JP2001244422A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2001244422A JP2000055211A JP2000055211A JP2001244422A JP 2001244422 A JP2001244422 A JP 2001244422A JP 2000055211 A JP2000055211 A JP 2000055211A JP 2000055211 A JP2000055211 A JP 2000055211A JP 2001244422 A JP2001244422 A JP 2001244422A
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低電圧回路部と高電圧回路部の高耐圧分離
を、該高電圧回路部と低電圧回路部とを接続する配線電
極が配置される領域においても実現できるようにする。 【解決手段】 半導体基板10のドレインコンタクト領
域21の周囲には、ソース領域22との間にチャネル領
域23が形成されるように島状で且つN型の延長ドレイ
ン領域24が設けられている。延長ドレイン領域24の
周縁部近傍には、延長ドレイン領域24と逆方向バイア
ス電圧が印加されるP型の第1の埋め込み領域25が設
けられている。高電圧回路部11は、半導体基板10に
おける延長ドレイン領域24に対するソース領域22と
反対側の領域に延長ドレイン領域24と間隔をおいて設
けられている。素子形成領域34の上部で且つその周縁
部近傍の領域には、素子形成領域34と逆方向バイアス
電圧が印加される環状で且つP型の第2の埋め込み領域
35が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光灯器具やモー
タ等の各種負荷装置の制御を行なう高耐圧半導体装置に
関し、特に、高電圧回路と低電圧回路との境界領域にお
ける高電圧の絶縁性を確保すると共に、この境界領域を
またぐ配線部分における絶縁性を確保できる半導体装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、蛍光灯器具等の負荷装置を駆動す
る回路としてインバータ回路が用いられている。
【0003】以下、従来のインバータ回路について図面
を参照しながら説明する。
【0004】図10は従来のインバータ回路の概略構成
を示している。図10に示すように、インバータ回路
は、例えば、直列接続された第1の高耐圧MOSFET
101及び第2の高耐圧MOSFET102からなるス
イッチデバイスと、該第1及び第2の高耐圧MOSFE
T101、102を駆動するドライバ回路103とを有
している。
【0005】第1の高耐圧MOSFET101のドレイ
ンは、電圧が100V〜700V程度の高電位の電源線
と接続され、第2の高耐圧MOSFET102のソース
は接地され、出力端子である共通接続部104は負荷回
路105と接続されている。
【0006】ドライバ回路103は、例えば、通常の基
準電位の100V〜700Vに対して電源電位が120
V〜720Vで動作する高電圧回路部106と、例え
ば、電源電位が20V以下で動作する低電圧回路部10
7により構成されている。この場合、高電圧回路部10
6の実質的な動作電圧は20V程度である。
【0007】低電圧回路107は外部からの入力信号を
受け、低電圧回路部107と高電圧回路106との間で
高電圧信号が含まれる信号を配線電極108を介して送
受する。さらに、高電圧回路部106及び低電圧回路部
107は各出力値を第1及び第2の高耐圧MOSFET
101、102のゲートにそれぞれ伝達する。
【0008】ここで、ドライバ回路103は高電圧回路
部106と低電圧回路部107とが一の半導体基板上に
集積化された回路を使用する場合が多い。
【0009】従って、このように一の半導体基板に設け
られた高電圧回路部106及び低電圧回路部107は、
高電圧回路部106と低電圧回路部107との間で全定
格オフセット電圧に耐える程度に十分な絶縁性を確保す
る必要がある。また、高電圧信号を伝達する配線電極1
08は、比較的電圧が低い半導体基板と交差するため、
配線電極108が設けられた領域においても高電圧回路
部106と低電圧回路部107との間で十分な絶縁性が
必要となる。
【0010】この絶縁性を確保する第1の従来例とし
て、主面に比較的膜厚が大きいN- 型エピタキシャル層
と該エピタキシャル層を貫通する素子分離用のP+ 型分
離層とが形成されたP- 型半導体基板が用いられる。し
かしながら、この方法によると、基板の製造が高コスト
となる。その上、エピタキシャル層の膜厚が厚くなると
素子分離のためのP+ 型分離層に対しても、より深く拡
散するように該P+ 型分離層の濃度を高くする必要があ
る。このとき、P+ 型分離層の濃度を高くすると該P+
型分離層とN- 型エピタキシャル層との間の絶縁耐圧が
低下する。さらに、P+ 型分離層は深さ方向だけでなく
主面方向にも大きく拡散するため、チップ全体の面積に
対して分離領域の面積の割合が大きくなって集積化に不
利となる。また、図10に示す配線電極108が高電圧
回路部106と低電圧回路部107とを接続するため、
+ 型分離層上を配線電極108が酸化絶縁膜を介して
形成されると、高電圧分離のために、該P+ 型分離層に
影響を与えない程度の厚い絶縁膜が必要となる。このよ
うに、製造コスト、装置の高耐圧化及び回路部の高集積
化の観点から、半導体基板にエピタキシャル層及びPN
分離を設ける方法は好ましくない。
【0011】これに代わる第2の従来例として、特開平
第11−145313号公報には第1の従来例に係るP
N分離を用いない方法が提案されている。
【0012】図11は前記の公報に開示された半導体装
置の部分的な断面構成を示している。図11に示すよう
に、第2の従来例に係る高耐圧絶縁手段は、P- 型の半
導体基板111上に形成された島状のN- 型領域112
と、該N- 型領域112の上部で且つ周縁部に環状に形
成され、N- 型領域112と逆方向バイアス電圧が印加
されるP型領域113とを有している。さらに、N-
領域112に高電圧が印加される際の、N- 型領域11
2における空乏層の半導体基板111への広がりを抑制
するため、N- 型領域112の外周部には環状のP+
のソース領域114が形成されている。半導体基板11
1上における、N- 型領域112とソース領域114と
の間にはゲート酸化膜115を介してゲート電極116
が形成され、該ゲート電極116を含む構成は、全体と
して、横型NチャネルMOSFETと同等の構成であ
る。
【0013】N- 型領域112内には高電圧回路部12
0となる回路素子が形成されており、動作時に高電圧回
路部120には高電圧が印加される。このとき、P型領
域113、ソース領域114及びゲート電極116が接
地されることにより、高電圧回路部120と、ソース領
域114の外側に形成される低電圧回路部121及び半
導体基板111との絶縁分離が行なわれる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
2の従来例に係る半導体装置は、図11に示す分離構造
によって高電圧回路部120と低電圧回路部121との
絶縁分離は可能ではあるが、半導体基板111上におけ
る、高電圧回路部120と低電圧回路部121とを接続
するための高電圧信号を伝達する配線電極が形成される
領域においては、図11の分離構造を実現できないとい
う問題がある。
【0015】本発明は、前記従来の問題を解決し、半導
体装置における低電圧回路部と高電圧回路部の高耐圧分
離を、これら高電圧回路部と低電圧回路部とを接続する
配線電極が配置される領域においても実現できるように
することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る第1の半導体装置は、P型の半導体基
板に設けられた島状の第1のN型領域と、半導体基板に
おける第1のN型領域の周縁部の近傍に設けられ、第1
のN型領域に対して逆方向バイアス電圧が印加される環
状の第1のP型領域と、半導体基板に第1のN型領域と
間隔をおいて設けられた島状の第2のN型領域と、半導
体基板における第2のN型領域の周縁部の近傍に設けら
れ、第2のN型領域に対して逆方向バイアス電圧が印加
される環状の第2のP型領域とを備えている。
【0017】第1の半導体装置によると、例えば、第1
のN型領域内に低電圧回路部の高耐圧素子を形成し、第
2のN型領域内に高電圧回路素子を形成し、第1及び第
2のN型領域に高電圧を印加して逆バイアスとなるよう
に電圧を印加すると、第1のN型領域と該第1のN型領
域の周縁部の近傍に設けられた第1のP型領域との間の
PN接合と、第1のN型領域とP型半導体基板との間の
PN接合とにおいて空乏層が基板の深さ方向に広がる。
さらに、第2のN型領域と該第2のN型領域の周縁部の
近傍に設けられた第2のP型領域との間のPN接合と、
第2のN型領域とP型半導体基板との間のPN接合にお
いても空乏層が基板の深さ方向に広がる。このため、第
1のN型領域と半導体基板との間のPN接合、及び第2
のN型領域と半導体基板との間のPN接合により形成さ
れる空乏層同士が基板面に対して平行な方向にも広が
り、この空乏層同士がつながることにより高耐圧を実現
できる。また、この構成により、半導体基板上における
第1のN型領域及び第2のN型領域を交差するように高
電圧信号を含む信号を伝達する配線電極(導電部材)を
設けた場合であっても高耐圧の絶縁分離が可能となる。
【0018】第1の半導体装置において、第1のN型領
域及び第2のN型領域は、動作電圧が印加されることに
より、互いの空乏層が半導体基板の内部において十分に
延びた状態で接するように設けられていることが好まし
い。
【0019】第1の半導体装置が、第1のN型領域及び
第2のN型領域の上に絶縁膜を介して設けられ、該第1
のN型領域及び第2のN型領域に対して相対的に高い電
圧を含む信号を伝達する導電部材をさらに備えているこ
とが好ましい。このようにすると、高電圧回路部と低電
圧回路部とを接続する配線電極が配置される領域におい
ても高耐圧の絶縁分離を実現できる。
【0020】本発明に係る第2の半導体装置は、N型の
半導体基板に設けられた島状の第1のP型領域と、半導
体基板における第1のP型領域の周縁部の近傍に設けら
れ、第1のP型領域に対して逆方向バイアス電圧が印加
される環状の第1のN型領域と、半導体基板に第1のP
型領域と間隔をおいて設けられた島状の第2のP型領域
と、半導体基板における第2のP型領域の周縁部の近傍
に設けられ、第2のP型領域に対して逆方向バイアス電
圧が印加される環状の第2のN型領域とを備えている。
【0021】第2の半導体装置は、第1の半導体装置に
おける半導体基板及び各半導体領域の導電型がそれぞれ
反転した構成であり、従って、第1のP型領域とN型半
導体基板との間のPN接合、及び第2のP型領域とN型
半導体基板との間のPN接合により形成される空乏層同
士が基板面に対して平行な方向にも広がって、空乏層同
士がつながることにより高耐圧を実現できる。
【0022】第2の半導体装置において、第1のP型領
域及び第2のP型領域は、動作電圧が印加されることに
より、互いの空乏層が半導体基板の内部において十分に
延びた状態で接するように設けられていることが好まし
い。
【0023】第2の半導体装置が、第1のP型領域及び
第2のP型領域の上に絶縁膜を介して設けられ、該第1
のP型領域及び第2のP型領域に対して相対的に低い電
圧を含む信号を伝達する導電部材をさらに備えているこ
とが好ましい。
【0024】本発明に係る第3の半導体装置は、第1導
電型の半導体基板に互いに間隔をおいて設けられた第2
導電型のソース領域及び第2導電型のドレインコンタク
ト領域と、半導体基板に、ドレインコンタクト領域を囲
むと共にソース領域との間にチャネル領域が形成される
ようにソース領域と間隔をおいて設けられた第2導電型
の延長ドレイン領域と、半導体基板における延長ドレイ
ン領域の周縁部の近傍に環状に設けられ、延長ドレイン
領域と逆方向バイアス電圧が印加される第1導電型の埋
め込み領域と、チャネル領域の上に絶縁膜を介して設け
られたゲート電極と、半導体基板における延長ドレイン
領域に対してソース領域と反対側の領域に、延長ドレイ
ン領域と間隔をおいて設けられた第2導電型の素子形成
領域と、半導体基板における素子形成領域の周縁部の近
傍に環状に設けられ、素子形成領域と逆方向バイアス電
圧が印加される第1導電型の他の埋め込み領域と、延長
ドレイン領域及び素子形成領域の上に絶縁膜を介して設
けられ該延長ドレイン領域及び素子形成領域に対して信
号を伝達する導電部材とを備えている。
【0025】第3の半導体装置によると、第1導電型の
半導体基板にゲート電極と第2導電型のソース領域及び
延長ドレイン領域とから構成されるMISFETをレベ
ルシフトFETとすると、延長ドレイン領域の周縁部の
近傍には、延長ドレイン領域と逆方向バイアス電圧が印
加される環状の第1導電型の埋め込み領域が設けられて
いるため、延長ドレイン領域と該延長ドレイン領域の周
縁部の近傍に設けられた埋め込み領域との間のPN接合
と、延長ドレイン領域と半導体基板との間のPN接合と
において空乏層が基板の深さ方向に広がる。さらに、延
長ドレイン領域と間隔をおいて設けられ、周縁部の近傍
に素子形成領域と逆方向バイアス電圧が印加される環状
の第1導電型の他の埋め込み領域が設けられた第2導電
型の素子形成領域を有するため、第2導電型の素子形成
領域と第1導電型の半導体基板との間のPN接合により
形成される空乏層と、延長ドレイン領域により形成され
る空乏層とがつながることにより高耐圧が実現されて、
レベルシフトFETと素子形成領域とにおける基板電位
の高耐圧の絶縁が可能となる。その結果、基準電位を基
板電位とする高耐圧のレベルシフトFETと、該FET
と素子形成領域内の回路部とを互いに接続する配線電極
とを一の半導体基板に形成できるようになる。
【0026】第3の半導体装置において、素子形成領域
における第2の埋め込み領域の内側には、比較的低耐圧
の回路素子が形成されていることが好ましい。
【0027】この場合に、ドレインコンタクト領域と回
路素子とが、導電部材により電気的に接続されているこ
とが好ましい。さらに、半導体基板における、ソース領
域、チャネル領域及び延長ドレイン領域、並びに素子形
成領域を除く領域には他の回路素子が形成されているこ
とが好ましい。また、この場合に、素子形成領域の回路
素子における動作基準電位が、ドレインコンタクト領域
及び他の回路素子における動作基準電位よりも高く設定
されていることが好ましい。
【0028】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明の第1
の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0029】図1は本発明の第1の実施形態に係る半導
体装置の概略構成であって、図10に示す従来のインバ
ータ回路におけるドライバ回路103の一部を構成する
半導体装置を示している。図1に示すように、半導体基
板10上には、例えば、基準電位を100V〜700V
とし且つ制御電圧が120V〜720Vで動作する高電
圧回路部11と、独立したP型ウェル領域又はN型ウェ
ル領域に形成され、例えば動作電圧が20V以下の低電
圧の制御電圧で動作すると共に他の回路部のMOSFE
Tのゲートに制御信号を出力する低電圧回路部12と、
ゲートが低電圧回路部12の出力を受けることにより制
御され、ドレイン電極13aが高電圧回路部11と接続
され、該高電圧回路部11の動作電圧レベルを規制する
レベルシフト用の高耐圧MOSFET13とが形成され
ている。ここで、図示はしていないが、高電圧回路部1
1及び低電圧回路部12は、低耐圧のバイポーラトラン
ジスタ又はMOSFETからなる少なくとも1つの回路
素子を含んでいる。
【0030】図2及び図3は本実施形態に係る半導体装
置であって、図2は平面構成を示し、図3は図2のIII
−III線における断面構成を示している。図2及び図3
において、図1に示す構成要素と同一の構成要素には同
一の符号を付している。図2及び図3に示すように、例
えばP型シリコンからなる半導体基板10には、島状に
形成されたNチャネル高耐圧MOSFET13と、島状
に形成された高電圧回路部11とが形成され、これら高
耐圧MOSFET13と高電圧回路部11とは、高耐圧
MOSFET13のドレイン電極13aにより電気的に
接続されている。
【0031】高耐圧MOSFET13は、半導体基板1
0の上部にそれぞれ形成され、島状で且つN型のドレイ
ンコンタクト領域21と、該ドレインコンタクト領域2
1におけるドレイン電極13aが交差する一側辺部を除
く他の三方の側辺部に該側辺部に沿うように間隔をおい
て弧状に形成されたソース領域22とを有している。な
お、高耐圧MOSFET13の構造については特開平第
4−107877号公報に開示されている。
【0032】半導体基板10におけるドレインコンタク
ト領域21の周囲及び下側の領域には、ソース領域22
との間にチャネル領域23が形成されるように該ソース
領域22と間隔をおいて島状で且つN型の延長ドレイン
領域24が設けられている。
【0033】半導体基板10における延長ドレイン領域
24の上部で且つ周縁部近傍の領域には、延長ドレイン
領域24と逆方向バイアス電圧が印加される環状で且つ
P型の第1の埋め込み領域25が設けられている。
【0034】半導体基板10の主面上におけるチャネル
領域23の上方の領域には、シリコン酸化膜からなる絶
縁膜26を介して第1のゲート電極27が形成されてい
る。これにより、高耐圧MOSFET13は、横型Nチ
ャネルMOSFETを構成する。
【0035】半導体基板10におけるソース領域22に
対して延長ドレイン領域24の反対側の領域には、ソー
ス領域22と沿うように接触する高濃度のP型の第1の
基板コンタクト領域28が設けられている。
【0036】半導体基板10におけるソース領域22、
第1の基板コンタクト領域28及びチャネル領域23の
それぞれの下側の領域には各領域を覆うように、P型の
アンチパンチスルー領域29が形成されている。これに
より、高耐圧MOSFET13は、その動作時に延長ド
レイン領域24からソース領域22側へ広がる空乏層の
広がり具合が抑制されてその耐圧が向上する。
【0037】絶縁膜26上のソース領域22及び第1の
基板コンタクト領域28の上側の領域には、該ソース領
域22及び第1の基板コンタクト領域28と複数のコン
タクトによって接触するソース電極30が設けられてい
る。
【0038】高電圧回路部11は、半導体基板10にお
ける高耐圧MOSFET13の延長ドレイン領域24に
対するソース領域22と反対側の領域に、延長ドレイン
領域24と間隔をおいて設けられており、島状で且つN
型の素子形成領域34と対応する。素子形成領域34の
上部で且つその周縁部近傍の領域には、素子形成領域3
4と逆方向バイアス電圧が印加される環状で且つP型の
第2の埋め込み領域35が設けられている。ここで、高
電圧回路部11の回路素子は第2の埋め込み領域35の
内側の領域に形成され、ドレイン電極13aからの信号
を受けるように該ドレイン電極13aと接続されてい
る。
【0039】素子形成領域34におけるドレイン電極1
3aが交差する一側辺部を除く他の三方の側辺部には、
該側辺部に沿うように間隔をおき、弧状で且つ高濃度の
P型の第2の基板コンタクト領域38が設けられてい
る。この第2の基板コンタクト領域38は、素子形成領
域34に対して高電圧が印加されたときに半導体基板1
0の空乏層の基板面に平行な方向の広がりを抑える機能
を有している。
【0040】半導体基板10の主面上における素子形成
領域34と第2の基板コンタクト領域38との間の上方
の領域には、絶縁膜26を介して第2のゲート電極37
が形成されている。また、絶縁膜26上の第2の基板コ
ンタクト領域38の上側の領域には、該第2の基板コン
タクト領域38と複数のコンタクトによって接触する基
板電位電極40が設けられている。
【0041】以下、前記のように構成された半導体装置
の動的な絶縁分離方法を説明する。
【0042】まず、高電圧回路部11と低電圧回路部1
2とは、図11に示した第2の従来例と同一の方法によ
り絶縁分離を行なう。すなわち、動作時には、高電圧回
路部11に高電圧を印加し、第2の埋め込み領域35、
第2のゲート電極37及び第2の基板コンタクト領域3
8をそれぞれ接地することにより、高電圧回路部11
と、低電圧回路部12及び半導体基板10とが絶縁分離
される。
【0043】さらに、本実施形態の特徴として、高耐圧
MOSFET13におけるN型の延長ドレイン領域24
はドレイン電極13aにより高電圧が印加され、P型の
第1の埋め込み領域25は半導体基板10と接続され、
該半導体基板10は接地されている。従って、延長ドレ
イン領域24と第1の埋め込み領域25とは、逆方向の
電圧(逆バイアス)が印加される。従って、この逆バイ
アスにより、延長ドレイン領域24と第1の埋め込み領
域25との接合部、及び半導体基板10と延長ドレイン
領域24との接合部において各空乏層が半導体基板10
の深さ方向に大きく広がる。この深さ方向に大きく広が
る空乏層により、700V〜1000V程度の高耐圧の
FETを実現できる。
【0044】また、高耐圧MOSFET13の延長ドレ
イン領域24と高電圧回路部11の素子形成領域34と
の間においては、延長ドレイン領域24及び第1の埋め
込み領域25の間のPN接合と、延長ドレイン領域24
及び半導体基板10の間のPN接合と、素子形成領域3
4及び第2の埋め込み領域35の間のPN接合と、素子
形成領域34及び半導体基板10の間のPN接合により
形成される各空乏層が、半導体基板10の基板面に対し
て垂直な方向にも平行な方向にも広がる。その結果、各
空乏層同士が互いにつながることにより、延長ドレイン
領域24と高電圧回路部11と半導体基板10との互い
の絶縁分離として1000V程度の高耐圧が実現され
る。
【0045】以上説明したように、本実施形態による
と、図1に示すインバータ回路のドライバ回路内のレベ
ルシフト用の高耐圧MOSFET13、高電圧回路部1
1及び低電圧回路部12を一の半導体基板10に形成で
きる。
【0046】また、製造時に、半導体基板に対してPN
分離構造を設ける必要がないため、工程数の削減が可能
となると共に、高電圧回路部11において高機能化及び
高集積化が可能となる。
【0047】なお、低電圧回路部12は、半導体基板1
0上における高耐圧MOSFET13及び素子形成領域
11以外の領域に設けられていればよい。
【0048】また、素子形成領域34における延長ドレ
イン領域24と対向しない周辺部には、第2の基板コン
タクト領域38が設けられているため、素子形成領域3
4と半導体基板10と間のPN接合により形成される空
乏層が基板面方向に広がり難くなるので、低電圧回路部
12を第2の基板コンタクト領域38の近傍に設けても
空乏層による影響はない。
【0049】また、高耐圧MOSFET13の延長ドレ
イン領域24と、高電圧回路部11の素子形成領域34
とは、最大電圧が印加された場合に絶縁耐圧が十分に得
られる程度に空乏層が延びた状態で、空乏層同士が接触
する間隔とする。すなわち、両者の間隔が小さ過ぎる
と、空乏層同士はつながるものの、十分な耐圧を得るこ
とができない。
【0050】一例として、半導体基板10におけるP型
不純物の表面濃度を約2×1014cm-3とし、延長ドレ
イン領域24及び素子形成領域34におけるN型不純物
の表面濃度を約1×1016cm-3とし、第1及び第2の
埋め込み領域25、35のP型不純物の表面濃度を約2
×1016cm-3以上とすると、延長ドレイン領域24と
素子形成領域34との間隔は少なくとも30μm程度と
するのが好ましい。
【0051】(第1の実施形態の第1変形例)以下、本
発明の第1の実施形態の第1変形例に係る半導体装置に
ついて図面を参照しながら説明する。
【0052】図4は本実施形態の第1変形例に係る半導
体装置の断面構成を示している。図4において、図3に
示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すこ
とにより説明を省略する。図4に示すように、図3に示
す半導体装置との相違点は、半導体基板10における、
高耐圧MOSFET13の延長ドレイン領域24と高電
圧回路部11の素子形成領域34との間の領域に、P型
の第3の埋め込み領域41が形成されていることであ
る。
【0053】本変形例においては、延長ドレイン領域2
4及び素子形成領域34の間隔を例えば70μm以上と
し、第3の埋め込み領域41におけるP型不純物の表面
濃度を例えば約2×1016cm-3以下とすることが好ま
しい。第3の埋め込み領域41の濃度が高すぎると、延
長ドレイン領域24及び素子形成領域34からそれぞれ
延びる空乏層が基板面方向に延び難くなるため空乏層同
士がつながらず、その結果、所望の絶縁耐圧を得られな
くなる。
【0054】(第1の実施形態の第2変形例)以下、本
発明の第1の実施形態の第2変形例に係る半導体装置に
ついて図面を参照しながら説明する。
【0055】図5は本実施形態の第2変形例に係る半導
体装置の断面構成を示している。図5において、図3に
示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すこ
とにより説明を省略する。図5に示すように、図3に示
す半導体装置との相違点は、第1の実施形態に係る第1
の埋め込み領域25が半導体基板10の上面から露出し
ているのに対し、本変形例に係る第1の埋め込み領域2
5Aの上面が延長ドレイン領域24に覆われるように埋
め込まれていることである。同様に、本変形例に係る第
2の埋め込み領域35Aも、その上面が素子形成領域3
4に覆われるように埋め込まれている。
【0056】このようにすると、製造工程において、第
1の埋め込み領域25A及び第2の埋め込み領域35A
が基板面から露出していないため、それぞれの上面に酸
化膜等が形成されなくなるので、所望のキャリア密度を
得やすくなる。
【0057】その上、第1の埋め込み領域25Aを延長
ドレイン領域24に完全に埋め込むことにより、高耐圧
MOSFET13の単位面積当たりのオン抵抗を低減で
きるようになる。
【0058】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0059】図6は本発明に係る半導体装置の概略構成
であって、図10に示す従来のインバータ回路における
ドライバ回路103の一部を構成する半導体装置を示し
ている。図6に示すように、半導体基板50上には、低
電圧回路部51と、該低電圧回路部51の動作電圧を規
制するレベルダウンシフト用の高耐圧MOSFET52
とが形成されている。高耐圧MOSFET52は、例え
ば、ソースが125V〜725Vの高電位を受け、ゲー
トが制御信号を受け、ドレイン電極52aが出力端子及
び低電圧回路部51と接続されている。ここで、低電圧
回路部51には、図示はしていないが、低耐圧のバイポ
ーラトランジスタ又はMOSFETからなる少なくとも
1つの回路素子が形成されている。
【0060】図7は本実施形態に係る半導体装置の断面
構成を示している。図7において、図6に示す構成要素
と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【0061】図7に示すように、例えばN型シリコンか
らなる半導体基板50には、島状に形成されたPチャネ
ル高耐圧MOSFET52と島状に形成された低電圧回
路部51とが形成され、これら高耐圧MOSFET52
と低電圧回路部51とは、高耐圧MOSFET52のド
レイン電極52aにより電気的に接続されている。
【0062】高耐圧MOSFET52は、半導体基板5
0の上部にそれぞれ形成され、島状で且つP型のドレイ
ンコンタクト領域61と、該ドレインコンタクト領域6
1におけるドレイン電極52aが交差する一側辺部を除
く他の三方の側辺部に該側辺部に沿うように間隔をおい
て弧状に形成されたソース領域62とを有している。
【0063】半導体基板50におけるドレインコンタク
ト領域61の周囲及び下側の領域には、ソース領域62
との間にチャネル領域63が形成されるように該ソース
領域62と間隔をおいて島状で且つP型の延長ドレイン
領域64が形成されている。
【0064】半導体基板50における延長ドレイン領域
64の上部で且つ周縁部近傍の領域には、延長ドレイン
領域64と逆方向バイアス電圧が印加される環状で且つ
N型の第1の埋め込み領域65が設けられている。
【0065】半導体基板50の主面上におけるチャネル
領域63の上方には、シリコン酸化膜からなる絶縁膜6
6を介してゲート電極67が形成されている。
【0066】半導体基板50におけるソース領域62に
対して延長ドレイン領域64の反対側の領域には、ソー
ス領域62と沿うように接触する高濃度のN型の基板コ
ンタクト領域68が設けられている。
【0067】半導体基板50におけるソース領域62、
基板コンタクト領域68及びチャネル領域63のそれぞ
れの下側の領域には各領域を覆うように、P型のアンチ
パンチスルー領域69が形成されている。これにより、
高耐圧MOSFET52は、その動作時に延長ドレイン
領域64からソース領域62側へ広がる空乏層の広がり
具合が抑制されてその耐圧の向上を図っている。
【0068】絶縁膜66上のソース領域62及び基板コ
ンタクト領域68の上側の領域には、該ソース領域62
及び基板コンタクト領域68と複数のコンタクトによっ
て接触するソース電極70が設けられている。
【0069】低電圧回路部51は、半導体基板50にお
ける高耐圧MOSFET52の延長ドレイン領域64に
対するソース領域62と反対側の領域に、延長ドレイン
領域64と間隔をおいて設けられており、島状で且つn
型の素子形成領域74と対応する。素子形成領域74の
上部で且つその周縁部近傍の領域には、素子形成領域7
4と逆方向バイアス電圧が印加される環状で且つN型の
第2の埋め込み領域75が設けられている。ここで、低
電圧回路部51の回路素子は第2の埋め込み領域75の
内側の領域に形成され、ドレイン電極52aからの信号
を受けるように該ドレイン電極52aと接続されてい
る。
【0070】以下、前記のように構成された半導体装置
の動的な絶縁分離方法を説明する。
【0071】まず、高耐圧MOSFET52のN型の第
1の埋め込み領域65は半導体基板50と接続され、該
半導体基板50は、例えば125V〜725Vの高電位
と接続されている。その結果、高耐圧MOSFET52
におけるP型の延長ドレイン領域64にドレイン電極5
2aを通して比較的低い電圧が印加された場合に、延長
ドレイン領域64と第1の埋め込み領域65とは、いわ
ゆる逆バイアスとなる。従って、この逆バイアスによ
り、延長ドレイン領域64と第1の埋め込み領域65と
の接合部、及び半導体基板50と延長ドレイン領域64
との接合部において各空乏層が半導体基板50の深さ方
向に大きく広がる。この深さ方向に大きく広がる空乏層
により、700V〜1000V程度の高耐圧のFETを
実現できる。
【0072】また、高耐圧MOSFET52の延長ドレ
イン領域64と低電圧回路部51の素子形成領域74と
の間においては、延長ドレイン領域64及び第1の埋め
込み領域65の間のPN接合と、延長ドレイン領域64
及び半導体基板50の間のPN接合と、素子形成領域7
4及び第2の埋め込み領域75の間のPN接合と、素子
形成領域74及び半導体基板50の間のPN接合により
形成される各空乏層が、半導体基板50の基板面に対し
て垂直な方向にも平行な方向にも広がる。その結果、各
空乏層同士が互いにつながることにより、延長ドレイン
領域64と低電圧回路部51と半導体基板50の絶縁分
離として1000V程度の高耐圧が実現される。
【0073】従って、Pチャネル高耐圧MOSFET5
2と低電圧回路51とレベルダウンシフト信号伝達用の
ドレイン電極52aとを一の半導体基板50に形成でき
る。
【0074】(第2の実施形態の第1変形例)以下、本
発明の第2の実施形態の第1変形例に係る半導体装置に
ついて図面を参照しながら説明する。
【0075】図8は本実施形態の第1変形例に係る半導
体装置の断面構成を示している。図8において、図7に
示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すこ
とにより説明を省略する。図8に示すように、図7に示
す半導体装置との相違点は、半導体基板50における、
高耐圧MOSFET52の延長ドレイン領域64と低電
圧回路部51の素子形成領域74との間の領域に、N型
の第3の埋め込み領域81が形成されていることであ
る。
【0076】本変形例においても、第3の埋め込み領域
81の不純物濃度が高すぎると、延長ドレイン領域64
及び素子形成領域74からそれぞれ延びる空乏層同士が
つながり難くなるため、第3の埋め込み領域81の不純
物濃度を、延長ドレイン領域64及び素子形成領域74
の不純物濃度よりも低くする必要がある。
【0077】(第2の実施形態の第2変形例)以下、本
発明の第2の実施形態の第2変形例に係る半導体装置に
ついて図面を参照しながら説明する。
【0078】図9は本実施形態の第2変形例に係る半導
体装置の断面構成を示している。図9において、図7に
示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すこ
とにより説明を省略する。図9に示すように、図7に示
す半導体装置との相違点は、第2の実施形態に係る第1
の埋め込み領域65が半導体基板50の上面から露出し
ているのに対し、本変形例に係る第1の埋め込み領域6
5Aの上面が延長ドレイン領域64に覆われるように埋
め込まれていることである。同様に、本変形例に係る第
2の埋め込み領域75Aも、その上面が素子形成領域7
4に覆われるように埋め込まれている。
【0079】このようにすると、製造工程において、第
1の埋め込み領域65A及び第2の埋め込み領域75A
が基板面から露出していないため、それぞれの上面に酸
化膜等が形成されなくなるので、所望のキャリア密度を
得やすくなる。
【0080】その上、第1の埋め込み領域65Aを延長
ドレイン領域64に完全に埋め込むことにより、高耐圧
MOSFET52の単位面積当たりのオン抵抗を低減で
きるようになる。
【0081】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置によると、一の
半導体基板に、低電圧回路部、高電圧回路部及び高耐圧
トランジスタを含む回路が形成されている場合に、低電
圧回路部と高電圧回路部との高耐圧分離が動的に可能と
なると共に、半導体基板における高耐圧トランジスタと
接続する配線電極が設けられる領域においても動的に高
耐圧分離を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を示
す概略的な構成図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を示
す平面構成図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を示
し、図2のIII−III線における断面構成図である。
【図4】本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る半
導体装置を示す断面構成図である。
【図5】本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る半
導体装置を示す断面構成図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を示
す概略的な構成図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を示
す断面構成図である。
【図8】本発明の第2の実施形態の第1変形例に係る半
導体装置を示す断面構成図である。
【図9】本発明の第2の実施形態の第2変形例に係る半
導体装置を示す断面構成図である。
【図10】従来のインバータ回路を示す概略的な構成図
である。
【図11】従来のインバータ回路を示す部分断面図であ
る。
【符号の説明】 10 半導体基板 11 高電圧回路部 12 低電圧回路部 13 高耐圧MOSFET 13a ドレイン電極(導電部材) 21 ドレインコンタクト領域 22 ソース領域 23 チャネル領域 24 延長ドレイン領域(第1のN型領域) 25 第1の埋め込み領域(第1のP型領域) 25 第1の埋め込み領域(第1のP型領域) 25A 第1の埋め込み領域(第1のP型領域) 26 絶縁膜 27 第1のゲート電極 28 第1の基板コンタクト領域 29 アンチパンチスルー領域 30 ソース電極 34 素子形成領域(第2のN型領域) 35 第2の埋め込み領域(第2のP型領域) 35A 第2の埋め込み領域(第2のP型領域) 37 第2のゲート電極 38 第2の基板コンタクト領域 40 基板電位電極 41 第3の埋め込み領域 50 半導体基板 51 低電圧回路部 52 高耐圧MOSFET 52a ドレイン電極 61 ドレインコンタクト領域 62 ソース領域 63 チャネル領域 64 延長ドレイン領域(第1のP型領域) 65 第1の埋め込み領域(第1のN型領域) 65A 第1の埋め込み領域(第1のN型領域) 66 絶縁膜 67 ゲート電極 68 基板コンタクト領域 69 アンチパンチスルー領域 70 ソース電極 74 素子形成領域(第2のP型領域) 75 第2の埋め込み領域(第2のN型領域) 75A 第2の埋め込み領域(第2のN型領域)
フロントページの続き Fターム(参考) 5F032 AB02 AB05 BA01 BA05 BA08 CA03 CA17 CA24 CA25 5F040 DA18 DB01 DC01 EF18 EK00 EM01 EM02 EM03 5F048 AA04 AA05 AB04 AC06 BC03 BC05 BD04 BE03 BH05

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P型の半導体基板に設けられた島状の第
    1のN型領域と、 前記半導体基板における前記第1のN型領域の周縁部の
    近傍に設けられ、前記第1のN型領域に対して逆方向バ
    イアス電圧が印加される環状の第1のP型領域と、 前記半導体基板に前記第1のN型領域と間隔をおいて設
    けられた島状の第2のN型領域と、 前記半導体基板における前記第2のN型領域の周縁部の
    近傍に設けられ、前記第2のN型領域に対して逆方向バ
    イアス電圧が印加される環状の第2のP型領域とを備え
    ていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第1のN型領域及び第2のN型領域
    は、動作電圧が印加されることにより、互いの空乏層が
    前記半導体基板の内部において十分に延びた状態で接す
    るように設けられていることを特徴とする請求項1に記
    載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のN型領域及び第2のN型領域
    の上に絶縁膜を介して設けられ、該第1のN型領域及び
    第2のN型領域に対して相対的に高い電圧を含む信号を
    伝達する導電部材をさらに備えていることを特徴とする
    請求項1又は2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 N型の半導体基板に設けられた島状の第
    1のP型領域と、 前記半導体基板における前記第1のP型領域の周縁部の
    近傍に設けられ、前記第1のP型領域に対して逆方向バ
    イアス電圧が印加される環状の第1のN型領域と、 前記半導体基板に前記第1のP型領域と間隔をおいて設
    けられた島状の第2のP型領域と、 前記半導体基板における前記第2のP型領域の周縁部の
    近傍に設けられ、前記第2のP型領域に対して逆方向バ
    イアス電圧が印加される環状の第2のN型領域とを備え
    ていることを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記第1のP型領域及び第2のP型領域
    は、動作電圧が印加されることにより、互いの空乏層が
    前記半導体基板の内部において十分に延びた状態で接す
    るように設けられていることを特徴とする請求項4に記
    載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記第1のP型領域及び第2のP型領域
    の上に絶縁膜を介して設けられ、該第1のP型領域及び
    第2のP型領域に対して相対的に低い電圧を含む信号を
    伝達する導電部材をさらに備えていることを特徴とする
    請求項4又は5に記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 第1導電型の半導体基板に互いに間隔を
    おいて設けられた第2導電型のソース領域及び第2導電
    型のドレインコンタクト領域と、 前記半導体基板に、前記ドレインコンタクト領域を囲む
    と共に前記ソース領域との間にチャネル領域が形成され
    るように前記ソース領域と間隔をおいて設けられた第2
    導電型の延長ドレイン領域と、 前記半導体基板における前記延長ドレイン領域の周縁部
    の近傍に環状に設けられ、前記延長ドレイン領域と逆方
    向バイアス電圧が印加される第1導電型の埋め込み領域
    と、 前記チャネル領域の上に絶縁膜を介して設けられたゲー
    ト電極と、 前記半導体基板における前記延長ドレイン領域に対して
    前記ソース領域と反対側の領域に、前記延長ドレイン領
    域と間隔をおいて設けられた第2導電型の素子形成領域
    と、 前記半導体基板における前記素子形成領域の周縁部の近
    傍に環状に設けられ、前記素子形成領域と逆方向バイア
    ス電圧が印加される第1導電型の他の埋め込み領域と、 前記延長ドレイン領域及び素子形成領域の上に絶縁膜を
    介して設けられ、前記延長ドレイン領域及び素子形成領
    域に対して信号を伝達する導電部材とを備えていること
    を特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記素子形成領域における前記第2の埋
    め込み領域の内側には、比較的低耐圧の回路素子が形成
    されていることを特徴とする請求項7に記載の半導体装
    置。
  9. 【請求項9】 前記ドレインコンタクト領域と前記回路
    素子とは、前記導電部材により電気的に接続されている
    ことを特徴する請求項8に記載の半導体装置。
  10. 【請求項10】 前記半導体基板における、前記ソース
    領域、チャネル領域及び延長ドレイン領域、並びに前記
    素子形成領域を除く領域には他の回路素子が形成されて
    いることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
  11. 【請求項11】 前記素子形成領域の回路素子における
    動作基準電位は、前記ドレインコンタクト領域及び前記
    他の回路素子における動作基準電位よりも高く設定され
    ていることを特徴とする請求項10に記載の半導体装
    置。
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