JPH04100276A - 電流検出端子付mos fetおよびその製造方法 - Google Patents
電流検出端子付mos fetおよびその製造方法Info
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- JPH04100276A JPH04100276A JP2402191A JP40219190A JPH04100276A JP H04100276 A JPH04100276 A JP H04100276A JP 2402191 A JP2402191 A JP 2402191A JP 40219190 A JP40219190 A JP 40219190A JP H04100276 A JPH04100276 A JP H04100276A
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- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
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- H10D30/66—Vertical DMOS [VDMOS] FETs
- H10D30/669—Vertical DMOS [VDMOS] FETs having voltage-sensing or current-sensing structures, e.g. emulator sections or overcurrent sensing cells
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- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
[0001]
本発明はパワーMOSFETに関し、特に電流検出端子
付MOSFETに関する。 [0002]
付MOSFETに関する。 [0002]
パワーMOS FETは、多数のMOS FETセ
ルを並列に接続した構成を有している。パワーMOSF
ETに流れる電流値を検出することがしばしば必要とな
る。この電流値は10アンペアの程度に達するので、直
接これを測定するのは得策とはいえない。そこで少数の
MOS FETセルをパワーMOSFET本体と並列
に接続した電流検出素子を設けた電流検出端子付MOS
FETが提案されている(USP 4,553,08
4)。このような電流検出端子付MOSFETにおいて
、パワーMOSFET本体のソース端子を2個設け、そ
のうち−個をケルビン端子と称し、電流検出素子のソー
ス端子をミラ一端子と称する。ミラ一端子とケルビン端
子間に抵抗値Rのセンス抵抗を接続し、センス抵抗Rの
両端の電位差Vを測定することによってパワーMOSF
ET本体に流れる電流工を知ることができる。すなわち
、パワーMOSFET本体のMOSFETセルの総数と
電流検出素子のMOS FETセルの数との比をnと
すると■はほぼI R/ nに等しい。 [0003] 電流工が10アンペア、nが3000、Rが30オーム
のとき、センス抵抗の両端には100ミリボルトの電位
差が生じる。 [0004]
ルを並列に接続した構成を有している。パワーMOSF
ETに流れる電流値を検出することがしばしば必要とな
る。この電流値は10アンペアの程度に達するので、直
接これを測定するのは得策とはいえない。そこで少数の
MOS FETセルをパワーMOSFET本体と並列
に接続した電流検出素子を設けた電流検出端子付MOS
FETが提案されている(USP 4,553,08
4)。このような電流検出端子付MOSFETにおいて
、パワーMOSFET本体のソース端子を2個設け、そ
のうち−個をケルビン端子と称し、電流検出素子のソー
ス端子をミラ一端子と称する。ミラ一端子とケルビン端
子間に抵抗値Rのセンス抵抗を接続し、センス抵抗Rの
両端の電位差Vを測定することによってパワーMOSF
ET本体に流れる電流工を知ることができる。すなわち
、パワーMOSFET本体のMOSFETセルの総数と
電流検出素子のMOS FETセルの数との比をnと
すると■はほぼI R/ nに等しい。 [0003] 電流工が10アンペア、nが3000、Rが30オーム
のとき、センス抵抗の両端には100ミリボルトの電位
差が生じる。 [0004]
従来の電流検出端子(1MOSFETにおいては、セン
ス抵抗は外付けとなっている。従って、外部雑音の影響
を受は易く、電流検出が不正確となる欠点がある。 [0005] 大きな外部雑音を受けた場合、それを検出t7て測定値
から除去するなどの方策を講することも可能であるが、
回路構成が複雑となり検出効率も悪くなる。 [0006] 本発明の目的は、電流検出を正確に実行できる電流検出
端子付MOSFETおよびその製造方法を提供すること
にある。 [0007] 本発明の他の目的は、電流検出を効率よく実行できる電
流検出端子付MOSFETおよびその製造方法を提供す
ることにある。 [0008]
ス抵抗は外付けとなっている。従って、外部雑音の影響
を受は易く、電流検出が不正確となる欠点がある。 [0005] 大きな外部雑音を受けた場合、それを検出t7て測定値
から除去するなどの方策を講することも可能であるが、
回路構成が複雑となり検出効率も悪くなる。 [0006] 本発明の目的は、電流検出を正確に実行できる電流検出
端子付MOSFETおよびその製造方法を提供すること
にある。 [0007] 本発明の他の目的は、電流検出を効率よく実行できる電
流検出端子付MOSFETおよびその製造方法を提供す
ることにある。 [0008]
本発明の電流検出端子付MOSFETは、多数のMOS
FETセル、好ましくは縦型MOSFETセルを集
積した半導体ペレットを有している。多数のMOS
FETセルの大部分のものが並列に接続されてMOS
FET本体を構成する。1個又は並列接続された少数
のMOS FETセルが電流検出素子を構成する。M
OS FET本体のセルのゲート電極および電流検出
素子のゲート電極は互いに接続され、共通のゲート電極
配線およびゲートパッドに接続される。 MOS FET本体の全てのセルのソース領域はソー
ス電極を介してソースパッドおよびケルビンパッドに接
続される。電流検出素子のセルのソース領域は、ミラー
パッドに接続される。MOS FET本体のソース電
極とミラーパッドとの間に電流検出用の抵抗素子が配置
される。抵抗素子は、好ましくは、ゲート電極と同一材
料の膜抵抗体を有している。 [0009] 又、本発明の電流検出端子付MOSFETの製造方法は
、第1導電型半導体基板の一主表面にゲート絶縁膜を形
成する工程と、ポリシリコン膜を被着してパターニング
することによりメツシュ状のゲート電極および膜抵抗体
を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして前記
第1導電型半導体基板の一主表面部にイオン注入を行な
い第2導電型ベース領域を形成する工程と、前記第2導
電型ベース領域に選択的にイオン注入を行ない第1導電
型ソース領域を形成する工程と、絶縁膜を堆積したのち
前記第1導電型ソース領域部上および前記膜抵抗体部上
の所定箇所に開口を設ける工程と、導電膜を堆積したの
ちパターニングを行って所定の前記第1導電型ソース領
域と前記膜抵抗体の一端に接続されるソース電極および
他の所定の前記第1導電型ソース領域と前記膜抵抗体の
他端に接続されるミラーパッドを形成する工程とを有し
ている。 [0010]
FETセル、好ましくは縦型MOSFETセルを集
積した半導体ペレットを有している。多数のMOS
FETセルの大部分のものが並列に接続されてMOS
FET本体を構成する。1個又は並列接続された少数
のMOS FETセルが電流検出素子を構成する。M
OS FET本体のセルのゲート電極および電流検出
素子のゲート電極は互いに接続され、共通のゲート電極
配線およびゲートパッドに接続される。 MOS FET本体の全てのセルのソース領域はソー
ス電極を介してソースパッドおよびケルビンパッドに接
続される。電流検出素子のセルのソース領域は、ミラー
パッドに接続される。MOS FET本体のソース電
極とミラーパッドとの間に電流検出用の抵抗素子が配置
される。抵抗素子は、好ましくは、ゲート電極と同一材
料の膜抵抗体を有している。 [0009] 又、本発明の電流検出端子付MOSFETの製造方法は
、第1導電型半導体基板の一主表面にゲート絶縁膜を形
成する工程と、ポリシリコン膜を被着してパターニング
することによりメツシュ状のゲート電極および膜抵抗体
を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして前記
第1導電型半導体基板の一主表面部にイオン注入を行な
い第2導電型ベース領域を形成する工程と、前記第2導
電型ベース領域に選択的にイオン注入を行ない第1導電
型ソース領域を形成する工程と、絶縁膜を堆積したのち
前記第1導電型ソース領域部上および前記膜抵抗体部上
の所定箇所に開口を設ける工程と、導電膜を堆積したの
ちパターニングを行って所定の前記第1導電型ソース領
域と前記膜抵抗体の一端に接続されるソース電極および
他の所定の前記第1導電型ソース領域と前記膜抵抗体の
他端に接続されるミラーパッドを形成する工程とを有し
ている。 [0010]
図1から図6を参照して本発明の電流検出端子付MOS
FETの第1の実施例について説明する。 [0011] 本発明の電流検出端子付MOSFETの回路図を図1に
示す。 [0012] MOS FET MNIは多数のMOS FET
セルを並列に接続したパワーMOSFETである。MO
S FET MNIのゲート、ドレインおよびソー
スはそれぞれゲート端子G、ドレイン端子りおよびソー
ス端子Sに接続されている。MOS FET MN
2は1個または少数のMOS FETセルを並列に接
続した構成を有している。MOS FET MN2
のゲート、ドレインおよびソースはそれぞれゲート端子
G、ドレイン端子りおよびミラ一端子Mに接続されてい
る。ソース端子Sに接続されたケルビン端子にとミラ一
端子Mの間にはセンス抵抗Rが接続されている。センス
抵抗Rは、MOS FET MNIおよびMOS
FET MN2と同一の半導体ペレットに集積され
ている。従来の電流検出端子付MOSFETでは、セン
ス抵抗Rが内蔵されていす、使用時に外付は抵抗として
ケルビン端子にとミラ一端子M間に接続される。 [0013] 図2を参照すると、電流検出端子付MOSFETの第1
の実施例に使用される半導体ペレット101の表面には
、ゲートパッド102.ゲート電極配線103および1
04.ミラーパッド106.ケルビンパッド107.ソ
ースパッド108が設けられている。半導体ペレット1
01は図示しないパッケージに搭載される。ゲートパッ
ド102.ミラーパッド106.ケルビンパッド107
およびソースパッド108はそれぞれパッケージの図示
しない内部リードとワイヤボンディングされゲート端子
G、ミラ一端子M、ケルビン端子におよびソース端子S
に導出される。 [0014] ゲート電極配線103およびゲートパッド102はアル
ミニウム配線層であり図3を参照すると、その下層に設
けられたポリシリコン膜104bに接続されテイル。ポ
リシリコン膜104bは、メツシュ状のゲート電極を構
成するポリシリコン膜104aと接続されている。 [0015] ソースパッド108は、ゲート電極配線103とは分離
されているアルミニウム配線層であり、図4を参照する
とソース電極105に接続されている。 ケルビンパッ
ド107はソースパッド108と同様の構造を有してい
る。ただ、面積が小さい点で相違しているのみである。 [0016] ミラーパッド106は、ゲートパッド102.ゲート電
極配線103.ケルビンパッド107、ソース電極10
5およびソースパッド108と同−層次のアルミニウム
膜からなっている。図5および図6を参照すると、ミラ
ーパッド106はソース電極105と分離され、MOS
FET MN2のソース120に接続されている
。 [0017] ソース電極105とミラーパッド106の間には膜抵抗
体119が接続されている。膜抵抗体119は、ゲート
電極(104a)と同時に形成されるポリシリコン膜で
あって、センス抵抗Rを構成している。 [0018] 図32図4および図6において、N型シリコン基板11
1は抵抗率2.0Ω−cmのエピタキシャル基板であり
、裏面の全体に亘って抵抗率0.008〜0゜018Ω
−cmの高濃度N層110を有している。ドレイン電極
109は高濃度N層110に被着されたアルミニウム膜
である。N型シリコン基板111の表面部のうち、ゲー
トパッド102.ゲート電極配線103.ミラーパッド
106の主要部、ケルビンパッド107.およびソース
パッド108のそれぞれ下部に高濃度P型層112が設
けられている。そうして高濃度P型層112の上には厚
さ600Ωmの酸化シリコン膜117が設けられている
。ゲートパッド102部、ゲート電極配線103部では
酸化シリコン膜117上にポリシリコン膜104bが設
けられ、ミラーパッド103部では酸化シリコン膜11
7上にポリシリコン膜からなる膜抵抗体119が設けら
れている。これらのポリシリコン膜はリンシリケートガ
ラス(PSG)などの絶縁膜118で覆われている。ゲ
ートパ・ノド102およびゲート電極配線103は絶縁
膜118に設けられた開孔121を介してポリシリコン
膜104bに接続されている。同様に、膜抵抗体119
は、開孔122を介してソース電極105に、開孔12
3を介してミラーパッド106にそれぞれ接続されてい
る。又、ケルビンパッド107とソースパッド108は
絶縁膜118上に直接設けられている。 [0019] メツシュ状のゲート電極104aは、厚さ50nmの酸
化シリコン膜からなるゲート絶縁膜116上に設けられ
ている。ゲート絶縁膜116は半導体基板111の表面
に設けられている。メツシュ状のゲート電極104aの
網の目(ゲート電極が存在しない部分)の直下部におい
て、N型シリコン基板111の表面部にはP型ベース領
域114が設けられている(図4および図6)。P型ベ
ース領域114の中央部には高濃度P型ベース領域11
3が設けられている。P型ベース領域114はゲート電
極104a直下部にまで伸びている。N型ソース領域1
15はP型ベース領域114内のゲート電極104a直
下部の周辺に設けられている。ソース電極105は、ゲ
ート電極104aを覆う絶縁膜118に設けられた開孔
124を介して各MOSFETセルのN型ソース領域1
15および高濃度P型ベース領域113と接続される。 [0020] 図3および図4に示すように、半導体チップの外周部に
はN型ソース領域115と同時に形成されてたN型層1
15aが設けられ、ソース電極105と分8iされてい
るか層次は同じアルミニウム配線層105aと接続され
たチャネルストッパである。 [0021] MOS FETセルの大きさについて述べる。ゲート
電極104aの厚さは600部m、幅は13μm、P型
ベース領域114で区画された領域(図5に破線の正方
形で示した領域)の平面積は12μm×12μmである
。膜抵抗体119の大きさはほぼ12μm×16μm、
抵抗値は20オームから30オームである。MOS
FETセル総数は約3000である。この実施例では、
MOS FETMN2は1個のMOS FETセル
で構成されている。 [0022] 膜抵抗体119がソース電極105とミラーパッド10
6間に挿入されていることが従来の電流検出端子付MO
SFETとの相違点である。 [0023] 後述するように、膜抵抗体119を設けるなめに、特別
の工程を追加する必要はない。又、ポンディングパッド
もゲートパッド102.ミラーパッド106゜ケルビン
パッド107およびソースパッド108の4個でよ〈従
来のものと同じである。半導体ペレットのサイズも実質
上同一であるといえる。 [0024] 次に、電流検出端子付MOSFETの製造方法の第1の
実施例について説明する。 [0025] まず、図7(a)に示すように、裏面に高濃度N層11
0を有するN型シリコン基板111を用意する。次に熱
酸化を行い厚さ750nmの酸化シリコン膜126を形
成する。酸化シリコン膜126を選択的に除去して開孔
を形成し、その開孔を通してイオン注入法によりボロン
を打込み、拡散させて高濃度P型チャネルストッパ11
2.MOS FETセルの高濃度P型ベース領域11
3および図示しないフィールドリングを形成する。ボロ
ン注入の条件は、エネルギー70keV、打込み量−平
方センチメートル当り10の14乗(IE14と記す。 以下これに準じる)である。ボロン打込み後の押込み拡
散により、高濃度P型の領域112.113の表面に酸
化膜127が形成される。 [0026] 次に、図7(b)に示すように、セル領域の酸化シリコ
ン膜126および酸化膜127を除去し、厚さ50nm
のゲート絶縁膜116(酸化シリコン膜)を形成する。 あるいは、酸化シリコン膜126および酸化膜127を
全て除去したのち、改めて1100nから11000n
の酸化シリコン膜を形成し、選択的に除去したのちゲー
ト絶縁膜116を形成1〜でもよい。セル領域以外の、
チャネルストッパ112の表面上などでは、ゲート酸化
膜の成長とともに酸化膜が成長し、厚い酸化膜117と
なる。次に全面に厚e600nmのポリシリコン膜12
8を形成する。 [0027] 次に、図7(d)に示すように、ポリシリコン膜128
を選択的に除去し、ゲート電極(104a)および膜抵
抗体119のパターニングを行なう。次にゲート電極(
104a)および膜抵抗体119をマスクとしてゲート
絶縁膜116を除去する。次にボロンイオンをエネルギ
ー70keV、打込み量−平方センチメートル当り9E
13の条件で注入したのち熱処理を行なってP型ベース
領域114を形成する。このとき、P型ベース領域11
4および高濃度P型ベース領域113上に薄い酸化膜1
29が形成される。ゲート電極104a、膜抵抗体11
9の表面にも同様に図示しない酸化膜が形成される。 [0028] 次に、図7(d)に示すように、厚さ1.2μmのアル
ミニウム膜を蒸着法により形成し、選択的に除去するこ
とにより高濃度P型ベース領域1]3の上方にアルミニ
ウムマスク130を形成する。リンイオンをエネルギー
80keV、打込み量−平方センチメートル当り5E1
5で注入し、熱処理を行ない高濃度N型ソース領域11
5を形成する。 [0029] 次に、図6に示すように、アルミニウムマスク130を
除去し、リンシリゲートガラスなどの絶縁膜118を堆
積したのち、開孔122,123および124を設ける
。アルミニウム膜を蒸着法により被着し、パターニング
を行な い、ゲートパッド102.ゲート電極配線10
3.ソース電極105.ミラーパッド106、ケルビン
パッド107.ソースパッド108などを形成する。 [0030] 以上説明したように、膜抵抗体119は、ゲート電極1
04aと同時に形成することができ、何ら特別の工程は
追加されない。 [0031] ソース電極105とミラーパッド106との間に1本の
膜抵抗体119を挿入した例について説明したが、数個
から数十個の膜抵抗体を並列に挿入し、レーザー照射に
よるトリミングを行えばセンス抵抗の精度を向上させる
ことができる。 [0032] 次に、本発明の電流検出端子付MOSFETの第2の実
施例について説明する。 [0033] 図8および図9を参照すると、ソース電極105aとミ
ラーパッド106aとの間にP型拡散層131が設けら
れている。P型拡散層131はP型ベース領域114と
同時に形成される。この実施例は、センス抵抗として拡
散抵抗を利用したものである。抵抗値の絶対精度は約1
5%であり、ポリシリコン抵抗の約20%より良好であ
る。この第2の実施例の他の部分は電流検出端子付MO
SFETの第1の実施例と同じであり、図8および図9
に図5および図6と同一の参照数字によって示し、その
説明は省略する。 [0034]
FETの第1の実施例について説明する。 [0011] 本発明の電流検出端子付MOSFETの回路図を図1に
示す。 [0012] MOS FET MNIは多数のMOS FET
セルを並列に接続したパワーMOSFETである。MO
S FET MNIのゲート、ドレインおよびソー
スはそれぞれゲート端子G、ドレイン端子りおよびソー
ス端子Sに接続されている。MOS FET MN
2は1個または少数のMOS FETセルを並列に接
続した構成を有している。MOS FET MN2
のゲート、ドレインおよびソースはそれぞれゲート端子
G、ドレイン端子りおよびミラ一端子Mに接続されてい
る。ソース端子Sに接続されたケルビン端子にとミラ一
端子Mの間にはセンス抵抗Rが接続されている。センス
抵抗Rは、MOS FET MNIおよびMOS
FET MN2と同一の半導体ペレットに集積され
ている。従来の電流検出端子付MOSFETでは、セン
ス抵抗Rが内蔵されていす、使用時に外付は抵抗として
ケルビン端子にとミラ一端子M間に接続される。 [0013] 図2を参照すると、電流検出端子付MOSFETの第1
の実施例に使用される半導体ペレット101の表面には
、ゲートパッド102.ゲート電極配線103および1
04.ミラーパッド106.ケルビンパッド107.ソ
ースパッド108が設けられている。半導体ペレット1
01は図示しないパッケージに搭載される。ゲートパッ
ド102.ミラーパッド106.ケルビンパッド107
およびソースパッド108はそれぞれパッケージの図示
しない内部リードとワイヤボンディングされゲート端子
G、ミラ一端子M、ケルビン端子におよびソース端子S
に導出される。 [0014] ゲート電極配線103およびゲートパッド102はアル
ミニウム配線層であり図3を参照すると、その下層に設
けられたポリシリコン膜104bに接続されテイル。ポ
リシリコン膜104bは、メツシュ状のゲート電極を構
成するポリシリコン膜104aと接続されている。 [0015] ソースパッド108は、ゲート電極配線103とは分離
されているアルミニウム配線層であり、図4を参照する
とソース電極105に接続されている。 ケルビンパッ
ド107はソースパッド108と同様の構造を有してい
る。ただ、面積が小さい点で相違しているのみである。 [0016] ミラーパッド106は、ゲートパッド102.ゲート電
極配線103.ケルビンパッド107、ソース電極10
5およびソースパッド108と同−層次のアルミニウム
膜からなっている。図5および図6を参照すると、ミラ
ーパッド106はソース電極105と分離され、MOS
FET MN2のソース120に接続されている
。 [0017] ソース電極105とミラーパッド106の間には膜抵抗
体119が接続されている。膜抵抗体119は、ゲート
電極(104a)と同時に形成されるポリシリコン膜で
あって、センス抵抗Rを構成している。 [0018] 図32図4および図6において、N型シリコン基板11
1は抵抗率2.0Ω−cmのエピタキシャル基板であり
、裏面の全体に亘って抵抗率0.008〜0゜018Ω
−cmの高濃度N層110を有している。ドレイン電極
109は高濃度N層110に被着されたアルミニウム膜
である。N型シリコン基板111の表面部のうち、ゲー
トパッド102.ゲート電極配線103.ミラーパッド
106の主要部、ケルビンパッド107.およびソース
パッド108のそれぞれ下部に高濃度P型層112が設
けられている。そうして高濃度P型層112の上には厚
さ600Ωmの酸化シリコン膜117が設けられている
。ゲートパッド102部、ゲート電極配線103部では
酸化シリコン膜117上にポリシリコン膜104bが設
けられ、ミラーパッド103部では酸化シリコン膜11
7上にポリシリコン膜からなる膜抵抗体119が設けら
れている。これらのポリシリコン膜はリンシリケートガ
ラス(PSG)などの絶縁膜118で覆われている。ゲ
ートパ・ノド102およびゲート電極配線103は絶縁
膜118に設けられた開孔121を介してポリシリコン
膜104bに接続されている。同様に、膜抵抗体119
は、開孔122を介してソース電極105に、開孔12
3を介してミラーパッド106にそれぞれ接続されてい
る。又、ケルビンパッド107とソースパッド108は
絶縁膜118上に直接設けられている。 [0019] メツシュ状のゲート電極104aは、厚さ50nmの酸
化シリコン膜からなるゲート絶縁膜116上に設けられ
ている。ゲート絶縁膜116は半導体基板111の表面
に設けられている。メツシュ状のゲート電極104aの
網の目(ゲート電極が存在しない部分)の直下部におい
て、N型シリコン基板111の表面部にはP型ベース領
域114が設けられている(図4および図6)。P型ベ
ース領域114の中央部には高濃度P型ベース領域11
3が設けられている。P型ベース領域114はゲート電
極104a直下部にまで伸びている。N型ソース領域1
15はP型ベース領域114内のゲート電極104a直
下部の周辺に設けられている。ソース電極105は、ゲ
ート電極104aを覆う絶縁膜118に設けられた開孔
124を介して各MOSFETセルのN型ソース領域1
15および高濃度P型ベース領域113と接続される。 [0020] 図3および図4に示すように、半導体チップの外周部に
はN型ソース領域115と同時に形成されてたN型層1
15aが設けられ、ソース電極105と分8iされてい
るか層次は同じアルミニウム配線層105aと接続され
たチャネルストッパである。 [0021] MOS FETセルの大きさについて述べる。ゲート
電極104aの厚さは600部m、幅は13μm、P型
ベース領域114で区画された領域(図5に破線の正方
形で示した領域)の平面積は12μm×12μmである
。膜抵抗体119の大きさはほぼ12μm×16μm、
抵抗値は20オームから30オームである。MOS
FETセル総数は約3000である。この実施例では、
MOS FETMN2は1個のMOS FETセル
で構成されている。 [0022] 膜抵抗体119がソース電極105とミラーパッド10
6間に挿入されていることが従来の電流検出端子付MO
SFETとの相違点である。 [0023] 後述するように、膜抵抗体119を設けるなめに、特別
の工程を追加する必要はない。又、ポンディングパッド
もゲートパッド102.ミラーパッド106゜ケルビン
パッド107およびソースパッド108の4個でよ〈従
来のものと同じである。半導体ペレットのサイズも実質
上同一であるといえる。 [0024] 次に、電流検出端子付MOSFETの製造方法の第1の
実施例について説明する。 [0025] まず、図7(a)に示すように、裏面に高濃度N層11
0を有するN型シリコン基板111を用意する。次に熱
酸化を行い厚さ750nmの酸化シリコン膜126を形
成する。酸化シリコン膜126を選択的に除去して開孔
を形成し、その開孔を通してイオン注入法によりボロン
を打込み、拡散させて高濃度P型チャネルストッパ11
2.MOS FETセルの高濃度P型ベース領域11
3および図示しないフィールドリングを形成する。ボロ
ン注入の条件は、エネルギー70keV、打込み量−平
方センチメートル当り10の14乗(IE14と記す。 以下これに準じる)である。ボロン打込み後の押込み拡
散により、高濃度P型の領域112.113の表面に酸
化膜127が形成される。 [0026] 次に、図7(b)に示すように、セル領域の酸化シリコ
ン膜126および酸化膜127を除去し、厚さ50nm
のゲート絶縁膜116(酸化シリコン膜)を形成する。 あるいは、酸化シリコン膜126および酸化膜127を
全て除去したのち、改めて1100nから11000n
の酸化シリコン膜を形成し、選択的に除去したのちゲー
ト絶縁膜116を形成1〜でもよい。セル領域以外の、
チャネルストッパ112の表面上などでは、ゲート酸化
膜の成長とともに酸化膜が成長し、厚い酸化膜117と
なる。次に全面に厚e600nmのポリシリコン膜12
8を形成する。 [0027] 次に、図7(d)に示すように、ポリシリコン膜128
を選択的に除去し、ゲート電極(104a)および膜抵
抗体119のパターニングを行なう。次にゲート電極(
104a)および膜抵抗体119をマスクとしてゲート
絶縁膜116を除去する。次にボロンイオンをエネルギ
ー70keV、打込み量−平方センチメートル当り9E
13の条件で注入したのち熱処理を行なってP型ベース
領域114を形成する。このとき、P型ベース領域11
4および高濃度P型ベース領域113上に薄い酸化膜1
29が形成される。ゲート電極104a、膜抵抗体11
9の表面にも同様に図示しない酸化膜が形成される。 [0028] 次に、図7(d)に示すように、厚さ1.2μmのアル
ミニウム膜を蒸着法により形成し、選択的に除去するこ
とにより高濃度P型ベース領域1]3の上方にアルミニ
ウムマスク130を形成する。リンイオンをエネルギー
80keV、打込み量−平方センチメートル当り5E1
5で注入し、熱処理を行ない高濃度N型ソース領域11
5を形成する。 [0029] 次に、図6に示すように、アルミニウムマスク130を
除去し、リンシリゲートガラスなどの絶縁膜118を堆
積したのち、開孔122,123および124を設ける
。アルミニウム膜を蒸着法により被着し、パターニング
を行な い、ゲートパッド102.ゲート電極配線10
3.ソース電極105.ミラーパッド106、ケルビン
パッド107.ソースパッド108などを形成する。 [0030] 以上説明したように、膜抵抗体119は、ゲート電極1
04aと同時に形成することができ、何ら特別の工程は
追加されない。 [0031] ソース電極105とミラーパッド106との間に1本の
膜抵抗体119を挿入した例について説明したが、数個
から数十個の膜抵抗体を並列に挿入し、レーザー照射に
よるトリミングを行えばセンス抵抗の精度を向上させる
ことができる。 [0032] 次に、本発明の電流検出端子付MOSFETの第2の実
施例について説明する。 [0033] 図8および図9を参照すると、ソース電極105aとミ
ラーパッド106aとの間にP型拡散層131が設けら
れている。P型拡散層131はP型ベース領域114と
同時に形成される。この実施例は、センス抵抗として拡
散抵抗を利用したものである。抵抗値の絶対精度は約1
5%であり、ポリシリコン抵抗の約20%より良好であ
る。この第2の実施例の他の部分は電流検出端子付MO
SFETの第1の実施例と同じであり、図8および図9
に図5および図6と同一の参照数字によって示し、その
説明は省略する。 [0034]
以上説明したように本発明は、電流検出端子付MOSF
ETのセンス抵抗を半導体ペレットに設けて内蔵させる
ことによって、ミラ一端子とケルビン端子間の電位差と
して負荷電流を検出することができる。従って外部雑音
の影響を受けることがなく、外付は抵抗を必要としない
ので検出回路の構成が簡単となり検出効率を改善するこ
とができる。又、センス抵抗を内蔵させるための特別の
製造工程を追加する必要もなく、ワイヤボンディングの
数や外部端子の増加も伴なわない。 [0035] 以上の実施例では、二重拡散型の縦型MOSFETにつ
いて説明したが、■−MOSFETに本発明を適用する
ことも可能である。又、ソース電極とドレイン電極が半
導体ペレットの表面側と裏面側にそれぞれ設けられてい
るものだけに限定されるわけでもない。
ETのセンス抵抗を半導体ペレットに設けて内蔵させる
ことによって、ミラ一端子とケルビン端子間の電位差と
して負荷電流を検出することができる。従って外部雑音
の影響を受けることがなく、外付は抵抗を必要としない
ので検出回路の構成が簡単となり検出効率を改善するこ
とができる。又、センス抵抗を内蔵させるための特別の
製造工程を追加する必要もなく、ワイヤボンディングの
数や外部端子の増加も伴なわない。 [0035] 以上の実施例では、二重拡散型の縦型MOSFETにつ
いて説明したが、■−MOSFETに本発明を適用する
ことも可能である。又、ソース電極とドレイン電極が半
導体ペレットの表面側と裏面側にそれぞれ設けられてい
るものだけに限定されるわけでもない。
【図1】
本発明による電流検出端子骨MOS FETの回路図
である。
である。
【図2】
本発明電流検出端子付MOSFETの第1の実施例を説
明するための半導体ペレットの略平面図である。
明するための半導体ペレットの略平面図である。
【図3】
図2のA−A線拡大断面図である。
【図4】
図2のB−B線拡大断面図である。
【図5】
図2の0部の拡大略平面図である。
【図6】
図5のY−Y線拡大断面図である。
【図7】
本発明電流検出端子付MOSFETの製造方法の第1の
実施例を説明するため(a)〜(d)に公国して示す工
程順断面図である。
実施例を説明するため(a)〜(d)に公国して示す工
程順断面図である。
【図8】
本発明電流検出端子付MOSFETの第2の実施例を説
明するための半導体ペレットの一部を示す平面図である
。
明するための半導体ペレットの一部を示す平面図である
。
【図9】
図8のY−Y線拡大断面図である。
101 半導体ペレット
102 ゲートパッド
103.104 ゲート電極配線
104a、104b ポリシリコン膜105
ソース電極 106 ミラーパッド ケルビンパッド ソースパッド ドレイン電極 高濃度N層 N型シリコン基体 高濃度P型チャネルスト 高濃度P型ベース領域 P型ベース領域 N型ソース領域 ゲート絶縁膜 酸化シリコン膜 絶縁膜 膜抵抗体 ソース 開孔 開孔 開孔 開孔 開孔 酸化シリコン膜 酸化膜 ポリシリコン膜 酸化膜 アルミニウムマスク P型拡散層 ッパ
ソース電極 106 ミラーパッド ケルビンパッド ソースパッド ドレイン電極 高濃度N層 N型シリコン基体 高濃度P型チャネルスト 高濃度P型ベース領域 P型ベース領域 N型ソース領域 ゲート絶縁膜 酸化シリコン膜 絶縁膜 膜抵抗体 ソース 開孔 開孔 開孔 開孔 開孔 酸化シリコン膜 酸化膜 ポリシリコン膜 酸化膜 アルミニウムマスク P型拡散層 ッパ
図面
【図月
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
Y
Claims (7)
- 【請求項1】半導体基板に設けられた複数のMOSFE
Tセルを並列接続して構成されるMOSFET本体と、 前記半導体基板に設けられた1個のMOSFETセルま
たは並列接続された所定個数のMOSFETセルから構
成される電流検出素子と、前記半導体基板に設けられ、
前記電流検出素子を構成するセルのソース電極に接続さ
れた導電膜からなるミラーパッドと、前記半導体基板に
設けられ、前記MOSFET本体のソース電極に接続さ
れ、前記ミラーパッドと分離された導電膜からなるケル
ビンパッドと、前記半導体基板に設けられ前記ミラーパ
ッドおよびケルビンパッドに接続された電流検出用の抵
抗素子とを含み、 前記所定個数のMOSFETセルは前記MOSFET本
体を構成するMOSFETセルの数より少ない、電流検
出端子付MOSFET。 - 【請求項2】前記抵抗素子はポリシリコン膜抵抗体を有
している請求項1記載の電流検出端子付MOSFET。 - 【請求項3】前記抵抗素子は前記半導体基板に設けられ
た拡散抵抗である請求項1記載の電流検出端子付MOS
FET。 - 【請求項4】第1導電型半導体基板からなるドレイン領
域、前記半導体基板の一主面部に形成された第2導電型
ベース領域、前記第2導電型ベース領域に形成された第
1導電型ソース領域および前記ドレイン領域と第1導電
型ソース領域との間の前記第2導電型ベース領域上にゲ
ート絶縁膜を介して設けられたゲート電極を有する複数
のMOSFETセルと、前記MOSFETセルのうちの
多数の前記ドレイン領域、前記第1導電型ソース領域お
よび前記ゲート電極にそれぞれ共通に接続し、前記半導
体基板に設けられたドレイン電極,ソースパッドおよび
ゲートパッドと、前記半導体基板に設けられ、前記MO
SFETセルの残余の一部または全部のセルの前記第1
導電型ソース領域に接続された導電膜からなるミラーパ
ッドと、 前記半導体基板に設けられ、前記MOSFETセルのう
ちの前記多数のセルの前記第1導電型ソース領域に接続
され、前記ミラーパッドと分離された導電膜からなるケ
ルビンパッドと、 前記ミラーパッドおよび前記ケルビンパッド間に接続さ
れた電流検出用の抵抗素子とを含む電流検出端子付MO
SFET。 - 【請求項5】前記抵抗素子の膜抵抗体および前記MOS
FETセルのゲート電極はポリシリコン膜である請求項
2記載の電流検出端子付MOSFET。 - 【請求項6】第1導電型半導体基板の一主表面にゲート
絶縁膜を形成する工程と、 ポリシリコン膜を被着してパターニングすることにより
メッシュ状のゲート電極および膜抵抗体を形成する工程
と、 前記ゲート電極をマスクとして前記第1導電型半導体基
板の一主表面部にイオン注入を行ない第2導電型ベース
領域を形成する工程と、前記第2導電型ベース領域に選
択的にイオン注入を行ない第1導電型ソース領域を形成
する工程と、 絶縁膜を堆積したのち前記第1導電型ソース領域部上お
よび前記膜抵抗体部上の所定箇所に開口を設ける工程と
、 導電膜を堆積したのちパターニングを行って所定の前記
第1導電型ソース領域と前記膜抵抗体の一端に接続され
るソース電極および他の所定の前記第1導電型ソース領
域と前記膜抵抗体の他端に接続されるミラーパッドを形
成する工程とを有する電流検出端子付MOSFETの製
造方法。 - 【請求項7】N型シリコン基板にボロンをイオン注入し
てP型ベース領域を形成し、リンをイオン注入してN型
ソース領域を形成する請求項6記載の電流検出端子付M
OSFETの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2402191A JP3063167B2 (ja) | 1989-12-29 | 1990-12-14 | 電流検出端子付mos fetおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34280289 | 1989-12-29 | ||
| JP1-342802 | 1989-12-29 | ||
| JP2402191A JP3063167B2 (ja) | 1989-12-29 | 1990-12-14 | 電流検出端子付mos fetおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04100276A true JPH04100276A (ja) | 1992-04-02 |
| JP3063167B2 JP3063167B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=26577364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2402191A Expired - Lifetime JP3063167B2 (ja) | 1989-12-29 | 1990-12-14 | 電流検出端子付mos fetおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3063167B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5386130A (en) * | 1992-11-04 | 1995-01-31 | U.S. Philips Corporation | Semiconductor device comprising a broadband and high-gain monolithic integrated circuit for a distributed amplifier |
| US5491357A (en) * | 1993-05-19 | 1996-02-13 | Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Integrated structure current sensing resistor for power MOS devices, particularly for overload self-protected power MOS devices |
| US5691555A (en) * | 1993-05-19 | 1997-11-25 | Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Integrated structure current sensing resistor for power devices particularly for overload self-protected power MOS devices |
| KR100380577B1 (ko) * | 1995-09-22 | 2003-07-18 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 전압,전류감지능력이향상된센스펫 |
| JP2006506038A (ja) * | 2002-11-05 | 2006-02-16 | セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 集積突入電流リミッタ回路および方法 |
| JP2006508628A (ja) * | 2002-11-12 | 2006-03-09 | セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 集積された突入電流リミッタ回路および方法 |
| JP2010199149A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2013012669A (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-17 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
| WO2022054327A1 (ja) * | 2020-09-11 | 2022-03-17 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP2023131475A (ja) * | 2022-03-09 | 2023-09-22 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
-
1990
- 1990-12-14 JP JP2402191A patent/JP3063167B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5386130A (en) * | 1992-11-04 | 1995-01-31 | U.S. Philips Corporation | Semiconductor device comprising a broadband and high-gain monolithic integrated circuit for a distributed amplifier |
| US5491357A (en) * | 1993-05-19 | 1996-02-13 | Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Integrated structure current sensing resistor for power MOS devices, particularly for overload self-protected power MOS devices |
| US5691555A (en) * | 1993-05-19 | 1997-11-25 | Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Integrated structure current sensing resistor for power devices particularly for overload self-protected power MOS devices |
| KR100380577B1 (ko) * | 1995-09-22 | 2003-07-18 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 전압,전류감지능력이향상된센스펫 |
| JP2006506038A (ja) * | 2002-11-05 | 2006-02-16 | セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 集積突入電流リミッタ回路および方法 |
| JP2006508628A (ja) * | 2002-11-12 | 2006-03-09 | セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 集積された突入電流リミッタ回路および方法 |
| JP2010199149A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2013012669A (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-17 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
| WO2022054327A1 (ja) * | 2020-09-11 | 2022-03-17 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| JPWO2022054327A1 (ja) * | 2020-09-11 | 2022-03-17 | ||
| CN115176344A (zh) * | 2020-09-11 | 2022-10-11 | 富士电机株式会社 | 半导体装置 |
| US12165998B2 (en) | 2020-09-11 | 2024-12-10 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US12431448B2 (en) | 2020-09-11 | 2025-09-30 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| JP2023131475A (ja) * | 2022-03-09 | 2023-09-22 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3063167B2 (ja) | 2000-07-12 |
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|---|---|---|---|
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