JP3963071B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、SOI基板上に形成されたパワー素子またはパワー素子とLSIその他の集積回路をモノリシックに形成した半導体装置において、外部からの過渡的な異常電圧から素子を保護する機能を備えた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
SOI基板上に形成したパワー素子を、接続される負荷の電位変動に連動して生じるスイッチングノイズから保護する技術として、特開平9−266310号公報が知られている。図8は上記半導体装置の要部に相当する断面図である。図8の構造においては、LDMOSを絶縁膜(酸化膜)122、123によって絶縁分離して素子領域に形成している。そしてドレイン電極やソース電極から印加された異常電圧に起因して発生するスイッチングノイズが、絶縁分離された素子領域へ伝播するのを防止するために、支持基板上の絶縁膜122上にN+型埋め込み層121bを形成すると共に、絶縁膜123に接するようにディープN+拡散層126からなるシールド層を設け、このシールド層を接地または電源電位に固定するようにしている。外部から異常電圧が印加された場合には、ノイズ電流をこれらの電位固定領域を経由して電源または接地へ逃がすようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来例においては、支持基板と絶縁膜の界面にN+型の埋め込み層121bを設けることが必要であるが、このN+型埋め込み層は、SOI基板作成時にN+型不純物を拡散形成する必要があるため、SOIウエハのコストが高く、チップコストが増大するという問題があった。
【0004】
本発明は上記のごとき従来技術の問題を解決するためになされたものであり、異常電圧から半導体素子を保護する機能を有し、かつ、チップコストの増大を抑制した半導体装置を提供することを目的とする。
【0005】
上記の目的を達成するため、本発明においては特許請求の範囲に記載するように構成している。すなわち、請求項1においては、支持基板と活性層基板が第一の絶縁膜により電気的に分離されたSOI基板上に形成されたパワー素子と集積回路をモノリシックに形成した半導体装置において、前記パワー素子と集積回路は互いに電気的に絶縁分離された島を形成し、各島は前記活性層基板の主面と垂直な方向に設けられて前記第一の絶縁膜に達する第二の絶縁膜によって囲まれ、各島ごとに前記活性層基板と前記第一の絶縁膜との界面近傍で前記活性層基板内にP型層が存在し、過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある島に接する前記第二の絶縁膜と他の島に接する前記第二の絶縁膜との間には、P型領域が設けられ、前記P型領域は前記活性層基板の第一主面側で接地される部分を有し、かつ、前記過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある島から前記第二の絶縁膜を介して前記P型領域に至る電流経路の合成容量が、前記過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある島から前記第一の絶縁膜と前記支持基板とを介して前記P型領域に至る電流経路の合成容量よりも大きくなるように、前記第二の絶縁膜は前記第一の絶縁膜よりも容量が大きく形成される構成とした。
【0009】
また、請求項2に記載の発明においては、過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある島に接する第二の絶縁膜を、他の島に接する前記第二の絶縁膜と比較して薄い絶縁膜にする構成とした。
【0010】
また、請求項3に記載の発明においては、過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある島に接する前記薄い絶縁膜として、他の島に接する第二の絶縁膜と比較して誘電率が高い材料を用いる構成とした。
【0011】
【発明の効果】
請求項1においては、印加されたノイズ電圧による過渡的なノイズ電流はP型層を流れるが、異常電圧が外部より印加される可能性のある島に接する第二の絶縁膜と他の島を囲む第二の絶縁膜との間には、P型領域が設けられ、このP型領域は活性層基板の第一主面側で接地される部分を有し、かつ、前記島から第二の絶縁膜を介してP型領域に至る電流経路の合成容量が、前記島から第一の絶縁膜と支持基板とを介してP型領域に至る電流経路の合成容量よりも大きくなるように、第二の絶縁膜は第一の絶縁膜よりも容量が大きく形成されているので、他の島のP型層にはノイズ電流が流れず、ノイズ電流はP型領域を通って表面へ取り出され接地へと逃がすことができる。つまり、“サージ源”である島を第二の絶縁膜に接するP型領域によりシールドする効果を持つ。そのため、他の島の回路が誤動作を起こすことは無く、半導体装置が十分安全に動作できるという効果を有する。なお、P型領域は、過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある限られた島の周辺のみに形成されるため、半導体装置(チップ)全体ではその分の面積増加はわずかであり、コストアップの要因は少ない。
また、従来のような高濃度の埋め込み層の構造が不要になるので、製造工程が容易になってコストを低減することが出来る、という効果が得られる。さらに従来技術のように高濃度の埋め込み層を形成していないので、その高濃度領域を形成することによる素子特性が変化する可能性が極めて少ない。すなわち、高濃度層を形成すると、横一直線にN+層とN(またはN-)層が別れて形成されず、濃度分布に波が生じ、この波によって素子特性に部分的なばらつきが生じる。そのため例えば耐圧が安定せず、場合によっては耐圧が一個所に集中するという問題を生じることもあるが、本発明においては上記の高濃度層がないので、これらが生じない。
【0015】
また、請求項2においては、過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある島に接する絶縁膜を、他の島に接する前記第二の絶縁膜と比較して薄い絶縁膜にする構成としたので、サージ電流がP型領域を通って接地へ逃げやすくすることが出来る。
【0016】
また、請求項3においては、過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある島に接する前記薄い絶縁膜として、他の島に接する第二の絶縁膜と比較して誘電率が高い材料を用いる構成としたので、サージ電流をさらに逃げやすくすることが出来る。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1の参考例)
図1は本発明の第1の参考例の構成を示す断面図である。図1の構成を説明すると、P型の支持基板1は埋め込み絶縁膜2を介して活性層基板3とは電気的に絶縁されている。活性層基板3と埋め込み絶縁膜2の界面で活性層基板3の底部にはP型層20が形成されている。このP型層20の上部で活性層基板3内にはN型ウエル領域25が形成されている。ここで、このP型層20はもともとの活性層基板3がP型であっても良いし、N型の活性層基板にP型の深いウエルを形成したものでも構わない。活性層基板3の表面部では例えば、LDMOS等のパワー素子部6が形成され、さらに、このパワー素子部6とは電気的に分離されたバイポーラデバイス等からなる制御回路部7が形成されている。図1ではこれらのパワー素子部6と制御回路部7を絶縁分離するものとして、トレンチの内側に形成された絶縁膜4とさらにその内部でトレンチを埋め込むためのポリシリコン5による分離領域が描かれている。
【0018】
パワー素子部6では、その構成要素として、活性層基板3の表面にドレインN+コンタクト領域15、P型チャネル領域11が存在し、P型チャネル領域11の内部で表面においてはN+型ソース領域12が形成されている。P型チャネル領域11内でN+型ソース領域12に接してチャネルが形成されるように、活性層基板3上にはゲート絶縁膜13を介してゲート電極14が形成されている。
【0019】
また、制御回路部7には、例えばラテラルPNPトランジスタが形成されている。構成要素としては、活性層基板3の表面にP+型コレクタ領域8、P+型エミッタ領域9、N+型ベースコンタクト領域10が形成されている。
本実施例ではこれらのデバイスは一代表例として掲載したものであり、その他のバイポーラ素子やCMOS素子が形成されることも有り得る。これらの素子の組み合わせにより、制御回路部7には回路ブロックが形成されるものであるが、ここでは、動作の説明をわかりやすくする目的で制御回路部7には素子1つを掲載するに留めた。
【0020】
さらに本実施例においては、支持基板1の裏面は電位を固定してもしなくても構わない。パワー素子部6のN型ウエル領域25は、LDMOSFETのドレインであるため、VDD電位または、VDD電位とVSS電位の間で変動している。P型層20はパワー素子部6において、深いP型拡散領域21、P+型拡散領域22を通じて表面側で接地されている。
【0021】
次に、本実施例の動作を説明する。
外部からの過渡的な異常電圧として、図1の矢印16で示したようなノイズ電圧がパワー素子部6に印加されたものと仮定する。この場合、パワー素子部6が“サージ源”、制御回路部7が“被害を被る可能性のある領域”とすることができる。パワー素子部6に印加されたノイズ電圧による過渡的なノイズ電流はP型層20を流れるが、構成で説明したように、P型層20は表面で接地されるため、このノイズ電流はパワー素子部で表面側に逃がすことができる。つまり、“サージ源”をP型層20によってシールドする効果がある。そのため、制御回路部7が誤動作を起こすことは無く、半導体装置が十分安全に動作できるという効果を持つ。なお、図1の矢印16は+サージの場合を例示したが−サージでも同様に効果がある。
【0022】
上記のように、図1の実施例においては、従来例のごとく高濃度の埋め込み拡散層を形成する必要がないのでSOI基板のコストを低くできるため、半導体装置のコストを低くすることができる。
また、従来技術のように高濃度の埋め込み層を形成していないので、その高濃度領域を形成することによる素子特性が変化する可能性が極めて少ない。すなわち、高濃度層を形成すると、図1に示すように横一直線にN+層とN(またはN-)層が別れて形成されず、濃度分布に波が生じ、この波によって素子特性に部分的なばらつきが生じる。そのため例えば耐圧が安定せず、場合によっては耐圧が一個所に集中するという問題を生じることもあるが、本実施例においては上記の高濃度層がないので、これらが生じない。なお、この作用は以後に説明する全ての実施例で同じである。
【0023】
次に、図2は本実施例に用いるSOI基板を準備するための製造工程を示す図である。図2において、(a)では周辺を絶縁膜42で覆われたP型の支持基板40と、周辺を絶縁膜43で覆われたP型の活性層基板41を用意する。(b)ではこれらの基板を張り合わせる。(c)では活性層基板41をエッチングして厚みを調整する。なお、絶縁膜42と43とが張り合わされて埋め込み絶縁膜44となり、この部分が図1における埋め込み絶縁膜2となる。(d)ではパワー素子部に必要なウエル45を濃度N1で形成し、同時に制御回路部に必要なウエル46を濃度N2でそれぞれ形成する。ここでそれぞれのウエル濃度N1、N2というのは、任意の濃度に設定が可能である。(e)では、パワー素子部と制御回路部とを分離するような絶縁分離膜47と、その中を充填するポリシリコン48が形成されている。
【0024】
このように、本実施例におけるSOIウエハの準備においては、従来のようなN+型の埋め込み層121bを形成する複雑な工程が必要ないので、従来よりもコストを低減出来る。また、P型層20を接地するための深いP型拡散領域21は、限られた島(ここでは外部より過渡的なノイズ電圧が印加される可能性がある島)のみに形成されるため、半導体装置(チップ)全体ではその分の面積増加はわずかであり、コストアップの要因は少ない。
【0025】
(第2の参考例)
図3は本発明の第2の参考例の構成を示す断面図である。図3の構成で特徴的な部分を説明すると、P型層20は制御回路部7において、深いP型拡散領域23、P+型拡散領域24を通じて表面側で接地されている。なお、SOI基板を準備するための製造工程は前記図2と同様である。
【0026】
次に本実施例の動作を説明する。
外部からの過渡的な異常電圧として、図3の矢印16で示したようなノイズ電圧がパワー素子部6に印加されたものと仮定する。この場合、パワー素子部6が“サージ源”、制御回路部7が“被害を被る可能性のある領域”とすることができる。パワー素子部6に印加されたノイズ電圧による過渡的なノイズ電流はP型層20を流れるが、埋め込み絶縁膜2、支持基板1を介しての容量結合により、制御回路部7のP型層20にも流れる。しかし、このP型層20は制御回路部7の表面で接地されるため、このノイズ電流は制御回路部7で表面側に逃がすことができる。つまり、“被害を被る可能性のある領域”をP型層20によりシールドすることができる。そのため、制御回路部7が誤動作を起こすことは無く、半導体装置が十分安全に動作することができる。
【0027】
上記のように、図3の実施例においては、従来例のごとく高濃度の埋め込み拡散層を形成する必要がないのでSOI基板のコストを低くできるため、半導体装置のコストを低くすることができる。また、P型層20を接地するための深いP型拡散領域は、限られた島(ここでは高インピーダンスで動作している制御回路部:低電流で誤動作を起こし易い回路部)のみに形成されるため、半導体装置(チップ)全体ではその分の面積増加はわずかであり、コストアップの要因は少ない。
【0028】
(第1の実施例)
図4は本発明の第1の実施例の構成を示す断面図であり、請求項1に相当するものである。図4の構成において、基本的に今までに説明した参考例と同等の部分については説明を省略する。
本実施例に特徴的な構成を説明すると、パワー素子部6と制御回路部7との間には横方向を絶縁分離するための分離領域(4と5の部分)が2重に形成されている。この2重の分離領域に挟まれた領域がP型領域26となっており、表面部でP+型拡散領域27を介して表面側で接地されている。なお、上記の横方向とは活性層基板3の主面に平行な方向であり、その方向を分離するために上記の分離領域は活性層基板3の主面に垂直な方向に設けられている。
【0029】
図4において、このような分離領域に挟まれたP型領域26はパワー素子部6の左側のみ描かれているが、実際にはパワー素子部6(ここでは外部からノイズ電圧が印加される可能性がある領域)の周辺に形成されるものとする。
【0030】
次に本実施例の動作を説明する。
外部からの過渡的な異常電圧として、図4の矢印16で示したようなノイズ電圧がパワー素子部6に印加されたものと仮定する。この場合、パワー素子部6が“サージ源”、制御回路部7が“被害を被る可能性のある領域”とすることができる。パワー素子部6に印加されたノイズ電圧による過渡的なノイズ電流はP型層20を流れる。本実施例においては、埋め込み絶縁膜2を介しての容量結合よりも、横方向に形成された絶縁膜4を介しての容量結合の効果が強く、制御回路部7のP型層20にはノイズ電流が流れず、ノイズ電流はP型領域26を通り、表面へ取り出され接地へと逃がすことができる。つまり、“サージ源”であるパワー素子部6を絶縁膜4に接するP型領域26によりシールドする効果を持つ。そのため、制御回路部7が誤動作を起こすことは無く、半導体装置が十分安全に動作できるという効果を持つ。
【0031】
上記の構成において、埋め込み絶縁膜2の容量よりも絶縁膜4の容量が大きくなるように形成する。言い換えると、図5に記載した等価回路に示すように、電流経路(1)の合成容量の方が、電流経路(2)の合成容量よりも大きくなるようにする。そうすることによってサージが印加された場合には、電流経路(1)を通ってサージが伝搬されることになり、P領域26、コンタクト領域27を経由して、サージを逃がすことができる。したがって図5の島Aに入力したサージから島Bを隔離することが出来る。
【0032】
このように、本実施例においては、従来のような高濃度の埋め込み拡散層を形成する複雑な工程が必要ないので、従来よりもコストを低減出来る。また、P型領域26は、限られた島の周辺のみに形成されるため、半導体装置(チップ)全体ではその分の面積増加はわずかであり、コストアップの要因は少ない。
【0033】
(第2の実施例)
図6は本発明の第2の実施例の構成を示す断面図であり、請求項2に相当するものである。図6の構成において、基本的に今までに説明した実施例と同等の部分については説明を省略する。本実施例に特徴的な構成を説明すると、パワー素子部6と制御回路部7の間には横方向を絶縁分離するための分離領域が2重に形成されている。この2重の分離領域に挟まれた領域がP型領域26となっており、表面部でP+型拡散領域27を介して接地されている。
【0034】
なお、上記のような分離領域に挟まれたP型領域26はパワー素子部6の左側のみ描かれているが、実際にはパワー素子部6(ここでは外部からノイズ電圧が印加される可能性がある領域)の周辺に形成されるものとする。ここまでは第3の実施例と同等であるが、本実施例においては、パワー素子部6に接する絶縁膜4’の厚みが他のものと比較して薄いことが特徴である。
【0035】
次に、本実施例の動作を説明する。
外部からの過渡的な異常電圧として、図6の矢印16で示したようなノイズ電圧がパワー素子部6に印加されたものと仮定する。この場合、パワー素子部6が“サージ源”、制御回路部7が“被害を被る可能性のある領域”とすることができる。パワー素子部6に印加されたノイズ電圧による過渡的なノイズ電流はP型層20を流れる。本実施例においては、埋め込み絶縁膜2を介しての容量結合よりも、横方向を分離するように形成された絶縁膜4’を介しての容量結合の効果がより強くなり、制御回路部7のP型層20にはノイズ電流が流れず、ノイズ電流はP型領域26を通り、表面へ取り出され接地へと逃がすことができる。
【0036】
ここで、構成で説明したように、パワー素子部6に接する方の絶縁膜4’が薄く構成されているため、この部分の絶縁容量が他に比べて大きくなり、より効果的にノイズ電流を流すことができる。また、この絶縁膜4’が薄い場合でも島−島間の絶縁耐圧は他の分離領域によって十分に確保されているため、仮にこの部分の絶縁が破壊された場合でも、半導体チップ全体が致命的なダメージを受けるようなことはない。このように“サージ源”であるパワー素子部6を絶縁膜4’に接するP型領域26によってシールドする効果がある。そのため、制御回路部7が誤動作を起こすことは無く、半導体装置が十分安全に動作できるという効果がある。
【0037】
また、本実施例においては、基本的な動作原理は第3の実施例と同様であるが、絶縁膜4’を薄く、絶縁膜4を厚くしているので、絶縁膜4’の容量の方が絶縁膜4の容量よりも大きくなるのため、P領域26に伝搬したサージが絶縁膜4から制御回路部7へ伝搬し難いくなる。
【0038】
(第3の実施例)
図7は本発明の第3の実施例の構成を示す断面図であり、請求項3に相当するものである。図7の構成について基本的に今までに説明した実施例と同等の部分については説明を省略する。本実施例に特徴的な構成を説明すると、パワー素子部6と制御回路部7の間には横方向を絶縁分離するための分離領域が2重に形成されている。パワー素子部6に接する絶縁膜30には誘電率の高い材料が用いられている。例えばタンタル・オキサイドなどの材料をトレンチ内部に堆積することにより得られる。厚みも他のものと比較して薄くする。この構成では、第1の実施例に比べて誘電率が大きいので、同じ厚さであれば容量が大きくなり、同じ容量を得る場合には薄く出来る。
【0039】
次に本実施例の動作を説明する。
外部からの過渡的な異常電圧として、図7の矢印16で示したようなノイズ電圧がパワー素子部6に印加されたものと仮定する。この場合、パワー素子部6が“サージ源”、制御回路部7が“被害を被る可能性のある領域”とすることができる。パワー素子部6に印加されたノイズ電圧による過渡的なノイズ電流はP型層20を流れる。本実施例においては、埋め込み絶縁膜2を介しての容量結合よりも、横方向を分離するように形成された絶縁膜30を介しての容量結合の効果がさらに強くなり、制御回路部7のP型層20にはノイズ電流が流れず、ノイズ電流はP型領域26を通り、表面へと取り出され接地へと逃がすことができる。
【0040】
ここで、構成で説明したように、パワー素子部6に接する方の絶縁膜30が薄く(厚さを同じにすれば容量を大きく出来る)、さらに高誘電率の材料からなる構成であるため、この部分の絶縁容量が他に比べて大きくなり、より効果的にノイズ電流を流すことができる。またこの絶縁膜30が薄い場合でも島−島間の絶縁耐圧は他の分離領域により十分に確保されているため、仮にこの部分の絶縁が破壊された場合でも、半導体チップ全体が致命的なダメージを受けるようなことはない。
【0041】
上記のように本実施例においては、“サージ源”であるパワー素子部6を絶縁膜に接するP型領域26によってシールドすることが出来る。そのため、制御回路部7が誤動作を起こすことは無く、半導体装置が十分安全に動作できるという効果がある。
また、従来例のごとく高濃度の埋め込み拡散層を形成する場合に比較してSOI基板のコストを低くできるため、半導体装置のコストを低くすることができる。また、このようなP型領域26は、限られた島の周辺のみに形成されるため、半導体装置(チップ)全体ではその分の面積増加はわずかであり、コストアップの要因は少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の参考例の構成を示す断面図。
【図2】 参考例に用いるSOI基板を準備するための製造工程を示す図。
【図3】 本発明の第2の参考例の構成を示す断面図。
【図4】 本発明の第1の実施例の構成を示す断面図。
【図5】 図4における主要部の等価回路図。
【図6】 本発明の第2の実施例の構成を示す断面図。
【図7】 本発明の第3の実施例の構成を示す断面図。
【図8】 従来装置の構造断面図。
【符号の説明】
1…支持基板 2…埋め込み絶縁膜
3…活性層基板 4…絶縁分離膜
5…ポリシリコン 4’…薄い絶縁分離膜
5’…薄いポリシリコン 6…パワー素子部
7…制御回路部 8…P+型コレクタ領域
9…P+型エミッタ領域 10…N+型ベースコンタクト領域
11…P型チャネル領域 12…N+型ソース領域
13…ゲート絶縁膜 14…ゲート電極
15…N+型ドレインコンタクト領域 16…外来の過渡的ノイズ(サージ)
20…P型層 21…P型の深い拡散領域
22…P+型拡散領域 23…P型の深い拡散領域
24…P+型拡散領域 25…Nウエル領域
26…P型領域 27…P+型拡散領域
30…高誘電率材料による絶縁膜 40…P型支持基板
41…P型活性層基板 42…絶縁膜
43…絶縁膜 44…埋め込み絶縁膜
45…濃度N1のウエル 46…濃度N2のウエル
47…絶縁分離膜 48…ポリシリコン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device in which a power element formed on an SOI substrate or a power element and an LSI or other integrated circuit are monolithically formed, and a semiconductor device having a function of protecting the element from a transient abnormal voltage from the outside About.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-266310 is known as a technique for protecting a power element formed on an SOI substrate from switching noise generated in conjunction with potential fluctuation of a connected load. FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to the main part of the semiconductor device. In the structure of FIG. 8, the LDMOS is isolated and formed in the element region by insulating films (oxide films) 122 and 123. In order to prevent the switching noise generated due to the abnormal voltage applied from the drain electrode or the source electrode from propagating to the isolated element region, the N + type is formed on the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional example, it is necessary to provide an N + type buried layer 121b at the interface between the support substrate and the insulating film. This N + type buried layer does not contain N + type impurities when the SOI substrate is formed. Since diffusion formation is necessary, there is a problem that the cost of the SOI wafer is high and the chip cost is increased.
[0004]
The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and provides a semiconductor device having a function of protecting a semiconductor element from abnormal voltage and suppressing an increase in chip cost. Objective.
[0005]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is, in
[0009]
In the invention according to
[0010]
In the invention according to
[0011]
【The invention's effect】
In
In addition, since the structure of the buried layer having a high concentration as in the prior art is not required, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced. Further, since the high-concentration buried layer is not formed as in the prior art, there is very little possibility that the element characteristics change due to the formation of the high-concentration region. That is, when the high concentration layer is formed, the N + layer and the N (or N−) layer are not formed separately in a horizontal line, and a wave is generated in the concentration distribution, and this wave causes a partial variation in element characteristics. For this reason, for example, the breakdown voltage is not stable, and in some cases, the breakdown voltage is concentrated in one place. However, in the present invention, since the high concentration layer is not provided, these do not occur.
[0015]
In the second aspect, the insulating film in contact with the island transient abnormal voltage that may be applied from the outside, to the second insulating thin insulating film as compared to the film in contact with the other islands Since the configuration is adopted, the surge current can easily escape to the ground through the P-type region .
[0016]
According to a third aspect of the present invention, the thin insulating film in contact with the island to which a transient abnormal voltage may be applied from the outside has a higher dielectric constant than the second insulating film in contact with another island. Since the material is used, the surge current can be more easily escaped.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First reference example)
Figure 1 is a sectional view showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the P-
[0018]
In the
[0019]
In the
In this embodiment, these devices are listed as representative examples, and other bipolar elements and CMOS elements may be formed. By combining these elements, a circuit block is formed in the
[0020]
Further, in this embodiment, the back surface of the
[0021]
Next, the operation of this embodiment will be described.
It is assumed that a noise voltage as indicated by an
[0022]
As described above, in the embodiment of FIG. 1, since it is not necessary to form a high-concentration buried diffusion layer as in the conventional example, the cost of the SOI substrate can be reduced, and the cost of the semiconductor device can be reduced.
Further, since the high concentration buried layer is not formed unlike the prior art, there is very little possibility that the element characteristics are changed by forming the high concentration region. That is, when a high concentration layer is formed, as shown in FIG. 1, the N + layer and the N (or N−) layer are not formed separately in a horizontal straight line, and a wave is generated in the concentration distribution. Variations occur. For this reason, for example, the breakdown voltage is not stable, and in some cases, the breakdown voltage may be concentrated in one place. However, in the present embodiment, since the high concentration layer is not provided, these do not occur. This operation is the same in all embodiments described later.
[0023]
Next, FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process for preparing an SOI substrate used in this embodiment. 2A, a P-
[0024]
As described above, in the preparation of the SOI wafer in this embodiment, since a complicated process for forming the N + type buried layer 121b as in the conventional method is not required, the cost can be reduced as compared with the conventional method. Further, since the deep P-
[0025]
(Second reference example)
Figure 3 is a sectional view showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention. The characteristic part of the configuration of FIG. 3 will be described. The P-
[0026]
Next, the operation of this embodiment will be described.
It is assumed that a noise voltage as indicated by an
[0027]
As described above, in the embodiment of FIG. 3, since it is not necessary to form a high-concentration buried diffusion layer as in the conventional example, the cost of the SOI substrate can be reduced, so that the cost of the semiconductor device can be reduced. Further, the deep P-type diffusion region for grounding the P-
[0028]
(First Embodiment)
FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of the first embodiment of the present invention, and corresponds to claim 1 . In the configuration of FIG. 4, description of parts that are basically the same as the reference examples described so far is omitted.
Explaining the characteristic configuration of the present embodiment, the
[0029]
In FIG. 4, the P-
[0030]
Next, the operation of this embodiment will be described.
It is assumed that a noise voltage as indicated by an
[0031]
In the above configuration, the insulating film 4 is formed so that the capacity of the insulating film 4 is larger than the capacity of the buried insulating
[0032]
As described above, in this embodiment, since a complicated process for forming a high-concentration buried diffusion layer is not required, the cost can be reduced as compared with the conventional case. In addition, since the P-
[0033]
( Second embodiment)
FIG. 6 is a sectional view showing the construction of the second embodiment of the present invention, and corresponds to claim 2 . In the configuration shown in FIG. 6, the description of the parts that are basically the same as those of the embodiments described so far will be omitted. Explaining the configuration characteristic of the present embodiment, a double separation region is formed between the
[0034]
The P-
[0035]
Next, the operation of this embodiment will be described.
It is assumed that a noise voltage as indicated by an
[0036]
Here, as described in the configuration, since the insulating film 4 ′ in contact with the
[0037]
In this embodiment, the basic operation principle is the same as that of the third embodiment. However, since the insulating film 4 ′ is thin and the insulating film 4 is thick, the capacity of the insulating film 4 ′ is larger. Is larger than the capacity of the insulating film 4, the surge propagated to the
[0038]
( Third embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the third embodiment of the present invention, and corresponds to claim 3 . The description of the configuration equivalent to that of the embodiment described so far in the configuration of FIG. 7 will be omitted. Explaining the configuration characteristic of the present embodiment, a double separation region is formed between the
[0039]
Next, the operation of this embodiment will be described.
It is assumed that a noise voltage as indicated by an
[0040]
Here, as described in the configuration, since the insulating
[0041]
As described above, in this embodiment, the
In addition, since the cost of the SOI substrate can be reduced as compared with the case where a high-concentration buried diffusion layer is formed as in the conventional example, the cost of the semiconductor device can be reduced. In addition, since such a P-
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a first reference example of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process for preparing an SOI substrate used in a reference example.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a second reference example of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a first example of the present invention.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the main part in FIG. 4;
FIG. 6 is a sectional view showing the configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a configuration of a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a structural cross-sectional view of a conventional device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
20 ... P-
Claims (3)
前記パワー素子と集積回路は互いに電気的に絶縁分離された島を形成し、各島は前記活性層基板の主面と垂直な方向に設けられて前記第一の絶縁膜に達する第二の絶縁膜によって囲まれ、各島ごとに前記活性層基板と前記第一の絶縁膜との界面近傍で前記活性層基板内にP型層が存在し、過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある島に接する前記第二の絶縁膜と他の島に接する前記第二の絶縁膜との間には、P型領域が設けられ、前記P型領域は前記活性層基板の第一主面側で接地される部分を有し、かつ、前記過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある島から前記第二の絶縁膜を介して前記P型領域に至る電流経路の合成容量が、前記過渡的な異常電圧が外部より印加される可能性のある島から前記第一の絶縁膜と前記支持基板とを介して前記P型領域に至る電流経路の合成容量よりも大きくなるように、前記第二の絶縁膜は前記第一の絶縁膜よりも容量が大きく形成されたことを特徴とする半導体装置。The supporting substrate and the active layer substrate said active layer substrate S OI type semiconductor substrate which are electrically isolated by the first insulating film, a monolithic electrically insulated isolated power element and Integrated Circuit each other A semiconductor device formed in
The power element and the Integrated Circuit forms islands which are electrically insulated and separated from each other, each island second reaching the first insulating film provided on a main surface perpendicular direction of the active layer substrate Surrounded by an insulating film, a P-type layer exists in the active layer substrate in the vicinity of the interface between the active layer substrate and the first insulating film for each island, and a transient abnormal voltage is applied from the outside. A P-type region is provided between the second insulating film in contact with a possible island and the second insulating film in contact with another island , and the P-type region is the first of the active layer substrate. A current path having a portion grounded on the main surface side and extending from the island where the transient abnormal voltage may be applied from the outside to the P-type region via the second insulating film; synthesis capacity, before said first insulating film from the island that might said transient abnormal voltage is externally applied The second insulating film is formed to have a larger capacity than the first insulating film so as to be larger than a combined capacity of a current path reaching the P-type region through a support substrate. Semiconductor device.
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