(57)【要約】【課題】寄生ＰＮＰトランジスタをより動作させ易くしつつ、ＧＧＭＯＳをより均一に動作させることができる構成の半導体装置を提供する。【解決手段】ＧＧＭＯＳの１セルに対してＮ型ボディ領域５が複数個配置されるようにしつつ、Ｎ型ボディ領域５のＮ型不純物濃度を低く設定することで、カソード電極１１とショットキー接触させられるようにする。具体的には、ＧＧＭＯＳを構成するセルを囲むようにＮ型ボディ領域５を複数個配置する。これにより、ボディコンタクト抵抗を高くでき、ベース抵抗を高くできるため、より早く寄生ＰＮＰトランジスタをオンさせることが可能となる。したがって、被保護素子に対してサージ電流が流れることを的確に抑制することが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護素子を構成する半導体装置であって、
互いに接して構成された第１導電型ウェル層（２）と第２導電型ウェル層（３）とを有した半導体基板（１）と、
前記第１導電型ウェル層の表層部において、前記第１導電型ウェル層と前記第２導電型ウェル層とが構成するＰＮジャンクションから離れた位置に形成され、前記第２導電型ウェル層よりも第２導電型不純物濃度が高くされたカソード領域（４）と、
前記第１導電型ウェル層の表層部のうち、前記カソード領域と異なる位置に形成された第１導電型のボディ領域（５）と、
前記第２導電型ウェル層の表層部において、前記ＰＮジャンクションから離れた位置に形成され、前記第２導電型ウェル層よりも第２導電型不純物濃度が高くされたアノード領域（７）と、
前記第２導電型ウェル層のうち前記カソード領域と前記アノード領域との間に位置する部分の表面に形成されたゲート絶縁膜（８）と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極（９）と、
前記カソード領域に電気的に接続されると共に、前記ボディ領域を介して前記第１導電型ウェル層に電気的に接続されるカソード電極（１１）と、
前記アノード領域に電気的に接続されるアノード電極（１２）と、を備え、前記カソード領域と前記第１導電型ウェル層および前記第２導電型ウェルによる寄生トランジスタ（２０）がオンしてカソード−アノード間が導通させられることで、該カソード−アノード間に接続される被保護素子（２００）を保護する前記保護素子を有し、
前記ボディ領域は、前記保護素子の１セルに対して複数個配置されており、かつ、前記カソード電極に対してショットキー接触させられている半導体装置。
【請求項２】
保護素子を構成する半導体装置であって、
互いに接して構成された第１導電型ウェル層（２）と第２導電型ウェル層（３）とを有した半導体基板（１）と、
前記第１導電型ウェル層の表層部において、前記第１導電型ウェル層と前記第２導電型ウェル層とが構成するＰＮジャンクションから離れた位置に形成され、前記第２導電型ウェル層よりも第２導電型不純物濃度が高くされたカソード領域（４）と、
前記第１導電型ウェル層の表層部のうち、前記カソード領域と異なる位置に形成された第１導電型のボディ領域（５）と、
前記第２導電型ウェル層の表層部において、前記ＰＮジャンクションから離れた位置に形成され、前記第２導電型ウェル層よりも第２導電型不純物濃度が高くされたアノード領域（７）と、
前記第２導電型ウェル層のうち前記カソード領域と前記アノード領域との間に位置する部分の表面に形成されたゲート絶縁膜（８）と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極（９）と、
前記カソード領域に電気的に接続されると共に、前記ボディ領域を介して前記第１導電型ウェル層に電気的に接続されるカソード電極（１１）と、
前記アノード領域に電気的に接続されるアノード電極（１２）と、を備え、前記カソード領域と前記第１導電型ウェル層および前記第２導電型ウェルによる寄生トランジスタ（２０）がオンしてカソード−アノード間が導通させられることで、該カソード−アノード間に接続される被保護素子（２００）を保護する前記保護素子を有し、
前記ボディ領域は、前記保護素子の１セルに対して複数個配置されており、かつ、前記第１導電型ウェル層よりも上の位置に形成されると共に前記第１導電型ウェル層よりも高抵抗で構成され、前記カソード電極に対して接触させられる第１導電型の高抵抗層（５ａ）を有している半導体装置。
【請求項３】
前記高抵抗層は、高抵抗ポリシリコンまたは高抵抗シリサイド層である請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１導電型ウェル層および前記第２導電型ウェル層は、前記半導体基板の表面と平行な一方向に延設された直線状の部分を有し、前記ＰＮジャンクションの境界線も前記一方向に沿った直線状の部分を有しており、
前記カソード領域および前記ボディ領域は、前記一方向に沿って複数個並べられており、
前記アノード領域は、前記一方向に沿って延設されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１導電型ウェル層および前記第２導電型ウェル層の少なくとも一方はメッシュ状とされていると共に、他方は前記一方が構成するメッシュ状の網目の位置に形成され、
前記カソード領域および前記ボディ領域は、前記第１導電型ウェル層が形成されている位置に格子状に複数個配置されており、
前記アノード領域は、前記第２導電型ウェル層が形成されている位置に格子状に複数個配置されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２導電型ウェル層および前記アノード領域は同心円となる円形状とされ、
前記第１導電型ウェル層は、前記アノード領域を中心として同心円状に配置され、
前記カソード領域および前記ボディ領域は、前記アノード領域を囲むように円形状に交互に複数個ずつ配置されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＤＭＯＳ（Laterally Diffused MOSFET の略）におけるゲート−ソース間をショートして使用するＧＧＭＯＳ（Grounded-gate MOSFETの略）などの保護素子を有する半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、負荷への電力供給のスイッチング素子として用いるＭＯＳＦＥＴなどにＧＧＭＯＳを並列接続することで、ＧＧＭＯＳによってＭＯＳＦＥＴを保護する保護回路が知られている。この保護回路では、ＭＯＳＦＥＴに並列接続したＧＧＭＯＳがＭＯＳＦＥＴよりも先にブレークスルーするため、ＧＧＭＯＳ側にサージ電流が流れることでＭＯＳＦＥＴにサージ電流が流れないようにでき、ＭＯＳＦＥＴを破壊から保護することができる。
【０００３】
例えば、ＧＧＭＯＳは、寄生ＰＮＰトランジスタおよび寄生ダイオードを有した構成とされている。寄生ＰＮＰトランジスタは、隣接配置されたＮ型ウェル層およびＰ型ウェル層と、Ｎ型ウェル層の表層部に形成されたＰ+型カソード領域およびＮ+型ボディ領域と、Ｐ型ウェル層の表層部に形成されたＰ+型アノード領域などによって構成されている。寄生ダイオードは、Ｎ型ウェル層とＰ型ウェル層とのＰＮ接合によって構成されている。なお、Ｎ+型ボディ領域は、寄生ダイオードにおけるカソードに相当するが、寄生ＰＮＰトランジスタにおいてはベースに相当する。同様に、Ｐ+型アノード領域は、寄生ダイオードにおけるアノードに相当するが、寄生ＰＮＰトランジスタにおいてはコレクタに相当する。Ｐ+型カソード領域は、寄生ＰＮＰトランジスタにおけるエミッタに相当する。
【０００４】
このような構成では、サージ印加時にＮ型ウェル層とＰ型ウェル層とのＰＮ接合による寄生ダイオードがオンされる。そして、これに伴うベース抵抗、つまりＮ型ウェル層のうちＮ+型ボディ領域に至るまでの内部抵抗での電圧降下により、寄生トランジスタのベース−カソード間電圧が上昇する。これにより、寄生ＰＮＰトランジスタがオンし、スイッチング素子として用いるＭＯＳＦＥＴへの電力供給が行われないようになるために、ＭＯＳＦＥＴにサージ電流が流れることを抑制することができる。
【０００５】
しかしながら、Ｐ型ウェル層の抵抗成分によってＰ型ウェル層での電圧が上昇し、被保護素子となるＭＯＳＦＥＴの耐圧を超えてしまい、被保護素子を保護できなくなる。特に、保護素子の耐圧が高い場合は、ドリフト長、つまりＰ型ウェル層のうちＮ型ウェル層との境界となるＰＮジャンクションからＰ+型アソード領域までの長さが長いためにドリフト抵抗が高くなり、上記電圧上昇を起こしやすい。
【０００６】
このため、より寄生ＰＮＰトランジスタを動作させ易くして被保護素子に過大な電圧が印加されないように、Ｎ+型ボディ領域をＧＧＭＯＳが形成されるセル領域の外周部にのみ形成する構造が提案されている（特許文献１参照）。このような構成とすれば、Ｎ型ウェル層とＰ型ウェル層とによるＰＮジャンクションからＮ+型ボディ層までの距離を離すことができ、ベース抵抗を大きくできるため、寄生ＰＮＰトランジスタを動作させ易くすることができる。したがって、被保護素子に過大な電圧が印加されることを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−８７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、Ｎ+型ボディ領域の形成位置を限定的にしたのでは、ＧＧＭＯＳのうちＮ+型ボディ領域から遠い部分と近い部分とで動作タイミングにずれが生じ、均一にＧＧＭＯＳを動作させることができない。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、寄生ＰＮＰトランジスタをより動作させ易くしつつ、ＧＧＭＯＳをより均一に動作させることができる構成の半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の半導体装置は、互いに接して構成された第１導電型ウェル層（２）と第２導電型ウェル層（３）とを有した半導体基板（１）と、第１導電型ウェル層の表層部において、第１導電型ウェル層と第２導電型ウェル層とが構成するＰＮジャンクションから離れた位置に形成され、第２導電型ウェル層よりも第２導電型不純物濃度が高くされたカソード領域（４）と、第１導電型ウェル層の表層部のうち、カソード領域と異なる位置に形成された第１導電型のボディ領域（５）と、第２導電型ウェル層の表層部において、ＰＮジャンクションから離れた位置に形成され、第２導電型ウェル層よりも第２導電型不純物濃度が高くされたアノード領域（７）と、第２導電型ウェル層のうちカソード領域とアノード領域との間に位置する部分の表面に形成されたゲート絶縁膜（８）と、ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極（９）と、カソード領域に電気的に接続されると共に、ボディ領域を介して第１導電型ウェル層に電気的に接続されるカソード電極（１１）と、アノード領域に電気的に接続されるアノード電極（１２）と、を備え、カソード領域と第１導電型ウェル層および第２導電型ウェルによる寄生トランジスタ（２０）がオンしてカソード−アノード間が導通させられることで、該カソード−アノード間に接続される被保護素子（２００）を保護する保護素子を有している。そして、ボディ領域は、保護素子の１セルに対して複数個配置されており、かつ、カソード電極に対してショットキー接触させられている。
【００１１】
このように、ＧＧＭＯＳの１セルに対してボディ領域が複数個配置されるようにしつつ、ボディ領域の不純物濃度を低く設定することで、カソード電極とショットキー接触させられるようにしている。これにより、ボディコンタクト抵抗を高くでき、ベース抵抗を高くできるため、寄生ＰＮＰトランジスタが動作し易くなって、より早く寄生トランジスタをオンさせることが可能となる。したがって、被保護素子に対してサージ電流が流れることを的確に抑制することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の半導体装置では、ボディ領域は、保護素子の１セルに対して複数個配置されており、かつ、第１導電型ウェル層よりも上の位置に形成されると共に第１導電型ウェル層よりも高抵抗で構成され、カソード電極に対して接触させられる第１導電型の高抵抗層（５ａ）を有している。
【００１３】
このように、ボディ領域に高抵抗層を備えるようにしても、ボディコンタクト抵抗を高くすることができる。このため、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態にかかるＧＧＭＯＳを備えた半導体装置の平面レイアウト図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】図２の断面斜視図である。
【図４】第１実施形態にかかるＧＧＭＯＳを保護素子として用いる場合の等価回路図である。
【図５】第２実施形態にかかるＧＧＭＯＳを備えた半導体装置の平面レイアウト図である。
【図６】第３実施形態にかかるＧＧＭＯＳを備えた半導体装置の平面レイアウト図である。
【図７】第４実施形態にかかるＧＧＭＯＳを備えた半導体装置の断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１７】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態で説明する半導体装置は、ＬＤＭＯＳなどの各種素子に加えて、ＬＤＭＯＳと同様の構造を用いて保護素子となるＧＧＭＯＳを構成したものであるが、ＬＤＭＯＳなどの一般的な素子については従来と同様であるため、主にＧＧＭＯＳについて説明する。
【００１８】
半導体装置は、図示しないＬＤＭＯＳに加えて、図１〜図３に示す構成のＧＧＭＯＳ１００などを備えた構成とされている。ＧＧＭＯＳ１００は、ＬＤＭＯＳと同じ基本構造を有したものであり、ＬＤＭＯＳと同じ半導体基板１に対して形成されており、以下の構造を有している。なお、以下の説明では、図１および図２の紙面左右方向をｘ方向、図１の紙面垂直方向および図２の上下方向をｙ方向、図１の紙面上下方向、つまり図２の紙面と平行となるｘｙ平面に対する法線方向をｚ方向とする。ｘ方向およびｚ方向は半導体基板１の表面に対して平行な方向となっており、互いに直行する方向となっている。ｙ方向は、半導体基板１の表面に対する法線方向となっている。図１は断面図ではないが、図を見や易くするために、部分的にハッチングを示してある。
【００１９】
図１に示されるように、図２の構造のＧＧＭＯＳ１００をハーフセルとして、この構造が直線Ｌ１を挟んで線対称にレイアウトされることで１セルが構成され、さらにそのセルが直線Ｌ２を挟んで線対称に配置された構成とされている。なお、ここでは２つのセルを図示しているが、これは平面レイアウトを模式的に示したのであり、２つ以上のセルが配置されていても構わない。
【００２０】
図２に示すように、例えばシリコン基板によって構成された半導体基板１の表層部に、Ｎ型ウェル層２およびＰ型ウェル層３が形成されており、これらが隣り合って配置されることでＰＮジャンクションが構成されている。本実施形態の場合、Ｎ型ウェル層２およびＰ型ウェル層３は、ｚ方向に延びる直線状の部分を部分を有し、これらによって構成されるＰＮジャンクションの境界線もｚ方向に沿って延びる直線状の部分を有した構成とされる。
【００２１】
なお、ここでは半導体基板１に対してＮ型ウェル層２とＰ型ウェル層３をそれぞれ形成した構成としているが、半導体基板１をＮ型基板によって構成する場合には、半導体基板１をＮ型ウェル層２として用いることもできる。また、半導体基板１をＰ型基板によって構成する場合には、半導体基板１をＰ型ウェル層３として用いることもできる。また、ここでは単なるシリコン基板を半導体基板１として用いる場合について説明するが、活性層と支持基板とが埋込絶縁膜によって絶縁された構造のＳＯＩ（Silicon  On  Insulatorの略）基板を半導体基板１として用いることもできる。その場合、活性層にＮ型ウェル層２およびＰ型ウェル層３が形成されることになるが、活性層をＮ型もしくＰ型のいずれかで構成することで、Ｎ型ウェル層２とＰ型ウェル層３のいずれかとして機能させることもできる。
【００２２】
Ｎ型ウェル層２の表層部には、Ｐ+型カソード領域４が形成されている。このＰ+型カソード領域４は、ＬＤＭＯＳにおけるＰ+型ソース領域に相当するものである。
【００２３】
Ｐ+型カソード領域４は、ＰＮジャンクションから離れた位置に形成されており、少なくともＰＮジャンクションの境界線に沿って複数個配置されている。本実施形態の場合、図１に示されるように、図２および図３の構造のＧＧＭＯＳ１００が四角形の枠体形状にレイアウトされたセルが直線Ｌ２を挟んで２つ並べられ、各セルを囲むようにＰ+型カソード領域４が複数個配置されている。
【００２４】
各Ｐ+型カソード領域４は、等間隔に配置されており、隣り合うセル間においてはＰ+型カソード領域４が共通化されている。各Ｐ+型カソード領域４の平面形状は例えば四角形とされ、そのうちの一辺がＰＮジャンクションの境界線と平行とされている。例えば、Ｐ+型カソード領域４は、Ｐ型ウェル層３よりもＰ型不純物濃度が高濃度で構成され、表面でのＰ型不純物濃度が９×１０20ｃｍ-3程度とされている。
【００２５】
また、Ｎ型ウェル層２の表層部には、Ｎ型ボディ領域５が複数個配置されている。本実施形態の場合、Ｎ型ボディ領域５は、Ｐ+型カソード領域４の間に配置された構成とされることで、ＧＧＭＯＳ１００のセルを囲むように配置されている。
【００２６】
各Ｎ型ボディ領域５は、等間隔に配置されており、隣り合うセル間においてはＮ型ボディ領域５が共通化されている。各Ｎ型ボディ領域５の平面形状は例えば四角形とされ、そのうちの一辺がＰＮジャンクションの境界線と平行とされている。例えば、Ｎ型ボディ領域５の表面でのＮ型不純物濃度は、７×１０17ｃｍ-3程度とされていて、Ｐ+型カソード領域４よりも薄くされている。このため、後述するカソード電極１１に対して、Ｐ+型カソード領域４についてはオーミック接触させられ、Ｎ型ボディ領域５についてはショットキー接触させられている。
【００２７】
一方、Ｐ型ウェル層３の表層部には、絶縁膜６が埋め込まれている。この絶縁膜６は、Ｎ型ウェル層２とＰ型ウェル層３とのＰＮジャンクションから離れた位置に形成されつつ、ＰＮジャンクションの境界線に沿って延設されている。例えば、絶縁膜６は、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）膜やＬＯＣＯＳ酸化膜などによって構成されており、Ｐ型ウェル層３の表層部から深さ方向に入り込むように埋め込まれている。
【００２８】
また、Ｐ型ウェル層３のうち絶縁膜６を挟んでＮ型ウェル層２の反対側の位置にＰ+型アノード領域７が形成されている。Ｐ型アノード領域７は、平面レイアウトが直線状とされており、ＰＮジャンクションの境界線と平行、より詳しくは直線Ｌ１に沿って形成されていて、直線Ｌ１を挟んで両側に配置された各ハーフセルの共通のものとされている。例えば、Ｐ+型アノード領域７は、Ｐ型ウェル層３よりもＰ型不純物濃度が高濃度で構成され、表面でのＰ型不純物濃度が９×１０20ｃｍ-3程度とされている。
【００２９】
さらに、Ｎ型ウェル層２およびＰ型ウェル層３のうちＰ+型カソード領域４と絶縁膜６およびＰ+型アノード領域７との間に位置する部分の表面には、ゲート絶縁膜８が形成されており、さらにそのゲート絶縁膜８の上にはゲート電極９が形成されている。ゲート電極９は、ＬＤＭＯＳにおいてはゲート電圧が印加されるものとして使用されるが、ＧＧＭＯＳ１００においては、後述するカソード電極１１に電気的に接続されることでソース電位、つまり接地電位とされる。
【００３０】
また、図２に示すように、ゲート電極９を覆うように層間絶縁膜１０が形成されている。層間絶縁膜１０には、Ｐ+型カソード領域４およびＮ型ボディ領域５を露出させるコンタクトホールが形成されており、このコンタクトホールを通じて、Ｐ+型カソード領域４およびＮ型ボディ領域５がカソード電極１１に対して電気的に接続されている。さらに、層間絶縁膜１０には、Ｐ+型アノード領域７を露出させるコンタクトホールが形成されており、このコンタクトホールを通じてＰ+型アノード領域７がアノード電極１２に対して電気的に接続されている。
【００３１】
なお、図１に示すように、ＧＧＭＯＳ１００のセルの外周は、分離構造１１０によって囲まれている。分離構造１１０は、例えばトレンチ分離構造、ＰＮ接合分離構造等によって構成され、この分離構造１１０によってＧＧＭＯＳ１００が囲まれることで、ＧＧＭＯＳ１００が他の素子から電気的に分離されている。
【００３２】
以上のような構造により、図１〜図３に示すＧＧＭＯＳ１００が構成されている。このような構成のＧＧＭＯＳ１００は、上記したように、Ｎ型ウェル層２およびＰ型ウェル層３がｚ方向において直線状に延びた構造となっている。同様に、Ｐ+型カソード領域４およびＮ型ボディ領域５もｚ方向において直線上に交互に複数個並べられ、Ｐ+型アノード領域７もｚ方向において直線状に延設されている。このため、ＧＧＭＯＳ１００の各セルがストライプ状にレイアウトされたストライプ構造となっている。
【００３３】
このようなＧＭＯＳの等価回路は、図４に示す回路構成となる。すなわち、Ｐ+型カソード領域４とＮ型ウェル層２およびＰ型ウェル層３によるＰＮＰ接合によって寄生ＰＮＰトランジスタ２０が構成される。この寄生ＰＮＰトランジスタは、Ｐ+型カソード領域４がカソード、換言すればエミッタとして機能し、Ｎ型ウェル層２がベースとして機能し、Ｐ型ウェル層３がアノード、換言すればコレクタとして機能する。Ｐ+型カソード領域４は、カソード端子となるカソード電極１１に電気的に接続され、Ｐ型ウェル層３は、内部抵抗が構成するドリフト抵抗２１を介してアノード端子となるアノード電極１２に電気的に接続されている。また、Ｎ型ウェル層２とＰ型ウェル層３とのＰＮジャンクションによってダイオード２２が構成され、これが寄生ＰＮＰトランジスタのベース−アノード間に接続された構成とされている。さらに、Ｎ型ウェル層２の内部抵抗やＮ型ボディ領域５とカソード電極１１とのボディコンタクト抵抗によるベース抵抗２３が寄生ＰＮＰトランジスタのベース−カソード間に配置された構成とされている。
【００３４】
なお、ゲート電極９については接地電位とされることから、ＧＧＭＯＳ１００においては特に影響しない部分となるため、回路構成からは除外してある。
【００３５】
このような回路構成とされるＧＧＭＯＳ１００は、例えば図３中に示したように、アノード−カソードがＬＤＭＯＳ２００のドレイン−ソース間に接続されることで、保護素子としての役割を果たす。例えば、ＬＤＭＯＳ２００の耐圧が電圧Ｖ１であったとすると、電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ２で寄生ＰＮＰトランジスタ２０が動作させられるようになっている。具体的には、アノード−カソード間の電圧が所定値以上になると、ダイオード２２がオンさせられ、ドリフト抵抗２１とダイオード２２およびベース抵抗２３の経路に電流が流れ、流れる電流量に応じたベース抵抗２３の電圧降下によって寄生ＰＮＰトランジスタ２０のカソード−ベース間電圧が上昇する。これにより、寄生ＰＮＰトランジスタ２０がオンし、寄生ＰＮＰトランジスタ２０を通じてカソード−アノード間が導通させられるため、ＬＤＭＯＳ２００に対してサージ電流が流れることが抑制され、ＬＤＭＯＳ２００を破壊から保護することが可能となる。
【００３６】
このとき、ドリフト抵抗２１によるＰ型ウェル層３での電圧上昇が大きいと、ＬＤＭＯＳ２００の耐圧である電圧Ｖ１を超えてしまい、ＬＤＭＯＳ２００を保護できなくなることがある。例えば、Ｐ型ウェル層３のうちＮ型ウェル層２との境界となるＰＮジャンクションからＰ+型アノード領域７までの距離、つまりドリフト長が長いためにドリフト抵抗２１が高くなると、上記電圧上昇を起こし易く、ＧＧＭＯＳ１００を適切な保護素子として機能させられなくなる。
【００３７】
しかしながら、本実施形態のＧＧＭＯＳ１００では、Ｎ型ボディ領域５のＮ型不純物濃度を低濃度とし、カソード電極１１に対してＮ型ボディ領域５がショットキー接触させられるようにしている。このため、ボディコンタクト抵抗が高くなり、その結果、ベース抵抗２３が高くなって、ベース抵抗２３の電圧降下によるカソード−ベース間電圧が上昇する。これにより、より早く寄生ＰＮＰトランジスタ２０がオンされるようにすることが可能となり、被保護素子となるＬＤＭＯＳ２００に対してサージ電流が流れることを的確に抑制することが可能となる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置では、ＧＧＭＯＳ１００の１セルに対してＮ型ボディ領域５が複数個配置されるようにしつつ、Ｎ型ボディ領域５のＮ型不純物濃度を低く設定することで、カソード電極１１とショットキー接触させられるようにしている。具体的には、ＧＧＭＯＳ１００を構成するセルを囲むようにＮ型ボディ領域５を複数個配置している。これにより、ボディコンタクト抵抗を高くでき、ベース抵抗２３を高くできるため、寄生ＰＮＰトランジスタ２０が動作し易くなって、より早く寄生ＰＮＰトランジスタ２０をオンさせることが可能となる。したがって、被保護素子に対してサージ電流が流れることを的確に抑制することが可能となる。
【００３９】
なお、このような構造のＧＧＭＯＳ１００の製造方法については、基本的には従来と同様の製造方法を適用することができる。例えば、Ｎ型ボディ領域５をイオン注入によって形成する場合、イオン注入時のドーズ量を少なくしてＮ型ボディ領域５のＮ型不純物濃度が低濃度となるようにするだけでよい。
【００４０】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してＧＧＭＯＳ１００の平面レイアウトを変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４１】
図５に示すように、Ｎ型ボディ領域５の周りを囲むようにＰ+型カソード領域４を同心状に配置したものを１組として、複数組を格子状に配列している。すなわち、図５中のｘ方向に複数個等間隔に並べたものをｚ方向にずらして複数配置することで格子状に配置している。図５中においては、ｘ方向に５個並べたものをｚ方向にずらして５つ配置することで、５×５の配置でＮ型ボディ領域５およびＰ+型カソード領域４の組を配置しているが、これは平面レイアウトを模式的に示したのであり、５×５の配置に限るものではない。
【００４２】
また、Ｐ+型アノード領域７も、格子状の複数個配置されている。具体的には、Ｐ+型アノード領域７は、Ｎ型ボディ領域５およびＰ+型カソード領域４の組から離れた位置において、図５中のｘ方向に複数個等間隔に並べたものをｚ方向にずらして複数配置することで格子状に配置している。より詳しくは、各Ｐ+型アノード領域７は、Ｎ型ボディ領域５およびＰ+型カソード領域４の組のうち隣接する４組の間の間、つまり四角形状に配置される四組の中心位置にＰ+型アノード領域７が配置されている。このため、図５中においては、ｘ方向に４個並べたものをｚ方向にずらして４つ配置することで、４×４の配置でＰ+型アノード領域７を配置しているが、これは平面レイアウトを模式的に示したのであり、４×４の配置に限るものではない。
【００４３】
そして、このように配置されたＰ+型アノード領域７やＮ型ボディ領域５およびＰ+型カソード領域４の組の隙間に敷き詰められるように、絶縁膜６やゲート電極９が配置されることで、ゲート電極９がメッシュ状とされている。図５中には示していないが、Ｎ型ウェル層２は、少なくともＮ型ボディ領域５およびＰ+型カソード領域４の組と対応する位置およびその周囲に形成されている。同様に、図５中には示していないが、Ｐ型ウェル層３は、少なくともＰ+型アノード領域７と対応する位置およびその周囲に形成されている。そして、Ｎ型ウェル層２とＰ型ウェル層３のいずれか一方がメッシュ状とされており、他方がメッシュ状とされた一方の網目位置に形成されている。このような構成とされることで、メッシュ構造のＧＧＭＯＳ１００を有する半導体装置が構成されている。なお、図５中のＩＩ−ＩＩ線における断面図は、図２と同様の断面となる。
【００４４】
このように、Ｐ+型アノード領域７やＮ型ボディ領域５およびＰ+型カソード領域４の組を格子状に配置し、ゲート電極９がメッシュ構造とされる平面レイアウトのＧＧＭＯＳ１００においても、第１実施形態と同様の断面構造にできる。したがって、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００４５】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態も、第１実施形態に対してＧＧＭＯＳ１００の平面レイアウトを変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４６】
図６に示すように、本実施形態では、Ｐ+型アノード領域７を円形状で構成している。また、図６中には示していないが、Ｐ型ウェル層３がＰ+型アノード領域７を同心円とする円形状で構成されており、その周囲にＮ型ウェル層２が形成されている。さらに、Ｐ+型アノード領域７の周囲を囲むようにＮ型ウェル層２や絶縁膜６やゲート電極９を配置している。さらに、ゲート電極９の周囲を囲むように、Ｎ型ボディ領域５およびＰ+型カソード領域４が交互に配置されている。このように、Ｐ+型アノード領域７を中心として各構成が同心円状に配置された構造とされている。このような構成とされることで、同心円構造のＧＧＭＯＳ１００を有する半導体装置が構成されている。なお、図６中のＩＩ−ＩＩ線における断面図は、図２と同様の断面となる。
【００４７】
このように、Ｐ+型アノード領域７を中心として各構成が同心円状に配置された平面レイアウトのＧＧＭＯＳ１００においても、第１実施形態と同様の断面構造にできる。したがって、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００４８】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第３実施形態に対してボディコンタクト抵抗の構成を変更したものであり、その他については第１〜第３実施形態と同様であるため、第１〜第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４９】
図７に示すように、本実施形態では、Ｎ型ボディ領域５にＮ型高抵抗層５ａを備えている。Ｎ型ボディ領域５をＮ型高抵抗層５ａのみによって構成し、Ｎ型高抵抗層５ａの下がＮ型ウェル層２となっている構成であっても良いし、Ｎ型高抵抗層５ａの下に図示しないが高濃度Ｎ型層が形成された構成であっても良い。
【００５０】
例えば、Ｎ型高抵抗層５ａは、高抵抗ポリシリコンや高抵抗シリサイド層等によって構成されている。例えば、Ｎ型高抵抗層５ａは、カソード電極１１との接触がショットキー接触となるＮ型不純物濃度に設定されている。
【００５１】
このように、Ｎ型ボディ領域５にＮ型高抵抗層５ａを備えるようにしても、ボディコンタクト抵抗を高くすることができる。このため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
このような構造のＧＧＭＯＳ１００の製造方法については、基本的には従来と同様の製造方法を適用することができるが、Ｎ型高抵抗層５ａをゲート電極９の形成工程の際に同時に形成するようにしている。具体的には、ＧＧＭＯＳ１００のうち、Ｎ型高抵抗層５ａ以外の各不純物領域などを形成したのち、ゲート絶縁膜８を形成し、その後、次のような工程を行う。まず、ゲート絶縁膜８をパターニングし、Ｎ型ボディ領域５の形成予定領域においてゲート絶縁膜８を開口させる。次に、ポリシリコンを成膜したのち、ゲート電極９の形成予定位置やＮ型ボディ領域５の形成予定位置にＮ型不純物をイオン注入する。ただし、ゲート電極９とＮ型ボディ領域５へのＮ型不純物の注入量が異なっており、Ｎ型ボディ領域５の方がゲート電極９よりも注入量が少ない。このため、図示しないマスクを用いてイオン注入の打ち分けを行うことで、それぞれの領域に順にイオン注入がなされるようにする。その後、ポリシリコンをパターニングすることで、ゲート電極９およびＮ型ボディ領域５を同時に形成する。この後は、従来と同様に、層間絶縁膜１０の形成工程、コンタクトホールの形成工程、カソード電極１１およびアノード電極１２の形成工程などを行うことで、本実施形態のＧＧＭＯＳ１００を製造することができる。
【００５３】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００５４】
例えば、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【００５５】
また、上記各実施形態では第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型とするｐチャネルタイプのＬＤＭＯＳを用いてＧＧＭＯＳ１００を構成する場合について説明した。しかしながら、これは一例を示したに過ぎず、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とするｎチャネルタイプのＬＤＭＯＳを用いてＧＧＭＯＳ１００を構成しても構わない。
【符号の説明】
【００５６】
２      Ｎ型ウェル層
３      Ｐ型ウェル層
４      Ｐ+型カソード領域
５      Ｎ型ボディ領域
５ａ    Ｎ型高抵抗層
７      Ｐ+型アノード領域
１１    カソード電極
１２    アノード電極
１００  ＧＧＭＯＳ
２００  ＬＤＭＯＳ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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