JPH04249370A - フォトトライアック - Google Patents
フォトトライアックInfo
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- JPH04249370A JPH04249370A JP1415791A JP1415791A JPH04249370A JP H04249370 A JPH04249370 A JP H04249370A JP 1415791 A JP1415791 A JP 1415791A JP 1415791 A JP1415791 A JP 1415791A JP H04249370 A JPH04249370 A JP H04249370A
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- gate
- mosfet
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- diffusion regions
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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】
【産業上の利用分野】本発明は、ゼロクロス機能として
のMOSFETを内蔵したフォトトライアックの改良に
関するものである。
のMOSFETを内蔵したフォトトライアックの改良に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2はMOSFETを内蔵した従来のフ
ォトトライアックの略断面図である。
ォトトライアックの略断面図である。
【0003】N型基板1の表面に、P型のPゲート拡散
領域2,3およびその両側にP+ 型のアノード拡散領
域4,5が左右対称に形成されている。それぞれのアノ
ード拡散領域4,5の中にP− 型のウェル拡散領域6
,7が形成されている。
領域2,3およびその両側にP+ 型のアノード拡散領
域4,5が左右対称に形成されている。それぞれのアノ
ード拡散領域4,5の中にP− 型のウェル拡散領域6
,7が形成されている。
【0004】さらにウェル拡散領域6,7のそれぞれの
表面にN+ 型のソース拡散領域8、9とドレイン拡散
領域10,11を形成し、それらの表面にゲート酸化膜
12,13を形成して、1対のMOSFETが構成され
ている。これらのMOSFETによりゼロクロス機能が
付加される。Pゲート拡散領域2,3のそれぞれの表面
には、N+ 型のカソード拡散領域14,15が設けら
れている。前述の各領域の端部を含むN型基板1の表面
は、パシベーションのために酸素ドープ半絶縁性ポリシ
リコン膜16で被覆されている。N型基板1の不純物濃
度は、一般に1013〜1015cm−3である。
表面にN+ 型のソース拡散領域8、9とドレイン拡散
領域10,11を形成し、それらの表面にゲート酸化膜
12,13を形成して、1対のMOSFETが構成され
ている。これらのMOSFETによりゼロクロス機能が
付加される。Pゲート拡散領域2,3のそれぞれの表面
には、N+ 型のカソード拡散領域14,15が設けら
れている。前述の各領域の端部を含むN型基板1の表面
は、パシベーションのために酸素ドープ半絶縁性ポリシ
リコン膜16で被覆されている。N型基板1の不純物濃
度は、一般に1013〜1015cm−3である。
【0005】端子T1 ,T2 は外部回路への接続端
子である。端子T1 は、アノード拡散領域4,カソー
ド拡散領域15およびソース拡散領域8に、それぞれ電
極(斜線を施した部分)を介して接続されている。また
、Pゲート拡散領域3は、ドレイン拡散領域10に電極
を介して接続されている。一方、端子T2 は、アノー
ド拡散領域5,カソード拡散領域14およびソース拡散
領域9に電極を介して接続されている。また、Pゲート
拡散領域2は、ドレイン拡散領域11に電極を介して接
続されている。各ゲート酸化膜12,13の表面に形成
されたゲート電極19,20は、N型基板1の周辺部に
形成されたチャネルストッパーとなるN+ 型層23,
23に電極を介してそれぞれ接続されている。抵抗21
はPゲート拡散領域3とカソード拡散領域15を接続し
、抵抗22はPゲート拡散領域2とカソード拡散領域1
4とを接続しており、それぞれのMOSFETと並列に
接続されている。
子である。端子T1 は、アノード拡散領域4,カソー
ド拡散領域15およびソース拡散領域8に、それぞれ電
極(斜線を施した部分)を介して接続されている。また
、Pゲート拡散領域3は、ドレイン拡散領域10に電極
を介して接続されている。一方、端子T2 は、アノー
ド拡散領域5,カソード拡散領域14およびソース拡散
領域9に電極を介して接続されている。また、Pゲート
拡散領域2は、ドレイン拡散領域11に電極を介して接
続されている。各ゲート酸化膜12,13の表面に形成
されたゲート電極19,20は、N型基板1の周辺部に
形成されたチャネルストッパーとなるN+ 型層23,
23に電極を介してそれぞれ接続されている。抵抗21
はPゲート拡散領域3とカソード拡散領域15を接続し
、抵抗22はPゲート拡散領域2とカソード拡散領域1
4とを接続しており、それぞれのMOSFETと並列に
接続されている。
【0006】N型基板1の表面のパシベーション膜とし
て酸素ドープ半絶縁性ポリシリコン膜16を使用するの
は、チップ表面に配線されるMOSFETのゲート電極
19,20の電位の影響が、N型基板1の表面に及ばな
いようにして、耐圧の低下を防止するためである。
て酸素ドープ半絶縁性ポリシリコン膜16を使用するの
は、チップ表面に配線されるMOSFETのゲート電極
19,20の電位の影響が、N型基板1の表面に及ばな
いようにして、耐圧の低下を防止するためである。
【0007】酸素ドープ半絶縁性ポリシリコン膜16の
表面には、さらにシリコンナイトライド膜17を設け、
これらの表面および電極以外の表面を被覆するように、
シリコン酸化膜18が形成されている。
表面には、さらにシリコンナイトライド膜17を設け、
これらの表面および電極以外の表面を被覆するように、
シリコン酸化膜18が形成されている。
【0008】図3は前述のような構造のチップの等価回
路図である。それぞれのPゲート拡散領域2,3とカソ
ード拡散領域14,15との間に設けられる抵抗21,
22は、イオン注入によってN型基板1の表面に形成さ
れる。同図に明らかなように、端子T1 とT2 との
間には、1対のPNPN構成のサイリスタが逆方向に並
列に接続され、それぞれがゲート電極19および20に
よるMOSFETの動作によって制御される。
路図である。それぞれのPゲート拡散領域2,3とカソ
ード拡散領域14,15との間に設けられる抵抗21,
22は、イオン注入によってN型基板1の表面に形成さ
れる。同図に明らかなように、端子T1 とT2 との
間には、1対のPNPN構成のサイリスタが逆方向に並
列に接続され、それぞれがゲート電極19および20に
よるMOSFETの動作によって制御される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のようなフォトト
ライアックの構造においてその耐圧を決定する要素は、
(1) N型基板1の不純物濃度、 (2) Pゲート拡散領域2,3およびアノード拡散
領域4,5の拡散の深さ、 (3) Pゲート拡散領域2,3およびアノード拡散
領域4,5のパターン、 (4) 酸素ドープ半絶縁性ポリシリコン膜16の酸
素濃度、等であり、主としてN型基板1の不純物濃度に
よって耐圧が決定される。
ライアックの構造においてその耐圧を決定する要素は、
(1) N型基板1の不純物濃度、 (2) Pゲート拡散領域2,3およびアノード拡散
領域4,5の拡散の深さ、 (3) Pゲート拡散領域2,3およびアノード拡散
領域4,5のパターン、 (4) 酸素ドープ半絶縁性ポリシリコン膜16の酸
素濃度、等であり、主としてN型基板1の不純物濃度に
よって耐圧が決定される。
【0010】一方、MOSFETのゲートの破壊電圧を
決定するのは、 (1) ゲート酸化膜12,13の厚さ、(2)
ゲート電極19,20とN型基板1とを接続する配線下
のSiO2膜18の厚さ(通常CVDにより形成される
)、である。一般にゲート酸化膜は正常な酸化膜が必要
とされるため、熱酸化によって形成し、その厚さはプロ
セスの都合から、1.2ミクロン程度が妥当なものであ
った。さらに、しきい値電圧の不安定性の要因となる酸
化膜中のNa+ イオンをゲッタリングにより補足する
ため、酸化膜表面にリンを浅く、たとえば1000オン
グストローム程度に拡散する。このときゲート酸化膜の
破壊電圧は約900〜1000ボルトである。
決定するのは、 (1) ゲート酸化膜12,13の厚さ、(2)
ゲート電極19,20とN型基板1とを接続する配線下
のSiO2膜18の厚さ(通常CVDにより形成される
)、である。一般にゲート酸化膜は正常な酸化膜が必要
とされるため、熱酸化によって形成し、その厚さはプロ
セスの都合から、1.2ミクロン程度が妥当なものであ
った。さらに、しきい値電圧の不安定性の要因となる酸
化膜中のNa+ イオンをゲッタリングにより補足する
ため、酸化膜表面にリンを浅く、たとえば1000オン
グストローム程度に拡散する。このときゲート酸化膜の
破壊電圧は約900〜1000ボルトである。
【0011】ところが、フォトトライアックの耐圧は、
N型基板の比抵抗が約40Ω・cmのものを使用し、酸
素ドープ半絶縁性ポリシリコン膜には、約30%の酸素
をドープしたものを使用すると、約700〜900ボル
トとなる。
N型基板の比抵抗が約40Ω・cmのものを使用し、酸
素ドープ半絶縁性ポリシリコン膜には、約30%の酸素
をドープしたものを使用すると、約700〜900ボル
トとなる。
【0012】したがって、N型基板1の比抵抗のばらつ
きによって、耐圧の分布が高い方の約900ボルトに近
く分布すると、MOSFETの破壊電圧約900〜10
00ボルトとの間に余裕がなくなり、素子を使用する際
に、端子T1とT2 との間に印加される電圧は、その
ままMOSFETのゲート酸化膜に印加される構造であ
るため、フォトトライアックがブレークダウンする前に
、MOSFETが破壊してしまう問題があった。
きによって、耐圧の分布が高い方の約900ボルトに近
く分布すると、MOSFETの破壊電圧約900〜10
00ボルトとの間に余裕がなくなり、素子を使用する際
に、端子T1とT2 との間に印加される電圧は、その
ままMOSFETのゲート酸化膜に印加される構造であ
るため、フォトトライアックがブレークダウンする前に
、MOSFETが破壊してしまう問題があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明においては、MO
SFETを内蔵するフォトトライアックのN型基板の表
面に形成されたアノード拡散領域およびPゲート拡散領
域等のP型拡散層に隣接してP型拡散領域を形成し、こ
れをMOSFETのゲートに接続し、このP型拡散領域
とP型拡散層との間のパンチスルー電圧以下にMOSF
ETの動作範囲を制御する。
SFETを内蔵するフォトトライアックのN型基板の表
面に形成されたアノード拡散領域およびPゲート拡散領
域等のP型拡散層に隣接してP型拡散領域を形成し、こ
れをMOSFETのゲートに接続し、このP型拡散領域
とP型拡散層との間のパンチスルー電圧以下にMOSF
ETの動作範囲を制御する。
【0014】
【作用】本発明においては、MOSFETのゲートに印
加されるゲート電圧は、P型拡散領域と、アノード拡散
領域またはPゲート拡散領域との間のパンチスルー電圧
によって規制され、ゲート電圧は低く制御できるため、
MOSFETのゲート酸化膜破壊を低減できる。
加されるゲート電圧は、P型拡散領域と、アノード拡散
領域またはPゲート拡散領域との間のパンチスルー電圧
によって規制され、ゲート電圧は低く制御できるため、
MOSFETのゲート酸化膜破壊を低減できる。
【0015】また、MOSFETのゲート配線の電位の
影響が小さくなるため、従来使用していたN型基板1の
表面のバシベーション膜である酸素ドープ半絶縁性ポリ
シリコン膜16およびシリコンナイトライド膜17に代
えてシリコン酸化膜を使用できるようになり、コスト低
減ができる。
影響が小さくなるため、従来使用していたN型基板1の
表面のバシベーション膜である酸素ドープ半絶縁性ポリ
シリコン膜16およびシリコンナイトライド膜17に代
えてシリコン酸化膜を使用できるようになり、コスト低
減ができる。
【0016】また、図2の従来の構造ではゲート電極1
9及び20がチャネルストッパー23,23を介してN
型基板1に接続されているが、本発明においてはP型拡
散領域の電位でMOSFETを制御する構造になってい
るため、P型拡散領域はウェル,アノード拡散領域の電
位より若干位相が遅れ、P型拡散領域の充放電のスピー
ドを制御すれば、半サイクル終了後の転流時に誤動作し
にくくなり、転流特性が向上する。
9及び20がチャネルストッパー23,23を介してN
型基板1に接続されているが、本発明においてはP型拡
散領域の電位でMOSFETを制御する構造になってい
るため、P型拡散領域はウェル,アノード拡散領域の電
位より若干位相が遅れ、P型拡散領域の充放電のスピー
ドを制御すれば、半サイクル終了後の転流時に誤動作し
にくくなり、転流特性が向上する。
【0017】
【実施例】図1は本発明の一実施例の略断面図である。
図2の従来例と同一の部分は同一の符号を付してある。
N型基板1は、たとえばN型シリコン単結晶で不純物濃
度が1013〜1015cm−3のものを使用する。N
型基板1の表面の内側には、P+ 型のPゲート拡散領
域2,3と、その外側にアノード拡散領域4,4および
5,5と、さらにその外側にP+ 拡散による浮島状の
P+ 型拡散領域24,25をボロンを不純物として左
右対称に同時に形成する。このP+ 型拡散領域24,
25は、Pゲート拡散領域2および3に近接して設ける
こともできる。次に、アノード拡散領域4,4および5
,5に囲まれた部分に、P− 型のウェル拡散領域6,
7を、ボロンを不純物として形成する。また、Pゲート
拡散領域2,3の表面の一部に、N+ 型のカソード拡
散領域14,15と、表面の周辺部にN+ 型のチャネ
ルストッパー23,23をリンを不純物として同時に形
成する。さらに、ウェル拡散領域6,7のそれぞれの表
面に、N+ 型のソース拡散領域8,9およびドレイン
拡散領域10,11をリンを不純物として形成する。
度が1013〜1015cm−3のものを使用する。N
型基板1の表面の内側には、P+ 型のPゲート拡散領
域2,3と、その外側にアノード拡散領域4,4および
5,5と、さらにその外側にP+ 拡散による浮島状の
P+ 型拡散領域24,25をボロンを不純物として左
右対称に同時に形成する。このP+ 型拡散領域24,
25は、Pゲート拡散領域2および3に近接して設ける
こともできる。次に、アノード拡散領域4,4および5
,5に囲まれた部分に、P− 型のウェル拡散領域6,
7を、ボロンを不純物として形成する。また、Pゲート
拡散領域2,3の表面の一部に、N+ 型のカソード拡
散領域14,15と、表面の周辺部にN+ 型のチャネ
ルストッパー23,23をリンを不純物として同時に形
成する。さらに、ウェル拡散領域6,7のそれぞれの表
面に、N+ 型のソース拡散領域8,9およびドレイン
拡散領域10,11をリンを不純物として形成する。
【0018】次に、アノード拡散領域4,5の一部と、
P+ 型拡散領域24,24の一部に、浅いP+ 型拡
散層26,26および27,27をそれぞれ対向して形
成する。このP+ 型拡散層26,26および27,2
7は、いずれか一方だけにすることもできる。なお、P
+型拡散領域24,25と、アノード拡散領域4,5と
の間のパンチスルー電圧は、この浅いP+ 拡散層26
,26および27,27の拡散深さ,濃度,対向距離な
どにより、所定の電圧に精度よく制御し、またMOSF
ETのしきい値電圧は、ウェル拡散領域6,7の濃度、
ソース,ドレイン間のチャネル距離、後述するゲート酸
化膜厚さなどにより、パンチスルー電圧より低く制御す
る。
P+ 型拡散領域24,24の一部に、浅いP+ 型拡
散層26,26および27,27をそれぞれ対向して形
成する。このP+ 型拡散層26,26および27,2
7は、いずれか一方だけにすることもできる。なお、P
+型拡散領域24,25と、アノード拡散領域4,5と
の間のパンチスルー電圧は、この浅いP+ 拡散層26
,26および27,27の拡散深さ,濃度,対向距離な
どにより、所定の電圧に精度よく制御し、またMOSF
ETのしきい値電圧は、ウェル拡散領域6,7の濃度、
ソース,ドレイン間のチャネル距離、後述するゲート酸
化膜厚さなどにより、パンチスルー電圧より低く制御す
る。
【0019】以上P型,N型の拡散領域の形成には、ド
ープCVD法や、イオン注入法、熱拡散法等が用いられ
る。
ープCVD法や、イオン注入法、熱拡散法等が用いられ
る。
【0020】N型基板1の表面には、パシベーションの
ためシリコン酸化膜18が設けられる。またソース拡散
領域8,9およびドレイン拡散領域10,11の表面の
酸化膜は、ゲート酸化膜12,13となり、その表面に
ゲート電極19,20が形成される。その後、必要な箇
所のシリコン酸化膜18に孔を設け、Alにより電極お
よび配線を蒸着して形成する。なおこのAl配線により
、P+ 型拡散領域24とMOSFETのゲート電極1
9とを、またP+型拡散領域25とMOSFETのゲー
ト電極20とを、それぞれ配線接続する。
ためシリコン酸化膜18が設けられる。またソース拡散
領域8,9およびドレイン拡散領域10,11の表面の
酸化膜は、ゲート酸化膜12,13となり、その表面に
ゲート電極19,20が形成される。その後、必要な箇
所のシリコン酸化膜18に孔を設け、Alにより電極お
よび配線を蒸着して形成する。なおこのAl配線により
、P+ 型拡散領域24とMOSFETのゲート電極1
9とを、またP+型拡散領域25とMOSFETのゲー
ト電極20とを、それぞれ配線接続する。
【0021】以上はP+ 型拡散領域24,25とアノ
ード拡散領域4,5との間のパンチスルー電圧を制御す
る例について述べたが、P+ 型拡散領域24,25と
Pゲート拡散領域2,3との間のパンチスルー電圧を制
御することによっても同様の効果を達成できる。
ード拡散領域4,5との間のパンチスルー電圧を制御す
る例について述べたが、P+ 型拡散領域24,25と
Pゲート拡散領域2,3との間のパンチスルー電圧を制
御することによっても同様の効果を達成できる。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上のような構造であるから、
MOSFETのゲートに印加される電圧を低く制御でき
、MOSFETのゲート酸化膜破壊を低減できる。また
MOSFETのゲート配線の電位への影響が小さくなる
ため、従来使用していたN型基板の表面のパシベーショ
ン膜である酸素ドープ半絶縁性ポリシリコン膜とシリコ
ンナイトライド膜が不要となり、コストが低減できる。 また転流特性も向上する。
MOSFETのゲートに印加される電圧を低く制御でき
、MOSFETのゲート酸化膜破壊を低減できる。また
MOSFETのゲート配線の電位への影響が小さくなる
ため、従来使用していたN型基板の表面のパシベーショ
ン膜である酸素ドープ半絶縁性ポリシリコン膜とシリコ
ンナイトライド膜が不要となり、コストが低減できる。 また転流特性も向上する。
【図1】本発明の一実施例の略断面図である。
【図2】従来の一例の略断面図である。
【図3】従来の等価回路図である。
1 N型基板
2,3 ゲート拡散領域
4,5 アノード拡散領域
6,7 ウェル拡散領域
8,9 ソース拡散領域
10,11 ドレイン拡散領域
12,13 ゲート酸化膜
14,15 カソード拡散領域
16 酸素ドープ半絶縁性ポリシリコン膜17 シ
リコンナイトライト膜 18 シリコン酸化膜 19,20 ゲート電極 21,22 ゲート抵抗 23 N+ チャネルストッパー 24,25 P+ 型拡散領域 26,27 浅いP+ 型拡散領域
リコンナイトライト膜 18 シリコン酸化膜 19,20 ゲート電極 21,22 ゲート抵抗 23 N+ チャネルストッパー 24,25 P+ 型拡散領域 26,27 浅いP+ 型拡散領域
Claims (1)
- 【請求項1】 N型基板の表面に形成されたPゲート
拡散領域およびMOSFETを有するP型のアノード拡
散領域等のP型拡散層と、それらのP型拡散層に近接し
て形成されたP型拡散領域よりなり、このP型拡散領域
はMOSFETのゲートに接続され、該P型拡散領域と
これに隣接する他の前記のP型拡散層との間のパンチス
ルー電圧以下にMOSFETの動作範囲を制御すること
を特徴とするフォトトライアック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1415791A JPH04249370A (ja) | 1991-02-05 | 1991-02-05 | フォトトライアック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1415791A JPH04249370A (ja) | 1991-02-05 | 1991-02-05 | フォトトライアック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04249370A true JPH04249370A (ja) | 1992-09-04 |
Family
ID=11853319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1415791A Pending JPH04249370A (ja) | 1991-02-05 | 1991-02-05 | フォトトライアック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04249370A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58105572A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-23 | Sanken Electric Co Ltd | ゼロクロス光サイリスタ |
-
1991
- 1991-02-05 JP JP1415791A patent/JPH04249370A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58105572A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-23 | Sanken Electric Co Ltd | ゼロクロス光サイリスタ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971209 |