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JP2003188381A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JP2003188381A
JP2003188381A JP2001389540A JP2001389540A JP2003188381A JP 2003188381 A JP2003188381 A JP 2003188381A JP 2001389540 A JP2001389540 A JP 2001389540A JP 2001389540 A JP2001389540 A JP 2001389540A JP 2003188381 A JP2003188381 A JP 2003188381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
region
outer peripheral
emitter
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001389540A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kono
憲司 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2001389540A priority Critical patent/JP2003188381A/en
Publication of JP2003188381A publication Critical patent/JP2003188381A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the ESD surge resistance of a semiconductor device, e.g. an IGBT or a power MOSFET, having an insulated gate electrode and functioning as a switching transistor. <P>SOLUTION: At a lower part of an emitter electrode pad (7) and a gate electrode pad (8) and the surface layer part of a drift layer (4) on the outer circumference of an inner cell part (6), a surge protective region (16) having a cross-sectional shape identical to that of an emitter cell (5) and not provided with an emitter conductive layer (5c) is arranged contiguously to the inner cell part (6) in stripe or mesh shape at a pitch equal to or not larger than two times that of the emitter cells (5) in the inner cell part (6). A surge protective region (16) is connected electrically with the emitter electrode under ohmic contact state. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁ゲート型バイ
ポーラトランジスタ(以下、IGBTという)あるいは
パワーMOSFETのような、半導体基板上に主電流制
御用の絶縁ゲート電極を有し、縦型構造で、トランジス
タとして機能する高出力、高耐圧用半導体装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a vertical structure having an insulated gate electrode for controlling a main current on a semiconductor substrate, such as an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as an IGBT) or a power MOSFET. The present invention relates to a high output, high breakdown voltage semiconductor device that functions as a transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】IGBTやパワーMOSFETのよう
な、絶縁ゲート電極を有し、高出力、高耐圧用トランジ
スタとして機能する半導体装置は、電圧制御できる電力
用半導体装置として活用されている。この内、特に自動
車用に使用される半導体装置は、ランプ、リレー等の負
荷の駆動に使われ、その出力端子には静電気、誘導負荷
などに起因する各種のサージ電圧が印加される。そのた
めこれら半導体装置には、高い耐圧と共に高いサージ耐
量が要求される。
2. Description of the Related Art A semiconductor device, such as an IGBT or a power MOSFET, having an insulated gate electrode and functioning as a transistor for high output and high breakdown voltage is utilized as a power semiconductor device capable of voltage control. Among them, semiconductor devices used especially for automobiles are used for driving loads such as lamps and relays, and various surge voltages due to static electricity, inductive loads, etc. are applied to their output terminals. Therefore, these semiconductor devices are required to have high breakdown voltage and high surge withstand capability.

【0003】かかるサージ耐量を上げる対策として、従
来はIGBTのコレクタ−エミッタ(パワーMOSFE
Tの場合はドレイン−ソース)間に内蔵のクランプダイ
オードを設ける方法(特開昭64−81270)、ボデ
ィ層の一部を深くしボディ層幅を広げ、ソース直下のボ
ディ層に高濃度層を形成して寄生トランジスタ動作を抑
える方法等が開発され、サージ耐量は徐々に改善されて
きた。
Conventionally, as a measure for increasing the surge withstand capability, the collector-emitter (power MOSFE) of an IGBT has been conventionally used.
In the case of T, a built-in clamp diode is provided between the drain and the source (Japanese Patent Laid-Open No. 64-81270), a part of the body layer is deepened to widen the width of the body layer, and a high concentration layer is formed in the body layer directly under the source. A method of forming the transistor to suppress the operation of the parasitic transistor has been developed, and the surge resistance has been gradually improved.

【0004】しかしながら、これらの方法もESD(静
電気放電)のような立ち上がりの非常に速いサージ(例
えば、dV/dt=3kV, tr,tf=100ps)に対しては必ずしも十
分な対策とはいえず、ESDに対するサージ耐量の更な
る改善が要望されていた。
However, these methods are not always sufficient measures against surges with a very fast rise such as ESD (electrostatic discharge) (for example, dV / dt = 3kV, tr, tf = 100ps). , Further improvement of surge withstand capability against ESD has been demanded.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図7は、従来のnチャ
ネルの縦形IGBTの代表的構成で、図6に示すチップ
平面のチップ外周部9を含む電極パッド付近のAA´断
面の要部を模式的に表したものである。半導体基板であ
るp+コレクタ層2の上にn+バッファ層3、n-ドリフ
ト層4が気相成長法等により形成され、n-ドリフト層
4の表層部には、p+拡散層5a、p拡散層5bからな
りチャネル領域として機能するp型半導体領域と、その
内部に形成されエミッタ領域として機能するn+エミッ
タ層5cとからなるエミッタセル(以下、単にセルとも
いう)5が、内部セル部6に選択的に多数形成されてい
る。このエミッタセル5は、通常のスイッチング動作時
にはコレクタ電流を流す役目をする。また、エミッタ電
極パッド7、ゲート電極パッド8およびチップ外周部9
の下部には、エミッタセル形成と同じ工程によりp+
ェル拡散層12が選択的に形成されている。
FIG. 7 shows a typical structure of a conventional n-channel vertical IGBT, and shows the main part of the AA 'cross section near the electrode pad including the chip outer peripheral part 9 of the chip plane shown in FIG. It is a schematic representation. N + buffer layer 3 on the p + collector layer 2 is a semiconductor substrate, n - drift layer 4 is formed by vapor deposition or the like, n - the surface layer portion of the drift layer 4, p + diffusion layer 5a, An emitter cell (hereinafter, also simply referred to as a cell) 5 including a p-type semiconductor region formed of the p diffusion layer 5b and functioning as a channel region and an n + emitter layer 5c formed therein and functioning as an emitter region is an internal cell. A large number are selectively formed in the portion 6. The emitter cell 5 plays a role of passing a collector current during a normal switching operation. In addition, the emitter electrode pad 7, the gate electrode pad 8 and the chip outer peripheral portion 9
A p + well diffusion layer 12 is selectively formed in the lower part of the same by the same process as the emitter cell formation.

【0006】一方、チップ外周部9は、周辺の電界緩和
により耐圧を維持できるフィールドプレート(FP)構
造10になっている。フィールドプレート10aはポリ
シリコンからなる導電性のリングであり、複数本のリン
グがチップ外周を周回してシリコン表面の電位を保って
いる。さらにその外側には、n-ドリフト層4に直接つ
ながる等電位リング(EQR)11が設けられている。
On the other hand, the chip outer peripheral portion 9 has a field plate (FP) structure 10 capable of maintaining a breakdown voltage by relaxing an electric field in the periphery. The field plate 10a is a conductive ring made of polysilicon, and a plurality of rings circulate around the periphery of the chip to maintain the potential of the silicon surface. Further, on the outer side thereof, an equipotential ring (EQR) 11 directly connected to the n drift layer 4 is provided.

【0007】従来、このような半導体装置におけるエミ
ッタ電極パッド7、ゲート電極パッド8やチップ外周部
9の下部に配置されたp+ウェル拡散層12は、コンタ
クトを付けてエミッタ電極パッド7と同電位に保ってい
た。これはコレクタ13に高電圧が印加された場合に、
各電極パッド部14下の酸化膜15中に直接高電界がか
かって酸化膜15が破壊することを防ぐとともに、エミ
ッタセル5とその周辺のp+ウェル拡散層12間の電界
を緩和することで電極パッド部14、チップ外周部9と
いった特定場所のセルの耐圧が、内部に位置するセルに
比べて低下しないようにするためである。
Conventionally, the p + well diffusion layer 12 arranged under the emitter electrode pad 7, the gate electrode pad 8 and the chip outer peripheral portion 9 in such a semiconductor device is contacted to have the same potential as the emitter electrode pad 7. Was kept at. This is because when a high voltage is applied to the collector 13,
By preventing a high electric field from being directly applied to the oxide film 15 under each electrode pad portion 14 to destroy the oxide film 15, and relaxing the electric field between the emitter cell 5 and the p + well diffusion layer 12 around the emitter cell 5. This is to prevent the breakdown voltage of the cells at specific locations such as the electrode pad portion 14 and the chip outer peripheral portion 9 from lowering as compared with the cells located inside.

【0008】図7に示したようなp+ウェル拡散層12
は、底面がフラットであるためコレクタ13に高電圧が
印加された場合、それらの下部から拡がる空乏層の等電
位面は底面にほぼ平行となる。このため電界強度が湾曲
部に比べて低下し、高い耐圧を維持するためには好都合
である。しかし、ESDのような立ち上がりの非常に速
いサージが印加された場合のサージ耐量(サージ吸収能
力)という観点からみると、このp+ウェル拡散層12
はそのフラットな構造ゆえに、その殆どを占めるフラッ
トな領域でブレークダウンを一様に起こすことはできな
い。精々p+ウェル拡散層12周辺の電界強度の高い一
部分でブレークダウンを起こして、サージ電流を吸収す
るのみである。つまりそのサイズの割には、サージ吸収
能力は非常に低いものである。
The p + well diffusion layer 12 as shown in FIG.
Since the bottom surface is flat, when a high voltage is applied to the collector 13, the equipotential surface of the depletion layer extending from the bottom of the collector 13 is substantially parallel to the bottom surface. Therefore, the electric field strength is lower than that of the curved portion, which is convenient for maintaining a high breakdown voltage. However, from the viewpoint of surge withstand capability (surge absorption capacity) when a surge having a very fast rise such as ESD is applied, this p + well diffusion layer 12
Because of its flat structure, the breakdown cannot occur uniformly in the flat area that occupies most of it. At most, the breakdown occurs in the part where the electric field strength is high around the p + well diffusion layer 12 and only the surge current is absorbed. In other words, it has a very low surge absorption capacity for its size.

【0009】さらに悪いことには、こうした大面積p+
ウェル拡散層12は、それ自身がもつ寄生容量(接合容
量)が大きいため、ESDのような立ち上がりの速いサ
ージが印加された時には、この寄生容量が充電されて大
量の電荷が蓄積される。そして、セルがアバランシェブ
レークを起こした時に一気に放電して、コレクタ13か
ら入る元のサージ電流とともにセル、特にp+ウェル拡
散層12付近のセルに多くのサージ電流を流す。これに
よりp+ウェル拡散層12付近、つまりエミッタ電極パ
ッド7、ゲート電極パッド8周辺付近、チップ外周部9
付近のセルが破壊され易いという問題を有していた。
To make matters worse, such a large area p +
Since the well diffusion layer 12 has a large parasitic capacitance (junction capacitance), the well diffusion layer 12 is charged with a large amount of electric charge when a surge having a rapid rising such as ESD is applied. Then, when the cell causes an avalanche break, it is discharged at once, and a large amount of surge current flows in the cell, especially in the vicinity of the p + well diffusion layer 12 together with the original surge current that enters from the collector 13. As a result, in the vicinity of the p + well diffusion layer 12, that is, in the vicinity of the emitter electrode pad 7, the gate electrode pad 8 and the chip outer peripheral portion 9.
There was a problem that cells in the vicinity were easily destroyed.

【0010】本発明は、かかる問題点を解決するために
考案されたもので、電極パッド部14やチップ外周部9
付近のセルがESDサージで破壊され易いのは、それら
の下部に配置されたフラットなp+ウェル拡散層12が
一様にはアバランシェブレークせず、かつその寄生容量
の放電、つまり一旦充電過程で吸収したサージ電流がチ
ップ内部のセルに再び戻る作用に起因するという点に着
眼し、p+ウェル拡散層12全体を効率よくアバランシ
ェブレークさせてサージ電流を吸収させる。これにより
一部セルへの電流集中によるセル破壊を回避して、チッ
プ全体としてのサージ耐量を向上させた半導体装置を提
供しようとするものである。
The present invention has been devised to solve such a problem, and the electrode pad portion 14 and the chip outer peripheral portion 9 are provided.
The nearby cells are easily destroyed by the ESD surge because the flat p + well diffusion layer 12 disposed therebelow does not avalanche break uniformly and the parasitic capacitance thereof is discharged, that is, once during the charging process. Focusing on the fact that the absorbed surge current is returned to the cells inside the chip again, the entire p + well diffusion layer 12 is efficiently avalanche broken to absorb the surge current. Accordingly, it is intended to provide a semiconductor device in which cell breakdown due to current concentration in a part of cells is avoided and the surge resistance of the entire chip is improved.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の半導体装置は、エミッタ電極パッド、ゲー
ト電極パッドおよびチップ外周部の下部に、底面がフラ
ットな第2導電型のウェル拡散層に代えて、チャネル領
域として機能する第2導電型の第2半導体領域と、この
第2半導体領域のそれぞれに形成されエミッタ領域とし
て機能する第1導電型半導体領域とからなる従来のエミ
ッタセルと同じ断面形状で、内部に第1導電型半導体領
域を設けない第2導電型のみからなるサージ保護領域
を、エミッタとゲートの両電極パッドの下部、チップ外
周構造の下部で少なくともエミッタセルに隣接する部
分、エミッタセルとチップ外周構造との間部分等に形成
した。そしてこれらのサージ保護領域は、エミッタ電極
と電気的に接続し、エミッタセルの配置と同じないし2
倍以下のピッチでストライプ状に、または同じないし2
倍以下のピッチでメッシュ状に、エミッタセルの外周に
隣接して配置する構成とした。
In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention comprises a well of a second conductivity type having a flat bottom surface under the emitter electrode pad, the gate electrode pad and the outer peripheral portion of the chip. A conventional emitter cell including a second conductive type second semiconductor region functioning as a channel region instead of the layer and a first conductive type semiconductor region formed in each of the second semiconductor regions and functioning as an emitter region. A surge protection region having the same cross-sectional shape and having only the second conductivity type and not having the first conductivity type semiconductor region inside is adjacent to at least the emitter cell below both the emitter and gate electrode pads and below the chip outer peripheral structure. It is formed in a portion, a portion between the emitter cell and the chip outer peripheral structure, and the like. These surge protection regions are electrically connected to the emitter electrode and have the same or similar arrangement as the emitter cell.
Stripes with a pitch less than twice or the same or 2
It was arranged to be arranged adjacent to the outer periphery of the emitter cell in a mesh shape with a pitch of twice or less.

【0012】このように、エミッタセルと同じ断面形状
の第2導電型のサージ保護領域を、エミッタセル外周に
隣接して多数配置することにより、コレクタにESDサ
ージが印加された場合には、これらサージ保護領域と内
部エミッタセル部のほぼ全体で一様にアバランシェブレ
ークが生ずるようになる。その結果、一部エミッタセル
への電流集中によるエミッタセルの破壊が回避され、全
領域でほぼ均等にサージ電流が吸収されて、チップ全体
としてのサージ耐量が向上する効果が生ずる。
As described above, by arranging a large number of second conductivity type surge protection regions having the same cross-sectional shape as the emitter cell adjacent to the outer periphery of the emitter cell, when an ESD surge is applied to the collector, these regions are provided. Avalanche break occurs uniformly in almost all of the surge protection region and the internal emitter cell portion. As a result, the destruction of the emitter cell due to the current concentration in a part of the emitter cell is avoided, the surge current is absorbed almost uniformly in the entire region, and the surge resistance of the entire chip is improved.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明をnチャネル型の縦
型構造IGBTを例にとって、その実施形態を説明す
る。 (第1の実施形態)図1は、本発明をIGBTに適用し
た第1の実施形態を示す図であり、図6に示すチップ平
面のチップ外周部9を含む電極パッド付近のAA´断面
構造の要部を模式的に表したものである。従来の図7と
対応する部分には同符号が付してある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below by taking an n-channel vertical structure IGBT as an example. (First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment in which the present invention is applied to an IGBT, and is a cross-sectional structure taken along the line AA 'in the vicinity of an electrode pad including a chip outer peripheral portion 9 on the chip plane shown in FIG. Is a schematic representation of the main part of FIG. Portions corresponding to those of the conventional FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.

【0014】半導体基板であるp+コレクタ層2の上に
+バッファ層3、n-ドリフト層4が気相成長法等によ
り形成され、n-ドリフト層4の表層部には、p+拡散層
5a、p拡散層5bからなりチャネル領域として機能す
るp型半導体領域と、その内部に形成されエミッタ領域
として機能するn+エミッタ層5cとからなるエミッタ
セル5を、内部セル部6に選択的に多数形成している。
このエミッタセル5は、通常のスイッチ動作時にはコレ
クタ電流を流す役目をする。
An n + buffer layer 3 and an n drift layer 4 are formed on the p + collector layer 2 which is a semiconductor substrate by a vapor phase growth method or the like, and p + diffusion is carried out in the surface layer portion of the n drift layer 4. An emitter cell 5 including a p-type semiconductor region formed of the layer 5a and the p diffusion layer 5b and functioning as a channel region, and an n + emitter layer 5c formed therein and functioning as an emitter region is selectively provided in the internal cell portion 6. Are formed in large numbers.
The emitter cell 5 plays a role of passing a collector current during a normal switch operation.

【0015】一方、チップ外周部9は、周辺の電界緩和
により耐圧を維持できるフィールドプレート(FP)構
造10になっている。フィールドプレート10aはポリ
シリコンからなる導電性リングであり、複数本のリング
がチップ外周を周回してシリコン表面の電位を保ってい
る。さらにその外側には、n-ドリフト層に直接つなが
る等電位リング(EQR)11が設けられている。
On the other hand, the chip outer peripheral portion 9 has a field plate (FP) structure 10 capable of maintaining the breakdown voltage by relaxing the electric field in the periphery. The field plate 10a is a conductive ring made of polysilicon, and a plurality of rings circulate around the periphery of the chip to maintain the potential of the silicon surface. Further, on the outer side thereof, an equipotential ring (EQR) 11 directly connected to the n drift layer is provided.

【0016】本実施形態では、エミッタ電極パッド7、
ゲート電極パッド8の下部に、従来の底面がフラットな
+ウェル拡散層12に代えて、エミッタセル5と同じ
断面形状を有し、内部にn+エミッタ層5cを設けない
p型のサージ保護領域(以下、p型ウェルという)16
を、内部セル部6と同じピッチでストライプ状に、内部
セル部6の外縁に隣接して複数本、同心状に配置した。
同様に、フィールドプレート部10の下部にも、同じp
型ウェル16を、内部セル部6を周回して、内部セル部
6の配置と同じピッチで、内部セル部6の外縁に隣接し
て複数本配置した。これらのp型ウェル16は、オーミ
ックコンタクトをとった状態でいずれもエミッタパッド
7に接続してある。
In this embodiment, the emitter electrode pad 7,
In place of the conventional flat bottom p + well diffusion layer 12 below the gate electrode pad 8, the p + type surge protection has the same cross-sectional shape as the emitter cell 5 and does not have the n + emitter layer 5c inside. Region (hereinafter referred to as p-type well) 16
Were arranged in a striped pattern at the same pitch as the internal cell portions 6 and adjacent to the outer edge of the internal cell portions 6, concentrically.
Similarly, at the lower part of the field plate portion 10, the same p
A plurality of mold wells 16 were arranged around the inner cell portion 6 at the same pitch as the arrangement of the inner cell portion 6 and adjacent to the outer edge of the inner cell portion 6. All of these p-type wells 16 are connected to the emitter pad 7 in an ohmic contact state.

【0017】このp型ウェル16は、n-ドリフト層4
と接する凸形部分がp+型であるためアバランシェブレ
ークが起きやすい。また内部にn+エミッタ層5cをも
たないことから、寄生トランジスタ動作あるいはラッチ
アップ動作が起きにくく、自身の破壊やサージ耐量の低
下を回避できる構造となっている。
The p-type well 16 is formed in the n drift layer 4
The avalanche break is likely to occur because the convex portion in contact with is p + type. Further, since the n + emitter layer 5c is not provided inside, the parasitic transistor operation or the latch-up operation is hard to occur, and the structure can prevent the destruction of itself and the reduction of the surge resistance.

【0018】この構造で、コレクタ13に立ち上がりの
速いESDサージが印加された場合には、電極パッド部
14、フィールドプレート部10にあるp型ウェル16
と、内部セル部6にあるエミッタセル5の殆ど全てでア
バランシェブレークが生じてサージ電流が吸収される。
これはエミッタセル5と同じ断面形状のp型ウェル16
を、内部セル部6と同じピッチで配置したため、それら
各セルと各ウェルのエッジの電界強度がほぼ同じとな
り、チップ全体でほぼ均等にアバランシェブレークが起
きるためである。計算結果によれば、従来構造では内部
セル部6に流れる最大電流は220Aであるのに対し、
本実施形態では20A以下となる。このように本実施形
態によれば、一部のエミッタセル5への電流集中が回避
されて、ESDに対するチップ全体としてのサージ耐量
が向上する効果が得られる。
With this structure, when an ESD surge having a fast rise is applied to the collector 13, the p-type well 16 in the electrode pad portion 14 and the field plate portion 10 is applied.
Then, avalanche break occurs in almost all of the emitter cells 5 in the internal cell portion 6 and the surge current is absorbed.
This is a p-type well 16 having the same sectional shape as the emitter cell 5.
Are arranged at the same pitch as that of the internal cell portion 6, so that the electric field strengths at the edges of the cells and the wells become substantially the same, and avalanche breaks occur substantially evenly in the entire chip. According to the calculation result, the maximum current flowing through the internal cell portion 6 is 220 A in the conventional structure,
In this embodiment, it is 20 A or less. As described above, according to the present embodiment, it is possible to avoid the current concentration in a part of the emitter cells 5 and improve the surge withstand capability of the entire chip against ESD.

【0019】なお内部セル部6、電極パッド部14、フ
ィールドプレート部10の下部に配置したp型ウェル1
6は、ストライプ状の代わりに内部セル部6と同じピッ
チでメッシュ状に配置してもよい。その場合は、各エッ
ジ部電界強度がより均等に近づくことから、サージ耐量
の向上に一層の好結果がもたらされる。
The p-type well 1 disposed below the internal cell portion 6, the electrode pad portion 14, and the field plate portion 10
Instead of the stripe shape, 6 may be arranged in a mesh shape at the same pitch as the internal cell portions 6. In that case, since the electric field strengths at the respective edge portions become closer to each other, the surge withstand capability is further improved.

【0020】また、前記p型ウェル16は、内部セル部
6におけるエミッタセル5の配置ピッチより大きく2倍
以下のピッチで配置してもよい。このように配置すれば
p型ウェル16のエッジの電界強度が上がり、p型ウェ
ル16を配置した部分の耐圧が内部セル部6より下がる
ので、寄生トランジスタを内蔵するエミッタセル5のア
バランシェブレークをより効果的に防止できてサージ耐
量がより向上する。ただし、ピッチを広げすぎると、サ
ージ電流を吸収するp型ウェル16の密度が減ってサー
ジ電流を吸収する効率が低下するため、2倍以下にする
のが好ましい。
Further, the p-type wells 16 may be arranged at a pitch larger than the arrangement pitch of the emitter cells 5 in the internal cell portion 6 and not more than twice. With this arrangement, the electric field strength at the edge of the p-type well 16 is increased, and the breakdown voltage of the portion where the p-type well 16 is arranged is lower than that of the internal cell portion 6. Therefore, the avalanche break of the emitter cell 5 containing the parasitic transistor is further improved. It can be effectively prevented and surge resistance can be further improved. However, if the pitch is excessively widened, the density of the p-type well 16 that absorbs the surge current decreases, and the efficiency of absorbing the surge current decreases, so it is preferable to make it twice or less.

【0021】(第2の実施形態)図2は、本発明をIG
BTに適用した第2の実施形態を示す図であり、図6に
示すチップ平面のチップ外周部9を含む電極パッド付近
のAA´断面構造の要部を模式的に表したものである。
本実施形態の構成は第1の実施形態と類似であるため、
図1と同一構成部分には同一の符号を付し、異なる構成
部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment) FIG. 2 shows the present invention in an IG.
It is a figure which shows 2nd Embodiment applied to BT, Comprising: It represents typically the principal part of AA 'cross-section structure near the electrode pad containing the chip peripheral part 9 of the chip plane shown in FIG.
Since the configuration of this embodiment is similar to that of the first embodiment,
The same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and only different components will be described.

【0022】本実施形態では、チップ外周部9がポリシ
リコンからなるフィールドプレート(FP)10aと、
同じくポリシリコンで形成したツェナーダイオード17
を併用した耐圧設計構造となっている。フィールドプレ
ート10aは導電性リングで、複数本がチップ外周を周
回してシリコン表面の電位を保っている。
In this embodiment, a chip outer peripheral portion 9 is a field plate (FP) 10a made of polysilicon,
Zener diode 17 also made of polysilicon
It has a breakdown voltage design structure that uses both. The field plate 10a is a conductive ring, and a plurality of field plates 10a circulate around the periphery of the chip to maintain the potential of the silicon surface.

【0023】一番内側のフィールドプレート10bは接
地されて、エミッタ電極パッド7と同電位になってお
り、最外周のフィールドプレート10cは、等電位リン
グ11に接続されている。更に各フィールドプレート
は、互いに逆接続した複数のツェナーダイオード17で
結ばれた構造になっている。このツェナーダイオード1
7の電位配分は、最内周フィールドプレート10bから
の水平距離の二乗に比例するように形成されていて、エ
ミッタセル5の下部から拡がる空乏層を深さ方向と同様
に横方向に延ばして、横方向の電界緩和と高耐圧化を実
現できる構造になっている。
The innermost field plate 10b is grounded to have the same potential as the emitter electrode pad 7, and the outermost field plate 10c is connected to the equipotential ring 11. Further, each field plate has a structure in which a plurality of Zener diodes 17 connected in reverse are connected to each other. This Zener diode 1
The potential distribution 7 is formed so as to be proportional to the square of the horizontal distance from the innermost peripheral field plate 10b, and the depletion layer extending from the lower portion of the emitter cell 5 is extended in the lateral direction in the same manner as the depth direction. It has a structure that can realize electric field relaxation in the lateral direction and high breakdown voltage.

【0024】このような構成に対して、本実施形態では
エミッタ電極パッド7、ゲート電極パッド8の下部に、
第1の実施形態と同様にp型ウェル16を配置した。更
に、内部セル部6の外側でフィールドプレート部10の
下部にも、内部セル部6を周回して同じストライプ状p
型ウェル16を、内部セル部6と同じピッチで、内部セ
ル部6の外縁に隣接して複数本配置した。これらのp型
ウェル16は、オーミックコンタクトをとった状態でエ
ミッタ電極パッド7に接続してある。
In contrast to this structure, in the present embodiment, under the emitter electrode pad 7 and the gate electrode pad 8,
The p-type well 16 was arranged as in the first embodiment. Further, outside the inner cell portion 6 and below the field plate portion 10, the same stripe-shaped p is formed around the inner cell portion 6.
A plurality of mold wells 16 were arranged adjacent to the outer edge of the internal cell portion 6 at the same pitch as the internal cell portion 6. These p-type wells 16 are connected to the emitter electrode pads 7 in ohmic contact.

【0025】本実施形態の場合も、エミッタセル5と同
じ断面形状のp型ウェル16を、内部セル部6と同じピ
ッチで配置したことにより、それら各セルと各ウェルの
エッジの電界強度がほぼ同じとなる。従って、ESDサ
ージがコレクタ13に印加された場合には、それらのほ
ぼ全体でアバランシェブレークが生じて、ほぼ均等にサ
ージ電流が吸収されるため、チップ全体としてのサージ
耐量が向上する効果が得られる。
Also in this embodiment, the p-type wells 16 having the same cross-sectional shape as the emitter cells 5 are arranged at the same pitch as the internal cell portions 6, so that the electric field strengths at the edges of these cells and each well are almost the same. Will be the same. Therefore, when an ESD surge is applied to the collector 13, an avalanche break occurs in almost all of them and the surge current is absorbed almost evenly, so that the surge withstand capability of the entire chip is improved. .

【0026】また本実施形態の場合、フィールドプレー
ト部10の内側部分にある接地されたフィールドプレー
ト10bの下部にp型ウェル16が配置されているた
め、p型ウェル16が無ければ電界が最も強くなる内側
フィールドプレート10bのエッジ部分でのブレークダ
ウンが回避される効果も生ずる。
Further, in the case of this embodiment, since the p-type well 16 is arranged below the grounded field plate 10b in the inner portion of the field plate portion 10, the electric field is the strongest without the p-type well 16. There is also an effect of avoiding breakdown at the edge portion of the inner field plate 10b.

【0027】なおこの場合も、内部セル部6、電極パッ
ド部14、p型ウェル部18に形成したp型ウェル16
は、ストライプ状の代わりに内部セル部6と同じピッチ
でメッシュ状に配置してもよい。その場合は、各エッジ
部電界強度がより均等に近づくことから、サージ耐量の
向上に一層の好結果がもたらされる。
In this case as well, the p-type well 16 formed in the internal cell section 6, the electrode pad section 14, and the p-type well section 18 is used.
May be arranged in a mesh shape at the same pitch as the internal cell portions 6 instead of the stripe shape. In that case, since the electric field strengths at the respective edge portions become closer to each other, the surge withstand capability is further improved.

【0028】また、前記p型ウェル16は、第1の実施
形態で述べたと同じ理由により、内部セル部6における
エミッタセル5の配置ピッチより大きく2倍以下のピッ
チで配置してもよい。このように配置すればエミッタセ
ル5のアバランシェブレークをより効果的に防止できて
サージ耐量がより向上する。
For the same reason as described in the first embodiment, the p-type wells 16 may be arranged at a pitch larger than the arrangement pitch of the emitter cells 5 in the internal cell portion 6 and not more than twice. With this arrangement, the avalanche break of the emitter cell 5 can be prevented more effectively and the surge withstand capability is further improved.

【0029】(第3の実施形態)図3は、本発明をIG
BTに適用した第3の実施形態を示す図であり、図6に
示すチップ平面のチップ外周部9を含む電極パッド付近
のAA´断面構造の要部を模式的に表したものである。
本実施形態の構成は、第2の実施形態と類似であるた
め、図2と同一構成部分には同一の符号を付し、異なる
構成部分についてのみ説明する。
(Third Embodiment) FIG. 3 shows an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows 3rd Embodiment applied to BT, Comprising: It is a figure showing typically the principal part of AA 'cross section structure near the electrode pad containing the chip peripheral part 9 of the chip plane shown in FIG.
Since the configuration of this embodiment is similar to that of the second embodiment, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and only different components will be described.

【0030】本実施形態では、第2の実施形態の構成に
おけるフィールドプレート部10の下部の、p型ウェル
16が設けられていないn-ドリフト層4の表層部に、
電位固定しないp型拡散層からなるフィールドリミティ
ング・リング(FLR)19を数本、チップ外周を周回
して、追加した構成になっている。このフィールドリミ
ティング・リング19は、エミッタセル5から拡がる空
乏層を深さ方向と同様に横方向にも伸ばして、横方向の
電界緩和、高耐圧化を図る構造である。
In the present embodiment, in the surface layer portion of the n drift layer 4 where the p-type well 16 is not provided, below the field plate portion 10 in the configuration of the second embodiment,
It has a configuration in which several field limiting rings (FLR) 19 each composed of a p-type diffusion layer in which the potential is not fixed are added around the periphery of the chip. The field limiting ring 19 has a structure in which the depletion layer extending from the emitter cell 5 is extended in the lateral direction as well as in the depth direction to relax the electric field in the lateral direction and increase the breakdown voltage.

【0031】このような構成に対して、本実施形態でも
エミッタ電極パッド7、ゲート電極パッド8の下部に
は、第1の実施形態と同様にp型ウェル16を配置し
た。更に、フィールドプレート部10の下部で、内部セ
ル部6とフィールドリミティング・リング部20との間
にも、内部セル部6を周回して同じストライプ状p型ウ
ェル16を、内部セルと同じピッチで、内部セル6の外
縁に隣接して、複数本配置した。これらのp型ウェル1
6は、オーミックコンタクトをとった状態でエミッタ電
極パッド7に接続してある。
In this embodiment, the p-type well 16 is arranged below the emitter electrode pad 7 and the gate electrode pad 8 in the same manner as in the first embodiment. Further, below the field plate portion 10, between the internal cell portion 6 and the field limiting ring portion 20, the same stripe-shaped p-type well 16 is formed around the internal cell portion 6 by the same pitch as the internal cells. Then, a plurality of cells were arranged adjacent to the outer edge of the inner cell 6. These p-type wells 1
6 is connected to the emitter electrode pad 7 in an ohmic contact state.

【0032】従って、本実施形態の場合も、エミッタセ
ル5と同じ断面形状のp型ウェル16を、内部セル部6
と同じピッチで配置してあるため、それら各セルと各ウ
ェルのエッジの電界強度がほぼ同じとなる。このためE
SDサージがコレクタ13に印加された場合には、それ
らのほぼ全体でアバランシェブレークが生じて、ほぼ均
等にサージ電流が吸収される結果となり、チップ全体と
してのサージ耐量が向上する効果が得られる。
Therefore, also in the case of this embodiment, the p-type well 16 having the same sectional shape as the emitter cell 5 is formed in the internal cell portion 6
Since they are arranged at the same pitch, the electric field strengths at the edges of the cells and the wells are almost the same. Therefore E
When the SD surge is applied to the collector 13, an avalanche break occurs in almost all of them and the surge current is absorbed almost evenly, and the surge withstand capability of the entire chip is improved.

【0033】またフィールドプレート部10の内側部分
にある接地されたフィールドプレート10bの下部にp
型ウェル16が配置されているため、p型ウェル16が
無ければ電界が最も強くなるフィールドプレート10b
のエッジ部分でのブレークダウンが、第2の実施形態と
同様に回避される。この場合も、内部セル部6、電極パ
ッド部14、p型ウェル部18に形成したp型ウェル1
6は、ストライプ状の代わりに内部セル部6と同じピッ
チでメッシュ状に配置してもよく、その場合は、各エッ
ジ部電界強度がより均等に近づくことから、サージ耐量
の向上に一層の好結果がもたらされる。
Further, p is provided below the grounded field plate 10b in the inner portion of the field plate portion 10.
Since the p-type well 16 is arranged, the electric field becomes the strongest without the p-type well 16.
The breakdown at the edge portion of is also avoided as in the second embodiment. Also in this case, the p-type well 1 formed in the internal cell part 6, the electrode pad part 14, and the p-type well part 18
6 may be arranged in a mesh shape at the same pitch as the internal cell portions 6 instead of the stripe shape. In that case, the electric field strengths at the respective edge portions become closer to each other, which is more preferable for improving the surge withstand capability. The result comes.

【0034】また、前記p型ウェル16は、第1の実施
形態で述べたと同じ理由により、内部セル部6における
エミッタセル5の配置ピッチより大きく2倍以下のピッ
チで配置してもよい。このように配置すればエミッタセ
ル5のアバランシェブレークをより効果的に防止できて
サージ耐量がより向上する。
For the same reason as described in the first embodiment, the p-type wells 16 may be arranged at a pitch larger than the arrangement pitch of the emitter cells 5 in the internal cell portion 6 and not more than twice. With this arrangement, the avalanche break of the emitter cell 5 can be prevented more effectively and the surge withstand capability is further improved.

【0035】(第4の実施形態)図4は、本発明をIG
BTに適用した第4の実施形態を示す図であり、図6に
示すチップ平面のチップ外周部9を含む電極パッド付近
のAA´断面構造の要部を模式的に表したものである。
本実施形態の構成は、第3の実施形態の構成におけるフ
ィールドプレート10aおよびツェナーダイオード17
を設けない構成になっている。フィールドリミティング
・リング19は、第3の実施形態の場合と同様に設けら
れている。その他の図3と同一構成部分には同一の符号
が付してある。
(Fourth Embodiment) FIG. 4 shows an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows 4th Embodiment applied to BT, Comprising: It represents typically the principal part of AA 'cross-section structure near the electrode pad containing the chip peripheral part 9 of the chip plane shown in FIG.
The configuration of the present embodiment is the same as that of the configuration of the third embodiment, namely, the field plate 10a and the Zener diode 17
Is not provided. The field limiting ring 19 is provided as in the case of the third embodiment. The same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

【0036】本実施形態の場合も、第3の実施形態と同
じく、エミッタ電極パッド7、ゲート電極パッド8の下
部には、第1の実施形態と同様にしてp型ウェル16が
配置してある。更に、第3の実施形態と同じように、チ
ップ外周部分に電位固定しないフィールドリミティング
・リング19を数本設けるとともに、そのフィールドリ
ミティング・リング19と内部セル部6との間にもp型
ウェル16をストライプ状に数本配置した構成となって
いる。
Also in this embodiment, as in the third embodiment, the p-type well 16 is arranged below the emitter electrode pad 7 and the gate electrode pad 8 as in the first embodiment. . Further, as in the third embodiment, several field limiting rings 19 which are not fixed in potential are provided on the outer peripheral portion of the chip, and the p-type is also provided between the field limiting ring 19 and the internal cell portion 6. The wells 16 are arranged in stripes.

【0037】従って、本実施形態の場合も、エミッタセ
ル5と同じ断面形状のp型ウェル16を、内部セル部6
と同じピッチで配置してあるため、それら各セルと各ウ
ェルのエッジの電界強度がほぼ同じとなる。このためE
SDサージがコレクタ13に印加された場合には、それ
らのほぼ全体でアバランシェブレークが生じて、ほぼ均
等にサージ電流が吸収される結果となり、チップ全体と
してのサージ耐量が向上する効果が得られる。
Therefore, also in this embodiment, the p-type well 16 having the same sectional shape as the emitter cell 5 is formed in the internal cell portion 6
Since they are arranged at the same pitch, the electric field strengths at the edges of the cells and the wells are almost the same. Therefore E
When the SD surge is applied to the collector 13, an avalanche break occurs in almost all of them and the surge current is absorbed almost evenly, and the surge withstand capability of the entire chip is improved.

【0038】この場合も、内部セル部6、電極パッド部
14、p型ウェル部18に形成したp型ウェル16は、
ストライプ状の代わりに内部セル部6と同じピッチでメ
ッシュ状に配置してもよく、その場合は、各エッジ部電
界強度がより均等に近づくことから、サージ耐量の向上
に一層の好結果がもたらされる点は同様である。
Also in this case, the p-type well 16 formed in the internal cell portion 6, the electrode pad portion 14, and the p-type well portion 18 is
Instead of the stripe shape, they may be arranged in a mesh shape at the same pitch as the internal cell portions 6, and in that case, the electric field strengths at the respective edge portions become closer to each other, resulting in further improved results in the surge withstand capability. The same applies.

【0039】また、前記p型ウェル16は、第1の実施
形態で述べたと同じ理由により、内部セル部6における
エミッタセル5の配置ピッチより大きく2倍以下のピッ
チで配置してもよい。このように配置すればエミッタセ
ル5のアバランシェブレークをより効果的に防止できて
サージ耐量がより向上する。
For the same reason as described in the first embodiment, the p-type wells 16 may be arranged at a pitch larger than the arrangement pitch of the emitter cells 5 in the internal cell portion 6 and not more than twice. With this arrangement, the avalanche break of the emitter cell 5 can be prevented more effectively and the surge withstand capability is further improved.

【0040】(第5の実施形態)図5は、本発明をIG
BTに適用した第5の実施形態を示す図であり、図6に
示すチップ平面のチップ外周部9を含む電極パッド付近
のAA´断面構造の要部を模式的に表してある。本実施
形態の構成は、第4の実施形態の構成におけるフィール
ドリミティング・リング部20をRESURF(Reduce
d Surface Field)を利用した耐圧設計構造に置き換え
たものである。RESURFは、電位固定しないp型拡
散層21を、コレクタ同電位の等電位リング(EQR)
11と、接地電位に固定した内部セル部6との間に連続
的に配置することで、空乏層を深さ方向と同様に横方向
にも伸ばし、電界を緩和して高耐圧化を図る構造であ
る。この場合も図4と同一構成部分には同一の符号が付
してある。
(Fifth Embodiment) FIG. 5 shows the present invention in an IG.
It is a figure which shows 5th Embodiment applied to BT, Comprising: The principal part of AA 'cross-section structure of electrode pad vicinity including the chip peripheral part 9 of the chip plane shown in FIG. 6 is typically represented. In the configuration of this embodiment, the field limiting ring unit 20 in the configuration of the fourth embodiment is set to RESURF (Reduce
d Surface Field) has been replaced with a pressure resistant design structure. RESURF is an equipotential ring (EQR) in which the collector has the same potential as the p-type diffusion layer 21 whose potential is not fixed.
11 is continuously arranged between the internal cell portion 6 fixed to the ground potential and the depletion layer is extended in the lateral direction as well as in the depth direction to relax the electric field and increase the withstand voltage. Is. Also in this case, the same components as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.

【0041】本実施形態の場合も、第4の実施形態と同
じく、エミッタ電極パッド7、ゲート電極パッド8の下
部には、第1の実施形態と同様にしてp型ウェル16が
配置してある。更に、内部セル部6とRESURF部2
2との間にも、内部セル部6を周回してストライプ状p
型ウェル16を、内部セルと同じピッチで、内部セル6
の外縁に隣接して、複数本配置してある。これらのp型
ウェル16は、オーミックコンタクトをとった状態でエ
ミッタ電極パッド7に接続してある。
Also in this embodiment, as in the fourth embodiment, the p-type well 16 is arranged below the emitter electrode pad 7 and the gate electrode pad 8 in the same manner as in the first embodiment. . Furthermore, the internal cell unit 6 and the RESURF unit 2
The stripe-shaped p is also formed by going around the internal cell portion 6 between
Form the wells 16 at the same pitch as the inner cells 6
A plurality of them are arranged adjacent to the outer edge of. These p-type wells 16 are connected to the emitter electrode pads 7 in ohmic contact.

【0042】従って、本実施形態の場合も、エミッタセ
ル5と同じ断面形状のp型ウェル16を、内部セル部6
と同じピッチで配置してあるため、それら各セルと各ウ
ェルのエッジの電界強度がほぼ同じとなる。このためE
SDサージがコレクタ13に印加された場合には、それ
らのほぼ全体でアバランシェブレークが生じて、ほぼ均
等にサージ電流が吸収される結果となり、チップ全体と
してのサージ耐量が向上する効果が得られる。
Therefore, also in this embodiment, the p-type well 16 having the same sectional shape as the emitter cell 5 is formed in the internal cell portion 6.
Since they are arranged at the same pitch, the electric field strengths at the edges of the cells and the wells are almost the same. Therefore E
When the SD surge is applied to the collector 13, an avalanche break occurs in almost all of them and the surge current is absorbed almost evenly, and the surge withstand capability of the entire chip is improved.

【0043】この場合も内部セル部6、電極パッド部1
4、p型ウェル部18に形成したp型ウェル16は、ス
トライプ状の代わりに内部セル部6と同じピッチのメッ
シュ状に配置してもよく、その場合は、各エッジ部電界
強度がより均等に近づくことから、サージ耐量の向上に
一層の好結果がもたらされる点は同様である。
Also in this case, the internal cell portion 6 and the electrode pad portion 1
4. The p-type well 16 formed in the p-type well portion 18 may be arranged in a mesh shape having the same pitch as the internal cell portion 6 instead of the stripe shape. In that case, the electric field strength of each edge portion is more uniform. It is similar to the point that the surge withstand capability is further improved because the surge tolerance is improved.

【0044】また、前記p型ウェル16は、第1の実施
形態で述べたと同じ理由により、内部セル部6における
エミッタセル5の配置ピッチより大きく2倍以下のピッ
チで配置してもよい。このように配置すればエミッタセ
ル5のアバランシェブレークをより効果的に防止できて
サージ耐量がより向上する。
For the same reason as described in the first embodiment, the p-type wells 16 may be arranged at a pitch larger than the arrangement pitch of the emitter cells 5 in the internal cell portion 6 and not more than twice. With this arrangement, the avalanche break of the emitter cell 5 can be prevented more effectively and the surge withstand capability is further improved.

【0045】(他の実施形態)上記種々の実施形態は、
nチャネル型の縦型構造IGBTについてのものであっ
たが、nチャネル型の縦型構造パワーMOSFETも、
基本的には図7におけるコレクタ側のp+コレクタ層2
が設けられていない点を除いてIGBTと同じ構成であ
る。そしてESDに対するサージ耐量の問題は、このp
+コレクタ層2の存在には関係しない共通の課題であ
る。従って、前述した本発明の各実施形態は、パワーM
OSFETにもそのまま適用可能であり、同じ効果を奏
する。
(Other Embodiments) The various embodiments described above are
Although it was about the n-channel vertical structure IGBT, the n-channel vertical structure power MOSFET is also
Basically, the p + collector layer 2 on the collector side in FIG.
It has the same configuration as the IGBT except that is not provided. And the problem of surge tolerance against ESD is this p
+ It is a common problem that is not related to the existence of the collector layer 2. Therefore, the power M
It can be applied to the OSFET as it is and has the same effect.

【0046】またチャネルの型に関しても、これまでは
n型チャネルの半導体装置について説明してきたが、p
チャネル型の半導体装置、即ち、上記各説明中のp型と
n型の導電型を入れ換えた半導体装置についても、前述
したp型ウェル16をn型ウェルに置き換えることによ
り本発明は適用可能であり、nチャネル型の場合と同様
の効果を奏する。
Regarding the channel type, the n-type channel semiconductor device has been described above.
The present invention can be applied to a channel type semiconductor device, that is, a semiconductor device in which the p-type conductivity type and the n-type conductivity type in the above description are exchanged, by replacing the p-type well 16 with the n-type well. , And the same effect as the case of the n-channel type.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態を示す要部の模式的断
面図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態を示す図1相当図FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施形態を示す図1相当図FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 showing a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施形態を示す図1相当図FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 1 showing a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施形態を示す図1相当図FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 showing a fifth embodiment of the present invention.

【図6】IGBTチップの平面図FIG. 6 is a plan view of an IGBT chip

【図7】従来技術を示す図1相当図FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

図面中、1はチップ、2はp+コレクタ層、3はn+バッ
ファ層、4はn-ドリフト層、5はエミッタセル、5a
はp+拡散層、5bはp拡散層、5cはn+エミッタ層、
7はエミッタ電極パッド、8はゲート電極パッド、10
aはフィールドプレート、11は等電位リング、12は
+ウェル拡散層、16はp型ウェル、17はツェナー
ダイオード、19はフィールドリミティング・リング、
21はRESURFである。
In the drawing, 1 is a chip, 2 is a p + collector layer, 3 is an n + buffer layer, 4 is an n drift layer, 5 is an emitter cell, 5a
Is a p + diffusion layer, 5b is a p diffusion layer, 5c is an n + emitter layer,
7 is an emitter electrode pad, 8 is a gate electrode pad, 10
a is a field plate, 11 is an equipotential ring, 12 is a p + well diffusion layer, 16 is a p-type well, 17 is a Zener diode, 19 is a field limiting ring,
21 is RESURF.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成されドリフト層とし
て機能する第1導電型の第1半導体層と、この第1半導
体層中に複数形成されチャネル領域として機能する第2
導電型の第2半導体領域と、この第2半導体領域のそれ
ぞれに形成されエミッタ領域として機能する第1導電型
の第3半導体領域と、前記複数の第2半導体領域の周囲
に設けられたチップ外周構造と、前記第2半導体領域お
よび第3半導体領域に電気的に接続されたエミッタ電極
と、ゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極とを備
えた構成の絶縁ゲートを有し縦形構造を有するトランジ
スタとして機能する半導体装置において、前記エミッタ
電極および前記ゲート電極のパッド部の下方に位置する
前記第1半導体層中に、前記第2半導体領域を、前記第
3半導体領域を設けない構成で且つ前記エミッタ電極と
電気的に接続した構成のサージ保護領域として形成した
ことを特徴とする半導体装置。
1. A first conductive type first semiconductor layer formed on a semiconductor substrate to function as a drift layer, and a plurality of second semiconductor layers formed in the first semiconductor layer to function as a channel region.
A second semiconductor region of conductivity type, a third semiconductor region of first conductivity type formed in each of the second semiconductor regions and functioning as an emitter region, and a chip outer periphery provided around the plurality of second semiconductor regions. A vertical structure having an insulated gate having a structure, an emitter electrode electrically connected to the second semiconductor region and the third semiconductor region, and a gate electrode formed through a gate oxide film. In a semiconductor device functioning as a transistor, the second semiconductor region and the third semiconductor region are not provided in the first semiconductor layer located below the pad portion of the emitter electrode and the gate electrode, and A semiconductor device formed as a surge protection region electrically connected to an emitter electrode.
【請求項2】 前記サージ保護領域は、ストライプ状に
形成したものを前記複数の第2半導体領域の外周部に隣
接して、前記第2半導体領域の配置と同じないし2倍以
下のピッチで複数本同心状に配置したことを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。
2. A plurality of the surge protection regions, which are formed in a stripe shape, are adjacent to the outer peripheral portions of the plurality of second semiconductor regions, and are arranged at the same pitch as that of the second semiconductor regions or at a pitch equal to or less than twice. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor devices are arranged concentrically.
【請求項3】 前記サージ保護領域は、前記第2半導体
領域と同じ島状に形成したものを、前記複数の第2半導
体領域の外周部に隣接して、前記第2半導体領域の配置
と同じないし2倍以下のピッチでメッシュ状に配置した
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
3. The surge protection region, which is formed in the same island shape as the second semiconductor region, is adjacent to the outer peripheral portions of the plurality of second semiconductor regions and has the same arrangement as the second semiconductor region. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor devices are arranged in a mesh shape with a pitch equal to or less than twice.
【請求項4】 前記サージ保護領域は、前記複数の第2
半導体領域の外周部と前記チップ外周構造との間にも形
成されていることを特徴とする請求項1ないし3の何れ
かに記載の半導体装置。
4. The surge protection region includes a plurality of second surge protection regions.
4. The semiconductor device according to claim 1, which is also formed between an outer peripheral portion of a semiconductor region and the outer peripheral structure of the chip.
【請求項5】 前記サージ保護領域は、前記チップ外周
構造の下部で少なくとも前記複数の第2半導体領域の外
周部に隣接する部分にも形成されていることを特徴とす
る請求項1ないし3の何れかに記載の半導体装置。
5. The surge protection region is also formed in a lower portion of the chip outer peripheral structure at least in a portion adjacent to the outer peripheral portions of the plurality of second semiconductor regions. The semiconductor device according to any one of claims.
【請求項6】 前記チップ外周構造は、フィールドプレ
ートと等電位リングとで構成されていることを特徴とす
る請求項1ないし5の何れかに記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the chip outer peripheral structure includes a field plate and an equipotential ring.
【請求項7】 前記チップ外周構造は、フィールドプレ
ートと、ツェナーダイオードと等電位リングとで構成さ
れていることを特徴とする請求項1ないし5の何れかに
記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the chip outer peripheral structure includes a field plate, a Zener diode and an equipotential ring.
【請求項8】 前記チップ外周構造は、フィールドプレ
ートと、ツェナーダイオードと、フィールドリミティン
グ・リングと、等電位リングとで構成されていることを
特徴とする請求項1ないし5の何れかに記載の半導体装
置。
8. The chip outer peripheral structure includes a field plate, a Zener diode, a field limiting ring, and an equipotential ring, according to claim 1. Semiconductor device.
【請求項9】 前記チップ外周構造は、フィールドリミ
ティング・リングと等電位リングとで構成されている請
求項1ないし4の何れかに記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the chip outer peripheral structure includes a field limiting ring and an equipotential ring.
【請求項10】 前記チップ外周構造は、RESURF
と等電位リングで構成されていることを特徴とする請求
項1ないし4の何れかに記載の半導体装置。
10. The chip outer peripheral structure is RESURF.
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device comprises an equipotential ring.
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