域にオーミック接触が採られる。ここ
で、第一オーミック電極31は、第四半導体領域24の
表面にのみ、接触するようにされるが、第二オーミック
電極32は、第二半導体領域22と第三半導体領域23
に共通にオーミック接触するように形成される。この
際、本発明に従って、第二オーミック電極32は、図示
断面が第一半導体領域21の表面のx,y二次元面内方
向の中、x方向に沿う断面であるとするならば、当該x
方向に沿って見た場合、第三半導体領域23の周縁部に
おいて第四半導体領域24に向かう縁部の中、最も近い
縁部を越えて第二半導体領域22に接触する部分は有さ
ないようになっている。図示の基本的な実施例の場合に
は、第三半導体領域23は一つしか示していないので、
第四半導体領域24に向かう縁も一つしかなく、したが
って、当該縁部がそのまま、第四半導体領域24に最も
近い縁部となっている。そこで、この実施例では、第三
半導体領域23の表面に接触している部分での第二オー
ミック電極32の周縁部において、第四半導体領域24
を向いたこの第二オーミック電極32の縁部も、符号P
i で示されているように、第三半導体領域23の表面に
のみ接触した所で留まっており、これと反対側のオーミ
ック接触縁部PO に見られるように、第三半導体領域2
3と第二半導体領域22の表面に対して共通に、それら
の境界を横方向に越えてオーミック接触するようになっ
てはいない。先に図12に即して説明した従来の構造、
つまり、第三領域3にオーミック接触する第二オーミッ
ク電極32が当該第三領域3のx方向両側にて等しく第
二半導体領域2に接触する従来構造とはこの点で大いに
相違する。ただし、図1中の右手にて、第二オーミック
電極32が第三半導体領域23と第二半導体領域22と
の接触部分を横方向に越えて両者に共に接触する部分の
構造は、図1(A) に示されるように、第三半導体領域2
3の表面上のオーミック電極部分がそのまま面上を面一
で伸びて第二半導体領域22の表面に至っている構造で
あっても良いし、図1(B) に示されるように、第三半導
体領域23と第二半導体領域22との接触部分に沿って
表面上に形成された絶縁膜部分51’を渡し越すように
して、当該第二オーミック電極32が両領域22,23
にオーミック接触する構造となっていても良い。以下の
説明及び他の実施例では、図1(A) の構造で代表する。Now, the horizontal surge protection device 2 of the present invention
0 is essentially a two-terminal device, but one of them, the first device terminal T 1 is electrically connected to the fourth semiconductor region 24 via the first ohmic electrode 31. The second device terminal T 2 which is the other terminal is electrically connected in common to the second semiconductor region 22 and the third semiconductor region 23 via the second ohmic electrode 32 which will be described in detail later. Both the first ohmic electrode 31 and the second ohmic electrode 32 have a predetermined area and a pattern opening formed in the insulating film 51 formed on the surface of the first semiconductor region 21 by a usual method in this kind of technical field. Ohmic contacts are made to the corresponding regions respectively. Here, the first ohmic electrode 31 is made to contact only the surface of the fourth semiconductor region 24, while the second ohmic electrode 32 is made to contact the second semiconductor region 22 and the third semiconductor region 23.
Is formed so as to be in common ohmic contact with. At this time, according to the present invention, if the second ohmic electrode 32 has a cross-section shown in the x, y two-dimensional in-plane direction of the surface of the first semiconductor region 21, the cross-section is along the x-direction.
When viewed along the direction, it seems that there is no part of the peripheral portion of the third semiconductor region 23 that contacts the second semiconductor region 22 beyond the closest edge among the edges toward the fourth semiconductor region 24. It has become. In the basic embodiment shown, only one third semiconductor region 23 is shown,
There is only one edge toward the fourth semiconductor region 24, and therefore the edge is the edge that is closest to the fourth semiconductor region 24. Therefore, in this embodiment, in the peripheral portion of the second ohmic electrode 32 in the portion in contact with the surface of the third semiconductor region 23, the fourth semiconductor region 24 is formed.
The edge of this second ohmic electrode 32 facing toward
As indicated by i , it remains only in contact with the surface of the third semiconductor region 23, and as seen at the opposite ohmic contact edge P O , the third semiconductor region 2
3 and the surface of the second semiconductor region 22 are not commonly crossed laterally beyond their boundaries to make ohmic contact. The conventional structure described above with reference to FIG.
That is, this is greatly different from the conventional structure in which the second ohmic electrode 32 that makes ohmic contact with the third region 3 makes equal contact with the second semiconductor region 2 on both sides of the third region 3 in the x direction. However, with the right hand in FIG. 1, the structure of the portion where the second ohmic electrode 32 laterally crosses the contact portion between the third semiconductor region 23 and the second semiconductor region 22 and is in contact with both is shown in FIG. As shown in A), the third semiconductor region 2
The structure may be such that the ohmic electrode portion on the surface of No. 3 extends as-is on the same plane to reach the surface of the second semiconductor region 22, and as shown in FIG. The second ohmic electrode 32 passes over the insulating film portion 51 ′ formed on the surface along the contact portion between the region 23 and the second semiconductor region 22, and the second ohmic electrode 32 is formed on both regions 22, 23.
The structure may be in ohmic contact with. In the following description and other embodiments, the structure of FIG. 1 (A) is representative.
【0029】これまでに述べてきた諸点は、後述する他
の実施例においても、特に適用が不能である旨明記しな
い限り、適用することができる。同様に、これも予め述
べておくと、以降のいずれの実施例においてもそうであ
るが、図中、他の実施例と同一の符号で指摘される各構
成要素は、当該他の実施例におけるそれら符号で指摘さ
れる構成要素と同一ないし同様で良いものであり、した
がって説明の省略される場合もある。そして、どれかの
実施例に関しそれら各構成要素について説明された内容
や改変例は、特に個々の実施例で適用不能である旨を明
記しない限り、同様に援用することができる。さて、図
1に示されたサージ保護デバイス20は、上記の通り、
第二オーミック電極32の形成パタンに関する本発明に
よっての限定事項を除けば、すでに図10から図12ま
でに即して説明した従来構造と差異はないので、サージ
防護デバイスとしての基本的な動作メカニズム自体は、
当該従来例に関して説明した通りとなる。サージの印加
に伴う初期降伏メカニズムとして、第一、第三半導体領
域21,23間のパンチ・スルー現象の外、第一半導体
領域21と第二半導体領域22間の雪崩降伏ないしツェ
ナ降伏を利用し得ることも同じである。ただ、ここで
も、当該従来例との対比を容易にするため、パンチ・ス
ルー現象を利用する場合につき説明すると、まず、第
一、第二デバイス端子T1 ,T2 間にサージ電圧が印加
され、それが第一半導体領域21と第二半導体領域22
との間のpn接合に逆バイアスを印加する位相(したが
って図示の場合は第四半導体領域24に接続した第一デ
バイス端子T1 側が正となる位相)で、かつ、相当程度
に大きいものであると、当該逆バイアスの印加により生
じた第一、第二領域間のpn接合における空乏層は第一
半導体領域21の側へのみならず、第三半導体領域23
の側に向けても伸びて行き、やがて当該空乏層の上方端
部が第三半導体領域23に達すると、第一半導体領域2
1と第三半導体領域23とがパンチ・スルーする。この
ようにパンチ・スルーを利用する場合には、第二半導体
領域22は少し低濃度のp型、すなわちp- 型(それで
も基板21よりは濃くて良い)に設定した方が良いこと
もあるし、その厚味に関しても適当な薄さに設定する。The various points described so far can be applied to the other embodiments described below unless otherwise specified. Similarly, if this is also described in advance, the same applies to any of the following embodiments, but in the drawing, each component pointed out with the same reference numeral as another embodiment is the same as that of the other embodiment. The components may be the same as or similar to the components indicated by the reference numerals, and therefore the description may be omitted. The contents and modified examples described for each of the constituent elements in any of the embodiments can be similarly incorporated unless it is clearly stated that they are not applicable to each embodiment. Now, the surge protection device 20 shown in FIG.
There is no difference from the conventional structure which has already been described with reference to FIGS. 10 to 12 except for the limitation of the pattern of forming the second ohmic electrode 32 according to the present invention, and therefore the basic operation mechanism as a surge protection device. Itself
This is as described regarding the conventional example. In addition to the punch-through phenomenon between the first and third semiconductor regions 21 and 23, avalanche breakdown or zener breakdown between the first semiconductor region 21 and the second semiconductor region 22 is used as the initial breakdown mechanism accompanying the application of surge. The same is true for getting. However, here again, in order to facilitate comparison with the conventional example, the case of using the punch-through phenomenon will be described. First, a surge voltage is applied between the first and second device terminals T 1 and T 2. , That is, the first semiconductor region 21 and the second semiconductor region 22.
Is a phase at which a reverse bias is applied to the pn junction between ( 1 and 2) (thus, in the case shown, the phase on the first device terminal T 1 side connected to the fourth semiconductor region 24 is positive), and is considerably large. And the depletion layer in the pn junction between the first and second regions caused by the application of the reverse bias is not only on the first semiconductor region 21 side but also on the third semiconductor region 23.
When the upper end of the depletion layer reaches the third semiconductor region 23, the first semiconductor region 2
1 and the third semiconductor region 23 punch through. When using punch-through as described above, it may be better to set the second semiconductor region 22 to a p-type having a slightly low concentration, that is, a p − type (which may still be darker than the substrate 21). , The thickness should be set appropriately.
【0030】いずれにしろ、第一半導体領域21と第三
半導体領域23とがパンチ・スルーすると、第四半導体
領域24から第一半導体領域21に対し、当該第一半導
体領域21にとっての少数キャリアが注入されるように
なり、図1(B) 中にあって模式的に矢印fH で示されて
いるように、これが第二半導体領域22で収集され、第
二オーミック電極32に抜けることによって、素子電流
の流れ始めとなる。こうしたパンチ・スルー動作の開始
電圧が、従来のサージ防護デバイス10の動作特性を示
す図11において電圧軸上、降伏電圧VBRと示された点
である。本発明のサージ防護デバイス20でも、その動
作特性の傾向は当該従来例の説明に用いた図11を使う
ことができる。一方、例え第二半導体領域22と第三半
導体領域23とが第二のデバイス端子T2 に共通に接続
されることでその表面においては互いに電気的に短絡さ
れていても、第二半導体領域22を介して流れ始めて以
降、増加して行く素子電流の電流値(正孔流fH の大き
さ)と、当該素子電流の第二半導体領域22内における
矢印fH に沿った電流経路の抵抗値との積により求めら
れる電圧値(電圧降下)が、第二半導体領域22と第三
半導体領域23とにより形成されている整流性接合(図
示の場合は第三領域23も半導体領域であるのでpn接
合)の順方向電圧に等しくなると、以降、この第三半導
体領域23から第二半導体領域22に対して第二半導体
領域22にとっての少数キャリアの注入が起こる。そし
て、この第二半導体領域22への少数キャリアの注入
は、図11中で電流軸方向に急に立ち上がって行く特性
曲線部分にて示されるように、結果として第一、第二デ
バイス端子T1 ,T2 間に流れる素子電流の更なる増大
を招き、これがまた、第四半導体領域24から第一半導
体領域21への少数キャリアの注入を促進するという正
帰還現象を招く。そのため、当該図11に示されている
電圧対電流(V−I)特性図で見ると、第一、第二デバ
イス端子T1 ,T2 間を通じ、ブレーク・オーバ電流I
BOとして示された値以上の大きさの電流が流れた場合、
正帰還現象がデバイス内部で生じていることの表れとし
て、当該特性図上に良く示されているように負性特性が
生じ、第一、第二デバイス端子T1 ,T2 間に表れるデ
バイス両端電圧は、ブレーク・オーバを開始した時の電
圧値であるブレーク・オーバ電圧VBOよりも低く、さら
には最初にパンチ・スルーを開始した時の降伏電圧VBR
よりも低いクランプ電圧VP に移行することができ、こ
れにより、素子の発熱を抑えて大きなサージ電流の吸収
が可能となる。In any case, when the first semiconductor region 21 and the third semiconductor region 23 are punched through, minority carriers for the first semiconductor region 21 from the fourth semiconductor region 24 to the first semiconductor region 21. As a result of being injected, as shown schematically by an arrow f H in FIG. 1 (B), this is collected in the second semiconductor region 22 and escapes to the second ohmic electrode 32. The element current begins to flow. The starting voltage of such punch-through operation is the point indicated as the breakdown voltage V BR on the voltage axis in FIG. 11 showing the operating characteristics of the conventional surge protection device 10. Also in the surge protection device 20 of the present invention, the tendency of the operating characteristics can be obtained by using FIG. 11 used in the description of the conventional example. On the other hand, even if the second semiconductor region 22 and the third semiconductor region 23 are electrically connected to each other on the surface thereof by being commonly connected to the second device terminal T 2 , the second semiconductor region 22 Current value of the device current (the magnitude of the hole flow f H ) that increases after starting to flow through the flow path and the resistance value of the current path of the device current along the arrow f H in the second semiconductor region 22. The voltage value (voltage drop) obtained by the product of the rectifying junction formed by the second semiconductor region 22 and the third semiconductor region 23 (pn in the case shown is the third region 23 is also a semiconductor region. When the forward voltage of (junction) is reached, minority carriers are injected from the third semiconductor region 23 to the second semiconductor region 22 thereafter. Then, the injection of the minority carriers into the second semiconductor region 22 results in the first and second device terminals T 1 as shown by the characteristic curve portion that sharply rises in the current axis direction in FIG. , T 2 is further increased, which also causes a positive feedback phenomenon that promotes injection of minority carriers from the fourth semiconductor region 24 to the first semiconductor region 21. Therefore, when viewed in the voltage-current (VI) characteristic diagram shown in FIG. 11, the breakover current I passes through between the first and second device terminals T 1 and T 2.
If a current with a magnitude greater than the value indicated as BO flows,
As a manifestation of the positive feedback phenomenon occurring inside the device, a negative characteristic is generated as well shown in the characteristic diagram, and both ends of the device appearing between the first and second device terminals T 1 and T 2. The voltage is lower than the breakover voltage V BO , which is the voltage value when the breakover is started, and further, the breakdown voltage V BR when the punch through is first started.
It is possible to shift the clamp voltage to a lower clamp voltage V P , which makes it possible to suppress heat generation of the element and absorb a large surge current.
【0031】すでに述べたように、こうしたサージ防護
デバイス20により第一、第二デバイス端子T1 ,T2
を介して吸収可能な最大電流値が一般に「サージ耐量」
と呼ばれ、また、一旦ターン・オンしたデバイスがその
オン状態を維持し得る最小の素子電流値が保持電流IH
と呼ばれる。一方、クランプ電圧VP は、原理的には保
持電流IH とその電流パスに沿った各部の直列抵抗との
積に、第二半導体領域22と第三半導体領域23による
pn接合の順方向電圧一つ分を加えた値にほぼ等しい。
したがって、このクランプ電圧VP はまた、第一半導体
領域21の抵抗率や不純物濃度のみならず、第一半導体
領域21と第三領域23との間の離間距離で規定される
第二半導体領域22の実効厚味の如何、及び(あるい
は)不純物濃度の如何によってパンチ・スルー電圧が制
御できることで、かなり広い設計幅内で任意に設定する
ことができる。逆に、第二半導体領域の厚味を厚目にし
たり、その不純物濃度を高目にする等を始め、各領域の
幾何的寸法や不純物濃度等、設計パラメータを適当に選
定すれば、動作特性図上、降伏電圧VBRで立ち上がり始
めるときの初期降伏現象には第一、第二半導体領域2
1,22間の雪崩降伏やツェナ降伏をも利用することが
でき、その後のメカニズムは上記したと同様とすること
もできる。その場合にも、本発明のサージ保護デバイス
20は、まずもってサージが印加されていないときには
高い降伏電圧を維持して素子内に流れる電流を最少限度
に抑え、本デバイスにより無駄に電力が消費されるのを
妨げる一方で、一旦、降伏電圧VBR以上のサージが印加
されると、間もなく極めて低いクランプ電圧VP を呈
し、もって大電流のサージを吸収して後続の回路系を確
実に保護し得るようになる。As described above, the surge protection device 20 allows the first and second device terminals T 1 and T 2 to be connected.
The maximum current value that can be absorbed via the
Also, the minimum element current value at which the device once turned on can maintain the on state is the holding current I H.
Called. On the other hand, the clamp voltage V P is, in principle, the product of the holding current I H and the series resistance of each part along the current path, and the forward voltage of the pn junction formed by the second semiconductor region 22 and the third semiconductor region 23. It is almost equal to the value obtained by adding one.
Therefore, the clamp voltage V P is determined not only by the resistivity and the impurity concentration of the first semiconductor region 21, but also by the distance between the first semiconductor region 21 and the third region 23. Since the punch-through voltage can be controlled depending on the effective thickness and / or the impurity concentration, it can be arbitrarily set within a considerably wide design range. Conversely, if the design parameters such as the geometrical dimensions of each region and the impurity concentration are properly selected, such as making the second semiconductor region thicker and increasing its impurity concentration, the operating characteristics In the figure, the first and second semiconductor regions 2 are included in the initial breakdown phenomenon when starting to rise at the breakdown voltage V BR.
Avalanche breakdown and Zener breakdown between 1 and 22 can also be used, and the mechanism thereafter can be the same as described above. Even in that case, the surge protection device 20 of the present invention maintains the high breakdown voltage to suppress the current flowing in the element to the minimum when the surge is not applied, and the power is wasted by the present device. On the other hand, once a surge of the breakdown voltage V BR or more is applied, an extremely low clamp voltage V P will soon be exhibited, thereby absorbing a large current surge and reliably protecting the subsequent circuit system. I will get it.
【0032】しかるに、上記のメカニズムからして、サ
ージの印加後、最初に第四半導体領域24から第一半導
体領域22にとっての少数キャリア(この場合は正孔)
が注入され、この正孔流fH が第二半導体領域22から
第二オーミック電極32に至るに際し、その経路が確定
できないと、結局は第二半導体領域22と第三半導体領
域23とにより形成されているpn接合の順方向電圧に
等しくなるまでに流れる当該正孔流fH の大きさが確定
できなくなって、ブレーク・オーバ電流VBOが確定でき
ないことになり、ひいては保持電流IH の制御性や安定
性の悪化にも継がる。事実、図12に示した従来例にお
けるような正孔流fH が生ずると、既述した通り、この
ような問題が発生した。ところが、本発明に従って構成
されたこの実施例の場合には、図1(B) に示されている
ように、第二オーミック電極32は、第二半導体領域2
2の表面に接触するにしても、第四半導体領域24に近
い側での接触部分は有さないので、当該正孔流fH は、
必ず第三半導体領域23の下面を通ってから、部分PO
にて第二オーミック電極32に流れ込むようになり、そ
の経路を確定することができる。これはすなわち、ブレ
ーク・オーバ電流VBOや保持電流IH の制御性、安定性
を高め得ることを意味し、実際、本発明者の実験によ
り、このことが確実に確かめられている。サージ耐量に
ついても、概ね、素子面積に比例して増大する結果が得
られた。However, due to the above mechanism, after the surge is applied, first, minority carriers (holes in this case) from the fourth semiconductor region 24 to the first semiconductor region 22.
Is injected, and when this hole flow f H reaches the second ohmic electrode 32 from the second semiconductor region 22, if the route cannot be determined, it is eventually formed by the second semiconductor region 22 and the third semiconductor region 23. Since the magnitude of the hole flow f H flowing until it becomes equal to the forward voltage of the pn junction cannot be determined, the breakover current V BO cannot be determined, and thus the controllability of the holding current I H is reduced. It also leads to deterioration of stability. In fact, when the hole flow f H as in the conventional example shown in FIG. 12 occurs, such a problem occurs as described above. However, in the case of this embodiment constructed in accordance with the present invention, as shown in FIG. 1 (B), the second ohmic electrode 32 has the second semiconductor region 2
Even if it contacts the surface of No. 2, since there is no contact portion on the side close to the fourth semiconductor region 24, the hole flow f H is
Be sure to pass through the lower surface of the third semiconductor region 23 before the portion P O
Then, the current flows into the second ohmic electrode 32, and its path can be determined. This means that the controllability and stability of the breakover current V BO and the holding current I H can be improved, and in fact, this has been reliably confirmed by experiments by the present inventor. As for the surge withstand capability, it was found that the surge resistance increased in proportion to the element area.
【0033】なお、後の説明にも関連するが、第三半導
体領域23の平面形状は、上記で仮定した矩形の外、原
理的には様々な形状が考えられ、不定形であっても良
い。しかし、一般にこの種の技術分野において作成され
る種々の半導体デバイスに関しても、単に製造上の問題
だけではなく、各パラメータを簡単にすることでデバイ
ス特性を向上させようとすることから考えると、必要な
各領域の平面形状は、矩形の外には円形、正多角形等に
留められるのが普通である。これらの場合には、本発明
の趣旨に従う場合、第四半導体領域と第三領域、第二半
導体領域との間の平面配置関係として、図2に模式的に
示されるような関係を採れば良い。Incidentally, as related to the description below, the planar shape of the third semiconductor region 23 is not limited to the rectangular shape assumed above, and in principle, various shapes are conceivable and may be indefinite. . However, regarding various semiconductor devices that are generally created in this kind of technical field, it is necessary to consider not only manufacturing problems but also improving device characteristics by simplifying each parameter. The planar shape of each area is usually a circle, a regular polygon, or the like, in addition to a rectangle. In these cases, in the case of complying with the gist of the present invention, the relationship as schematically shown in FIG. 2 may be adopted as the planar arrangement relationship among the fourth semiconductor region, the third region, and the second semiconductor region. .
【0034】すなわち、図2(A) に示すように、第四半
導体領域24に対し、x方向に離間した位置に設けられ
る第二半導体領域に接して形成される第三半導体領域2
3の形状が円形ないしほぼ円形の場合には、当該円形の
中心Oを通り、x方向に直交したy方向の直線で二分さ
れる一対の半円の中、図2(A) 中に斜線を付して示す半
円部分、すなわち、第四半導体領域24に近い側の半円
部分には、その縁部を第四半導体領域24の側に向かっ
て越えて第二半導体領域22に接触する第二オーミック
電極32を設けないようにする。すなわち、図1中に示
した第二オーミック電極32の第四半導体領域24側を
向いた第三半導体領域23への接触縁部Pi が、当該第
三半導体領域の表面上に留まるようにする。これと反対
側の半円部分では、図1中に部分PO で示されているよ
うに、第二半導体領域22と第三半導体領域23の両表
面に各接触するように、第二オーミック電極32を形成
すれば良い。That is, as shown in FIG. 2A, the third semiconductor region 2 is formed in contact with the second semiconductor region provided at a position separated from the fourth semiconductor region 24 in the x direction.
When the shape of 3 is circular or almost circular, a diagonal line is drawn in FIG. 2 (A) among a pair of semicircles that pass through the center O of the circle and are bisected by a straight line in the y direction orthogonal to the x direction. The semi-circular portion indicated by the reference numeral, that is, the semi-circular portion on the side closer to the fourth semiconductor region 24, includes a first semi-circular portion that crosses the edge toward the fourth semiconductor region 24 side and contacts the second semiconductor region 22. The two ohmic electrodes 32 are not provided. That is, the contact edge portion P i of the second ohmic electrode 32 shown in FIG. 1 facing the fourth semiconductor region 24 to the third semiconductor region 23 remains on the surface of the third semiconductor region. . In the semi-circular portion on the opposite side, the second ohmic electrode is contacted with both surfaces of the second semiconductor region 22 and the third semiconductor region 23, as indicated by the portion P O in FIG. 32 may be formed.
【0035】図2(B) に示されるように、第三半導体領
域23が正多角形、例えば正六角形であって、その中心
Oを通り、x方向に直交するy方向の直線が当該正多角
形の対向する一対の頂点部分を通るか、あるいはこれを
90°回転させた関係において、一対の対向辺部の中央
を通るならば、当該直線にて分断される二つの面積部分
の中、図2(B) 中に斜線を付して示すように、第四半導
体領域24に近い側の面積部分の縁を越えて第二半導体
領域22の表面上に伸び、当該第二半導体領域の表面に
接触する第二オーミック電極部分は形成しないように
し、これと反対側にてのみ、第二、第三半導体領域2
2,23に対し、第二オーミック電極32がそれら表面
に共通にオーミック接触するように計る。As shown in FIG. 2 (B), the third semiconductor region 23 is a regular polygon, for example, a regular hexagon, and a straight line passing through its center O and orthogonal to the x direction in the y direction is the regular polygon. If it passes through a pair of opposite corners of a polygon, or if it passes through the center of a pair of opposite sides in a relationship rotated by 90 °, the figure will be divided into the two area portions divided by the straight line. As indicated by hatching in 2 (B), it extends over the surface of the second semiconductor region 22 beyond the edge of the area close to the fourth semiconductor region 24, and The second ohmic electrode portion that contacts is not formed, and only on the opposite side, the second and third semiconductor regions 2 are formed.
For the second and second electrodes 23 and 23, the second ohmic electrodes 32 are commonly contacted with their surfaces in ohmic contact.
【0036】また、図2(C) に示されるように、第三半
導体領域23が三角形であって、その中心を遠り、x方
向と直交する直線で二分した所、第四半導体領域に近い
側の斜線の付されている面積部分のみならず、反対側の
面積部分でも、符号E’で示されるように、第四半導体
領域24を向いた縁部E’,E’が生ずるようであれ
ば、やはり、ここを越えては第二オーミック電極32の
第二半導体領域22に対するオーミック接触部分を形成
しないようにする。そして、この三角形を例としての説
明は、正多角形に再度、一般化することができ、上記の
ような条件から外れて、正多角形が図示の回転角位置か
ら90°ではない任意の角度、回転した位置を占めると
きの配慮として、有効に適用することができる。不定形
状に一般化することさえでき、要は、任意形状の第三半
導体領域において、第四半導体領域の方を向いた縁部を
越えては、第二オーミック電極32を第二、第三半導体
領域の双方の表面に共通に接触させないようにすれば良
い。As shown in FIG. 2C, the third semiconductor region 23 has a triangular shape and is separated from the center of the third semiconductor region 23 by a straight line orthogonal to the x direction, and is close to the fourth semiconductor region. As shown by reference numeral E ′, edge portions E ′, E ′ facing the fourth semiconductor region 24 are likely to occur not only in the shaded area portion on the side but also on the opposite side area portion. For example, the ohmic contact portion of the second ohmic electrode 32 with the second semiconductor region 22 is not formed beyond this. The description using this triangle as an example can be generalized again to a regular polygon. If the regular polygon deviates from the above conditions and the regular polygon is not 90 ° from the rotation angle position shown in the figure, , Can be effectively applied as a consideration when occupying a rotated position. It can even be generalized to an indefinite shape, in short, in the third semiconductor region having an arbitrary shape, the second ohmic electrode 32 is provided to the second and third semiconductor regions beyond the edge portion facing the fourth semiconductor region. It suffices not to contact both surfaces of the region in common.
【0037】図2に関してのこれらの配慮は、他の実施
例、特に後述の双極性サージ吸収用の本発明サージ防護
デバイスの実施例に関しても同様に適用できる。また、
第三半導体領域23を複数個の領域から形成する場合、
個々の領域の並設方向は、上記x方向に沿うばかりでは
なく、y方向に沿って複数個を設けることも考えられ
る。もちろんその場合、各第三半導体領域23は互いに
電気的接続を採る。These considerations with respect to FIG. 2 are likewise applicable to other embodiments, in particular the embodiments of the surge protection device of the invention for bipolar surge absorption described below. Also,
When the third semiconductor region 23 is formed of a plurality of regions,
It is conceivable that the individual regions are arranged in parallel not only along the x direction but also along the y direction. Of course, in that case, the respective third semiconductor regions 23 are electrically connected to each other.
【0038】上記のように、本発明に従うと、ブレーク
・オーバ電流VBOや保持電流IH の制御性ないし安定性
が向上するが、すでに述べた「小さなサージ」に対する
対策も立てられるものとなる。つまり、図1に示されて
いるサージ防護デバイス20の構造では、第二デバイス
端子T2 側が負、第一デバイス端子T1 側が正となる極
性ないし位相のサージが印加されると、その時に逆バイ
アスされるpn接合が第一半導体領域21と第二半導体
領域22とにより形成されている。このような接合には
接合容量Cj が見込まれるので、第一、第二デバイス端
子T1 ,T2 間に印加されるそのときどきのサージの電
圧の時間微分値(dV/dt)に応じ、この接合容量Cj を
充電する過渡的な電流として、既掲の(1) 式で表される
変位電流it が流れる。したがって、これも既述のよう
に、当該接合容量Cj の値が大きいと、例えば電話通信
線路への雷サージ印加時等にあって回路系への誘導ノイ
ズ電圧値の波高値こそ、よしんば低く、本来なら吸収す
る必要もない程の「小さなサージ」であっても、そのス
ルー・レイト(dV/dt)がかなり高かったがため、結構
大きな値の変位電流it が瞬時ではあるが流れ、当該サ
ージの尖頭電圧値は設計上のブレーク・オーバ電圧VBO
に至っていないのにもかかわらず、デバイスがブレーク
・オーバすることがある。換言すれば、印加されるサー
ジの速さないし鋭さに応じ、サージ防護デバイス20と
してのブレーク・オーバ電圧VBOが変動してしまうこと
になる。そこで、本発明のサージ防護デバイス20にお
いては、上記のように、動作の初期の中に流れる、図1
(B) に示した正孔流fH の経路の制御ないし安定化が可
能なことから、次のような工夫により、そのように小さ
なサージには応答することなく、デバイスとしてのブレ
ーク・オーバ電圧VBOを設計された一義的な値に安定化
させることができる。As described above, according to the present invention, the controllability or stability of the breakover current V BO and the holding current I H is improved, but a measure against the "small surge" described above can also be taken. . That is, in the structure of the surge protection device 20 shown in FIG. 1, when a surge having a polarity or a phase in which the second device terminal T 2 side is negative and the first device terminal T 1 side is positive is applied, it is reversed at that time. A biased pn junction is formed by the first semiconductor region 21 and the second semiconductor region 22. Since a junction capacitance C j is expected in such a junction, depending on the time differential value (dV / dt) of the surge voltage applied between the first and second device terminals T 1 and T 2 at that time, as transient current for charging the junction capacitance C j, it flows displacement current i t represented by equation (1) Sunde掲. Therefore, as described above, when the value of the junction capacitance C j is large, for example, when a lightning surge is applied to the telephone communication line, the peak value of the induced noise voltage value to the circuit system is much lower. , The slew rate (dV / dt) was considerably high even if it was a “small surge” that does not need to be absorbed in the first place, so a displacement current i t of a considerably large value flows, although it is instantaneous. The peak voltage value of the surge is the design break-over voltage V BO.
The device may break over even though it has not yet reached. In other words, the break-over voltage V BO as the surge protection device 20 varies depending on the speed or sharpness of the applied surge. Therefore, in the surge protection device 20 of the present invention, as described above, the surge protection device 20 flows in the initial stage of operation as shown in FIG.
Since the path of the hole flow f H shown in (B) can be controlled or stabilized, the breakover voltage as a device can be controlled without responding to such a small surge by the following measures. It is possible to stabilize V BO at the designed unique value.
【0039】ここで再び、簡単のため、第三半導体領域
23は矩形形状をしているものとする。そして、図1
(B) に示されるように、そのx方向(この場合、短辺方
向)の寸法はxE であり、第二半導体領域22の短辺方
向寸法であるx方向寸法はxBであるとし、さらに、次
のような記号を定義する。 yE :第三半導体領域23のy方向寸法, yB :第二半導体領域22のy方向寸法, ρB :第一半導体領域と第三半導体領域との間の部分に
おける第二半導体領域のシート抵抗, Iff:第三半導体領域23を順バイアスするに必要な電
流値. しかるに、第三半導体領域23を順バイアスするに必要
な電流Iffの電流密度Jは、次式(6) で示される。Here again, for simplicity, the third semiconductor region 23 is assumed to have a rectangular shape. And FIG.
As shown in (B), the dimension in the x direction (in this case, the short side direction) is x E , and the x direction dimension that is the short side direction dimension of the second semiconductor region 22 is x B , Furthermore, the following symbols are defined. y E : y-direction dimension of the third semiconductor region 23, y B : y-direction dimension of the second semiconductor region 22, ρ B : sheet of the second semiconductor region in a portion between the first semiconductor region and the third semiconductor region Resistance, I ff : current value required to forward bias the third semiconductor region 23. Therefore, the current density J of the current I ff required to forward bias the third semiconductor region 23 is expressed by the following equation (6).
【数16】 しかるに、この式(6) の右辺分母は、結局の所、第二半
導体領域22の全面積SB(=xB・yB)であ。一方、第三
半導体領域23がオンとなるべきときの順方向電圧Vf
は、一般には0.5V程度であるが、同じ電流値ではあ
っても、当該電流(例えば図1(B) 中の正孔流fH)が第
三半導体領域23の下面に沿って長い経路に沿って走っ
た結果、この順方向電圧Vf に相当する電圧降下が最も
生じ易い点というのは、図1に示される本発明のデバイ
スの場合、既述のように第二オーミック電極32がその
x方向で第四半導体領域24に対して離れた部分PO に
おいてのみ、第二半導体領域22に接触している結果、
各第三半導体領域23の底面において横方向(x方向)
で第四半導体領域24に最も近い個所となる。したがっ
て、このように第三半導体領域23のx方向寸法xE の
ほぼ全長に沿って流れる素子電流(正孔流fH)による電
圧降下を考えれば良いから、当該第三半導体領域23の
順バイアス電圧Vf は、上記の電流密度Jを用い、次式
(7) で示すことができる。[Equation 16] However, the denominator on the right side of the equation (6) is, after all, the total area S B (= x B · y B ) of the second semiconductor region 22. On the other hand, the forward voltage V f when the third semiconductor region 23 should be turned on
Is generally about 0.5 V, but even if the current value is the same, the current (for example, hole flow f H in FIG. 1B) is a long path along the lower surface of the third semiconductor region 23. The voltage drop corresponding to the forward voltage V f is most likely to occur as a result of running along the direction of V. In the case of the device of the present invention shown in FIG. As a result of being in contact with the second semiconductor region 22 only in the portion P O distant from the fourth semiconductor region 24 in the x direction,
Lateral direction (x direction) on the bottom surface of each third semiconductor region 23
Is the closest to the fourth semiconductor region 24. Therefore, the voltage drop due to the device current (hole flow f H ) flowing along the substantially entire length of the x-direction dimension x E of the third semiconductor region 23 may be considered, and thus the forward bias of the third semiconductor region 23 is considered. The voltage V f is calculated using the above current density J by the following equation.
It can be shown in (7).
【数17】 そこで、これを計算し、電流密度Jにつき解くと、次式
(8) が得られる。[Equation 17] Therefore, if this is calculated and the current density J is solved,
(8) is obtained.
【数18】 そのため、上記 (6)式とこの (8)式を電流密度Jに関し
等しいと置くと、第三半導体領域23を順方向にバイア
スするに必要な全電流Iffについて解くことができ、次
式(9) のようになる。[Equation 18] Therefore, if the above equation (6) is equal to this equation (8) with respect to the current density J, it is possible to solve for the total current I ff required to bias the third semiconductor region 23 in the forward direction. It becomes like 9).
【数19】 その一方、第一半導体領域21と第二半導体領域22と
で形成される接合容量Cj は、単位面積当たりの接合容
量をCO とすると、次式(10),[Formula 19] Meanwhile, the junction capacitance C j formed by the first semiconductor region 21 and the second semiconductor region 22, the junction capacitance per unit area and C O, the following equation (10),
【数20】 で表せるから、立ち上がりの速さないし鋭さがdV/dtの
サージが第一、第二デバイス端子T1 ,T2 間に印加さ
れたとき、これに伴う既述 (1)式の変位電流itは、次
式(11)のように書き直すことができる。[Equation 20] Therefore, when a surge that does not rise quickly and has a sharpness of dV / dt is applied between the first and second device terminals T 1 and T 2 , the displacement current i t in Eq. Can be rewritten as the following equation (11).
【数21】 したがって、こうした変位電流it により、第三半導体
領域23が順バイアスされないためには、次式(12),[Equation 21] Therefore, in order to prevent the third semiconductor region 23 from being forward biased by such a displacement current i t , the following formula (12),
【数22】 が満たされれば良いので、先の (9)式,(11)式とこの(1
2)式とから、第三半導体領域23の各x方向寸法xEに関
して解くと、先に挙げた重要な (2)式を得ることができ
る。[Equation 22] Since it suffices to satisfy, the above equations (9) and (11) and this (1
Solving from the equation (2) for each x-direction dimension x E of the third semiconductor region 23, the important equation (2) given above can be obtained.
【0040】つまり、被保護回路のインピーダンスの関
係等もあって、それ以上に鋭い(速い)立ち上がりのサ
ージは考えられないか、または対象とする必要がない
が、ここまでの鋭さないし速さのサージに対しては誤応
答を生じさせたくないとする当該鋭さないし速さdV/dt
を決定すれば、後のパラメータは全て既知であるので、
それらと共に当該決定したdV/dt値を上記 (2)式に代入
することにより、各第三半導体領域23を形成する際の
x方向寸法xE の上限を決定することができる。しか
も、第三半導体領域23のy方向の寸法yE や第二半導
体領域22の面積SB等は無関係となっている。したがっ
て、それら各領域の実際の作成に関し、製造寸法パラメ
ータに起因する誤差要因はその分、確実に減らすことが
できる。In other words, due to the impedance of the circuit to be protected, etc., a surge with a sharper (faster) rise cannot be considered or need not be the target, but the sharpness up to this point can be avoided. The unsharpening speed dV / dt that does not want to cause an erroneous response to a surge
, All the following parameters are known, so
By substituting the determined dV / dt value together with them into the equation (2), the upper limit of the x-direction dimension x E when forming each third semiconductor region 23 can be determined. Moreover, the dimension y E of the third semiconductor region 23 in the y direction and the area S B of the second semiconductor region 22 are irrelevant. Therefore, with respect to the actual creation of each of these regions, the error factor due to the manufacturing dimension parameter can be surely reduced.
【0041】これは、先に図2に即して説明したよう
に、第三半導体領域が種々の平面形状をしている場合に
も適用可能である。ただし、第三半導体領域23が円形
かそれに近い形状の場合、あるいは正多角形ないしはそ
れに近い形状の場合、さらには不定任意形状の場合に
は、図2に即して説明した約束を守って第二オーミック
電極32を形成した上で、上記のx方向寸法xE に関し
ては、第四半導体領域24から発した少数キャリア流が
当該第三半導体領域の下面を通って第二オーミック電極
32に流れ込むに際しての最長距離方向に沿う第三半導
体領域寸法に関する限定と考えれば良い。換言すれば、
そのような最長距離方向をx方向と定義することで、上
記の式(2) は有効に用いることができる。それより短い
距離では電圧降下分も小さくなるからである。This can also be applied to the case where the third semiconductor region has various planar shapes, as described above with reference to FIG. However, when the third semiconductor region 23 has a circular shape or a shape close to it, or a regular polygon or a shape close to it, or an indefinite arbitrary shape, the promise described with reference to FIG. on the formation of a two ohmic electrodes 32, with respect to the above-mentioned x dimension x E, when the minority carrier flow emitted from the fourth semiconductor region 24 flows into the second ohmic electrode 32 through the lower surface of the third semiconductor region It may be considered as a limitation on the dimension of the third semiconductor region along the longest distance direction. In other words,
By defining such a longest distance direction as the x direction, the above equation (2) can be effectively used. This is because the voltage drop becomes smaller at a shorter distance.
【0042】このようにして、本発明の目的の一つとし
て、図13に示された従来例のように、第四半導体領域
24の側から別途に第一半導体領域21にオーミック接
触した電極を介し、第一半導体領域21にとっての多数
キャリアを流し込むことにより、第一、第二半導体領域
21,22間の接合容量Cj を充電してしまおうとする
手法に依らなくとも、高いdV/dt値のサージに対する対
策を立てることができる。また、このような第四半導体
領域24と第一半導体領域21とに共通にオーミック接
触するオーミック接触構造を必須としないのであるか
ら、図1に示されるように、第一のデバイス端子T1 に
接続する第一のオーミック電極31は、第四半導体領域
24に対してのみ、導通を採るように構成することがで
き、サージ防護デバイス20としての逆方向耐圧も確保
することができる。なお、降伏メカニズムが特にパンチ
・スルーであるような場合、変位電流itによって第
一、第三領域21,23間にパンチ・スルーが生じた直
後は、それらの間にある第二半導体領域22のシート抵
抗も相当高くなる。しかし、この領域中を電流が流れ出
すと空乏層も縮小し、少なくとも第三半導体領域23を
なめるような直下部分では、そのシート抵抗はそのとき
の電流値に見合っての第二半導体領域24に本来見込ま
れるシート抵抗値ないしはそれに近くなる。そのため、
上記したシート抵抗ρB とは、そのような場合の第二半
導体領域のシート抵抗として設定すれば良い。逆に、雪
崩降伏による場合には、第三半導体領域近くの第二半導
体領域までには空乏層が伸びてきていないので、そこの
抵抗はそのときの電流値に応じた第二半導体領域のシー
ト抵抗ρB に基づき、異常に高くなることはない。Thus, as one of the objects of the present invention, as in the conventional example shown in FIG. 13, an electrode separately ohmic-contacted from the fourth semiconductor region 24 side to the first semiconductor region 21 is provided. A high dV / dt value is obtained without depending on the method for charging the junction capacitance C j between the first and second semiconductor regions 21 and 22 by injecting majority carriers for the first semiconductor region 21 through Measures can be taken against the surge. Moreover, such an ohmic contact structure since the it is not to be essential to the fourth semiconductor region 24 in ohmic contact with the common into a first semiconductor region 21, as shown in FIG. 1, the first device terminal T 1 The first ohmic electrode 31 to be connected can be configured to be conductive only to the fourth semiconductor region 24, and the reverse breakdown voltage as the surge protection device 20 can be ensured. Note that when the yield mechanism that particular punch-through, first by the displacement current i t, immediately after the punch-through occurs between the third region 21 and 23, the second semiconductor region 22 located between them The sheet resistance of is also considerably high. However, when a current flows through this region, the depletion layer also shrinks, and at least in the portion directly below the third semiconductor region 23, its sheet resistance is originally in the second semiconductor region 24 corresponding to the current value at that time. The expected sheet resistance value or close to it. for that reason,
The sheet resistance ρ B described above may be set as the sheet resistance of the second semiconductor region in such a case. Conversely, in the case of avalanche breakdown, the depletion layer does not extend to the second semiconductor region near the third semiconductor region, so the resistance there is a sheet of the second semiconductor region according to the current value at that time. Based on the resistance ρ B , it does not become abnormally high.
【0043】また、上記 (2)式に従う場合にも、第三半
導体領域23のx方向寸法xE や直径xE (円形ないし
ほぼ円形の場合)には、図1(A) 中に示すように、当該
第三半導体領域の厚味寸法hE を補正要因として加味す
ることも考えられるが、一般に第三半導体領域の厚味h
E は第三半導体領域23の短辺幅xE や直径xE を相当
短くしてもそれに比してさえ極めて薄く、代表的にはせ
いぜい3〜4μm程度であるし、また、特に雪崩降伏型
に認められるように、寸法的に多少厚くなったとしても
(それでも数μmオーダには留まることが多い)、第二
半導体領域22に対して第三半導体領域23が拡散によ
って形成された領域であるような場合には、第三半導体
領域23の断面両側における横方向の拡散抵抗は第三半
導体領域下の第二半導体領域抵抗に比し極めて低いの
で、このような第三半導体領域の厚味hE はその影響を
無視することができる。ただし、無視することが最も簡
単ではあるが、無視せねばならないことはなく、上記
(2)式に基づいている限り、第三領域に関する寸法xE
にそのような適当量の補正を施すことは当然に許容する
ことができる。しかし、本書では以降、便宜のため、当
該第三半導体領域23の厚味hE は無視する。Also in the case of complying with the above equation (2), the dimension x E in the x direction and the diameter x E (in the case of a circular shape or a substantially circular shape) of the third semiconductor region 23 are as shown in FIG. 1 (A). In addition, the thickness dimension h E of the third semiconductor region may be added as a correction factor.
Even if the short side width x E and the diameter x E of the third semiconductor region 23 are considerably shortened, E is extremely thin, typically about 3 to 4 μm at the most, and especially avalanche breakdown type. As can be seen from the above, even if the thickness becomes slightly thicker (often stays in the order of several μm), the third semiconductor region 23 is a region formed by diffusion with respect to the second semiconductor region 22. In such a case, the lateral diffusion resistance on both sides of the cross section of the third semiconductor region 23 is extremely lower than the resistance of the second semiconductor region below the third semiconductor region. E can ignore the effect. However, although it is easiest to ignore, there is nothing you have to do,
As long as it is based on equation (2), the dimension x E for the third region
Of course, it is permissible to make such an appropriate amount of correction. However, hereinafter, for convenience, the thickness h E of the third semiconductor region 23 will be ignored.
【0044】しかるに、本発明では、さらに保持電流I
H についても配慮している。要求される保持電流IH の
値は、被保護回路のインピーダンスと、当該回路で定常
的に使用される電流値とに鑑み、サージ消失後、速やか
に高絶縁オフ状態に戻る値として決定されるが、一般に
通信回線の保護等においては、この保持電流IH は最低
でも100mA程度以上は要求されることが多い。その
一方、高ければ高い程良いというものでもなく、もちろ
んのこと、サージ防護デバイス自体が自己破壊する程の
電流値となって良い訳がない。しかし、これを逆に言う
なら、自己破壊しない範囲であれば、保持電流値は相当
高い値に設定した方が良いこともある。本出願人は先に
挙げた公報類にてすでに開示の発明に基づき、また、本
願開示の所に基づき、極めて多くの種類のパンチ・スル
ー型サージ防護デバイスを製造し、あるいは試作してき
たが、自己破壊を起こす電流密度の値はかなり高く採る
ことができ、1.5A/mm2 程度は確保し得た。この
ような前提の下に保持電流IH というものにつき考える
に、ここでもまず便宜のため、第三半導体領域23が矩
形の平面形状を持っている場合で代表して説明すると、
これは、当該第三半導体領域23が少数キャリア注入を
止めるときに相当する先の電流値Iffと、第四半導体領
域24からの少数キャリア注入が止まるときの電流値I
C との和、すなわち、IH =Iff+IC と考えることが
できる。ここで、電流値Iffについては、先に (9)式に
て求めた通りなので、例え上記の電流値IC が零の場合
でも所望の保持電流IH を得るためには、結局、当該
(9)式中のIffを保持電流IH で置き換え、これを第三
半導体領域23のx方向寸法xE について解くことによ
り、次式(13)を得ることができる。In the present invention, however, the holding current I
We are also considering H. The required value of the holding current I H is determined as a value that promptly returns to the high insulation off state after the surge disappears in consideration of the impedance of the protected circuit and the current value that is constantly used in the circuit. However, generally, for protection of communication lines, the holding current I H is often required to be at least about 100 mA or more. On the other hand, the higher the value, the better, and needless to say, the surge protection device itself has a current value enough to cause self-destruction. However, conversely, it may be better to set the holding current value to a considerably high value within a range where self-destruction does not occur. Based on the invention already disclosed in the above-mentioned publications and based on the disclosure of the present application, the applicant has manufactured or prototyped an extremely large number of punch-through type surge protection devices. The value of the current density that causes self-destruction can be set to a considerably high value, and about 1.5 A / mm 2 can be secured. Considering the holding current I H under such a premise, here again, for convenience, the case where the third semiconductor region 23 has a rectangular planar shape will be representatively described.
This is because the current value I ff corresponding to when the third semiconductor region 23 stops the minority carrier injection and the current value I ff when the minority carrier injection from the fourth semiconductor region 24 stops.
It can be considered as the sum with C , that is, I H = I ff + I C. Here, since the current value I ff is as previously obtained by the equation (9), even if the above current value I C is zero, in order to obtain the desired holding current I H
The following formula (13) can be obtained by replacing I ff in the formula (9) with the holding current I H and solving this for the dimension x E of the third semiconductor region 23 in the x direction.
【数23】 したがって、この(13)式により求めた第三半導体領域2
3のx方向の寸法xEが、上記した当該x方向寸法に関
する上限式(2) をも満たすようにしながら保持電流IH
を設計することができるが、逆に考えると、必要な最小
保持電流IHminの値(例えば上記のように100mA)
のときに必要となるx方向寸法xE が、上記 (2)式にて
規定されるx方向寸法xE の上限よりさらに短くなる場
合には、当該(13)式を上限式に置き換えることで既述の
(4)式に変形し、これら (2)式と(13)式のどちらか小さ
い方の値を上限として、その寸法未満で各第三半導体領
域23のx方向寸法xE を設計することになる。しか
し、実際には、上記 (2)式の方が大きな値となる傾向に
あるので、応答させたくないとするサージのdV/dt値を
決定し、これに基づいて上記 (2)式の上限を求めても、
なお、必要な最小保持電流IHminは十分に確保されるこ
とが多い。[Equation 23] Therefore, the third semiconductor region 2 obtained by the equation (13)
The holding current I H while the dimension x E of 3 in the x direction also satisfies the upper limit expression (2) regarding the dimension in the x direction described above.
Can be designed, but in the opposite case, the required minimum holding current I Hmin value (for example, 100 mA as described above)
If the x-direction dimension x E required at the time becomes shorter than the upper limit of the x-direction dimension x E defined by the above equation (2), replace the equation (13) with the upper limit equation. Already mentioned
The equation (4) is modified to design the x-direction dimension x E of each third semiconductor region 23 with the smaller value of these equations (2) and (13) as the upper limit and less than that value. Become. However, in practice, the above equation (2) tends to have a larger value, so determine the dV / dt value of the surge that you do not want to respond, and based on this, the upper limit of the above equation (2). Even if you ask
The required minimum holding current I Hmin is often sufficiently secured.
【0045】逆に、上記(13)式を変形することで、各第
三半導体領域23の下限値について考慮した方が遥かに
有利である。言い換えれば、サージ防護デバイスが自己
破壊しないという条件を満たす上で、どこまで、各第三
半導体領域23のx方向寸法xE を狭められるか、とい
うことを考えた方が実用的である。そこで、上記(13)式
を、許容し得る最大保持電流IHmaxに関しての各第三半
導体領域23のx方向寸法xE の下限式に変形すると、
既述の (3)式となる。このようにして、本発明では、第
三半導体領域23のx方向寸法xE に関し、その上限と
して上記 (2)式を、また下限として上記 (3)式を提示す
るが、ここで具体的な例を挙げてみる。試作例は極めて
多数に昇ったが、その中から第二半導体領域22が50
0μm角、すなわち上記x方向寸法xB もy方向寸法y
B も共に等しく500μmであり、第一半導体領域21
とによって見込まれる接合容量Cj が23pF、第二半
導体領域22の第三半導体領域下面におけるシート抵抗
が動作電圧ほぼ150Vで14200Ω/□であった素
子を代表的に取り上げてみる。この素子において、dV/
dt値が100V/μs以上のサージには応答させないよ
うにしたい場合、上記(11),(12)式に各値を代入、演算
すると、そのときの電流値Iffはほぼ0.55mA以上
あれば良いと計算される。そこで、当該Iff値や既掲の
他の値を上記 (2)式に代入し、計算すると、第三半導体
領域23の短辺幅xE はほぼ88μm以下ならば良いこ
とになる。また、この寸法範囲にあれば、(13)式を保持
電流IH について解き、計算すると明らかなように、短
辺幅xE が上限寸法88μmにあるときにも、当該保持
電流IH の値は、先に必要な最低保持電流IHminの値と
して仮定した例えば100mAを十分に越えた値とな
る。On the contrary, it is far more advantageous to consider the lower limit of each third semiconductor region 23 by modifying the above equation (13). In other words, it is more practical to consider how much the x-direction dimension x E of each third semiconductor region 23 can be narrowed down, on the condition that the surge protection device does not self-destruct. Therefore, if the above formula (13) is transformed into a lower limit formula of the x-direction dimension x E of each third semiconductor region 23 with respect to the allowable maximum holding current I Hmax ,
It becomes the above-mentioned expression (3). Thus, in the present invention, regarding the x-direction dimension x E of the third semiconductor region 23, the above formula (2) is presented as the upper limit thereof and the above formula (3) is presented as the lower limit thereof. Let me give you an example. The number of prototypes has increased to an extremely large number, but the second semiconductor region 22 has 50
0 μm square, that is, the x-direction dimension x B is also the y-direction dimension y
Both B are equally 500 μm, and the first semiconductor region 21
A device having a junction capacitance C j expected to be 23 pF and a sheet resistance on the lower surface of the third semiconductor region of the second semiconductor region 22 of 14200 Ω / □ at an operating voltage of about 150 V will be representatively taken. In this device, dV /
If the dt value want to not respond to more surge 100 V / .mu.s, the (11), replacing the values in (12), when calculating the current value I ff of that time approximately 0.55mA or any Calculated as good. Therefore, if the I ff value and the other values described above are substituted into the above equation (2) and calculated, the short side width x E of the third semiconductor region 23 should be approximately 88 μm or less. Further, if it is in this size range, as is apparent from calculation and calculation of the holding current I H for the holding current I H , even when the short side width x E is at the upper limit dimension of 88 μm, the value of the holding current I H Is a value that sufficiently exceeds, for example, 100 mA, which is assumed as the value of the minimum holding current I Hmin required previously.
【0046】逆に、既述した自己破壊の問題を考え、最
大保持電流値IHmaxを500mAに設定した場合、短く
できる方の下限につき、(3)式に基づいて計算すると、各
第三半導体領域23のx方向寸法xE は、ほぼ6μmと
求められる。したがって、このようなデバイス・パラメ
ータ例の場合には、各第三半導体領域23のx方向寸法
xE を、最低6μmから最大88μmの寸法範囲内で、
必要な保持電流値IHの値を満たすように設計できるこ
とが分かる。また、本発明デバイスの動作原理からして
明らかなように、降伏メカニズムが何であっても、上記
のようにして保持電流を制御できれば、これに連れてブ
レーク・オーバ電流をも制御できる。On the contrary, in consideration of the self-destruction problem described above, when the maximum holding current value I Hmax is set to 500 mA, the lower limit of the shorter one can be calculated based on the equation (3). The dimension x E of the region 23 in the x direction is calculated to be approximately 6 μm. Therefore, in the case of such a device parameter example, the x-direction dimension x E of each third semiconductor region 23 is within the dimension range of 6 μm at the minimum to 88 μm at the maximum.
It can be seen that the device can be designed so as to satisfy the required holding current value I H. Further, as is clear from the operation principle of the device of the present invention, if the holding current can be controlled as described above, the breakover current can be controlled accordingly, regardless of the breakdown mechanism.
【0047】このようなことは、第三半導体領域23が
円形その他の場合にも適用できる。先と同様、図2に即
して説明した約束を守って第二オーミック電極32を形
成した上で、上記のx方向寸法xE に関しては、第四半
導体領域24から発した少数キャリア流が当該第三半導
体領域の下面を通って第二オーミック電極32に流れ込
むに際しての最長距離方向に沿う第三半導体領域寸法に
関する限定と考えれば良い。Such a thing can be applied to the case where the third semiconductor region 23 has a circular shape or the like. Earlier similar, in terms of forming a second ohmic electrode 32 protects the promise has been described with reference to FIG. 2, with respect to the above-mentioned x dimension x E, the minority carrier flow emitted from the fourth semiconductor region 24 is the It may be considered as a limitation on the dimension of the third semiconductor region along the longest distance direction when flowing into the second ohmic electrode 32 through the lower surface of the third semiconductor region.
【0048】いずれにしても上記のような条件により、
本発明によればこの種のブレーク・オーバ型で横型の二
端子サージ防護デバイス20に関し、極めて重要な設計
指針が与えられることが証明されるが、次に、サージ耐
量について考えてみる。既述の動作メカニズムにより、
この種のサージ防護デバイスでは、それがオンした後の
主電流通路(デバイス電流通路)は、第三半導体領域2
3と第四半導体領域24とを主として通るものとなる。
したがって、第三半導体領域23の面積が大きい程、サ
ージ耐量は増すことが容易に予想される。そこで、第二
半導体領域の面積SB に対する第三半導体領域23の全
面積(すなわちxE・yE)の比を変化させ、サージ耐量の
変化を見た。その結果は図3(A) に示されているが、試
作範囲は、サージ耐量が飽和傾向を示し始める点に近い
所として第二半導体領域面積SB に対する第三半導体領
域面積(xE・yE)の比が67%から、小さな方では20
%までで終えており、面積比60%以上では実際のサー
ジ耐量はほぼ80A/mm2 以上が得られている。面積
比が20%の場合にも、サージ耐量は面積比60%素子
の半分程度になっているが、基本的に必要なブレーク・
オーバ特性は示すことが確認されたので、図1に示され
ているような、片極性サージ吸収用の本発明サージ防護
デバイス20の場合には、当該図3(A) からして、第二
半導体領域22に対する第三半導体領域23の面積比が
20%から80%の範囲内にあれば良好なサージ耐量特
性が得られることになる。したがって、この範囲内で上
記した第三領域のx方向寸法xEを設計することが実際
には最も望ましい。In any case, under the above conditions,
According to the present invention, it is proved that a very important design guideline is provided for the break-over type lateral two-terminal surge protection device 20 of this type. Next, consider the surge withstand capability. By the operation mechanism described above,
In this type of surge protection device, the main current path (device current path) after it is turned on is the third semiconductor region 2
3 and the fourth semiconductor region 24.
Therefore, it is easily expected that the larger the area of the third semiconductor region 23, the higher the surge withstand capability. Therefore, the ratio of the total area of the third semiconductor region 23 (that is, x E · y E ) to the area S B of the second semiconductor region was changed, and the change in surge withstand capability was observed. Its results are shown in FIG. 3 (A), prototype range, the third semiconductor region area to the second semiconductor region area S B as close plants in that the surge withstand capability begins to show saturation tendency (x E · y The ratio of E ) is 67%, and the smaller one is 20
%, And when the area ratio is 60% or more, the actual surge withstand capability is about 80 A / mm 2 or more. Even when the area ratio is 20%, the surge resistance is about half that of the 60% area ratio element, but basically the required break
Since it has been confirmed that the over characteristic is exhibited, in the case of the surge protection device 20 of the present invention for absorbing a unipolar surge as shown in FIG. When the area ratio of the third semiconductor region 23 to the semiconductor region 22 is in the range of 20% to 80%, good surge withstand characteristics can be obtained. Accordingly, it is actually the most desirable to design the x dimension x E of the third region above within this range.
【0049】なお、第四半導体領域24から注入された
少数キャリアの中、第二半導体領域22に対してはβだ
けしか到達しないことが分かっている場合には、上記
(2)式は既述した (5)式に変形して使用することもで
き、当該βは実測ないしは演算により求めることができ
る。なお、上記x方向を第三半導体領域23の長辺方向
とした場合にも、上記 (2)式を始め、上記各式は有効に
利用できる。ただ、短辺方向とした方が、第三半導体領
域の下面をなめる電流経路がより短くなるので、電圧の
時間微分値dV/dtの高い「小さなサージ」に対する耐性
はより高まるということである。When it is known that only β can reach the second semiconductor region 22 among the minority carriers injected from the fourth semiconductor region 24,
The equation (2) can be modified to the above-mentioned equation (5) and used, and the β can be obtained by actual measurement or calculation. When the x direction is the long side direction of the third semiconductor region 23, the above equations including the equation (2) can be effectively used. However, the short side direction means that the current path that licks the lower surface of the third semiconductor region becomes shorter, so that the resistance to the "small surge" having a high time differential value dV / dt of the voltage becomes higher.
【0050】以上、図1にその基本構造例を示す片極性
サージ吸収用の実施例に基づき説明してきたが、これに
関するさらに他の実施例の提示は後に回し、次に、本発
明のサージ防護デバイスは20を双極性サージ吸収用し
て構築した場合の基本的な構造例につき、図4に即して
説明する。図4に示される本発明サージ防護デバイス2
0でも、構造上、図1に示された実施例と相違する所は
少なく、相違点と言えば、第四半導体領域24が幾何的
にも物理的にも、そして冶金学的にも、第二半導体領域
22と同様の半導体領域とされ、かつ、この第四半導体
領域24内には、これも上記の意味で第三半導体領域2
3と同様の第五半導体領域25が付加されている点、ま
た、第二デバイス端子T2 が第二、第三半導体領域2
2,23に共通にオーミック接触した第二オーミック電
極32に導通しているのと同様、第一デバイス端子T1
も第四半導体領域24のみならず、第五半導体領域25
にも第一オーミック電極31を介して接続している点位
である。換言すれば、この双極性サージ吸収用の実施例
でも、すでに述べてきた片極性サージ吸収用として構成
された本発明サージ防護デバイスの持つ構成要件は全て
有しているので、それらについては同一の符号を付すと
共に、特に適用できない旨を述べない限り、それら各構
成要件に関してのこれまでの説明は全て援用することが
できる。The description has been given above based on the embodiment for absorbing one-polarity surge, the basic structure of which is shown in FIG. 1, but a further embodiment relating to this will be presented later, and then the surge protection of the present invention will be described. A basic structural example when the device is constructed by absorbing 20 bipolar surges will be described with reference to FIG. The surge protection device 2 of the present invention shown in FIG.
Even if it is 0, there are few structural differences from the embodiment shown in FIG. 1, and the difference is that the fourth semiconductor region 24 is geometrically and physically, and metallurgically It is a semiconductor region similar to the second semiconductor region 22, and in the fourth semiconductor region 24, this is also the third semiconductor region 2 in the above meaning.
A fifth semiconductor region 25 similar to that of the third semiconductor region 2 is added, and the second device terminal T 2 has the second and third semiconductor regions 2
In the same manner as conducting to the second ohmic electrode 32 which is in ohmic contact with both 2 and 23, the first device terminal T 1
Not only the fourth semiconductor region 24 but also the fifth semiconductor region 25
Also, it is a dot position where the connection is made via the first ohmic electrode 31. In other words, even in the embodiment for absorbing the bipolar surge, since the surge protection device of the present invention configured for absorbing the unipolar surge described above has all the constituent requirements, the same is applied to them. All the explanations so far regarding the respective constituent elements can be incorporated unless otherwise indicated by the reference numerals and the fact that they are not applicable.
【0051】しかるに、こうした図4に示されるサージ
防護デバイス20では、第四半導体領域24がこれまで
述べてきた片極性サージ吸収用の本発明サージ防護デバ
イスにおける図1中の第四半導体領域24と全く同様の
機能を呈するように構成されているのみならず、印加さ
れるサージの極性が反転した場合には、上述した第二半
導体領域22と等価な半導体領域として機能し、全く同
様に、第五半導体領域25は、これまでの説明における
とは逆の極性のサージが印加された場合、第三半導体領
域23に代わって当該第三半導体領域23が果たしてい
たと同等の働きをなす。もちろん、この新たに追加され
た第五半導体領域25と第四半導体領域24とにオーミ
ック接触する第一オーミック電極31も、図示の断面に
おいて、第五半導体領域25から見て第二半導体領域2
2に向き、かつ第二半導体領域22に最も近い縁部(た
だし、この実施例でも、第五半導体領域は一つしかない
から、第二半導体領域に向いた縁部がそのまま、第二半
導体領域に最も近い縁部になる)を越えて、当該第五半
導体領域25と第四半導体領域24とに共通に接触する
部分は持たず、符号Pi で示されているように、こちら
の側に向いた当該オーミック電極31のオーミック接触
部分は第五半導体領域25の表面に留まっており、反対
側の縁部が第四半導体領域24と第五半導体領域25と
に共通に接触する部分を有している。また、第五半導体
領域25のx方向寸法xE や第四半導体領域24のx方
向寸法xB 等、各寸法パラメータや、不純物濃度関係、
第一半導体領域21のシート抵抗値等、他の物理的パラ
メータも、先の片極性サージ吸収用として構成された本
発明実施例に関しての種々限定事項を満足している。In the surge protection device 20 shown in FIG. 4, however, the fourth semiconductor region 24 is the same as the fourth semiconductor region 24 in FIG. 1 in the surge protection device of the present invention for absorbing unipolar surge described above. Not only is it configured to exhibit exactly the same function, but when the polarity of the applied surge is reversed, it functions as a semiconductor region equivalent to the second semiconductor region 22 described above, and in the same manner, The fifth semiconductor region 25 performs the same function as that performed by the third semiconductor region 23 instead of the third semiconductor region 23 when a surge having a polarity opposite to that described above is applied. Of course, the first ohmic electrode 31 that makes ohmic contact with the newly added fifth semiconductor region 25 and the fourth semiconductor region 24 also has the second semiconductor region 2 when viewed from the fifth semiconductor region 25 in the illustrated cross section.
2 and the edge closest to the second semiconductor region 22 (However, even in this embodiment, since there is only one fifth semiconductor region, the edge facing the second semiconductor region is left as it is. (Which is the edge closest to), there is no part in common contact with the fifth semiconductor region 25 and the fourth semiconductor region 24, and as shown by the symbol P i , it is on this side. The facing ohmic contact portion of the ohmic electrode 31 remains on the surface of the fifth semiconductor region 25, and the opposite edge portion has a portion commonly contacting the fourth semiconductor region 24 and the fifth semiconductor region 25. ing. Further, each dimension parameter such as the x-direction dimension x E of the fifth semiconductor region 25 and the x-direction dimension x B of the fourth semiconductor region 24, the impurity concentration relationship,
Other physical parameters such as the sheet resistance value of the first semiconductor region 21 also satisfy the various restrictions regarding the above-described embodiment of the present invention configured for absorbing unipolar surge.
【0052】こうしたことから、図1に示した片極性サ
ージ吸収用のデバイス20について述べてきたように、
このデバイスでも、第一デバイス端子T1側が正、第二
デバイス端子T2 側が負となる極性でのサージ印加時に
は、当該図1に示されたデバイスと全く同様の動作をな
す。パンチ・スルーや雪崩降伏、ツェナ降伏等を起こす
pn接合は第一半導体領域21と第二半導体領域22と
で構成されるpn接合であるし、新たに設けられた第五
半導体領域25は第四半導体領域24との間で逆バイア
スとなって有意の働きをしない。これに対し、第二デバ
イス端子T2 側が正、第一デバイス端子T1 側が負とな
る極性のサージが印加されると、パンチ・スルーや雪崩
降伏、ツェナ降伏等を起こすpn接合は、この図4に示
されるサージ防護デバイス20では、第一半導体領域2
1と第四半導体領域22との間の第二のpn接合とな
り、第二半導体領域22との間で逆バイアスとなる第三
半導体領域23の方が有意の機能をしない状態(図1に
示す構造のデバイスでサージ吸収対象極性とは逆極性印
加時に相当)となる。念のため、降伏現象にはこれまで
の実施例と同様にパンチ・スルーを利用するものとし、
これまでとは逆極性のサージ印加時について述べてみる
と、第一半導体領域21と第四半導体領域24との間の
第二のpn接合が逆バイアスされ、これにより生じた空
乏層が第一半導体領域21の側へのみならず、第五半導
体領域25の側に向けても伸び、やがてのことに当該空
乏層の下方端部が第五半導体領域25に達すると第一半
導体領域21と第五半導体領域25間がパンチ・スルー
する。こうなると、第二半導体領域22の方から第一半
導体領域21内に当該第一半導体領域21にとっての少
数キャリアが注入され、これが第四半導体領域24で収
集されて素子電流の流れ始めとなる。一方で、例え第四
半導体領域24と第五半導体領域25とが第一デバイス
端子T1 に共通に接続されることでその表面においては
互いに電気的に短絡されていても、第四半導体領域24
を介して流れ始めて以降、増加して行く素子電流の電流
値と、当該素子電流の第四半導体領域24内における電
流経路に沿った抵抗値との積により求められる電圧値
(電圧降下)が、第四半導体領域24と第五半導体領域
25とにより形成される整流性接合(図示の場合は第五
領域25も半導体領域であるのでpn接合)の順方向電
圧に等しくなると、以降、第五半導体領域25から第四
半導体領域24に対して第四半導体領域24にとっての
少数キャリアの注入が起こる。そして、この第四半導体
領域24への少数キャリアの注入は、結果として第一、
第二デバイス端子T1 ,T2 間に流れる素子電流の更な
る増大を招くことになり、これがまた、第二半導体領域
22から第一半導体領域21への少数キャリアの注入を
促進するという正帰還現象を招く。そのため、先に掲げ
た図11に示されている電圧対電流(V−I)特性図に
対し、原点対称な関係で第三象限に描かれるが、やがて
のことに既述した正帰還現象がデバイス内部で生じてい
ることの表れとして、第一、第二デバイス端子T1 ,T
2 間に表れるデバイス両端電圧は、ブレーク・オーバを
開始した時の電圧値であるブレーク・オーバ電圧−VBO
よりも絶対値において低く、さらには最初にパンチ・ス
ルーを開始した時の降伏電圧−VBRよりも絶対値におい
て低いクランプ電圧−VP に移行することができ、これ
により、素子の発熱を抑えながら大きなサージ電流の吸
収が可能となる。From the above, as described above with respect to the device 20 for absorbing unipolar surge shown in FIG.
Also in this device, when a surge is applied with a polarity in which the first device terminal T 1 side is positive and the second device terminal T 2 side is negative, the same operation as that of the device shown in FIG. 1 is performed. The pn junction that causes punch through, avalanche breakdown, zener breakdown, etc. is a pn junction composed of the first semiconductor region 21 and the second semiconductor region 22, and the newly provided fifth semiconductor region 25 is the fourth semiconductor region. It becomes a reverse bias with the semiconductor region 24 and does not work significantly. On the other hand, when a surge with a polarity in which the second device terminal T 2 side is positive and the first device terminal T 1 side is negative is applied, the pn junction that causes punch through, avalanche breakdown, zener breakdown, etc. In the surge protection device 20 shown in FIG.
The state where the third semiconductor region 23, which is the second pn junction between the first semiconductor region 22 and the fourth semiconductor region 22 and has a reverse bias with the second semiconductor region 22, does not function significantly (shown in FIG. 1). This is equivalent to the case of applying a reverse polarity to the surge absorption target polarity in a device with a structure). As a precaution, punch-through should be used for the yielding phenomenon as in the previous examples,
As for the case of applying a surge having a reverse polarity to the previous one, the second pn junction between the first semiconductor region 21 and the fourth semiconductor region 24 is reverse-biased, and the depletion layer generated by this is the first. It extends not only to the side of the semiconductor region 21 but also to the side of the fifth semiconductor region 25, and eventually when the lower end of the depletion layer reaches the fifth semiconductor region 25, the first semiconductor region 21 and The five semiconductor regions 25 are punched through. In this case, minority carriers for the first semiconductor region 21 are injected into the first semiconductor region 21 from the second semiconductor region 22, and the minority carriers are collected in the fourth semiconductor region 24 and the device current starts to flow. On the other hand, even if the fourth semiconductor region 24 and the fifth semiconductor region 25 are electrically connected to each other on the surface thereof by being commonly connected to the first device terminal T 1 ,
The voltage value (voltage drop) obtained by multiplying the current value of the element current that increases after starting to flow through the resistance value and the resistance value of the element current along the current path in the fourth semiconductor region 24, When the forward voltage of the rectifying junction formed by the fourth semiconductor region 24 and the fifth semiconductor region 25 (the pn junction in the case of the fifth region 25 is also a semiconductor region) becomes equal to the forward voltage, the fifth semiconductor Injection of minority carriers into the fourth semiconductor region 24 occurs from the region 25 to the fourth semiconductor region 24. Then, the injection of minority carriers into the fourth semiconductor region 24 results in the first,
A positive feedback that leads to a further increase in the device current flowing between the second device terminals T 1 and T 2 , which also promotes the injection of minority carriers from the second semiconductor region 22 into the first semiconductor region 21. Cause a phenomenon. Therefore, the voltage-current (VI) characteristic diagram shown in FIG. 11 is drawn in the third quadrant with a symmetrical relationship with respect to the origin, but the positive feedback phenomenon described above will eventually occur. As an indication of what is happening inside the device, the first and second device terminals T 1 , T
The voltage across the device that appears between 2 is the voltage value at the time of starting the breakover. Breakover voltage −V BO
Lower in absolute value than, more can be initially migrate to a lower clamping voltage -V P in absolute value than the breakdown voltage -V BR when starting the punch-through, thereby suppressing heat generation of the element However, it is possible to absorb a large surge current.
【0053】しかるに、このように第一デバイス端子T
1 側が負となる極性のサージにおいても、上記メカニズ
ムの中、第五半導体領域25と第四半導体領域24とで
構成される第二pn接合に順方向電圧が与えられるまで
の過程において、第一のオーミック電極31は、第五半
導体領域25から見て第二半導体領域22に近い側には
第四半導体領域24の表面にオーミック接触する部分を
持たないために、先に図1(B) にて示した正孔流fH と
同様、その矢印の方向こそ、この場合は逆になるが、や
はり第五半導体領域25の下面を均一になめながら第四
半導体領域表面の部分PO で示される個所にて第一オー
ミック電極31に流れ込んで行くことができ、当該正孔
流fH の経路を確定することができる。そのため、これ
に伴う既述した種々の効果、例えばブレーク・オーバ電
流VBO、保持電流IH の制御性、安定性の向上効果やサ
ージ耐量の向上効果を同様に享受することができる。ま
た、当該印加されたサージの電圧がブレーク・オーバ電
圧−VBOより絶対値において小さい範囲内にあるにも拘
らず、その電圧の時間微分値dV/dtがかなり大きかった
がためにターン・オン(ブレーク・オーバ)してしまう
誤動作が生ずるおそれは、既述の第二半導体領域22に
関する寸法パラメータを第四半導体領域24のそれらと
し、第三半導体領域23に対する各パラメータを新たに
追加した第五半導体領域25のそれらとすることによ
り、第五半導体領域の形状に応じて上記各式を満たすこ
とで同様に低減することができる。こうしたことから、
保持電流、ブレーク・オーバ電流やサージ耐量について
の他の考察も然りであって、図1に示した本発明デバイ
スにおける第二半導体領域22、第三半導体領域23、
第四半導体領域24に関する各説明を、それぞれ、図4
に示される本発明デバイスの第四半導体領域24、第五
半導体領域25、第二半導体領域22に対するものと読
み換えれば、当該説明はほとんどそのまま、適用するこ
とができる。However, as described above, the first device terminal T
Even in the case of a surge having a negative polarity on the 1st side, in the process until the forward voltage is applied to the second pn junction composed of the fifth semiconductor region 25 and the fourth semiconductor region 24 in the above mechanism, Since the ohmic electrode 31 has no portion in ohmic contact with the surface of the fourth semiconductor region 24 on the side close to the second semiconductor region 22 when viewed from the fifth semiconductor region 25, the ohmic electrode 31 shown in FIG. Similarly to the hole flow f H shown in FIG. 5, the direction of the arrow is opposite in this case, but is also indicated by the portion P O of the surface of the fourth semiconductor region while the lower surface of the fifth semiconductor region 25 is made uniform. It can flow into the first ohmic electrode 31 at a location, and the path of the hole flow f H can be determined. Therefore, it is possible to similarly enjoy the above-described various effects associated therewith, for example, the effect of improving the controllability and stability of the break over current V BO and the holding current I H , and the effect of improving the surge resistance. Further, although the voltage of the applied surge is within a range in which the absolute value is smaller than the breakover voltage −V BO , the time differential value dV / dt of the voltage is considerably large, so that the voltage is turned on. There is a possibility that a malfunction such as (breakover) may occur, the dimension parameters regarding the second semiconductor region 22 described above are set to those of the fourth semiconductor region 24, and each parameter for the third semiconductor region 23 is newly added. By using those of the semiconductor region 25, it is possible to similarly reduce by satisfying each of the above formulas according to the shape of the fifth semiconductor region. From these things,
The same applies to other considerations regarding the holding current, break-over current and surge withstand capability. The second semiconductor region 22 and the third semiconductor region 23 in the device of the present invention shown in FIG.
Each explanation regarding the fourth semiconductor region 24 is described in FIG.
The description can be applied almost as it is to the fourth semiconductor region 24, the fifth semiconductor region 25, and the second semiconductor region 22 of the device of the present invention shown in FIG.
【0054】ただし、少し異なるのは、この図4の本発
明デバイス20のように、双極性のサージを吸収する構
成とすると、図1の片極性サージ吸収用デバイスではデ
バイスがオンとなった後の主電流通路の一端側を形成す
る第四半導体領域24の面積が極めて広く採れたのに対
し、この中に新たに逆極性サージ時に有効に機能する第
五半導体領域25を設けねばならないことから、当該第
四半導体領域24の面積が小さくなることである。した
がって、図1の片極性サージ吸収用のサージ防護デバイ
ス20におけると同一極性のサージ吸収時について考え
ると、サージ耐量は一応、低下することが予想される。
そこで、本発明者はこの点についても検討を施したが、
実際には片極性サージ吸収用のサージ防護デバイスに比
し、極端な低下を起こさない設計範囲があることが分か
った。図3(B) はこれを証明するもので、図4に示され
ているように、x方向寸法がxB で、これに直交するy
方向寸法がyB の第四半導体領域24中にあって、x方
向寸法xE 、y方向寸法yE の矩形第五半導体領域25
の占める割り合いが減り、つまりは残存する第四半導体
領域24の有効面積が増す程、双極性サージ吸収用のデ
バイスであっても片極性サージ吸収用デバイスのサージ
耐量の80%に向けて飽和し、十分なサージ耐量が得ら
れた。逆に、第四半導体領域24中において第五半導体
領域25の占める面積が67%程度まで増えても、片極
性サージ吸収用デバイスの場合の30%以上のサージ耐
量は確保できた。もちろん、必要なサージ耐量に応じ、
第四、第五半導体領域相互の面積比は決定できるが、そ
の範囲は、種々多くの試作例で0.1〜0.9の間ま
で、許容することができた。このことはまた、逆極性に
ついても言えるから、双極性サージ吸収用とした本発明
サージ防護デバイス20では、第二半導体領域22中に
占める第三半導体領域の面積比も上記の値範囲内とな
る。However, a little different point is that when the bipolar surge absorbing device is adopted like the device 20 of the present invention shown in FIG. 4, the device for unipolar surge absorbing shown in FIG. Since the area of the fourth semiconductor region 24 forming one end side of the main current passage is extremely wide, the fifth semiconductor region 25 that functions effectively during reverse polarity surge must be newly provided therein. That is, the area of the fourth semiconductor region 24 is reduced. Therefore, considering the surge absorption of the same polarity as in the surge protection device 20 for absorbing unipolar surge of FIG. 1, it is expected that the surge withstand capacity will be reduced for the time being.
Therefore, the present inventor has also examined this point,
In fact, it was found that there is a design range that does not cause an extreme decrease compared to surge protection devices for absorbing unipolar surges. FIG. 3 (B) proves this, and as shown in FIG. 4, the dimension in the x direction is x B , and y is orthogonal to this.
A rectangular fifth semiconductor region 25 having a dimension x E in the x direction and a dimension y E in the y direction in the fourth semiconductor region 24 having a dimension y B.
As the ratio occupied by the fourth semiconductor region 24 decreases, that is, as the effective area of the remaining fourth semiconductor region 24 increases, even a device for absorbing bipolar surge is saturated toward 80% of the surge withstanding capability of the device for absorbing unipolar surge. However, sufficient surge withstand capability was obtained. On the contrary, even if the area occupied by the fifth semiconductor region 25 in the fourth semiconductor region 24 is increased to about 67%, the surge withstand capability of 30% or more in the case of the unipolar surge absorbing device can be secured. Of course, depending on the required surge tolerance,
Although the area ratio between the fourth and fifth semiconductor regions can be determined, the range could be allowed to be between 0.1 and 0.9 in various prototypes. This also applies to the reverse polarity, so in the surge protection device 20 of the present invention for absorbing bipolar surge, the area ratio of the third semiconductor region in the second semiconductor region 22 is also within the above value range. .
【0055】以上、片極性サージ吸収用、双極性サージ
吸収用のそれぞれに対して本発明の有用性を説明した
が、以下、本発明のサージ防護デバイスに採用し得る他
の構造的改変例等につき説明する。ただし、先の約束の
通り、各実施例において採用した構成要素は、他の実施
例において特に適用できないことを明言しない限り適用
することができるし、もちろん、各実施例において上記
図1、図4の各実施例に関し説明した各寸法条件は全て
満たしているものである。特に、双極性サージ吸収用と
しての本発明デバイスの改変例はまた、第二半導体領域
中の第三半導体領域または第四半導体領域中の第五半導
体領域を除き、かつ、それらがあるがために必要となっ
た追加の構成要件等は除けば、容易に片極性サージ吸収
用としての本発明デバイスの他の改変実施例となり得
る。まず、図4に併示されている改変構成例につき、一
つづつ説明するが、これまでは最初の降伏メカニズムに
第一半導体領域21と第三領域(第三半導体領域)23
間、または第一半導体領域21と第五領域(第五半導体
領域)25間のパンチ・スルーを予定してきた。しか
し、これも既述のように、本発明のサージ防護デバイス
では、初期降伏メカニズムには雪崩降伏やツェナ降伏
等、いわゆる「ポイント・フェノメノン(局所現象)」
と呼ばれる他の降伏現象を利用することもできる。とこ
ろが、一方ではこうした場合、第一半導体領域21と第
二半導体領域22や第一半導体領域21と第四半導体領
域24とで形成される各pn接合において、印加された
サージの極性に応じ逆バイアスとなる側のpn接合で当
該降伏をし始める個所や、ないしは降伏後においても電
界の集中する個所が通常、局所的になり易い。そこで、
意図的にこのような降伏原理を採用する場合には、電流
の局所集中現象を低減するために、図4中、仮想線で示
されるように、第二、第四半導体領域22,24と第一
半導体領域21との接触面積領域に複数個所、適当なる
パタンで第一半導体領域と同一導電型の高濃度不純物領
域(したがってこの場合はn+ 領域)41,・・・・・を点々
と形成すれば良い。こうすると、雪崩降伏が各高濃度不
純物領域41,・・・・・の一つ一つにおいてはそれらの角部
ないし端部から生じ始めたにしても、全体としては降伏
を開始する部分を当該高濃度不純物領域41,・・・・・の数
に応じて増やすことができ、それらから一斉に降伏に伴
っての素子電流を流し始めることができるので、総体的
に見るとデバイス電流の均一化、ひいてはサージ耐量
等、電気的特性の安定化を得ることができる。While the usefulness of the present invention has been described above for absorbing unipolar surges and absorbing bipolar surges, other structural modifications that can be adopted in the surge protection device of the present invention are described below. Will be explained. However, as promised above, the constituent elements adopted in each embodiment can be applied unless explicitly stated that they are not applicable in other embodiments, and of course, in each embodiment, as shown in FIG. All the dimensional conditions described with respect to the respective examples are satisfied. In particular, a modification of the device of the invention for bipolar surge absorption also excludes the third semiconductor region in the second semiconductor region or the fifth semiconductor region in the fourth semiconductor region, and because they are. Aside from the necessary additional structural requirements, etc., it can easily be another modified embodiment of the device of the present invention for absorbing unipolar surges. First, the modified constitutional examples shown in FIG. 4 will be explained one by one. Up to now, the first breakdown region has the first semiconductor region 21 and the third region (third semiconductor region) 23.
Punch through between the first semiconductor region 21 and the fifth region (fifth semiconductor region) 25 has been planned. However, as described above, in the surge protection device of the present invention, the initial yield mechanism is a so-called “point phenomenon (local phenomenon)” such as avalanche breakdown and zener breakdown.
It is also possible to use other yielding phenomena called. However, on the other hand, in such a case, in each pn junction formed by the first semiconductor region 21 and the second semiconductor region 22 or the first semiconductor region 21 and the fourth semiconductor region 24, a reverse bias is applied depending on the polarity of the applied surge. Usually, the place where the breakdown starts at the pn junction on the side where the electric field is formed or the place where the electric field is concentrated even after the breakdown tends to be local. Therefore,
When such a breakdown principle is intentionally adopted, in order to reduce the local concentration phenomenon of the current, as shown by the phantom line in FIG. 4, the second and fourth semiconductor regions 22, 24 and A plurality of high-concentration impurity regions (and therefore n + regions) 41, ... Of the same conductivity type as the first semiconductor region are formed by appropriate patterns in a plurality of contact area regions with one semiconductor region 21. Just do it. In this way, even if avalanche breakdown begins to occur at the corners or edges of each of the high-concentration impurity regions 41, ... It is possible to increase the number according to the number of the high-concentration impurity regions 41, ..., From which, it is possible to start flowing the device current associated with the breakdown all at once. As a result, stabilization of electrical characteristics such as surge resistance can be obtained.
【0056】逆に、本質的には最初の降伏メカニズムに
パンチ・スルーを利用しようとした場合にも、第一半導
体領域21と第二、第四半導体領域22,24とで構成
される第一、第二pn接合部分の中、印加されるサージ
の極性に応じてどちらか一方のpn接合のいわゆる角部
となる部分で比較的早い時期に不測の雪崩降伏が生ずる
と、やはり動作上、大いに不都合である。したがって、
これを防ぐか抑制するには、当該図4中に符号33,3
4でそれぞれを示したように、第二半導体領域22と第
三半導体領域23とに共通にオーミック接触するオーミ
ック電極32には第一半導体領域21の主面に表れてい
る第二半導体領域22とのpn接合の境界部分を越えて
当該第二半導体領域22から第一半導体領域21の上に
まで張り出した部分34を、また、第四半導体領域24
と第五半導体領域25とに共通にオーミック接触するオ
ーミック電極31には第一半導体領域21の主面に表れ
ている第四半導体領域24とのpn接合の境界部分を越
えて当該第四半導体領域24から第一半導体領域21の
上にまで張り出した部分33を設けると良い。これらの
張出し部分33,34と第一半導体領域21の主面との
間にはそれぞれ絶縁膜51が介在するが、このような張
り出し部分33,34はいわゆるフィールド・プレート
33,34となり、特に、第一半導体領域21と第二、
第四半導体領域22,24とで形成される上記各pn接
合のそれぞれの各角部における電界の集中を緩和する作
用を有する。したがってこれは、初期降伏現象にパンチ
・スルーを利用する場合に当該角部における不測の雪崩
降伏等を避ける意味から有効ではあるが、雪崩降伏原理
等を利用する場合にも電流の集中を低減する上では有効
である。特に、既述したように複数の高濃度不純物領域
41,・・・・・(図4中、仮想線)を設ける等、複数個所に
ての雪崩降伏を意図した場合には、まさしく、他の降伏
予定個所と一緒にではなく、pn接合角部にてのみ、早
目に降伏が生じてしまうのを予防することができる。On the contrary, essentially when the punch-through is used for the first breakdown mechanism, the first semiconductor region 21 and the first and second semiconductor regions 22, 24 are formed. In the second pn junction portion, if an unexpected avalanche breakdown occurs relatively early in a so-called corner portion of either one of the pn junctions depending on the polarity of the applied surge, the operation greatly increases. It is inconvenient. Therefore,
In order to prevent or suppress this, reference numerals 33 and 3 in FIG.
As shown by 4 respectively, in the ohmic electrode 32 that makes ohmic contact in common with the second semiconductor region 22 and the third semiconductor region 23, the second semiconductor region 22 that appears on the main surface of the first semiconductor region 21 Of the second semiconductor region 22 beyond the boundary of the pn junction of the first semiconductor region 21 and the fourth semiconductor region 24.
In the ohmic electrode 31 which makes ohmic contact with the fifth semiconductor region 25 in common, the fourth semiconductor region is crossed beyond the boundary portion of the pn junction with the fourth semiconductor region 24 which appears on the main surface of the first semiconductor region 21. It is preferable to provide a portion 33 that extends from 24 to above the first semiconductor region 21. Insulating films 51 are respectively interposed between these overhanging portions 33 and 34 and the main surface of the first semiconductor region 21, and such overhanging portions 33 and 34 become so-called field plates 33 and 34, and in particular, The first semiconductor region 21 and the second,
It has a function of alleviating the concentration of the electric field at each corner of each pn junction formed by the fourth semiconductor regions 22 and 24. Therefore, this is effective in the sense of avoiding unexpected avalanche yielding at the corner when using punch-through for the initial yielding phenomenon, but it also reduces current concentration when using the avalanche yielding principle. Effective above. In particular, when avalanche breakdown at a plurality of locations is intended, such as by providing a plurality of high-concentration impurity regions 41, ... (Imaginary line in FIG. 4) as described above, the other It is possible to prevent premature yielding only at the pn junction corner, not at the expected yield point.
【0057】同様の目的のためには、上記のようなフィ
ールド・プレート33,34に代えて、あるいはこれに
加えて、図4中、仮想線の領域61,62で示されてい
るように、第二半導体領域22と第四半導体領域24の
周囲にそれらと同一導電型であるがそれらには触れない
状態でガード・リング61,62を設けるのもまた良い
配慮である。これはもちろん、電界を緩和する働きを有
し、各pn接合角部近傍における局所的な降伏を抑制す
る効果を持つ。For the same purpose, instead of or in addition to the field plates 33, 34 as described above, as indicated by phantom areas 61, 62 in FIG. It is also a good consideration to provide guard rings 61, 62 around the second semiconductor region 22 and the fourth semiconductor region 24, which are of the same conductivity type as those of them but are not in contact with them. This, of course, has a function of relaxing the electric field, and has an effect of suppressing local breakdown near each pn junction corner.
【0058】第五半導体領域の平面形状については、こ
れも片極性サージ吸収用として構成された実施例に関
し、すでに図2に即して種々の形態例につき説明した
が、これはもちろん、双極性サージ吸収用の本発明サー
ジ防護デバイスにおいても、第三半導体領域23または
第五半導体領域のどちらか、あるいは双方に関し、適用
することができる。普通は、特性の対称性が要求される
から、第三、第五半導体領域23,25も、それらの離
間距離の中央を通る分割線に関し線対称の平面形状とな
っているのが良い。しかるに、これらの平面形状に関し
てはまた、さらに、図5に示すような説明を付加するこ
とで、本発明の要旨構成中に認められる表現の意味を理
解することができる。図5に示されるのは、双極性サー
ジ吸収用として構成された本発明サージ防護デバイスの
一実施例であるが、まず、面内一方向に沿う断面である
当該図5中の下半分に着目してみると、第二半導体領域
22の中には互いに離間した二つの第三半導体領域2
3,23があり、同様に、第四半導体領域24の中に
は、この断面においては二つの第五半導体領域25,2
5がある。したがって、第二半導体領域24の中の第三
半導体領域23,23の各々に関してそれぞれ、第四半
導体領域24を向いた縁部23E1,23E2というも
のを定義することができる。ところが、そうした縁部2
3E1,23E2にあっても、第四半導体領域24に最
も近い縁部ということになれば、それは図中、右手に位
置する縁部23E1のみとなる。そこで、本発明の要旨
構成に従い、第三領域の周縁部においてx方向(図示断
面方向)に見て第四領域を向いた縁部の中、少なくとも
第四領域に最も近い縁部を越えては第二半導体領域の表
面に接触する部分を有さない,という構成要件に従い、
この実施例でも、第二オーミック電極32は、当該縁部
23E1を越えては第二半導体領域22の表面に接触す
る部分を有していない。全く同様にして、図示断面にお
いて第四半導体領域24中の二つの第五半導体領域2
5,25に関しても、第二半導体領域22を向いた縁部
25E1,25E2の中、第二半導体領域22に最も近
い縁部は縁部25E1のみとなり、第一オーミック電極
31は、この縁部25E1を越えて第四半導体領域24
の表面に接触する部分を有していない。Regarding the plane shape of the fifth semiconductor region, various embodiments have been described with reference to FIG. 2 regarding the embodiment which is also configured to absorb unipolar surges. The surge protection device of the present invention for absorbing surge can also be applied to either or both of the third semiconductor region 23 and the fifth semiconductor region. Usually, since symmetry of characteristics is required, it is preferable that the third and fifth semiconductor regions 23, 25 also have a line-symmetrical plane shape with respect to a dividing line passing through the center of the distance between them. However, with regard to these plane shapes, the meaning of the expression recognized in the essential constitution of the present invention can be understood by further adding the explanation as shown in FIG. FIG. 5 shows an embodiment of the surge protection device of the present invention configured to absorb bipolar surge. First, the lower half of FIG. 5 which is a cross section along one in-plane direction is focused. Then, in the second semiconductor region 22, two third semiconductor regions 2 separated from each other are formed.
3 and 23, and likewise, in the fourth semiconductor region 24, two fifth semiconductor regions 25, 2 in this cross section.
There is 5. Therefore, the edge portions 23E1 and 23E2 facing the fourth semiconductor region 24 can be defined for each of the third semiconductor regions 23 and 23 in the second semiconductor region 24. However, such edge 2
Even in 3E1 and 23E2, if the edge portion is closest to the fourth semiconductor region 24, it is only the edge portion 23E1 located on the right hand side in the drawing. Therefore, in accordance with the gist of the present invention, at least the edge closest to the fourth region, out of the edges of the third region facing the fourth region in the x direction (the cross-sectional direction in the drawing), should be provided. According to the constituent requirement that there is no portion that contacts the surface of the second semiconductor region,
Also in this embodiment, the second ohmic electrode 32 does not have a portion that contacts the surface of the second semiconductor region 22 beyond the edge portion 23E1. In exactly the same manner, the two fifth semiconductor regions 2 in the fourth semiconductor region 24 in the cross section shown in the figure are shown.
Regarding 5 and 25, among the edge portions 25E1 and 25E2 facing the second semiconductor region 22, the edge portion closest to the second semiconductor region 22 is only the edge portion 25E1, and the first ohmic electrode 31 has the edge portion 25E1. Beyond the fourth semiconductor region 24
It has no contact with the surface of.
【0059】さらに、本発明要旨構成中に認められるよ
うに、面内一方向(x方向)において少なくとも二つの
第三領域または第五領域,という表現は、図5中、上半
分に示しているような第三半導体領域23、第五半導体
領域25の平面形状を許容することを意味している。す
なわち、第三半導体領域23、第五半導体領域25は共
に、平面形状としてこの場合、枠形状をしている。換言
すれば、x方向に直交するy方向においては、x方向に
沿う断面では二領域である各領域の端部相互が接続部分
23C,23C;25C,25Cで接続されているので
ある。このようになっていても、既述のメカニズムから
して本発明の目的が全うされることは明らかであるが、
さらに進んで、このような構造によると、図5中、見易
いように仮想線で示した第二、第一オーミック電極3
2,31は、実際上、平面形状では枠形状となっている
第三、第五半導体領域23,25のそれぞれの枠の中の
開口を介してのみ、第二半導体領域22、第四半導体領
域24に接しているので、y方向の端部を介しての電流
の回り込み、ないしは各領域の導電型の反転に応じた当
該それら端部からの電流の流出を防ぐことができる。端
部を介しての電流の回り込み(ないしその逆)があると
設計性が悪化し、かつまたサージ耐量も低下すことがあ
る。こうしたことからすると、図5中の下半分に示され
る断面構造において、第四半導体領域24から遠い側の
第三半導体領域23は、図中に括弧で符号26として示
すように、これまで説明してきた第三半導体領域23の
機能を持たず(すなわち、本発明の各態様に従っての寸
法上の制限等がなく)、上記に関しての単なる電流防護
領域26であっても良く、第二半導体領域22から遠い
側の第五半導体領域25に関しても、同様にこれが単な
る電流防護領域26として構成されていても良い。Further, as is recognized in the constitution of the present invention, the expression of at least two third regions or fifth regions in one in-plane direction (x direction) is shown in the upper half of FIG. This means that the planar shapes of the third semiconductor region 23 and the fifth semiconductor region 25 are allowed. That is, both the third semiconductor region 23 and the fifth semiconductor region 25 have a planar shape, in this case, a frame shape. In other words, in the y direction orthogonal to the x direction, the end portions of the two regions, which are two regions in the cross section along the x direction, are connected to each other by the connecting portions 23C, 23C; 25C, 25C. Even if this is the case, it is clear from the mechanism described above that the object of the present invention can be achieved.
Proceeding further, according to such a structure, the second and first ohmic electrodes 3 shown by phantom lines in FIG.
2, 31 are the second semiconductor region 22 and the fourth semiconductor region only through the openings in the respective frames of the third and fifth semiconductor regions 23 and 25, which are actually frame-shaped in plan view. Since it is in contact with 24, it is possible to prevent the current from sneaking through the ends in the y direction, or the current from flowing out from the ends in accordance with the inversion of the conductivity type of each region. If there is a current sneak through the end (or vice versa), the designability may be deteriorated and the surge withstand capability may be reduced. In view of this, in the cross-sectional structure shown in the lower half of FIG. 5, the third semiconductor region 23 on the side far from the fourth semiconductor region 24 has been described so far, as indicated by the numeral 26 in parentheses in the drawing. The second semiconductor region 22 may be a simple current protection region 26 having no function of the third semiconductor region 23 (that is, no dimensional limitation according to each aspect of the present invention). Regarding the distant fifth semiconductor region 25, this may similarly be configured as a simple current protection region 26.
【0060】なお、第二オーミック電極32の平面形状
と、第一オーミック電極31の平面形状は、図中ではあ
えて変えて示してある。第二オーミック電極32は、そ
のy方向両端部分が上記した第三半導体領域23のy方
向端部接続部分23Cの上に載っているのに対し、第一
オーミック電極31の両端部分は第半導体領域25のy
方向端部接続部分25Cから離れている。これはどちら
でも良いことを説明の便宜上、一遍に示したもので、実
際にはどちらかを選び、第一、第二オーミック電極3
1,32共、同じ形状とするのが良い。また、第三半導
体領域23、第五半導体領域25に関する平面形状は、
図5に示されている四角の枠形状の外にもドーナッツ形
状とか、他の任意の枠形状に変換できる。図2に関する
説明との奏合からこのことは明らかである。さらに、例
えば図5の上半分に示される平面形状において、内部の
開口の数が第二、第四半導体領域の並設方向(x方向)
に見て二つに増えれば、図5の下半分に示されるx方向
に沿った断面では、第三半導体領域23や第五半導体領
域25の数は三つとなり、以下同様に、枠内開口の数の
増加と共に、断面構造においてはそれより一つ多い数の
第三ないし第五半導体領域数となる。そして、そのよう
な場合にも、第三領域23において第四半導体領域24
に最も近い縁部とか、第五領域25において第二半導体
領域22に最も近い縁部というものは一つしかない。た
だし、本発明要旨構成上の定義からして逆に、第二、第
一オーミック電極32,31のそれぞれに関し、上記少
なくとも最も近い縁部以外の縁部(例えば図5中では縁
部23E2や25E2)であるならば、これを越えて第
二半導体領域22や第四半導体領域24に接触する部分
を有しているかいないかは、その時々の設計に任して差
支えない。そして、この図5に即して述べた種々の説明
は、図3(A) までに即して述べたように、本発明に従い
片極性サージ吸収用として構成されたサージ防護デバイ
スにおいてもその第三半導体領域23と第二オーミック
電極32に関する説明としてそのままに適用することが
できる。The plane shape of the second ohmic electrode 32 and the plane shape of the first ohmic electrode 31 are shown differently in the drawing. The second ohmic electrode 32 has both y-direction end portions mounted on the y-direction end portion connection portion 23C of the third semiconductor region 23 described above, whereas both end portions of the first ohmic electrode 31 are the second semiconductor region. 25 y
It is separated from the direction end connecting portion 25C. For convenience of explanation, this is shown all over for convenience of explanation. In practice, either one is selected and the first and second ohmic electrodes 3 are selected.
It is preferable that both 1 and 32 have the same shape. Further, the planar shapes of the third semiconductor region 23 and the fifth semiconductor region 25 are
In addition to the rectangular frame shape shown in FIG. 5, a donut shape or any other frame shape can be converted. This is clear from the discussion with FIG. Furthermore, for example, in the plane shape shown in the upper half of FIG. 5, the number of internal openings is the direction in which the second and fourth semiconductor regions are arranged in parallel (x direction).
5, the number of the third semiconductor regions 23 and the fifth semiconductor regions 25 becomes three in the cross section along the x direction shown in the lower half of FIG. 5, and so on. With the increase in the number of the third to fifth semiconductor regions, the number of the third to fifth semiconductor regions is one more than that in the sectional structure. Even in such a case, the fourth semiconductor region 24 in the third region 23
There is only one edge closest to the second semiconductor region 22 in the fifth region 25. However, conversely from the definition of the structure of the present invention, regarding each of the second and first ohmic electrodes 32 and 31, an edge portion other than the at least the closest edge portion (for example, edge portions 23E2 and 25E2 in FIG. 5). ), Whether or not there is a portion beyond this that contacts the second semiconductor region 22 and the fourth semiconductor region 24 can be left to the design at that time. The various explanations given with reference to FIG. 5 also apply to the surge protection device configured for absorbing unipolar surges according to the present invention as described with reference to FIG. 3 (A). The description regarding the three semiconductor regions 23 and the second ohmic electrode 32 can be applied as they are.
【0061】次に、集積化につき考える。以上の各実施
例では、本発明のサージ防護デバイス20は、言わば単
位の構造しか有していない。しかし、当然のことなが
ら、第一半導体領域21を全てに共通の第一半導体領域
として、図1や図4に示された本発明サージ防護デバイ
ス構造を複数個、並設、集積化することが可能である。
片極性サージ吸収用を例に採って図示すると、例えば図
6のような構造があり、複数の第四半導体領域24・・・・
・・・・の各第一オーミック電極31に接続した各第一デバ
イス端子T1 を全て並列接続し、各第四半導体領域に一
組づつ対応する第二、第三半導体領域22,23の各々
に共通にオーミック接触する第二オーミック電極32を
それらの第二デバイス端子T2 を介して全て並列接続す
れば、大電流吸収可能なサージ防護デバイスが構築でき
るし、結果として共通の一枚の基板上に個々に独立に動
作し得る複数個のサージ防護デバイスを構築することも
できる。その場合、必要に応じ、隣接するデバイス構造
間には仮想線70で示される素子間分離領域(機械的に
溝掘りされること等も含む)を形成すれば良い。Next, consider integration. In each of the above embodiments, the surge protection device 20 of the present invention has, as it were, a unit structure. However, as a matter of course, a plurality of surge protection device structures of the present invention shown in FIGS. 1 and 4 can be arranged and integrated side by side using the first semiconductor region 21 as a common first semiconductor region. It is possible.
Taking the case of absorbing unipolar surge as an example, there is a structure as shown in FIG. 6, for example, and a plurality of fourth semiconductor regions 24 ...
Each of the first device terminals T 1 connected to the respective first ohmic electrodes 31 of ... Are connected in parallel, and each of the second and third semiconductor regions 22 and 23 corresponding to each of the fourth semiconductor regions is provided. If all the second ohmic electrodes 32 that are in ohmic contact with each other are connected in parallel via their second device terminals T 2 , a surge protection device capable of absorbing a large current can be constructed, and as a result, a common single substrate It is also possible to build a plurality of surge protection devices on top of which each can operate independently. In that case, an element isolation region indicated by a virtual line 70 (including mechanical grooving) may be formed between adjacent device structures, if necessary.
【0062】一方、このように単純に、図1ないし図4
に示されている構造を、第一半導体領域21の一主面に
沿って適宜離間させるだけに代えて、少し工夫すると、
次のような構造を得ることもできる。図7に示されるの
は、片極性サージ吸収用として構築された本発明サージ
防護デバイスの改変例であって、第一半導体領域21の
一主面に形成されている第四半導体領域24の両側に、
それぞれ適宜離間して一対の第二半導体領域22-1,2
2-2が設けられ、この中に、それぞれ第三半導体領域2
3-1,23-2が形成されるようにし、それら一対の第二
半導体領域22-1,22-2と各対応する第三半導体領域
23-1,23-2とに共通にオーミック接触する第二オー
ミック電極をそれぞれのために一つづつ(32-1,32
-2)設け、それら各々に第二デバイス端子T2-1 ,T
2-2 を設ければ、当該二つある第二オーミック電極T
2-1 ,T2-2の各々と、第四半導体領域24にオーミッ
ク接触する第一オーミック電極31ないし第一デバイス
端子T1 との間で、すでに説明したメカニズムにより、
定められた極性のサージに関してはその吸収を行なうこ
とができる。したがって、このような構造をさらに複数
個、第一半導体領域24の一主面上に横方向に適宜離間
させながら、また、必要に応じ既述の素子間分離領域等
を形成しながら設けることもできる。もちろん、各第二
オーミック電極32-1,32-2は、それぞれ第四半導体
領域24を向いた方向においては、第三半導体領域23
-1,23-2の表面上にてオーミック接触する縁部Pi ,
Piに留まり、第二、第三半導体領域22,23間の境
界を越えてまで、第二半導体領域22-1,22-2の表面
に接触する部分は有していない。また、第四半導体領域
中に仮想線24-1,24-2で示されているように、第四
半導体領域24も一対あって、それらが共通に第一オー
ミック電極31に接続されていても良い。この場合に
は、片方の第四半導体領域24-1が、図中でその左方に
ある第二半導体領域22-1と第三半導体領域23-1とに
対して組をなし、他方の第四半導体領域24-2が、図中
でその右方にある第二半導体領域22-2と第三半導体領
域23-2とに対して組をなす。そして、それら一対の第
四半導体領域24-1,24-2の間においては、第一オー
ミック電極31が直接に第一半導体領域21の主面にオ
ーミック接触していても良く、そうであれば、先に図1
3に示した従来例の説明の項で述べたように、既存の手
法の一つとして、「小さなサージ」に応答させないため
の手段が併用されることになる。もちろん、本発明でも
既述の通り、この「小さなサージ」に対する誤応答の問
題は解決されるから、上記のように第一半導体領域21
に対するオーミック接触の必要がなければ、一対の第四
半導体領域24-1,24-2の間は、第一半導体領域21
の主面上に形成された絶縁膜の上を第一オーミック電極
31が渡し越すようになっていて良い。On the other hand, as described above, simply as shown in FIGS.
By substituting the structure shown in (1) by appropriately separating it along one main surface of the first semiconductor region 21,
It is also possible to obtain the following structure. FIG. 7 shows a modified example of the surge protection device of the present invention constructed for absorbing unipolar surge, which is formed on one main surface of the first semiconductor region 21 on both sides of the fourth semiconductor region 24. To
A pair of second semiconductor regions 22 -1 , 2 are appropriately spaced from each other.
2 -2 are provided in each of which the third semiconductor region 2 is provided.
3 -1 , 23 -2 are formed so that the pair of second semiconductor regions 22 -1 , 22 -2 and the corresponding third semiconductor regions 23 -1 , 23 -2 are in ohmic contact in common. One second ohmic electrode for each (32 -1 , 32
-2 ) Providing the second device terminals T 2-1 and T 2 to each of them
If 2-2 is provided, the two second ohmic electrodes T are provided.
2-1 and T 2-2 and each of the first ohmic electrode 31 or the first device terminal T 1 which makes ohmic contact with the fourth semiconductor region 24 by the mechanism already described,
It is possible to absorb the surge of a predetermined polarity. Therefore, a plurality of such structures may be provided on the one main surface of the first semiconductor region 24 while being appropriately separated in the lateral direction, and if necessary, while forming the above-described element isolation region and the like. it can. Of course, each of the second ohmic electrodes 32 -1 , 32 -2 has a third semiconductor region 23 in the direction toward the fourth semiconductor region 24.
-1 , 23 -2 on the surface of which an ohmic contact edge P i ,
It does not have a portion that stays at P i and touches the surface of the second semiconductor regions 22 -1 , 22 -2 even beyond the boundary between the second and third semiconductor regions 22, 23. Further, as indicated by imaginary lines 24 -1 , 24 -2 in the fourth semiconductor region, even if there are a pair of fourth semiconductor regions 24 and they are commonly connected to the first ohmic electrode 31. good. In this case, one of the fourth semiconductor regions 24 -1 forms a pair with the second semiconductor region 22 -1 and the third semiconductor region 23 -1 on the left side of the drawing, and the other of the fourth semiconductor regions 24 -1 . The four semiconductor regions 24 -2 form a pair with the second semiconductor region 22 -2 and the third semiconductor region 23 -2 on the right side of the figure. The first ohmic electrode 31 may directly make ohmic contact with the main surface of the first semiconductor region 21 between the pair of fourth semiconductor regions 24 -1 , 24 -2. , First
As described in the section of the description of the conventional example shown in FIG. 3, as one of the existing methods, a means for preventing the response to the “small surge” is also used. Of course, in the present invention, as described above, the problem of erroneous response to this “small surge” is solved, and therefore, as described above, the first semiconductor region 21
If there is no need for ohmic contact with the first semiconductor region 21 between the pair of fourth semiconductor regions 24 -1 , 24 -2.
The first ohmic electrode 31 may extend over the insulating film formed on the main surface of the.
【0063】図8は、第一半導体領域21の主面に、第
四半導体領域24と第五半導体領域25との組と、第二
半導体領域22と第三半導体領域23の組とを、それぞ
れ複数個、x方向に沿い交互に設けたもので、それら各
組の第四半導体領域24中の第五半導体領域25は離間
した一対の領域から構成され、また、各組の第二半導体
領域22中の第三半導体領域23も離間した一対の領域
から構成されている。その上で、第二のデバイス端子T
2 は、第二半導体領域22と一対の第三半導体領域2
3,23から成る各組においてそれら第二半導体領域2
2と該一対の第三半導体領域23,23とに共通にオー
ミック接触する第二オーミック電極32の各々に対し、
それらの全てに共通に接続し、また、第一のデバイス端
子T1 は、各第四半導体領域24と一対の第五半導体領
域25,25から成る各組においてそれら第四半導体領
域24と該一対の第五半導体領域25,25とに共通に
オーミック接触する第一のオーミック電極31の各々に
対し、それらの全てに共通に接続している。こうなって
いると、双極性のサージを吸収でき、かつ、並列効果に
より、大電流のサージを吸収することができる。すなわ
ち、隣接し合う第二半導体領域22と第四半導体領域2
4を考えた場合、それら各領域22,24の中の一対の
第三半導体領域23,23と第五半導体領域25,25
の中で、隣接し合うもの同志が、図4に基本構成を示し
た双極性サージ吸収用の本発明デバイスにおける構成と
ほぼ同様の構成を提供する。他方の第三半導体領域23
や第五半導体領域25は、逆隣りに隣接する第四半導体
領域24や第二半導体領域22と組をなして図4に示さ
れる構成と同様の構成を構築する。したがって、第一、
第二のオーミック電極31,32を全体として見ると、
図示断面をx方向に沿った断面とするならば、当該x方
向の等しく両側において、符号Pi ,Pi にて示されて
いるように、第二半導体領域22と第三半導体領域23
の境界を越えて第二半導体領域22の表面に接触した
り、また、第四半導体領域24と第五半導体領域25の
境界を越えて第四半導体領域24の表面に接触するよう
なことはなく、一対の第三半導体領域23,23の間及
び一対の第五半導体領域25,25の間にてのみ、第二
半導体領域22及び第四半導体領域24の表面にオーミ
ック接触している。これはあたかも、図4に示されてい
る基本構成を左右逆にして二つ用い、かつ、これにより
向かい合いになった第二半導体領域22または第四半導
体領域24を近付け、共通の領域として横方向に連結し
た場合に相当する。換言すれば、この図8に示される構
造では中央に示されているオーミック接触部分PO が、
図4に示されていた単位のサージ防護デバイス構造にお
いての当該部分PO に相当する。したがって、先の(1)
〜(13)式を利用して、「小さなサージ」に対する誤応答
の問題やブレーク・オーバ電流VBO、保持電流、サージ
耐量等についての望ましい結果を得るために本発明に従
う場合には、寸法パラメータについては、図8に併示さ
れているように、第三半導体領域23または第五半導体
領域25の一つ分に関してのみ、x方向寸法xE を考
え、同様に、第二半導体領域22や第四半導体領域24
のx方向寸法についても、図示されている半分の寸法を
先のx方向寸法xB とすることになる。In FIG. 8, a set of a fourth semiconductor region 24 and a fifth semiconductor region 25, and a set of a second semiconductor region 22 and a third semiconductor region 23 are provided on the main surface of the first semiconductor region 21, respectively. A plurality of the fifth semiconductor regions 25 in the fourth semiconductor regions 24 of each set are alternately provided along the x direction, and each of the fifth semiconductor regions 25 is composed of a pair of spaced apart regions. The inner third semiconductor region 23 is also composed of a pair of spaced regions. Then, the second device terminal T
2 is a second semiconductor region 22 and a pair of third semiconductor regions 2
The second semiconductor region 2 in each set of 3, 23
2 and the second ohmic electrode 32 that makes ohmic contact in common with the pair of third semiconductor regions 23, 23,
The first device terminal T 1 is connected to all of them in common, and the first device terminal T 1 is connected to the fourth semiconductor region 24 and the pair of fifth semiconductor regions 25 and 25 in each set. The first ohmic electrode 31 which makes ohmic contact with the fifth semiconductor regions 25, 25 in common is connected to all of them. With this configuration, bipolar surges can be absorbed, and a large current surge can be absorbed by the parallel effect. That is, the second semiconductor region 22 and the fourth semiconductor region 2 which are adjacent to each other
4 is considered, the pair of third semiconductor regions 23, 23 and fifth semiconductor regions 25, 25 in each of the regions 22, 24 are considered.
Among them, those adjacent to each other provide a configuration substantially similar to that of the device of the present invention for bipolar surge absorption whose basic configuration is shown in FIG. The other third semiconductor region 23
The fifth semiconductor region 25 and the fifth semiconductor region 25 form a set with the fourth semiconductor region 24 and the second semiconductor region 22 that are adjacent to each other on the opposite side to form a configuration similar to that shown in FIG. Therefore, first,
Looking at the second ohmic electrodes 31 and 32 as a whole,
If the illustrated cross section is taken as a cross section along the x-direction, the second semiconductor region 22 and the third semiconductor region 23 are provided on both sides in the same x-direction, as indicated by symbols P i and P i .
Contacting the surface of the second semiconductor region 22 beyond the boundary of the fourth semiconductor region 24 and contacting the surface of the fourth semiconductor region 24 beyond the boundary between the fourth semiconductor region 24 and the fifth semiconductor region 25. Only between the pair of third semiconductor regions 23, 23 and the pair of fifth semiconductor regions 25, 25 are in ohmic contact with the surfaces of the second semiconductor region 22 and the fourth semiconductor region 24. This is as if the two basic configurations shown in FIG. 4 were reversed and the second semiconductor region 22 or the fourth semiconductor region 24 facing each other was brought closer to each other, and the two were arranged in the lateral direction as a common region. It corresponds to the case of connecting to. In other words, in the structure shown in FIG. 8, the ohmic contact portion P O shown at the center is
This corresponds to the portion P O in the unit surge protection device structure shown in FIG. Therefore, the above (1)
When using the formula (13) to obtain desired results for the problem of incorrect response to “small surge”, breakover current V BO , holding current, surge withstanding capability, etc. As shown in FIG. 8, the x-direction dimension x E is considered only for one of the third semiconductor region 23 and the fifth semiconductor region 25, and the second semiconductor region 22 and the Four semiconductor regions 24
As for the dimension in the x direction, the half dimension shown in the figure will be the previous x direction dimension x B.
【0064】同様に、第二半導体領域22中に一対の第
三半導体領域23,23を設けた組と第四半導体領域2
4中に一対の第五半導体領域25,25を設けた組を複
数組づつ第一半導体領域21の一主面上に適宜間隔を置
いて交互に配するにしても、図9に示されているよう
に、例えばこれらを二組づつ用い、二つの第四半導体領
域24と各一対の第五半導体領域25,25にオーミッ
ク接触する計二つの第一のデバイス端子T1 ,T1 の
中、それら各組の上記並設方向で中側に位置する組の第
四半導体領域24と一対の第五半導体領域25,25と
にオーミック接触した第一デバイス端子T1 を独立の端
子TA として取出し、また、二つの第二半導体領域24
と各一対の第三半導体領域23,23に接触する計二つ
の第二デバイス端子T2 ,T2 の中、これも同様に各組
の上記並設方向で中側に位置する組の第二半導体領域2
2と一対の第三半導体領域23,23にオーミック接触
する第二デバイス端子T2 を独立の端子TB として取出
す一方で、当該並設方向でそれぞれ外側に位置すること
になった残りの第一デバイス端子T1 と第二デバイス端
子T2 とを共通接続し、新たに第三の端子TC として取
出せば、この種の分野で良く見られるように、デルタ結
線回路として、代表的には一通信回線分を任せ得る三端
子型のサージ防護装置を構築することができる。すなわ
ち、一通信回線を構成する一対の線路の各々と接地の間
に印加される、いわゆるコモン・モード・サージと、一
対の線路間に印加される、いわゆるノーマル・モード・
サージの双方に対し、等しく防御を計り得る装置を得る
ことができる。これがもし、双極性サージ吸収可能では
あるが基本的な二端子型のサージ防護デバイスによって
のみ、同様の目的を果たそうとしたならば、そのような
素子が三つ、必要になる。ただし、このようなデルタ結
線回路として使用される場合には、第四半導体領域24
と一対の第五半導体領域25,25とによる各組、及び
上記第二半導体領域22と上記一対の第三半導体領域2
3,23とによる各組の中、並設方向で外側に位置する
組においては、一対の第五半導体領域25,25及び一
対の第三半導体領域23,23を用いるのに代え、それ
ぞれ一つづつの第五半導体領域25と第三半導体領域2
3を用いることができる。省略可能な第三半導体領域及
び第五半導体領域には、同図中、仮想線の符号23’ま
たは25’を付した。Similarly, a set in which a pair of third semiconductor regions 23, 23 are provided in the second semiconductor region 22 and the fourth semiconductor region 2 are provided.
Even if a plurality of sets each including a pair of fifth semiconductor regions 25, 25 in FIG. 4 are alternately arranged on one main surface of the first semiconductor region 21 with a proper interval, as shown in FIG. As described above, for example, two sets of these are used, and among the two first device terminals T 1 and T 1 in ohmic contact with the two fourth semiconductor regions 24 and each pair of fifth semiconductor regions 25 and 25, The first device terminal T 1 which makes ohmic contact with the fourth semiconductor region 24 and the pair of fifth semiconductor regions 25, 25 of the set located on the inner side in the juxtaposed direction of each set is taken out as an independent terminal T A. , Two second semiconductor regions 24
And a total of two second device terminals T 2 and T 2 in contact with each pair of third semiconductor regions 23, 23, which is also the second group of the second group located on the inner side in the juxtaposed direction of each group. Semiconductor region 2
The second device terminal T 2 that makes ohmic contact with the second semiconductor pair 23 and the pair of third semiconductor regions 23, 23 is taken out as an independent terminal T B , while the remaining first device terminals T 2 are positioned outside in the juxtaposed direction. If the device terminal T 1 and the second device terminal T 2 are commonly connected and newly taken out as the third terminal T C, as is often seen in this kind of field, as a delta connection circuit, typically one It is possible to construct a three-terminal type surge protection device that can entrust the communication line. That is, a so-called common mode surge applied between each of a pair of lines forming one communication line and the ground, and a so-called normal mode surge applied between a pair of lines.
It is possible to obtain a device that can equally protect against both surges. If this were to serve the same purpose only with a basic two-terminal surge protection device capable of absorbing bipolar surges, then three such elements would be required. However, when used as such a delta connection circuit, the fourth semiconductor region 24
And a pair of fifth semiconductor regions 25, 25, and the second semiconductor region 22 and the pair of third semiconductor regions 2
In the group located outside in the juxtaposed direction among the groups consisting of 3 and 23, instead of using the pair of fifth semiconductor regions 25 and 25 and the pair of third semiconductor regions 23 and 23, one group each is formed. Fifth semiconductor region 25 and third semiconductor region 2
3 can be used. The third semiconductor region and the fifth semiconductor region, which can be omitted, are denoted by virtual line symbols 23 'or 25' in FIG.
【0065】[0065]
【発明の効果】本発明によれば、片極性サージ吸収用と
しても双極性サージ吸収用としても、共に適当なるサー
ジ防護デバイスを提供することができ、特に、降伏メカ
ニズムが開始してからブレーク・オーバに至るまでの素
子電流の電流経路を制御ないし確定できる結果、ブレー
ク・オーバ電流や保持電流の制御性、安定性に関して良
好な結果が得られ、サージ耐量も向上する。また、本発
明の一つの態様によれば、電圧の尖頭値は小さくてもそ
の電圧の時間微分値が大きかったがために従来構造では
ブレーク・オーバしてしまっていたような誤応答を効果
的に防ぐことができる。これに関し、従来構造において
そうした「小さなサージ」に対する対策として示された
中に認められるような、降伏動作側とは対向する領域側
にあって第一半導体領域に対してオーミック接触するよ
うな電極構造も、本発明では必須とはしないから、吸収
対象のサージとは逆極性の電圧に関してデバイスとして
の逆耐圧を確保することもできる。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a suitable surge protection device for both unipolar surge absorption and bipolar surge absorption. As a result of being able to control or determine the current path of the device current up to the overshoot, good results can be obtained regarding the controllability and stability of the breakover current and the holding current, and the surge withstand capability is also improved. Further, according to one aspect of the present invention, even if the peak value of the voltage is small, the time differential value of the voltage is large, so that an erroneous response that would break over in the conventional structure is effective. Can be prevented. In this regard, an electrode structure that is in contact with the first semiconductor region on the region side opposite to the breakdown operation side, as is recognized in the conventional structure as a countermeasure against such "small surge". However, since it is not essential in the present invention, it is also possible to secure a reverse breakdown voltage as a device with respect to a voltage having a polarity opposite to that of the surge to be absorbed.
【図1】本発明に従って構成された片極性サージ吸収用
としてのサージ防護デバイスの原理構造ないしは基本的
実施例の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a principle structure or a basic embodiment of a surge protection device for absorbing unipolar surge configured according to the present invention.
【図2】第三半導体領域が種々の平面形状を採る場合の
オーミック電極の付し方の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of how to attach an ohmic electrode when the third semiconductor region has various planar shapes.
【図3】片極性サージ吸収用として構成された本発明の
サージ防護デバイスでの第二半導体領域中に占める第三
半導体領域の面積比とサージ耐量との関係の傾向と、双
極性サージ吸収用として構成された本発明のサージ防護
デバイスでの第四半導体領域の有効残存面積比とサージ
耐量との関係、及び片極性サージ吸収用のサージ防護デ
バイスに対するサージ耐量の関係の傾向を示す説明図で
ある。FIG. 3 shows the tendency of the relationship between the surge ratio and the area ratio of the third semiconductor region in the second semiconductor region in the surge protection device of the present invention configured for absorbing unipolar surge, and for absorbing bipolar surge. In the surge protection device of the present invention configured as a relationship between the effective residual area ratio of the fourth semiconductor region and the surge withstand capacity, and an explanatory diagram showing the tendency of the surge withstand capacity for the surge protection device for unipolar surge absorption. is there.
【図4】本発明に従って構成された双極性サージ吸収用
としてのサージ防護デバイスの原理構造ないしは基本的
実施例の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic diagram of the principle structure or basic embodiment of a surge protection device for absorbing bipolar surges constructed according to the present invention.
【図5】第三半導体領域や第五半導体領域が平面的に見
ると枠形状を採る場合の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a case where the third semiconductor region and the fifth semiconductor region have a frame shape when seen in a plan view.
【図6】片極性サージ吸収用として構成された本発明の
基本的な実施例構成に基づき、大電流吸収に適した構造
に改変した実施例の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an embodiment modified to a structure suitable for large current absorption based on the basic embodiment configuration of the present invention configured for absorbing unipolar surge.
【図7】片極性サージ吸収用として構成された本発明の
基本的な実施例構成に基づき改変されたさらに他の実施
例の概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of still another embodiment modified based on the basic embodiment configuration of the present invention configured to absorb unipolar surge.
【図8】双極性サージ吸収用として構成された本発明の
基本的実施例に基づき並列構成の一例として改変された
実施例の概略構成図である。FIG. 8 is a schematic block diagram of an embodiment modified as an example of a parallel configuration based on the basic embodiment of the present invention configured for bipolar surge absorption.
【図9】いわゆるデルタ結線回路としてのサージ防護に
適した構成を持つ本発明実施例の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention having a configuration suitable for surge protection as a so-called delta connection circuit.
【図10】片極性サージ吸収用として構成された従来の
サージ防護デバイスの原理的な構成図である。FIG. 10 is a principle configuration diagram of a conventional surge protection device configured for absorbing unipolar surge.
【図11】従来のサージ防護デバイスのサージ吸収に関
する特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram regarding surge absorption of a conventional surge protection device.
【図12】従来のサージ防護デバイスにおいて発生して
いた問題点を説明するための説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a problem that has occurred in the conventional surge protection device.
【図13】従来において小さなサージに対する誤応答を
防ぐために施された工夫を有するサージ防護デバイスの
概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a conventional surge protection device having a device for preventing an erroneous response to a small surge.
20 本発明サージ防護デバイス 21 第一半導体領域 22 第二半導体領域 23 第三半導体領域 24 第四半導体領域 25 第五半導体領域 31 第一オーミック電極 32 第二オーミック電極 33 フィールド・プレート 34 フィールド・プレート 51 絶縁膜 61 ガード・リング 62 ガード・リング T1 第一デバイス端子 T2 第二デバイス端子 Pi 第三半導体領域または第五半導体領域の表面上に
留まったオーミック接触の縁部分 fH 正孔流20 Surge Protective Device of the Present Invention 21 First Semiconductor Region 22 Second Semiconductor Region 23 Third Semiconductor Region 24 Fourth Semiconductor Region 25 Fifth Semiconductor Region 31 First Ohmic Electrode 32 Second Ohmic Electrode 33 Field Plate 34 Field Plate 51 Insulating film 61 Guard ring 62 Guard ring T 1 First device terminal T 2 Second device terminal P i Edge part of ohmic contact remaining on the surface of the third semiconductor region or the fifth semiconductor region f H Hole flow
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正明 東京都品川区大崎4丁目3番8号 株式会 社サンコーシヤ内 (72)発明者 前屋敷 芳樹 東京都青梅市藤橋3丁目3番12号 青梅コ スモス電機株式会社内 審査官 井上 雅夫 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Masaaki Sato Inventor Masaaki Sato 4-3-8 Osaki, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sankosha Co., Ltd. Masao Inoue Examiner, Cosmos Electric Co., Ltd.
Claims (26)
れ、該第一半導体領域の導電型とは逆導電型で該第一半
導体領域との間でpn接合を形成する第二の半導体領域
と,上記第一半導体領域とは対向する側から上記第二半
導体領域に接触し、該第二半導体領域に対し該第二半導
体領域にとっての少数キャリアを注入することができ、
少なくともその面内一方向に沿う一断面においては一つ
以上の数N個から成る第三領域と,上記第一半導体領域
の上記一方の主面側にあって互いに直交する該主面の面
内x,y両方向の中、該x方向に沿って上記第二半導体
領域に対し離間した位置に設けられ、該第一半導体領域
に対して該第一半導体領域にとっての少数キャリアを注
入し得る第四領域とを有し,該第四領域にオーミック接
触すると共に第一のデバイス端子に接続した第一のオー
ミック電極と、上記第二半導体領域と上記第三領域とに
共通にオーミック接触すると共に第二のデバイス端子に
接続した第二のオーミック電極との間に、上記pn接合
を逆バイアスする極性で降伏電圧以上の電圧のサージが
印加されると降伏し、該第一、第二デバイス端子間にて
サージ電流を吸収し始めると共に、該降伏後、上記第四
領域から上記第一半導体領域への上記少数キャリアの注
入と、上記第三領域から上記第二半導体領域に対する上
記少数キャリアの注入との相乗効果により、上記吸収し
始めたサージ電流の大きさがブレーク・オーバ電流以上
になると正帰還現象を介してブレーク・オーバし、上記
第一、第二デバイス端子間を絶対値において相対的に低
電圧のクランプ電圧に移行させながらサージ電流を吸収
し続ける二端子ブレーク・オーバ型のサージ防護デバイ
スであって;上記第二半導体領域と上記第三領域とに共
通にオーミック接触する上記第二のオーミック電極は、
該第三領域の周縁部において上記x方向に見て上記第四
領域を向いた縁部の中、少なくとも該第四領域に最も近
い縁部を越えて該第二半導体領域の表面に接触する部分
を有さないこと;を特徴とするサージ防護デバイス。1. A second semiconductor layer provided on one main surface side of the first semiconductor region and having a conductivity type opposite to the conductivity type of the first semiconductor region and forming a pn junction with the first semiconductor region. The semiconductor region and the first semiconductor region are in contact with the second semiconductor region from opposite sides, and minority carriers for the second semiconductor region can be injected into the second semiconductor region,
At least in one cross section along one in-plane direction, at least one third region consisting of N pieces, and in the plane of the one main face of the first semiconductor region, which is orthogonal to each other on the one main face side. A fourth device which is provided in a position apart from the second semiconductor region along the x direction in both the x and y directions and which can inject minority carriers for the first semiconductor region into the first semiconductor region. A first ohmic electrode having a region, which is in ohmic contact with the fourth region and is connected to the first device terminal, and is in ohmic contact with the second semiconductor region and the third region in common and second When a surge having a voltage equal to or higher than the breakdown voltage is applied with a polarity that reverse-biases the pn junction between the first ohmic electrode and the second ohmic electrode connected to the device terminal, the breakdown occurs between the first and second device terminals. Absorbs surge current With the start, after the breakdown, the absorption due to the synergistic effect of the injection of the minority carriers from the fourth region to the first semiconductor region and the injection of the minority carriers from the third region to the second semiconductor region, When the magnitude of the surge current that has started to rise exceeds the breakover current, it breaks through the positive feedback phenomenon and shifts to a clamp voltage that is relatively low in absolute value between the first and second device terminals. A two-terminal break-over type surge protection device that continues to absorb the surge current while the second ohmic electrode is in ohmic contact with the second semiconductor region and the third region in common.
A portion of the peripheral portion of the third region which faces the fourth region when viewed in the x direction and which contacts the surface of the second semiconductor region beyond at least the edge closest to the fourth region. A surge protection device characterized by having no.
B を上記第一、第三領域間の部分における第二半導体領
域のシート抵抗,Vf を上記第三領域を順バイアスする
電圧,CO を上記pn接合の単位面積当たりの接合容
量,dV/dtをそれ以上には応答させたくないサージの立
ち上がりの鋭さ,として、上記第三領域の上記x方向寸
法xE が、 【数1】 に基づいて規定されていること;を特徴とするデバイ
ス。2. The device according to claim 1, wherein ρ
B is the sheet resistance of the second semiconductor region in the portion between the first and third regions, V f is the voltage for forward biasing the third region, C O is the junction capacitance per unit area of the pn junction, and dV / The x-direction dimension x E of the third region is expressed as the sharpness of the rising edge of the surge that is not desired to respond to dt. A device characterized by being defined based on.
記第三領域の上記x方向寸法xE は、上記ブレーク・オ
ーバした状態を維持し得る範囲で許容し得る最大保持電
流値IHmaxに対し、SB を上記第二半導体領域の面積と
して、 【数2】 なる関係も満たしていること;を特徴とするデバイス。3. A device according to claim 2; the above x dimension x E of the third region, the maximum holding current value I Hmax acceptable range capable of maintaining a state in which the break-over On the other hand, with S B as the area of the second semiconductor region, The device characterized by satisfying
って;上記第三領域の上記x方向寸法xE は、上記ブレ
ーク・オーバした状態を維持するに必要な最小の保持電
流値IHminに対し、SB を上記第二半導体領域の面積と
して、 【数3】 なる関係も満たしていること;を特徴とするデバイス。4. The device according to claim 2, wherein the dimension x E in the x direction of the third region is the minimum holding current value I Hmin required to maintain the breakover state . On the other hand, with S B as the area of the second semiconductor region, The device characterized by satisfying
であって;上記第四領域から注入された少数キャリアの
中、上記第二半導体領域に到達する量比βに応じ、上記
式(1) 【数4】 に代えて、上記第三領域x方向寸法xE が、 【数5】 に基づいて規定されていること;を特徴とするデバイ
ス。5. The device according to claim 2, 3 or 4, wherein among the minority carriers injected from the fourth region, the above formula ( 1) [Formula 4] Instead of the above, the third region x direction dimension x E is A device characterized by being defined based on.
イスであって;上記第三領域は短辺と長辺を有する矩形
またはほぼ矩形の平面形状を有し;上記x方向寸法xE
は上記短辺方向の寸法であって;上記第二オーミック電
極は、該矩形の第三領域の一対の上記長辺の中、少なく
とも上記x方向に見て上記第四領域に近い方の長辺を越
えて上記第二半導体領域の表面上に接触する部分を有さ
ないこと;を特徴とするデバイス。6. The device according to claim 2, 3, 4 or 5, wherein the third region has a rectangular or substantially rectangular planar shape with short sides and long sides; the x-direction dimension x. E
Is the dimension in the short side direction; the second ohmic electrode is the long side of the pair of the long sides of the rectangular third region which is closer to the fourth region at least in the x direction. A device which has no contact portion over the surface of the second semiconductor region.
イスであって;上記第三領域は円形またはほぼ円形の形
状を有し;上記x方向寸法xE は該円形またはほぼ円形
の第三領域の直径またはほぼ直径の寸法であって;上記
第二オーミック電極は、該x方向と直交し、該円形また
はほぼ円形の第三領域の中心またはほぼ中心を通る上記
y方向の直線で二分した一対の半円またはほぼ半円の
中、上記x方向に見て上記第四領域に近い側の半円の周
縁を越えて上記第二半導体領域の表面に接触する部分を
有さないこと;を特徴とするデバイス。7. The device according to claim 2, 3, 4 or 5, wherein the third region has a circular or substantially circular shape; the x-direction dimension x E is the circular or substantially circular shape. A diameter of or about the diameter of the third region; the second ohmic electrode is a straight line in the y-direction orthogonal to the x-direction and passing through the center or substantially the center of the circular or substantially circular third region. Of the pair of halved semicircles or nearly semicircles, there is no portion that contacts the surface of the second semiconductor region beyond the periphery of the semicircle on the side closer to the fourth region when viewed in the x direction. A device characterized by;
イスであって;上記第三領域は正多角形またはほぼ正多
角形であり;上記x方向寸法xE は該正多角形またはほ
ぼ正多角形の第三領域の中心またはほぼ中心を通る幅寸
法であって;上記第二オーミック電極は、該x方向と直
交し、該正多角形またはほぼ正多角形の第三領域の上記
中心またはほぼ中心を通る上記y方向の直線で二分した
面積部分の中、上記x方向に見て上記第四領域に近い側
の面積部分の周縁を越えて上記第二半導体領域の表面に
接触する部分を有さず、かつ、該x方向に見て上記第四
領域に遠い側の面積部分にあっても上記第四領域に向い
た縁部を越えて該第二半導体領域の表面に接触する部分
を有さないこと;を特徴とするデバイス。8. The device according to claim 2, 3, 4 or 5, wherein the third region is a regular polygon or a substantially regular polygon; the x-direction dimension x E is the regular polygon or A width dimension passing through or approximately through the center of the substantially regular polygonal third region; the second ohmic electrode being orthogonal to the x-direction, the second region of the regular polygonal or substantially regular polygonal third region being Of the area portion divided by the straight line in the y direction passing through the center or substantially the center, the surface portion of the second semiconductor region is contacted beyond the peripheral edge of the area portion on the side closer to the fourth region when viewed in the x direction. Even if it has no portion and is in the area portion on the side far from the fourth region when viewed in the x direction, it contacts the surface of the second semiconductor region beyond the edge portion facing the fourth region. A device having no parts;
イスであって;上記第三領域は上記x方向に沿う一断面
において少なくとも二つの離間した領域から構成され;
該少なくとも二つの離間した領域は、該x方向と直交す
る方向におけるそれらの端部相互で接続しており;上記
第二オーミック電極は、上記少なくとも二つの離間した
第三領域の中、上記第四領域に近い方の第三領域の周縁
部において該第四領域を向いた縁部を越えて該第二半導
体領域の表面に接触する部分を有さないこと;を特徴と
するデバイス。9. A device according to claim 2, 3, 4 or 5, wherein the third region comprises at least two spaced regions in a cross section along the x direction.
The at least two spaced regions are connected to each other at their ends in a direction orthogonal to the x direction; the second ohmic electrode is in the at least two spaced third regions, the fourth A device having no portion in contact with the surface of the second semiconductor region beyond the edge facing the fourth region at the peripheral edge of the third region closer to the region.
上記第三領域が、上記x方向に沿う一断面において少な
くとも二つの離間した領域から構成されているのに代
え、該少なくとも二つの離間した領域の中、上記第四領
域に対して最も近い側を除く他の領域は、上記第二オー
ミック電極の上記x方向に直交する方向の端部に対して
の電流の回り込みや該端部からの電流の流出を防ぐため
の防護領域となっていること;を特徴とするデバイス。10. The device according to claim 9, wherein:
Instead of the third region being composed of at least two spaced regions in one cross section along the x direction, the side closest to the fourth region among the at least two spaced regions is Except for the above, the other region is a protective region for preventing the current from flowing into or flowing out from the end of the second ohmic electrode in the direction orthogonal to the x direction; Device characterized by.
8,9または10に記載のデバイスであって;上記第一
半導体領域の上記一方の主面には、上記第四領域の両側
に上記x方向に沿いそれぞれ離間して、上記第二半導体
領域と上記第三領域の組が一つづつ、計一対設けられた
部分が少なくとも一個所以上あり;上記第二のデバイス
端子は、上記第二半導体領域と上記第三領域の各組にお
いて各第二半導体領域と第三領域とに共通にオーミック
接触する各第二オーミック電極の全てに共通に接続して
いること;を特徴とするデバイス。11. Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
8. The device according to 8, 9, or 10, wherein the one main surface of the first semiconductor region is separated from the second semiconductor region on both sides of the fourth region along the x direction. There is at least one portion provided with a pair of the third regions, one pair in total; the second device terminals are each second semiconductor in each set of the second semiconductor region and the third region. A device which is commonly connected to all of the second ohmic electrodes which are in ohmic contact with the region and the third region in common.
8,9または10に記載のデバイスであって;上記第一
半導体領域の上記一方の主面には、複数の上記第四領域
と、複数の上記第二半導体領域と上記第三領域の組と
が、上記x方向に沿い交互に設けられた部分が少なくと
も一個所以上あり;上記第二のデバイス端子は、上記第
二半導体領域と上記第三領域の各組において各第二半導
体領域と第三領域とに共通にオーミック接触する各第二
オーミック電極の全てに共通に接続し;上記第一のデバ
イス端子は、上記各第四領域にオーミック接触する各第
一オーミック電極の全てに共通に接続していること;を
特徴とするデバイス。12. The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
8. The device according to 8, 9, or 10, wherein a plurality of the fourth regions, a plurality of the second semiconductor regions, and a set of the third regions are provided on the one main surface of the first semiconductor region. However, there are at least one or more portions alternately provided along the x direction; the second device terminal is a second semiconductor region and a third semiconductor region in each set of the second semiconductor region and the third region. Commonly connected to each of the second ohmic electrodes in ohmic contact with the region; the first device terminal commonly connected to all of the first ohmic electrodes in ohmic contact with the fourth regions. A device characterized by:
られ、該第一半導体領域の導電型とは逆導電型で該第一
半導体領域との間で第一のpn接合を形成する第二の半
導体領域と,上記第一半導体領域とは対向する側から上
記第二半導体領域に接触し、該第二半導体領域に対し該
第二半導体領域にとっての少数キャリアを注入すること
ができ、少なくともその面内一方向に沿う一断面におい
ては一つ以上の数N個から成る第三領域と,上記第一半
導体領域の上記一方の主面側にあって互いに直交する該
主面の面内x,y両方向の中、該x方向に沿って上記第
二半導体領域に対し離間した位置に設けられ、該第一半
導体領域の導電型とは逆導電型で該第一半導体領域との
間で第二のpn接合を形成する第四の半導体領域と,上
記第一半導体領域とは対向する側から上記第四半導体領
域に接触し、該第四半導体領域に対し該第四半導体領域
にとっての少数キャリアを注入することができ、少なく
とも上記面内一方向に沿う上記一断面においては一つ以
上の数M個から成る第五領域とを有し,上記第四半導体
領域と上記第五領域とに共通にオーミック接触すると共
に第一のデバイス端子に接続した第一のオーミック電極
と、上記第二半導体領域と上記第三領域とに共通にオー
ミック接触すると共に第二のデバイス端子に接続した第
二のオーミック電極との間に、上記第一または上記第二
pn接合を逆バイアスする極性で降伏電圧以上の電圧の
サージが印加されると降伏し、上記第一、第二のデバイ
ス端子間にてサージ電流を吸収し始め、該降伏後、上記
第四半導体領域から上記第一半導体領域への上記少数キ
ャリアの注入と、上記第三領域から上記第二半導体領域
に対する上記少数キャリアの注入との相乗効果、または
上記第二半導体領域から上記第一半導体領域への上記少
数キャリアの注入と、上記第五領域から上記第四半導体
領域に対する上記少数キャリアの注入との相乗効果によ
り、上記吸収し始めたサージ電流の大きさがブレーク・
オーバ電流以上になると正帰還現象を介してブレーク・
オーバし、上記一対のデバイス端子間を絶対値において
相対的に低電圧のクランプ電圧に移行させながらサージ
電流を吸収し続ける双極性サージ吸収用二端子ブレーク
・オーバ型のサージ防護デバイスであって;上記第二半
導体領域と上記第三領域とに共通にオーミック接触する
上記第二のオーミック電極は、該第三領域の周縁部にお
いて上記x方向に見て上記第四半導体領域を向いた縁部
の中、少なくとも該第四半導体領域に最も近い縁部を越
えて該第二半導体領域の表面に接触する部分を有さず;
上記第四半導体領域と上記第五領域とに共通にオーミッ
ク接触する上記第一のオーミック電極は、該第五領域の
周縁部において上記x方向に見て上記第二半導体領域を
向いた縁部の中、少なくとも該第二半導体領域に最も近
い縁部を越えて該第四半導体領域の表面に接触する部分
を有さないこと;を特徴とするサージ防護デバイス。13. A first pn junction is formed on one main surface side of the first semiconductor region, and has a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region and forms a first pn junction with the first semiconductor region. The second semiconductor region and the first semiconductor region are in contact with the second semiconductor region from opposite sides, and minority carriers for the second semiconductor region can be injected into the second semiconductor region, At least in one cross section along one in-plane direction, at least one third region consisting of N pieces, and in the plane of the one main face of the first semiconductor region, which is orthogonal to each other on the one main face side. It is provided at a position apart from the second semiconductor region along the x direction in both x and y directions, and has a conductivity type opposite to the conductivity type of the first semiconductor region and between the first semiconductor region and the second semiconductor region. A fourth semiconductor region forming a second pn junction, and the first semiconductor region Is in contact with the fourth semiconductor region from the opposite side, minority carriers for the fourth semiconductor region can be injected into the fourth semiconductor region, and at least in the one cross section along one in-plane direction. A first ohmic electrode having a fifth region consisting of one or more number M and making ohmic contact in common with the fourth semiconductor region and the fifth region and connected to a first device terminal; Polarity for reverse biasing the first or second pn junction between the second semiconductor region and the third region and a second ohmic electrode connected to the second device terminal in common ohmic contact. When a surge having a voltage equal to or higher than the breakdown voltage is applied, the semiconductor device starts to absorb a surge current between the first and second device terminals, and after the breakdown, the fourth semiconductor region to the first semiconductor region. Injection of the minority carriers to the, and a synergistic effect of injection of the minority carriers from the third region to the second semiconductor region, or injection of the minority carriers from the second semiconductor region to the first semiconductor region. , Due to the synergistic effect of the injection of the minority carriers from the fifth region to the fourth semiconductor region, the magnitude of the surge current that begins to be absorbed breaks.
When the current exceeds the over current, a break occurs via the positive feedback phenomenon.
A two-terminal break-over type surge protection device for bipolar surge absorption, which continues to absorb the surge current while shifting between the pair of device terminals to a clamp voltage of a relatively low voltage in absolute value; The second ohmic electrode that makes ohmic contact with the second semiconductor region and the third region in common has an edge portion facing the fourth semiconductor region when viewed in the x direction at a peripheral portion of the third region. No at least a portion that contacts the surface of the second semiconductor region beyond at least the edge closest to the fourth semiconductor region;
The first ohmic electrode that makes ohmic contact with the fourth semiconductor region and the fifth region in common has an edge portion facing the second semiconductor region when viewed in the x direction at a peripheral portion of the fifth region. A surge protection device having at least no portion that contacts the surface of the fourth semiconductor region beyond at least the edge closest to the second semiconductor region.
て;ρB を上記第一、第三領域間の部分における第二半
導体領域のシート抵抗または上記第一、第五領域間の部
分における第四半導体領域のシート抵抗,Vf を上記第
三領域を順バイアスする電圧または第五領域を順バイア
スする電圧,CO を上記第一のpn接合の単位面積当た
りの接合容量または上記第二のpn接合の単位面積当た
りの接合容量,dV/dtをそれ以上には応答させたくない
サージの立ち上がりの鋭さ,として、上記第三領域また
は上記第五領域の上記x方向寸法xE が、 【数6】 に基づいて規定されていること;を特徴とするデバイ
ス。14. The device according to claim 13, wherein ρ B is a sheet resistance of the second semiconductor region in the portion between the first and third regions or a value in the portion between the first and fifth regions. 4 sheet resistance of the semiconductor region, V f is a voltage for forward biasing the third region or forward biasing for the fifth region, C O is a junction capacitance per unit area of the first pn junction or the second junction capacitance per unit area of the pn junction, dV / dt surge rising sharpness you do not want to respond to more, as said above x dimension x E of the third region or the fifth region, Equation 6] A device characterized by being defined based on.
て;上記第三領域または第五領域の上記x方向寸法xE
は、上記ブレーク・オーバした状態を維持し得る範囲で
許容し得る最大保持電流値IHmaxに対し、SB を上記第
二半導体領域の面積または上記第四半導体領域の面積と
して、 【数7】 なる関係も満たしていること;を特徴とするデバイス。15. The device of claim 14, wherein the x-direction dimension x E of the third region or fifth region.
Where S B is the area of the second semiconductor region or the area of the fourth semiconductor region with respect to the maximum holding current value I Hmax that can be tolerated within the range in which the break-over state can be maintained. The device characterized by satisfying
スであって;上記第三領域または第五領域の上記x方向
寸法xE は、上記ブレーク・オーバした状態を維持する
に必要な最小の保持電流値IHminに対し、SB を上記第
二半導体領域の面積または上記第四半導体領域の面積と
して、 【数8】 なる関係も満たしていること;を特徴とするデバイス。16. The device according to claim 14 or 15, wherein the x-direction dimension x E of the third or fifth region is the minimum retention required to maintain the breakover condition. Let S B be the area of the second semiconductor region or the area of the fourth semiconductor region with respect to the current value I Hmin. The device characterized by satisfying
デバイスであって;上記第四半導体領域から注入された
少数キャリアの中、第二半導体領域に到達する量比βま
たは上記第二半導体領域から注入された少数キャリアの
中、第四半導体領域に到達する量比βに応じ、上記式
(6) 【数9】 に代えて、上記第三領域または第五領域の上記x方向寸
法xE が、 【数10】 に基づいて規定されていること;を特徴とするデバイ
ス。17. The device according to claim 14, 15 or 16, wherein in the minority carriers injected from the fourth semiconductor region, the quantity ratio β reaching the second semiconductor region or the second semiconductor region. Among the minority carriers injected from, depending on the amount ratio β reaching the fourth semiconductor region,
(6) [Equation 9] Instead of, the dimension x E in the x direction of the third region or the fifth region is A device characterized by being defined based on.
記載のデバイスであって;上記数Nと数Mは共に等し
く、上記第二半導体領域と上記第四半導体領域の各形状
及び上記面積SB も共に同じであって、上記第三領域と
上記第五領域の上記x方向寸法xE 同志及び上記y方向
寸法yE 同志も共に同じ寸法であること;を特徴とする
デバイス。18. The device according to claim 14, 15, 16 or 17, wherein the numbers N and M are equal, and the shapes and the areas S of the second semiconductor region and the fourth semiconductor region are the same. B is also the same, and the x-direction dimension x E and the y-direction dimension y E of the third region and the fifth region are also the same.
18に記載のデバイスであって;上記第三領域または上
記第五領域は短辺と長辺を有する矩形またはほぼ矩形の
平面形状を有し;上記x方向寸法xE は上記短辺方向の
寸法であって;上記第二オーミック電極は、該矩形の第
三領域の一対の上記長辺の中、少なくとも上記x方向に
見て上記第四半導体領域に近い側の長辺を越えて上記第
二半導体領域の表面上に接触する部分を有さず;上記第
一オーミック電極は、該矩形の第五領域の一対の上記長
辺の中、少なくとも上記x方向に見て上記第二半導体領
域に近い側の長辺を越えて上記第四半導体領域の表面上
に接触する部分を有さないこと;を特徴とするデバイ
ス。19. The device according to claim 14, 15, 16, 17 or 18, wherein the third region or the fifth region has a rectangular or substantially rectangular planar shape having short sides and long sides. The dimension in the x direction x E is the dimension in the direction of the short side; The first ohmic electrode has no part that contacts the surface of the second semiconductor region beyond the long side close to the four semiconductor regions; , A device having no portion contacting on the surface of the fourth semiconductor region beyond at least the long side closer to the second semiconductor region when viewed in the x direction.
18に記載のデバイスであって;上記第三領域または上
記第五領域は円形またはほぼ円形の形状を有し;上記x
方向寸法xE は該円形またはほぼ円形の第三領域または
第五領域の直径またはほぼ直径の寸法であって;上記第
二オーミック電極は、該x方向と直交し、該円形または
ほぼ円形の第三領域の中心またはほぼ中心を通る上記y
方向の直線で二分した一対の半円またはほぼ半円の中、
上記x方向に見て上記第四半導体領域に近い側の半円の
周縁を越えて上記第二半導体領域の表面に接触する部分
を有さず;上記第一オーミック電極は、該x方向と直交
し、該円形またはほぼ円形の第五領域の中心またはほぼ
中心を通る上記y方向の直線で二分した一対の半円また
はほぼ半円の中、上記x方向に見て上記第二半導体領域
に近い側の半円の周縁を越えて上記第四半導体領域の表
面に接触する部分を有さないこと;を特徴とするデバイ
ス。20. The device according to claim 14, 15, 16, 17 or 18, wherein said third region or said fifth region has a circular or substantially circular shape; said x
The directional dimension x E is the diameter or the dimension of the diameter of the third region or the fifth region of the circular or substantially circular shape; and the second ohmic electrode is orthogonal to the x direction and has a circular or substantially circular shape. The above y passing through the center or almost the center of the three regions
In a pair of semi-circles or almost semi-circles that are bisected by straight lines
The first ohmic electrode is orthogonal to the x direction, and does not have a portion that contacts the surface of the second semiconductor region beyond the periphery of the semicircle near the fourth semiconductor region when viewed in the x direction; In the pair of semicircles or approximately semicircles bisected by the straight line in the y direction passing through the center or substantially the center of the circular or substantially circular fifth region, close to the second semiconductor region when viewed in the x direction. A device that has no portion that contacts the surface of the fourth semiconductor region beyond the peripheral edge of the side semicircle.
18に記載のデバイスであって;上記第三領域または上
記第五領域は正多角形またはほぼ正多角形であり;上記
x方向寸法xE は該正多角形またはほぼ正多角形の第三
領域または第五領域の中心またはほぼ中心を通る幅寸法
であって;上記第二オーミック電極は、該x方向と直交
し、該正多角形またはほぼ正多角形の第三領域の上記中
心またはほぼ中心を通る上記y方向の直線で二分した面
積部分の中、上記x方向に見て上記第四半導体領域に近
い側の面積部分の周縁を越えて上記第二半導体領域の表
面に接触する部分を有さず、かつ、該x方向に見て該第
四半導体領域に遠い側の面積部分にあっても該第四半導
体領域に向いた縁部を越えて該第二半導体領域の表面に
接触する部分を有さず;上記第一オーミック電極は、該
x方向と直交し、該正多角形またはほぼ正多角形の第五
領域の上記中心またはほぼ中心を通る上記y方向の直線
で二分した面積部分の中、上記x方向に見て上記第二半
導体領域に近い側の面積部分の周縁を越えて上記第四半
導体領域の表面に接触する部分を有さず、かつ、該x方
向に見て該第二半導体領域に遠い側の面積部分にあって
も該第二半導体領域に向いた縁部を越えて該第四半導体
領域の表面に接触する部分を有さないこと;を特徴とす
るデバイス。21. The device according to claim 14, 15, 16, 17 or 18, wherein said third region or said fifth region is a regular polygon or a substantially regular polygon; said x-direction dimension x. E is a width dimension passing through the center or substantially the center of the third region or the fifth region of the regular polygon or the substantially regular polygon; the second ohmic electrode is orthogonal to the x direction, and the regular polygon is Or, in the area portion divided by the straight line in the y direction passing through the center or substantially the center of the substantially regular polygonal third region, the peripheral edge of the area portion on the side closer to the fourth semiconductor region in the x direction is defined. An edge facing the fourth semiconductor region even if it does not have a portion beyond and in contact with the surface of the second semiconductor region and is in an area portion on the side far from the fourth semiconductor region when viewed in the x direction. A portion that contacts the surface of the second semiconductor region The first ohmic electrode is orthogonal to the x-direction, and in the area divided by the straight line in the y-direction passing through the center or substantially the center of the fifth region of the regular polygon or substantially regular polygon, The second semiconductor region does not have a portion that contacts the surface of the fourth semiconductor region beyond the periphery of the area portion on the side closer to the second semiconductor region when viewed in the x direction, and the second semiconductor region when viewed in the x direction. A device having no area contacting the surface of the fourth semiconductor region beyond the edge portion facing the second semiconductor region even in the area portion on the far side.
18に記載のデバイスであって;上記第三領域は上記x
方向に沿う一断面において少なくとも二つの離間した領
域から構成され、該少なくとも二つの離間した領域は、
該x方向と直交する方向におけるそれらの端部相互で接
続しており;上記第二オーミック電極は、上記少なくと
も二つの離間した第三領域の中、上記第四半導体領域に
近い方の第三領域の周縁部において該第四半導体領域を
向いた縁部を越えて該第二半導体領域の表面に接触する
部分を有さないと共に;上記第五領域は上記x方向に沿
う一断面において少なくとも二つの離間した領域から構
成され、該少なくとも二つの離間した領域は、該x方向
と直交する方向におけるそれらの端部相互で接続してお
り;上記第一オーミック電極は、上記少なくとも二つの
離間した第五領域の中、上記第二半導体領域に近い方の
第五領域の周縁部において該第二半導体領域を向いた縁
部を越えて該第四半導体領域の表面に接触する部分を有
さないこと;を特徴とするデバイス。22. A device according to claim 14, 15, 16, 17 or 18, wherein the third region is the x
It is composed of at least two spaced regions in one cross section along the direction, the at least two spaced regions,
The ends thereof are connected to each other in a direction orthogonal to the x direction; the second ohmic electrode is a third region of the at least two spaced apart third regions closer to the fourth semiconductor region. Has no portion in contact with the surface of the second semiconductor region beyond the edge facing the fourth semiconductor region at the periphery of the fifth region; and the fifth region has at least two in a cross section along the x direction. The at least two spaced apart regions are connected to each other at their ends in a direction orthogonal to the x direction; the first ohmic electrode comprises the at least two spaced apart fifth regions. In the region, the peripheral portion of the fifth region closer to the second semiconductor region does not have a portion that contacts the surface of the fourth semiconductor region beyond the edge portion facing the second semiconductor region; Special Devices that.
て;上記第三領域が、上記x方向に沿う一断面において
少なくとも二つの離間した領域から構成されているのに
代え、該少なくとも二つの離間した領域の中、上記第四
半導体領域に対して最も近い側を除く他の領域は、上記
第二オーミック電極の上記x方向に直交する方向の端部
に対しての電流の回り込みや該端部からの電流の流出を
防ぐための防護領域となっていると共に;上記第三領域
も、上記x方向に沿う一断面において少なくとも二つの
離間した領域から構成されているのに代え、該少なくと
も二つの離間した領域の中、上記第四半導体領域に対し
て最も近い側を除く他の領域は、上記第一オーミック電
極の上記x方向に直交する方向の端部に対しての電流の
回り込みや該端部からの電流の流出を防ぐための防護領
域となっていること;を特徴とするデバイス。23. The device of claim 22, wherein the third region comprises at least two spaced apart regions in a cross section along the x direction, the at least two spaced apart regions. In the other regions, other than the side closest to the fourth semiconductor region, the current wraps around the end portion of the second ohmic electrode in the direction orthogonal to the x direction and the end portion. And the third region is also composed of at least two separated regions in one cross section along the x direction, instead of the at least two separated regions. Of the separated regions, the other regions except the side closest to the fourth semiconductor region are sneaked by a current or the end of the current with respect to the end portion of the first ohmic electrode in the direction orthogonal to the x direction. From the department The device is a protective area for preventing the outflow of electric current of the device.
7,18,19,20,21,22または23に記載の
デバイスであって;上記第一半導体領域の上記一方の主
面には、上記第四半導体領域と上記第五領域との組と、
上記第二半導体領域と上記第三領域の組とが、それぞれ
複数個、上記x方向に沿い交互に設けられた部分が少な
くとも一個所以上あり;該各組の第四半導体領域中の第
五領域は、少なくとも上記面内一方向に沿う一断面にお
いては離間した二つの領域から構成され;該各組の第二
半導体領域中の第三領域も、少なくとも上記面内一方向
に沿う一断面においては離間した二つの領域から構成さ
れている共に;上記第二のデバイス端子は、上記第二半
導体領域と上記一対の第三領域から成る各組において該
第二半導体領域と該一対の第三領域とに共通にオーミッ
ク接触する第二オーミック電極の各々に対し、それらの
全てに共通に接続し;上記第一のデバイス端子は、上記
各第四半導体領域と上記一対の第五領域から成る各組に
おいて該第四半導体領域と該一対の第五領域とに共通に
オーミック接触する第一オーミック電極の各々に対し、
それらの全てに共通に接続していること;を特徴とする
デバイス。24. Claims 13, 14, 15, 16, 1
7. The device according to 7, 18, 19, 20, 21, 22, or 23; on the one main surface of the first semiconductor region, a set of the fourth semiconductor region and the fifth region,
The second semiconductor region and the third region each have a plurality of sets, and at least one or more portions are provided alternately along the x direction; the fifth region in the fourth semiconductor region of each set. At least in one cross section along the in-plane one direction, is composed of two regions that are separated; the third region in the second semiconductor region of each set also at least in one cross section along the in-plane one direction The second device terminal comprises a second semiconductor region and a pair of third regions in each set consisting of the second semiconductor region and the pair of third regions. To each of the second ohmic electrodes in common ohmic contact with all of them; the first device terminal is in each set consisting of the fourth semiconductor region and the pair of fifth regions. The fourth semiconductor For each of the first ohmic electrode in ohmic contact with both the and region and the pair of fifth region,
A device characterized by being connected in common to all of them.
て;上記第四半導体領域と第五領域の組、及び上記第二
半導体領域と第三領域の組は、それぞれ二組づつ用いら
れ、それらの一組づつが交互に上記第一半導体領域の上
記一方の主面上に並設されると共に;上記第一のデバイ
ス端子は、上記各第四半導体領域と上記一対の第五領域
から成る各組において該第四半導体領域と該一対の第五
領域とに共通にオーミック接触する第一オーミック電極
の各々に対し、上記それらの全てに共通に接続するのに
代え、上記並設方向で中側に位置する組の該第四半導体
領域と該一対の第五領域とに共通にオーミック接触した
第一オーミック電極にのみ接続し;上記第二のデバイス
端子は、上記第二半導体領域と上記一対の第三領域から
成る各組において該第二半導体領域と該一対の第三領域
とに共通にオーミック接触する第二オーミック電極の各
々に対し、上記それらの全てに共通に接続するのに代
え、上記並設方向で中側に位置する組の該第二半導体領
域と該一対の第三領域とに共通にオーミック接触した第
二オーミック電極にのみ接続する一方;新たに第三のデ
バイス端子を設け、上記各第二半導体領域と上記一対の
第三領域から成る各組、及び上記各第四半導体領域と上
記一対の第五領域から成る各組の中、上記並設方向で外
側に位置する組の上記第四半導体領域と一対の第五領域
とに共通にオーミック接触した第一オーミック電極と、
上記第二半導体領域と一対の第三領域とに共通にオーミ
ック接触した第二オーミック電極とに対し、該第三のデ
バイス端子を共通に接続したこと;を特徴とするデバイ
ス。25. The device according to claim 24; two sets each of the fourth semiconductor region and fifth region set and the second semiconductor region and third region set are used. And a pair of the fifth semiconductor regions and the pair of the fifth semiconductor regions are arranged in parallel on the one main surface of the first semiconductor region. For each of the first ohmic electrodes that are in ohmic contact with the fourth semiconductor region and the pair of fifth regions in common in the set, instead of being commonly connected to all of them, the middle side in the juxtaposed direction. Connected to only the first ohmic electrode which is in ohmic contact with the fourth semiconductor region of the pair and the pair of fifth regions in common; the second device terminal is connected to the second semiconductor region and the pair of fifth regions. In each set consisting of the third area, For each of the second ohmic electrodes in ohmic contact with the two semiconductor regions and the pair of third regions in common, instead of being commonly connected to all of them, a group positioned on the inner side in the juxtaposed direction. Of the second semiconductor region and the pair of third regions are commonly connected only to the second ohmic electrode in ohmic contact; a third device terminal is newly provided, and each of the second semiconductor regions and the pair of Of each set consisting of a third region and each set consisting of each of the fourth semiconductor regions and the pair of fifth regions, a set of the fourth semiconductor region and a pair of fifth regions located outside in the juxtaposed direction. A first ohmic electrode in ohmic contact with the region in common,
A device in which the third device terminal is commonly connected to the second ohmic electrode that is in ohmic contact with the second semiconductor region and the pair of third regions in common.
て;上記第四半導体領域と上記一対の第五領域とによる
各組、及び上記第二半導体領域と上記一対の第三領域と
による各組の中、上記並設方向で外側に位置する組にお
いては、該一対の第五領域及び該一対の第三領域を用い
るのに代え、それぞれ一つづつの第五領域及び第三領域
を用いること;を特徴とするデバイス。26. The device according to claim 25; each set including the fourth semiconductor region and the pair of fifth regions, and each set including the second semiconductor region and the pair of third regions. In the above, in the group located on the outer side in the juxtaposed direction, instead of using the pair of fifth regions and the pair of third regions, one each of the fifth region and the third region is used; Device characterized by.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11218491A JPH0770740B2 (en) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Surge protection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11218491A JPH0770740B2 (en) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Surge protection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04320066A JPH04320066A (en) | 1992-11-10 |
| JPH0770740B2 true JPH0770740B2 (en) | 1995-07-31 |
Family
ID=14580361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11218491A Expired - Lifetime JPH0770740B2 (en) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Surge protection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770740B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0793424B2 (en) * | 1992-03-27 | 1995-10-09 | 工業技術院長 | Surge protection device |
| JP2005109163A (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Nec Electronics Corp | Semiconductor element |
-
1991
- 1991-04-18 JP JP11218491A patent/JPH0770740B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04320066A (en) | 1992-11-10 |
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