[发明专利]保护二极管有效

专利信息
申请号: 201310120769.2 申请日: 2013-04-09
公开(公告)号: CN103367402A 公开(公告)日: 2013-10-23
发明(设计)人: 藤田光一 申请(专利权)人: 三菱电机株式会社
主分类号: H01L29/36 分类号: H01L29/36;H01L27/04
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 何欣亭;王忠忠
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 保护 二极管
【说明书】:

技术领域

本发明涉及保护MOS场效应晶体管(以下,省略为MOSFET)的栅极氧化膜免受浪涌破坏的保护二极管。

背景技术

一般用于MOSFET的栅极氧化膜为几十nm。因此,如果浪涌输入至栅极而栅极电压达到几kV,则栅极氧化膜绝缘被破坏。为了防止这种情况,将对浪涌进行放电的保护二极管插入栅极。作为保护二极管,不但使用纵型二极管,而且还使用横型二极管(例如,参照专利文献1)。作为横型的保护二极管,存在在半导体衬底上横向排列地设有P型栅极侧扩散层、N型阱层以及P型接地侧扩散层的横型双向二极管。

专利文献1:日本特开2009-238973号公报。

在现有的横型双向二极管中,由于栅极侧扩散层和接地侧扩散层的杂质浓度相同,因而正负的击穿电压等同。由于为了使MOSFET以高输出进行动作,有必要加宽正的栅极电压振幅,因而有必要提高保护二极管的正的击穿电压。可是,由于浪涌瞬态电流达到几十A,因而如果提高击穿电压,则由于击穿时的串联电阻的增加导致浪涌施加时的电压超出栅极氧化膜的承受量而产生MOSFET的特性劣化或破坏。另外,如果为了确保期望的浪涌承受量而将多个二极管并联地连接,则芯片尺寸扩大。

发明内容

本发明是为了解决如上所述的课题而做出的,其目的是,得到能够实现高输出的保护二极管。

本发明所涉及的保护二极管,其特征在于,具备:半导体衬底;第1导电型的阱层,设在所述半导体衬底上;第2导电型的栅极侧扩散层,设在所述半导体衬底上,与所述阱层接合;第2导电型的接地侧扩散层,设在所述半导体衬底上,与所述栅极侧扩散层分离,与所述阱层接合;栅极侧电极,连接在晶体管的栅极与所述栅极侧扩散层之间;以及接地电极,与所述接地侧扩散层连接,所述接地侧扩散层的杂质浓度比所述栅极侧扩散层更低。

发明的效果

通过本发明,从而能够实现高输出。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式所涉及的半导体装置的电路图;

图2是示出本发明的实施方式1所涉及的保护二极管的剖面图;

图3是示出本发明的实施方式1所涉及的保护二极管的平面图;

图4是示出本发明的实施方式1所涉及的保护二极管的电流-电压特性的图;

图5是示出比较例所涉及的保护二极管的电流-电压特性的图;

图6是示出本发明的实施方式2所涉及的保护二极管的剖面图;

图7是示出本发明的实施方式2所涉及的保护二极管的平面图;

图8是示出本发明的实施方式3所涉及的保护二极管的剖面图;

图9是示出本发明的实施方式3所涉及的保护二极管的平面图;

图10是示出本发明的实施方式4所涉及的保护二极管的剖面图;

图11是示出本发明的实施方式4所涉及的保护二极管的平面图;

图12是示出本发明的实施方式5所涉及的保护二极管的剖面图;

图13是示出本发明的实施方式5所涉及的保护二极管的平面图。

具体实施方式

参照附图,对本发明的实施方式所涉及的保护二极管进行说明。有时对相同的或相对应的构成要素标记相同的符号,而省略说明的重复。

实施方式1

图1是示出本发明的实施方式所涉及的半导体装置的电路图。在MOSFET 1(MOS场效应晶体管)的栅极与接地点之间连接有保护二极管2。该保护二极管2是保护MOSFET 1的栅极氧化膜免受浪涌破坏的横型双向二极管。

图2是示出本发明的实施方式1所涉及的保护二极管的剖面图。P++型硅衬底3主要原料是硅,接地。在P++型硅衬底3上设有P-型外延层4。

在P++型硅衬底3和P-型外延层4上,横向排列地设有N型阱层5、P+型栅极侧扩散层6、P型接地侧扩散层7以及P++型扩散层8。P+型栅极侧扩散层6与N型阱层5接合。P型接地侧扩散层7与P+型栅极侧扩散层6分离,与N型阱层5接合。

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