JPH0212865A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0212865A
JPH0212865A JP1089864A JP8986489A JPH0212865A JP H0212865 A JPH0212865 A JP H0212865A JP 1089864 A JP1089864 A JP 1089864A JP 8986489 A JP8986489 A JP 8986489A JP H0212865 A JPH0212865 A JP H0212865A
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • H10D84/83Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
    • H10D84/85Complementary IGFETs, e.g. CMOS
    • H10D84/854Complementary IGFETs, e.g. CMOS comprising arrangements for preventing bipolar actions between the different IGFET regions, e.g. arrangements for latchup prevention
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/03Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
    • H02P7/04Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of a H-bridge circuit

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第1導電型の高ドープ基板と、該基板上に堆
積された表面に隣接する低ドープエピタキシャル層とを
有する半導体本体を具え、該半導体本体内に、前記エピ
タキシャル層で完全に取り囲まれた表面に隣接する第2
(反対)導電型の第1領域を設け、該第1領域内に第1
絶縁ゲート電界効果トランジスタの第1導電型のソース
及びドレイン領域を設けると共に前記第1領域の外に第
2絶縁ゲート電界効果トランジスタの第2導電型のソー
ス及びドレイン領域を設け、該第2電界効果トランジス
タのソース領域をそのドレイン領域と前記第1領域との
間に位置させると共に該ソース領域の下に第2導電型の
第2領域を設けて成る少くとも1対のコンプリメンタリ
絶縁ゲート電界効果トランジスタを具えた半導体装置に
関するものである。
上述した種類の半導体装置は欧州特許出願公開明細書第
138162号から既知である。
コンブリンタリ絶縁ゲート電界効果トランジスタを具え
たモノシック集積回路(一般にCMOS回路と称されて
いる)は多くの用途の頻繁に使用されている。
所定の環境、特に誘導性負荷の存在する環境においては
、通常の動作状態では逆方向に接続された半導体構造内
に固有の1つ以上のpn接合が順方向に接続された状態
になって電流を流し得る。これは電力消費を生じ、場合
により、高い集積密度の回路においては“′ラッチアッ
プ°゛を生じ、即ち寄生のpnpn (サイリスク)構
造が点弧したままスイッチオフできなくなり、装置の回
復不能な損傷を生じ得る。
これらの問題を回避するために種々の半導体領域を互に
一層遠く離して配置し、種々の電流路の抵抗値を増大さ
せて寄生サイリスク効果の可能性を減少させることがで
きる。しかし、この場合には高集積密度の利点が失われ
てしまう。
欧州特許出願公開明細書第138162号に開示されて
いるコンプリメンタリ電界効果トランジスタを具えた半
導体装置においては、上述の“ラッチアップ゛効果を阻
止するために前記第1頭域と接触すると共にこの領域と
同一導電型の高ドープの格子状埋込層を全CMO3構造
の下に設けている。
本発明の目的は、追加のアスク工程及びドーピング工程
を必要とすることなく、“ラッチアップ°゛効果を生ぜ
しめる電界キャリアを効率良く消散させて上述の問題を
解決する手段を提供することにある。
本発明は、頭書に記載した種類の半導体装置において、
前記第2領域は前記第1領域と略々同一のドーピング濃
度及び略々同一の深さを有し、且つ前記第2電界効果ト
ランジスタのソース領域に電気的に接続してあることを
特徴とする。
本発明によれば、第2トランジスタのドレイン領域が、
例えば誘導性負荷の影響の下で一時的に順方向接続にな
る場合にこのドレイン領域によりエピタキシャル層内へ
と第1領域の方向に注入された電荷キャリアが消散され
ることなく第2領域により殆んど捕集されると共に、第
2 wi域が回路内に存在する他の任意の゛第1”′領
域への注入を遮へいする。これがため、“ラッチアップ
”′の惧れも回避され、いずれにしてもこの惧れが強く
減少される。
本発明の手段は一般に追加のマスク及び特ドーピング工
程を必要とすることなく第1領域と同時に実現すること
ができる。
第2トランジスタの第2領域とソース領域との間の電気
接続は種々の方法で達成することができる。本発明の重
要な好適実施例においては、第2電界効果トランジスタ
のソース領域を第2領域に接触させると共にこのソース
領域に開口を設け、該開口内においてエピタキシャル層
を表面まで延在させ、表面のソース電極をソース領域(
第2領域に接触されている)とエピタキシャル層の双方
に接触させる。
場合によっては、第2導電型の高ドープ埋込層を第2領
域の下側のエピタキシャル層と基板との間に存在させ、
この埋込層を第2領域と接触させるのが有利である。こ
の結果として寄生電荷キャリアの一層有効な捕集が達成
されるが、追加のマスク及びドーピング工程を必要とす
る。
本発明は、誘導性負荷を構成する例えば小型電気モータ
を駆動するブリッジ回路に特に重要であり、斯るブリッ
ジ回路においては電圧ピークを屡々生じ、上述の“ラッ
チアップ′”現象を生じ得る。
これがため、本発明半導体装置の重要な好適実施例にお
いては、前記第1及び第2電界効果トランジスタが2個
の電源ライン間に接続されたブリッジ回路の一部を構成
し、更に第1及び第21i界効果トランジスタと同一の
構造の第3及び第4電界効果トランジスタを具え、第4
トランジスタのソース領域の下側にもこのソース領域に
接続された第2領域を設け、第1及び第3トランジスタ
のソース領域を一方の電源ラインに、第2及び第4トラ
ンジスタのソース領域を他方の電源ラインにそれぞれ接
続し、第1及び第4トランジスタの相互接続したドレイ
ン領域をもってブリッジ回路の一方の出力端子を、第2
及び第3トランジスタの相互接続したドレイン領域をも
ってブリッジ回路の他方の出力端子をそれぞれ構成する
以下、本発明を図面を参照して実施例につき詳細に説明
する。
尚、図面は略図であって、正しいスケールで示してなく
、特に厚さ方向の寸法は大きく拡大しである。また、対
応する部分は同一の符号で示してあり、同一導電型の半
導体領域には同一方向のハツチングを付しである。
第1図は2個のpチャネルMOSトランジスタT。
及びT、と、2個のnチャネルMOS l−ランジスタ
T2及びT、を具えたCMOSブリッジ回路の回路図を
示す。
斯るブリッジ回路は例えば°”誘導性゛負荷Hとして線
図的に示す小型電気モータを駆動するのに使用される。
pチャネルトランジスタTI及びT、のソース領域は正
電源ラインV+に接続され、nチャネルトランジスタT
2及びT4のソース領域は負電源ラインV−に接続され
る。ゲート電極G、〜G4の制御電圧によって各時間に
これらトランジスタの2個が導通される。例えば、最初
にトランジスタTI及びT4を、次いでトランジスタT
2及びT、を導通させることができる。
トランジスタT2及びT3が導通状態から非導通状態に
なり、トランジスタT、及びT4が非導通状態から導通
状態になる切換え中に、誘導性負荷Hにより生じた電圧
ピークのために、出力容量に応じて、−時的に電源ライ
ンV÷より高い電位が出力端子U。
に供給されると共に電源ラインV−より低い電位が出力
端子U2に供給さ、れる。
この場合、第2図に断面図で線図的に示す慣例の集積回
路では、ダイオードD、及びD4が導通することにより
電力消費及び“ラッチアップ゛が起り得る。この点につ
いては後にもっと詳しく説明する。
第2図の断面図は慣例のブリッジ回路の2個のコンプリ
メンタリ絶縁ゲート電界効果トランジスタT、及びT4
を示している。これらのトランジスタは第1導電型の高
ドープ基板2(本例では例えばn型シリコン基板)を有
する半導体本体1内に設けら、れる。基板2上には本体
表面3に隣接する同一導電型(n型)の低ドープエピタ
キシャル層4が堆積される。更に、半導体本体2内でエ
ビタキシャル層4により完全に取囲まれた本体表面3に
隣接する第2導電型(本例ではp型)の第1領域5が存
在する。
この第1 領域5内に、絶縁ゲート8を有する第1電界
効果トランジスタ(即ちトランジスタT4)の第1導電
型(p型)のソース及びドレイン領域(6,7)が設け
られる。第1領域5の外に、絶縁ゲート11を有する第
2M0S)ランリスクT、の第2導電型(p型)のソー
ス及びドレイン領域(9゜10)が設けられ、そのソー
ス領域9はそのドレイン領域10と第1領域5との間に
位置する。トランジスタT1及びT4は埋設酸化物パタ
ーン12により限界される。領域5は高ドープのp型接
点領域13を経てトランジスタT4のソース電極に接続
され、層4は高ドープのn型接点領域14を経てトラン
ジスタT、のソース電極に接続される。
今、最初にトランジスタT、及びT3力乏導通状態にあ
り、次いで切換えが起り、トランジスタT2及びT、が
非導通状態になり、トランジスタTI及びT4が導通状
態になる場合、誘導性負荷Hのために、出力容量に依存
して正電源V+より高い電圧が出力端子U、に短時間印
加されると共に負電源電圧V−より低い電圧が出力端子
U2に短時間印加されることが起り得る。この場合、ド
レイン領域10と層4とで構成されるダイオードD、及
び領域5とドレイン領域7とで構成されるダイオードD
4が導通し、注入電流が発生し、特に領域10から負電
源ラインV−に接続された領域5へと流れる正孔電流と
、領域7から領域5を経て層4上のソース領域9に接続
された正電源ラインV+へと流れる電子電流とが発生す
る(第2図参照)。これらの寄生電流により電流消費が
生じると共に、これら電流によりドレイン領域10と、
層4と、領域5と、ドレイン領域7とで構成されるpn
pn構造が点弧され得る。断る後にこの゛ラッチアップ
パ状態を除去することは不可能でなくても極めて困難で
ある。
前述の欧州特許出願公開明細書第138162号におい
ては、“ラッチアップ゛を回避する手段としてN4内に
領域5に隣接して領域5と同一の導電型の高ドープ埋込
格子領域を設けることを示唆さている。
本発明の手段によれば、追加のマスク工程及びドーピン
グ工程を必要とするとなく一層満足な寄生電荷キャリア
の捕集を達成することができる。
本発明の手段は、第1領域5と略々同一のドーピング濃
度及び略々同一の深さを有すると共に第2電界効果トラ
ンジスタT、のソース領域9に電気的に接続されたp型
の第2領域20をソース領域9の下に設けることにある
(第3図)。
この第2領域20のソース領域9との電気的接続は、本
例では第2トランジスタT1のソース領域9を第2w4
域20に接触させると共にソース領域9に開口15を設
け、この開口内においてソース領域9と接触するソース
電極16をエピタキシャル層4に電気的に接続すること
によって達成する。これを、第3図の断面図に加えて、
第4図(平面図)、第5図(第4図のv−■線上の断面
図)及び第6図(第4図のVI−VI綿線上断面図)に
詳細に示しである。T1の基板接点を高ドープ基板2を
経て背面側に実現することもでき、この場合には開口1
5及び領域14を省略することができる。
領域20によって、−時的な電圧ピーク(端子υ1が正
電圧V+十及び端子U2が負電圧V−)の時にドレイン
領域10により領域5へと注入される上述の正孔が消散
されることなく横方向npn トランジスタ(10,4
,9/20)内に殆んど捕集される。更に、領域20が
他の隣接す、るp壁領域5への正孔の注入を遮へいする
この結果、電力消費が著しく減少すると共に、特にサイ
リスク効果又は“ラッチアップ′°の惧れが強く減少す
る。
本発明はCMOSブリッジ回路に使用するのに特に重要
であるが、これに限定されるものでないこと勿論である
。本発明はコンプリメンタリ電界効果トランジスタを用
いる全てのモノリシック集積回路に有利に用いることが
できるものである。
本発明は、上述の実施例において全ての導電型を反対に
した構造にも使用し得るものである。この場合には上述
の説明において全ての電圧の符号を反対に読み代える必
要があると共に、正孔と電子を入れ代えて読む必要があ
る。原理的には、シリコン以外の半導体材料も用いるこ
とができる。
必要に応じ、第2導電型(本例ではp型)の他の高ドー
プ埋込層30を第2領域20の下側のエピタキシャル層
4と基板2との間に設け、この埋込層を第2領域20と
接触させることもできる(第7図)。
しかし、これには追加のマスクとドーピング工程を必要
とする。この場合にはN4を基板2を経て接点接続する
ことができる。埋込層30をシリコンウェファの縁まで
トランジスタT、の下方を延在させることもできる(第
7図に破線で示しである)。
この場合には、層4を第5図に示すように上面側で接点
接続する必要がある。この場合にには酸化物12の下側
に高ドープn型チャネルストッパ31が一般に必要とさ
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は誘導性負荷を駆動する集積CMOSブリッジ回
路の回路図、 第2図は既知の集積CMOSブリッジ回路における第1
図に示す回路の2個のコンプリメンタリ電界効果トラン
ジスタT、及びT4の構造を示す断面図、第3図は本発
明半導体装置におけるコンプリメンタリ電界効果トラン
ジスタT1及びT4の構造を示す断面図、 第4図は第3図に示すコンプリメンタリ電界効果トラン
ジスタの詳細を示す平面図、 第5図は第4図のV−V線上の断面図、第6図は第4図
のVl−Vl線上の断面図、第7図は本発明半導体装置
の変形例の構造を示す断面図である。 TI、 T3・・・pチャネルMO3)ランリスタT、
、 T4・・・nチャネルMOsトランリスタ門・・・
誘導性負荷(小型電気モータ)V+、V−・・・電源ラ
イン U、、 U、・・・出力端子 D1〜D4・・・寄生ダイオ−ト ド・・半導体本体 2・・・基板 3・・・表面 4・・・エピタキシャル層 5・・・第1領域 6.7・・・ソース、 8・・・ゲート電極 9.10・・・ソース、 11・・・ゲート電極 12・・・埋設酸化物パターン 13、14・・・高濃度接点領域 15・・・開口 16・・・ソース電極 20・・・第2領域 30・・・高ドープ埋込層 ドレイン領域 ドレイン領域 )−1> 一、1 ばつ 口− 一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1導電型の高ドープ基板と、該基板上に堆積され
    た表面に隣接する低ドープエピタキシャル層とを有する
    半導体本体を具え、該半導体本体内に、前記エピタキシ
    ャル層で完全に取り囲まれた表面に隣接する第2(反対
    )導電型の第1領域を設け、該第1領域内に第1絶縁ゲ
    ート電界効果トランジスタの第1導電型のソース及びド
    レイン領域を設けると共に前記第1領域の外に第2絶縁
    ゲート電界効果トランジスタの第2導電型のソース及び
    ドレイン領域を設け、該第2電界効果トランジスタのソ
    ース領域をそのドレイン領域と前記第1領域との間に位
    置させると共に該ソース領域の下に第2導電型の第2領
    域を設けて成る少くとも1対のコンプリメンタリ絶縁ゲ
    ート電界効果トランジスタを具えた半導体装置において
    、前記第2領域は前記第1領域と略々同一のドーピング
    濃度及び略々同一の深さを有し、且つ前記第2電界効果
    トランジスタのソース領域に電気的に接続してあること
    を特徴とする半導体装置。 2、前記第2電界効果トランジスタのソース領域を前記
    第2領域に接触させると共にこのソース領域に開口を設
    け、該開口内においてこのソース領域に接触するソース
    電極を前記エピタキシャル層に電気的に接続してあるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 3、第2導電型の高ドープ埋込層を前記第2領域の下側
    のエピタキシャル層と基板との間に存在させ、この埋込
    層を前記第2領域に接触させてあることを特徴とする請
    求項1又は2記載の半導体装置。 4、前記第1及び第2電界効果トランジスタが2個の電
    源ライン間に接続されたブリッジ回路の一部を構成し、
    更に第1及び第2電界効果トランジスタと同一の構造の
    第3及び第4電界効果トランジスタを具え、第4トラン
    ジスタのソース領域の下側にもこのソース領域に接続さ
    れた第2領域を設け、第1及び第3トランジスタのソー
    ス領域を一方の電源ラインに、第2及び第4トランジス
    タのソース領域を他方の電源ラインにそれぞれ接続し、
    第1及び第4トランジスタの相互接続したドレイン領域
    をもってブリッジ回路の一方の出力端子を、第2及び第
    3トランジスタの相互接続したドレイン領域をもってブ
    リッジ回路の他方の出力端子をそれぞれ構成してあるこ
    とを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の半導体装
    置。
JP1089864A 1988-04-11 1989-04-11 半導体装置 Expired - Lifetime JPH0748552B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8800922A NL8800922A (nl) 1988-04-11 1988-04-11 Geintegreerde schakeling met complementaire mos-transistor.
NL8800922 1988-04-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0212865A true JPH0212865A (ja) 1990-01-17
JPH0748552B2 JPH0748552B2 (ja) 1995-05-24

Family

ID=19852102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1089864A Expired - Lifetime JPH0748552B2 (ja) 1988-04-11 1989-04-11 半導体装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4952998A (ja)
EP (1) EP0337550B1 (ja)
JP (1) JPH0748552B2 (ja)
KR (1) KR0136384B1 (ja)
DE (1) DE68907368T2 (ja)
NL (1) NL8800922A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0820473A (ja) * 1994-07-06 1996-01-23 Kansai Shinku Kk 釣り糸巻替え機における張力調節装置

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DE68907368D1 (de) 1993-08-05
KR0136384B1 (ko) 1998-04-24
KR890016628A (ko) 1989-11-29
EP0337550A1 (en) 1989-10-18
DE68907368T2 (de) 1994-01-20
US4952998A (en) 1990-08-28
NL8800922A (nl) 1989-11-01
JPH0748552B2 (ja) 1995-05-24
EP0337550B1 (en) 1993-06-30

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