JPH07297373A - 誘導性負荷要素に対する集積ドライバ回路装置 - Google Patents

誘導性負荷要素に対する集積ドライバ回路装置

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JPH07297373A
JPH07297373A JP7099622A JP9962295A JPH07297373A JP H07297373 A JPH07297373 A JP H07297373A JP 7099622 A JP7099622 A JP 7099622A JP 9962295 A JP9962295 A JP 9962295A JP H07297373 A JPH07297373 A JP H07297373A
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JP
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driver circuit
load element
inductive load
integrated driver
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JP7099622A
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Wolfgang Werner
ウエルナー ウオルフガング
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Siemens Corp
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Siemens Corp
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D89/00Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/60Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
    • HELECTRICITY
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    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
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  • Electronic Switches (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板および多数の絶縁されたウェルと、負荷
要素を接続するための出力端子とを有する誘導性負荷要
素に対する集積されたドライバ回路装置において、誤機
能を回避する。 【構成】 p導電形を有する高密度にドープされた基板
1とその上に施された等しい導電形のエピタキシャル層
2とを有し、エピタキシャル層内にウェルが配置されて
おり、その際に出力端子に対応付けられているウェル3
を横方向に包囲するnドープされた領域が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板および多数の絶縁
されたウェルと、負荷要素を接続するための出力端子と
を有する誘導性負荷要素に対する集積されたドライバ回
路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電力用トランジスタを有する集積回路装
置は現在では30Aまでの電流をスイッチングする。オ
ーム性負荷も容量性負荷も誘導性負荷も駆動される。p
基板と、そのなかに配置されており電気デバイスを収容
するnドープされたウェルとを有する電力用集積回路装
置においては、ウェルが有効に互いに絶縁され得るよう
に、形成されたpn接合が常に阻止方向にバイアスされ
ていなければならない。従って基板は回路の最も低い電
位と接続される。
【0003】他方、誘導性負荷または誘導性成分を有す
る負荷がそれらを流れる電流の突然の遮断の際に逆電圧
を発生することは知られている(図4)。集積回路IS
は電力用トランジスタTおよびそのドライバ回路10を
含んでいる。出力端子Cには誘導性負荷Lが接続されて
おり、その他方の端子は基準電位と接続されている。ト
ランジスタTのスイッチオフの際に、出力端子C(コレ
クタ)と接続されているnウェルは負電位をとる。その
結果として、スイッチング電流のオーダーの少数キャリ
ア電流がp基板中に注入される。少数キャリアは中性の
基板内を単に濃度勾配に基づいて移動する。チップ背面
および集積回路の表面におけるnウェルは電荷キャリア
に対するシンクとして作用する。その際にいわゆる横電
流が生ずる。少数キャリアの一部は基板内で再結合す
る。しかしながら基板の結晶の質は一般に、わずかな再
結合速度のみが生ずるように、または高いキャリア寿命
が生ずるように良好である。その結果、集積回路のデバ
イスが埋込まれているnウェルが相応に大きい横電流を
引き入れ、このことはたとえばバイポーラpnpトラン
ジスタの望ましくない能動化による集積回路の誤機能を
招く。
【0004】ヨーロッパ特許出願公開第0284979号明細
書に示されているように、前記の問題は基板が各ダイオ
ードを介して誘導性負荷を接続するための出力端子また
は参照電位に接続するための参照端子と接続されること
により解決されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は前記の
問題を別の手段で解決することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項1およ
び4に記載された特徴により解決される。
【0007】本発明の実施態様は従属請求項に記載され
ている。
【0008】
【発明の効果】本発明は、請求項1および4の特徴を有
する集積回路が集積回路の製造のために異なる構成のウ
ェハのみは必要とするが、それ以外には集積回路を製造
するためのプロセスが不変にとどまるという利点を有す
る。
【0009】
【実施例】以下、図面に示されている実施例により本発
明を一層詳細に説明する。
【0010】図1によれば、基板1の上にエピタキシャ
ル層2が施されている。エピタキシャル層2にはウェル
3、4および5が設けられており、それらのなかに集積
回路装置の個々の要素が実現されている。たとえばウェ
ル3は電力用トランジスタを含んでおり、ウェル4はド
ライバートランジスタを含んでいる。集積回路の個々の
要素の詳細は一般に当業者に知られている。たとえば文
献ウィトマン(D.Widmann)、メーダー(H.Maeder)、フリ
ードリツヒ(H.Friedrich) 著「高密度集積回路のテクノ
ロジー(Technologie hochintegrierter Schaltungen)」
シュプリンガー出版、1988年を参照されたい。
【0011】第1の実施例では基板1は通常のp基板に
くらべて高いドーピング密度、たとえば1017cm-3
りも大きいアクセプタドーピング密度を有するp導電形
である。ドーピング密度が高いほど、達成可能な結果は
効果的である。比較のために通常のp基板は約1015
-3のアクセプタドーピング密度を有する。p+ 基板の
上に約1×1015cm-3のアクセプタドーピング密度を
有するエピタキシャルp層2が施されている。ウェル3
ないし5はこのエピタキシャル層2内に、続いて製造す
べきデバイスと同じく、p基板の際に使用される集積回
路要素に対する製造プロセスの変更なしに製造され得
る。回路装置はエミッタとしてnウェル3、共通のベー
スとしてpエピタキシャル層およびp+ 基板、コレクタ
としてウェル5を有するnpnトランジスタとして動作
する。p+ 基板は鏡のような作用を有し、そこで電荷キ
ャリアが鏡映され、従って基板のなかに入り込まない。
【0012】集積回路装置の出力端子に接続されている
誘導性負荷の転流の際に、基板1とエピタキシャル層2
との間のp+ p接合により生ずるドリフト場は基板に注
入される少数キャリアを劇的に減ずる。少数キャリアは
+ 基板1とnウェル5との間の中間空間を主として横
方向に運動する。実施例ではnウェル5は注入された少
数キャリアを吸い出す保護リングとしての役割をする。
保護リング5の外側に配置されている電気的要素への悪
影響は生じない。
【0013】それにもかかわらずp+ ドープされた基板
に入り込み得る少数キャリアは低濃度にドープされたp
基板内におけるよりも著しく短いキャリア寿命を有し、
従って回路の機能に有害な作用を生じることはない。
【0014】幾何学的寸法に関しては、図1によるウェ
ハの全厚みは約300μmであり、またウェル3ないし
5と基板1との間のエピタキシャル層の中間範囲は3な
いし10μmのオーダーである。
【0015】本発明の第2の実施例は同じく図1により
説明することができる。相違点としては、基板1がnド
ープされており、またウェル5は電荷キャリアを吸い出
さない。n基板のドーピングは横電流抑制に対して非臨
界的であり、従ってそれは他の予め定められた観点によ
り設定され得る。エピタキシャルp層2の層厚およびド
ーピングは第1の実施例の場合と同様に選ぶことができ
る。
【0016】先ずエピタキシャル層2、次に基板1内へ
ウェル3を介して少数キャリアを注入する場合には、n
基板内の電荷キャリアは多数キャリアであり、従って前
記の問題に関して有害でない。
【0017】図2による第3の実施例ではpドープされ
た基板1内に、それぞれ高密度にドープされたp+ 絶縁
トレンチにより互いに電気的に絶縁されているnドープ
されたウェルが形成される。第1のウェル内にエミッタ
E、ベースBおよびコレクタ端子Cを有するバイポーラ
トランジスタTが通常の技術で製造されている。本発明
により、非線形要素としてのダイオードD1がコレクタ
として作用するnウェルと参照電位に接続するための参
照端子Rとの間に阻止方向に接続されている。そのため
にnウェル内にpドープされた範囲が作られ、また参照
電位と接続される。同様にしてもちろんMOSトランジ
スタにおいてもソースまたはドレイン端子がこのような
ダイオードD1を介して参照電位、すなわち接地点に接
続され得る。負のnウェルに通ずる電荷キャリア注入の
際に、横電流はダイオードD1を介して流出させること
ができる。しかしこのことは、基板が電位的に追随また
は浮動し得るときにのみ可能である。そのために、参照
端子Rは2つの逆並列に接続されているダイオードD2
およびD3を介して基板Sと接続されている。
【0018】
【発明の効果】以上詳細に説明した本発明は誘導性負荷
を駆動するための集積回路を前記の問題に対して、特に
回路装置の誤機能に対して有効かつ確実に保護する。さ
らに本発明は簡単かつ経済的に製造可能であり、その際
に集積回路装置に対する製造方法が変更される必要はな
く、せいぜいレイアウトの変更が行われるだけである。
本来のプロセスの進行は不変にとどまり得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による特徴を有するウェハの断面図。
【図2】回路装置を説明するためのウェハの断面図。
【図3】図2に対する等価回路図。
【図4】本発明の問題を説明するための公知の原理回路
図。
【符号の説明】
1 基板 2 エピタキシャル層 3〜5 ウェル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板および多数の絶縁されたウェルと、
    負荷要素を接続するための出力端子とを有する誘導性負
    荷要素に対する集積ドライバ回路装置において、p導電
    形を有する高密度にドープされた基板(1)とその上に
    施された等しい導電形のエピタキシャル層(2)とを有
    し、エピタキシャル層(2)内にウェルが配置されてお
    り、その際に出力端子に対応付けられているウェル
    (3)を横方向に包囲するnドープされた領域(5)が
    設けられていることを特徴とする誘導性負荷要素に対す
    る集積ドライバ回路装置。
  2. 【請求項2】 基板のアクセプタドーピングがエピタキ
    シャル層のアクセプタドーピングよりも少なくとも2桁
    大きいことを特徴とする請求項1記載の回路装置。
  3. 【請求項3】 誘導性負荷要素の転流の際に電気的ドリ
    フト場が基板(1)およびエピタキシャル層(2)の移
    行範囲内に生ずることを特徴とする請求項1または2記
    載の回路装置。
  4. 【請求項4】 基板および多数の絶縁されたウェルと、
    負荷要素を接続するための出力端子とを有する誘導性負
    荷要素に対する集積ドライバ回路装置において、nドー
    プされたエミッタとしてのウェル(3)と、ウェル
    (3)を横方向に包囲するnドープされたコレクタとし
    ての領域(5)と、p導電形を有する高密度にドープさ
    れた基板(1)と、その上に施されたベースとしてのエ
    ピタキシャル層(2)とを有するnpnトランジスタを
    含んでいることを特徴とする誘導性負荷要素に対する集
    積ドライバ回路装置。
  5. 【請求項5】 誘導性負荷要素をドライブするために使
    用されることを特徴とする請求項1ないし41つに記載
    の集積ドライバ回路装置。
JP7099622A 1994-04-06 1995-03-31 誘導性負荷要素に対する集積ドライバ回路装置 Pending JPH07297373A (ja)

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DE4411869A DE4411869C2 (de) 1994-04-06 1994-04-06 Schaltungsanordnung mit einer integrierten Treiberschaltungsanordnung
DE4411869.4 1994-04-06

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EP (1) EP0676808B1 (ja)
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DE (2) DE4411869C2 (ja)

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