JPH0774357A - 電流制限回路 - Google Patents

電流制限回路

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JPH0774357A
JPH0774357A JP6111760A JP11176094A JPH0774357A JP H0774357 A JPH0774357 A JP H0774357A JP 6111760 A JP6111760 A JP 6111760A JP 11176094 A JP11176094 A JP 11176094A JP H0774357 A JPH0774357 A JP H0774357A
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well
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metallization
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JP6111760A
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English (en)
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Ayela Christophe
エーラ クリストフ
Leturcq Philippe
レチュルク フィリップ
Jalade Jean
ジャラド ジャン
Sanchez Jean-Louis
サンシェ ジャン−ルイ
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STMicroelectronics SA
STMicroelectronics lnc USA
Original Assignee
SGS Thomson Microelectronics SA
SGS Thomson Microelectronics Inc
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Publication date
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • 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]
    • H10D89/601Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H02H9/025Current limitation using field effect transistors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D1/00Resistors, capacitors or inductors
    • H10D1/40Resistors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S438/942Masking

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 2端子電流制限素子を開示する。 【構成】 一番目の導電率の基板;二番目の導電率の分
離井戸;各々の井戸における一番目の導電率の一番目の
環状領域;一番目の環状領域の周辺部分とそれぞれの井
戸の周辺部分との間の低いドーピングレベルを有する一
番目の導電率に対する二番目の環状領域;二番目の環状
領域と基板の表面部分の上にある絶縁層;回路の上側表
面をコ−ティングしている一番目のメタリゼーション;
回路の下側表面をコ−ティングしている二番目のメタリ
ゼーションから成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電流制限回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に負荷を過電流から保護するには2
つのタイプの回路が使用されている。最も一般的な保護
の方法は負荷に並列にクリップ、すなわちブレークオー
バー電圧制限回路を配置することである。しかし、幾つ
かの場合直列回路が必要となる。この種の回路は殆ど使
用されないが、これは半導体素子の形で構成される時、
一般に電流または電圧検出装置および分離された制御装
置が必要であるからである。それ故、このような保護回
路はかなり複雑な制御回路を内蔵した制御端子を有する
装置と成る。2端子直列素子には主なものとしてフュー
ズまたはバリスタが含まれている。フューズの欠点は過
負荷の後に交換する必要があることである。バリスタは
現在高価な素子であるがそのスレショルドは必ずしも常
に正確には決定されず、また環境に左右される(より詳
細には温度に左右される)。更に、バリスタには必ず熱
慣性が存在し、更に例えば交互に非常に短時間に変化す
る過電流を保護できない。
【0003】更に、電流制限素子として空乏型MOSト
ランジスタの使用が提案されているが、この電流制限素
子の一番目の端子はトランジスタのゲートとソースを相
互に接続することにより形成されており、電流制限素子
の二番目の端子はトランジスタのドレーンにより形成さ
れている。この研究は例えば1969年12月9日に登
録されたUS−A−3603811に記載されている。
しかし、前述の特許ではこの欠点が解決されておらず、
従ってこの種の装置はいかなる応用にも実施されていな
い。
【0004】この発明は負荷の短絡に対して保護しよう
とするものではなく、瞬時の過電流例えばけい光ランプ
のスイッチオンの時に生ずる過電流を保護しようとする
直列保護回路である。この発明は更に保護スレショルド
が非常に広範囲、例えば数10ミリアンペアから数アン
ペアの範囲の時に適応している。
【0005】電流制限回路の従来の図を図1に示してい
る;この図は負荷Lと直列に電流制限素子1を置くこと
から成る。負荷L内の電流が通常の値であれば電流制限
素子のインピーダンスは可能な限り低くなることが好ま
しいことは勿論である。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は簡単で
価格の低い電流制限素子を提示することである。
【0007】この発明の他の目的は制限電流が殆ど温度
に左右されない電流制限素子を提示することである。
【0008】この発明の更に他の目的は二方向電流制限
素子を提示することである。
【0009】これらの目的および当業者に明らかな他の
目的を達成するため、この発明の内容には空乏型MOS
またはIGBTトランジスタを使用しているが、これら
のゲートおよびソース電極は直列な電流制限素子として
単独のメタリゼーションにより形成されている。
【0010】より詳細には、この発明の他の内容には2
端子電流制限素子があるが、この素子には次のものが含
まれている;一番目の導電率の基板;基板の上側表面に
形成された二番目の導電率の分離井戸;各々の井戸にお
いてドーピングレベルの高い一番目の導電率の一番目の
環状領域;一番目の環状領域の内側周辺と各井戸の周辺
との間にある一番目の導電率でありドーピングが低く浅
い二番目の環状領域;二番目の環状領域をコーティング
し更に井戸の間の基板の表面部分をコーティングしてい
る絶縁層;素子の上側表面をコーティングしている一番
目のメタリゼーション;素子の下側表面をコーティング
している二番目のメタリゼーション。
【0011】この発明の実施態様には更にドーピングの
高い一番目の導電率の一番目の周辺領域と、基板の面積
により一番目の周辺領域から分離された二番目の内側周
辺領域があり、前記のドーピングの低い二番目の周辺領
域は二番目の導電率である。
【0012】この発明の他の実施態様にはドーピングの
高い二番目の導電率の中央領域がある。
【0013】この発明の他の実施態様によれば、それぞ
れ分離された井戸の中央領域は周辺部分より高くドーピ
ングされている。
【0014】この発明の他の実施態様によれば、2端子
素子には基板の下側表面の上に同一の井戸、領域、層が
あり、これにより二方向電流制限素子を構成している。
【0015】この発明の他の実施態様によれば、素子は
2つのヒートシンクの間ではんだ付けされている。
【0016】この発明には更に前述の2端子素子を製造
する方法が含まれている。
【0017】より一般的には、この発明は相互に接続さ
れたソースとゲートを有する垂直空乏型MOSまたはI
GBTトランジスタを過電流源と直列に有する電子回路
を開示している。
【0018】
【実施例】図2は負荷Lおよび電流制限素子10を有す
る回路を示している。素子10はゲートがソースに接続
された簡単な空乏型MOSトランジスタである。
【0019】空乏型MOSトランジスタは従来のタイプ
の素子で、ドレーン−ソース電流/電圧曲線を図3に示
している。しかし、従来の回路のように、この素子は3
端子素子として使用されており、ゲート端子はMOSト
ランジスタをオン状態からオフ状態に切替えるため使用
されている。図3の特性曲線から、素子10が完全に電
流クリッピング装置の機能を満たすことはゲート−ソー
ス間の電圧がゼロ、すなわちゲートとソースの間が接続
されていることに対応している。素子を通して流れる電
流がImより低い限り、端子間の電圧降下は小さな値V
mより低く、すなわち素子の抵抗は低い。反対に負荷を
流れる電流がImを越える範囲まで図2の回路の電圧V
が増加すると、この電流は素子によりこの値に保たれ、
更に素子の端子の電圧は適宜増加する。それ故、過剰な
エネルギーは素子10により吸収される。素子の電圧は
アバランシュ電圧VMに対応する値を越えない。素子の
電圧がVMを越えると素子を流れる電流が再び増加し始
め、素子は素子または負荷Lにダメージを与える場合の
あるアバランシュモードに入る。
【0020】このように、この発明による素子は負荷L
が素子10により吸収される瞬時の過負荷を受け、また
は発生する応用分野の電流制限回路として動作する。例
えば前述のようにスイッチングオンの時過電流を生ずる
けい光ランプの安定回路の場合がある。
【0021】この場合でも、素子の中に生ずる熱は急速
に放出され、制限電流は熱の関数としてほぼ一定とな
る。このような要求は外部接続された3つの電極を有す
るMOSトランジスタが使用される時満足されない。
【0022】この発明の目的は図4Aから図4Iに示し
た典型的な製造方法に関して記載される電流制限素子を
実現することである。
【0023】図4Aに示すように、この発明による素子
は同一の導電率のかなり高くドーピングされた基板12
の上に形成されたドーピングの低い層11を有するシリ
コンウェーハから形成されており、この図はN+ タイプ
の基板の上にNタイプのエピタキシアル層が形成された
場合である。層11の上側表面は絶縁層、すなわち従来
からある例えば厚さが1μmであり窓15がエッチング
されている酸化層14でコーティングされている。従っ
て、上側の表面は基板の注入エリアにドーピングレベル
の高い(P+ )P導電率を与えるようにドーパントのイ
オン注入を受けている。このイオン注入は矢印16で示
されており、例えば50keVで数1015atoms/
cm2 のほう素注入に対応している。酸化層14の厚さ
(ほぼ1μm)が注入効果から層11のエリアを保護す
るのに十分な厚さであることは勿論である。
【0024】図4Bに示す段階では、新しいマスキング
およびホトエッチングが幅の広い窓15に対し行なわれ
ている;更に矢印17で示すPタイプのドーパントが注
入されている。このPタイプのドーパントの注入は図4
AのP+ タイプのドーパントの注入と同様であるが濃度
は小さく、更に例えば50keVで数1014atoms
/cm2 のほう素注入に対応している。
【0025】図4Cのステップの間に、酸化層14は素
子の周辺が再びエッチングされており、プレ注入酸化が
行なわれ、例えば厚さがほぼ0.03から0.05μm
の薄い酸化層20を形成し、更に矢印18で示すように
- 注入、即ち図4Aと図4Bの注入に等しいが濃度が
低い注入が行なわれており、例えば50keVで数10
12atoms/cm2 のほう素注入に対応している。
【0026】図4Dに示す次のステップの間、素子は注
入ドーパントを拡散させるため大気圧で焼きなまされ
る。このようにして互いに分離されておりドーピングの
高いP+ タイプの中央領域21とドーピングの低いPタ
イプの周辺領域22を有したPタイプの井戸が得られ
る。領域21、22には例えばドーピングレベルがそれ
ぞれ1019atoms/cm3 と1017atoms/c
3 の表面がある。図4Dには更に図4Cの注入に対応
するP- タイプの領域24を示している。領域24は以
後に示すが、電線路電界(electric line
field)を改善し装置の降伏電圧を増加するよう
に装置の周辺で広がっている。更に接触子の役目を果た
すP+ タイプの中央領域26も以後に示す通り取り入れ
ることができる。
【0027】図4Eに示す次のステップの間、窓28は
素子の周辺にある酸化層14内でエッチングされてお
り、光感応レジストマスク29が形成されている。マス
ク29は、井戸21、22の内側周辺に配置された環状
のエリア内にこの薄い酸化層が見えるように、図4Cの
段階の間に形成された薄い酸化層を覆っている。従っ
て、Nタイプのドーパントは矢印30で示すように高い
濃度で注入されている。ドーパントはエリア28の基板
内に、しかも薄い酸化層20を通して井戸21、22の
周辺エリアに直接注入されている。
【0028】図4Fに示す次の段階の間、素子は酸化環
境の中で焼きなまされるが、これにより酸化層は厚くな
り、更に新しい酸化層32がむきだしの領域および非常
に薄い酸化層20でコーティングされた領域の上に形成
されている。この再酸化の段階は酸化層32の厚さがほ
ぼ1μmになるまで続く;酸化層14の厚さはほぼ1.
5μmとなる。このように図4Fに示す構造が得られる
が、この図の中でN+タイプの環状領域34は井戸の上
側の表面に形成されている(領域34の拡散の間、井戸
21、22も拡散し拡大することに注意する必要があ
る)。
【0029】領域34の外側の限界は井戸22の外側の
輪郭を定める役目をする図4Bに記載されたマスクによ
り定められることに注意する必要がある。それ故、環状
領域34の外側の周辺と井戸22の外側の周辺は一様に
並べられている。これらの周辺の距離はMOSトランジ
スタのチャネル領域に対応しているが、この距離は一様
に並べることにより正確に決定される。
【0030】更に、図4Eの窓28を通したN+ タイプ
の注入により従来のストップチャネルとして動作するN
+ タイプの周辺領域36が形成される。
【0031】図4Fに示す段階の終わりには、二重拡散
垂直MOSトランジスタの半導体構造に対応した構造が
形成されている。このトランジスタは通常オフである。
前述のように、この発明の目的は通常オンのMOSトラ
ンジスタ、または通常空乏型MOSトランジスタと呼ば
れるトランジスタを提示することである。この目的を達
成するため、井戸22の周辺表面領域の導電率を変える
必要がある。これは図4Gに示すように環状領域34に
対し外側である井戸22の領域にわたり酸化層14−3
2をエッチングすることにより行なわれる。酸化領域1
4−1は隣接した井戸が離れている基板の中央の部分に
置かれ、プレ注入薄型酸化フィルムが成長していること
が好ましい。従って矢印36で示すようにNタイプのド
ーパントが注入されている。
【0032】図4Hは焼きいれおよび再酸化の後に得ら
れる構造を示している。図4Hは図4Aから図4FのM
OSトランジスタセルの近傍の部分を拡大して示してい
る。MOSトランジスタのセルにはPタイプの井戸21
−22と、N+ タイプの環状領域34と、更に環状領域
34の周辺と井戸22の周辺の間に形成されたチャネル
領域の表面にN- タイプの領域38とがある。このN-
タイプの領域38は領域22の導電率を変え、所要の制
限電流値Imに到達するため所要のドーピングレベルを
与えるため、十分な濃度で行なわれた注入36から生ず
る。
【0033】制限電流の値Imは次式で表される: Im=μnox(Z/L)(VT2 /2 (1) ここにμn は電子の移動度、Coxは酸化ゲート層42の
単位表面当たりの静電容量、Zはチャネル幅、VT はM
OSトランジスタの空乏スレショルド電圧でチャネル領
域38のドーピングレベルに直接関係している。
【0034】例えば、領域22の表面濃度が1016から
1017atoms/cm3 ならば、注入36は領域38
にほぼ3×1016から5×1017atoms/cm3
ドーピングレベルを与えるように行なわれる。
【0035】Nタイプの空乏注入はほぼ1020atom
s/cm3 であるドーピングレベルを変えることなしに
環状領域34とオーバーラップしている。他方、Nタイ
プの空乏領域もエピタキシアル層11の表面部分をオー
バーラップしており、もともとはドーピングレベルの低
い(ほぼ1015atoms/cm3 )このエピタキシア
ル層のドーピングレベルを前述の値まで増加させる。こ
のオーバーラップした領域は図4Hで39と表示してい
る。酸化層14の残りの部分14−1の下に幾つかの領
域40があるが、ここではエピタキシアル層のドーピン
グレベルは変化していない。この配置は所要の素子の降
伏電圧を改善する利点を有している。
【0036】注入および焼なましの段階が行なわれた
後、酸化の段階が行なわれ、層42が所要のゲート絶縁
の厚さを得る条件の下で(層35を厚くした)酸化層4
2が成長する。
【0037】最後の製造段階を図4Iに図示する。マス
キングの段階は各セルの中央領域にわたり酸化層14、
32、42をコーティングするため、更にP+ タイプの
領域21の上側表面およびN+ タイプの環状領域34の
内側部分をエッチングするため行なわれている。その
後、メタリゼーション44が形成される(幾つかの導電
層の堆積により可能)。同じメタリゼーション(図示し
ていない)が素子の下側表面の上に形成されている。こ
のように、元々は導電性のVDMOS空乏型トランジス
タに対応して、上側表面のメタリゼーションと下側表面
のメタリゼーションを有する2端子素子を直接得ること
ができるが、このメタリゼーションはソースメタリゼー
ションとゲートメタリゼーションの役目をしている。
【0038】メタリゼーションでコーティングされた上
側表面および下側表面を有するこのような構造の大きな
利点は、例えばはんだ付けを通してヒートシンクの役目
をする2つの導電ウェーハの間にこの発明による素子を
取り付けることができることである。
【0039】交互にヒートシンクと関連を有するヒート
シンクプレートの間に取り付けられたこの素子により素
子が高温になることを制御でき、これにより安定した特
性および比較的高出力回路にこの素子を使用することが
可能となる。
【0040】この発明の特徴の一面によれば、空乏型チ
ャネル38のドーピングレベルは温度が上昇した時一定
即ち電流Imを減少させるように選択されている。実際
には、Cox,ZおよびLを考慮し式(1)の微分および
Imで除算することにより、次式のように温度依存が殆
どなくなる: (dIm/dT)・(1/Im)=(dμn/dT)・(1/μn )+2( dVT /dT)・(1/VT ) (2) ここにTは温度である。
【0041】dμn /dTは負、dVT /dTは正であ
ることに注意する必要がある。
【0042】所定の温度変化、例えば温度範囲が300
Kから400Kの範囲、または300Kから450Kの
範囲に対し、dμn /μn は素子の本来の特徴と独立な
値を取るが、dVT /VT はVT に左右される、即ち主
にチャネル38のドーピングレベルに左右される。次の
表に示すように、このドーピングレベルは2dVT /V
T の絶対値をほぼdμn /μn 以下にするためVT が4
および6ボルト内になるように選択される。
【0043】
【表1】
【0044】実際、Imの値は温度が増加の時減少し、
素子に自己保護機能を与えることが好ましい。
【0045】図5はこの素子の平面図で、ラインIV−
IVに沿った横断面図を図4Iに示してある。図5の平
面図には酸化層およびメタリゼーションを示していな
い。この図にはN+ タイプ周辺ストップチャネル領域3
6、電界分布を改善するP- タイプ領域32、更に種々
のセルが示されている。図4Hのように、図5には接続
を行なうために使用される中央領域26が示されてい
る。しかし、この領域はオプションでありこの発明に基
づく素子が2つのヒートシンクの間に取り付けられてい
る時は使用されない。同様に、セル(図4H、図4I)
の間に不変の基板ドーピングレベルを有する領域40は
一般に必要なく、素子の降伏電圧を増加させたい時のみ
形成される。図5に示すそれぞれのセルは大きさが50
×50μmであり、セル間の距離もほぼ50μmとする
ことができる。
【0046】図6はこの発明による二方向電流制限素子
の概略の横断面図である。図6では、基板の上側部分は
図4Iに示す部分と同じで、種々の領域および層には同
じ参照番号が付けられている。更に、同じ領域と層が基
板の上側表面と対照に形成されおり、プライム符号が付
けられている。このように2端子二方向電流制限素子が
与えられるが、この素子は各極性内でIGBT素子とし
て作用する(この特許の最後の部分に記載している)。
【0047】図7はこの発明による電流クリッピング素
子の使用例を示している。図7において、整流ブリッジ
50は例えば220ボルトの交流電圧源を通して加えら
れ、フューズ51は交流回路内に入っている。整流ブリ
ッジ50の直流電圧端子はコンデンサ52と並列に負荷
回路(図示していない)に接続されている。この発明に
よる電流クリッピング回路10は整流ブリッジの正極端
子とコンデンサ52の負極端子の間に置かれている。
【0048】図8に示すように、スイッチングオンの時
コンデンサ52を通る電流は電流クリッピング回路10
が無い場合曲線61のように流れる、即ちほぼ40アン
ペアまで急速に上昇し、コンデンサ52が充電される時
低下する。この発明による素子10を使用すると、例え
ばほぼ3アンペアの電流Imを有する曲線62に従う調
整チャージが得られ、高いピーク電流が避けられる。こ
の例では、素子10は端子を通し整流ブリッジ50から
全体が直流の電圧を取ると見做される。従って、この素
子は端子を通して300ボルトより高い電圧に耐えるよ
うに設計する必要がある。この素子用として、例えばほ
ぼ400ボルトの値Vm(図3に関連)が選択される。
【0049】この発明の図示した実施態様による素子の
2つの特別な特徴に注意する必要がある: −厚い酸化層におけるチャネルの長さを決定するマスク
の配列で、従来のMOSトランジスタでは、この配列の
マスクはゲートメタリゼーションから形成されている
(“メタリゼーション”は多結晶シリコンとなる); −独立したゲートおよびソースメタリゼーションの使用
で、従来のMOSトランジスタではトランジスタがゲー
トとソースが相互接続された回路に使用されている時で
も2つの異なったメタリゼーションが使用されている。
【0050】当業者に明らかなように、種々の変更が前
述の開示した実施態様、特に使用されるドーパントおよ
びメタリゼーション材料の特性に対し行なわれる。同様
に、ドーピングレベル、セルおよび素子の大きさは所要
特性の関数として選択される。当業者は使用するケーシ
ングのタイプを所要熱放射特性の関数として選択するこ
とができる。
【0051】更に、前述において、この発明による素子
10は相互接続されたゲートとソースのVDMOSタイ
プのトランジスタであると記載できる。周知のように、
IGBT即ちドーピングの高い後方の表面を有している
が垂直MOSトランジスタと同じ構造を持ち、ドーピン
グのタイプが基板と反対であり、例えばP+ タイプの基
板においてNタイプのエピタキシアル成長から得られる
素子は垂直MOSトランジスタと同じ動作特性を有して
いる。種々のドーピングレベルとセルの大きさが最適で
あれば、IGBTに対しては、電流−電圧の値はVDM
OSトランジスタに対して得られる値と非常に近いが、
通常の動作条件では抵抗値が低減されている。この特性
は高電圧装置に対し特に有利であるが、これはエピタキ
シアル層の抵抗が導通状態で無視できない程度の抵抗を
示すからである(図3に示す値Vmより低い値に対
し)。
【0052】この発明の1つの特別な実施態様について
記載したが、種々の変形、変更および改善が当業者には
容易に考えられるであろう。これらの変形、変更および
改善はこの開示の一部であり、この発明の内容および範
囲内である。更に、前述の記載は一例であり、これによ
り制限されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】直列電流制限素子の従来の回路
【図2】空乏型MOSトランジスタタイプの電流制限素
子を含む回路
【図3】空乏型MOSトランジスタタイプの素子の電流
−電圧曲線
【図4】製造段階におけるこの発明の素子の横断面図
【図5】この発明による素子の部分的な平面図
【図6】この発明による二方向電流制限素子の概略的な
横断面図
【図7】この発明による素子の応用例
【図8】図7の回路の動作を説明する電流タイミング図
【符号の説明】
1 電流制限素子 10 電流制限素子 11 ドーピングの低い層 12 ドーピングの高い基板 14 酸化層 15 窓 20 薄い酸化層 21 ドーピングの高いP+ タイプの中央領域 22 ドーピングの低いPタイプの周辺領域 24 P- タイプの領域 26 P+ タイプの中央領域 28 窓 29 マスク 32 酸化層 34 N+ タイプの環状領域 35 薄い酸化フィルム 38 N- タイプの領域 42 酸化層 44 メタリゼーション 50 整流ブリッジ 51 フューズ 52 コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9055−4M H01L 29/78 321 X (72)発明者 フィリップ レチュルク フランス国, 31650 オージエル, コ ート ドージエル 73番地 (72)発明者 ジャン ジャラド フランス国, 31320 カスタヌ トラサ ン, リユー ディ ラファージェ (番 地なし) (72)発明者 ジャン−ルイ サンシェ フランス国, 31750 エスカルケン, シュマン デュ ペシ 92番地

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二重拡散垂直(VDMOS)タイプの垂
    直空乏型MOSまたはIGBTトランジスタを有し、前
    記トランジスタのソースおよびゲートが1つのメタリゼ
    ーションから構成されている2端子電流クリッピング素
    子。
  2. 【請求項2】 次のものを有する2端子電流制限素子: (1)一番目の導電率の基板(11); (2)基板の上側表面に形成された二番目の導電率の分
    離井戸(21、22); (3)各々の井戸に高いドーピングレベルを有する一番
    目の導電率の一番目の環状領域(34); (4)一番目の環状領域の外側周辺部分と各々の井戸の
    周辺部分との間に低いドーピングレベルを有する一番目
    の導電率の二番目の浅い環状領域(38); (5)二番目の環状領域の上にあり、更に井戸の間の基
    板の表面部分の上にある絶縁層(42); (6)素子の上側表面をコーティングする一番目のメタ
    リゼーション(44); (7)素子の下側表面をコーティングする二番目のメタ
    リゼーション。
  3. 【請求項3】 更に次のものから成る請求項2に記載の
    2端子素子: (1)一番目の導電率でありドーピングが高い一番目の
    周辺領域(36); (2)基板中のある面積により一番目の周辺領域から分
    離されている二番目の周辺内側領域(24)で、前記の
    二番目の領域は二番目の導電率から成りドーピングレベ
    ルが低い。
  4. 【請求項4】 導電率が二番目のタイプでドーピングが
    高い中央領域(26)を有する請求項2に記載の2端子
    素子。
  5. 【請求項5】 それぞれの井戸の中央領域(21)が周
    辺部分(22)より高くドーピングされている請求項2
    に記載の2端子素子。
  6. 【請求項6】 素子の低い表面の上に同一の井戸と領域
    と層とを有し、これにより二方向電流制限素子を構成す
    る請求項2に記載の2端子素子。
  7. 【請求項7】 2つのヒートシンクの間ではんだ付けさ
    れている請求項1から6のいずれかの2端子素子。
  8. 【請求項8】 次の各ステップを有し一番目の導電率の
    基板(11)内に請求項2に記載の2端子素子を製造す
    る方法: (1)一番目のマスクを通し、二番目の導電率の井戸
    (21、22)を形成すること; (2)前記の井戸のそれぞれの中に、一番目のマスクお
    よび付加マスク(29)を使用して二番目の導電率の環
    状領域(34)を形成すること; (3)井戸(21、22)の外側部分と環状部分(3
    4)の間にあるそれぞれの井戸の周辺部分をカバーしな
    い三番目のマスクを使用し、前記の周辺領域の導電率を
    変化させるため一番目の導電率のドーパントを注入する
    こと; (4)ゲートを絶縁するため所定の厚さを有する酸化層
    を成長させること; (5)それぞれの井戸の中央部分の上に各環状領域の内
    側部分を有し酸化層をエッチングすること; (6)メタリゼーション(44)を形成すること; (7)後方表面の上にメタリゼーションを形成するこ
    と。
  9. 【請求項9】 前記の三番目のマスクが隣接井戸の間に
    ある基板の中間の面積を保護する部分(14−1)を有
    する請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 制限電流が温度の関数としてほぼ一定
    値を有するように一番目の導電率のドーパントのドーピ
    ングレベルが選択されており、環状領域の長さが前記の
    制限電流に対し所要の値を得るように選択されている請
    求項8に記載の方法。
JP6111760A 1993-05-10 1994-04-28 電流制限回路 Withdrawn JPH0774357A (ja)

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