JPS6373673A - サ−ジ吸収用半導体装置 - Google Patents

サ−ジ吸収用半導体装置

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JPS6373673A
JPS6373673A JP21835686A JP21835686A JPS6373673A JP S6373673 A JPS6373673 A JP S6373673A JP 21835686 A JP21835686 A JP 21835686A JP 21835686 A JP21835686 A JP 21835686A JP S6373673 A JPS6373673 A JP S6373673A
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Yasuo Hasegawa
長谷川 泰男
Kuniji Mizuno
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 不発明は、PN接合の逆方向非線形特性を主に利用する
サージ吸収用半導体装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に通信線及び各種電気機器の制御線などにおいては
、目然雷の直撃や誘導、或いは負荷の開閉などによって
サージ電圧が生じ、特に通信装置、他の電子機器などの
高密度モジュール化の進展に伴い、サージ電圧や過電圧
に極めて弱いIC,LSI素子などが多用されているた
め、電子機器にサージが侵入する前にサージアブソーバ
でもってサージを吸収する必要が多くなっている。
斯かるサージアブソーバは大別して族1!型のものと、
金属酸化物バリスタ或いはシリコン半導体バリスタの様
な固体素子とに分けられ、本発明の属する固体素子はサ
ージ電圧上高速で吸収する機能tMするが、サージ耐量
は比較的小さく、サージ耐量を大きくとればn寛容量が
大きくなるという相反した関係にある。そして静電容量
が大きくなると、電力損失が増え、特にこの傾向は高周
波伝送路、高速のデジタル信号伝送路などにおいて著し
くなるので、サージ吸収能力又はクランプ電圧に影響を
与えることなく半導体装置の静電容量を低減式せること
か型費になっている。
このような!#寛容量を低減したものとして特開111
B60−140878号公報に開示てれた半導体装置か
める。これは半導体装置の等価的な静電容量を小さくす
ることt主目的として、1つ以上の主PN接合の逆方向
非線形特性を利用する半導体装置内にその主PN接合と
は逆方向となる小石な容量低減用PN接合を形成してそ
の順方向特性上利用することによシ、主PN接合による
静電容量に対し容量低減用PN接合による小さな容量低
減用の静電容t’に直列に与え、これによって半導体素
子全体の静電容量を充分に小石<シ得る半導体装置を提
供したものでめる0 オ呑図<、A) 、 CB)により単一の半導体基板に
双方向のサージ吸収用素子と容量低減用素子と勿形成し
た従来例について述べる。
従来のサージ吸収素子について、先ずn−低不純物濃度
の半導体基板10両側からp型不純物を拡散してp不純
物濃度の半導体146&、6bを形成することによシ、
主PN接合J1* J1’を形成する0半導体層6aに
n+高不純物濃度の小頭域7aとn不純物濃度の小領域
7bと音形成し、半導体層6bKn+高不純物濃度の小
領域71 aとn不純物濃度の小領域7/bとt形成す
る。更に、小頭域7 b 、 7’bにはp+高不純鐘
鑓度の小領域1”が夫・形成され、小頭域9に形成され
た電極8と小頭域7aに形成された電極10とか電気的
に結合され、小領域9′に形成嘔れた電極8′と小頭域
7′aに形成嘔れた電極10″とか電気的に結合式れる
0また導電性薄膜11 、11’でもって、半導体層6
&と小頭域7b、半導体層6bと小頭域7’b Fi夫
々電気的に短絡される。この様な構成によれば、単一の
半導体基板でもって、同図(B)に示す様な双方向性サ
ージ吸収用半導体装1!12得ることが出来る0 同図(A)とCB) ’r:対比させると、主PN接合
J1  + Jl’は夫々サージ吸収用素子D□ 、D
1′のPN接合を与え、PN接合J2  e ’z’は
夫々容量低減用素子D3sD3’のPN接合を与える。
また容量低減用素子り、 * D3’の構成とは異なる
か、PNN接合、 l J3’は容量低減用素子D2 
+ D2’のPN接合を夫々与える。
従って、この様な双方同性サージ吸収用半導体装置によ
れば、逆向きに直列接続されたサージ吸収用素子DI 
+ DI’に対し、逆向きでかつ並列接続嘔れた一対の
容量低減用素子D2とり1、D2′と烏′會夫々直列に
接続した構成となるので、半導体装置全体の静電容量を
小さくできると共に、サージ電流吸収時のはね上vt圧
七最少限に抑制できる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしこの様な従来のサージ吸収用半導体装置は半導体
基板10両主面から不純物tドーグせねばならないので
、製造工程が複雑になり、コストが筒くならざるt得な
いという欠点があるのは勿論のこと、端子12と12′
間に存在するPN接合の数が多いので電圧降下が大きい
という欠点がある。また、静電容量を小石くするために
は不軛′#濃度の小さい半導体基板1を用いるのが良い
が、この半導体基板1は機械的な強度等の関係からその
厚みt600〜400μmよりも更に薄くすることは難
しく、このような半導体基板10両側の所定領域に不純
物濃度の領域7aw7’ae7b+7’bh浅く形成す
る(静電容量を小さくするため)構造なので、これら領
域7aと71a、7bと7’b間の電圧降下は更に大き
くならざるを得ないという欠点があった。
〔問題点tS決するための手段〕
本発明では上述したような従来のサージ吸収用半導体装
置の欠点を除去するために、第1の導電型の低不純物濃
度領域に埋め込まれた第1の導電型の高不純物濃度領域
と、該第1の導電型の高不純物磯度頑域とPN接合を形
成するよう前肥才1の導電型の低不純物濃度領域に形成
された第2の導電型の第10演域と、前記第1の導電型
の高年〃n物濃度領域との間に前記第1の導電型の低不
純物濃度領域の一部分が存在するように該第1の導電型
の低不純物濃度領域内に形成嘔れた第2の導電型の第2
の領域を備えている。
〔作 用〕
本発明はこのような脣徴七有Tるので、低不純物W度の
半導体基板上用いているにも拘らず、−サージ吸収用素
子を導電型の異なる高不純物濃度領域の組合せで形成で
き、しかも容量低減用素子の一部を形成する低不純物濃
度層の厚み會非常に薄く、好ましくはキャリア自由行程
距離以内にできるので、サージ吸収用素子自身の電圧降
下全小きくできると同時に1.大電流領域においても容
量低減用素子の電圧降下を増大させることなく、十分に
静電容ilt小さくできる。
〔実施1タリ〕 第1図、第1図のX−X’、Y−Y’での断面を示す第
2図(A) 、 CB)及び第1図の半導体装置半導体
装置の一実施例について説明すると、1は単結晶半導体
基板(図示せず)上に形成された非常に不純物濃度の低
いN−型のエピタキシャルノー或いはN−型の半導体基
板(以下低不純物濃度填域という)、2.2’はイオン
打込み技術によってドナ不純物上注入することによって
、或いは拡散法によって形成された十分に不純物濃度の
高いN+型の埋込み領域、3は第6図に示す一方のサー
ジ吸収用素子SA1のアノード領域と容量低減用素子D
1  のアノード領域を共通に形成するP+型の領域、
3′は第6図に示す他方のサージ吸収用素子SA、と容
量低減用素子D2の共通の7ノード領域金与えるP+型
の領域でろる。領域6の大部分は第2図(B)からも分
るように埋込み領域2と主PN接&J、t−形成し、そ
の一部分は他方の埋込み領域2′との間の非常に薄い低
不純物濃度層域1aとPNN会合形成する。この低不純
物濃度領域1aの厚みはキャリアの自由行程距離以下に
することが好筐しく、このようにすることによって、そ
の比抵抗ρが十分大きくなっても(例えばρ;250g
−on)大電流領域における電圧降下が増大することは
ない。ここで念のため説明すると、P”N−N+のダイ
オードにおいてN−型の領域の比抵抗七人きくするほど
七の静電容量が小姑くなることが知られている。また同
様に、領域6′もその大部分が埋込み領域2′と主PN
接合、r1′w形成し、その一部分は他方の埋込み領域
2との間の非常に薄い低不純物濃度領域1/、とPN接
合を形成して ゛いる。ここで主PN接合J1  e 
J1’は第6図に示すサージ吸収用素子5A11 sA
、夫々のPN接合全形成し、また夫々のPN接合Jz 
* J2’は容量低減用素子D1.D2のPN接合を形
成している。
なお、4.4′は夫々P+型の領域6.6′とオーミッ
クコンタクト七形成するt極であり、第6図において、
素子SA1とDl  のアノード同士を接続する導体p
1、素子SA、とD2のアノ 。
−ド同士km続する導体2□ を夫々与える。ま九5は
絶縁膜である。
このような構造の双方向性のサージ吸収用半導体装It
Kよれば、サージ吸収用素子における低不純物濃度領域
を従来装置に比べて十分に薄くできるので、その静電容
量上十分に小姑くできると同時に順方向電圧降下tも小
さくでき、またPN接合の必要個数を1/2にできるた
めにこのことが更に順方向電圧降下を低減しているO 次に第4図LA)、 (B、)によυ本発明の他の一実
施例を説明する。同図(B)は上面it示す同図(A)
のx −x’での断面を示す。同図において第1図及び
第2図(AJ 、 (B)で示した記号と同一の記号は
同一性のある部材で示すものとする。
P+型の第1、第2の領域6.6′は5字形をしており
、互いに逆に向い合うよう配置されているので、小型化
か可能である。領域6,3′の大部分は対応するN十型
の埋込み領域2.2′との間で主PN接合J1. J、
”k形成し、領域6,6′の僅かな部分が夫々埋込み領
域2′、2の上方まで延在し、薄い低不純物濃度領域を
介してこれら埋込み領域2′、2と対面するよう配置嘔
れる。
次に第5図によp本発明の他の一実施例全説明すると、
その(A、)は平面図、(B)及び<C)は夫々(A)
のX−X’、Y−YKおける断面を示す図である。
また同図において、第1図及び第2図(A)。
CB)で示した記号と同一の記号は同一性らる部材を示
すものとする。
この実施例では、P+型の高不純物濃度領域3.6′と
は別にr型の領域3X 、 3’Xが低不純物濃度領域
1内に前記実施例に比べて浅く形既されている。これに
伴い埋込み領域2.2′の領域5 X 、 3’Xに対
応する部分2 X 、 2’Xは夫々領域3 X 、 
3’X方向に向けて突出しており、領域3 X 、 3
’Xと夫々対応する領域2’X、2X間には非常に薄い
低不純物濃度領域1の一部分が存在する。セしてP+型
の領域3と3X、3’と3’Xは夫々を極4.4′で接
続されている。この実施例によれば、夫々の容量低減用
素子のアノード領域を形成するP+型の領域3 X 、
 3’Xが浅いことも併せて接合面積全前記実施例より
更に小石くできるので、よp一層静電容量を小石くでき
る。
前記実施例において、サージ吸収用素子SA1又はSA
、の靜電容ttCユ、容量低減用素子D2又I/iD1
  の静電容量kc、  とし、素子SAlとD2、又
はSA2とDlの静電容ireとすると、静電容量C1
とC2は直列であるので、 C= C,@  C2/(C,十02)となる。ここで
C□〉C2とすれば、Cキ02  となり、従ってサー
ジ吸収用半導体装置全体の静電容量は、容量低減用素子
の静電容量かサージ吸収用素子の静1に容量に比べて十
分に小さければ、はぼ容量低減用素子の靜′wLW量に
等しくなることが分る。このことから本発明に係るサー
ジ吸収用半導体装置によれば、特にサージ吸収用素子自
身の静電容量を小さくするための設計に行う必要がない
ので、容易に所望のサージ吸収特性が得られ易く、サー
ジ吸収用素子の順方向電圧降下の小さい構造とすること
もできる。
なおここで、サージ吸収用素子がサージ吸収作用上行う
ときは、容量低減用素子は必ず順方向に4通するので、
サージ吸収用素子に比べ電流の通流する有効面C1七は
るη・に小さくすることが出来る。このことがサージ吸
収用素子に比べ容量低減用素子の静電容量上十分に小妬
くできる1つの大きな理由である。
また、容量低減用素子はサージ吸収用素子のアバランシ
ェ降伏電圧より大きな逆耐電圧をもたねばならないが、
容量低減用素子のP+型の領域6X又は3’X、!:N
+型の埋込み領域2又は2′間の低不純物濃度領域の厚
みをキャリアの自由行程距離以下にしたとしても、通常
要求される電圧よりも高い電圧、例えば200〜250
V程度の逆耐電圧を容易に得ることが出来る。
竹にこのサージ吸収用半導体装置の構造によれば、LS
Iの半導体チップに一緒に組み込むことが容易でおるの
で、機能回路全組み込んだ各樵牛導体チックのテージ保
謙にM用である。
また更に、必要に応じて単一の半導体チップに前記実施
例に係るサージ吸収構造を任意数形成しても勿論よい。
〔発明の効果〕
以上述べ次ように本発明によれば、同一の半導体基板内
においてサージ吸収用素子に悪影響を与えることなく非
常に静電容量の小さい容量低減用素子をサージ吸収用素
子に直列に与えることが出来るので、極めて静電容量の
小さいサージ吸収用半導体装置を提供することが出来る
と共に、その電圧降下を小妬くできるので電力損失を低
減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るサージ吸収用半導体装置の一実施
例上水す斜視図、第2図(A、l、(B)は夫々第1図
におけるX−X’、Y−Y’での断面を示す図、26図
はこのサージ吸収用半導体装置を回路剤厄的に示す図、
第4図(A)、(、、B)夫々はこの発明の他の一実施
例の平面、断面葡示丁図、第5図は本発明の他の一実施
例を示す図でろり、その(A)は平面を示す図、(B)
、<C)は(A)におけるx−x’、Y −Y’での断
面を示す図、第6図(A)、  CB)は従来例を示す
図である。 1・・・低不純物濃度領域 2.2′・・・埋込み領域 6.6′・・・第1、第2の領域 4.4′・・・電極 特許出願人  オリジン電気株式会社 第 Z 口 第 3 図 2’      (A) CB) 禎午口 第 S 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1の導電型の低不純物濃度領域に夫々離れて埋め込ま
    れた第1の導電型の第1、第2の高不純物濃度領域と、
    該第1の高不純物濃度領域の一部分とはPN接合を形成
    するが、前記第2の高不純物濃度領域の一部分とは前記
    低不純物濃度領域のある一部分を介して対面するよう前
    記低不純物濃度領域に形成される第2の導電型の第1の
    領域と、前記第2の高不純物濃度領域の一部分とはPN
    接合を形成するが、前記第1の高不純物濃度領域の一部
    分とは前記低不純物濃度領域の他の一部分を介して対面
    するよう前記低不純物濃度領域に形成される第2の導電
    型の第2の領域とを備えたことを特徴とするサージ吸収
    用半導体装置。
JP21835686A 1986-09-17 1986-09-17 サ−ジ吸収用半導体装置 Granted JPS6373673A (ja)

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JPS6373673A true JPS6373673A (ja) 1988-04-04
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0236058U (ja) * 1988-08-31 1990-03-08

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0236058U (ja) * 1988-08-31 1990-03-08

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