專(zhuān)利名稱(chēng)：設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，具體涉及設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
作為因瞬間增大的電流或電壓(浪涌)而對(duì)汽車(chē)、馬達(dá)、熒光顯示、音頻設(shè)備等或由晶體管元件等構(gòu)成的IC(Integrated Circuit)提供保護(hù)的浪涌保護(hù)電路，有各種各樣的方案。由一個(gè)二極管和一個(gè)npn晶體管構(gòu)成的浪涌保護(hù)電路，作為以最簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)得到的浪涌保護(hù)電路而為人所知。由一個(gè)二極管和一個(gè)npn晶體管構(gòu)成的傳統(tǒng)的浪涌保護(hù)電路，具有如下的結(jié)構(gòu)。
在由一個(gè)二極管和一個(gè)npn晶體管構(gòu)成的傳統(tǒng)的浪涌保護(hù)電路中，二極管的陰極包含由場(chǎng)氧化膜電隔離的半導(dǎo)體襯底的主表面上形成的高濃度的第一n+擴(kuò)散層。該第一n+擴(kuò)散層與在半導(dǎo)體襯底上形成的導(dǎo)電層相接觸，從而與信號(hào)輸入端子電連接。二極管的陽(yáng)極包含p型擴(kuò)散層和在p型擴(kuò)散層內(nèi)形成的p+擴(kuò)散層。該p+擴(kuò)散層與成為陰極的n+擴(kuò)散層直接相接。
npn晶體管的集電極包含上述第一n+擴(kuò)散層、埋入n+擴(kuò)散層以及在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的n-外延層。npn晶體管的基極包含n-外延層內(nèi)形成的p型擴(kuò)散層。npn晶體管的發(fā)射極包含p型擴(kuò)散層內(nèi)形成的第二n+擴(kuò)散層。
上述第一n+擴(kuò)散層包含在晶體管的陰極區(qū)內(nèi)，并且包含在npn晶體管的集電區(qū)內(nèi)。p型擴(kuò)散層包含在二極管的陽(yáng)極區(qū)內(nèi)，并且包含在npn晶體管的基區(qū)內(nèi)。
接著，就上述傳統(tǒng)的浪涌保護(hù)電路的操作進(jìn)行說(shuō)明。若對(duì)信號(hào)輸入端子施加浪涌電壓，則對(duì)上述第一n+擴(kuò)散層施加浪涌電壓，二極管的反向電壓上升。當(dāng)該反向電壓超過(guò)一定值時(shí)二極管會(huì)齊納擊穿，流過(guò)從二極管的陰極到陽(yáng)極的電流。由于該陽(yáng)極區(qū)包含的p型擴(kuò)散層也是npn晶體管的基區(qū)，所以，該電流成為npn晶體管的基極電流。因此，由于npn晶體管的導(dǎo)通，施加在信號(hào)輸入端子上的浪涌的電荷由npn晶體管的發(fā)射極放電。
除上述以外，例如還有日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)平5-206385號(hào)公報(bào)與特開(kāi)昭56-19657號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的浪涌保護(hù)電路。
在設(shè)有上述結(jié)構(gòu)的浪涌保護(hù)電路中，為了降低成為二極管的陰極區(qū)的第一n+擴(kuò)散層和上述導(dǎo)電層間的接觸電阻，以高濃度形成第一n+擴(kuò)散層。若與該第一n+擴(kuò)散層相接的部分的陽(yáng)極區(qū)的濃度較低，則在二極管被擊穿時(shí)，在第一n+擴(kuò)散層和陽(yáng)極(p型擴(kuò)散層)間的pn結(jié)的耗盡層中的電子，被與第一n+擴(kuò)散層鄰接的場(chǎng)氧化膜捕獲。在這種情況下，產(chǎn)生pn結(jié)的耗盡層擴(kuò)大，且二極管的擊穿電壓上升的問(wèn)題。因此，需要在與成為陽(yáng)極的p型擴(kuò)散層內(nèi)的第一n+擴(kuò)散層相接的部分上，通過(guò)形成高濃度的p+擴(kuò)散層使來(lái)自第一n+擴(kuò)散層的電子順暢地流入陽(yáng)極(p型擴(kuò)散層)。就是說(shuō)，必須使構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)均以高濃度形成。
但是，若構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)均以高濃度形成，則陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)之間的pn結(jié)的耗盡層寬度就會(huì)變得極窄。結(jié)果，產(chǎn)生在低于擊穿電壓的電壓下有電流流過(guò)浪涌保護(hù)電路的現(xiàn)象(電流的泄漏)，致使浪涌保護(hù)電路不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供設(shè)有無(wú)電流泄漏且正常工作的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置是設(shè)有與信號(hào)輸入端子電連接且包含二極管和晶體管的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置，其中設(shè)有含有主表面的半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成的場(chǎng)氧化膜；以及在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成的、與信號(hào)輸入端子電連接的第一導(dǎo)電層。二極管的陰極包括第一陰極區(qū)和第二陰極區(qū)，第一陰極區(qū)與第一導(dǎo)電層電連接，在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成，第二陰極區(qū)與二極管的陽(yáng)極區(qū)構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)，該發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)與場(chǎng)氧化膜相離。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，與第一導(dǎo)電層電連接的第一陰極區(qū)和構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的第二陰極區(qū)分開(kāi)形成。因此，通過(guò)提高第一陰極區(qū)的雜質(zhì)濃度，能夠降低與第一導(dǎo)電層間的接觸電阻。并且，通過(guò)降低陽(yáng)極區(qū)和第二陰極區(qū)的雜質(zhì)濃度，可防止電流的泄漏。另外，由于發(fā)生齊納擊穿的陽(yáng)極區(qū)和第二陰極區(qū)間的pn結(jié)與場(chǎng)氧化膜相離，在陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)間的pn結(jié)的耗盡層中的電子被場(chǎng)氧化膜捕獲，從而能夠解決pn結(jié)的耗盡層擴(kuò)大，且二極管的擊穿電壓上升的問(wèn)題。因此，能夠獲得設(shè)有無(wú)電流泄漏且正常工作的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的浪涌保護(hù)電路的電路圖。
圖2是概略表示本發(fā)明實(shí)施例1的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖3是沿圖2的III-III線(xiàn)的剖視圖。
圖4A表示設(shè)有傳統(tǒng)的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置的電流/電壓特性。圖4B表示本發(fā)明實(shí)施例1的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置的電流/電壓特性。
圖5是概略表示本發(fā)明實(shí)施例2的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖6是沿圖5的VI-VI線(xiàn)的剖視圖。
圖7是概略表示本發(fā)明實(shí)施例3的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖8是概略表示本發(fā)明實(shí)施例4的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖9是沿圖8的IX-IX線(xiàn)的剖視圖。
圖10是概略表示本發(fā)明實(shí)施例5的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖11是沿圖10的XI-XI線(xiàn)的剖視圖。
圖12是概略表示本發(fā)明實(shí)施例6的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖13是沿圖12的XIII-XIII線(xiàn)的剖視圖。
圖14是示意表示本發(fā)明實(shí)施例4的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置中的電流流向的剖視圖。
圖15是示意表示本發(fā)明實(shí)施例6的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置中的電流流向的剖視圖。
圖16表示本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體裝置中發(fā)射區(qū)正下方深度方向的濃度分布與發(fā)射區(qū)正下方深度方向的電場(chǎng)強(qiáng)度之間關(guān)系的模擬結(jié)果。
圖17表示本發(fā)明實(shí)施例6的半導(dǎo)體裝置中發(fā)射區(qū)正下方濃度分布與發(fā)射區(qū)正下方深度方向的電場(chǎng)強(qiáng)度之間關(guān)系的模擬結(jié)果。
圖18是概略表示本發(fā)明實(shí)施例7的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖19是概略表示本發(fā)明實(shí)施例8的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖20表示本發(fā)明實(shí)施例8的半導(dǎo)體裝置中發(fā)射區(qū)正下方深度方向的濃度分布與發(fā)射區(qū)正下方深度方向的電場(chǎng)強(qiáng)度之間關(guān)系的模擬結(jié)果。
圖21是概略表示本發(fā)明實(shí)施例9的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖22是概略表示本發(fā)明實(shí)施例10的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖23是沿圖22的XXIII-XXIII線(xiàn)的剖視圖。
圖24表示本發(fā)明實(shí)施例10的半導(dǎo)體裝置中發(fā)射區(qū)正下方深度方向的濃度分布與發(fā)射區(qū)正下方的電子密度的電場(chǎng)分布之間關(guān)系的模擬結(jié)果。
圖25表示對(duì)本發(fā)明實(shí)施例10的半導(dǎo)體裝置施加的電壓和流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流密度之間關(guān)系的模擬結(jié)果。
圖26表示對(duì)半導(dǎo)體裝置施加的電壓和流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流密度之間關(guān)系的模擬結(jié)果。
圖27是概略表示本發(fā)明實(shí)施例11的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖就本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施例1參照?qǐng)D1，浪涌保護(hù)電路31包括二極管22和npn晶體管23。二極管22的陰極與npn晶體管23的集電極，和信號(hào)輸入端子21與裝置部分25電連接。二極管22的陽(yáng)極和npn晶體管23的基極相互電連接。npn晶體管23的發(fā)射極與接地電位24電連接。
接著，就本實(shí)施例的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
參照?qǐng)D2與圖3，在半導(dǎo)體裝置51中，例如由單晶硅構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底41的下方形成p-區(qū)1。在p-區(qū)1上通過(guò)注入擴(kuò)散而形成n+擴(kuò)散層2。在該n+擴(kuò)散層2上形成n-外延層4。在p-區(qū)1上形成p+擴(kuò)散層3a和p型擴(kuò)散層6a來(lái)包圍該n-外延層4周?chē)趐型擴(kuò)散層6a內(nèi)形成p+擴(kuò)散層9。在n+擴(kuò)散層2與n-外延層4內(nèi)，通過(guò)注入擴(kuò)散而形成p+擴(kuò)散層3b。并且，在半導(dǎo)體襯底41的表面上，形成用以電隔離半導(dǎo)體襯底的各區(qū)域的場(chǎng)氧化膜7。所謂場(chǎng)氧化膜7是指用LOCOS(LocalOxidation of Silicon硅的局部氧化)法形成的氧化硅膜。p+擴(kuò)散層9、n+擴(kuò)散層8a、n+擴(kuò)散層8b及n+擴(kuò)散層8c，各由場(chǎng)氧化膜7電隔離。
在該n+擴(kuò)散層2與n-外延層4內(nèi)，形成構(gòu)成浪涌保護(hù)電路的二極管22和npn晶體管23。二極管22包含陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)。npn晶體管23包含發(fā)射區(qū)、基區(qū)及集電區(qū)。
在二極管22中，陽(yáng)極區(qū)由在n型擴(kuò)散層5內(nèi)形成的p型擴(kuò)散層6b構(gòu)成。n型擴(kuò)散層5形成在n-外延層4內(nèi)。陰極區(qū)由在n-外延層4內(nèi)形成的n+擴(kuò)散層8c(第一陰極區(qū))、n-外延層4、n型擴(kuò)散層5以及在n型擴(kuò)散層5與p型擴(kuò)散層6b內(nèi)形成的n+擴(kuò)散層8b(第二陰極區(qū))構(gòu)成。
在npn晶體管23中，集電區(qū)由在n-外延層4內(nèi)形成的n+擴(kuò)散層8c、n-外延層4及n+擴(kuò)散層2構(gòu)成?；鶇^(qū)由在n-外延層4內(nèi)形成的p型擴(kuò)散層6c構(gòu)成。發(fā)射區(qū)由在p型擴(kuò)散層6c內(nèi)形成的n+擴(kuò)散層8a構(gòu)成。
在本實(shí)施例中，發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)由p型擴(kuò)散層6b和n+擴(kuò)散層8b構(gòu)成。本例中，形成n+擴(kuò)散層8b，將p型擴(kuò)散層6b的上面覆蓋。從上往下看半導(dǎo)體襯底41時(shí)(圖2)的n+擴(kuò)散層8b的外圍部分，與n型擴(kuò)散層5電連接。并且，形成n型擴(kuò)散層5，將p型擴(kuò)散層6b的側(cè)面覆蓋。從而，由n+擴(kuò)散層8b與n型擴(kuò)散層5構(gòu)成的陰極區(qū)以四方柱狀形成，并在該四方柱的內(nèi)部形成作為陽(yáng)極區(qū)的p型擴(kuò)散層6b。因此，發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)(由p型擴(kuò)散層6b和n+擴(kuò)散層8b構(gòu)成的pn結(jié))形成在該四方柱的內(nèi)部，并與場(chǎng)氧化膜7相離。
n型擴(kuò)散層5，例如以約1012個(gè)/cm2的注入量向n-外延層4注入P(磷)來(lái)形成。p型擴(kuò)散層6a～6c，例如以約1013個(gè)/cm2的注入量向n-外延層4注入B(硼)來(lái)形成。n+擴(kuò)散層8a～8c，在n-外延層4、n型擴(kuò)散層5與p型擴(kuò)散層6b及p型擴(kuò)散層6c的表面上，例如以約1015個(gè)/cm2的注入量注入As(砷)來(lái)形成。p+擴(kuò)散層9，在p型擴(kuò)散層6a的表面上，例如以約1015個(gè)/cm2的注入量注入B或BF2來(lái)形成。
在半導(dǎo)體襯底41的主表面上形成層間絕緣膜10，將半導(dǎo)體襯底41表面覆蓋。在層間絕緣膜10上形成各接觸孔11a～11c。在層間絕緣膜10上，例如形成由引入雜質(zhì)的多晶硅(以下，稱(chēng)為摻雜多晶硅)構(gòu)成的布線(xiàn)12a、12b，以通過(guò)接觸孔11a～11c的各接觸孔與上述各區(qū)域電連接。從而，p+擴(kuò)散層9和n+擴(kuò)散層8a電連接。布線(xiàn)12b(第一導(dǎo)電層)和信號(hào)輸入端子21(圖1)與裝置部分25(圖1)電連接。
接著，就本實(shí)施例的浪涌保護(hù)電路的操作進(jìn)行說(shuō)明。
參照?qǐng)D1～圖3，若浪涌電壓加在信號(hào)輸入端子21上，則對(duì)n+擴(kuò)散層8b施加浪涌電壓，二極管22陽(yáng)極和陰極間的反向電壓上升。從而，二極管22齊納擊穿，電流從n+擴(kuò)散層8b流到p型擴(kuò)散層6b。從該p型擴(kuò)散層6b到npn晶體管23的基區(qū)的p型擴(kuò)散層6a有電流流過(guò)，npn晶體管23導(dǎo)通。npn晶體管23一旦導(dǎo)通，由于從n-外延層4到n+擴(kuò)散層8a的流過(guò)電流，加在信號(hào)輸入端子21的浪涌電壓對(duì)接地電位24的布線(xiàn)12a釋放。從而，能夠防止浪涌電壓加到裝置部分25。
在本實(shí)施例中，二極管22的陰極區(qū)由n+擴(kuò)散層8c、n-外延層4、n型擴(kuò)散層5及n+擴(kuò)散層8b構(gòu)成。其中，與布線(xiàn)12b電連接的n+擴(kuò)散層8c和構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的n+擴(kuò)散層8b，在不同的區(qū)域上構(gòu)成。因此，通過(guò)提高n+擴(kuò)散層8c的雜質(zhì)濃度，可降低與布線(xiàn)12b的接觸電阻。并且，通過(guò)降低p型擴(kuò)散層6b和n+擴(kuò)散層8b的雜質(zhì)濃度，可防止電流的泄漏。由于發(fā)生齊納擊穿的p型擴(kuò)散層6b和n+擴(kuò)散層8b間的pn結(jié)與場(chǎng)氧化膜7相離，在陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)間的pn結(jié)的耗盡層中存在的電子被場(chǎng)氧化膜7捕獲，從而解決pn結(jié)的耗盡層擴(kuò)大且二極管22的擊穿電壓上升的問(wèn)題。因此，可獲得設(shè)有無(wú)電流泄漏且正常工作的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置51。
本發(fā)明人進(jìn)行了以下的確認(rèn)上述的效果的實(shí)驗(yàn)。
具體而言，比較設(shè)有傳統(tǒng)的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置的電流/電壓特性和設(shè)有本實(shí)施例的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置的電流/電壓特性。在圖4A、圖4B中，對(duì)流入npn晶體管23(圖1)的電流以對(duì)數(shù)表示。電壓表示假設(shè)接地電位24(圖1)的電位為0時(shí)的信號(hào)輸入端子21(圖1)的電位。并且，V1表示二極管22(圖1)的擊穿電壓。
由此結(jié)果可知，在傳統(tǒng)的浪涌保護(hù)電路中，電壓在V1以下時(shí)也有電流流過(guò)。其原因在于二極管22的電流泄漏。另一方面，在本發(fā)明中，電壓在V1以下時(shí)僅僅流過(guò)10-12A數(shù)量級(jí)的電流。而電壓成為V1以上時(shí)急劇地流過(guò)大電流。因此，本發(fā)明實(shí)施例1的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置，無(wú)電流泄漏且正常工作。
并且，在本實(shí)施例中，浪涌保護(hù)電路31形成為其二極管22的陰極和晶體管23的集電極與信號(hào)輸入端子21電連接，且二極管22的陽(yáng)極和晶體管23的基極以相同的導(dǎo)電型形成，且彼此電連接。
由于電路構(gòu)成為確保二極管22先于晶體管23被擊穿，所以，由二極管22的擊穿來(lái)確保晶體管23導(dǎo)通，從而，確保對(duì)信號(hào)輸入端子21施加的浪涌電壓被釋放，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)可防止誤操作并能實(shí)現(xiàn)正常工作的浪涌保護(hù)電路31。
在本實(shí)施例中，形成作為構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的陰極區(qū)的n+擴(kuò)散層8b，將作為陽(yáng)極區(qū)的p型擴(kuò)散層6b的上面覆蓋。
從而，能夠容易制造發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)與場(chǎng)氧化膜7相離的結(jié)構(gòu)。因此，能夠容易防止發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的耗盡層中的電子被場(chǎng)氧化膜7捕獲，以及因耗盡層寬度的擴(kuò)大導(dǎo)致的二極管22的擊穿電壓的上升。
另外，在本實(shí)施例中，描述了形成作為構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的陰極區(qū)的n+擴(kuò)散層8b，將作為陽(yáng)極區(qū)的p型擴(kuò)散層6b的上面覆蓋，但本發(fā)明并不限于這種情況，也能形成構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的陰極區(qū)，將作為陽(yáng)極區(qū)的p型擴(kuò)散層6b的側(cè)面覆蓋。
實(shí)施例2參照?qǐng)D5與圖6，在本實(shí)施例中，在n-外延層4內(nèi)形成n+擴(kuò)散層13a，將n+擴(kuò)散層8c包圍。n+擴(kuò)散層13a通過(guò)在n-外延層4內(nèi)例如將磷玻璃注入擴(kuò)散來(lái)形成，注入擴(kuò)散深度達(dá)到n+擴(kuò)散層2。從而，npn晶體管23的集電區(qū)，由n+擴(kuò)散層8c、n+擴(kuò)散層13a、n+擴(kuò)散層2及n-外延層4構(gòu)成。n+擴(kuò)散層13a的雜質(zhì)濃度高于n-外延層4。
除此以外的結(jié)構(gòu)，與圖1～圖3所示的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在本實(shí)施例的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置中，npn晶體管23的集電區(qū)還由n+擴(kuò)散層13a構(gòu)成。由于n+擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度高于n-外延層，集電區(qū)的電阻(集電極電阻)較小。因此，能夠提高晶體管的工作速度，使浪涌保護(hù)電路即使在高頻浪涌下也能工作。下面對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。
晶體管的工作速度，其基區(qū)上的少數(shù)載流子的渡越時(shí)間τB越短就越快。由下式表示基區(qū)的少數(shù)載流子的渡越時(shí)間τB。
τB＝QB/IC(1)這里，QB表示注入基區(qū)的少數(shù)載流子的電荷、IC表示集電極電流、τB表示基區(qū)上的少數(shù)載流子的渡越時(shí)間。參照式1，集電極電流IC增大時(shí)少數(shù)載流子的渡越時(shí)間τB變短。在本實(shí)施例中，通過(guò)形成n+擴(kuò)散層來(lái)減小集電極電阻，因此，集電極電流IC變大。結(jié)果，基區(qū)上的少數(shù)載流子的渡越時(shí)間τB變短，能夠提高晶體管的工作速度，使浪涌保護(hù)電路即使在高頻浪涌下也能工作。
實(shí)施例3如圖7所示，在本實(shí)施例中，在p型擴(kuò)散層6a的圖中右側(cè)的n-外延層4內(nèi)也形成n+擴(kuò)散層13b。n+擴(kuò)散層13b與n+擴(kuò)散層13a以同樣的方法形成。從而，npn晶體管23的集電區(qū)由n+擴(kuò)散層8c、n+擴(kuò)散層13a、n+擴(kuò)散層2、n+擴(kuò)散層13b及n-外延層4構(gòu)成。
除此以外的結(jié)構(gòu)，與圖6所示的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在本實(shí)施例的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置中，npn晶體管23的集電區(qū)還由n+擴(kuò)散層13b構(gòu)成。由于n+擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度大于n-外延層，故集電極電阻較小。因此，能夠進(jìn)一步提高晶體管的工作速度，使浪涌保護(hù)電路對(duì)于高頻率的浪涌也能工作。
實(shí)施例4參照?qǐng)D8與圖9，在本實(shí)施例中二極管22構(gòu)成如下。
即，在二極管22中，陰極區(qū)由在n-外延層4內(nèi)形成的n+擴(kuò)散層8c(第一陰極區(qū))、n-外延層4及在n-外延層4內(nèi)形成的n型擴(kuò)散層5(第二陰極區(qū))構(gòu)成。陽(yáng)極區(qū)由在n-外延層4內(nèi)形成的p型擴(kuò)散層6c和在n型擴(kuò)散層5與p型擴(kuò)散層6c內(nèi)形成的p+擴(kuò)散層9a構(gòu)成。還有，不形成p+擴(kuò)散層3b、p型擴(kuò)散層6b及n+擴(kuò)散層8b。
在本實(shí)施例中，發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)由p+擴(kuò)散層9a和n型擴(kuò)散層5構(gòu)成。這里，形成p+擴(kuò)散層9a，將n型擴(kuò)散層5的上面覆蓋。由上往下看半導(dǎo)體襯底41(圖8)，p+擴(kuò)散層9a的外圍部分與p型擴(kuò)散層6c電連接。并且，形成p型擴(kuò)散層6c，將n型擴(kuò)散層5的側(cè)面包圍。從而，由p+擴(kuò)散層9a與p型擴(kuò)散層6c構(gòu)成的陽(yáng)極區(qū)成為四方柱狀，在該四方柱內(nèi)部形成作為陰極區(qū)的n型擴(kuò)散層5。因此，發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)(由p+擴(kuò)散層9a和n型擴(kuò)散層5構(gòu)成的pn結(jié))在該四方柱內(nèi)部形成，并與場(chǎng)氧化膜7相離。
除此以外的結(jié)構(gòu)，與圖1～圖3所示的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在本實(shí)施例的設(shè)有浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置中，形成作為構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的陽(yáng)極區(qū)的p+擴(kuò)散層9a，將作為陰極區(qū)的n型擴(kuò)散層5的上面覆蓋。
從而，能夠容易制造發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)與場(chǎng)氧化膜7相離的結(jié)構(gòu)。因此，在發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的耗盡層中的電子被場(chǎng)氧化膜7捕獲，能夠容易防止因耗盡層寬度的擴(kuò)大導(dǎo)致的二極管22的擊穿電壓的上升。
在本實(shí)施例中，描述了形成作為構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的陽(yáng)極區(qū)的p+擴(kuò)散層9a，將作為陰極區(qū)的n型擴(kuò)散層5的上面覆蓋，但本發(fā)明并不限于這種情況，也能形成構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的陽(yáng)極區(qū)，將作為陰極區(qū)的n型擴(kuò)散層5的側(cè)面覆蓋。
實(shí)施例5參照?qǐng)D10與圖11，在本實(shí)施例中二極管22構(gòu)成如下。
即，在二極管22中，陽(yáng)極區(qū)由在n-外延層4內(nèi)形成的p+擴(kuò)散層3b和在n-外延層4內(nèi)形成的p型擴(kuò)散層6c構(gòu)成。陰極區(qū)由在n-外延層4內(nèi)形成的n+擴(kuò)散層8c(第一陰極區(qū))和在n-外延層4及n+擴(kuò)散層2(第二陰極區(qū))構(gòu)成。與p+擴(kuò)散層3b相接觸地，在n-外延層4內(nèi)廣泛形成p型擴(kuò)散層6c。還有，不形成n型擴(kuò)散層5和p型擴(kuò)散層6b。
在本實(shí)施例中，發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)，由p+擴(kuò)散層3b和n+擴(kuò)散層2構(gòu)成。p+擴(kuò)散層3b和n+擴(kuò)散層2共同在n-外延層4的內(nèi)部(圖11中下方)形成，發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)與場(chǎng)氧化膜7相離。
除此以外的結(jié)構(gòu)，與圖1～圖3所示的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在本實(shí)施例中，發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)，同時(shí)由作為高雜質(zhì)濃度區(qū)的p+擴(kuò)散層3b和n+擴(kuò)散層2構(gòu)成。但是，基于以下的理由，pn結(jié)部分的p+擴(kuò)散層3b的雜質(zhì)濃度局部降低。
就是說(shuō)，p+擴(kuò)散層3b，例如以約1014個(gè)/cm2的注入量向p-區(qū)1注入B，例如通過(guò)進(jìn)行1150℃的熱處理來(lái)形成。n+擴(kuò)散層2，例如以約1015個(gè)/cm2的注入量向p-區(qū)1注入Sb(銻)，例如通過(guò)進(jìn)行1180℃的熱處理來(lái)形成。此時(shí)，由于Sb的擴(kuò)散系數(shù)小于B，由Sb的擴(kuò)散，在p-區(qū)1附近形成n+擴(kuò)散層2。另一方面，由于B的擴(kuò)散系數(shù)大于Sb，由B的擴(kuò)散，在比n+擴(kuò)散層2更接近半導(dǎo)體襯底41表面的區(qū)域(圖11中的上方)上形成p+擴(kuò)散層3b。在這樣形成的p+擴(kuò)散層3b中，在p+擴(kuò)散層3b內(nèi)部也產(chǎn)生雜質(zhì)濃度差。就是說(shuō)，在p+擴(kuò)散層3b內(nèi)部接近半導(dǎo)體襯底41表面的部分(圖11中的上方)上，B的雜質(zhì)濃度局部地變高。另一方面，在與n+擴(kuò)散層2的pn結(jié)部分上，B的雜質(zhì)濃度局部地變低，因此，pn結(jié)的耗盡層寬度變寬。從而，得到設(shè)有無(wú)電流泄漏且正常工作的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置。
在本實(shí)施例中，構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的p+擴(kuò)散層3b和n+擴(kuò)散層2，共同在半導(dǎo)體襯底41內(nèi)形成的n-外延層4的內(nèi)部形成。由于發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)在半導(dǎo)體襯底41的內(nèi)部(圖11中的下方)形成，能夠高效率地將在浪涌保護(hù)電路31中產(chǎn)生的熱向半導(dǎo)體襯底41釋放。
實(shí)施例6參照?qǐng)D12與圖13，在本實(shí)施例中npn晶體管23構(gòu)成如下。
即，在npn晶體管23中，集電區(qū)由n-外延層4內(nèi)形成的n+擴(kuò)散層8c、n-外延層4和n+擴(kuò)散層2(第一埋入層)構(gòu)成?；鶇^(qū)由n-外延層4內(nèi)形成的p+擴(kuò)散層3b(第二埋入層)和在n-外延層4內(nèi)形成的p型擴(kuò)散層6c構(gòu)成。發(fā)射區(qū)由p型擴(kuò)散層6c內(nèi)形成的n+擴(kuò)散層8a構(gòu)成。n+擴(kuò)散層2和p+擴(kuò)散層3b鄰接。
除此以外的結(jié)構(gòu)與圖8和圖9所示的實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，對(duì)相同構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在設(shè)有本實(shí)施例的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置51中，若因浪涌電壓導(dǎo)致晶體管22發(fā)生齊納擊穿，則如下述在npn晶體管23中流過(guò)電流。即，在集電區(qū)從n+擴(kuò)散層8c經(jīng)過(guò)n-外延層4流入n+擴(kuò)散層2的電流，經(jīng)由p+擴(kuò)散層3b與p型擴(kuò)散層6c流向n+擴(kuò)散層8a。換言之，在npn晶體管23中，n+擴(kuò)散層2和p+擴(kuò)散層3b鄰接，并由n+擴(kuò)散層2和p+擴(kuò)散層3b形成集電極和基極之間的接合部分。如此，能夠?qū)⑵潆s質(zhì)濃度高于n-外延層4的n+擴(kuò)散層2作為與基極之間的接合部分。
在設(shè)有本實(shí)施例的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置51中，在npn晶體管23的集電區(qū)設(shè)有半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的n-外延層4和在n-外延層4內(nèi)形成的n+擴(kuò)散層2，npn晶體管23的基極含有n-外延層4內(nèi)形成的p+擴(kuò)散層3b。n+擴(kuò)散層2的雜質(zhì)濃度高于n-外延層4，且與p+擴(kuò)散層3b鄰接。
由于雜質(zhì)濃度高于n-外延層4的n+擴(kuò)散層2成為與基極之間的接合部分，容易地在集電區(qū)和基區(qū)之間的接合面上集中電流。結(jié)果，使電流容易從集電區(qū)流向基區(qū)，能夠釋放更大的電流。
如圖14所示，在實(shí)施例4的半導(dǎo)體裝置中，n-外延層4成為與基區(qū)之間的接合部分。由于n-外延層4的電阻高于n+擴(kuò)散層2，在集電區(qū)內(nèi)比本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置更易集中電流(電流密度容易變高)，在集電區(qū)內(nèi)存在使電流不易流過(guò)的部位。另一方面，如圖15所示，本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，由于雜質(zhì)濃度高于n-外延層4的n+擴(kuò)散層2成為與基區(qū)之間的接合部分，在集電區(qū)內(nèi)不使電流集中(電流密度不會(huì)變高)，在集電區(qū)上電流容易流過(guò)。
為了確認(rèn)上述效果，本發(fā)明人分別對(duì)本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體裝置和本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中因電流形成的在發(fā)射區(qū)正下方深度方向的電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行了模擬。
在圖16與圖17中示出在流過(guò)半導(dǎo)體裝置51的電流的電流密度分別為10μA/μm、10mA/μm時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度的模擬結(jié)果。還有，在圖16與圖17中，A表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪薾+擴(kuò)散層8a的區(qū)域；B表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪藀型擴(kuò)散層6c的區(qū)域；C表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪薾-外延層4的區(qū)域；D表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪薾+擴(kuò)散層2的區(qū)域；E表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪藀+擴(kuò)散層3b的區(qū)域。
如圖16所示，當(dāng)電流密度為10μA/μm時(shí)，在n+擴(kuò)散層2內(nèi)約6.8μm深度的電場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值成為最大。由于電場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值大的部位是因電流集中而不易流動(dòng)的部位，由此結(jié)果可知尤其在流入半導(dǎo)體裝置的電流大時(shí)，在n+擴(kuò)散層2內(nèi)存在電流不易流過(guò)的部位。
另一方面，如圖17所示，在電流密度為10μA/μm、10mA/μm中任意場(chǎng)合時(shí)，p+擴(kuò)散層3b和n+擴(kuò)散層2之間的接合面附近約7.0μm深度的電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值均成為最大值。由此可知，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置51中，n+擴(kuò)散層2內(nèi)電流容易流過(guò)。
實(shí)施例7
如圖18所示，在本實(shí)施例中，在n-外延層4內(nèi)形成n+擴(kuò)散層13a，將n+擴(kuò)散層8c包圍。n+擴(kuò)散層13a通過(guò)在n-外延層4內(nèi)例如將磷玻璃注入并擴(kuò)散來(lái)形成，注入擴(kuò)散深度達(dá)到n+擴(kuò)散層2。如此，npn晶體管23的集電區(qū)由n+擴(kuò)散層8c、n+擴(kuò)散層13a、n+擴(kuò)散層2及n-外延層4構(gòu)成。n+擴(kuò)散層13a的雜質(zhì)濃度高于n-外延層4。
除此以外的結(jié)構(gòu)與圖12與圖13所示的實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在設(shè)有本實(shí)施例的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置51中，npn晶體管23的集電區(qū)還由n+擴(kuò)散層13a構(gòu)成。由于n+擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度高于n-外延層，集電區(qū)的電阻(集電極電阻)小。因此，能夠提高晶體管的工作速度，使浪涌保護(hù)電路即使在高頻浪涌下也能工作。
實(shí)施例8如圖19所示，在本實(shí)施例中，在位于n+擴(kuò)散層8a正下方的p+擴(kuò)散層3b的一部分上形成凹陷部分14a。凹陷部分14a與n+擴(kuò)散層2鄰接，n+擴(kuò)散層2陷入凹陷部分14a。該凹陷部分14a通過(guò)在為形成p+擴(kuò)散層3b而對(duì)n+擴(kuò)散層2與n-外延層4注入雜質(zhì)時(shí)，使凹陷部分14a內(nèi)不注入雜質(zhì)地形成p+擴(kuò)散層3b而形成。由于這樣形成凹陷部分14a，p+擴(kuò)散層3b在凹陷部分14a的外圍形成p型雜質(zhì)濃度局部低的低濃度區(qū)14b。
除此以外的結(jié)構(gòu)與圖12與圖13所示的實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在設(shè)有本實(shí)施例的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置51中，p+擴(kuò)散層3b在與n-外延層鄰接的部分上設(shè)有雜質(zhì)濃度相對(duì)低的低濃度區(qū)14b。
從而，能夠通過(guò)形成的低濃度區(qū)14b的大小來(lái)調(diào)節(jié)與集電極相接觸的基區(qū)的電阻。通過(guò)調(diào)節(jié)基區(qū)的電阻能夠調(diào)節(jié)流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流的大小。
為確認(rèn)上述效果，本發(fā)明人對(duì)在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置51中因電流形成的在發(fā)射區(qū)正下方的電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行了模擬。
圖20中示出在流過(guò)半導(dǎo)體裝置51的電流的電流密度分別為10μA/μm，10mA/μm時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度的模擬結(jié)果。圖20中，A表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪薾+擴(kuò)散層8a的區(qū)域；B表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪藀型擴(kuò)散層6c的區(qū)域；D表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪薾+擴(kuò)散層2的區(qū)域；E表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪藀+擴(kuò)散層3b的區(qū)域。
如圖20所示，當(dāng)電流密度為10μA/μm時(shí)，其電場(chǎng)強(qiáng)度的寬度大于圖17所示的實(shí)施例6的模擬結(jié)果。由于電場(chǎng)強(qiáng)度的寬度越大其電流不易流過(guò)的區(qū)域越大，由此結(jié)果可知尤其在流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流小時(shí)，能夠通過(guò)低濃度區(qū)14b來(lái)調(diào)節(jié)流入半導(dǎo)體裝置的電流的大小。
實(shí)施例9如圖21所示，在本實(shí)施例中，在n-外延層4內(nèi)形成n+擴(kuò)散層13a，將n+擴(kuò)散層8c包圍。n+擴(kuò)散層13a通過(guò)在n-外延層4內(nèi)例如將磷玻璃注入并擴(kuò)散來(lái)形成，注入擴(kuò)散深度達(dá)到n+擴(kuò)散層2。如此，npn晶體管23的集電區(qū)由n+擴(kuò)散層8c、n+擴(kuò)散層13a、n+擴(kuò)散層2及n-外延層4構(gòu)成。n+擴(kuò)散層13a的雜質(zhì)濃度高于n-外延層4。
除此以外的結(jié)構(gòu)與圖19所示的實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在設(shè)有本實(shí)施例的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置51中，npn晶體管23的集電區(qū)還由n+擴(kuò)散層13a構(gòu)成。由于n+擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度高于n-外延層，集電區(qū)的電阻(集電極電阻)小。因此，能夠提高晶體管的工作速度，使浪涌保護(hù)電路即使在高頻浪涌下也能工作。
實(shí)施例10參照?qǐng)D22與圖23，在本實(shí)施例中，構(gòu)成npn晶體管23的發(fā)射區(qū)的n+擴(kuò)散層8a的形狀與實(shí)施例6的不同。具體地說(shuō)，在p型擴(kuò)散層6c內(nèi)形成兩個(gè)p+擴(kuò)散層9b，將n+擴(kuò)散層8a隔斷為三個(gè)。各p+擴(kuò)散層9b具有例如在圖23中縱向延伸的長(zhǎng)方形的平面形狀。n+擴(kuò)散層8a與p+擴(kuò)散層9b均與布線(xiàn)12a(第二導(dǎo)電層)電連接。并且，npn晶體管23的基區(qū)由n-外延層4內(nèi)形成的p+擴(kuò)散層3b，在n-外延層4內(nèi)形成的p型擴(kuò)散層6c，以及在p型擴(kuò)散層6c內(nèi)形成的p+擴(kuò)散層9b構(gòu)成。
除此以外的結(jié)構(gòu)與圖12與圖13所示的實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在設(shè)有本實(shí)施例的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置51中，作為npn晶體管23的基區(qū)的p+擴(kuò)散層9b和作為發(fā)射區(qū)的n+擴(kuò)散層8a均與布線(xiàn)12a電連接。
從而，由于流過(guò)作為基區(qū)的p型擴(kuò)散層6c的電流通過(guò)p+擴(kuò)散層9b后流入布線(xiàn)12a，p型擴(kuò)散層6c的電子密度下降，電流不易從npn晶體管23的集電區(qū)流入發(fā)射區(qū)。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)p+擴(kuò)散層9b的大小能夠調(diào)節(jié)流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流的大小。
為確認(rèn)上述效果，本發(fā)明人對(duì)在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置51中發(fā)射區(qū)正下方深度方向的電子密度進(jìn)行了模擬。
圖24中，A表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪薾+擴(kuò)散層8a的區(qū)域；B表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪藀型擴(kuò)散層6c的區(qū)域；D表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪薾+擴(kuò)散層2的區(qū)域；E表示的區(qū)域?yàn)樾纬闪藀+擴(kuò)散層3b的區(qū)域。
如圖24所示，在從p+擴(kuò)散層3b內(nèi)約6.2μm的深度到p+擴(kuò)散層3b和n+擴(kuò)散層2之間的接合面附近約7.0μm深度的范圍內(nèi)，電子密度大幅下降。由此可知，流過(guò)p型擴(kuò)散層6c的電流通過(guò)p+擴(kuò)散層9b后流入布線(xiàn)12a。
本發(fā)明人在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置51中使p+擴(kuò)散層9b(隔條(slit))數(shù)改變，對(duì)不同隔條數(shù)時(shí)加在半導(dǎo)體裝置的電壓和流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流之間的關(guān)系進(jìn)行了模擬。
參照?qǐng)D25，當(dāng)電流密度在1×10-4A/μm以上時(shí)，隨著隔條數(shù)的增多(p+擴(kuò)散層9b的大小變大)，流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流變大。由該結(jié)果可知尤其在流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流大時(shí)，能夠通過(guò)在p型擴(kuò)散層6c內(nèi)形成的p+擴(kuò)散層9b(隔條)的數(shù)量調(diào)節(jié)流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流的大小。
本發(fā)明人還對(duì)本實(shí)施例4、6、8及10的各半導(dǎo)體裝置中加在半導(dǎo)體裝置的電壓和流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流之間的關(guān)系進(jìn)行了模擬。
參照?qǐng)D26，在實(shí)施例6的半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)電流密度為1×10-4A/μm時(shí)電壓約為11.0V。而在實(shí)施例4的半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)電流密度為1×10-4A/μm時(shí)電壓約為26.0V。由該結(jié)果可知與實(shí)施例4的半導(dǎo)體裝置相比，實(shí)施例6的半導(dǎo)體裝置中特別在流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流大時(shí)，電流更易流過(guò)。在實(shí)施例8的半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)電流密度為1×10-10A/μm時(shí)電壓約為26.0V。而在實(shí)施例6的半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)電流密度為1×10-10A/μm時(shí)電壓約為16.0V。由該結(jié)果可知與實(shí)施例6的半導(dǎo)體裝置相比，實(shí)施例8的半導(dǎo)體裝置中特別在流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流小時(shí)，電流更易流過(guò)，且能夠調(diào)節(jié)流過(guò)電流的大小。在實(shí)施例10的半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)電流密度為1×10-7A/μm時(shí)電壓約為32.0V。而在實(shí)施例6的半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)電流密度為1×10-7A/μm時(shí)電壓約為11.0V。由該結(jié)果可知與實(shí)施例6的半導(dǎo)體裝置相比，實(shí)施例10的半導(dǎo)體裝置中特別在流過(guò)半導(dǎo)體裝置的電流大時(shí)，電流更不易流過(guò)，且能夠調(diào)節(jié)流過(guò)電流的大小。
實(shí)施例11如圖27所示，在本實(shí)施例中，在n-外延層4內(nèi)形成n+擴(kuò)散層13a，將n+擴(kuò)散層8c包圍。n+擴(kuò)散層13a通過(guò)在n-外延層4內(nèi)例如將磷玻璃注入并擴(kuò)散來(lái)形成，注入擴(kuò)散深度達(dá)到n+擴(kuò)散層2。如此，npn晶體管23的集電區(qū)由n+擴(kuò)散層8c、n+擴(kuò)散層13a、n+擴(kuò)散層2及n-外延層4構(gòu)成。n+擴(kuò)散層13a的雜質(zhì)濃度高于n-外延層4。
除此以外的結(jié)構(gòu)與圖22與圖23所示的實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)大致相同，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在設(shè)有本實(shí)施例的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置51中，npn晶體管23的集電區(qū)還由n+擴(kuò)散層13a構(gòu)成。由于n+擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度高于n-外延層，集電區(qū)的電阻(集電極電阻)小。因此，能夠提高晶體管的工作速度，使浪涌保護(hù)電路即使在高頻浪涌下也能工作。
在實(shí)施例1～11中，對(duì)設(shè)有圖1所示電路的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這種情況，只要是與信號(hào)輸入端子電連接的、且設(shè)有包括二極管和晶體管的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置均為本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體裝置。并且，對(duì)于雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)的形成方法，并不限于本實(shí)施例中的條件，也可為其它條件。
應(yīng)當(dāng)明白本次公開(kāi)的實(shí)施例在所有方面僅為舉例而已，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。本發(fā)明的范圍不是由上述的說(shuō)明，而是由所附的權(quán)利要求書(shū)加以規(guī)定，它包括與權(quán)利要求范圍相當(dāng)?shù)囊约霸摲秶鷥?nèi)的所有變更。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)有與信號(hào)輸入端子電連接的、包含二極管和晶體管的浪涌保護(hù)電路的半導(dǎo)體裝置，其特征在于設(shè)有含主表面的半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底的主表面上形成的場(chǎng)氧化膜，以及在所述半導(dǎo)體襯底的主表面上形成的、與所述信號(hào)輸入端子電連接的第一導(dǎo)電層；所述二極管的陰極包括第一陰極區(qū)和第二陰極區(qū)，所述第一陰極區(qū)與所述第一導(dǎo)電層電連接，在所述半導(dǎo)體襯底的主表面上形成，所述第二陰極區(qū)與所述二極管的陽(yáng)極區(qū)構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)；所述發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)與所述場(chǎng)氧化膜相離。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述陰極和所述晶體管的集電極與所述信號(hào)輸入端子電連接，所述陽(yáng)極和所述晶體管的基極以相同的導(dǎo)電型形成，且彼此電連接。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于形成所述第二陰極區(qū)，將所述陽(yáng)極區(qū)的側(cè)面或上面覆蓋。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于形成所述陽(yáng)極區(qū)，將所述第二陰極區(qū)的側(cè)面或上面覆蓋。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于構(gòu)成發(fā)生齊納擊穿的pn結(jié)的所述陽(yáng)極區(qū)和所述第二陰極區(qū)，共同在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的外延層的內(nèi)部形成。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述晶體管的集電極含有形成于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)的外延層和形成于所述外延層內(nèi)的第一埋入層；所述晶體管的基區(qū)含有形成于所述外延層內(nèi)的第二埋入層；所述第一埋入層的雜質(zhì)濃度高于所述外延層，且與第二埋入層鄰接。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述第二埋入層在與所述第一埋入層鄰接的部分，含有雜質(zhì)濃度相對(duì)較低的低濃度區(qū)。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于還包括形成于所述半導(dǎo)體襯底主表面上的第二導(dǎo)電層；所述晶體管的基極與發(fā)射極均與所述第二導(dǎo)電層電連接。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述晶體管的集電極包含所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的外延層和在所述外延層內(nèi)形成的擴(kuò)散層，所述擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度高于所述外延層。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置(51)中設(shè)有與信號(hào)輸入端子(21)電連接的、含有二極管(22)和晶體管(23)的浪涌保護(hù)電路，其中，二極管(22)的陰極區(qū)由n
文檔編號(hào)H01L29/73GK1525567SQ20041002864
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2004年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者山本文壽, 上西明夫, 夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技