專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，特別是涉及在由靜電浪涌等引起的內(nèi)部元件的破壞中保護(hù)半導(dǎo)體裝置的靜電保護(hù)半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著半導(dǎo)體集成電路裝置的高集成化及低功耗化，對(duì)于驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)器，也越來越要求高集成化及低功耗化。
這里所謂感性負(fù)載，是通過外部施加電壓而流過電流，并且生成與自外部施加的電壓極性相反的感應(yīng)電壓的負(fù)載。作為具體的例子，如電動(dòng)機(jī)等。
但是在形成驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)器的半導(dǎo)體裝置中，需要防止驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載的元件和與其端子直接連接的元件中的誤動(dòng)作。
作為用于達(dá)到該目的的技術(shù)的例子，在專利文獻(xiàn)1中公開了這樣的技術(shù)在驅(qū)動(dòng)元件和其他電路元件之間設(shè)置島區(qū)域，通過將該島區(qū)域的電位保持在高電位來防止誤動(dòng)作。另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了這樣的技術(shù)在距離驅(qū)動(dòng)元件足夠遠(yuǎn)的地方配置浪涌保護(hù)元件。
以下，對(duì)專利文獻(xiàn)1中記載的防止誤動(dòng)作的技術(shù)，邊參照附圖邊進(jìn)行說明。
圖8是表示專利文獻(xiàn)1中記載的半導(dǎo)體裝置的等價(jià)電路圖。
該半導(dǎo)體裝置備有與感性負(fù)載(圖中省略)電氣連接的輸出焊盤11、與輸出焊盤11電氣連接且供給電流的驅(qū)動(dòng)元件12。另外，在位于輸出焊盤11和驅(qū)動(dòng)元件12之間的連接點(diǎn)N11上，電氣連接有負(fù)浪涌吸收部13和正浪涌吸收部14。
這里，負(fù)浪涌吸收部13備有負(fù)浪涌保護(hù)用二極管15和GND(地)端子16，負(fù)浪涌保護(hù)用二極管15其負(fù)極15K與連接點(diǎn)N11電氣連接，并且正極15A與GND端子16連接。通過這樣的構(gòu)成，在輸出焊盤11成為負(fù)電位發(fā)生浪涌的時(shí)候，負(fù)浪涌保護(hù)用二極管15動(dòng)作，吸收負(fù)浪涌。
另外，正浪涌吸收部14備有正浪涌保護(hù)用二極管17和電源端子18，正浪涌保護(hù)用二極管17其負(fù)極17K與電源端子18連接，并且正極17A與連接點(diǎn)N11電氣連接。通過這樣的構(gòu)成，在輸出焊盤11成為正電位發(fā)生浪涌的時(shí)候，正浪涌保護(hù)用二極管15動(dòng)作，吸收負(fù)浪涌。
接著，圖9和圖10是表示半導(dǎo)體裝置中負(fù)浪涌吸收部13及其周邊部分的構(gòu)成，圖9表示剖視圖，圖10表示俯視圖。這里，如輸出焊盤11和驅(qū)動(dòng)元件12等那樣的在圖8中表示的其他的構(gòu)成要素，被設(shè)置在半導(dǎo)體裝置內(nèi)的圖9和圖10中沒有表示的位置。
在圖9所示的半導(dǎo)體裝置20中，在P型半導(dǎo)體基板21上形成有N型外延層22，在N型外延層22的表面的規(guī)定位置上形成有LOCOS(localoxidetion of silicon)膜23。另外，由P型分離層24劃分為多個(gè)區(qū)域。具體地說，劃分為保護(hù)用二極管區(qū)域25、周邊N區(qū)域26及控制電路區(qū)域27等。
這里，P型分離層24，是由在N型外延層22表面附近形成的高濃度P型層24a、在高濃度P型層24a的下部形成的P型上側(cè)分離層24b、和跨P型半導(dǎo)體基板21和N型外延層22在P型上側(cè)分離層24b的下側(cè)形成的P型下側(cè)分離層24c構(gòu)成。
另外，在保護(hù)用二極管區(qū)域25、周邊N型區(qū)域26和控制電路區(qū)域27中，在P型半導(dǎo)體基板21和N型外延層22之間的界面附近形成有N型埋入層28。
另外，在N型外延層22表面上，在保護(hù)用二極管區(qū)域25和周邊N型區(qū)域26中形成高濃度N型層29，并在控制電路區(qū)域27中形成P型電阻層30。
另外，以覆蓋N型外延層22及在其表面形成的構(gòu)成要素的方式，形成層間絕緣膜31。另外，在層間絕緣膜31上設(shè)有開口，并形成有接觸器32，該接觸器32對(duì)在保護(hù)用二極管區(qū)域25中的高濃度P型層24a及高濃度N型層29、在周邊N型區(qū)域26中的高濃度N型層29、P型電阻層30進(jìn)行電氣連接。
另外，在圖9中圖示有連接點(diǎn)N11、一定電位V、GND電位等，但是這些中任意一個(gè)只是表示對(duì)于半導(dǎo)體裝置的各部分電氣連接的情況，并不表示其構(gòu)造。
另外，如圖10所示，P型分離層24以分別包圍保護(hù)用二級(jí)管區(qū)域25、周邊N區(qū)域26及控制電路區(qū)域27的方式劃分。另外，在圖10中，省略了LOCOS膜23和層間絕緣膜31。
在控制電路區(qū)域27中，除使用了P型電阻層30的電阻層元件之外，還形成有晶體管33等必要的電氣元件。
這里，保護(hù)用二極管區(qū)域25中，在P型分離層24上設(shè)置的接觸器32與GND連接，并且高濃度N型層29與連接點(diǎn)N11電氣連接。另外，在周邊N區(qū)域26中，高濃度N型層29與比GND電位更高的一定電位V連接。
通過形成這樣的構(gòu)成，在保護(hù)用二極管區(qū)域25中，構(gòu)成負(fù)浪涌保護(hù)用二極管15(配合參照?qǐng)D8)。具體地說，構(gòu)成以P型分離層24和P型半導(dǎo)體基板21作為正極15A、以N型埋入層28、N型外延層22及高濃度N型層29作為負(fù)極15K的負(fù)浪涌保護(hù)用二極管15。
與感性負(fù)載電氣連接的輸出焊盤11為負(fù)電位時(shí)，由周邊N區(qū)域26、在P型半導(dǎo)體基板21及保護(hù)用二極管區(qū)域25中的P型分離層24、在保護(hù)用二極管區(qū)域25中的高濃度N型層29構(gòu)成的寄生NPN晶體管51動(dòng)作。其結(jié)果，主要自成為寄生NPN晶體管51的集電極的周邊N區(qū)域26供給電流，因此流入P型半導(dǎo)體基板21的電流變小。
另外，自控制電路區(qū)域27的P型電阻層30直至保護(hù)用二極管區(qū)域25中的高濃度N型層29構(gòu)成寄生晶閘管52，因此控制電路區(qū)域27存在誤動(dòng)作的可能性。但是，寄生晶閘管52為難以動(dòng)作的構(gòu)成。
具體地說，在周邊N區(qū)域26中的P型半導(dǎo)體基板21為P型柵極部，因此由于形成有周邊N區(qū)域26而擴(kuò)大P型柵極部的寬度。其結(jié)果，減少了作為寄生晶閘管52的一部分的NPN晶體管的電流放大率。以上的結(jié)果，寄生晶閘管52難以動(dòng)作，即使輸出焊盤11為負(fù)電位、發(fā)生浪涌的時(shí)候，也可以防止控制電路區(qū)域27的誤動(dòng)作。
接著，圖11是對(duì)于專利文獻(xiàn)2記載的半導(dǎo)體裝置的等價(jià)電路圖。
該半導(dǎo)體裝置備有與感性負(fù)載電氣連接的輸入輸出焊盤11a和控制電路19。另外，位于輸入輸出焊盤11a和控制電路19之間的連接點(diǎn)N21，電氣連接負(fù)浪涌吸收部13和正浪涌吸收部14。
這里，負(fù)浪涌吸收部13和正浪涌吸收部14省略其詳細(xì)的說明，但是和圖8所示的專利文獻(xiàn)1的技術(shù)情況同樣，依次具有負(fù)浪涌和正浪涌吸收功能。
另外，在該半導(dǎo)體裝置中還備有驅(qū)動(dòng)元件12。這里，驅(qū)動(dòng)元件12配置在只距離負(fù)浪涌保護(hù)用二極管15足夠遠(yuǎn)的距離A的位置。
另外，圖12是例示實(shí)現(xiàn)圖11的等價(jià)電路圖的該半導(dǎo)體裝置平面構(gòu)成的圖，表示負(fù)浪涌吸收部13。
如圖12所示，該半導(dǎo)體裝置具有由P型分離層24所劃分的區(qū)域，形成有與圖10的半導(dǎo)體裝置同樣的保護(hù)二極管區(qū)域25和控制電路區(qū)域27。
也就是說，形成包括P型分離層24、N埋入層28及高濃度N型層29的負(fù)浪涌保護(hù)用二極管15，并且高濃度N型層29，與連接點(diǎn)N21電氣連接，該連接點(diǎn)N21與輸入輸出焊盤11a和控制電路19電氣連接。
另外，在距保護(hù)二極管區(qū)域25足夠遠(yuǎn)的距離A的位置，配置有由P分離區(qū)域24包圍的驅(qū)動(dòng)元件12。
這里，驅(qū)動(dòng)元件12為負(fù)電位發(fā)生浪涌的時(shí)候，以N型埋入層28和高濃度N型層29等為集電極、P型分離區(qū)域24為基極、驅(qū)動(dòng)元件12的N型外延層為發(fā)射極的寄生NPN晶體管可能動(dòng)作。但是由于負(fù)浪涌保護(hù)用二極管15與驅(qū)動(dòng)元件12配置為相距足夠遠(yuǎn)的距離，因此相當(dāng)于基極部分的P型分離區(qū)域的電阻大，所述的寄生NPN晶體管不動(dòng)作。其結(jié)果，防止控制電路區(qū)域27的誤動(dòng)作。
但是，在以上說明過的現(xiàn)有技術(shù)中存在以下的問題。
在專利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù)中，與實(shí)際動(dòng)作無關(guān)的第3島重新成為必須。即保護(hù)用二極管區(qū)域25作為第1島區(qū)域、控制電路區(qū)域27作為第2島區(qū)域時(shí)，在實(shí)際動(dòng)作中所必須的這兩個(gè)島區(qū)域之間作為第3島區(qū)域必須形成周邊N區(qū)域26。
因此，增大了相當(dāng)于第3島區(qū)域的芯片面積，降低半導(dǎo)體裝置的集成度。
另外，在專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)中，需要驅(qū)動(dòng)元件12與連接在輸入輸出焊盤11a的負(fù)浪涌保護(hù)用二極管15之間的距離A足夠遠(yuǎn)。因此驅(qū)動(dòng)元件12的周邊不能配置元件，由于產(chǎn)生不能配置元件的區(qū)域而產(chǎn)生半導(dǎo)體裝置的集成度降低的問題。
進(jìn)一步，即使只把輸入輸出焊盤11a配置在驅(qū)動(dòng)元件12的附近，也使連接的布線復(fù)雜，還增大了布線占據(jù)芯片的面積。由于這些，造成芯片面積增大，半導(dǎo)體裝置的集成度降低。
另外，上述的問題，在輸出焊盤11或輸入輸出焊盤11a為正電位時(shí)(發(fā)生正浪涌的情況)，同樣存在用于保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件12的正浪涌吸收部14。
專利文獻(xiàn)1特開昭61-189662號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2特開平10-256484號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的目的在于，提供一種備有可以抑制芯片面積的增大，并且可以抑制誤動(dòng)作的發(fā)生的輸入輸出保護(hù)電路的穩(wěn)定的半導(dǎo)體裝置。
為了解決以上問題，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，是在第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上備有輸出焊盤、與輸出焊盤連接的驅(qū)動(dòng)元件、用于在浪涌中保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件的浪涌吸收部的半導(dǎo)體裝置；其構(gòu)成為，浪涌吸收部備有在第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上形成的第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域；在第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域的底部與第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域之間形成的第2導(dǎo)電型埋入層；形成在第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域上且連接在與第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域相同電位的第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層；形成在第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層上且與輸出焊盤電氣連接的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層；和在第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域上，以包圍第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層并且到達(dá)第2導(dǎo)電型埋入層的方式形成的環(huán)狀第2導(dǎo)電型層，其中，環(huán)狀第2導(dǎo)電型層連接在規(guī)定的電位并且包含比第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域的濃度還高的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，由第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層和第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層構(gòu)成保護(hù)用二極管。
另外，至少由第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層、第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層、和包含環(huán)狀第2導(dǎo)電型層及第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域這兩個(gè)的區(qū)域構(gòu)成保護(hù)用晶體管(PNP晶體管或NPN晶體管)。
通過這些保護(hù)用二極管和保護(hù)晶體管，在輸出焊盤中的電位變化時(shí)和對(duì)于半導(dǎo)體裝置自外部施加浪涌的時(shí)候，可以保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件。
此時(shí)，由于動(dòng)作電流大部分流過第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域及其內(nèi)部，而幾乎不流過第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域，因此能夠防止在第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域及其周邊構(gòu)成的寄生晶閘管的動(dòng)作，防止封閉鎖定等誤動(dòng)作。
另外，由于浪涌吸收動(dòng)作在第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，因此關(guān)于在第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域的周邊的電路的配置不會(huì)受到限制。為此可以增加電路設(shè)計(jì)的自由度，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)抑制封閉鎖定等的誤動(dòng)作和縮小芯片面積。
這里浪涌吸收部可以是用于在浪涌中保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件的負(fù)浪涌吸收部，其中第1導(dǎo)電型為P型且第2導(dǎo)電型為N型，規(guī)定的電位是接地電位以上的電位。下面，對(duì)這一情況進(jìn)行詳細(xì)闡述。
這種情況下，第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層為正極層、第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層為負(fù)極層，通過該負(fù)極層和正極層，構(gòu)成對(duì)負(fù)浪涌的保護(hù)用二極管。另外，正極層和P型半導(dǎo)體區(qū)域，可以設(shè)為接地電位。
另外，構(gòu)成以負(fù)極層作為發(fā)射極，正極層作為基極，N型島狀半導(dǎo)體區(qū)域和環(huán)狀N型層作為集電極的NPN晶體管，發(fā)揮作為NPN保護(hù)晶體管的功能。即，由于與輸出焊盤連接的負(fù)載動(dòng)作使輸出焊盤為負(fù)電位時(shí)候，或負(fù)浪涌(由于靜電等引起的負(fù)浪涌電壓)輸入到半導(dǎo)體裝置中的時(shí)候等，通過該NPN晶體管的動(dòng)作吸收負(fù)浪涌，可以保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件。
這樣吸收負(fù)浪涌的時(shí)候，動(dòng)作電流的大部分經(jīng)由與規(guī)定的電位連接的N型島狀半導(dǎo)體區(qū)域及其內(nèi)部而流過，但流過P型半導(dǎo)體區(qū)域的電流只是一點(diǎn)點(diǎn)。因此，通過構(gòu)成配置在負(fù)浪涌吸收部及其周邊的控制電路等的半導(dǎo)體元件，可以防止寄生構(gòu)成的晶閘管動(dòng)作。即能夠抑制封閉鎖定現(xiàn)象，可以防止由于封閉鎖定而引起的半導(dǎo)體裝置的誤動(dòng)作，由此，可以防止該誤動(dòng)作引起的對(duì)于半導(dǎo)體裝置的損壞。
另外，象這樣用于吸收負(fù)浪涌的動(dòng)作在N型島狀半導(dǎo)體區(qū)域的內(nèi)部進(jìn)行，不會(huì)對(duì)N型島狀半導(dǎo)體區(qū)域的外部帶來影像。因此，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，排除了對(duì)在保護(hù)用二極管的周邊中的電路配置的相關(guān)限制。其結(jié)果，增大對(duì)于電路設(shè)計(jì)的自由度，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)抑制封閉鎖定等誤動(dòng)作和縮小芯片面積。
另外，環(huán)狀N型層所連接的規(guī)定電位，優(yōu)選為電源電位。
這樣作，可以確實(shí)抑制封閉鎖定現(xiàn)象。這是根據(jù)以下的理由。
當(dāng)輸出焊盤為負(fù)電位時(shí)，如上述那樣構(gòu)成的NPN保護(hù)晶體管動(dòng)作，自環(huán)狀N型層向N型埋入層流過電流。此時(shí)，通過環(huán)狀N型層和N型埋入層具有的電阻而降低電壓。作為其結(jié)果，如果N型埋入層等中的電位下降至對(duì)P型半導(dǎo)體區(qū)域生成正向結(jié)合電壓以上的電位差的程度，則寄生構(gòu)成的晶體管動(dòng)作，發(fā)生封閉鎖定現(xiàn)象。
這里，通過將環(huán)狀N型層連接在比接地電位更高的電位，即使由于所述電壓下降，也可以防止N型埋入層的電位下降至晶閘管動(dòng)作那樣的低電位。此時(shí)，通過使用電源電位作為比接地電位高的電位，可以得到可靠抑制封閉鎖定的效果。
另外，規(guī)定的電位，優(yōu)選為接地電位。
即作為具體例，環(huán)狀N型層所連接的規(guī)定電位，優(yōu)選為接地電位。
這樣，通過自接地電位供給的電流吸收負(fù)浪涌從而可保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件。與此同時(shí)，與環(huán)狀N型層連接在電源電位的情況不同，電源電壓與寄生動(dòng)作引起的電流無關(guān)，因此防止消耗電流的增加。
另外，優(yōu)選備有以包圍第2導(dǎo)電型雜質(zhì)的周圍和底部的方式形成的、且包含比第2導(dǎo)電型雜質(zhì)還低的濃度的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)的高電阻層。
即作為具體例，優(yōu)選備有以包圍負(fù)極層的周圍及底部的方式形成的、且包含比負(fù)極層濃度更低N型雜質(zhì)的高電阻層。
這樣，因?yàn)楦唠娮鑼拥碾s質(zhì)濃度比負(fù)極層的雜質(zhì)濃度低，所以與負(fù)極層和正極層直接連接相比，高電阻層與正極層間的結(jié)合濃度低。因此，與負(fù)極層直接與正極層結(jié)合的情況相比，在負(fù)極層的電位上升時(shí)，耗盡層的延伸增大。其結(jié)果，可以提高保護(hù)用二極管的反向耐壓。
以上，在更高保證耐壓的驅(qū)動(dòng)元件中，可以確實(shí)發(fā)揮保護(hù)用二極管即作為負(fù)浪涌吸收部的功能。另外，所謂保證耐壓是保證動(dòng)作的最大電壓。
進(jìn)一步，因?yàn)殡s質(zhì)濃度低，所以成為對(duì)保護(hù)用二極管串聯(lián)高電阻。因此可以抑制流入保護(hù)用二極管的浪涌電流，除防止封閉鎖定的效果以外，還可以保護(hù)保護(hù)用二極管自身。因此，提高作為半導(dǎo)體裝置整體的綜合的浪涌保護(hù)能力。
另外，優(yōu)選在第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層的底部與第2導(dǎo)電型埋入層之間，備有包含比第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層濃度更高的第1導(dǎo)電型雜質(zhì)的第1導(dǎo)電型埋入層。
即作為具體例，優(yōu)選在負(fù)極層的底部和N型埋入層之間，備有包含比正極層濃度還高的P型雜質(zhì)的P型埋入層。
這樣，由于可以抑制縱方向的NPN晶體管的電流放大率，還可抑制通過下層部的P型半導(dǎo)體區(qū)域流過浪涌電流，因此可以更可靠地實(shí)現(xiàn)封閉鎖定現(xiàn)象的抑制。以下，進(jìn)行更詳細(xì)地說明。
通過形成P型埋入層，可以提高由負(fù)極層、正極層及N型埋入層所構(gòu)成的寄生NPN晶體管的基極區(qū)域中的雜質(zhì)濃度。由此，使該寄生NPN晶體管的電流放大率(hFE)降低，可以抑制流過的電流，因而可抑制N型埋入層中的電位的降低。
該結(jié)果，抑制具有在該NPN晶體管上加上P型半導(dǎo)體區(qū)域的NPNP構(gòu)造的寄生晶閘管的動(dòng)作，可以更可靠地防止封閉鎖定現(xiàn)象。
進(jìn)一步，通過提高N型埋入層與負(fù)極層之間的P型雜質(zhì)的濃度，可以提高N型埋入層和負(fù)極層之間的穿通耐壓。因此，可以進(jìn)一步提高N型埋入層和N型島狀半導(dǎo)體區(qū)域的電位，提高設(shè)計(jì)的自由度。
另外，優(yōu)選備有遍及環(huán)狀第2導(dǎo)電型層上的全部區(qū)域而配置為環(huán)狀的多個(gè)接觸器，環(huán)狀第2導(dǎo)電型層通過該多個(gè)接觸器與所述規(guī)定電位連接。
即作為具體例，優(yōu)選備有遍及環(huán)狀N型層上的全部區(qū)域而配置為環(huán)狀的多個(gè)接觸器，環(huán)狀第N型層通過該多個(gè)接觸器與所述規(guī)定電位連接。
這樣，可以將環(huán)狀N型層中的電位在環(huán)的各部分做到均一。由此，無論對(duì)于哪一方向，都能通過以環(huán)狀N型層為接觸器的橫方向的晶體管動(dòng)作而吸收浪涌電流，從而抑制封閉鎖定現(xiàn)象。
另外，優(yōu)選在第2導(dǎo)電型雜質(zhì)中的至少一方和輸出焊盤之間，形成電阻元件。
即作為具體例，優(yōu)選在負(fù)極層和輸出焊盤之間，形成電阻元件。
這樣，通過與保護(hù)用二極管串聯(lián)連接電阻元件，可以抑制流過保護(hù)用二極管的浪涌電流。其結(jié)果，不僅可保護(hù)形成在負(fù)浪涌吸收部的周邊部的控制電路，而且能保護(hù)保護(hù)用二極管自身。因此可以提高作為半導(dǎo)體裝置整體的綜合保護(hù)能力。
另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，浪涌吸收部，也可以是用于在正浪涌中保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件的正浪涌吸收部，第1導(dǎo)電型為N型且第2導(dǎo)電型為P型。
這樣邊抑制芯片面積的增大，邊可在正浪涌中保護(hù)半導(dǎo)體裝置。這是由與前面說明過的第1導(dǎo)電型為P型且第2導(dǎo)電型為N型的情況同樣、只是電流流動(dòng)方向等相反的對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行。因此，以下，對(duì)于第1導(dǎo)電型為N型且第2導(dǎo)電型為P型的情況進(jìn)行概略說明。
具體地說，在這種情況下，第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層為負(fù)極層，第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層為正極層，通過負(fù)極層和正極層構(gòu)成對(duì)正浪涌保護(hù)用二極管。另外負(fù)極層和N型半導(dǎo)體區(qū)域可以為電源電位。
另外，構(gòu)成以正極層作為發(fā)射極、負(fù)極層作為基極、P型半導(dǎo)體區(qū)域和環(huán)狀P型層作為集電極的PNP晶體管，作為在正浪涌中保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件的PNP保護(hù)晶體管動(dòng)作。
此時(shí)，動(dòng)作電流的大部分經(jīng)由與規(guī)定的電位連接的P型島狀半導(dǎo)體區(qū)域而流過，由此可以防止在半導(dǎo)體裝置內(nèi)寄生構(gòu)成的晶閘管的動(dòng)作，其結(jié)果可以防止裝置的誤動(dòng)作。
進(jìn)一步，正浪涌吸收的動(dòng)作在P型島狀半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行，因此，排除了對(duì)在保護(hù)用二極管的周邊中的電流配置有關(guān)的限制，可縮小芯片的面積。
另外，環(huán)狀P型層所連接的規(guī)定電位優(yōu)選為電源電位。
這樣，與前面說明過的一樣，既防止功耗的增加，又進(jìn)行對(duì)于正浪涌的保護(hù)。
另外，環(huán)狀P型層所連接的規(guī)定電位優(yōu)選為接地電位。
這樣與前面說明過的同樣，可以可靠地抑制封閉鎖定現(xiàn)象。
另外，優(yōu)選備有高電阻層，該高電阻層包圍正極層的周圍和底部并被導(dǎo)入比正極層濃度更低的P型雜質(zhì)。
這樣，因?yàn)榭梢蕴岣弑Ｗo(hù)用二極管的反向耐壓，所以在驅(qū)動(dòng)元件的保證耐壓高的情況下，也可以可靠地發(fā)揮作為正浪涌吸收部的功能。
進(jìn)一步，由于構(gòu)成為對(duì)保護(hù)用二極管串聯(lián)連接高電阻，因此可以保護(hù)保護(hù)用二極管自身，且可以提高作為半導(dǎo)體裝置整體的綜合的浪涌保護(hù)能力。
另外，優(yōu)選在正極層的底部和P型埋入層之間，備有包含比負(fù)極層的濃度高的N型雜質(zhì)的N型埋入層。
這樣，抑制縱方向的PNP晶體管的電流放大率，還可抑制通過下層部的N型半導(dǎo)體區(qū)域流過浪涌電流，因此可以實(shí)現(xiàn)更可靠地抑制封閉鎖定現(xiàn)象。
另外，優(yōu)選備有多個(gè)遍及環(huán)狀P型層的全部區(qū)域配置為環(huán)狀的接觸器，環(huán)狀P型層通過該多個(gè)接觸器與規(guī)定電位連接。
這樣，無論對(duì)于哪一方向，都能通過以環(huán)狀P型層為接觸器的橫方向的晶體管動(dòng)作而吸收浪涌電流，從而抑制封閉鎖定現(xiàn)象。
另外，優(yōu)選在正極層和輸出焊盤之間，形成電阻元件。
這樣，通過與保護(hù)用二極管串聯(lián)連接電阻元件，可以抑制流過保護(hù)用二極管的浪涌電流。其結(jié)果，不僅可以保護(hù)形成在正浪涌吸收部的周邊部的控制電路，而且還可以保護(hù)保護(hù)用二極管自身。因此，可以提高作為半導(dǎo)體裝置整體的綜合的浪涌保護(hù)能力。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，通過與位于輸出焊盤和驅(qū)動(dòng)元件之間的連接點(diǎn)電氣連接的浪涌吸收部，在輸出焊盤施加浪涌的時(shí)候或輸出焊盤的電位變化的時(shí)候，能夠在浪涌中保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件。
這里，浪涌吸收部備有保護(hù)用二極管、在平面上將該保護(hù)用二極管包圍的環(huán)狀層、形成在保護(hù)用二極管的下部的埋入層。用于浪涌吸收的動(dòng)作電流幾乎不流過下層部的半導(dǎo)體區(qū)域。
其結(jié)果，能夠防止寄生晶閘管動(dòng)作，該寄生晶閘管通過構(gòu)成在浪涌吸收部和其周邊形成的控制用電路的半導(dǎo)體元件構(gòu)成，因此可以抑制封閉鎖定現(xiàn)象等，防止半導(dǎo)體裝置的誤動(dòng)作。
另外，解除在保護(hù)用二極管的周邊布置控制電路等的電路配置的制約，因此可以自由設(shè)計(jì)電路，縮小芯片面積。
由此，可以提高廉價(jià)且穩(wěn)定的半導(dǎo)體裝置。


圖1是在有關(guān)本發(fā)明的第1、第2及第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中形成的電路的等價(jià)電路圖。
圖2是表示在有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200中的負(fù)浪涌吸收部103及其周邊的剖視圖。
圖3是表示有關(guān)本發(fā)明的的1、第2及第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200中的負(fù)浪涌吸收部103及其周邊的俯視圖。
圖4是表示在有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200a中的負(fù)浪涌吸收部103及其周邊的剖視圖。
圖5是表示在有關(guān)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200b中的負(fù)浪涌吸收部103及其周邊的剖視圖。
圖6是表示在有關(guān)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200b中的負(fù)浪涌吸收部103及其周邊的剖視圖，表示形成了P型埋入層232和N型高電阻層231的情形的圖。
圖7是在有關(guān)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中形成的電路的等價(jià)電路圖。
圖8是在現(xiàn)有半導(dǎo)體裝置中所形成的電路的等價(jià)電路圖。
圖9是表示現(xiàn)有半導(dǎo)體裝置中的負(fù)浪涌吸收部13及其周邊的剖視圖。
圖10是表示現(xiàn)有半導(dǎo)體裝置的負(fù)浪涌吸收部13及其周邊的平面構(gòu)成圖。
圖11是在現(xiàn)有半導(dǎo)體裝置中所形成的電路的等價(jià)電路圖。
圖12是表示現(xiàn)有半導(dǎo)體裝置中的負(fù)浪涌吸收部13及其周邊的剖視圖。
圖中101-輸出焊盤，102-驅(qū)動(dòng)元件，103-負(fù)浪涌吸收部，104-正浪涌吸收部，105-負(fù)浪涌保護(hù)用二極管，106-接地端子，107-正浪涌保護(hù)用二極管，108-電源端子，111-第1保護(hù)電阻，112-第2保護(hù)電阻，200、200a、200b-半導(dǎo)體裝置，201-P型半導(dǎo)體基板，202-LOCOS膜，203-P型分離層，203a-高濃度P型層，203b-P型上側(cè)分離層，204-保護(hù)用二極管區(qū)域，205-控制電路區(qū)域，206a-第1N阱，206b-第2N阱，207a-第1N型埋入層，207b-第2N型埋入層，208-正極層，208a-正極接觸層，209-負(fù)極層，210-金屬電極，211-環(huán)狀N型層，211a-N型接觸層，212-P型高電阻層，213-晶體管，214-接觸器，215-層間絕緣膜，220-寄生NPN晶體管，221-寄生晶閘管，231-N型高電阻層，232-P型埋入層，233-P型下側(cè)分離層，251-N型外延層。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明。
圖1是在有關(guān)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中形成的電路的等價(jià)電路圖。該半導(dǎo)體裝置備有與感性負(fù)載(圖中省略)電氣連接的輸出焊盤101；與輸出焊盤101電氣連接且供給電流的驅(qū)動(dòng)元件102。另外在位于輸出焊盤101和驅(qū)動(dòng)元件102之間的連接點(diǎn)N1中，電氣連接有負(fù)浪涌吸收部103和正浪涌吸收部104。
這里，負(fù)浪涌吸收部103備有負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105和GND端子106，負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105其負(fù)極105K電氣連接在連接點(diǎn)N1，并且正極105A電氣連接在GND端子106。通過這樣的構(gòu)成，當(dāng)輸出焊盤101為負(fù)電位、產(chǎn)生浪涌時(shí)，負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105動(dòng)作吸收負(fù)浪涌。
另外，正浪涌吸收部104備有正浪涌保護(hù)用二極管107和電源端子108，正浪涌保護(hù)用二極管107其負(fù)極107K電氣連接在電源端子108，并且正極107A電氣連接在連接點(diǎn)N1。通過這樣的構(gòu)成，當(dāng)輸出焊盤101為正電位、產(chǎn)生浪涌時(shí)，正浪涌保護(hù)用二極管107動(dòng)作吸收正浪涌。
接著，將有關(guān)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中的負(fù)浪涌吸收部103和其周邊部分的構(gòu)成以剖視圖在圖2表示，并且以俯視圖在圖3表示?？墒?，在圖3中省略了幾個(gè)構(gòu)成要素(在后述進(jìn)行說明的LOCO膜202、金屬電極210及層間絕緣膜215等)，表示內(nèi)部的構(gòu)成。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)第1導(dǎo)電型為P型且第2導(dǎo)電型為N型的情況進(jìn)行說明。
另外，這里如輸出焊盤101和驅(qū)動(dòng)元件102等圖1中表示的其他構(gòu)成要素，設(shè)置在半導(dǎo)體裝置內(nèi)的圖2和圖3未表示出的位置。
在圖2和圖3所示的半導(dǎo)體裝置200中，在作為P型半導(dǎo)體區(qū)域的P型半導(dǎo)體基板201上形成LOCOS膜202并且形成P型分離層203，P型半導(dǎo)體基板201劃分為多個(gè)區(qū)域。具體地說，劃分為保護(hù)用二極管區(qū)域204和控制區(qū)域205等(如圖3所示，控制電路區(qū)域205也可以進(jìn)一步劃分為多個(gè)區(qū)域。)。
這里，P型分離層203由在P型半導(dǎo)體基板201的表面附近形成的高濃度P型層203a(P型雜質(zhì)例如導(dǎo)入至1×1020/cm3的濃度)和在高濃度P型層203a的下部形成的P型上側(cè)分離層203b(P型雜質(zhì)例如導(dǎo)入至1×1020/cm3的濃度)構(gòu)成。只是，設(shè)置在表面附近的高濃度P型層203a是為了將P型半導(dǎo)體基板201的表面上的電阻成分做得小或者為了使之具有作為溝道截?cái)喹h(huán)(channel stopper)的功能而形成的，而不是作為分離層必須的構(gòu)成要素。
另外，LOCOS膜202使用為場(chǎng)氧化膜，LOCOS膜202的開口部用于對(duì)P型半導(dǎo)體基板201導(dǎo)入雜質(zhì)。
另外，作為P型半導(dǎo)體基板上形成的N型島狀半導(dǎo)體區(qū)域，在保護(hù)用二極管區(qū)域204形成有第1N阱206a。與此同時(shí)，在控制電路區(qū)域205中形成有第2N阱206b(不論哪個(gè)，都是N型雜質(zhì)的濃度例如為2×1015/cm3)。進(jìn)一步，第1N阱206a和及第2N阱206b的底部、與P型半導(dǎo)體基板201之間分別形成第1N型埋入層207a和第2N型埋入層207b(N型雜質(zhì)例如以2×1018/cm3的濃度導(dǎo)入)。
另外，第1N阱206a的表面附近通過將P型雜質(zhì)導(dǎo)入為低濃度(例如5×1016/cm3)而形成正極層208。進(jìn)一步，在正極層208表面附近，通過導(dǎo)入比正極層208濃度高(例如1×1020/cm3)的P型雜質(zhì)而形成正極接觸層208a。
另外，在正極層208的表面附近，在與正極接觸層208a不重合的位置，通過導(dǎo)入高濃度(例如1×1020/cm3)的N型雜質(zhì)而形成負(fù)極層209。
另外，圖1所示的負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105是以圖2中的正極層208及正極接觸層208a為正極105A、以負(fù)極層209為負(fù)極105K形成的。
另外，金屬電極210形成為分別與正極接觸層208a和負(fù)極層209連接。由此，正極接觸層208a電氣連接與P型半導(dǎo)體基板201同電位的GND電位。與此同時(shí)，負(fù)極層209如圖1所示與連接點(diǎn)N1電氣連接。
另外，在正極層208的周圍，具有包圍正極層208的平面形狀，并且形成從第1N阱206a的表面到第1N型埋入層207a的環(huán)狀N型層211。這是通過對(duì)第1N阱206a將N型雜質(zhì)導(dǎo)入到比第1N阱206a更高的濃度(例如1×1019/cm3)而形成的。
另外，在環(huán)狀N型層211的表面附近，通過將N型雜質(zhì)導(dǎo)入到比環(huán)狀N型層211更高的高濃度(例如1×1020/cm3)，形成N型接觸層211a。進(jìn)一步，金屬電極210也形成為與N型接觸層211a連接，通過這樣，環(huán)狀N型層211與規(guī)定的一定電位V電氣連接。
另外，在控制電路區(qū)域205中形成所需要的半導(dǎo)體元件。在圖2中，作為半導(dǎo)體元件的一例顯示了在第2N阱206b的表面附近形成的P型電阻層212(P型雜質(zhì)例如以1×1018/cm3濃度導(dǎo)入)。在圖3中除了P型電阻層212之外，還構(gòu)成晶體管213。
另外，如圖3所示，在環(huán)狀N型層211、正極接觸層208a及負(fù)極層209上，排列著分別用于得到電氣連接的接觸器214。
另外，形成有在規(guī)定的位置具有開口且覆蓋P型半導(dǎo)體基板201的層間絕緣膜215(在圖3中省略)。
此外，在圖2中，表示的是連接點(diǎn)N1、接地電位及一定電位V等，但是這些只表示在半導(dǎo)體裝置200中，對(duì)圖2中沒有表示的位置上形成的連接點(diǎn)N1、接地電位及一定電位V等進(jìn)行電氣連接這一情況，并不表示實(shí)際的構(gòu)造。
這里，在半導(dǎo)體裝置200中，以正極層208和正極接觸層208a作為正極、以負(fù)極層209作為負(fù)極而構(gòu)成的負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105，由達(dá)到第1N型埋入層207a的環(huán)狀N型層211來包圍其周圍。與此同時(shí)，對(duì)于下部也由第1N型埋入層207a包圍，這樣，負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105被N型層完全包圍。
對(duì)有關(guān)以上說明的構(gòu)成的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作，以下進(jìn)行說明。
在半導(dǎo)體裝置200中，構(gòu)成寄生NPN型晶體管220。具體地說，寄生NPN晶體管220是由作為發(fā)射極的負(fù)極層209、作為基極的正極層208及正極接觸層208a、作為集電極的第1N阱206a、環(huán)狀N型層211、N型接觸層211a及N型埋入層207a構(gòu)成。
另外，半導(dǎo)體裝置200中，還構(gòu)成有PNPN構(gòu)造的寄生晶閘管221。具體地說，寄生晶閘管221是由作為正極區(qū)域的P型電阻層212、第2N阱206b、作為柵極區(qū)域的P型分離層203及P型半導(dǎo)體基板201、作為負(fù)極區(qū)域的第1N阱206a、環(huán)狀N型層211、N型接觸層211a及N型埋入層207a構(gòu)成。
與圖1所示的感性負(fù)載連接的輸出焊盤101為負(fù)電位的時(shí)候，在半導(dǎo)體裝置200中，寄生NPN晶體管220動(dòng)作，自一定電位V供給電流，可以保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件102。
此時(shí)，寄生晶閘管221的柵極區(qū)域(P型分離層203等)和負(fù)極區(qū)域(環(huán)狀N型層211等)為同電位或反向偏置，因此寄生晶閘管221不動(dòng)作，這是由于通過N型晶閘管層211a電氣連接在接地電位以上的一定電位V使寄生晶閘管221的負(fù)極區(qū)域?yàn)榻拥仉娢灰陨系囊欢娢?、并且P型分離層203與P半導(dǎo)體基板201同為接地電位的緣故。
這樣，通過寄生NPN晶體管220的動(dòng)作，在保護(hù)用二極管區(qū)域204中可以保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件102，并且由于寄生晶閘管221不動(dòng)作，可以抑制在控制電路區(qū)域205等中的誤動(dòng)作(封閉鎖定等)。
另外，由于在本實(shí)施方式中的負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105形成在由P型分離層203所包圍的一個(gè)N型島狀半導(dǎo)體區(qū)域(第1N阱206a)內(nèi)，因此抑制了所必須的元件面積的增大。進(jìn)一步，因?yàn)殡S之沒有產(chǎn)生對(duì)形成在保護(hù)用二極管區(qū)域204的周圍的電路等的限制，從而提高了電路的設(shè)計(jì)自由度。通過這樣也可以抑制芯片面積的增大。
通過以上所述，如果采用本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，則可以抑制芯片面積的增大并防止誤動(dòng)作的發(fā)生。
這里，N型接觸層211a所電氣連接的一定電位V可以認(rèn)為是接地電位以上的電位情況。
在輸出焊盤101為負(fù)電位的時(shí)候，寄生NPN晶體管220動(dòng)作，電流自環(huán)狀N型層211向N型埋入層207a流動(dòng)。此時(shí)，通過環(huán)狀N型層211和N型埋入層207a所具有的電阻產(chǎn)生壓降。其結(jié)果，可見在生成P型半導(dǎo)體基板201和N型埋入層207a之間的正向結(jié)合電壓以上的電位差為止，N型埋入層207a的電位下降。這樣的情況下，寄生晶閘管221中的柵極區(qū)域(P型分離203等)和負(fù)極區(qū)域(環(huán)狀N型層211等)成為正向偏置，寄生晶閘管221動(dòng)作，因而成為誤動(dòng)作的原因。
因此，如果一定電位V為接地電位以上的電位時(shí)，則通過在環(huán)狀N型層211及N型埋入層207a流過電流，產(chǎn)生電壓降之后，也可以將N型埋入層207a的電位設(shè)為可抑制寄生晶閘管221的動(dòng)作程度的電位。其結(jié)果，可以確實(shí)防止在控制電路區(qū)域205等中的封閉鎖定等誤動(dòng)作。例如，通過將N型接觸層211a與電源電位電氣連接，使一定電位V為電源電位。由此，很容易實(shí)現(xiàn)作為比接地電位高的電位的一定電位V。
接著，考慮一定電位V為接地電位的情況。
一定電位V為接地電位以上的電位的情況，例如是電源電壓VCC等情況，自半導(dǎo)體裝置的電源端子供給電流，通過寄生動(dòng)作，電流自環(huán)狀N型層211向N型埋入層207流動(dòng)。其結(jié)果，半導(dǎo)體裝置的消耗電流增大。
對(duì)此，在一定電位V為接地電位的時(shí)候，因?yàn)樽越拥仉娢还┙o電流，所以自半導(dǎo)體裝置的電源端子不流過寄生動(dòng)作引起的電流。其結(jié)果，不僅在某種程度上可以防止封閉鎖定等，還可以防止半導(dǎo)體裝置的消耗電流的增加。在一定電位V為接地電位的情況下，存在這樣的優(yōu)點(diǎn)。
另外，如圖3所示，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200中，在環(huán)狀N型層211上形成的接觸器214遍及環(huán)狀N型層211上的整個(gè)區(qū)域配置為環(huán)狀。這樣，在環(huán)狀N型層211中，電位不依賴平面上的位置而成為均一電位。其結(jié)果，以包含環(huán)狀N型層211的區(qū)域作為集電極的寄生NPN晶體管220可以對(duì)任一方向都可均一地動(dòng)作。進(jìn)一步，可以吸收過大的浪涌電流。
以上，通過遍及環(huán)狀N型層211上的整個(gè)區(qū)域?qū)⒔佑|器配置為環(huán)狀，可以確實(shí)實(shí)現(xiàn)防止電路誤動(dòng)作的效果。
另外，在制造半導(dǎo)體裝置200的時(shí)候，在同一工序中可將正極層208和P型上側(cè)分離層203b如作為雜質(zhì)擴(kuò)散層等同時(shí)形成。同樣，對(duì)于負(fù)極層209和N型接觸層211a也可以作為同一種類的擴(kuò)散層等形成。進(jìn)而對(duì)正極接觸層208a和高濃度P型層203a也同樣作為同一種類的擴(kuò)散層形成。
另外，在半導(dǎo)體裝置200中，形成NMOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor)時(shí)，與正極層208和O型上側(cè)分離層203b、與用于形成NMOSFET(n-channel MOSFET)的P阱作為同一種類的擴(kuò)散層形成。
根據(jù)這樣，在本實(shí)施方式中的保護(hù)用二極管區(qū)域204，避免了對(duì)于現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的制造工序追加新工序的必要性，可以抑制制造成本的增加。
另外，第1N型埋入層207a等的埋入層，在進(jìn)行離子導(dǎo)入時(shí)，可以通過進(jìn)行能級(jí)大的高能注入而形成。導(dǎo)入離子的深度(埋入層的位置深度)可通過調(diào)整能級(jí)控制。
另外，P型分離層203在本實(shí)施方式中并不是必須的構(gòu)成要素，也可以省略。此時(shí)，在P型基板201上形成的N阱具有作為各個(gè)島區(qū)域的功能。這樣，因?yàn)椴恍枰糜谛纬蒔型分離層203的成本，所以可以減少半導(dǎo)體裝置200的制造成本。
(第2上述方式)接著，對(duì)于有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，參照附圖進(jìn)行說明。
在本實(shí)施方式中，也形成相當(dāng)于圖1所示的等價(jià)電路圖的電路。由于與第1實(shí)施方式不同之處在于負(fù)浪涌吸收部104的構(gòu)成，所以對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)地說明。
圖4是表示有關(guān)第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200a的剖視圖，半導(dǎo)體裝置200a表示具有對(duì)剖視圖2中表示的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200追加了幾個(gè)構(gòu)成要素的構(gòu)造。因此，在圖4的半導(dǎo)體裝置200a中，通過對(duì)與圖2所示的半導(dǎo)體裝置200同樣的構(gòu)成要素付與相同的符號(hào)省略其說明，主要對(duì)不同點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說明。
另外，對(duì)于半導(dǎo)體裝置200a的平面構(gòu)成與圖3同樣。
首先，在圖4的半導(dǎo)體裝置200a中，在圖2的半導(dǎo)體裝置200的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，形成平面地包圍負(fù)極層209的周圍且也包圍底部的形狀的N型高電阻層231。這是通過導(dǎo)入低濃度(例如，2×1017/cm3)的N型雜質(zhì)而形成的。
這樣的N型高電阻層231因?yàn)楸蓉?fù)極層209的雜質(zhì)濃度低，所以與正極層208之間結(jié)合的濃度低。因此，在負(fù)極的電位上升時(shí)，與正極層208和負(fù)極層209直接結(jié)合的情況相比耗盡層可以延伸得更大。其結(jié)果，通過形成N型高電阻層231，提高保護(hù)用二極管105的反向耐壓。因此，在使用了具有更高保證耐壓的驅(qū)動(dòng)元件102的情況下，可以發(fā)揮保護(hù)功能。
另外，N型高電阻層231，因?yàn)殡s質(zhì)濃度低而電阻高。因此，成為對(duì)保護(hù)用二極管105串聯(lián)連接高電阻，可以抑制流入保護(hù)用二極管105的浪涌電流。作為結(jié)果，保護(hù)形成在保護(hù)用二極管區(qū)域204的周邊部的控制電路，且可保護(hù)保護(hù)用二極管105自身。因此，可以綜合地提高半導(dǎo)體裝置200a對(duì)浪涌的抗性。
另外，保護(hù)用二極管105的對(duì)浪涌的抗性是平面形狀越小抗性越低。因此，形成平面形狀的面積小的保護(hù)用二極管105的時(shí)候，即在負(fù)極層209等的平面形狀的面積小的時(shí)候，特別是形成N型高電阻層231的效果顯著。
另外，在圖4的半導(dǎo)體裝置200a中，在圖2的半導(dǎo)體裝置200的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，還在負(fù)極層209的底部和第1N型埋入層207a之間形成P型埋入層232。這是通過對(duì)所述位置將P型雜質(zhì)以規(guī)定的濃度(例如，2×1017/cm3)導(dǎo)入而形成的。
在圖2的半導(dǎo)體裝置200中，通過負(fù)極層209、正極層208及第1N型埋入層207a，構(gòu)成縱型的寄生NPN晶體管。對(duì)此，在圖4的半導(dǎo)體裝置200a中，通過形成P型埋入層232，提高上述寄生NPN晶體管的基極區(qū)域的濃度。
其結(jié)果，使上述寄生NPN晶體管的電流放大率(hFE)降低，通過抑制流過的電流，可以抑制第1N型埋入層207a電位的降低。
即通過插入P型埋入層232抑制第1N型埋入層207a的壓降，可以更好的抑制在上述寄生NPN晶體管上添加P型半導(dǎo)體基板而構(gòu)成的寄生晶閘管(NPNP構(gòu)造)的動(dòng)作。因此可以更可靠地進(jìn)行封閉鎖定現(xiàn)象的抑制。
另外，由于提高第1N型埋入層207a和負(fù)極層209之間的P雜質(zhì)的濃度，所以可以提高第1N型埋入層207a和負(fù)極層209之間的抗穿通性。由此，由于能將第1N型埋入層207a、進(jìn)一步將環(huán)狀N型層211的電位設(shè)為更高的電位，所以增加設(shè)計(jì)自由度。
另外，在圖4的半導(dǎo)體裝置200a中，在圖2的半導(dǎo)體裝置200的基礎(chǔ)上，在P型上側(cè)分離層203的下面形成P型下側(cè)分離層233。這是P型雜質(zhì)導(dǎo)入到高濃度(例如，2×1017/cm3)的層。因此半導(dǎo)體裝置200a中的P型分離層203由高濃度P型層203a、P型上側(cè)分離層203b、P型下側(cè)分離層233構(gòu)成。
作為P型分離層203可構(gòu)成為這樣。
另外，在制造半導(dǎo)體裝置200a時(shí)，在同一工序中P型埋入層232、P型下側(cè)分離層233如可作為雜質(zhì)擴(kuò)散層等同時(shí)形成。
另外，在半導(dǎo)體裝置200a中，形成PMOSFET(p-channel MOSFET)時(shí)，N型高電阻層231可以與用于形成PMOSFET的N型阱同時(shí)作為同種擴(kuò)散層等形成。
這樣，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200a中，在第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200的基礎(chǔ)上形成的N型高電阻層231、P型埋入層232及P型下側(cè)分離層233，在作為驅(qū)動(dòng)元件102和控制元件形成CMOSFET(Complementary MOSFET)的時(shí)候，都可避免新規(guī)制造工序的追加的必要而形成。
以上，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，可以更顯著地發(fā)揮與第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置同樣的效果。
(第3實(shí)施方式)接著，對(duì)于有關(guān)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，參照附圖進(jìn)行說明。
在本實(shí)施方式中，形成與圖1所示的等價(jià)電路圖相當(dāng)?shù)碾娐?。因?yàn)榕c第1和第2實(shí)施方式不同之處在于負(fù)浪涌吸收部104的構(gòu)成，所以對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)地說明。
圖5是表示有關(guān)圖3的實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200b的剖視圖。半導(dǎo)體裝置200b，包括與第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200同樣的構(gòu)造，因此在本實(shí)施方式中，主要對(duì)半導(dǎo)體裝置200b與半導(dǎo)體裝置200中的不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
另外，對(duì)于半導(dǎo)體裝置200b的平面構(gòu)成和圖3同樣。
在第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200中，通過對(duì)P型半導(dǎo)體基板201形成N阱(第1N阱206a和第2N阱206b等)形成N型島狀半導(dǎo)體區(qū)域。對(duì)此，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200b中，在作為P半導(dǎo)體裝置區(qū)域的P型半導(dǎo)體基板201上形成N型外延層251，由P型分離層203劃分該N型外延層251，形成PN型島狀半導(dǎo)體區(qū)域。具體地說，在N型外延層251上，和第1實(shí)施方式的情況同樣，劃分出保護(hù)用二極管區(qū)域204和控制電路區(qū)域205等。另外，在N型外延層241上包含如2×1015/cm3的濃度的N型雜質(zhì)。
這里，P型分離層203，與第2實(shí)施方式的情況同樣，為三層構(gòu)造。即由高濃度P型層203a、P型上側(cè)分離層203b和P型下側(cè)分離層233構(gòu)成。另外，P型分離層203形成至P型半導(dǎo)體基板201。
除以上說明過的方面以外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200b具有與第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200同樣的構(gòu)造。因此在圖2和圖5中相同的構(gòu)成要素付與同一符號(hào)，省略其詳細(xì)說明。
通過具有這樣的構(gòu)造，半導(dǎo)體裝置200b與半導(dǎo)體裝置200同樣，既可以防止芯片面積的增加，又可防止誤動(dòng)作的發(fā)生。
即在輸出焊盤101為負(fù)電位時(shí)，在半導(dǎo)體裝置200b中，寄生NPN晶體管220動(dòng)作，自一定電位V供給電流，可以保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件102。與此同時(shí)，由于可以抑制寄生晶閘管221的動(dòng)作而可以抑制封閉鎖定等的誤動(dòng)作。進(jìn)一步，因?yàn)樨?fù)浪涌保護(hù)用二極管105形成在由P型分離層203包圍的一個(gè)N型島狀半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)，所以抑制所需元件面積的增大。
由于上述，本實(shí)施方式半導(dǎo)體裝置，可以抑制芯片面積的增大且可以防止誤動(dòng)作的方式。
另外，寄生NPN晶體管220，具體地說，由作為發(fā)射極的負(fù)極層209、作為基極的正極層208及正極接觸層208a、作為集電極的N型外延層251、環(huán)狀N型層211、N型接觸層211a及N型埋入層207a構(gòu)成。
另外，寄生晶閘管221，具體地說，由作為正極區(qū)域的P型電阻層212、N型外延層251、作為柵極區(qū)域的P型分離層203和及P型半導(dǎo)體基板201、作為負(fù)極區(qū)域的N型外延層251、環(huán)狀N型層211、N型接觸層211a及N型埋入層207a構(gòu)成。
另外，在第3實(shí)施方式中，第1N型埋入層207a、第2N型埋入層207b、P型下側(cè)分離層233及P型埋入層232，在N型外延層201的生長(zhǎng)前，也可以以規(guī)定的方法形成。
另外，與第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200a同樣，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置200b中，也可以備有N型高電阻層231和P型埋入層232。該構(gòu)成如圖6所示。
與第2實(shí)施方式的情況同樣，在形成平面地包圍負(fù)極層209的周圍且也包圍底部的形狀的N型高電阻層231的時(shí)候，在使用具有更高保證耐壓的驅(qū)動(dòng)元件102的情況下，也可以發(fā)揮保護(hù)功能，另外，可以綜合提高半導(dǎo)體裝置200b的對(duì)浪涌的抗性。
另外，負(fù)極層209的底部和第1N型埋入層207a之間形成P型埋入層232的情況下，與第2實(shí)施方式的情況相同，可以更可靠地進(jìn)行對(duì)封閉鎖定現(xiàn)象的抑制。
另外，對(duì)于以上說明過的第1～第3實(shí)施方式，是以第1導(dǎo)電型為P型且第2導(dǎo)電型為N型，并且浪涌吸收部為負(fù)浪涌吸收部103(參照?qǐng)D1)的情況進(jìn)行了說明。
但是，與此相反，在第1導(dǎo)電型為N型且第2導(dǎo)電型為P型，并且浪涌吸收部為正浪涌吸收部104的情況下，也可以應(yīng)用本發(fā)明。此時(shí)，相當(dāng)于第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的N型半導(dǎo)體基板等和相當(dāng)于第1型導(dǎo)電型雜質(zhì)的負(fù)極接觸層均可電氣連接在電源電壓。
這樣，通過與在此之前說明過的情況的電流流動(dòng)方向等相反的對(duì)應(yīng)動(dòng)作吸收正浪涌，并且可以抑制封閉鎖定等的誤動(dòng)作。另外，此時(shí)抑制芯片面積的增加。
(第4實(shí)施方式)接著，對(duì)于本發(fā)明的第4實(shí)施方式參照附圖進(jìn)行說明。
圖7是在有關(guān)第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中形成的電路的等價(jià)電路圖。這是對(duì)圖1的等價(jià)電路圖所示的構(gòu)成追加第1保護(hù)電阻111和第2保護(hù)電阻112的構(gòu)成。
具體地說，第1保護(hù)電阻111連接在負(fù)浪涌吸收部103中的負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105的負(fù)極105K和連接點(diǎn)N1之間。這可以使用P型擴(kuò)散電阻或在絕緣膜上形成聚硅電阻等構(gòu)成。另外，對(duì)于第1保護(hù)電阻111的電阻值，用以下方式?jīng)Q定。
對(duì)輸出焊盤101施加了負(fù)浪涌的時(shí)候，自接地電位通過負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105流過浪涌電流。因此，如果將第1電阻設(shè)定為由該浪涌電流在第1保護(hù)電阻111發(fā)生的電壓不超過正浪涌保護(hù)用二極管107的逆向破壞電壓、且為不限制浪涌電流的程度的電阻值的時(shí)候，就成為適當(dāng)?shù)牡?保護(hù)電阻111的電阻值。具體地說，例如，50～300Ω。
這里，對(duì)于負(fù)浪涌吸收部103和正浪涌吸收部104的構(gòu)成，可設(shè)為與在第1～第3實(shí)施方式的任一個(gè)中說明過的半導(dǎo)體裝置同樣的構(gòu)成。
因此，與第1～3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置同樣，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，在對(duì)輸出焊盤101施加浪涌的情況等，可以保護(hù)驅(qū)動(dòng)元件102。與此同時(shí)，由于可以抑制寄生晶閘管的動(dòng)作而可以防止封閉鎖定等的半導(dǎo)體裝置的誤動(dòng)作。進(jìn)一步，可以抑制芯片面積的增加，且抑制制造成本的增加。
除上述之外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體狀態(tài)，如下述說明，還能更可靠地進(jìn)行對(duì)浪涌的保護(hù)。
在圖1的等價(jià)電路圖中所示的電路情況下，對(duì)輸出焊盤101施加正浪涌時(shí)，假想在負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105的負(fù)極105K和正極105A之間施加耐壓以上的電壓。如果發(fā)生這樣的情況，則負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105的負(fù)極105K中的電場(chǎng)變高，可以認(rèn)為會(huì)破壞負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105。
但是，在圖7所示的本實(shí)施方式的電路的情況，在輸出焊盤101和負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105之間插入第1保護(hù)電阻111。因此，第1保護(hù)電阻111中發(fā)生壓降，可以限制施加在負(fù)極105K上的電壓。由此，通過將降施加在負(fù)極105K上的電壓限制在負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105的破壞電壓以下，可以防止負(fù)浪涌保護(hù)用二極管105因正浪涌被破壞。
另外，對(duì)于第2保護(hù)電阻112也和第1保護(hù)電阻111同樣構(gòu)成，另外也可以根據(jù)在正浪涌吸收部104中流過的正浪涌決定其值。由此，可以防止正浪涌保護(hù)用二極管107因負(fù)浪涌被破壞。
如以上所述，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置成為即使在輸出焊盤的電位變化時(shí)也可以防止誤動(dòng)作、并且可以防止由正負(fù)任一浪涌引起的破壞的半導(dǎo)體裝置。
(產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用可能性)如以上的說明，根據(jù)本發(fā)明可以抑制由于具有保護(hù)二極管而引起的元件面積的增大和設(shè)計(jì)自由度的降低，由此抑制芯片面積的增大，且可以實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體裝置中的在浪涌中的保護(hù)和誤動(dòng)作的抑制，作為半導(dǎo)體裝置而更有意義。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，是在第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上備有輸出焊盤、與所述輸出焊盤連接的驅(qū)動(dòng)元件、用于在浪涌中保護(hù)所述驅(qū)動(dòng)元件的浪涌吸收部的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述浪涌吸收部備有在所述第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上形成的第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域；在所述第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域的底部與所述第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域之間形成的第2導(dǎo)電型埋入層；形成在所述第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域上且連接在與所述第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域相同電位的第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層；形成在所述第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層上且與所述輸出焊盤電氣連接的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層；和在所述第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域上，以包圍所述第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層并且到達(dá)所述第2導(dǎo)電型埋入層的方式形成的環(huán)狀第2導(dǎo)電型層，所述環(huán)狀第2導(dǎo)電型層連接在規(guī)定的電位并且含有比所述第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域的濃度還高的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述浪涌吸收部，是用于在負(fù)浪涌中保護(hù)所述驅(qū)動(dòng)元件的負(fù)浪涌吸收部，第1導(dǎo)電型為P型且第2導(dǎo)電型為N型，所述規(guī)定電位是接地電位以上的電位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述浪涌吸收部，是用于在正浪涌中保護(hù)所述驅(qū)動(dòng)元件的正浪涌吸收部，第1導(dǎo)電型為N型且第2導(dǎo)電型為P型，所述規(guī)定電位是電源電位以下的電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述規(guī)定電位為電源電位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述規(guī)定電位為接地電位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還備有高電阻層，其形成為包圍所述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層的周圍和底部，且含有比所述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層的濃度還低的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層的底部與所述第2導(dǎo)電型埋入層之間，還備有第1導(dǎo)電型埋入層，該第1導(dǎo)電型埋入層含有比第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層濃度還高的第1導(dǎo)電型雜質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還備有遍及所述環(huán)狀第2導(dǎo)電型層上的整個(gè)區(qū)域且配置為環(huán)狀的多個(gè)接觸器，所述環(huán)狀第2導(dǎo)電型層通過所述多個(gè)接觸器與所述規(guī)定電位連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層與所述輸出焊盤之間形成有電阻元件。
全文摘要
在半導(dǎo)體裝置中，抑制浪涌保護(hù)二極管的元件面積的增大和控制電路等的誤動(dòng)作。具有在第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上形成的輸出焊盤的半導(dǎo)體裝置的浪涌吸收部，備有第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域；在第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域的底部和第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域之間形成的第2導(dǎo)電型埋入層；在第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域上形成的且與第1導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域同電位連接的第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層；在第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層上形成且與輸出焊盤電氣連接的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)層；包圍第1導(dǎo)電型雜質(zhì)層且到達(dá)第2導(dǎo)電型埋入層的環(huán)狀第2導(dǎo)電型層。其中環(huán)狀第2導(dǎo)電型層與規(guī)定的電位連接并且包含比第2導(dǎo)電型島狀半導(dǎo)體區(qū)域濃度高的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)。
文檔編號(hào)H01L23/60GK1684257SQ20051006731
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
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