JPH0799327A - モノリシックダイオードアレイ - Google Patents
モノリシックダイオードアレイInfo
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Abstract
子を素子の上表面にもうけ、共通端子をケースの任意の
ピンに接続可能な構成を提供することを目的とする。 【構成】 第1導電型の半導体ウェハーの上に半導体素
子を形成する。素子はウェハーの上表面に第2導電型の
複数の第1領域を有する。又、素子の上表面には第2導
電型の第2領域と第1導電型の第3領域がもうけられ
る。第2金属層が第2及び第3領域をコートする。第1
導電型の第4領域がウェハーの下表面にもうけられ、第
1及び第2領域と対向する。第2導電型の第5領域が下
表面にもうけられ第3領域と対向する。裏表面金属層は
ウェハーの下表面を覆う。
Description
関する。
ダイオードD1−1,D1−2,D1−3,…D1−n
は保護対象の線に結合する第1端子T1−1,T1−
2,T1−3,…T1−nと、基準電位に結合する第2
共通端子T2とを有する。図示の例では全てのダイオー
ドは共通のカソードを有するが、アノードを共通にして
カソードを保護対象の線に結合する対称アレイも可能で
ある。
部品として作成する従来の技術の断面を図1Bに示す。
アレイはN型基板1にモノリシック半導体素子として実
現される。P型領域P1−1,P1−2,P1−3,…
P1−nが基板1の表面に形成される。高ドープのN型
領域N1が基板1の下部表面に形成される。素子の上部
表面は絶縁層(例えば酸化シリコン層2)でコートさ
れ、金属M1−1,M1−2,M1−3,…M1−nが
各々領域P1−1,P1−2,…P1−nに接触する。
金属M2が裏面に形成されて領域N1に接触する。金属
M1−1〜M1−nはダイオードD1〜Dnのアノード
を形成し、裏面金属M2は共通カソードを形成する。素
子は、例えば溶接で、金属ベース3に搭載される。
属ベース3はリードフレームの一部である。リードフレ
ームは金属板で、適当に切断されて、ベース3、ピン
(図1Cのハッチング)を構成する細片T1−1〜T1
−n+2、及び接続時にフレームを機械的に保持するた
めのリンク素子(図1Cのマル印)とをふくむ。接続
は、ワイヤW(通常は金線)による、チップの金属領域
M1−1〜M1−nの、ピンT1−1〜T1−nへの接
続をふくむ。最後の2つのピンT1−n+1とT1−n
+2はベース3の延長である。実際には、2点(ピンと
金属層)の間を糸で溶接する機械は非常に精密で、所定
の高さ(ピンとチップの上表面)の2点、異なる高さの
点、又は同じ高さの点(ピンとベース)の間の溶接を正
確に調節することは困難である。
れ、金属領域が金線でフレームのピンを構成する素子に
接続されると、チップは図1Cの点線5で示すパターン
に従ってプラスチックに埋め込まれ、リードフレームの
ピンの間の結合素子(図1Cのマル印)は切断されて除
去される。図1Cは本発明が解決しようとする問題点の
みを示している。実際にはケーシングはSO20のごと
く2列のピンをもつことができる。
するカソード接続は、不可避的に外側のピン例えばT1
−n+2と対応するピンに結合する。カソード端子(単
数又は複数)は接地されることが多く、従ってユーザは
接地端子が特定のピン例えば第3ピン又は第7ピンに近
接していることを希望し、外側のピン(片側に10ピン
の場合はピン10とピン20、又はピン1とピン11)
には近接しないことを希望する。図1Cの構成ではその
ような配置は不可能である。
半導体チップの注入や拡散などの工程は複合動作であり
素子の機能に影響を与える。これらの工程(前工程と呼
ぶ)は、後工程と呼ばれる、チップをケースに実装する
技術に比べて、必要なコストが少ない。従って、実装工
程を単純化するために、シリコンに拡散する工程が複雑
化しても、全体として素子のコストは低下する。
端子がケースの任意のピンに接続可能な、実装作業の容
易なモノリシック素子を提供することにある。
ダイオードの直列抵抗を最小にする素子を提供すること
にある。
は、半導体ウェハーの垂直方向に構成される保護ダイオ
ードを有する。ダイオードアレイの第1電極はウェハー
の第1表面の少なくともひとつの列にそってもうけられ
る。第1表面には、前記列の長さにそってのび、素子の
裏表面の第2電極の電位にほぼ等しい電位をもつ接触領
域がもうけられる。
の半導体ウェハーの上に構成され、ウェハーの上表面に
構成され第1金属層でコートされる第2導電型の複数の
第1領域と、ウェハーの上表面に構成される第2導電型
の第2領域及び第1導電型の第3領域と、第2及び第3
領域をコートする第2金属層と、底表面にもうけられ第
1及び第2領域と対向する第1導電型の第4領域と、底
表面にもうけられ第3領域と対向する第2導電型の第5
領域と、裏表面金属層とを有する。
は上表面の辺にそう少なくともひとつの列にそっての
び、第2及び第3領域は前記列に平行な線にそってのび
る。
々P型導電型(P型半導体)及びN型導電型(N型半導
体)の一方を指し、第1導電型がP型のときは第2導電
型はN型であり、第1導電型がN型のときは第2導電型
はP型である。
ける厚さは図示と説明のためのもので、実際のものとは
相違する。
ープのN型半導体基板10、通常はシリコン、により作
成される。P型拡散領域P1−1〜P1−nが基板10
の上表面に構成される。領域P1−1〜P1−nと基板
10のドーピングレベルは、アバランシェダイオードが
所望の降伏電圧をもつように決定される。領域P1−1
〜P1−nの下部には、基板10の下表面から高ドープ
のN型領域N1がもうけられる。領域P1−1〜P1−
nは金属M1−1〜M1−nと対応し、基板10の下表
面は金属M2と対応する。
本発明の特徴は、追加の層とそれに関連する構成にあ
る。
領域P2とN型領域N2の層をふくむ。領域P2とN2
は金属M3に関連する。領域P2は領域N1の部分の前
にのび、領域N2は基板の下表面にもうけられるP型領
域P3の前にのびる。金属M2は領域N1とP3をコー
トする。
層M3に結合する。第1のパスは領域N1から領域P2
にのび、カソードをM2に、アノードをM3に結合する
ダイオードを構成し、このダイオードは図3のD2で示
される。第2のパスは領域P3から領域N2にのび、ア
ノードをM2に、カソードをM3に結合するダイオード
を構成し、このダイオードは図3のD3で示される。第
3のパスは基板の厚さ(層N2の厚さを減じる)に対応
する抵抗Rで構成される。本発明の素子の接続の極性に
かかわらず、金属層M2とM3の電位はダイオード(D
2またはD3)の順方向電圧降下分だけ相違する。
(i=1〜n)と金属層M3の間に順方向バイアスされ
たダイオードに直列に保護ダイオードD1−iを提供す
る。接続すべき全ての金属はチップの上表面にあり、下
表面には接続されない。従って、リードフレームは容易
にM1−1〜M1−n及びM3に接続される。何故なら
これらの金属は素子の同じ表面の同じレベルにあるから
である。
説明する。ここでは、金属層M3はチップの上表面の全
長にわたってのび、例えば、各ダイオードM1−1〜M
1−nがチップの縁に配置されるときはチップの中央を
のびる。
ふくまない素子の上面図である。この実施例では、領域
P1−1〜P1−nは素子の縁の2本の平行線にそって
配置される。拡散層P2は2つに分割され、一方(P2
−1)は図の右側にのび、他方(P2−2)は領域P1
−1〜P1−nの2列の間にのびる。同様に、拡散N2
は2つに分割され、N2−1は領域P1−1〜P1−n
の2列の間にのび、N2−2は図の右側にのびる。
領域P2−1とN2−1を省略してP2−2とN2−2
のみとしてもよい。
す。図2Cにおいて、金属層M3は2列の金属層の列M
1−1〜M1−nの間にのびると共に図の右側にのび
る。右側の部分はオプションである。又、別のオプショ
ンとして、左側に、P2−1及びN2−1に対称に金属
層M3を配置してもよい。
かれている。領域N1は、上表面のP1とP2の全領域
の下部にのび、領域P3は上表面のN2の下部にのび
る。従って、N2−1の下にP3−1があり、N2−2
の下にP3−2がある。
けることにより、金属層M3は実装工程を複雑化せずに
どのピンにも接続することができ、素子のケーシング工
程が簡略化される。従って、図2Cにおいて、ケースの
どのピンも糸により中央金属層M3に接続でき、同じチ
ップと同じリードフレームを使って、中央金属層M3に
接続するピンを交換するのみで、ユーザの特殊な要望に
応じることができる。
保護ダイオードをもつチップを実装した。チップのサイ
ズは1.5×3mmで、厚さは0.35mmである。ダ
イオードの降伏電圧は10ボルトである。半導体の導電
型は上述と逆で、基板10はP型でドーピングレベル1
017atoms/cm3 である。層P1,P2,N2,
P3(各々N型、N型、P型、N型)の表面濃度は全て
1020atoms/cm3 の範囲内である。
あり、共通端子M3をケースのどのピンにも接続するこ
とができ、リードフレームへの接続が容易であると共
に、ユーザの特殊な要望に応じることができる。
の回路を示す。
造の断面図である。
る。
ク構造の図2BのA−A断面である。
面図である。
域 M1−1〜M1−n,M2,M3 金属化層 D1−1〜D1−n ダイオード
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体ウェハー(10)の垂直方向に構
成される保護ダイオードアレイを集積化した半導体素子
において、 ダイオードの第1電極(P1−1〜P1−n)は素子の
第1表面の少なくともひとつの列にそって配列され、 前記第1表面には前記列のほぼ全長にわたってのびる接
続領域(M3)がもうけられ、その電位は素子の裏表面
の第2電極(M2)の電位にほぼ等しいことを特徴とす
る、モノリシックダイオードアレイ。 - 【請求項2】 第1導電型の半導体ウェハー(10)
と、 該ウェハーの上表面にもうけられ、第1金属層(M1−
1〜M1−n)をコートされる、複数の第1領域(P1
−1〜P1−n)と、 前記ウェハーの上表面にもうけられる、第2導電型の第
2領域(P2)及び第1導電型の第3領域(N2)と、 第2領域と第3領域をコートする第2金属層(M3)
と、 基板の裏表面にもうけられ、第1及び第2領域と対向す
る第1導電型の第4領域(N1)と、 基板の裏表面にもうけられ、第3領域と対向する、第2
導電型の第5領域(P3)と、 裏表面金属層(M2)と、を有することを特徴とするモ
ノリシックダイオードアレイ。 - 【請求項3】 第1領域が素子の辺にそう少なくともひ
とつの線にそってもうけられ、第2及び第3の領域が前
記線に平行な線にそってのびる、請求項2記載のモノリ
シックダイオードアレイ。
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