JP2005286079A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2005286079A
JP2005286079A JP2004097371A JP2004097371A JP2005286079A JP 2005286079 A JP2005286079 A JP 2005286079A JP 2004097371 A JP2004097371 A JP 2004097371A JP 2004097371 A JP2004097371 A JP 2004097371A JP 2005286079 A JP2005286079 A JP 2005286079A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
potential
type
cell
diffusion layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004097371A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4726428B2 (en
Inventor
Takashi Shimizu
隆史 清水
Fusao Shimokawa
房男 下川
Mitsuhiro Makihara
光宏 牧原
Makoto Sato
佐藤  誠
Hiroyuki Yodogawa
浩行 淀川
Takeshi Yamazaki
武志 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2004097371A priority Critical patent/JP4726428B2/en
Publication of JP2005286079A publication Critical patent/JP2005286079A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4726428B2 publication Critical patent/JP4726428B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of preventing current leaks, decreasing the number of erroneous operations, and reducing power consumption. <P>SOLUTION: A voltage source 11a applies a potential higher than that of an n<SP>+</SP>diffusion layer 41c to the p<SP>+</SP>diffusion layer 43c of the cell to be driven. This causes a current to flow to a thin-film resistor 30c for the production of heat. A voltage source 11b applies a potential higher than the potential of the p<SP>+</SP>diffusion layer 43 to the n<SP>+</SP>diffusion layers 41 of the cells other than the cell to be driven. A voltage source 12 applies a negative potential to a p-substrate 50. No current leak occurs because the bias between the n<SP>+</SP>diffusion layers 41 of the cells other than the cell to be driven, and the p<SP>+</SP>diffusion layer 43 is reverse to the bias between the n<SP>-</SP>diffusion 42 and the p-substrate 50. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、導波路型光スイッチなどの駆動回路として用いられる発熱型の半導体装置に係り、特に半導体装置を構成する素子間における電流の回り込みの改善を図った半導体装置に関する。   The present invention relates to a heat generating semiconductor device used as a drive circuit such as a waveguide type optical switch, and more particularly to a semiconductor device in which current wraparound is improved between elements constituting the semiconductor device.

微小領域を加熱する用途で用いられる発熱素子として薄膜ヒータが提案されている。複数の薄膜ヒータを含むセルを行列状に配置した集積型の半導体装置は光通信システム用の導波路型光スイッチなどに応用されている。以下、半導体装置の導波路型光スイッチへの応用例について説明する。   A thin film heater has been proposed as a heating element used for heating a minute region. An integrated semiconductor device in which cells including a plurality of thin film heaters are arranged in a matrix is applied to a waveguide type optical switch for an optical communication system. Hereinafter, application examples of the semiconductor device to the waveguide type optical switch will be described.

導波路型光スイッチは、光通信システムにおいて通信路となる光路の切り替えを行う素子である。導波路型光スイッチにおいては、行方向に並ぶ複数の光導波路と列方向に並ぶ複数の光導波路とが交差し、この交差部に溝が設けられ、溝の上部に上記の発熱素子が配置されている。この溝の中には、屈折率が光導波路のコア部と同程度の液体が注入されている。この液体が交差部にある場合、光導波路中を通る光は液体を透過して同じ光導波路中を直進する。また、液体が発熱素子の通電加熱を受けた場合、液体は交差部から移動し、液体がなくなった交差部には空気が移動する。この状態では、光導波路中を通る光は溝の壁面で全反射し、他の光導波路中を進む。以上のようにして光路の切り替えが行われる。   A waveguide type optical switch is an element that switches an optical path serving as a communication path in an optical communication system. In a waveguide type optical switch, a plurality of optical waveguides arranged in the row direction intersect with a plurality of optical waveguides arranged in the column direction, and a groove is provided at the intersection, and the above-described heating element is disposed above the groove. ing. A liquid having a refractive index similar to that of the core portion of the optical waveguide is injected into the groove. When this liquid is at the intersection, light passing through the optical waveguide passes through the liquid and travels straight through the same optical waveguide. Further, when the liquid is energized and heated by the heat generating element, the liquid moves from the intersection, and the air moves to the intersection where the liquid disappears. In this state, the light passing through the optical waveguide is totally reflected by the wall surface of the groove and travels through the other optical waveguide. The optical path is switched as described above.

図6は、上述した導波路型光スイッチに用いられる半導体装置の上面図である。なお、図中の各構成は簡略化のためにブロック図で描かれている。これは以後の説明に用いられる図面においても同様である。図において、1は行電力線であり、2は列電力線である。3は薄膜ヒータであり、通電時のジュール加熱によって発熱する。行電力線1および列電力線2の交差部は多層化されており、両者が交わることはない。特定の行電力線1と列電力線2との間にある電圧を与えると、両者に接続されている薄膜ヒータ3に電流が流れ、薄膜ヒータ3は熱を発生する。   FIG. 6 is a top view of a semiconductor device used for the waveguide type optical switch described above. In addition, each structure in a figure is drawn with the block diagram for the simplification. The same applies to the drawings used in the following description. In the figure, 1 is a row power line, and 2 is a column power line. 3 is a thin film heater which generates heat by Joule heating during energization. The intersecting portion of the row power line 1 and the column power line 2 is multi-layered so that they do not intersect. When a certain voltage is applied between the specific row power line 1 and the column power line 2, a current flows through the thin film heater 3 connected to both, and the thin film heater 3 generates heat.

しかし、図6で示される半導体装置においては、電位を与えられた行電力線1および列電力線2に対応する駆動対象の薄膜ヒータ3以外の薄膜ヒータ3に逆向きの電流が流れてしまう。例えば、行電力線1bと列電力線2bとの間に電位差を与え、薄膜ヒータ3eに電流が流れるようにしたとする。この場合、薄膜ヒータ3aや、3c、3g、3i等にも薄膜ヒータ3eとは逆向きの電流が回り込むことがある。   However, in the semiconductor device shown in FIG. 6, a reverse current flows through the thin film heaters 3 other than the thin film heater 3 to be driven corresponding to the row power line 1 and the column power line 2 to which the potential is applied. For example, it is assumed that a potential difference is applied between the row power line 1b and the column power line 2b so that a current flows through the thin film heater 3e. In this case, a current in the direction opposite to that of the thin film heater 3e may also flow into the thin film heater 3a, 3c, 3g, 3i, or the like.

図7は逆向きの電流の改善を図った半導体装置の上面図である。図において、4はダイオードであり、電流が逆向きに流れることを防いでいる。特定の行電力線1に正の電位を与え、列電力線2には、その行電力線1の電位よりも低い電位を与えると、対応する薄膜ヒータ3に電力が供給され、薄膜ヒータ3は熱を発生する。   FIG. 7 is a top view of the semiconductor device in which the reverse current is improved. In the figure, 4 is a diode, which prevents current from flowing in the opposite direction. When a positive potential is applied to a specific row power line 1 and a potential lower than that of the row power line 1 is applied to the column power line 2, power is supplied to the corresponding thin film heater 3, and the thin film heater 3 generates heat. To do.

前述した導波路型光スイッチに応用される半導体装置においては、単位セルの一辺の長さは約250μmである。なお、特許文献1には、発熱素子を駆動源とする導波路型光スイッチが記載されている。
特開2000−244610号公報
In the semiconductor device applied to the waveguide type optical switch described above, the length of one side of the unit cell is about 250 μm. Patent Document 1 describes a waveguide type optical switch that uses a heating element as a drive source.
JP 2000-244610 A

従来の半導体装置においては、行列状に配置された薄膜ヒータのうち、所望の薄膜ヒータ以外の薄膜ヒータに電流が回り込むことを防止するため、図7のように薄膜ヒータとダイオードとが行列状に配列されていた。この構造は、単体のダイオードを複数個並べることにより実現することもできるが、導波路型光スイッチへの応用例においては、薄膜ヒータ間の間隔が約250μmと狭いため、半導体基板上にダイオード構造を集積化することにより実現する必要がある。   In the conventional semiconductor device, the thin film heater and the diode are arranged in a matrix as shown in FIG. 7 in order to prevent a current from flowing into a thin film heater other than the desired thin film heater among the thin film heaters arranged in a matrix. Was arranged. This structure can be realized by arranging a plurality of single diodes. However, in the application example to the waveguide type optical switch, the distance between the thin film heaters is as narrow as about 250 μm, so that the diode structure is formed on the semiconductor substrate. Need to be realized by integrating.

集積化されたダイオード構造を図8に示す。この構造は以下のように形成される。P型の単結晶からなるP基板50に数μmの深さのN拡散層42を形成し、この領域内にN拡散層41とP拡散層43とを形成する。N拡散層42は低濃度の拡散領域であり、N拡散層41およびP拡散層43は高濃度の拡散領域である。N拡散層41、N拡散層42、およびP拡散層43によってダイオードが構成される。続いて、P拡散層43(またはN拡散層41)上に薄膜ヒータを形成する。図において、12は薄膜ヒータの抵抗分を示す薄膜抵抗である。行(または列)方向に隣接する薄膜抵抗30どうしを行方向の配線で接続し、列(または行)方向に隣接するN拡散層41(またはP拡散層43)どうしを列方向の配線で接続する。なお、図において60は保護膜用のフィールド酸化膜であり、11は薄膜抵抗30に電圧を印加するための電圧源である。12は基板バイアス用の電圧源であり、P基板50とN拡散層42との間を逆バイアスに保ち、電流が流れることを防止している。 An integrated diode structure is shown in FIG. This structure is formed as follows. An N diffusion layer 42 having a depth of several μm is formed on a P substrate 50 made of a P-type single crystal, and an N + diffusion layer 41 and a P + diffusion layer 43 are formed in this region. The N diffusion layer 42 is a low concentration diffusion region, and the N + diffusion layer 41 and the P + diffusion layer 43 are high concentration diffusion regions. The N + diffusion layer 41, the N diffusion layer 42, and the P + diffusion layer 43 constitute a diode. Subsequently, a thin film heater is formed on the P + diffusion layer 43 (or N + diffusion layer 41). In the figure, reference numeral 12 denotes a thin film resistor indicating the resistance of the thin film heater. The thin film resistors 30 adjacent in the row (or column) direction are connected by wiring in the row direction, and the N + diffusion layers 41 (or P + diffusion layers 43) adjacent in the column (or row) direction are connected in the column direction. Connect with. In the figure, 60 is a field oxide film for a protective film, and 11 is a voltage source for applying a voltage to the thin film resistor 30. Reference numeral 12 denotes a substrate bias voltage source which maintains a reverse bias between the P substrate 50 and the N diffusion layer 42 to prevent current from flowing.

図9は上記のダイオード構造を有する半導体装置の上面図である。図において、所望の薄膜ヒータ3に電圧を印加するためには、この薄膜ヒータ3が接続されている行電力線1に正の電圧を印加し、その薄膜ヒータ3が接続されている列電力線2を接地する。例えば、行電力線1bに電圧を印加し、列電力線2bを接地すると、薄膜ヒータ3eおよびダイオード4eに電流が流れる。しかし、この場合、隣接する薄膜ヒータ3dおよび3f等にも電流が回り込み、消費電力が大きくなってしまうという問題があった。   FIG. 9 is a top view of the semiconductor device having the above diode structure. In the figure, in order to apply a voltage to a desired thin film heater 3, a positive voltage is applied to the row power line 1 to which the thin film heater 3 is connected, and the column power line 2 to which the thin film heater 3 is connected. Ground. For example, when a voltage is applied to the row power line 1b and the column power line 2b is grounded, a current flows through the thin film heater 3e and the diode 4e. However, in this case, there is a problem that current flows around the adjacent thin film heaters 3d and 3f and the power consumption increases.

以下、上記の電流の回り込み(漏れ電流)が発生する原因について説明する。図10はダイオード構造を有する従来の半導体装置の断面図である。半導体装置を形成するプロセスにおいては、ナトリウム等のイオン性物質が混入することがある。また、別の例として、導波路型光スイッチを作製するプロセスにおいては、半導体装置の上に、ナトリウムを含むガラスを陽極接合によって接合し、蓋をすることが行われる。これらの工程によって発生するナトリウム等のイオン性物質が侵入し、フィールド酸化膜60を汚染すると、隣り合うN拡散層42間のフィールド酸化膜60の直下に反転層100が生じる。反転層100の電荷はN拡散層42の電荷と同じ極性なので、N拡散層42に電流が流れる。 Hereinafter, the cause of the current wraparound (leakage current) will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device having a diode structure. In a process for forming a semiconductor device, an ionic substance such as sodium may be mixed. As another example, in a process for manufacturing a waveguide type optical switch, glass containing sodium is bonded to a semiconductor device by anodic bonding and then covered. When an ionic substance such as sodium generated by these steps enters and contaminates the field oxide film 60, the inversion layer 100 is formed immediately below the field oxide film 60 between the adjacent N diffusion layers 42. Because it is the same polarity as the charge of the diffusion layer 42, N - - charge in the inversion layer 100 is N current flows to the diffusion layer 42.

この電流により、寄生トランジスタが導通し、寄生トランジスタ電流が発生する。図11を用いて寄生トランジスタ電流の発生を説明する。図10のように反転層100が生じると、N拡散層42、P基板50、およびN拡散層42からなる寄生バイポーラトランジスタ201のコレクタC1−エミッタE1間を電流が流れる。続いて、P拡散層43、N拡散層42、およびP基板50からなる寄生バイポーラトランジスタ202のベースB2を電流が流れ、寄生バイポーラトランジスタ202が導通する。これにより、寄生バイポーラトランジスタ201のベースB1に電流が流れ、寄生バイポーラトランジスタ201が導通する(サイリスタ動作)。 This current causes the parasitic transistor to conduct, and a parasitic transistor current is generated. The generation of parasitic transistor current will be described with reference to FIG. When the inversion layer 100 is generated as shown in FIG. 10, a current flows between the collector C1 and the emitter E1 of the parasitic bipolar transistor 201 composed of the N diffusion layer 42, the P 2 substrate 50, and the N 2 diffusion layer 42. Subsequently, a current flows through the base B2 of the parasitic bipolar transistor 202 including the P + diffusion layer 43, the N diffusion layer 42, and the P substrate 50, and the parasitic bipolar transistor 202 becomes conductive. As a result, a current flows through the base B1 of the parasitic bipolar transistor 201, and the parasitic bipolar transistor 201 becomes conductive (thyristor operation).

以上のような電流の回り込みが発生することにより、図12に示されるように、主電流300以外に複数の回り込み電流301が発生するという問題があった。これにより、上記の薄膜ヒータを備えた半導体装置が所望の特定部位のみを加熱するばかりでなく、回り込み電流によって他の部位も加熱してしまうという誤動作が発生していた。また、回り込み電流によって消費電力が増大するという問題もあった。   When the current sneak occurs as described above, there is a problem that a plurality of sneak currents 301 are generated in addition to the main current 300 as shown in FIG. As a result, the semiconductor device provided with the above-described thin film heater not only heats only a desired specific part, but also malfunctions that other parts are heated by a sneak current. There is also a problem that power consumption increases due to a sneak current.

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、漏れ電流を防ぎ、誤動作および消費電力を低減することができる半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of preventing leakage current and reducing malfunction and power consumption.

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、P型の半導体基板の主面に形成されたN型の第1領域と、該第1領域の表面に形成されたP型の第2領域およびN型の第3領域とからなるダイオードと、前記第2領域または前記第3領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、前記一端が前記第2領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第3領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第2領域を接続する信号線と、駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第3領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、前記第1の場合には、前記駆動対象のセルを除く、前記信号線に接続された複数のセルの前記第3領域に対して電位を与え、前記第2の場合には、前記駆動対象のセルを除く、前記信号線に接続された複数のセルの前記電流駆動素子の前記他端に対して電位を与える第2の手段と、前記半導体基板に対して電位を与える第3の手段とを具備し、前記第2の手段によって前記第3領域に与えられる電位は、前記第1の手段によって前記第2領域に与えられる電位よりも高く、前記第3の手段によって与えられる電位は、駆動対象のセル中の前記第3領域の電位よりも低いことを特徴とする半導体装置である。   The present invention has been made to solve the above-described problems. The invention according to claim 1 is directed to an N-type first region formed on a main surface of a P-type semiconductor substrate, and the first region. A plurality of cells including a diode formed of a P-type second region and an N-type third region formed on the surface, and a current driving element having one end connected to the second region or the third region; In the first case where the one end is connected to the second region, the other ends of the plurality of current driving elements are connected, and in the second case where the one end is connected to the third region. Is a first that applies a potential higher than the potential of the third region of the cell to be driven to the signal line connecting the plurality of second regions and the signal line connected to the cell to be driven. And in the first case, connected to the signal line, excluding the cell to be driven A potential is applied to the third region of the plurality of cells, and in the second case, the other end of the current driving element of the plurality of cells connected to the signal line, excluding the cell to be driven And a third means for applying a potential to the semiconductor substrate. The potential applied to the third region by the second means is the first means. The semiconductor device is characterized in that the potential applied to the second region by the means is higher and the potential applied by the third means is lower than the potential of the third region in the cell to be driven.

請求項2に記載の発明は、N型の半導体基板の主面に形成されたP型の第1領域と、該第1領域の表面に形成されたP型の第2領域およびN型の第3領域とからなるダイオードと、前記第2領域または前記第3領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、前記一端が前記第2領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第3領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第2領域を接続する信号線と、駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第3領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、前記第1の場合には、前記駆動対象のセルを除く、前記信号線に接続された複数のセルの前記第3領域に対して電位を与え、前記第2の場合には、前記駆動対象のセルを除く、前記信号線に接続された複数のセルの前記電流駆動素子の前記他端に対して電位を与える第2の手段と、前記半導体基板に対して電位を与える第3の手段とを具備し、前記第2の手段によって前記第3領域に与えられる電位は、前記第1の手段によって前記第2領域に与えられる電位よりも低く、前記第3の手段によって与えられる電位は、駆動対象のセル中の前記第3領域の電位よりも高いことを特徴とする半導体装置である。   According to a second aspect of the present invention, a P-type first region formed on a main surface of an N-type semiconductor substrate, a P-type second region formed on the surface of the first region, and an N-type first region A plurality of cells including a diode composed of three regions, the second region or a current driving element having one end connected to the third region, and the first end connected to the second region. In the second case, the other ends of the plurality of current drive elements are connected, and the one end is connected to the third region. In the second case, the signal lines connecting the plurality of second regions and driving are connected. First means for applying a potential higher than the potential of the third region of the cell to be driven to the signal line connected to the target cell; and in the first case, A potential is applied to the third region of the plurality of cells connected to the signal line excluding the cell, and the first region In the case of 2, the second means for applying a potential to the other end of the current driving element of the plurality of cells connected to the signal line, excluding the driving target cell, and the semiconductor substrate And the third means for applying a potential to the third region by the second means is lower than the potential applied to the second region by the first means. The semiconductor device is characterized in that the potential applied by the means is higher than the potential of the third region in the cell to be driven.

請求項3に記載の発明は、P型の半導体基板の主面に形成されたN型の第1領域と、該第1領域の表面に形成されたP型の第2領域およびN型の第3領域とからなるダイオードと、前記第2領域または前記第3領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、隣り合う前記第1領域の間の前記主面に形成された高濃度のP型の第4領域と、前記一端が前記第2領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第3領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第1領域を接続する信号線と、駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第3領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、前記第4領域に対して、前記第3領域の電位よりも低い電位を与える第2の手段と、前記半導体基板に対して、前記第3領域の電位よりも低い電位を与える第3の手段とを具備することを特徴とする半導体装置である。   According to a third aspect of the present invention, an N-type first region formed on a main surface of a P-type semiconductor substrate, a P-type second region formed on a surface of the first region, and an N-type first region A plurality of cells including a diode composed of three regions and the second region or a current driving element having one end connected to the third region; and formed on the main surface between the adjacent first regions. In the first case where the high-concentration P-type fourth region and the one end are connected to the second region, the other ends of the plurality of current driving elements are connected, and the one end is the third In the second case of being connected to a region, the third of the cell to be driven is connected to the signal line connecting the plurality of first regions and the signal line connected to the cell to be driven. A first means for applying a potential higher than the potential of the region, and a potential of the third region relative to the fourth region; A semiconductor device comprising: a second means for applying a low potential; and a third means for applying a potential lower than the potential of the third region to the semiconductor substrate.

請求項4に記載の発明は、N型の半導体基板の主面に形成されたP型の第1領域と、該第1領域の表面に形成されたP型の第2領域およびN型の第3領域とからなるダイオードと、前記第2領域または前記第3領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、隣り合う前記第1領域の間の前記主面に形成された高濃度のN型の第4領域と、前記一端が前記第2領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第3領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第1領域を接続する信号線と、駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第3領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、前記第4領域に対して、前記第2領域の電位よりも高い電位を与える第2の手段と、前記半導体基板に対して、前記第2領域の電位よりも高い電位を与える第3の手段とを具備することを特徴とする半導体装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a P-type first region formed on the main surface of the N-type semiconductor substrate, a P-type second region formed on the surface of the first region, and an N-type first region. A plurality of cells including a diode composed of three regions and the second region or a current driving element having one end connected to the third region; and formed on the main surface between the adjacent first regions. In the first case where the high-concentration N-type fourth region and the one end are connected to the second region, the other ends of the plurality of current driving elements are connected, and the one end is the third In the second case of being connected to a region, the third of the cell to be driven is connected to the signal line connecting the plurality of first regions and the signal line connected to the cell to be driven. A first means for applying a potential higher than the potential of the region, and the potential of the second region relative to the fourth region; A semiconductor device comprising: a second means for applying a high potential; and a third means for applying a potential higher than the potential of the second region to the semiconductor substrate.

請求項5に記載の発明は、高濃度のP型の半導体基板の主面上に形成されたN型層と、該N型層の表面に形成されたP型の第1領域およびN型の第2領域とからなるダイオードと、前記第1領域または前記第2領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、前記N型層中の、隣り合う前記セルの間に、前記N型層の表面と前記主面とを接続するように形成された高濃度のP型の第3領域と、前記一端が前記第1領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第2領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第1領域を接続する信号線と、駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第2領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、前記半導体基板に対して、前記第2領域の電位よりも低い電位を与える第2の手段とを具備することを特徴とする半導体装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, an N-type layer formed on a main surface of a high-concentration P-type semiconductor substrate, a P-type first region and an N-type layer formed on the surface of the N-type layer A plurality of cells each including a diode formed of a second region and a current driving element having one end connected to the first region or the second region; and between the adjacent cells in the N-type layer In a first case where a high-concentration P-type third region formed so as to connect the surface of the N-type layer and the main surface, and the one end connected to the first region, In the second case where the other ends of the plurality of current driving elements are connected and the one end is connected to the second region, a signal line connecting the plurality of first regions and a cell to be driven are connected. First means for applying a potential higher than a potential of the second region of the cell to be driven to the connected signal line. , With respect to the semiconductor substrate, a semiconductor device characterized by comprising a second means for providing a potential lower than the potential of the second region.

請求項6に記載の発明は、高濃度のN型の半導体基板の主面上に形成されたP型層と、該P型層の表面に形成されたP型の第1領域およびN型の第2領域とからなるダイオードと、前記第1領域または前記第2領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、前記P型層中の、隣り合う前記セルの間に、前記N型層の表面と前記主面とを接続するように形成された高濃度のP型の第3領域と、前記一端が前記第1領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第2領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第1領域を接続する信号線と、駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第2領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、前記半導体基板に対して、前記第1領域の電位よりも高い電位を与える第2の手段とを具備することを特徴とする半導体装置である。   According to a sixth aspect of the present invention, a P-type layer formed on a main surface of a high-concentration N-type semiconductor substrate, a P-type first region formed on the surface of the P-type layer, and an N-type A plurality of cells including a diode composed of a second region and a current driving element having one end connected to the first region or the second region; and between the adjacent cells in the P-type layer In a first case where a high-concentration P-type third region formed so as to connect the surface of the N-type layer and the main surface, and the one end connected to the first region, In the second case where the other ends of the plurality of current driving elements are connected and the one end is connected to the second region, a signal line connecting the plurality of first regions and a cell to be driven are connected. First means for applying a potential higher than a potential of the second region of the cell to be driven to the connected signal line. , With respect to the semiconductor substrate, a semiconductor device characterized by comprising a second means for providing a potential higher than the potential of the first region.

請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項6のいずれかの項に記載の半導体装置において、前記電流駆動素子は、通電時のジュール熱によって発熱する素子であることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects, the current driving element is an element that generates heat due to Joule heat during energization. .

本発明によれば、漏れ電流を防ぎ、誤動作および消費電力を低減することができるという効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain an effect of preventing leakage current and reducing malfunction and power consumption.

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による半導体装置の断面構造を示す断面図である。この半導体装置においては、電流の回り込みを防止するために、通電するPN接合を除く他のPN接合が逆バイアスとなるように、電圧が印加される。図1において、N拡散層41、N拡散層42c、およびP拡散層43からなるダイオードと、薄膜抵抗30とによって1つのセルが構成される。11aは駆動対象のセルに対して電圧を印加する電圧源である。また、11bは、回り込み電流を防ぐために、駆動対象のセルを除く他のセル中のN拡散層41b、41d、および41eに対して逆バイアスの電圧を印加する電圧源である。12はP基板50に対して負電圧を印加する電圧源である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In this semiconductor device, a voltage is applied so that other PN junctions except the PN junction to be energized are reverse-biased in order to prevent current from flowing. In FIG. 1, a diode composed of an N + diffusion layer 41, an N diffusion layer 42 c, and a P + diffusion layer 43 and the thin film resistor 30 constitute one cell. A voltage source 11a applies a voltage to a cell to be driven. Reference numeral 11b denotes a voltage source that applies a reverse bias voltage to the N + diffusion layers 41b, 41d, and 41e in the other cells excluding the cell to be driven in order to prevent a sneak current. A voltage source 12 applies a negative voltage to the P substrate 50.

電圧源11aによって、P拡散層43cの電位はN拡散層41cの電位よりも高くなり、P拡散層43cとN拡散層41cとの間のPN接合に対するバイアスは順バイアスとなる。これにより、薄膜抵抗30cに電流が流れ、熱が発生する。駆動対象のセルを除く他のセル中のN拡散層41b、41d、41eには、電圧源11bにより電圧が印加されている。P拡散層43の電位Vと駆動対象のセルを除く他のセルのN拡散層41の電位Vとの関係は、V<Vである。駆動対象のセルを除く他のセルにおいては、N拡散層41とP拡散層43との間のバイアスは逆バイアスなので、N拡散層41とP拡散層43との間に漏れ電流は発生しない。 By a voltage source 11a, the potential of the P + diffusion layer 43c is higher than the potential of the N + diffusion layer 41c, the bias for the PN junction between the P + diffusion layer 43c and the N + diffusion layer 41c becomes forward biased. Thereby, a current flows through the thin film resistor 30c, and heat is generated. A voltage is applied from the voltage source 11b to the N + diffusion layers 41b, 41d, and 41e in the other cells excluding the cell to be driven. The relationship between the potential V 1 of the P + diffusion layer 43 and the potential V 2 of the N + diffusion layer 41 of other cells excluding the cell to be driven is V 1 <V 2 . In other cells excluding the cell to be driven, the bias between the N + diffusion layer 41 and the P + diffusion layer 43 is a reverse bias, and thus a leakage current between the N + diffusion layer 41 and the P + diffusion layer 43. Does not occur.

また、P基板50に対して負電圧が印加されているので、P基板50の電位Vと駆動対象のセル中のN拡散層41cの電位Vとの関係は、V<Vである。N拡散層41cの電位VとP拡散層43の電位Vとの関係は、V<Vである。したがって、N拡散層42とP基板50との間のバイアスは逆バイアスとなるので、N拡散層42とP基板50との間に漏れ電流は発生しない。なお、P基板50に対して印加する電圧は負電圧に限定されず、V<Vの関係が満たされればよい。 Also, P - since the negative voltage to the substrate 50 is applied, P - relationship between the potential V 4 of the N + diffusion layer 41c in potential V 3 and the driving target cell substrate 50, V 3 < V is 4. Relationship between the potential V 1 of the N + diffusion layer 41c potential V 4 in a P + diffusion layer 43 is V 4 <V 1. Accordingly, since the bias between the N diffusion layer 42 and the P 2 substrate 50 is a reverse bias, no leakage current is generated between the N 2 diffusion layer 42 and the P 2 substrate 50. Note that the voltage applied to the P substrate 50 is not limited to a negative voltage, as long as the relationship of V 3 <V 4 is satisfied.

なお、半導体基板としてP基板50に代えて、N基板を用いてもよい。その場合、N拡散層42に代えてP拡散層とする。駆動対象のセル中のP拡散層の電位がN拡散層の電位よりも高くなるようにバイアスされ、駆動対象の薄膜抵抗に電流が流れる。また、駆動対象のセルを除く他のセル中のN拡散層の電位がP拡散層の電位よりも高くなるようにバイアスされ、N基板の電位が全てのN拡散層の電位よりも高くなるようにバイアスされる。 Note that an N substrate may be used instead of the P substrate 50 as the semiconductor substrate. In that case, a P diffusion layer is used instead of the N diffusion layer 42. The P + diffusion layer in the cell to be driven is biased so that the potential of the P + diffusion layer is higher than the potential of the N + diffusion layer, and a current flows through the thin film resistor to be driven. Further, the potential of the N + diffusion layer in other cells excluding the cell to be driven is biased so as to be higher than the potential of the P + diffusion layer, so that the potential of the N substrate is higher than the potentials of all the N + diffusion layers. Also biased to be higher.

図2は上記の半導体装置および外部の制御回路の上面図である。図において、13はP型のMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタであるPMOSである。また、14はN型のMOSトランジスタであるNMOSである。15はPMOS13およびNMOS14のゲート電極に電圧を与え、PMOS13およびNMOS14のオン/オフを制御する制御部である。70は薄膜ヒータ3およびダイオード4を含むダイオードアレイである。   FIG. 2 is a top view of the semiconductor device and the external control circuit. In the figure, reference numeral 13 denotes a PMOS which is a P-type MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor. Reference numeral 14 denotes an NMOS which is an N-type MOS transistor. A control unit 15 applies voltage to the gate electrodes of the PMOS 13 and the NMOS 14 and controls on / off of the PMOS 13 and the NMOS 14. Reference numeral 70 denotes a diode array including the thin film heater 3 and the diode 4.

PMOS13およびNMOS14は対となって配置される。対となるPMOS13およびNMOS14において、ドレイン電極が共通となって行電力線1または列電力線2に接続されている。また、PMOS13のソース電極には正の電圧が印加され、NMOS14のソース電極は接地されている。PMOS13およびNMOS14のゲート電極は共通であり、制御部15に接続されている。   The PMOS 13 and the NMOS 14 are arranged in pairs. In the paired PMOS 13 and NMOS 14, the drain electrode is shared and connected to the row power line 1 or the column power line 2. A positive voltage is applied to the source electrode of the PMOS 13 and the source electrode of the NMOS 14 is grounded. The gate electrodes of the PMOS 13 and the NMOS 14 are common and are connected to the control unit 15.

特定の薄膜ヒータ3、例えば薄膜ヒータ3fに通電させる場合の動作は以下のようになる。制御部15はPMOS13bおよびNMOS14bのゲート電極にゼロ電圧を印加し、PMOS13fおよびNMOS14fのゲート電極に正の電圧を印加する。これにより、PMOS13bがオン、NMOS14bがオフとなり、行電力線1bに正の電圧が印加される。また、PMOS13fがオフ、NMOS14fがオンとなり、列電力線2cは接地される。したがって、薄膜ヒータ3fおよびダイオード4fに電流が流れる。   The operation when energizing a specific thin film heater 3, for example, the thin film heater 3f, is as follows. The controller 15 applies a zero voltage to the gate electrodes of the PMOS 13b and NMOS 14b, and applies a positive voltage to the gate electrodes of the PMOS 13f and NMOS 14f. As a result, the PMOS 13b is turned on, the NMOS 14b is turned off, and a positive voltage is applied to the row power line 1b. Further, the PMOS 13f is turned off, the NMOS 14f is turned on, and the column power line 2c is grounded. Therefore, a current flows through the thin film heater 3f and the diode 4f.

また、制御部15はPMOS13a、13cおよびNMOS14a、14cのゲート電極に正の電圧を印加し、PMOS13d、13eおよびNMOS14d、14eのゲート電極にゼロ電圧を印加する。これにより、PMOS13aおよび13cがオフ、NMOS14aおよび14cがオンとなり、行電力線1aおよび1cに負の電圧が印加される。また、PMOS13dおよび13eがオン、NMOS14dおよび14eがオフとなり、列電力線2aおよび2bに正の電圧が印加される。したがって、駆動対象のセル中のダイオード4fを除く他のダイオード4には逆バイアスの電圧が印加されるので、これらのダイオード4およびそれらに接続された薄膜ヒータ3には電流が流れない。   The control unit 15 applies a positive voltage to the gate electrodes of the PMOSs 13a and 13c and the NMOSs 14a and 14c, and applies a zero voltage to the gate electrodes of the PMOSs 13d and 13e and the NMOSs 14d and 14e. As a result, the PMOSs 13a and 13c are turned off, the NMOSs 14a and 14c are turned on, and a negative voltage is applied to the row power lines 1a and 1c. Further, the PMOSs 13d and 13e are turned on, the NMOSs 14d and 14e are turned off, and a positive voltage is applied to the column power lines 2a and 2b. Therefore, since a reverse bias voltage is applied to the other diodes 4 except the diode 4f in the cell to be driven, no current flows through these diodes 4 and the thin film heater 3 connected thereto.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は第2の実施形態による半導体装置の断面構造を示す断面図である。この半導体装置においては、隣り合うN拡散層42の間にP拡散層80が設けられる。このP拡散層80は、反転層が、隣り合うN拡散層42の間にまたがるように形成されるのを防いでいる。P拡散層80は、ホウ素等の不純物(アクセプタ)が高濃度で拡散されたP型の拡散層である。不純物濃度は1018/cm以上であることが望ましい。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a sectional view showing a sectional structure of the semiconductor device according to the second embodiment. In this semiconductor device, a P + diffusion layer 80 is provided between adjacent N diffusion layers 42. The P + diffusion layer 80 prevents the inversion layer from being formed so as to straddle between the adjacent N diffusion layers 42. The P + diffusion layer 80 is a P-type diffusion layer in which impurities (acceptors) such as boron are diffused at a high concentration. The impurity concentration is desirably 10 18 / cm 3 or more.

図3において、電圧源11aによって、P拡散層43bの電位はN拡散層41bの電位よりも高くなり、P拡散層43bとN拡散層41bとの間のPN接合に対するバイアスは順バイアスとなる。これにより、薄膜抵抗30bに電流が流れ、熱が発生する。N拡散層41aには電圧が印加されず、開放状態となっている。なお、N拡散層41aは、開放状態であるか、またはP拡散層43の電位よりも高い電位が与えられた状態であることが望ましい。 3, the voltage source 11a, P + potential of the diffusion layer 43b is higher than the potential of the N + diffusion layer 41b, the bias for the PN junction between the P + diffusion layer 43b and the N + diffusion layer 41b is sequentially It becomes a bias. Thereby, a current flows through the thin film resistor 30b and heat is generated. No voltage is applied to the N + diffusion layer 41a, and the N + diffusion layer 41a is in an open state. Note that the N + diffusion layer 41a is preferably in an open state or in a state where a potential higher than the potential of the P + diffusion layer 43 is applied.

電圧源11bによって、N拡散層41bの電位は、P拡散層80の電位よりも高くなる。これにより、N拡散層41bとP拡散層80との間のPN接合は逆バイアスとなる。したがって、N拡散層41bとP拡散層80との間に漏れ電流は発生しない。また、隣り合うN拡散層42の間にP拡散層80が設けられる。このP拡散層80は、反転層が、隣り合うN拡散層42の間にまたがるように形成されるのを防ぎ、寄生バイポーラトランジスタが誤って導通するのを防いでいる。 Due to the voltage source 11b, the potential of the N + diffusion layer 41b becomes higher than the potential of the P + diffusion layer 80. As a result, the PN junction between the N + diffusion layer 41b and the P + diffusion layer 80 is reverse-biased. Therefore, no leakage current is generated between the N + diffusion layer 41 b and the P + diffusion layer 80. A P + diffusion layer 80 is provided between adjacent N diffusion layers 42. The P + diffusion layer 80 prevents the inversion layer from being formed so as to straddle between the adjacent N diffusion layers 42 and prevents the parasitic bipolar transistor from conducting accidentally.

また、電圧源12によってP基板50に負電圧が印加されているので、N拡散層42の電位はP基板50の電位よりも高くなる。これにより、N拡散層42とP基板50との間のバイアスは逆バイアスとなる。したがって、N拡散層42とP基板50との間に漏れ電流は発生しない。なお、P基板50に対して負電圧が印加されているが、P基板50の電位がN拡散層41の電位よりも低くなりさえすればよく、P基板51に印加する電圧は負電圧に限定されない。 Further, since a negative voltage is applied to the P substrate 50 by the voltage source 12, the potential of the N diffusion layer 42 becomes higher than the potential of the P substrate 50. As a result, the bias between the N diffusion layer 42 and the P substrate 50 is a reverse bias. Accordingly, no leakage current is generated between the N diffusion layer 42 and the P substrate 50. Incidentally, P - although a negative voltage relative to the substrate 50 is applied, P - need only be lower than the potential of the potential of the substrate 50 is N + diffusion layer 41, the voltage applied to the P + substrate 51 It is not limited to negative voltage.

なお、半導体基板としてP基板50に代えて、N基板を用いてもよい。その場合、N拡散層42に代えてP拡散層とする。駆動対象のセル中のP拡散層の電位がN拡散層の電位よりも高くなるようにバイアスされ、駆動対象の薄膜抵抗に電流が流れる。また、P拡散層80に代えてN拡散層とし、このN拡散層の電位がP拡散層の電位よりも高くなるようにバイアスされる。さらに、N基板の電位がP拡散層の電位よりも高くなるようにバイアスされる。 Note that an N substrate may be used instead of the P substrate 50 as the semiconductor substrate. In that case, a P diffusion layer is used instead of the N diffusion layer 42. The P + diffusion layer in the cell to be driven is biased so that the potential of the P + diffusion layer is higher than the potential of the N + diffusion layer, and a current flows through the thin film resistor to be driven. Further, an N + diffusion layer is used instead of the P + diffusion layer 80, and the N + diffusion layer is biased so that the potential of the N + diffusion layer is higher than the potential of the P + diffusion layer. Further, the N substrate potential is biased to be higher than the P + diffusion layer potential.

次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図4は第3の実施形態による半導体装置の断面構造を示す断面図である。図において、44aおよび44bはNエピ層であり、エピタキシャル成長によって形成される。51は高濃度のP型のP基板である。81はP分離拡散層であり、隣り合うN拡散層44の間に形成されている。P基板51およびP分離拡散層81の不純物濃度は、1018/cm以上であることが望ましい。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a sectional view showing a sectional structure of the semiconductor device according to the third embodiment. In the figure, 44a and 44b are N - epi layers, which are formed by epitaxial growth. Reference numeral 51 denotes a high-concentration P-type P + substrate. Reference numeral 81 denotes a P + separation diffusion layer, which is formed between adjacent N diffusion layers 44. The impurity concentrations of the P + substrate 51 and the P + isolation diffusion layer 81 are desirably 10 18 / cm 3 or more.

この半導体装置の構造は以下のように形成される。まず、P基板51上に、エピタキシャル成長によってNエピ層44が形成される。続いて、Nエピ層44内にN拡散層41とP拡散層43の高濃度拡散領域が形成される。また、Nエピ層44内に高濃度のP分離拡散層81が形成される。このとき、P分離拡散層81とP基板51とが直接接続するように形成される。続いて、P拡散層43(またはN拡散層41)の高濃度拡散領域上に薄膜ヒータが形成される。N拡散層41、P拡散層43、およびNエピ層44によってダイオードが構成される。 The structure of this semiconductor device is formed as follows. First, the N epi layer 44 is formed on the P + substrate 51 by epitaxial growth. Subsequently, high concentration diffusion regions of the N + diffusion layer 41 and the P + diffusion layer 43 are formed in the N epi layer 44. Further, a high concentration P + isolation diffusion layer 81 is formed in the N epi layer 44. At this time, the P + isolation diffusion layer 81 and the P + substrate 51 are formed so as to be directly connected. Subsequently, a thin film heater is formed on the high concentration diffusion region of the P + diffusion layer 43 (or N + diffusion layer 41). N + diffusion layer 41, P + diffusion layer 43, and N epi layer 44 constitute a diode.

この半導体装置の動作は以下のようになる。電圧源11によって、P拡散層43bの電位はN拡散層41bの電位よりも高くなり、P拡散層43bとN拡散層41bとの間のPN接合に対するバイアスは順バイアスとなる。これにより、薄膜抵抗30bに電流が流れ、熱が発生する。N拡散層41aには電圧が印加されず、開放状態となっている。なお、N拡散層41aは、開放状態であるか、またはP拡散層43の電位よりも高い電位が与えられた状態であることが望ましい。 The operation of this semiconductor device is as follows. By a voltage source 11, the potential of the P + diffusion layer 43b is higher than the potential of the N + diffusion layer 41b, the bias for the PN junction between the P + diffusion layer 43b and the N + diffusion layer 41b becomes forward biased. Thereby, a current flows through the thin film resistor 30b and heat is generated. No voltage is applied to the N + diffusion layer 41a, and the N + diffusion layer 41a is in an open state. Note that the N + diffusion layer 41a is preferably in an open state or in a state where a potential higher than the potential of the P + diffusion layer 43 is applied.

分離拡散層81によって、各ダイオードは分離されている。P分離拡散層81はP基板51と接続しており、電圧源12によって負の電圧が印加される。これにより、N拡散層41の電位はP基板51の電位よりも高くなる。すなわちNエピ層44の電位はP基板51の電位よりも高くなり、Nエピ層44とP基板51との間のバイアスは逆バイアスとなる。したがって、Nエピ層44とP基板51との間に漏れ電流は発生しない。 Each diode is isolated by the P + isolation diffusion layer 81. The P + isolation diffusion layer 81 is connected to the P + substrate 51, and a negative voltage is applied by the voltage source 12. As a result, the potential of the N + diffusion layer 41 becomes higher than the potential of the P + substrate 51. That N - potential of the epitaxial layer 44 is higher than the potential of the P + substrate 51, N - bias between the epitaxial layer 44 and the P + substrate 51 is reverse biased. Accordingly, no leakage current is generated between the N epi layer 44 and the P + substrate 51.

分離拡散層81は不純物濃度が高いので、その表面に反転層ができることが防止される。また、P分離拡散層81は、Nエピ層44a、P分離拡散層81、およびNエピ層44bからなる寄生バイポーラトランジスタのベースに相当する。ベースの不純物濃度が高く、幅が広いため、誤って寄生バイポーラトランジスタが導通することが防止される。 Since the P + isolation diffusion layer 81 has a high impurity concentration, it can be prevented that an inversion layer is formed on the surface thereof. The P + isolation diffusion layer 81 corresponds to the base of a parasitic bipolar transistor including the N epi layer 44a, the P + isolation diffusion layer 81, and the N epi layer 44b. Since the impurity concentration of the base is high and the width is wide, the parasitic bipolar transistor is prevented from conducting accidentally.

なお、P基板51に対して、電圧源12によって負の電圧が印加されているが、P基板51の電位がN拡散層41の電位よりも低くなりさえすればよく、P基板51に印加する電圧は負電圧に限定されない。 Incidentally, with respect to P + substrate 51, but a negative voltage is applied by the voltage source 12, need only be the potential of the P + substrate 51 is lower than the potential of the N + diffusion layer 41, P + substrate The voltage applied to 51 is not limited to a negative voltage.

なお、半導体基板としてP基板51に代えて、N基板を用いてもよい。その場合、Nエピ層44に代えてPエピ層とする。駆動対象のセル中のP拡散層の電位がN拡散層の電位よりも高くなるようにバイアスされ、駆動対象の薄膜抵抗に電流が流れる。また、N基板の電位がPエピ層の電位よりも高くなるようにバイアスされる。 Note that an N + substrate may be used instead of the P + substrate 51 as the semiconductor substrate. In that case, N - the epitaxial layer - P instead of the epitaxial layer 44. The P + diffusion layer in the cell to be driven is biased so that the potential of the P + diffusion layer is higher than the potential of the N + diffusion layer, and a current flows through the thin film resistor to be driven. Further, the N + substrate is biased so that the potential of the N + substrate becomes higher than the potential of the P epi layer.

図5は第3の実施形態による半導体装置および外部の制御回路の上面図である。図において、PMOS13のソース電極には正の電圧が印加されており、ドレイン電極は行電力線1に接続されている。また、NMOS14のソース電極は接地されており、ドレイン電極は列電力線2に接続されている。PMOS13およびNMOS14のゲート電極は制御部15に接続されている。   FIG. 5 is a top view of the semiconductor device and the external control circuit according to the third embodiment. In the figure, a positive voltage is applied to the source electrode of the PMOS 13, and the drain electrode is connected to the row power line 1. The source electrode of the NMOS 14 is grounded, and the drain electrode is connected to the column power line 2. The gate electrodes of the PMOS 13 and NMOS 14 are connected to the control unit 15.

特定の薄膜ヒータ3、例えば薄膜ヒータ3fに通電させる場合の動作は以下のようになる。制御部15はPMOS13bのゲート電極にゼロ電圧を印加し、NMOS14cのゲート電極に正の電圧を印加する。これにより、PMOS13bがオンとなり、行電力線1bに正の電圧が印加される。また、NMOS14cがオンとなり、列電力線2cは接地される。したがって、薄膜ヒータ3fに電流が流れ、熱が発生する。   The operation when energizing a specific thin film heater 3, for example, the thin film heater 3f, is as follows. The controller 15 applies a zero voltage to the gate electrode of the PMOS 13b, and applies a positive voltage to the gate electrode of the NMOS 14c. As a result, the PMOS 13b is turned on, and a positive voltage is applied to the row power line 1b. Further, the NMOS 14c is turned on, and the column power line 2c is grounded. Therefore, a current flows through the thin film heater 3f and heat is generated.

制御部15はPMOS13aおよび13cのゲート電極に正の電圧を印加する。これにより、PMOS13aおよび13cがオフとなり、行電力線1aおよび1cには電圧が印加されない。また、制御部15はNMOS14aおよび14bのゲート電極を接地する。これにより、NMOS14aおよび14bがオフとなり、列電力線2aおよび2bには電圧が印加されない。図4の構造により、駆動対象の薄膜ヒータ3fおよびダイオード4fを除く他の薄膜ヒータ3およびダイオード4には漏れ電流が流れない。上記の構成によれば、外部回路を簡単にすることができる。   The control unit 15 applies a positive voltage to the gate electrodes of the PMOSs 13a and 13c. Thereby, PMOSs 13a and 13c are turned off, and no voltage is applied to row power lines 1a and 1c. The control unit 15 also grounds the gate electrodes of the NMOSs 14a and 14b. As a result, the NMOSs 14a and 14b are turned off, and no voltage is applied to the column power lines 2a and 2b. With the structure of FIG. 4, no leakage current flows through the other thin film heaters 3 and diodes 4 except the thin film heater 3f and the diode 4f to be driven. According to the above configuration, the external circuit can be simplified.

以上説明したように、第1〜第3の実施形態によれば、駆動対象の薄膜ヒータ以外の薄膜ヒータに漏れ電流が発生するのを防止することができる。したがって、漏れ電流に伴う誤動作および消費電力を低減することができる。   As described above, according to the first to third embodiments, it is possible to prevent a leakage current from being generated in a thin film heater other than the thin film heater to be driven. Therefore, malfunctions and power consumption associated with leakage current can be reduced.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention. It is.

本発明の活用例として、上述した導波路型光スイッチが挙げられる。また、熱によって色や偏向が変わる液晶表示器の駆動回路に応用することもできる。   As an application example of the present invention, the above-described waveguide type optical switch can be cited. Further, it can be applied to a driving circuit of a liquid crystal display whose color and deflection are changed by heat.

本発明の第1の実施形態による半導体装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 同実施形態による半導体装置および外部の制御回路の上面図である。FIG. 3 is a top view of the semiconductor device and the external control circuit according to the same embodiment. 本発明の第2の実施形態による半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態による半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device by the 3rd Embodiment of this invention. 同実施形態による半導体装置および外部の制御回路の上面図である。FIG. 3 is a top view of the semiconductor device and the external control circuit according to the same embodiment. 従来の半導体装置の上面図である。It is a top view of the conventional semiconductor device. ダイオードを備えた従来の半導体装置の上面図である。It is a top view of the conventional semiconductor device provided with the diode. ダイオードを備えた従来の半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional semiconductor device provided with the diode. ダイオード構造を備えた従来の半導体装置の上面図である。It is a top view of the conventional semiconductor device provided with the diode structure. ダイオード構造を備えた従来の半導体装置における電流の回り込みを説明するための半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device for demonstrating current wraparound in the conventional semiconductor device provided with the diode structure. ダイオード構造を備えた従来の半導体装置における寄生トランジスタ電流の発生を説明するための半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device for demonstrating generation | occurrence | production of the parasitic transistor current in the conventional semiconductor device provided with the diode structure. ダイオード構造を備えた従来の半導体装置における電流の回り込みを説明するための半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device for demonstrating current wraparound in the conventional semiconductor device provided with the diode structure.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a〜1d・・・行電力線、2,2a〜2c・・・列電力線、3,3a〜3i・・・薄膜ヒータ、4,4a〜4i・・・ダイオード、11,11a,11b,12・・・電圧源、13,13a〜13f・・・PMOS、14,14a〜14f・・・NMOS、15・・・制御部、30,30a〜30d・・・薄膜抵抗、41,41a〜41e・・・N拡散層、42,42a〜42e・・・N拡散層、43,43a〜43d・・・P拡散層、44,44a,44b・・・Nエピ層、50・・・P基板、51・・・P基板、60・・・フィールド酸化膜、70・・・ダイオードアレイ、80・・・P拡散層、81・・・P分離拡散層。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a-1d ... Row power line, 2, 2a-2c ... Column power line, 3, 3a-3i ... Thin film heater, 4, 4a-4i ... Diode, 11, 11a, 11b, 12 ... Voltage source, 13, 13a to 13f ... PMOS, 14, 14a to 14f ... NMOS, 15 ... Control unit, 30, 30a to 30d ... Thin film resistor, 41, 41a to 41e ·· N + diffusion layer, 42,42a~42e ··· N - diffusion layer, 43,43a~43d ··· P + diffusion layer, 44,44a, 44b ··· N - epitaxial layer, 50 ... P - substrate, 51 ... P + substrate, 60 ... field oxide film, 70 ... diode array, 80 ... P + diffusion layer, 81 ... P + isolation diffusion layer.

Claims (7)

P型の半導体基板の主面に形成されたN型の第1領域と、該第1領域の表面に形成されたP型の第2領域およびN型の第3領域とからなるダイオードと、前記第2領域または前記第3領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、
前記一端が前記第2領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第3領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第2領域を接続する信号線と、
駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第3領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、
前記第1の場合には、前記駆動対象のセルを除く、前記信号線に接続された複数のセルの前記第3領域に対して電位を与え、前記第2の場合には、前記駆動対象のセルを除く、前記信号線に接続された複数のセルの前記電流駆動素子の前記他端に対して電位を与える第2の手段と、
前記半導体基板に対して電位を与える第3の手段と、
を具備し、
前記第2の手段によって前記第3領域に与えられる電位は、前記第1の手段によって前記第2領域に与えられる電位よりも高く、
前記第3の手段によって与えられる電位は、駆動対象のセル中の前記第3領域の電位よりも低い
ことを特徴とする半導体装置。
A diode comprising an N-type first region formed on a main surface of a P-type semiconductor substrate, and a P-type second region and an N-type third region formed on the surface of the first region; A plurality of cells including a current driving element having one end connected to the second region or the third region;
In the first case where the one end is connected to the second region, the other ends of the plurality of current drive elements are connected, and in the second case where the one end is connected to the third region. A plurality of signal lines connecting the second regions;
First means for applying a potential higher than the potential of the third region of the cell to be driven to the signal line connected to the cell to be driven;
In the first case, a potential is applied to the third region of a plurality of cells connected to the signal line excluding the cell to be driven, and in the second case, the drive target cell A second means for applying a potential to the other end of the current driving elements of a plurality of cells connected to the signal line, excluding cells;
A third means for applying a potential to the semiconductor substrate;
Comprising
The potential applied to the third region by the second means is higher than the potential applied to the second region by the first means;
The semiconductor device, wherein the potential applied by the third means is lower than the potential of the third region in the cell to be driven.
N型の半導体基板の主面に形成されたP型の第1領域と、該第1領域の表面に形成されたP型の第2領域およびN型の第3領域とからなるダイオードと、前記第2領域または前記第3領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、
前記一端が前記第2領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第3領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第2領域を接続する信号線と、
駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第3領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、
前記第1の場合には、前記駆動対象のセルを除く、前記信号線に接続された複数のセルの前記第3領域に対して電位を与え、前記第2の場合には、前記駆動対象のセルを除く、前記信号線に接続された複数のセルの前記電流駆動素子の前記他端に対して電位を与える第2の手段と、
前記半導体基板に対して電位を与える第3の手段と、
を具備し、
前記第2の手段によって前記第3領域に与えられる電位は、前記第1の手段によって前記第2領域に与えられる電位よりも低く、
前記第3の手段によって与えられる電位は、駆動対象のセル中の前記第3領域の電位よりも高い
ことを特徴とする半導体装置。
A diode comprising a P-type first region formed on a main surface of an N-type semiconductor substrate, and a P-type second region and an N-type third region formed on the surface of the first region; A plurality of cells including a current driving element having one end connected to the second region or the third region;
In the first case where the one end is connected to the second region, the other ends of the plurality of current drive elements are connected, and in the second case where the one end is connected to the third region. A plurality of signal lines connecting the second regions;
First means for applying a potential higher than the potential of the third region of the cell to be driven to the signal line connected to the cell to be driven;
In the first case, a potential is applied to the third region of a plurality of cells connected to the signal line excluding the cell to be driven, and in the second case, the drive target cell A second means for applying a potential to the other end of the current driving elements of a plurality of cells connected to the signal line, excluding cells;
A third means for applying a potential to the semiconductor substrate;
Comprising
The potential applied to the third region by the second means is lower than the potential applied to the second region by the first means,
The semiconductor device, wherein the potential applied by the third means is higher than the potential of the third region in the cell to be driven.
P型の半導体基板の主面に形成されたN型の第1領域と、該第1領域の表面に形成されたP型の第2領域およびN型の第3領域とからなるダイオードと、前記第2領域または前記第3領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、
隣り合う前記第1領域の間の前記主面に形成された高濃度のP型の第4領域と、
前記一端が前記第2領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第3領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第1領域を接続する信号線と、
駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第3領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、
前記第4領域に対して、前記第3領域の電位よりも低い電位を与える第2の手段と、
前記半導体基板に対して、前記第3領域の電位よりも低い電位を与える第3の手段と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
A diode comprising an N-type first region formed on a main surface of a P-type semiconductor substrate, and a P-type second region and an N-type third region formed on the surface of the first region; A plurality of cells including a current driving element having one end connected to the second region or the third region;
A high-concentration P-type fourth region formed on the main surface between the adjacent first regions;
In the first case where the one end is connected to the second region, the other ends of the plurality of current drive elements are connected, and in the second case where the one end is connected to the third region. A plurality of signal lines connecting the first regions;
First means for applying a potential higher than the potential of the third region of the cell to be driven to the signal line connected to the cell to be driven;
A second means for applying a potential lower than the potential of the third region to the fourth region;
Third means for applying a potential lower than the potential of the third region to the semiconductor substrate;
A semiconductor device comprising:
N型の半導体基板の主面に形成されたP型の第1領域と、該第1領域の表面に形成されたP型の第2領域およびN型の第3領域とからなるダイオードと、前記第2領域または前記第3領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、
隣り合う前記第1領域の間の前記主面に形成された高濃度のN型の第4領域と、
前記一端が前記第2領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第3領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第1領域を接続する信号線と、
駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第3領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、
前記第4領域に対して、前記第2領域の電位よりも高い電位を与える第2の手段と、
前記半導体基板に対して、前記第2領域の電位よりも高い電位を与える第3の手段と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
A diode comprising a P-type first region formed on a main surface of an N-type semiconductor substrate, and a P-type second region and an N-type third region formed on the surface of the first region; A plurality of cells including a current driving element having one end connected to the second region or the third region;
A high-concentration N-type fourth region formed on the main surface between the adjacent first regions;
In the first case where the one end is connected to the second region, the other ends of the plurality of current drive elements are connected, and in the second case where the one end is connected to the third region. A plurality of signal lines connecting the first regions;
First means for applying a potential higher than the potential of the third region of the cell to be driven to the signal line connected to the cell to be driven;
Second means for applying a higher potential to the fourth region than the potential of the second region;
A third means for applying a potential higher than the potential of the second region to the semiconductor substrate;
A semiconductor device comprising:
高濃度のP型の半導体基板の主面上に形成されたN型層と、該N型層の表面に形成されたP型の第1領域およびN型の第2領域とからなるダイオードと、前記第1領域または前記第2領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、
前記N型層中の、隣り合う前記セルの間に、前記N型層の表面と前記主面とを接続するように形成された高濃度のP型の第3領域と、
前記一端が前記第1領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第2領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第1領域を接続する信号線と、
駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第2領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、
前記半導体基板に対して、前記第2領域の電位よりも低い電位を与える第2の手段と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
A diode comprising an N-type layer formed on a main surface of a high-concentration P-type semiconductor substrate, and a P-type first region and an N-type second region formed on the surface of the N-type layer; A plurality of cells including a current driving element having one end connected to the first region or the second region;
A high-concentration P-type third region formed so as to connect the surface of the N-type layer and the main surface between the adjacent cells in the N-type layer;
In the first case where the one end is connected to the first region, the other ends of the plurality of current drive elements are connected, and in the second case where the one end is connected to the second region. A plurality of signal lines connecting the first regions;
First means for applying a potential higher than the potential of the second region of the cell to be driven to the signal line connected to the cell to be driven;
Second means for applying a potential lower than the potential of the second region to the semiconductor substrate;
A semiconductor device comprising:
高濃度のN型の半導体基板の主面上に形成されたP型層と、該P型層の表面に形成されたP型の第1領域およびN型の第2領域とからなるダイオードと、前記第1領域または前記第2領域に一端が接続された電流駆動素子とを備えた複数のセルと、
前記P型層中の、隣り合う前記セルの間に、前記N型層の表面と前記主面とを接続するように形成された高濃度のP型の第3領域と、
前記一端が前記第1領域に接続されている第1の場合には、複数の前記電流駆動素子の他端を接続し、前記一端が前記第2領域に接続されている第2の場合には、複数の前記第1領域を接続する信号線と、
駆動対象のセルに接続された前記信号線に対して、前記駆動対象のセルの前記第2領域の電位よりも高い電位を与える第1の手段と、
前記半導体基板に対して、前記第1領域の電位よりも高い電位を与える第2の手段と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
A diode comprising a P-type layer formed on the main surface of a high-concentration N-type semiconductor substrate, and a P-type first region and an N-type second region formed on the surface of the P-type layer; A plurality of cells including a current driving element having one end connected to the first region or the second region;
A high-concentration P-type third region formed so as to connect the surface of the N-type layer and the main surface between the adjacent cells in the P-type layer;
In the first case where the one end is connected to the first region, the other ends of the plurality of current drive elements are connected, and in the second case where the one end is connected to the second region. A plurality of signal lines connecting the first regions;
First means for applying a potential higher than the potential of the second region of the cell to be driven to the signal line connected to the cell to be driven;
A second means for applying a potential higher than the potential of the first region to the semiconductor substrate;
A semiconductor device comprising:
前記電流駆動素子は、通電時のジュール熱によって発熱する素子であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかの項に記載の半導体装置。

The semiconductor device according to claim 1, wherein the current driving element is an element that generates heat due to Joule heat during energization.

JP2004097371A 2004-03-30 2004-03-30 Semiconductor device Expired - Fee Related JP4726428B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004097371A JP4726428B2 (en) 2004-03-30 2004-03-30 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004097371A JP4726428B2 (en) 2004-03-30 2004-03-30 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005286079A true JP2005286079A (en) 2005-10-13
JP4726428B2 JP4726428B2 (en) 2011-07-20

Family

ID=35184124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004097371A Expired - Fee Related JP4726428B2 (en) 2004-03-30 2004-03-30 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4726428B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111133585A (en) * 2018-03-06 2020-05-08 吴代莱莎 Two-terminal device and lighting apparatus using the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5385181A (en) * 1977-01-05 1978-07-27 Hitachi Ltd Diode for common cathode type ic
JPS55166951A (en) * 1979-06-14 1980-12-26 Mitsubishi Electric Corp Surge preventive circuit for bipolar integrated circuit
JPH06342847A (en) * 1993-06-02 1994-12-13 Seiko Epson Corp Semiconductor device and its manufacture
JP2000244610A (en) * 1999-02-19 2000-09-08 Nec Shizuoka Ltd Simple portable telephone system
WO2003028124A1 (en) * 2001-09-25 2003-04-03 Japan Science And Technology Agency Electric device comprising solid electrolyte

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5385181A (en) * 1977-01-05 1978-07-27 Hitachi Ltd Diode for common cathode type ic
JPS55166951A (en) * 1979-06-14 1980-12-26 Mitsubishi Electric Corp Surge preventive circuit for bipolar integrated circuit
JPH06342847A (en) * 1993-06-02 1994-12-13 Seiko Epson Corp Semiconductor device and its manufacture
JP2000244610A (en) * 1999-02-19 2000-09-08 Nec Shizuoka Ltd Simple portable telephone system
WO2003028124A1 (en) * 2001-09-25 2003-04-03 Japan Science And Technology Agency Electric device comprising solid electrolyte

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111133585A (en) * 2018-03-06 2020-05-08 吴代莱莎 Two-terminal device and lighting apparatus using the same
CN111133585B (en) * 2018-03-06 2023-04-25 吴代莱莎 Dual terminal device and lighting apparatus using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP4726428B2 (en) 2011-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW487820B (en) Liquid crystal display device and inspection method of the same
TWI247443B (en) Display apparatus and its method of manufacture
US5552328A (en) Method of fabrication of porous silicon light emitting diode arrays
US20160141347A1 (en) Organic Light Emitting Display Device
KR100195596B1 (en) Thin film transistor semiconductor device and lcd device
KR920007255A (en) Light Valve Substrate Semiconductor Device
CN104538402B (en) Array base palte and preparation method thereof and display device
US5851440A (en) Semiconductor device and liquid crystal display apparatus using the same
JP2000156495A (en) High breakdown voltage lateral semiconductor device
JP2007088198A (en) Semiconductor device
CN111179765B (en) Display panel and display device
JP4726428B2 (en) Semiconductor device
JP6316727B2 (en) Semiconductor device
JP2850072B2 (en) Semiconductor device
CN111244124B (en) Display panel and display device
JP2001148461A (en) Semiconductor integrated circuit
TW200428659A (en) TFT and image display device
JP2007316105A (en) Display device
JPH10240164A (en) Driving circuit integrated type display device
JP4775683B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
KR101001430B1 (en) Thin film transistor and fabricating method thereof
JP2005227357A (en) Heating circuit
JP2833573B2 (en) Insulated gate bipolar transistor
KR102663898B1 (en) Backlight device and display apparatus including the same
CN111785739B (en) Complementary thin film transistor, manufacturing method thereof and display panel

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060906

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080901

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101207

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110207

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110315

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110412

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140422

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees