半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供防止保護(hù)元件發(fā)生破壞且能夠精度良好地檢測(cè)與保護(hù)元件形成在同一半導(dǎo)體基板的設(shè)備的初期不良的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法。保護(hù)元件(10)是在n?型半導(dǎo)體基板的正面具備p?型陽(yáng)極區(qū)(2)，在背面具備成為陰極層的n+型半導(dǎo)體層(8)的二極管。在p?型陽(yáng)極區(qū)(2)的內(nèi)部相互分離地選擇性地設(shè)有p++型接觸區(qū)(3)和n+型高濃度區(qū)(11)。p++型接觸區(qū)(3)配置在p?型陽(yáng)極區(qū)(2)的中央部，n+型高濃度區(qū)配置成包圍p++型接觸區(qū)的周?chē)拇笾戮匦苇h(huán)狀。p++型接觸區(qū)(3)與GND焊盤(pán)(7)電連接。n+型高濃度區(qū)在通常時(shí)被開(kāi)放，在篩選試驗(yàn)時(shí)經(jīng)由第二布線層(13)與電位比GND焊盤(pán)高的電位短路。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在功率IC(Integrated Circuit:集成電路)中，公知有在同一半導(dǎo)體芯片上形成輸出級(jí)用的縱向型M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、控制電路用的橫向型MOSFET和保護(hù)這些MOSFET等不受浪涌影響的保護(hù)元件的構(gòu)成。作為這樣的功率IC的保護(hù)元件，例如使用縱向型二極管。對(duì)于現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)，以使用縱向型二極管的情況為例進(jìn)行說(shuō)明。圖6A-6B是表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。在圖6A中示出現(xiàn)有的保護(hù)元件100的平面布局，在圖6B中示出沿圖6A的切割線Z-Z’的保護(hù)元件100的截面結(jié)構(gòu)。
[0003]如圖6A-6B所示，現(xiàn)有的保護(hù)元件100是在成為η—型漂移層101的η—型半導(dǎo)體基板(半導(dǎo)體芯片)的正面?zhèn)染邆銹-型陽(yáng)極區(qū)102，在背面?zhèn)染邆洇?型陰極層108的縱向型二極管。在P—型陽(yáng)極區(qū)102的內(nèi)部，在ρ—型陽(yáng)極區(qū)102的中央附近選擇性地設(shè)有成為與陽(yáng)極電極104的接觸(電接觸部)的P++型接觸區(qū)103。!!+型陰極層108經(jīng)由陰極109與電源電壓端子(以下，記為Vcc端子)電連接，P—型陽(yáng)極區(qū)102經(jīng)由ρ++型接觸區(qū)103、陽(yáng)極電極104和布線層106與GND焊盤(pán)(接地端子)107電連接。在圖6Α-6Β中，對(duì)與保護(hù)元件100形成在同一半導(dǎo)體基板的保護(hù)元件100以外的設(shè)備(輸出級(jí)、控制電路等)省略圖示。在圖6Α中，對(duì)陽(yáng)極電極104和層間絕緣膜105省略圖示。
[0004]在這樣的具備現(xiàn)有的保護(hù)元件100的半導(dǎo)體裝置中，在浪涌從Vcc端子進(jìn)入時(shí)，在P—型陽(yáng)極區(qū)102與η—型漂移層101之間的ρη結(jié)111施加反向電壓，耗盡層112從該ρη結(jié)111擴(kuò)展。如果ρη結(jié)111的反向電壓超過(guò)比耗盡層112的兩端的電位差(擴(kuò)散電位)大的預(yù)定電壓(擊穿電壓)，則浪涌電流從η+型陰極層108，經(jīng)由η—型漂移層101、ρ—型陽(yáng)極區(qū)102、ρ++型接觸區(qū)103、陽(yáng)極電極104和布線層106流向GND焊盤(pán)107。保護(hù)元件100設(shè)定為在比與保護(hù)元件100形成在同一半導(dǎo)體基板的保護(hù)元件100以外的設(shè)備的耐壓低的反向電壓(耐壓)下發(fā)生擊穿，保護(hù)該設(shè)備遠(yuǎn)離浪涌。符號(hào)113是電場(chǎng)集中而容易發(fā)生擊穿的位置。
[0005]作為具備這樣的保護(hù)元件的半導(dǎo)體裝置，提出了如下裝置。η型半導(dǎo)體基板被劃分為MOSFET區(qū)域和保護(hù)環(huán)區(qū)域，在各MOSFET區(qū)域和保護(hù)環(huán)區(qū)域或至少在保護(hù)環(huán)區(qū)域形成有ρ型阱區(qū)。P型阱區(qū)的雜質(zhì)曲線與來(lái)自η+型基板的雜質(zhì)的上方擴(kuò)散曲線在η型外延層的雜質(zhì)曲線隱藏的程度以上接觸而形成ρη結(jié)二極管。該ρη結(jié)二極管的反向擊穿電壓比常用的動(dòng)作電壓大，且比半導(dǎo)體元件的耐壓小(例如，參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1(第2頁(yè)右下欄第18行?第3頁(yè)左上欄第4行，圖1))。
[0006]另外，作為其它裝置，提出了在具備形成于同一基板上、并列連接的晶體管和二極管的半導(dǎo)體裝置中，使二極管的擊穿動(dòng)作時(shí)的電阻比晶體管的擊穿動(dòng)作時(shí)的電阻小，且使二極管的二次擊穿電流比晶體管的二次擊穿電流大的裝置(例如，參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。另夕卜，作為其它裝置，提出了利用金屬電極布線將縱向型雙極晶體管的正面電極與橫向型MOSFET的漏極電連接，施加高ESD(Electro-Static Discharge:靜電放電)電壓、高浪涌電壓時(shí)，通過(guò)縱向型雙極晶體管的動(dòng)作吸收ESD和浪涌能量，并且限制在發(fā)生破壞的橫向型MOSFET的擊穿耐壓以下的電壓的裝置(例如，參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。
[0007]另外，作為其它裝置，提出了如下裝置。ESD保護(hù)電路具有MISFET，在MISFET的溝道主體與數(shù)據(jù)輸入輸出端子之間，基極與高電平側(cè)電源端子連接，形成寄生雙極晶體管。在向高電平側(cè)電源端子施加正的電源電壓的通常的動(dòng)作條件下，寄生雙極晶體管保持關(guān)閉，高電平側(cè)電源端子打開(kāi)，在向數(shù)據(jù)輸入輸出端子施加正電壓的ESD試驗(yàn)中，寄生雙極晶體管動(dòng)作(例如，參照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)4(第0029段，圖1))。在下述專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，在通常動(dòng)作時(shí)和ESD試驗(yàn)時(shí)使保護(hù)元件的耐壓變化。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平3-049257號(hào)公報(bào)[0011 ] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2010-287909號(hào)公報(bào)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2003-338604號(hào)公報(bào)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2003-078021號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]技術(shù)問(wèn)題
[0015]然而，在具備上述的現(xiàn)有的保護(hù)元件的功率IC中，在進(jìn)行施加比產(chǎn)品的動(dòng)作電壓高的電壓來(lái)除去保護(hù)元件以外的設(shè)備發(fā)生初期不良的產(chǎn)品的篩選試驗(yàn)時(shí)，可能產(chǎn)生如下問(wèn)題。對(duì)于構(gòu)成保護(hù)元件的縱向型二極管的耐壓而言，重視與保護(hù)元件形成在同一半導(dǎo)體基板的例如控制電路用的橫向型MOSFET的保護(hù)而設(shè)定為比該橫向型MOSFET低的耐壓。因此，在篩選試驗(yàn)中施加比產(chǎn)品的動(dòng)作電壓高的電壓時(shí)，由于大電流流過(guò)保護(hù)元件而發(fā)生絕緣破壞等，可能導(dǎo)致保護(hù)元件本身發(fā)生破壞。即使像上述專(zhuān)利文獻(xiàn)4那樣根據(jù)狀況使保護(hù)元件的耐壓改變，也因?yàn)楣β蔍C是高電壓和大電流而導(dǎo)致保護(hù)元件本身可能發(fā)生破壞。
[0016]本發(fā)明為了消除上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，目的在于提供防止保護(hù)元件發(fā)生破壞且能夠精度良好地檢測(cè)與保護(hù)元件形成在同一半導(dǎo)體基板的設(shè)備的初期不良的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法。
[0017]技術(shù)方案
[0018]為了解決上述課題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有如下特征。構(gòu)成在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板的表面層選擇性地設(shè)置第二導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)而成的二極管。在上述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部選擇性地設(shè)有雜質(zhì)濃度比上述第一半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度高的第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)。選擇性地設(shè)置在上述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部，與上述第二半導(dǎo)體區(qū)分離，且在與上述第二半導(dǎo)體區(qū)相比靠外側(cè)的第一導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)。第一電極電與上述第二半導(dǎo)體區(qū)電連接，且與第一電位連接。第二電極與上述半導(dǎo)體基板電連接，且與比上述第一電位高的第二電位連接。在上述第三半導(dǎo)體區(qū)電連接有浮置電位的第三電極。
[0019]另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在上述的發(fā)明中，還具備選擇性地設(shè)置在上述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部，與上述第三半導(dǎo)體區(qū)分離，且與上述第三半導(dǎo)體區(qū)相比靠外側(cè)，與上述第一半導(dǎo)體區(qū)相比雜質(zhì)濃度高的第二導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)。
[0020]另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在上述的發(fā)明中，還具備第一導(dǎo)電型的第五半導(dǎo)體區(qū)和第四電極。上述第五半導(dǎo)體區(qū)選擇性地設(shè)置在上述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部的、上述第二半導(dǎo)體區(qū)與上述第三半導(dǎo)體區(qū)之間。上述第四電極與上述第五半導(dǎo)體區(qū)電連接，且與上述第一電位連接。
[0021]另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在上述的發(fā)明中，與上述二極管在同一上述半導(dǎo)體基板具備耐壓比上述二極管的耐壓高的半導(dǎo)體元件。并且，在確認(rèn)上述半導(dǎo)體元件的特性的試驗(yàn)時(shí)，上述第三電極與比上述第一電位高的第三電位連接，經(jīng)由上述第二電極對(duì)上述半導(dǎo)體元件施加預(yù)定電壓。
[0022]另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在上述的發(fā)明中，還具備與上述二極管設(shè)置在同一上述半導(dǎo)體基板的耐壓比上述二極管的耐壓高的半導(dǎo)體元件。并且，在確認(rèn)上述半導(dǎo)體元件的特性的試驗(yàn)時(shí)，上述第三電極與比上述第一電位高的第三電位連接，經(jīng)由上述第二電極對(duì)上述半導(dǎo)體元件施加預(yù)定電壓。此時(shí)，上述第二半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度或/和上述第三半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為在上述試驗(yàn)中，由上述半導(dǎo)體基板、上述第二半導(dǎo)體區(qū)和上述第五半導(dǎo)體區(qū)構(gòu)成的寄生雙極二極管在比上述預(yù)定電壓高的電壓下發(fā)生回掃。
[0023]另外，為了解決上述課題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法是在同一第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板上具備二極管和耐壓比上述二極管的耐壓高的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法，具有如下特征。上述二極管是在上述半導(dǎo)體基板的表面層選擇性地設(shè)置第二導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)而成的。此外，上述二極管具備第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)和第一導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)。上述第二半導(dǎo)體區(qū)選擇性地設(shè)置在上述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部，雜質(zhì)濃度上述第一半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度高。上述第三半導(dǎo)體區(qū)選擇性地設(shè)置在上述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部，與上述第二半導(dǎo)體區(qū)分離，且與上述第二半導(dǎo)體區(qū)相比靠外側(cè)。在確認(rèn)上述半導(dǎo)體元件的特性的試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)對(duì)上述第二半導(dǎo)體區(qū)施加第一電位，對(duì)上述半導(dǎo)體基板施加比上述第一電位高的第二電位而對(duì)上述半導(dǎo)體元件施加預(yù)定電壓，對(duì)上述第三半導(dǎo)體區(qū)施加比上述第一電位高的第三電位。
[0024]另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法的特征在于，在上述的發(fā)明中，上述預(yù)定電壓比上述二極管被擊穿的反向電壓高。
[0025]根據(jù)上述發(fā)明，通過(guò)將選擇性地設(shè)置在二極管的第一半導(dǎo)體區(qū)的浮置電位的第三半導(dǎo)體區(qū)在篩選試驗(yàn)時(shí)與比第一電位高的第三電位短路，從而即使在篩選試驗(yàn)時(shí)二極管發(fā)生擊穿，也能夠抑制流過(guò)二極管的電流。由此，在抑制了保護(hù)元件的發(fā)熱的狀態(tài)下，能夠?qū)εc二極管形成在同一半導(dǎo)體基板的二極管以外的設(shè)備施加高的篩選試驗(yàn)電壓。另外，根據(jù)上述發(fā)明，在保護(hù)元件形成npn寄生雙極晶體管而提高浪涌電流的吸收能力的情況下，也能夠?qū)εc二極管形成在同一半導(dǎo)體基板的二極管以外的設(shè)備施加高的篩選試驗(yàn)電壓。
[0026]有益效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法，能夠起到防止保護(hù)元件發(fā)生破壞，且精度良好地檢測(cè)與保護(hù)元件形成在同一半導(dǎo)體基板上的設(shè)備的初期不良的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1A-1B是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0029]圖2是表示形成于第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的保護(hù)元件的耐壓特性的特性圖。
[0030]圖3A-3B是表示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0031 ]圖4A-4B是表示第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0032]圖5是表示形成在第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的保護(hù)元件的耐壓特性的特性圖。
[0033]圖6A-6B是表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0034]符號(hào)說(shuō)明
[0035]1: η—型漂移層
[0036]2: ρ—型陽(yáng)極區(qū)
[0037]3:ρ++型接觸區(qū)
[0038]4:陽(yáng)極電極
[0039]5:層間絕緣膜
[0040]6:第一布線層[0041 ]7: GND 焊盤(pán)
[0042]8:η+型半導(dǎo)體層(縱向型MOSFET的漏層，保護(hù)元件的陰極層)
[0043]9:背面電極(縱向型MOSFET的漏極，保護(hù)元件的陰極)
[0044]10，20，30:保護(hù)元件
[0045]11:η+型高濃度區(qū)
[0046]12，32:接觸電極
[0047]13:第二布線層
[0048]14a:第一ρη 結(jié)
[0049]14b:第二 ρη 結(jié)
[0050]15a，15b:耗盡層[0051 ]16:p—型陽(yáng)極區(qū)的角部
[0052]21:p+型高濃度區(qū)
[0053]31:低電位n++型區(qū)
[0054]33: npn寄生雙極晶體管
[0055]V1:設(shè)備的動(dòng)作電壓
[0056]V2:保護(hù)元件的擊穿電壓
[0057]V3:篩選試驗(yàn)電壓
[0058]V4:設(shè)備的耐壓
[0059]V5:通常時(shí)的保護(hù)元件的回掃開(kāi)始電壓
[0060]V6:篩選試驗(yàn)時(shí)的保護(hù)元件的回掃開(kāi)始電壓
【具體實(shí)施方式】
[0061]以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法的優(yōu)選的實(shí)施方式。在本說(shuō)明書(shū)和附圖中，在前綴有η或ρ的層、區(qū)域中，分別表示電子或空穴為多數(shù)載流子。另外，標(biāo)記于η或ρ的+和-分別表示雜質(zhì)濃度比未標(biāo)記+和-的層或區(qū)域的雜質(zhì)濃度高和低。應(yīng)予說(shuō)明，在以下的實(shí)施方式的說(shuō)明和附圖中，對(duì)同樣的構(gòu)成標(biāo)注相同的符號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0062](第一實(shí)施方式)
[0063]對(duì)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖1A-1B是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。在圖1B中，作為第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)例子，示出在同一半導(dǎo)體基板(半導(dǎo)體芯片)上設(shè)置了輸出級(jí)用的縱向型η溝道功率M0SFET、控制電路用的橫向型CMOS (Comp lementary M0S:互補(bǔ)型M0S)以及保護(hù)這些MOSFET不受浪涌影響的保護(hù)元件10的車(chē)載用的高端(high-side)型功率IC的截面結(jié)構(gòu)。圖1A是保護(hù)元件10的平面布局(對(duì)陽(yáng)極電極4和層間絕緣膜5圖示省略)，圖1B的保護(hù)元件10是沿圖1A的切割線A-A’的截面結(jié)構(gòu)。在圖1B中，示出保護(hù)元件10的、除去了在保護(hù)元件10以外的設(shè)備中發(fā)生初期不良的產(chǎn)品的篩選試驗(yàn)時(shí)的狀態(tài)。初期不良是指發(fā)生與產(chǎn)品規(guī)格不同的特性變化。
[0064]如圖1A-1B所示，第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備保護(hù)元件10和相互分離地配置在后述的縱向型MOSFET 50的成為η—型漂移層I的η—型半導(dǎo)體基板(半導(dǎo)體芯片)的輸出級(jí)部、電路部和保護(hù)元件部。在輸出級(jí)部，配置有例如溝槽柵結(jié)構(gòu)的縱向型MOSFET 50作為輸出級(jí)用的縱向型η溝道功率M0SFET。在輸出級(jí)部中，在基板正面?zhèn)仍O(shè)有縱向型MOSFET 50的MOS柵結(jié)構(gòu)。縱向型MOSFET 50的MOS柵結(jié)構(gòu)是由溝槽51、柵極絕緣膜52、柵電極53、ρ型基區(qū)54、η+型源極區(qū)55和ρ++型接觸區(qū)56構(gòu)成的通常的溝槽柵結(jié)構(gòu)。
[0065]縱向型MOSFET 50的η+型源極區(qū)55和ρ++型接觸區(qū)56與源電極57連接，經(jīng)由第一源極布線層58與設(shè)置在基板正面?zhèn)鹊氖÷粤藞D示的輸出焊盤(pán)(輸出(OUT)端子)電連接。遍及η—型半導(dǎo)體基板的整個(gè)背面設(shè)置n+型半導(dǎo)體層8，遍及n+型半導(dǎo)體層8的整個(gè)表面設(shè)置背面電極In+型半導(dǎo)體層8作為縱向型MOSFET 50的漏層發(fā)揮作用。背面電極9與電位比GND焊盤(pán)7的電位高的(第二電位)的電源電壓端子(以下，記為Vcc端子)連接。背面電極9作為縱向型MOSFET 50的漏極發(fā)揮作用。
[0066]在電路部設(shè)有控制電路用的橫向型CMOS、電路元件71、電源電路72等各電路。在此，僅圖示在構(gòu)成控制電路用的橫向型CMOS互補(bǔ)連接的橫向型ρ溝道MOSFET和橫向型η溝道MOSFET中的橫向型η溝道MOSFET 60。在電路部中，在基板正面的表面層選擇性地設(shè)有ρ一型基區(qū)61。在ρ—型基區(qū)61設(shè)有橫向型η溝道MOSFET 60的MOS柵結(jié)構(gòu)。橫向型η溝道MOSFET 60的MOS柵結(jié)構(gòu)是由η+型源極區(qū)62、η+型漏極區(qū)域63、柵極絕緣膜64和柵電極65構(gòu)成的通常的平面柵結(jié)構(gòu)。
[0067]另外，在ρ-型基區(qū)61，以包圍橫向型η溝道MOSFET60的周?chē)姆绞皆O(shè)有在深度方向貫通P—型基區(qū)61的ρ+型擴(kuò)散區(qū)域66。？+型擴(kuò)散區(qū)域66作為用于確保橫向型η溝道MOSFET60的耐壓的保護(hù)環(huán)發(fā)揮作用。在ρ+型擴(kuò)散區(qū)域66的內(nèi)部選擇性地設(shè)有ρ++型接觸區(qū)67。源電極68經(jīng)由η+型源極區(qū)62、ρ+型擴(kuò)散區(qū)域66和ρ++型接觸區(qū)67電連接到作為背柵極的ρ—型基區(qū)61。另外，源電極68經(jīng)由第二源極布線層69與GND焊盤(pán)7電連接。
[0068]構(gòu)成控制電路用的橫向型CMOS的橫向型ρ溝道MOSFET、耗盡型MOSFET、電阻元件等電路元件71的各元件經(jīng)由漏極(未圖示)電連接到橫向型η溝道MOSFET 60的η+型漏極區(qū)域63而構(gòu)成各種逆變器電路。電路元件71經(jīng)由電源電路72而連接到選擇性地設(shè)有基板正面的表面層的高電位側(cè)η+型擴(kuò)散區(qū)域73。電源電路72由高耐壓的電路元件(未圖示)構(gòu)成，接受電源電位(Vcc端子的電位)而向電路元件71輸出低電位，向各種逆變器電路供給電源電壓。
[0069]在保護(hù)元件部，在η—型半導(dǎo)體基板(η—型漂移層I)的正面具備ρ—型陽(yáng)極區(qū)(第一半導(dǎo)體區(qū))2，在背面設(shè)有具備作為陰極層發(fā)揮作用的η+型半導(dǎo)體層8的作為縱向型二極管的保護(hù)元件10。保護(hù)元件10被設(shè)定為耐壓比與保護(hù)元件10形成在同一半導(dǎo)體基板的保護(hù)元件1以外的設(shè)備(例如輸出級(jí)用的縱向型MOSFET 50、控制電路用的橫向型CMOS等)的耐壓低，具有保護(hù)該設(shè)備不受浪涌影響的功能。具體而言，P—型陽(yáng)極區(qū)2選擇性地設(shè)置在η—型半導(dǎo)體基板的正面的表面層。在P—型陽(yáng)極區(qū)2的內(nèi)部，以在基板正面露出的方式選擇性地設(shè)有ρ++型接觸區(qū)(第二半導(dǎo)體區(qū))3。？++型接觸區(qū)3可以設(shè)置在例如ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的中央附近。ρ++型接觸區(qū)3是用于進(jìn)行與陽(yáng)極電極4的接觸的高濃度區(qū)。陽(yáng)極電極(第一電極)4與ρ++型接觸區(qū)3接觸，并且經(jīng)由第一布線層6與GND焊盤(pán)7電連接。第一布線層6以例如從陽(yáng)極電極4向GND焊盤(pán)7的直線狀的平面布局配置。GND焊盤(pán)7配置在與例如保護(hù)元件10的形成區(qū)域相比靠外側(cè)。
[0070]另外，在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的內(nèi)部，以在基板正面露出的方式與ρ++型接觸區(qū)3分離地選擇性地設(shè)有η+型高濃度區(qū)(第三半導(dǎo)體區(qū))11。11+型高濃度區(qū)11在篩選試驗(yàn)時(shí)連接到電位比GND焊盤(pán)7的電位(第一電位)高的(第三電位)，具有限制在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2中流通的電流的功能。優(yōu)選η+型高濃度區(qū)11配置在電場(chǎng)比ρ++型接觸區(qū)3容易集中的ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的角部(ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的陰極側(cè)外周端)16側(cè)。例如，η+型高濃度區(qū)11可以包圍ρ++型接觸區(qū)3的周?chē)拇笾戮匦苇h(huán)狀的平面布局配置。另外，η+型高濃度區(qū)11可以配置為隔著ρ—型陽(yáng)極區(qū)2而與ρ++型接觸區(qū)3的周?chē)囊徊糠窒嘞虻钠矫娌季?例如一部分開(kāi)放的狀態(tài)的大致矩形狀(以下，稱(chēng)為開(kāi)長(zhǎng)方形))。在P++型接觸區(qū)3與η+型高濃度區(qū)11之間，以及η+型高濃度區(qū)11與其它設(shè)備之間，基板正面被例如L0C0S(Local Oxidat1n of Silicon:娃的局部氧化)那樣的層間絕緣膜5覆蓋。
[0071 ]接觸電極(第三電極)12與n+型高濃度區(qū)11接觸，并且通過(guò)層間絕緣膜5與陽(yáng)極電極4電絕緣。另外，接觸電極12經(jīng)由第二布線層13與例如控制電路的高電位布線(未圖示)、外部焊盤(pán)(未圖示)等電連接。接觸電極12可以例如與n+型高濃度區(qū)11相同的平面布局進(jìn)行配置。此時(shí)，在n+型高濃度區(qū)11與第一布線層6在深度方向相向的部分中，接觸電極12與第一布線層6通過(guò)絕緣層(未圖示)進(jìn)行電絕緣。另外，接觸電極12例如是與n+型高濃度區(qū)11不同的平面布局，可以與n+型高濃度區(qū)11的一部分接觸的方式配置。例如，在以大致矩形環(huán)狀的平面布局配置n+型高濃度區(qū)11時(shí)，接觸電極12可以以不與橫切n+型高濃度區(qū)11的一個(gè)邊而配置的第一布線層6在深度方向上相向的方式與n+型高濃度區(qū)11的其余三個(gè)邊接觸的例如開(kāi)長(zhǎng)方形的平面布局配置。
[0072]通常時(shí)(作為產(chǎn)品使用時(shí))，接觸電極12處于開(kāi)放(打開(kāi))的狀態(tài)，成為浮動(dòng)(浮置)電位。因此，n+型高濃度區(qū)11成為為浮動(dòng)電位，耗盡層15b不從ρ—型陽(yáng)極區(qū)2與n+型高濃度區(qū)11之間的第二ρη結(jié)14b擴(kuò)展。另一方面，在篩選試驗(yàn)時(shí)，接觸電極12在電位比GND焊盤(pán)7的電位高的電位點(diǎn)被短路(關(guān)閉)，成為施加了預(yù)定電壓的狀態(tài)。例如，在接觸電極12，經(jīng)由第二布線層13而從電位比GND焊盤(pán)7的電位高的電位點(diǎn)的控制電路的高電位布線、外部焊盤(pán)施加電壓。這樣，n+型高濃度區(qū)11連接到比GND焊盤(pán)7的電位高的電位，耗盡層15b從ρ—型陽(yáng)極區(qū)2與η+型高濃度區(qū)11之間的第二ρη結(jié)14b擴(kuò)展。即，接觸電極12作為篩選試驗(yàn)用的焊盤(pán)使用。
[0073]第二布線層13可以與第一布線層6電絕緣，第二布線層13的平面布局可以配合接觸電極12的平面布局而進(jìn)行各種改變。例如，第二布線層13可以與接觸電極12的表面接觸的例如開(kāi)長(zhǎng)方形地，從開(kāi)長(zhǎng)方形的一邊向外側(cè)(控制電路的高電位布線、外部焊盤(pán)側(cè))直線狀地引出的平面布局進(jìn)行配置。代替經(jīng)由第二布線層13而將接觸電極12與控制電路的高電位布線、外部焊盤(pán)電連接的構(gòu)成，可以采用在篩選試驗(yàn)時(shí)，經(jīng)由第二布線層13而將接觸電極12與電源電壓電位的η—型半導(dǎo)體基板短路的方式進(jìn)行控制的構(gòu)成。背面電極9作為保護(hù)元件10的陰極(第二電極)發(fā)揮作用。
[0074]接下來(lái)，對(duì)保護(hù)元件10的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示形成于第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的保護(hù)元件的耐壓特性的特性圖。通常時(shí)，在浪涌從Vcc端子進(jìn)入時(shí)，在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2與η—型漂移層I之間的第一 ρη結(jié)14a施加反向電壓，耗盡層15a從第一 ρη結(jié)14a擴(kuò)展。如果第一ρη結(jié)14a的反向電壓超過(guò)比耗盡層15a的兩端的電位差(擴(kuò)散電位)大的預(yù)定電壓(擊穿電壓)V2，在電場(chǎng)容易集中的ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的角部16發(fā)生擊穿。利用該第一 ρη結(jié)14a的擊穿，從n+型陰極層(n+型半導(dǎo)體層8)依次通過(guò)η—型漂移層l、p—型陽(yáng)極區(qū)2、p++型接觸區(qū)3、陽(yáng)極電極4和第一布線層6而向GND焊盤(pán)7流過(guò)浪涌電流。流過(guò)保護(hù)元件10的浪涌電流隨著第一 ρη結(jié)14a的反向電壓的增加而以預(yù)定的斜率直線性地增加。保護(hù)元件10設(shè)定為與保護(hù)元件10形成在同一半導(dǎo)體基板的保護(hù)元件10以外的設(shè)備的耐壓V4低的擊穿電壓(耐壓)V2下發(fā)生擊穿。因此，通過(guò)利用保護(hù)元件10吸收浪涌電流，從而能夠防止在與保護(hù)元件10形成在同一半導(dǎo)體基板的保護(hù)元件10以外的設(shè)備中流通大電流。另外，通常時(shí)，接觸電極12被開(kāi)放，成為浮動(dòng)狀態(tài)。因此，在浪涌從Vcc端子進(jìn)入時(shí)，耗盡層15b不從ρ—型陽(yáng)極區(qū)2與n+型高濃度區(qū)11之間的第二ρη結(jié)14b擴(kuò)展。即，通常時(shí)，流過(guò)保護(hù)元件10的浪涌電流沒(méi)有限制，因此保護(hù)元件10的浪涌電流的吸收能力沒(méi)有下降。通常時(shí)的保護(hù)元件10的動(dòng)作電阻由ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的雜質(zhì)濃度等決定。
[0075]另一方面，在篩選試驗(yàn)時(shí)，為了確認(rèn)產(chǎn)品內(nèi)部的保護(hù)元件10以外的設(shè)備的動(dòng)作，向Vcc端子施加產(chǎn)品的動(dòng)作電壓Vl以上且保護(hù)元件10以外的設(shè)備的耐壓V4以下的電壓(以下，稱(chēng)為篩選試驗(yàn)電壓)V3。例如，產(chǎn)品的動(dòng)作電壓Vl為15V左右時(shí)，篩選試驗(yàn)電壓V3可以為20V左右。由此，與通常時(shí)同樣地，向P—型陽(yáng)極區(qū)2與η—型漂移層I之間的第一 ρη結(jié)14a施加反向電壓，耗盡層15a從第一 ρη結(jié)14a擴(kuò)展。因此，在發(fā)生第一 ρη結(jié)14a的擊穿的情況下，與通常時(shí)同樣地，從陰極側(cè)向GND焊盤(pán)7流通電流。在本發(fā)明中，此時(shí)，經(jīng)由第二布線層13，從例如外部焊盤(pán)向接觸電極12施加電位比GND焊盤(pán)7的電位高的電位，通過(guò)使n+型高濃度區(qū)11連接到比GND焊盤(pán)7的電位高的電位，從而限制在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2中流通的電流。具體而言，通過(guò)使n+型高濃度區(qū)11連接到比GND焊盤(pán)7的電位高的電位，從而向ρ—型陽(yáng)極區(qū)2與n+型高濃度區(qū)11之間的第二 ρη結(jié)14b施加反向電壓，而耗盡層15b也從該第二 ρη結(jié)14b擴(kuò)展。由此，在從擊穿電壓V2到比篩選試驗(yàn)電壓V3大的預(yù)定電壓的范圍43，流過(guò)保護(hù)元件10的電流的增加量(斜率)比通常時(shí)流過(guò)保護(hù)元件1的電流的增加量小。因此，能夠使流過(guò)篩選試驗(yàn)時(shí)的保護(hù)元件1的電流42比通常時(shí)施加與篩選試驗(yàn)電壓V3相同電壓時(shí)流過(guò)保護(hù)元件10的電流41小。即，即使在篩選試驗(yàn)時(shí)因?yàn)榈谝沪薛墙Y(jié)14a而引起擊穿，也能夠通過(guò)從第二ρη結(jié)14b擴(kuò)展的耗盡層15b來(lái)限制在P—型陽(yáng)極區(qū)2中流通的電流，保護(hù)元件10的動(dòng)作電阻變大。即，篩選試驗(yàn)中的保護(hù)元件10的動(dòng)作電阻由ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的雜質(zhì)濃度和n+型高濃度區(qū)11的雜質(zhì)濃度等決定。例如，篩選試驗(yàn)原本在保護(hù)元件10不工作的篩選試驗(yàn)電壓V3下進(jìn)行，但因設(shè)備的動(dòng)作電壓V1、保護(hù)元件10的擊穿電壓V2的偏差，有時(shí)保護(hù)元件10的擊穿電壓V2比篩選試驗(yàn)電壓V3小(V2<V3)。在這樣的情況下，能夠防止保護(hù)元件10發(fā)熱而發(fā)生破壞。
[0076]如上所述，根據(jù)第一實(shí)施方式，通過(guò)使在構(gòu)成保護(hù)元件的二極管的ρ—型陽(yáng)極區(qū)選擇性地設(shè)置的浮置電位的n+型高濃度區(qū)在篩選試驗(yàn)時(shí)與比GND焊盤(pán)的電位高的電位短路，從而即使在篩選試驗(yàn)時(shí)保護(hù)元件發(fā)生擊穿，也能夠抑制流過(guò)保護(hù)元件的電流。由此，能夠防止大電流流過(guò)保護(hù)元件，抑制保護(hù)元件發(fā)熱，在此狀態(tài)下，向與保護(hù)元件形成在同一半導(dǎo)體基板的保護(hù)元件以外的設(shè)備施加高的篩選試驗(yàn)電壓而能夠確認(rèn)該設(shè)備的特性變化。因此，能夠防止保護(hù)元件本身發(fā)生破壞，并且能夠精度良好地篩選包括初期不良的產(chǎn)品在內(nèi)的產(chǎn)品。另外，通常時(shí)，通過(guò)處于解放了n+型高濃度區(qū)的狀態(tài)，流過(guò)保護(hù)元件的電流沒(méi)有得到抑制，所以能夠保護(hù)與保護(hù)元件形成在同一半導(dǎo)體基板的保護(hù)元件以外的設(shè)備不受浪涌影響。
[0077](第二實(shí)施方式)
[0078]接下來(lái)，對(duì)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖3A-3B是表示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。在圖3A中示出保護(hù)元件20的平面布局(對(duì)陽(yáng)極電極4和層間絕緣膜5省略圖示)，在圖3B中示出沿圖3A的切割線B-B’的保護(hù)元件20的截面結(jié)構(gòu)。圖3B是保護(hù)元件20的篩選試驗(yàn)時(shí)的狀態(tài)。第二實(shí)施方式的形成于半導(dǎo)體裝置的保護(hù)元件20與第一實(shí)施方式的保護(hù)元件10的不同之處在于，在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的內(nèi)部與n+型高濃度區(qū)11分離且在與n+型高濃度區(qū)11相比靠外側(cè)選擇性地設(shè)有雜質(zhì)濃度比ρ—型陽(yáng)極區(qū)2高的ρ+型高濃度區(qū)(第四半導(dǎo)體區(qū))21。
[0079]ρ+型高濃度區(qū)21在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的外周附近，從基板正面以與ρ—型陽(yáng)極區(qū)2相同程度的深度配置。另外，P+型高濃度區(qū)21以從ρ—型陽(yáng)極區(qū)2與n+型高濃度區(qū)11之間的第二 ρη結(jié)14b擴(kuò)展的耗盡層15b不到達(dá)ρ+型高濃度區(qū)21的程度與η+型高濃度區(qū)11分離地配置。與ρ+型高濃度區(qū)21的深度方向正交的橫向(與基板正面平行的方向)的位置只要是能夠通過(guò)ρ+型高濃度區(qū)21提高ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的外周附近的ρ型雜質(zhì)濃度的位置即可。因此，ρ+型高濃度區(qū)21在橫向可以與η—型漂移層I接觸，也可以位于P—型陽(yáng)極區(qū)2的外周端的稍內(nèi)側(cè)，也可以伸出到P—型陽(yáng)極區(qū)2的外周端的稍外側(cè)。在圖3Α-3Β中，示出的ρ+型高濃度區(qū)21位于ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的外周端的稍內(nèi)側(cè)(即，在橫向，在P+型高濃度區(qū)21與η—型漂移層I之間存在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2)的情況。另外，P+型高濃度區(qū)21的深度只要是能夠通過(guò)ρ+型高濃度區(qū)21提高ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的角部16附近的ρ型雜質(zhì)濃度的深度即可。因此，ρ+型高濃度區(qū)21在深度方向可以與η—型漂移層I接觸，也可以比P—型陽(yáng)極區(qū)2的深度略淺，也可以比ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的深度略深。ρ+型高濃度區(qū)21可以包圍η+型高濃度區(qū)11的周?chē)拇笾戮匦苇h(huán)狀的平面布局進(jìn)行配置，也可以配置在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的外周附近的一部分。
[0080]接下來(lái)，對(duì)保護(hù)元件20的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。保護(hù)元件20的動(dòng)作與第一實(shí)施方式的保護(hù)元件10的動(dòng)作的不同之處在于，將P—型陽(yáng)極區(qū)2(或P—型陽(yáng)極區(qū)2和P+型高濃度區(qū)21)與η—型漂移層I之間的第一 ρη結(jié)14a的擊穿位置限定在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的角部16。在第二實(shí)施方式中，通過(guò)在P—型陽(yáng)極區(qū)2的外周附近設(shè)置ρ+型高濃度區(qū)21，從而ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的角部16附近的P型雜質(zhì)濃度比P—型陽(yáng)極區(qū)2的中央部附近的雜質(zhì)濃度高。因此，在第一 ρη結(jié)14a的擊穿時(shí)流過(guò)保護(hù)元件20的電流從η—型漂移層I經(jīng)過(guò)ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的角部16的ρ型雜質(zhì)濃度高的部分，SP經(jīng)過(guò)P+型高濃度區(qū)21而流入ρ—型陽(yáng)極區(qū)2，通過(guò)η+型高濃度區(qū)11的下側(cè)流向ρ++型接觸區(qū)3。由此，能夠?qū)⒌谝?ρη結(jié)14a的反向電壓超過(guò)擊穿電壓V2時(shí)產(chǎn)生的擊穿位置可靠地限定在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的角部16。因此，在篩選試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)第一ρη結(jié)14a的擊穿而在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2中流通的電流從P—型陽(yáng)極區(qū)2的角部16，通過(guò)從第一 ρη結(jié)14a、第二 ρη結(jié)14b分別擴(kuò)展的耗盡層15a、15b間而流向p++型接觸區(qū)3。此時(shí)，在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2中流通的電流通過(guò)流過(guò)從第二 ρη結(jié)14b擴(kuò)展的耗盡層15b附近而得到抑制。因此，能夠更有效地控制在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2中流通的電流，能夠進(jìn)一步增大保護(hù)元件20的動(dòng)作電阻。
[0081]如上所述，根據(jù)第二實(shí)施方式，能夠得到與第一實(shí)施方式同樣的效果。
[0082](第三實(shí)施方式)
[0083]接下來(lái)，對(duì)第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖4A-4B是表示第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。在圖4A中示出保護(hù)元件30的平面布局(對(duì)陽(yáng)極電極4和層間絕緣膜5省略圖示)，在圖4B中示出沿圖4A的切割線C-C’的保護(hù)元件30的截面結(jié)構(gòu)。圖4B是保護(hù)元件30的篩選試驗(yàn)時(shí)的狀態(tài)。第三實(shí)施方式的形成于半導(dǎo)體裝置的保護(hù)元件30與第二實(shí)施方式的保護(hù)元件20的不同之處在于在p++型接觸區(qū)3與n+型高濃度區(qū)11之間選擇性地設(shè)有GND焊盤(pán)7和相同電位的n++型高濃度區(qū)(以下，稱(chēng)為低電位n++型區(qū)(第五半導(dǎo)體區(qū)))31ο
[0084]低電位η++型區(qū)31在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的內(nèi)部，在基板正面露出，且與ρ++型接觸區(qū)3和η+型高濃度區(qū)11分離地配置。低電位η++型區(qū)31經(jīng)由接觸電極(第四電極)32和第一布線層6與GND焊盤(pán)7電連接。低電位η++型區(qū)31在電流流過(guò)低電位η++型區(qū)31時(shí)以η—型漂移層I為集電極，作為以P—型陽(yáng)極區(qū)2為基極的npn寄生雙極晶體管33的發(fā)射極發(fā)揮作用。低電位η++型區(qū)31例如可以包圍P++型接觸區(qū)3的周?chē)拇笾戮匦苇h(huán)狀的平面布局進(jìn)行配置，也可以隔著ρ—型陽(yáng)極區(qū)2而與ρ++型接觸區(qū)3的周?chē)囊徊糠窒嘞虻钠矫娌季?例如開(kāi)長(zhǎng)方形)進(jìn)行配置。在低電位η++型區(qū)31與η+型高濃度區(qū)11之間，基板正面被層間絕緣膜5覆蓋。接觸電極32與低電位η++型區(qū)31接觸，并且經(jīng)由第一布線層6與GND焊盤(pán)7電連接。另外，接觸電極32通過(guò)層間絕緣膜5與接觸電極12電絕緣。接觸電極32例如可以與η+型高濃度區(qū)11相同的平面布局進(jìn)行配置。
[0085]接下來(lái)，對(duì)保護(hù)元件30的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示第三實(shí)施方式的形成于半導(dǎo)體裝置的保護(hù)元件的耐壓特性的特性圖。保護(hù)元件30的動(dòng)作與第二實(shí)施方式的保護(hù)元件20的動(dòng)作的不同之處在于，在保護(hù)元件30動(dòng)作時(shí)，以η—型漂移層I為集電極，以ρ—型陽(yáng)極區(qū)2為基極，以低電位η++型區(qū)31為發(fā)射極的npn寄生雙極晶體管33動(dòng)作。具體而言，在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2與η—型漂移層I之間的第一ρη結(jié)14a的反向電壓超過(guò)擊穿電壓V2時(shí)，與第一實(shí)施方式同樣地，通過(guò)第一 ρη結(jié)14a的擊穿而電流(通常時(shí)為浪涌電流)從陰極側(cè)流向GND焊盤(pán)7。并且，通過(guò)在預(yù)定電壓(以下，稱(chēng)為回掃(snap-back)開(kāi)始電壓)V5在低電位n++型區(qū)31中流通電流，從而npn寄生雙極晶體管33動(dòng)作而開(kāi)始回掃，電流從η—型漂移層I通過(guò)ρ—型陽(yáng)極區(qū)2和低電位n++型區(qū)31而流向GND焊盤(pán)7。因此，能夠提高通常時(shí)的保護(hù)元件30的浪涌電流的吸收能力，提高流過(guò)npn寄生雙極晶體管33的電流量。通常時(shí)的npn寄生雙極晶體管33的回掃開(kāi)始電壓V5由P—型陽(yáng)極區(qū)2的雜質(zhì)濃度等決定。
[0086]另一方面，篩選試驗(yàn)原本在保護(hù)元件30不動(dòng)作的篩選試驗(yàn)電壓下進(jìn)行。但是，由于設(shè)備的動(dòng)作電壓V1、保護(hù)元件30的擊穿電壓V2的偏差而導(dǎo)致有時(shí)通常時(shí)的npn寄生雙極晶體管33的回掃開(kāi)始電壓V5比篩選試驗(yàn)電壓V3小(V5 < V3)。此時(shí)，例如在現(xiàn)有的保護(hù)元件100(參照?qǐng)D6A-6B)設(shè)置作為npn寄生雙極晶體管的發(fā)射極發(fā)揮作用的低電位n++型區(qū)的構(gòu)成的保護(hù)元件中，在篩選試驗(yàn)時(shí)與上述的通常時(shí)同樣地動(dòng)作而npn寄生雙極晶體管回掃。因此，無(wú)法對(duì)與保護(hù)元件形成在同一半導(dǎo)體基板的保護(hù)元件以外的設(shè)備施加高電壓，可能無(wú)法正常進(jìn)行篩選試驗(yàn)。對(duì)此，在第三實(shí)施方式中，在第一ρη結(jié)14a的擊穿時(shí)，與第一實(shí)施方式同樣地利用從P—型陽(yáng)極區(qū)2與n+型高濃度區(qū)11之間的第二 ρη結(jié)14b擴(kuò)展的耗盡層15b限制在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2中流通的電流。由此，能夠減小流過(guò)保護(hù)元件30的電流，因此能夠使篩選試驗(yàn)時(shí)的npn寄生雙極晶體管33的回掃開(kāi)始電壓V6比通常時(shí)的npn寄生雙極晶體管33的回掃開(kāi)始電壓V5大(V5<V6)。這樣，由于能夠設(shè)定為篩選試驗(yàn)時(shí)的npn寄生雙極晶體管33的回掃開(kāi)始電壓V6比篩選試驗(yàn)電壓V3大(V3<V6)，所以在篩選試驗(yàn)時(shí)npn寄生雙極晶體管33不發(fā)生回掃。因此，在篩選試驗(yàn)時(shí)保護(hù)元件30不吸收電流，因此能夠?qū)ΡＷo(hù)元件30以外的設(shè)備施加高的篩選試驗(yàn)電壓V3。此外，通過(guò)設(shè)置在ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的外周附近的n+型高濃度區(qū)11，從而能夠與第二實(shí)施方式同樣地將擊穿位置可靠地限定在P—型陽(yáng)極區(qū)2的角部16，在篩選試驗(yàn)時(shí)能夠更有效地控制在P—型陽(yáng)極區(qū)2中流通的電流。篩選試驗(yàn)時(shí)的npn寄生雙極晶體管33的回掃開(kāi)始電壓V6由ρ—型陽(yáng)極區(qū)2的雜質(zhì)濃度、n+型高濃度區(qū)11的雜質(zhì)濃度等決定。
[0087]如上所述，根據(jù)第三實(shí)施方式，即使在保護(hù)元件形成npn寄生雙極晶體管而提高浪涌電流的吸收能力的情況下，也能夠與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式同樣地抑制在篩選試驗(yàn)時(shí)流過(guò)保護(hù)元件的電流。因此，能夠在在篩選試驗(yàn)時(shí)防止保護(hù)元件的npn寄生雙極晶體管發(fā)生回掃，因此能夠?qū)ΡＷo(hù)元件以外的設(shè)備施加高的篩選試驗(yàn)電壓。另外，通過(guò)在篩選試驗(yàn)時(shí)抑制流過(guò)保護(hù)元件的電流，從而能夠防止保護(hù)元件發(fā)熱而發(fā)生破壞。因此，能夠得到與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式同樣的效果。
[0088]如上所述，在本發(fā)明中，不限于上述的各實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形。例如，可以在第一實(shí)施方式中應(yīng)用第三實(shí)施方式，在第一實(shí)施方式的保護(hù)元件的P—型陽(yáng)極區(qū)的內(nèi)部設(shè)置作為npn寄生雙極晶體管的發(fā)射極發(fā)揮作用低電位n++型區(qū)。另外，本發(fā)明可以適用于在同一半導(dǎo)體基板上具備構(gòu)成電路部的各種設(shè)備(元件)和保護(hù)這些設(shè)備不受浪涌影響的保護(hù)元件的半導(dǎo)體裝置。另外，在上述各實(shí)施方式中，在η—型半導(dǎo)體基板的表面層選擇性地設(shè)有P—型陽(yáng)極區(qū)，但也可以在η—型半導(dǎo)體基板的表面設(shè)置成為P 一型陽(yáng)極區(qū)的P—型外延層。另外，本發(fā)明使導(dǎo)電型(η型，ρ型)反轉(zhuǎn)也同樣成立。
[0089]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0090]如上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置對(duì)于在同一半導(dǎo)體基板具備構(gòu)成電路部的設(shè)備和保護(hù)該設(shè)備不受浪涌影響的保護(hù)元件的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法有用，特別適用于半導(dǎo)體裝置的篩選試驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備: 二極管，其是在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板的表面層上選擇性地設(shè)置第二導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)而成的； 第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)，其選擇性地設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)相比雜質(zhì)濃度高； 第一導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)，其選擇性地設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部，與所述第二半導(dǎo)體區(qū)分離，且與所述第二半導(dǎo)體區(qū)相比靠外側(cè)； 第一電極，其與所述第二半導(dǎo)體區(qū)電連接，且與第一電位連接； 第二電極，其與所述半導(dǎo)體基板電連接，且與電位比所述第一電位高的第二電位連接；以及 浮置電位的第三電極，其與所述第三半導(dǎo)體區(qū)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具備: 第二導(dǎo)電型的第四半導(dǎo)體區(qū)，其選擇性地設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部，與所述第三半導(dǎo)體區(qū)分離，且與所述第三半導(dǎo)體區(qū)相比靠外側(cè)，與所述第一半導(dǎo)體區(qū)相比雜質(zhì)濃度尚O3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具備: 第一導(dǎo)電型的第五半導(dǎo)體區(qū)，其選擇性地設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)內(nèi)部的、所述第二半導(dǎo)體區(qū)與所述第三半導(dǎo)體區(qū)之間；以及 第四電極，其與所述第五半導(dǎo)體區(qū)電連接，且與所述第一電位連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具備與所述二極管設(shè)置在同一所述半導(dǎo)體基板的、耐壓比所述二極管的耐壓高的半導(dǎo)體元件， 在確認(rèn)所述半導(dǎo)體元件的特性的試驗(yàn)時(shí)， 所述第三電極與比所述第一電位高的第三電位連接， 經(jīng)由所述第二電極對(duì)所述半導(dǎo)體元件施加預(yù)定電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具備與所述二極管設(shè)置在同一所述半導(dǎo)體基板的、耐壓比所述二極管的耐壓高的半導(dǎo)體元件， 在確認(rèn)所述半導(dǎo)體元件的特性的試驗(yàn)時(shí)， 所述第三電極與比所述第一電位高的第三電位連接， 經(jīng)由所述第二電極對(duì)所述半導(dǎo)體元件施加預(yù)定電壓。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具備與所述二極管設(shè)置在同一所述半導(dǎo)體基板的、耐壓比所述二極管的耐壓高的半導(dǎo)體元件， 在確認(rèn)所述半導(dǎo)體元件的特性的試驗(yàn)時(shí)， 所述第三電極與比所述第一電位高的第三電位連接， 經(jīng)由所述第二電極對(duì)所述半導(dǎo)體元件施加預(yù)定電壓， 所述第二半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度或/和所述第三半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為在所述試驗(yàn)中，由所述半導(dǎo)體基板、所述第二半導(dǎo)體區(qū)和所述第五半導(dǎo)體區(qū)構(gòu)成的寄生雙極二極管在比所述預(yù)定電壓高的電壓下發(fā)生回掃。7.—種半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體裝置具備在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板的表面層上選擇性地設(shè)置第二導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體區(qū)而成的二極管以及耐壓比所述二極管的耐壓高的半導(dǎo)體元件，并且所述二極管和所述半導(dǎo)體元件在同一所述半導(dǎo)體基板上， 在確認(rèn)所述半導(dǎo)體元件的特性的試驗(yàn)時(shí)， 對(duì)選擇性地設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部的、雜質(zhì)濃度比所述第一半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度高的第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體區(qū)施加第一電位， 通過(guò)對(duì)所述半導(dǎo)體基板施加比所述第一電位高的第二電位，對(duì)所述半導(dǎo)體元件施加預(yù)定電壓， 對(duì)選擇性地設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)的內(nèi)部，與所述第二半導(dǎo)體區(qū)分離，且與所述第二半導(dǎo)體區(qū)相比靠外側(cè)的第一導(dǎo)電型的第三半導(dǎo)體區(qū)施加比所述第一電位高的第三電位。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，所述預(yù)定電壓比所述二極管被擊穿的反向電壓高。
【文檔編號(hào)】H01L27/06GK105990334SQ201610079602
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日
【發(fā)明人】片倉(cāng)英明, 豐田善昭
【申請(qǐng)人】富士電機(jī)株式會(huì)社