JP2007103646A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】p形半導体基板1表面に、それぞれ離間する第1p+領域2とn−ウエル領域3と、該n−ウエル領域3の表面層にそれぞれ離間する第2p+領域14と第3p+領域6とp領域4と、該p領域4の表面層に配置される第4p+領域7と、前記第2p+領域14と前記第3p+領域6に挟まれる第1n+領域5を備え、前記第1p+領域2表面に接するGND8と、前記第3p+領域6と前記p領域4に挟まれた前記n−ウエル領域3表面に絶縁膜を介して配置されるゲート電極11と、前記第2p+領域14と前記第3p+領域6と前記第1n+領域5とに共通に接するVDH9と、前記第4p+領域7表面に接するDO10とで構成される高電位側MOSFETを備える半導体装置とする。
【選択図】 図1
Description
図5は前記データドライバIC51の出力部のハイサイドトランジスタN2(PMOS)とローサイドトランジスタN1(NMOS)とをCMOS構造で構成した場合の半導体基板の概略断面図である。このCMOS構造でも寄生ダイオードD2とD1が含まれる。それらの寄生ダイオードをダイオード記号で図5に示した。なお、以下の説明において、n、pを冠した層、領域等はそれぞれ、電子、正孔を多数キャリアとする層、領域を意味することとする。
通常、CMOS構造(Complimenntary MOSFETのことで、pチャネルMOSFETとnチャネルMOSFETで構成される構造)の形成方法は、p形半導体基板101の表面層にnウェル領域102を形成し、nウェル領域102の表面層にp+ソース領域103とp+ドレイン領域104とを形成し、p+ソース領域103と接するようにn+領域105を形成し、p+ソース領域103とp+ドレイン領域104に挟まれたnウェル領域102上にゲート絶縁膜106を介してゲート電極107が形成され、p+ ソース領域103上とn+領域105上にソース電極108が形成され、p+ドレイン領域104上にドレイン電極109が形成され、pチャネル型のハイサイドトランジスタN2が形成される。一方、p形半導体基板101の表面層にn+ソース領域110とn+ドレイン領域111が形成され、n+ソース領域110に接してp+領域112が形成され、n+ソース領域110とn+ドレイン領域111とに挟まれたp形半導体基板101上にゲート絶縁膜113を介してゲート電極114が形成され、n+ソース領域110上とp+領域112上にソース電極115が形成され、p+ドレイン領域111上にドレイン電極116が形成されて、nチャネル型のローサイドトランジスタN1が形成される。また、ハイサイドトランジスタN2のソース電極108は電源(高電位端子)VDHに接続され、ハイサイドトランジスタN2のドレイン電極109とローサイドトランジスタN1のドレイン電極116とは互いに出力端子DOに接続され、ローサイドトランジスタN1のソース電極115はグランド(低電位)端子GNDに接続される。
この寄生効果の問題点について、詳細に説明する。図6は図4の片方のドライバIC回路51を示し、実際には、ハイサイドダイオードD2にさらに寄生pnpトランジスタT1が接続されていることを等価回路により示す。寄生pnpトランジスタT1のエミッタとベースはハイサイドダイオードD2と並列に点線で示すように接続される。図4で示すデータドライバIC51とスキャンドライバIC52のそれぞれの出力端子DOは放電管53に接続され、電気的に容量結合されている。そのため、放電管53の充放電のタイミングによっては、出力端子DOの電位は電源端子VDHより高電位となる場合もあり、その場合には図6で示すように出力端子DOからハイサイドダイオードD2を経由して電源端子VDHに電流Idが流れる。
本発明は、以上述べた点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、前記問題点を解消して、寄生pnpトランジスタによる有害な寄生電流を低減すると共に、ハイサイド側トランジスタにIGBT構造を内在させない構成とすることにより、発熱が少なく、熱破壊が起きにくい半導体装置を提供することにある。
言い換えると、この発明によれば、ハイサイドトランジスタをpチャネルMOSFETで形成した場合、このpチャネルMOSFETのp+ドレインはそのままで、n+ソース領域に短絡するようにn+領域を設けてこれら領域に共通に接する電極を形成することで、付加pnpトランジスタT2を形成して、寄生pnpトランジスタT1の寄生電流の減少を図ることにより、寄生IGBTを内在させることなく、発熱が少なく、熱破壊の惧れの少ない半導体装置とするものである。
ここではプッシュプル型出力回路を集積する半導体装置を例にとって説明したが、それ以外のパワーIC(集積回路)を形成する際、同時に作り込まれる寄生ダイオードを有する半導体装置にも当てはまる。
[実施例2]
[実施例3]
3、23 n−ウェル領域 4、24 p領域
5、25 第1n+領域 6、27 第3p+領域
7 第4p+領域 8 第1金属配線
9 第2金属配線 10 第3金属配線
11 ゲート電極 12 トレンチ
13 p+領域 14 第2p+領域
51 データドライバIC 52 スキャンドライバIC
53 放電管 54 電源
55 電源 56 制御回路
57 制御回路 101 p形半導体基板
102 nウェル領域 103 p+ソース領域
104 p+ドレイン領域 105 n+領域
106 ゲート絶縁膜 107 ゲート電極
108 ソース電極 109 ドレイン電極
110 n+ソース領域 111 n+ドレイン領域
112 p+領域 113 ゲート絶縁膜
114 ゲート電極 115 ソース電極
116 ドレイン電極 GND グランド端子
DO 出力端子 VDH 電源端子
T1 寄生pnpトランジスタ
T2 付加npnトランジスタ
Il 寄生電流
D1 ローサイドダイオード
D2 ハイサイドダイオード
D3 ローサイドダイオード
D4 ハイサイドダイオード
N1 ローサイドトランジスタ
N2 ハイサイドトランジスタ
N3 ローサイドトランジスタ
N4 ハイサイドトランジスタ。
Claims (3)
- 第1導電形半導体基板表面に、それぞれ選択的に離間して配置される第1導電形の第1領域と第2導電形の第2領域と、該第2領域の表面層にそれぞれ選択的に離間して配置される第1導電形の第3領域と第1導電形の第4領域と第1導電形の第5領域と、該第5領域の表面層に配置される第1導電形の第6領域と、前記第3領域と前記第4領域に挟まれる第2導電形の第7領域を備え、前記第1領域に接するグランド端子側電極と、前記第4領域と前記第5領域に挟まれた前記第2領域表面に絶縁膜を介して配置されるゲート電極と、前記第3領域と前記第4領域と前記第7領域とに共通に接する高電位端子側電極と、前記第6領域に接する出力端子側電極とで構成される高電位側MOSFETを備えることを特徴とする半導体装置。
- 第1導電形半導体基板表面に、それぞれ選択的に離間して配置される第1導電形の第1領域と第2導電形の第2領域と、第2領域の表面層にそれぞれ選択的に離間して配置される第1導電形の第4領域と第1導電形の第5領域と、該第5領域の表面層に配置される第1導電形の第6領域と、前記第4領域に対向する前記第5領域とは反対側の前記第2領域の表面層に接する第2導電形の第7領域を備え、前記第1領域に接するグランド端子側電極と、前記第4領域と前記第5領域とに挟まれた前記第2領域表面に絶縁膜を介して配置されるゲート電極と、前記第4領域、前記第7領域に共通に接する高電位端子側電極と、前記第6領域に接する出力端子側電極とを備え、前記第1領域と前記第7領域に挟まれた前記第2領域の表面から前記第2領域の下側の前記半導体基板に届くトレンチを有し、該トレンチが誘電体で充填されている高電位側MOSFETを備えることを特徴とする半導体装置。
- 前記トレンチと前記第7領域との間の前記第2領域に前記トレンチ側壁に隣接して配置され、前記高電位端子側電極と接する第8領域を有することを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
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