JP2007242719A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、SOI層に形成された互いに絶縁分離されてなる複数個のMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置に関するもので、特に、インバータ駆動用等の高電圧ICに適用することのできる高耐圧の半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a plurality of MOS transistors formed in an SOI layer and insulated from each other are connected in series, and in particular, a high voltage IC that can be applied to a high voltage IC for driving an inverter or the like. The present invention relates to a withstand voltage semiconductor device.
インバータ駆動用等の高電圧ICが、例えば、特許第3384399号公報(特許文献1)およびProc.of ISPSD’04(非特許文献1)に開示されている。 A high voltage IC for driving an inverter is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3384399 (Patent Document 1) and Proc. of ISPSD '04 (Non-patent Document 1).
図15に、SOI基板とトレンチ分離を用いた、従来の高電圧IC90の模式的な断面図を示す。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a conventional high-
図15に示す高電圧IC90には、埋め込み酸化膜3を有するSOI基板1のSOI層1aに、低電位(GND)基準回路、高電位(浮遊)基準回路およびレベルシフト回路が、それぞれ設けられている。また、GND基準回路、浮遊基準回路およびレベルシフト回路の各形成領域は、SOI基板1の埋め込み酸化膜3とトレンチ4の側壁酸化膜4sにより、絶縁(誘電体)分離されている。尚、SOI基板1は、基板の貼り合わせによって形成されたものであり、埋め込み酸化膜3の下は、シリコン(Si)からなる厚い支持基板2となっている。
A
高電圧IC90のレベルシフト回路においては、低電位基準回路と高電位基準回路を繋ぐため、高耐圧の回路素子が必要である。図15に示したレベルシフト回路形成領域の横型MOSトランジスタ(LDMOS)9は、耐圧を確保するために、いわゆるSOI−RESURF構造が採用されている。
In the level shift circuit of the
レベルシフト回路における高電圧は、図中に示すように、LDMOS9のドレインDに印加される。図15のLDMOS9では、断面の横方向の耐圧を、表面p型不純物層と埋め込み酸化膜3によって形成されるSOI−RESURF構造で確保する。また、断面の縦方向の耐圧については、非特許文献1に開示されているように、ドレインDとグランド(GND)間にかかる高電圧を、低濃度のSOI層1aと埋め込み酸化膜3で分圧して、SOI層1aにおける電界を緩和させる。
図15のLDMOS9のように、埋め込み酸化膜上のSOI層に絶縁分離されたLDMOSが形成されてなる半導体装置では、断面の縦方向における耐圧を確保するために、SOI層の不純物濃度と厚さ及び埋め込み酸化膜の厚さを最適設計する必要がある。 In a semiconductor device in which an insulated LDMOS is formed in an SOI layer on a buried oxide film like the LDMOS 9 in FIG. 15, the impurity concentration and thickness of the SOI layer are secured in order to ensure a breakdown voltage in the vertical direction of the cross section. It is necessary to optimally design the thickness of the buried oxide film.
しかしながら、この方法で1000V以上の高耐圧を得ようとすると、5μmより厚い埋め込み酸化膜と、50μmより厚いSOI層が必要となる。一方、SOI基板の反り等の関係で、達成できる埋め込み酸化膜の上限膜厚は、4μm程度である。また、SOI層の厚さは、通常数μm〜20μm程度であり、SOI層の厚さを厚くすると、トレンチ加工負荷が増大する。このため、図15のレベルシフト回路形成領域におけるLDMOS9では、600V程度の耐圧確保が限界で、400V電源系やEV車等で要求される1200Vの耐圧は確保することができない。 However, in order to obtain a high breakdown voltage of 1000 V or more by this method, a buried oxide film thicker than 5 μm and an SOI layer thicker than 50 μm are required. On the other hand, the upper limit film thickness of the buried oxide film that can be achieved is about 4 μm because of warpage of the SOI substrate. Moreover, the thickness of the SOI layer is usually about several μm to 20 μm, and the trench processing load increases when the thickness of the SOI layer is increased. For this reason, in the LDMOS 9 in the level shift circuit formation region of FIG. 15, the withstand voltage of about 600 V is the limit, and the withstand voltage of 1200 V required by the 400 V power supply system, EV cars, etc. cannot be ensured.
上記問題を解決するため、以下に示す新規な半導体装置10が発明された。
In order to solve the above problems, the following
図16は、半導体装置10の基本的な等価回路図である。
FIG. 16 is a basic equivalent circuit diagram of the
図16に示す半導体装置10では、互いに絶縁分離されたn個(n≧2)のトランジスタ素子Tr1〜Trnが、グランド(GND)電位と所定電位Vsとの間で、GND電位側を第1段、所定電位Vs側を第n段として、順次直列接続されている。第1段のトランジスタ素子Tr1のゲート端子は、半導体装置10の入力端子となっている。半導体装置10の出力は、第n段のトランジスタ素子Trnにおける所定電位Vs側の端子から、所定の抵抗値を有する負荷抵抗(図示省略)を介して取り出される。尚、出力信号は、基準電位が入力信号のGND電位から所定電位Vsに変換(レベルシフト)され、入力信号に対して反転した状態で取り出される。
In the
図16の半導体装置10の動作においては、GND電位と所定電位Vsの間の電圧がn個のトランジスタ素子Tr1〜Trnにより分割され、第1段から第n段の各トランジスタ素子Tr1〜Trnが、それぞれの電圧範囲を分担している。従って、GND電位と所定電位Vsの間の電圧を1個のトランジスタ素子で分担する場合に較べて、各トランジスタ素子Tr1〜Trnに要求される耐圧は、略n分の1となる。従って、一般的な製造方法を用いて安価に製造できる通常の耐圧を有するトランジスタ素子であっても、図16の半導体装置10においてトランジスタ素子の個数nを適宜設定することにより、全体として必要とされる高い耐圧を確保した半導体装置とすることができる。尚、図16の半導体装置10においては、n個のトランジスタ素子Tr1〜Trnが同じ耐圧を有することが好ましい。これにより、GND電位と所定電位の間に挿入された各トランジスタ素子Tr1〜Trnの分担する電圧(耐圧)を均等にして、最小化することができる。
In operation of the
具体的には、例えば、150V程度の耐圧を有するMOS型トランジスタ素子は、厚さ2μm程度の埋め込み酸化膜を有するSOI基板を用いて、一般的な製造方法により容易に形成することができる。従って、絶縁分離トレンチによって互いに絶縁分離されたn個のトランジスタ素子Tr1〜Trnを上記SOI基板に形成し、直列接続されたn段のトランジスタ素子からなる半導体装置10とすることで、高耐圧の半導体装置を実現することができる。例えば、耐圧150Vのトランジスタ素子を、図16のように2段、4段、8段直列接続することで、それぞれ、耐圧300V、600V、1200Vの半導体装置10とすることができる。従って、耐圧に応じて、ウエハ構造(SOI層や埋め込み酸化膜の厚さ、SOI層の不純物濃度等)を変更する必要が無い。また、絶縁分離トレンチの加工深さも一定であり、必要耐圧が1000V以上であっても、容易に実現することができる。
Specifically, for example, a MOS transistor element having a breakdown voltage of about 150 V can be easily formed by a general manufacturing method using an SOI substrate having a buried oxide film having a thickness of about 2 μm. Thus, the n-number of transistor elements Tr 1 to Tr n, which are insulated and separated from each other by isolation trenches formed in the SOI substrate, that a
以上のようにして、図16に示す半導体装置10は、必要とする任意の耐圧を確保することができ、一般的な半導体装置の製造方法を用いて安価に製造することのできる半導体装置とすることができる。
As described above, the
図17は、高電圧IC100におけるレベルシフト回路部と浮遊基準ゲート駆動回路部を詳細に示す図で、レベルシフト回路に適用された図16の基本的な等価回路図で示した半導体装置10の各回路素子の配置を示す図である。図18は、図17の一点鎖線A−Aにおける断面図で、各トランジスタ素子の構造を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing in detail the level shift circuit section and the floating reference gate drive circuit section in the
図18の断面図に示すように、高電圧IC100では、レベルシフト回路に適用された図16の半導体装置10におけるn個のトランジスタ素子Tr1〜Trnが、埋め込み酸化膜3を有するSOI構造半導体基板1のn導電型SOI層1aに形成されている。尚、SOI基板1は基板の貼り合わせによって形成されたものであり、埋め込み酸化膜3の下はシリコン(Si)からなる厚い支持基板2となっている。
As shown in the sectional view of FIG. 18, the high in
n個のトランジスタ素子Tr1〜Trnは、LDMOS(Lateral Double−diffused MOS)型トランジスタ素子で、埋め込み酸化膜3に達する絶縁分離トレンチ4により、互いに絶縁分離されている。尚、図18に示す半導体装置10においては、浮遊基準ゲート駆動回路でのスイッチングに伴う高周波電位干渉をシールドするために、図15に示す高電圧IC90と異なり、SOI層1aにおける埋め込み酸化膜3上に高濃度不純物層1bが形成されている。
The n transistor elements Tr 1 to Tr n are LDMOS (Lateral Double-diffused MOS) transistor elements, and are isolated from each other by an
図17に示すように、高電圧IC100の半導体装置10においては、n重の絶縁分離トレンチT1〜Tnが形成され、互いに絶縁分離されたn個のトランジスタ素子Tr1〜Trnが、n重の絶縁分離トレンチT1〜Tnにより囲まれた各フィールド領域に、高段のトランジスタ素子を内に含むようにして、一個ずつ順次配置されている。これにより、GND電位から所定電位までの電圧増加に応じて、n重の絶縁分離トレンチにより囲まれた各フィールド領域に加わる電圧を均等化し、n個のトランジスタ素子Tr1〜Trnの担当電圧範囲をGND電位から所定電位に向かって順番に移行させることができる。尚、隣り合うトランジスタ素子同士の間には、n重の絶縁分離トレンチT1〜Tnが一つ存在するだけであり、n個のトランジスタ素子Tr1〜Trnの接続配線が容易になると共に、占有面積を低減して半導体装置10を小型化することができる。
As shown in FIG. 17, in the
上記したように、半導体装置10においては、n個のトランジスタ素子Tr1〜Trnが、通常の耐圧を有するトランジスタ素子であってよい。これによって、図17に示す高電圧IC100は、1200Vの耐圧を確保することができ、車載モータのインバータ駆動用や車載エアコンのインバータ駆動用に好適なの高電圧ICとなっている。尚、上記発明については、すでに特許出願済み(出願番号2005−227058、出願番号2005−318679)である。
As described above, in the
一方、図18の半導体装置10(高電圧IC100)は、支持基板2がフローティング状態(浮遊電位)となっており、SOI層1aに形成された各トランジスタ素子Tr1〜Trnは、埋め込み酸化膜3を介して支持基板2の電位の影響を受けると考えられる。すなわち、支持基板2がフローティング状態にある場合には、その電位が埋め込み酸化膜3を介して容量結合されているSOI層1aの各フィールド領域の電位に影響を与え、それがSOI層1aに形成された各トランジスタ素子Tr1〜Trnの耐圧特性にも影響を受けると考えられる。
On the other hand, in the semiconductor device 10 (high voltage IC 100) of FIG. 18, the
そこで本発明は、SOI層に形成された互いに絶縁分離されてなる複数個のMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置であって、埋め込み酸化膜下の支持基板電位の影響を軽減でき、GND電位と所定電位の間の電圧がMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することのできる半導体装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention is a semiconductor device in which a plurality of MOS transistors formed in an SOI layer and isolated from each other are connected in series, and the influence of the support substrate potential under the buried oxide film can be reduced, and the GND potential can be reduced. An object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a voltage between a predetermined potential and a predetermined potential is evenly distributed to MOS transistors so that a high breakdown voltage can be secured as a whole.
請求項1〜8に記載の半導体装置は、複数個のNチャネルMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置である。
The semiconductor device according to
請求項1に記載の半導体装置は、互いに絶縁分離されたn個(n≧2)のNチャネルMOSトランジスタ素子が、グランド(GND)電位と所定電位の間で、GND電位側を第1段、所定電位側を第n段として、順次直列接続されてなり、前記第1段のNチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子を入力端子とし、n個の抵抗素子および/または容量素子が、前記GND電位と前記所定電位の間で、GND電位側を第1段、所定電位側を第n段として、順次直列接続されてなり、前記第1段のNチャネルMOSトランジスタ素子を除いた各段のNチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子が、前記直列接続された各段の抵抗素子および/または容量素子の間の接続点に、それぞれ、順次接続されてなり、前記第n段のNチャネルMOSトランジスタ素子における前記所定電位側の端子から、出力が取り出されてなる半導体装置であって、前記n個のNチャネルMOSトランジスタ素子が、埋め込み酸化膜を有するSOI構造半導体基板のSOI層に形成され、前記埋め込み酸化膜に達する第1絶縁分離トレンチにより、互いに絶縁分離されてなり、前記埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、前記所定電位の0.8倍以下の電位に設定されてなることを特徴としている。
The semiconductor device according to
上記半導体装置では、n個のNチャネルMOSトランジスタが、GND電位と所定電位の間で順次直列接続されている。従って、上記半導体装置では、GND電位と所定電位の間の電圧がn個のNチャネルMOSトランジスタにより分割され、第1段から第n段の各NチャネルMOSトランジスタが、それぞれの電圧範囲を分担している。従って、GND電位と所定電位の間の電圧を1個のNチャネルMOSトランジスタで分担する場合に較べて、各NチャネルMOSトランジスタに要求されるDC耐圧を低減することができる。 In the semiconductor device, n N-channel MOS transistors are sequentially connected in series between the GND potential and a predetermined potential. Therefore, in the semiconductor device, the voltage between the GND potential and the predetermined potential is divided by n N-channel MOS transistors, and the N-channel MOS transistors from the first stage to the n-th stage share the respective voltage ranges. ing. Therefore, the DC withstand voltage required for each N-channel MOS transistor can be reduced as compared with the case where the voltage between the GND potential and the predetermined potential is shared by one N-channel MOS transistor.
また、シミュレーション結果に基づいて、複数個のNチャネルMOSトランジスタ素子が形成された上記半導体装置では、動作中において、埋め込み酸化膜下の支持基板が、所定電位の0.8倍以下の電位に設定されている。これによって、上記半導体装置では、支持基板電位によらず、GND電位と所定電位の間の電圧が各NチャネルMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することができる。 Further, based on the simulation results, in the semiconductor device in which a plurality of N-channel MOS transistor elements are formed, the support substrate under the buried oxide film is set to a potential not more than 0.8 times the predetermined potential during operation. Has been. Thus, in the semiconductor device, the voltage between the GND potential and the predetermined potential is evenly distributed to each N-channel MOS transistor regardless of the support substrate potential, and a high breakdown voltage can be ensured as a whole.
以上のようにして、複数個のNチャネルMOSトランジスタが形成された上記半導体装置は、SOI層に形成された互いに絶縁分離されてなるMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置であって、埋め込み酸化膜下の支持基板電位の影響を軽減でき、GND電位と所定電位の間の電圧がMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することのできる半導体装置とすることができる。 As described above, the semiconductor device in which a plurality of N-channel MOS transistors are formed is a semiconductor device in which MOS transistors formed in an SOI layer and isolated from each other are connected in series, and embedded oxide The influence of the potential of the support substrate under the film can be reduced, and the voltage between the GND potential and the predetermined potential is evenly distributed to the MOS transistors, so that a semiconductor device capable of ensuring a high breakdown voltage as a whole can be obtained.
請求項2に記載のように、上記半導体装置においては、前記n個のNチャネルMOSトランジスタ素子が、同じ耐圧を有してなることが好ましい。 In the semiconductor device, it is preferable that the n N-channel MOS transistor elements have the same breakdown voltage.
これにより、GND電位と所定電位の間に挿入される各NチャネルMOSトランジスタの分担する電圧(耐圧)を均等にして、最小化することができる。 As a result, the voltage (withstand voltage) shared by each N-channel MOS transistor inserted between the GND potential and the predetermined potential can be made uniform and minimized.
請求項3に記載のように、上記半導体装置においては、前記NチャネルMOSトランジスタ素子の耐圧が、200V以下であることが好ましい。これによれば、上記半導体装置(NチャネルMOSトランジスタ素子)を、一般的な製造方法を用いて、安価に製造することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device, the breakdown voltage of the N-channel MOS transistor element is preferably 200 V or less. According to this, the semiconductor device (N-channel MOS transistor element) can be manufactured at low cost by using a general manufacturing method.
シミュレーション結果によれば、請求項4に記載のように、支持基板電位を所定電位の0.8倍以下に設する上記半導体装置においては、NチャネルMOSトランジスタの直列接続個数である前記nが、6以下であることが好ましい。
According to the simulation result, as described in
また、請求項5に記載のように、前記nが、12以下である場合には、前記埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、前記所定電位の0.25倍以下の電位に設定されてなることが好ましい。
According to a fifth aspect of the present invention, when the n is 12 or less, the support substrate under the buried oxide film is 0.25 times or less the predetermined potential during the operation of the semiconductor device. It is preferable to be set to a potential of.
請求項6に記載のように、上記半導体装置は、前記埋め込み酸化膜に達する第2絶縁分離トレンチが、(n+2)重に形成され、前記(n+2)重の第2絶縁分離トレンチにより囲まれた(n+2)個の各SOI層からなるフィールド領域のうち、最内周の前記第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の電位が、前記所定電位に固定され、前記(n+2)重の第2絶縁分離トレンチにより囲まれた(n+2)個の各SOI層からなるフィールド領域のうち、最外周の前記第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の電位が、GND電位に固定され、前記最内周と前記最外周を除く第2絶縁分離トレンチにより囲まれたn個のSOI層からなる各フィールド領域に、前記第1絶縁分離トレンチにより絶縁分離されたNチャネルMOSトランジスタが、それぞれ一個ずつ配置されてなるように、構成することができる。 According to another aspect of the present invention, in the semiconductor device, the second insulating isolation trench reaching the buried oxide film is formed in (n + 2) layers and surrounded by the (n + 2) layers of second insulating isolation trenches. Of the (n + 2) SOI field layers, the potential of the field region surrounded by the innermost second insulating isolation trench is fixed to the predetermined potential, and the (n + 2) overlapping second region Of the field regions composed of (n + 2) SOI layers surrounded by the insulating isolation trench, the potential of the field region surrounded by the outermost second insulating isolation trench is fixed to the GND potential, and the innermost In each field region composed of n SOI layers surrounded by a second insulating isolation trench excluding the outer periphery and the outermost outer periphery, an N channel insulated by the first insulating isolation trench is provided. Channel MOS transistor, so that are arranged one by one, respectively, can be configured.
これにより、GND電位から所定電位までの電圧増加に応じて、(n+2)重の第2絶縁分離トレンチにより囲まれた各フィールド領域に加わる電圧を均等化し、n個のNチャネルMOSトランジスタ素子の担当電圧範囲をGND電位から所定電位に向かって順番に移行させることができる。尚、隣り合う絶縁分離されたNチャネルMOSトランジスタ素子同士の間には、n重の絶縁分離トレンチが一つ存在するだけであるため、n個のトランジスタ素子の接続配線が容易になると共に、占有面積を低減して、当該半導体装置を小型化することができる。 As a result, as the voltage increases from the GND potential to the predetermined potential, the voltage applied to each field region surrounded by the (n + 2) -fold second insulating isolation trench is equalized, and the n N-channel MOS transistor elements are in charge. The voltage range can be sequentially shifted from the GND potential toward the predetermined potential. In addition, since there is only one n-layer insulation isolation trench between adjacent N-channel MOS transistor elements that are isolated from each other, connection wiring of n transistor elements is facilitated and occupied. The area can be reduced and the semiconductor device can be downsized.
上記半導体装置においては、請求項7に記載のように、前記支持基板の電位を、電位設定のための新たな直流電源が必要ない、浮遊電位とすることが好ましく、この場合には、前記支持基板の電位が、略、前記最内周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の占有面積と前記最外周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の占有面積の比により設定されてなるように構成することができる。 In the semiconductor device, as described in claim 7, it is preferable that the potential of the support substrate is a floating potential that does not require a new DC power source for potential setting. The potential of the substrate is set approximately by the ratio of the occupied area of the field region surrounded by the innermost second insulating isolation trench and the occupied area of the field region surrounded by the outermost second insulating isolation trench. Can be configured.
また、請求項8に記載のように、前記支持基板の電位が、略、前記最内周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の直下における前記埋め込み酸化膜の膜厚と前記最外周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の直下における前記埋め込み酸化膜の膜厚の比により設定されてなるように構成してもよい。 In addition, as described in claim 8, the thickness of the buried oxide film and the outermost periphery of the support substrate are approximately equal to a field region surrounded by the innermost second insulating isolation trench. It may be configured to be set by the ratio of the thickness of the buried oxide film immediately below the field region surrounded by the second insulating isolation trench.
請求項9〜15に記載の半導体装置は、複数個のPチャネルMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置である。 The semiconductor device according to any one of claims 9 to 15 is a semiconductor device in which a plurality of P-channel MOS transistors are connected in series.
請求項9に記載の半導体装置は、互いに絶縁分離されたm個(m≧2)のPチャネルMOSトランジスタ素子が、所定電位とグランド(GND)電位の間で、所定電位側を第1段、GND電位側を第m段として、順次直列接続されてなり、前記第1段のPチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子を入力端子とし、m個の抵抗素子および/または容量素子が、前記所定電位と前記GND電位の間で、所定電位側を第1段、GND電位側を第m段として、順次直列接続されてなり、前記第1段のPチャネルMOSトランジスタ素子を除いた各段のPチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子が、前記直列接続された各段の抵抗素子および/または容量素子の間の接続点に、それぞれ、順次接続されてなり、前記第m段のPチャネルMOSトランジスタ素子における前記GND電位側の端子から、出力が取り出されてなる半導体装置であって、前記m個のPチャネルMOSトランジスタ素子が、埋め込み酸化膜を有するSOI構造半導体基板のSOI層に形成され、前記埋め込み酸化膜に達する第3絶縁分離トレンチにより、互いに絶縁分離されてなり、前記埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、前記所定電位の0.8倍以上の電位に設定されてなることを特徴としている。 The semiconductor device according to claim 9, wherein m (m ≧ 2) P-channel MOS transistor elements that are insulated from each other are arranged between a predetermined potential and a ground (GND) potential at a predetermined potential side in the first stage. The GND potential side is the m-th stage and is sequentially connected in series. The gate terminal of the first-stage P-channel MOS transistor element is an input terminal, and m resistance elements and / or capacitance elements are connected to the predetermined potential. Between the GND potentials, a predetermined potential side is a first stage, and a GND potential side is an m-th stage, which are sequentially connected in series, and the P channel MOS transistors of each stage excluding the first stage P channel MOS transistor elements. A gate terminal of the transistor element is sequentially connected to a connection point between the resistor element and / or the capacitor element of each stage connected in series. A semiconductor device in which an output is extracted from a terminal on the GND potential side in a channel MOS transistor element, wherein the m P-channel MOS transistor elements are formed in an SOI layer of an SOI structure semiconductor substrate having a buried oxide film. And the third insulating isolation trench that reaches the buried oxide film is isolated from each other, and the support substrate under the buried oxide film is at least 0.8 times the predetermined potential during the operation of the semiconductor device. It is characterized by being set to a potential.
上記半導体装置では、m個のPチャネルMOSトランジスタが、所定電位とGND電位の間で順次直列接続されている。従って、上記半導体装置では、所定電位とGND電位の間の電圧がm個のPチャネルMOSトランジスタにより分割され、第1段から第m段の各PチャネルMOSトランジスタが、それぞれの電圧範囲を分担している。従って、複数個のPチャネルMOSトランジスタが直列接続された上記半導体装置についても、所定電位とGND電位の間の電圧を1個のPチャネルMOSトランジスタで分担する場合に較べて、各PチャネルMOSトランジスタに要求されるDC耐圧を低減することができる。 In the semiconductor device, m P-channel MOS transistors are sequentially connected in series between a predetermined potential and a GND potential. Therefore, in the semiconductor device, the voltage between the predetermined potential and the GND potential is divided by the m P-channel MOS transistors, and the P-channel MOS transistors from the first stage to the m-th stage share the respective voltage ranges. ing. Therefore, also in the semiconductor device in which a plurality of P-channel MOS transistors are connected in series, each P-channel MOS transistor is compared with a case where the voltage between the predetermined potential and the GND potential is shared by one P-channel MOS transistor. The DC withstand voltage required for this can be reduced.
また、シミュレーション結果に基づいて、複数個のPチャネルMOSトランジスタが形成された上記半導体装置では、動作中において、埋め込み酸化膜下の支持基板が、所定電位の0.8倍以上の電位に設定されている。これによって、上記半導体装置では、支持基板電位によらず、所定電位とGND電位の間の電圧が各PチャネルMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することができる。 Further, based on the simulation results, in the semiconductor device in which a plurality of P-channel MOS transistors are formed, the support substrate under the buried oxide film is set to a potential of 0.8 times or more the predetermined potential during operation. ing. Thus, in the semiconductor device, regardless of the support substrate potential, the voltage between the predetermined potential and the GND potential is evenly distributed to each P-channel MOS transistor, thereby ensuring a high breakdown voltage as a whole.
以上のようにして、複数個のPチャネルMOSトランジスタが形成された上記半導体装置も、SOI層に形成された互いに絶縁分離されてなるMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置であって、埋め込み酸化膜下の支持基板電位の影響を軽減でき、GND電位と所定電位の間の電圧がMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することのできる半導体装置とすることができる。 As described above, the semiconductor device in which a plurality of P-channel MOS transistors are formed is also a semiconductor device in which MOS transistors formed in an SOI layer and isolated from each other are connected in series, and embedded oxide The influence of the potential of the support substrate under the film can be reduced, and the voltage between the GND potential and the predetermined potential is evenly distributed to the MOS transistors, so that a semiconductor device capable of ensuring a high breakdown voltage as a whole can be obtained.
尚、請求項10〜15に記載の上記半導体装置の効果については、請求項2〜8において説明したNチャネルMOSトランジスタが形成された半導体装置の効果と同様であり、その説明は省略する。
The effects of the semiconductor device according to
請求項16〜22に記載の半導体装置は、直列接続された複数個のNチャネルMOSトランジスタと直列接続された複数個のPチャネルMOSトランジスタとが、同じSOI基板に形成されてなる半導体装置である。 The semiconductor device according to claim 16 is a semiconductor device in which a plurality of N-channel MOS transistors connected in series and a plurality of P-channel MOS transistors connected in series are formed on the same SOI substrate. .
請求項16に記載の半導体装置は、互いに絶縁分離されたn個(n≧2)のNチャネルMOSトランジスタ素子が、グランド(GND)電位と所定電位の間で、GND電位側を第1段、所定電位側を第n段として、順次直列接続されてなり、前記第1段のNチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子を入力端子とし、n個の抵抗素子および/または容量素子が、前記GND電位と前記所定電位の間で、GND電位側を第1段、所定電位側を第n段として、順次直列接続されてなり、前記第1段のNチャネルMOSトランジスタ素子を除いた各段のNチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子が、前記直列接続された各段の抵抗素子および/または容量素子の間の接続点に、それぞれ、順次接続されてなり、前記第n段のNチャネルMOSトランジスタ素子における前記所定電位側の端子から、出力が取り出されてなり、互いに絶縁分離されたm個(m≧2)のPチャネルMOSトランジスタ素子が、前記所定電位とグランド(GND)電位の間で、所定電位側を第1段、GND電位側を第m段として、順次直列接続されてなり、前記第1段のPチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子を入力端子とし、m個の抵抗素子および/または容量素子が、前記所定電位と前記GND電位の間で、所定電位側を第1段、GND電位側を第m段として、順次直列接続されてなり、前記第1段のPチャネルMOSトランジスタ素子を除いた各段のPチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子が、前記直列接続された各段の抵抗素子および/または容量素子の間の接続点に、それぞれ、順次接続されてなり、前記第m段のPチャネルMOSトランジスタ素子における前記GND電位側の端子から、出力が取り出されてなり、前記n個のNチャネルMOSトランジスタ素子と前記m個のPチャネルMOSトランジスタ素子が、それぞれ、埋め込み酸化膜を有するSOI構造半導体基板のSOI層に形成され、前記n個のNチャネルMOSトランジスタ素子が、前記埋め込み酸化膜に達する第1絶縁分離トレンチにより、互いに絶縁分離されてなり、前記m個のPチャネルMOSトランジスタ素子が、前記埋め込み酸化膜に達する第3絶縁分離トレンチにより、互いに絶縁分離されてなり、前記埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、前記所定電位の0.7倍以上、0.9倍以下の電位に設定されてなることを特徴としている。 The semiconductor device according to claim 16, wherein n (n ≧ 2) N-channel MOS transistor elements that are insulated from each other are arranged between a ground (GND) potential and a predetermined potential, and the GND potential side is a first stage, A predetermined potential side is an n-th stage and is sequentially connected in series. A gate terminal of the first-stage N-channel MOS transistor element is an input terminal, and n resistance elements and / or capacitance elements are connected to the GND potential. Between the predetermined potentials, the GND potential side is the first stage and the predetermined potential side is the nth stage, which are sequentially connected in series, and the N-channel MOS transistors of each stage excluding the first-stage N-channel MOS transistor elements. A gate terminal of the transistor element is sequentially connected to a connection point between the resistor element and / or the capacitor element of each stage connected in series. An output is taken out from the terminal on the predetermined potential side of the channel MOS transistor element, and m (m ≧ 2) P channel MOS transistor elements that are insulated from each other have the predetermined potential and the ground (GND) potential. The first potential stage is the first stage, the GND potential side is the mth stage, and they are sequentially connected in series. The gate terminal of the first stage P-channel MOS transistor element is the input terminal, and m resistance elements And / or capacitive elements are sequentially connected in series between the predetermined potential and the GND potential, with the predetermined potential side being the first stage and the GND potential side being the m-th stage. The gate terminals of the P-channel MOS transistor elements at each stage excluding the transistor elements are connected to the resistor elements and / or capacitors at the stages connected in series. The n n-channel MOS transistors are sequentially connected to the connection points between the children, and output is taken out from the GND potential side terminal of the m-th stage P-channel MOS transistor element. An element and the m P-channel MOS transistor elements are respectively formed in an SOI layer of an SOI structure semiconductor substrate having a buried oxide film, and the n N-channel MOS transistor elements reach the buried oxide film. The m P-channel MOS transistor elements are isolated from each other by an isolation trench, and the m P-channel MOS transistor elements are isolated from each other by a third isolation trench that reaches the buried oxide film, and are supported under the buried oxide film. When the substrate is in operation of the semiconductor device, 0.7 times or more of the predetermined potential, 0. It is characterized in that the potential is set to 9 times or less.
上記半導体装置においても、所定電位とGND電位の間で直列接続されたn個のNチャネルMOSトランジスタおよびm個のPチャネルMOSトランジスタについて、それぞれ、所定電位とGND電位の間の電圧を1個のMOSトランジスタで分担する場合に較べて、各MOSトランジスタに要求されるDC耐圧を低減できることは言うまでもない。 Also in the above semiconductor device, for n n-channel MOS transistors and m P-channel MOS transistors connected in series between a predetermined potential and a GND potential, a voltage between the predetermined potential and the GND potential is set to one. It goes without saying that the DC withstand voltage required for each MOS transistor can be reduced as compared with the case of sharing with the MOS transistors.
また、シミュレーション結果に基づいて、直列接続された複数個のNチャネルMOSトランジスタと直列接続された複数個のPチャネルMOSトランジスタとが同じSOI基板に形成されてなる上記半導体装置では、動作中において、埋め込み酸化膜下の支持基板が、所定電位の0.7倍以上、0.9倍以下の電位に設定されている。これによって、上記半導体装置においても、支持基板電位によらず、所定電位とGND電位の間の電圧が各NチャネルMOSトランジスタおよび各PチャネルMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することができる。 Further, based on the simulation results, in the semiconductor device in which a plurality of N-channel MOS transistors connected in series and a plurality of P-channel MOS transistors connected in series are formed on the same SOI substrate, The support substrate under the buried oxide film is set to a potential of 0.7 to 0.9 times the predetermined potential. As a result, in the semiconductor device as well, the voltage between the predetermined potential and the GND potential is evenly distributed to each N-channel MOS transistor and each P-channel MOS transistor regardless of the support substrate potential, thereby ensuring a high breakdown voltage as a whole. can do.
以上のようにして、複数個のNチャネルMOSトランジスタおよびPチャネルMOSトランジスタが同じSOI基板に形成された上記半導体装置も、SOI層に形成された互いに絶縁分離されてなるMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置であって、埋め込み酸化膜下の支持基板電位の影響を軽減でき、GND電位と所定電位の間の電圧がMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することのできる半導体装置とすることができる。 As described above, the above-described semiconductor device in which a plurality of N-channel MOS transistors and P-channel MOS transistors are formed on the same SOI substrate also includes MOS transistors formed in the SOI layer and isolated from each other in series. In this semiconductor device, the influence of the potential of the support substrate under the buried oxide film can be reduced, and the voltage between the GND potential and the predetermined potential can be evenly distributed to the MOS transistors, thereby ensuring a high breakdown voltage as a whole. A semiconductor device can be obtained.
特に、請求項19に記載のように、上記半導体装置における前記nと前記mが、6以下である場合には、前記埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、前記所定電位の略0.8倍の電位に設定されてなることが好ましい。 In particular, as described in claim 19, when the n and the m in the semiconductor device are 6 or less, the support substrate under the buried oxide film is in the predetermined state during the operation of the semiconductor device. It is preferable that the potential is set to approximately 0.8 times the potential.
尚、請求項17〜18,20〜22に記載の上記半導体装置の効果については、請求項2〜8において説明したNチャネルMOSトランジスタが形成された半導体装置の効果と同様であり、その説明は省略する。
The effects of the semiconductor device described in claims 17 to 18 and 20 to 22 are the same as those of the semiconductor device in which the N-channel MOS transistor described in
請求項23に記載のように、前記半導体装置は、GND電位を基準とするGND基準ゲート駆動回路、浮遊電位を基準とする浮遊基準ゲート駆動回路、および前記GND電位と浮遊電位の間で入出力信号をレベルシフトさせるレベルシフト回路を有してなるインバータ駆動用の高電圧ICにおいて、前記所定の電源電位を浮遊電位として、前記レベルシフト回路に好適である。 25. The semiconductor device according to claim 23, wherein the semiconductor device includes a GND reference gate drive circuit based on a GND potential, a floating reference gate drive circuit based on a floating potential, and an input / output between the GND potential and the floating potential. In a high voltage IC for driving an inverter having a level shift circuit for level shifting a signal, the predetermined power supply potential is set as a floating potential, which is suitable for the level shift circuit.
前記高電圧ICは、例えば、請求項24に記載のように、車載モータのインバータ駆動用の高電圧ICであってもよいし、請求項25に記載のように、車載エアコンのインバータ駆動用の高電圧ICであってもよい。
The high-voltage IC may be, for example, a high-voltage IC for driving an inverter of an in-vehicle motor as described in
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の半導体装置の一例で、半導体装置11の概略構成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
図1に示す半導体装置11は、図17に示す半導体装置10を簡略化した構成となっている。
The
図1に示す半導体装置11の断面構造は、図18に示す半導体装置10の断面構造と同様である。すなわち、図1に示す半導体装置11では、図18に示すSOI基板1と同様の、基板の貼り合わせによって形成された埋め込み酸化膜を有するSOI基板が用いられている。また、図1に示す半導体装置11の第1絶縁分離トレンチZ1は、図18に示した半導体装置10の絶縁分離トレンチ4に対応しており、図1に示す半導体装置11の第2絶縁分離トレンチZ2は、図18に示した半導体装置10の絶縁分離トレンチT1〜Tnに対応している。以下に示す図1の半導体装置11の説明においては、図18に示した断面の各部の符号と同じ符号を用いて説明する。
The cross-sectional structure of the
図1に示す半導体装置11には、埋め込み酸化膜3を有するSOI基板1が用いられており、n個(n≧2)のNチャネル横型MOSトランジスタ(LDMOS)11tが、埋め込み酸化膜3上のSOI層1aに形成されている。各LDMOS11tは、ドレインD、ゲートGおよびソースSが図1に示すように同心円状に配置されたパターンとなっている。また、各LDMOS11tは、図1中に太い実線の円で示した、埋め込み酸化膜3に達する第1絶縁分離トレンチZ1により取り囲まれて、周りから絶縁分離されている。
The
図1に示す半導体装置11では、同じく埋め込み酸化膜3に達する図中に太い実線の四角で示した第2絶縁分離トレンチZ2が、多重に形成されている。第1絶縁分離トレンチZ1により絶縁分離された各LDMOS11tは、多重の第2絶縁分離トレンチZ2により囲まれた各フィールド領域F1〜Fnに、それぞれ一個ずつ配置されている。尚、フィールド領域Fnの内側にあるフィールド領域Fhは、高電圧(HV)回路および電源パッドや出力パッド等が形成されている領域であり、フィールド領域F1の外側にあるフィールド領域Fgは、接地(GND)パッドや入力パッド等が形成されている領域である。
In the
図1の半導体装置11では、n個のLDMOS11tが、グランド(GND)電位と所定の電源電位との間で、n重の第2絶縁分離トレンチZ2の外周側をGND電位側の第1段、内周側を電源電位側の第n段として、順次直列接続されている。尚、符号Rinは入力抵抗であり、符号Routは出力抵抗である。半導体装置11では、第1段LDMOS11tにおけるゲート端子を入力端子としている。また、第n段LDMOS11tと電源パッドの間に出力抵抗Routが接続され、第n段LDMOS11tの電源電位側の端子と出力抵抗Routの間から、出力が取り出される。半導体装置11では、並列に接続された抵抗素子Rと容量素子Cの組み合わせが多段に直列接続されて、GND電位と電源電位が分割され、2段目以降のLDMOS11tのゲートが、上記直列接続の各分岐点に接続されている。尚、図1の半導体装置11では、抵抗素子Rと容量素子Cの組み合わせが多段に直列接続されているが、抵抗素子Rもしくは容量素子Cのみが多段に直列接続されていてもよい。
In the
図1の半導体装置11では、GND電位から所定電位までの電圧増加に応じて、(n+2)重の第2絶縁分離トレンチにより囲まれた各フィールド領域Fg,F1〜Fn,Fhに加わる電圧を均等化し、n個のNチャネルMOSトランジスタ素子(LDMOS11t)の担当電圧範囲を、GND電位から所定電位に向かって順番に移行させることができる。言い換えれば、図1に示す半導体装置11では、GND電位と電源電位の間の電圧がn個のLDMOS11tにより分割され、第1段から第n段の各LDMOS11tが、それぞれの電圧範囲を分担している。従って、GND電位と電源電位の間の電圧を1個のMOSトランジスタ素子で分担する場合に較べて、各LDMOS11tに要求されるDC耐圧を低減することができる。尚、隣り合う絶縁分離されたNチャネルMOSトランジスタ素子同士の間には、n重の絶縁分離トレンチが一つ存在するだけであるため、n個のトランジスタ素子の接続配線が容易になると共に、占有面積を低減して、半導体装置11を小型化することができる。
In the
尚、図1に示す半導体装置11においては、n個のLDMOS11tが、同じ耐圧を有してなることが好ましい。これにより、GND電位と電源電位の間に挿入されるLDMOS11tの分担する電圧(耐圧)を均等にして、最小化することができる。また、各LDMOS11tの耐圧は、200V以下であることが好ましい。これによって、半導体装置11(LDMOS11t)を、一般的な製造方法を用いて、安価に製造することができる。
In the
次に、図1に示す半導体装置11は、図18の半導体装置10(高電圧IC100)において指摘したように、支持基板2がフローティング状態(浮遊電位)となっており、SOI層1aに形成された各LDMOS11tは、埋め込み酸化膜3を介して支持基板2の電位の影響を受けると考えられる。そこで、シミュレーションにより、図1の半導体装置11における各LDMOS11tに悪影響を与えない、支持基板2の電位の好適設定範囲を調査した。
Next, as pointed out in the semiconductor device 10 (high voltage IC 100) of FIG. 18, the
図2は、上記シミュレーションの一例で、シミュレーションに用いた図1に示す半導体装置11の等価回路を示す図である。図2のモデルでは、各トランジスタM1〜Mnに対して、これらが配置されるフィールド領域F1〜Fnと支持基板2の間の埋め込み酸化膜3を介した寄生容量C1〜Cnを挿入している。図2では、各トランジスタM1〜Mnが配置されるフィールド領域F1〜Fnの面積を200μm□、埋め込み酸化膜の膜厚を3μmとして、各寄生容量C1〜Cnの寄生容量C_box=0.5pFとしている。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the
図3と図4は、図2の等価回路を用いたシミュレーション結果の例で、電源電位VEと半導体装置11を構成する各NチャネルMOSトランジスタM1〜Mnのドレイン・ソース間電圧の関係を示した図である。図3(a),(b)では、支持基板の設定電位を電源電位の1/2とし、直列接続するNチャネルMOSトランジスタの個数を変えている。図4(a),(b)では、直列接続するNチャネルMOSトランジスタの個数を12個とし、支持基板の設定電位を変えている。
Figure 3 and Figure 4 is a simulation result example using the equivalent circuit of FIG. 2 shows the relationship between the drain-source voltage of the N-channel MOS transistor M1~Mn constituting the power supply potential V E and the
図3(a)は、図2の等価回路において4個のNチャネルMOSトランジスタM1〜M4を直列接続して得られた結果であり、図3(b)は、12個のNチャネルMOSトランジスタM1〜M12を直列接続して得られた結果である。尚、図3(a),(b)では、いずれも、図2の等価回路において、支持基板2の電位Vsubを電源電位VEの1/2に設定している。
FIG. 3A shows a result obtained by connecting four N-channel MOS transistors M1 to M4 in series in the equivalent circuit of FIG. 2, and FIG. 3B shows 12 N-channel MOS transistors M1. It is the result obtained by connecting ~ M12 in series. Incidentally, FIG. 3 (a), is set (b), the both, in the equivalent circuit of FIG. 2, the potential V sub of the
図3(a)は、耐圧200VのNチャネルMOSトランジスタを4個直列接続した場合を想定したもので、全体の耐圧が800Vになる系を設計した例である。図3(a)では、電源電位VEを0Vから10秒かけて800Vまで直線的に電位上昇させた場合の各トランジスタM1〜M4のソース・ドレイン電圧をシミュレートしている。 FIG. 3A assumes a case where four N-channel MOS transistors having a withstand voltage of 200V are connected in series, and is an example in which a system with an overall withstand voltage of 800V is designed. In FIG. 3 (a), the power supply potential V E simulates source-drain voltages of the transistors M1~M4 when a linearly increased potential to 800V over a period of 10 seconds from 0V.
図3(a)に示すように、4個のNチャネルMOSトランジスタM1〜M4を直列接続する場合には、支持基板2の電位Vsubを電源電位VEの1/2に設定することで、電源電位VEを各NチャネルMOSトランジスタM1〜M4に均等に分担させることができる。
As she is shown in FIG. 3 (a), in the case of series connection of four N-channel MOS transistor M1~M4, by setting the potential V sub of the
一方、図3(b)は、耐圧200VのNチャネルMOSトランジスタを12個直列接続した場合を想定したもので、全体の耐圧が2400Vになる系を設計した例である。 On the other hand, FIG. 3B assumes a case where 12 N-channel MOS transistors having a withstand voltage of 200V are connected in series, and is an example of designing a system in which the overall withstand voltage is 2400V.
図3(b)に示すように、12個のトランジスタM1〜M12を直列接続する場合には、電圧上昇時間を10秒かけたとしても、各トランジスタM1〜M12のソース・ドレイン間電圧は、必ずしも同じ値にならない。特に、低電位側のトランジスタについてはソース・ドレイン間電圧が200Vを超えため、ブレークダウンしてしまう。このように、直列接続するトランジスタの個数を増やして12個とした場合には、支持基板2の電位Vsubを4個の場合と同じ電源電位VEの1/2に設定しても、電源電位VEを各NチャネルMOSトランジスタM1〜M12に均等に分担させることはできず、ばらつきが発生する。
As shown in FIG. 3B, when twelve transistors M1 to M12 are connected in series, the voltage between the source and drain of each transistor M1 to M12 is not necessarily equal even if the voltage rise time is 10 seconds. It will not be the same value. In particular, the transistor on the low potential side breaks down because the source-drain voltage exceeds 200V. Thus, when the 12 by increasing the number of transistors connected in series, setting the half of the same power supply potential V E in the case of the four potential V sub of the
次に示す図4(a),(b)は、いずれも、図2の等価回路において、12個のNチャネルMOSトランジスタM1〜M12を直列接続して得られた結果である。図4(a)は、図2の等価回路において、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEの3/4に設定している。図4(b)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEの1/4に設定している。 4 (a) and 4 (b) are the results obtained by connecting 12 N-channel MOS transistors M1 to M12 in series in the equivalent circuit of FIG. FIG. 4 (a), in the equivalent circuit of FIG. 2, the potential V sub support substrate 2 is set to 3/4 of the power supply potential V E. FIG. 4 (b), the potential V sub support substrate 2 is set to 1/4 of the power supply potential V E.
図3(b)および図4(a)に示すように、NチャネルMOSトランジスタM1〜M12を直列接続する場合には、支持基板2の電位Vsubを電源電位VEに近づけるほど、電源電位VEを各NチャネルMOSトランジスタM1〜M12に均等に分担させることはできず、ばらつきが発生する。一方、図4(b)に示すように、12個のNチャネルMOSトランジスタM1〜M12を直列接続する場合には、支持基板2の電位Vsubを電源電位VEの1/4に設定することで、電源電位VEを各NチャネルMOSトランジスタM1〜M12に均等に分担させることができる。
As shown in FIG. 3 (b) and 4 (a), the N-channel MOS transistor M1~M12 when connected in series, the closer the potential V sub of the
このように、直列接続するMOSトランジスタの段数や支持基板の電位によって全体の耐圧が変動し、全体耐圧は、かならずしも各MOSトランジスタの耐圧の段数倍にはならない。従って、全体耐圧を上げるためには、支持基板2の電位を制御して、直列接続する各MOSトランジスタの分担する電圧を均等にする必要がある。
As described above, the overall breakdown voltage varies depending on the number of stages of MOS transistors connected in series and the potential of the support substrate, and the overall breakdown voltage is not necessarily double the number of stages of breakdown voltage of each MOS transistor. Therefore, in order to increase the overall breakdown voltage, it is necessary to control the potential of the
図5は、別のシミュレーションの例で、シミュレーションに用いた図1に示す半導体装置11の等価回路を示す図である。図5の等価回路では、6個のNチャネルMOSトランジスタM1〜M6を直列接続している。尚、図5の等価回路において各NチャネルMOSトランジスタM1〜M6に並列接続されているダイオードは、各NチャネルMOSトランジスタM1〜M6の耐圧を200Vに設定するため、当該ダイオードの逆方向耐圧としてモデル化して挿入したものである。
FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit of the
図6〜図8は、図5の等価回路を用いたシミュレーション結果の例で、支持基板の設定電位Vsubを変えた場合について、電源電位VEと半導体装置11を構成する各NチャネルMOSトランジスタM1〜M6のドレイン・ソース間電圧の関係を示した図である。尚、図6〜図8のシミュレーションにおいては、図5に示す各パラメータ(各段の埋め込み酸化膜容量:C_box=0.35pF、入力抵抗:Rin=100kΩ、分割抵抗:R_div=1MΩ、出力抵抗:Rout=100kΩ)が用いられている。各段の埋め込み酸化膜容量:C_box=0.35pFは、デバイスサイズを100μm□、埋め込み酸化膜厚を1μmとしたときに得られる代表値である。
6 to 8 are examples of simulation results using the equivalent circuit of FIG. 5, and the power supply potential VE and each N-channel MOS transistor constituting the
図6(a)は、図5の等価回路において、支持基板2の電位Vsubを、GND電位(0V)に設定して得られた結果であり、図6(b)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEの0.5倍に設定して得られた結果である。図7(a)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEの0.7倍に設定して得られた結果であり、図7(b)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEの0.8倍に設定して得られた結果である。また、図8(a)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEの0.9倍に設定して得られた結果であり、図8(b)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEと同じ電位に設定して得られた結果である。尚、本例ではSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)上で図5に示す簡単な容量結合の等価回路により支持基板2に電源電位VEを接続したモデルを用いてシミュレートしたが、より精密なデバイスシミュレーションを行った解析においても、以下に示す結果と同様な結果が得られる。
6A is a result obtained by setting the potential V sub of the
図6〜図8に示す6個のNチャネルMOSトランジスタを直列接続した場合のシミュレーション結果も、図3(b)および図4(a),(b)に示す12個の場合と同様に、支持基板2の電位Vsubを電源電位VEに近づけるほど、各NチャネルMOSトランジスタM1〜M6に均等に分担させることはできず、ばらつきが発生する。
The simulation results when the six N-channel MOS transistors shown in FIGS. 6 to 8 are connected in series are also supported in the same manner as in the case of the twelve shown in FIGS. 3 (b), 4 (a), and 4 (b). the closer the potential V sub of the
また、図6〜図8の結果と図3(b)および図4(a),(b)の結果を比較してわかるように、直列接続するNチャネルMOSトランジスタの個数を多くするほど、電源電位VEを各NチャネルMOSトランジスタに均等に分担させることができる支持基板2の設定電位Vsubの範囲は、狭くなっていく。
Further, as can be seen by comparing the results of FIGS. 6 to 8 with the results of FIGS. 3B and 4A and 4B, the power supply increases as the number of N-channel MOS transistors connected in series increases. set potential V range sub of the
特に、図6〜図8の結果からわかるように、NチャネルMOSトランジスタを直列接続した回路では、支持基板2の電位Vsubが高くなるほど最低電位(GND電位)側のMOSトランジスタのドレイン電位が高くなり易い。従って、このトランジスタでは、ソース・ドレイン間に電界が集中しやすくなる。これは以下のことが要因と考えられる。まず、支持基板2の電位Vsubが高いと、支持基板2とGND電位側のフィールド領域F1との間の寄生容量で、蓄積しようとする電荷量が多くなる。しかしながら、DC電圧といっても実際には無限時間かけるわけでなく有限の時間で支持基板2の電位Vsubが上昇しているため、上記寄生容量が充電するまでにタイムラグが発生し、その間にGND電位側に近いMOSトランジスタの電位が過渡的に上昇する。また、電荷の移動による電流はこれらMOSトランジスタ内を通過して吸収されるため、段数を増やすほど電荷がMOSトランジスタ間を移動しにくくなるために、その傾向は大きくなると考えられる。
In particular, as can be seen from the results of FIGS. 6 to 8, in the circuit in which the N-channel MOS transistors are connected in series, the drain potential of the MOS transistor on the lowest potential (GND potential) side becomes higher as the potential V sub of the
以上に示した図3,図4および図6〜図8のシミュレーション結果によれば、複数個のNチャネルMOSトランジスタ素子(LDMOS11t)が形成された図1の半導体装置11では、動作中において、埋め込み酸化膜3下の支持基板2の電位Vsubが、所定電位(電源電位VE)の0.8倍以下に設定されていることが好ましい。
これによって、図1の半導体装置11では、支持基板電位によらず、GND電位と所定電位の間の電圧が各NチャネルMOSトランジスタ素子(LDMOS11t)に均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することができる。
According to the simulation results shown in FIGS. 3, 4 and 6 to 8 described above, the
As a result, in the
特に、支持基板電位を所定電位の0.8倍以下に設定した図1の半導体装置11においては、図6と図7のシミュレーション結果からわかるように、NチャネルMOSトランジスタの直列接続個数である前記nが、6以下であることが好ましい。また、図4(b)のシミュレーション結果からわかるように、前記nが、12以下である場合には、埋め込み酸化膜3下の支持基板2が、半導体装置11の動作中において、所定電位の0.25倍以下の電位に設定されてなることが好ましい。
In particular, in the
以上のようにして、複数個のNチャネルMOSトランジスタが形成された上記半導体装置は、SOI層に形成された互いに絶縁分離されてなるMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置であって、埋め込み酸化膜下の支持基板電位の影響を軽減でき、GND電位と所定電位の間の電圧がMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することのできる半導体装置となっている。 As described above, the semiconductor device in which a plurality of N-channel MOS transistors are formed is a semiconductor device in which MOS transistors formed in an SOI layer and isolated from each other are connected in series, and embedded oxide The influence of the potential of the support substrate under the film can be reduced, and the voltage between the GND potential and the predetermined potential is evenly distributed to the MOS transistors, so that the semiconductor device can secure a high breakdown voltage as a whole.
以上の半導体装置は、複数個のNチャネルMOSトランジスタが形成された半導体装置であったが、次に、複数個のPチャネルMOSトランジスタが形成された半導体装置について説明する。 The semiconductor device described above is a semiconductor device in which a plurality of N-channel MOS transistors are formed. Next, a semiconductor device in which a plurality of P-channel MOS transistors are formed will be described.
図9は、複数個のPチャネルMOSトランジスタが形成された半導体装置のシミュレーションの例で、シミュレーションに用いた等価回路を示す図である。図9の等価回路では、図5と同じ個数の6個のPチャネルMOSトランジスタM1〜M6を直列接続している。尚、図9の等価回路において各NチャネルMOSトランジスタM1〜M6に並列接続されているダイオードも、各PチャネルMOSトランジスタM1〜M6の耐圧を200Vに設定するためのものである。また、図9に示す各パラメータ値(各段の埋め込み酸化膜容量:C_box=0.35pF、入力抵抗:Rin=100kΩ、分割抵抗:R_div=1MΩ、出力抵抗:Rout=100kΩ)は、図5のNチャネルMOSトランジスタの場合と同じ値が用いられている。 FIG. 9 is an example of a simulation of a semiconductor device in which a plurality of P-channel MOS transistors are formed, and shows an equivalent circuit used for the simulation. In the equivalent circuit of FIG. 9, six P-channel MOS transistors M1 to M6 having the same number as in FIG. 5 are connected in series. Note that the diodes connected in parallel to the N-channel MOS transistors M1 to M6 in the equivalent circuit of FIG. 9 are also for setting the withstand voltage of the P-channel MOS transistors M1 to M6 to 200V. Further, each parameter value shown in FIG. 9 (filled oxide film capacitance at each stage: C_box = 0.35 pF, input resistance: Rin = 100 kΩ, division resistance: R_div = 1 MΩ, output resistance: Rout = 100 kΩ) is shown in FIG. The same value is used as in the case of the N channel MOS transistor.
図10〜図12は、図9の等価回路を用いたシミュレーション結果の例で、支持基板の設定電位を変えた場合について、電源電位VEと各PチャネルMOSトランジスタM1〜M6のドレイン・ソース間電圧の関係を示した図である。 10-12 is a simulation result example using the equivalent circuit of FIG. 9, the case of changing the set potential of the support substrate, between the power supply potential V E and the drain and source of each P-channel MOS transistor M1~M6 It is the figure which showed the relationship of the voltage.
図10(a)は、図9の等価回路において、支持基板2の電位Vsubを、GND電位(0V)に設定して得られた結果であり、図10(b)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEの0.5倍に設定して得られた結果である。図11(a)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEの0.7倍に設定して得られた結果であり、図11(b)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEの0.8倍に設定して得られた結果である。また、図12(a)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEの0.9倍に設定して得られた結果であり、図12(b)は、支持基板2の電位Vsubを、電源電位VEと同じ電位に設定して得られた結果である。
FIG. 10A shows the result obtained by setting the potential V sub of the
図10〜図12に示すPチャネルMOSトランジスタを直列接続した場合のシミュレーション結果は、図6〜図8に示すNチャネルMOSトランジスタを直列接続した場合と逆に、支持基板2の電位Vsubを電源電位VEに近づけるほど、電源電位VEを各PチャネルMOSトランジスタM1〜M6に均等に分担させることができる。
10 to 12 in the simulation result when the P-channel MOS transistor connected in series shown, when the reverse connected in series to N-channel MOS transistor shown in FIGS. 6-8, the power supply potential V sub of the
以上に示した図10〜図12のシミュレーション結果によれば、複数個のPチャネルMOSトランジスタ素子が形成された半導体装置では、動作中において、図18に示す埋め込み酸化膜3下の支持基板2の電位Vsubが、所定電位(電源電位VE)の0.8倍以上に設定されていることが好ましい。
これによって、上記半導体装置では、支持基板電位によらず、GND電位と所定電位の間の電圧が各PチャネルMOSトランジスタ素子に均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することができる。特に、支持基板電位を所定電位の0.8倍以上に設定した上記半導体装置においては、図11(b)と図12のシミュレーション結果からわかるように、PチャネルMOSトランジスタの直列接続個数であるm(m≧2)が、6以下であることが好ましい。
According to the simulation results of FIGS. 10 to 12 described above, in the semiconductor device in which a plurality of P-channel MOS transistor elements are formed, the
Thus, in the semiconductor device, a voltage between the GND potential and the predetermined potential is evenly distributed to each P-channel MOS transistor element regardless of the support substrate potential, and a high breakdown voltage can be ensured as a whole. In particular, in the semiconductor device in which the support substrate potential is set to 0.8 times or more the predetermined potential, as can be seen from the simulation results of FIG. 11B and FIG. 12, the number of P-channel MOS transistors connected in series is m. (M ≧ 2) is preferably 6 or less.
以上のようにして、複数個のPチャネルMOSトランジスタが形成された上記半導体装置も、SOI層に形成された互いに絶縁分離されてなるMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置であって、埋め込み酸化膜下の支持基板電位の影響を軽減でき、GND電位と所定電位の間の電圧がMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することのできる半導体装置とすることができる。 As described above, the semiconductor device in which a plurality of P-channel MOS transistors are formed is also a semiconductor device in which MOS transistors formed in an SOI layer and isolated from each other are connected in series, and embedded oxide The influence of the potential of the support substrate under the film can be reduced, and the voltage between the GND potential and the predetermined potential is evenly distributed to the MOS transistors, so that a semiconductor device capable of ensuring a high breakdown voltage as a whole can be obtained.
さらに、直列接続された複数個のNチャネルMOSトランジスタと直列接続された複数個のPチャネルMOSトランジスタとが同じSOI基板に形成されてなる半導体装置についても、同様である。 The same applies to a semiconductor device in which a plurality of N-channel MOS transistors connected in series and a plurality of P-channel MOS transistors connected in series are formed on the same SOI substrate.
上記半導体装置においても、所定電位とGND電位の間で直列接続されたn個(n≧2)のNチャネルMOSトランジスタおよびm個(m≧2)のPチャネルMOSトランジスタについて、それぞれ、所定電位とGND電位の間の電圧を1個のMOSトランジスタで分担する場合に較べて、各MOSトランジスタに要求されるDC耐圧を低減できることは言うまでもない。 Also in the semiconductor device, n (n ≧ 2) N channel MOS transistors and m (m ≧ 2) P channel MOS transistors connected in series between a predetermined potential and a GND potential It goes without saying that the DC withstand voltage required for each MOS transistor can be reduced as compared with the case where the voltage between the GND potentials is shared by one MOS transistor.
また、図6〜図9と図10〜図12のシミュレーション結果を合わせればわかるように、直列接続された複数個のNチャネルMOSトランジスタと直列接続された複数個のPチャネルMOSトランジスタとが同じSOI基板に形成されてなる上記半導体装置では、動作中において、埋め込み酸化膜下の支持基板が、所定電位の0.7倍以上、0.9倍以下の電位に設定されることが好ましい。これによって、上記半導体装置においても、支持基板電位によらず、所定電位とGND電位の間の電圧が各NチャネルMOSトランジスタおよび各PチャネルMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することができる。特に、図7(b)と図11(b)のシミュレーション結果からわかるように、NチャネルMOSトランジスタの直列接続個数であるnとPチャネルMOSトランジスタの直列接続個数であるmが、6以下である場合には、埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、所定電位の略0.8倍の電位に設定されてなることが好ましい。 As can be seen from the simulation results of FIGS. 6 to 9 and FIGS. 10 to 12, a plurality of N-channel MOS transistors connected in series and a plurality of P-channel MOS transistors connected in series have the same SOI. In the semiconductor device formed on the substrate, during operation, the support substrate under the buried oxide film is preferably set to a potential not less than 0.7 times and not more than 0.9 times the predetermined potential. As a result, in the semiconductor device as well, the voltage between the predetermined potential and the GND potential is evenly distributed to each N-channel MOS transistor and each P-channel MOS transistor regardless of the support substrate potential, thereby ensuring a high breakdown voltage as a whole. can do. In particular, as can be seen from the simulation results of FIGS. 7B and 11B, n, which is the number of N channel MOS transistors connected in series, and m, which is the number of P channel MOS transistors connected in series, is 6 or less. In this case, it is preferable that the support substrate under the buried oxide film is set to a potential approximately 0.8 times the predetermined potential during the operation of the semiconductor device.
以上のようにして、複数個のNチャネルMOSトランジスタおよびPチャネルMOSトランジスタが同じSOI基板に形成された上記半導体装置も、SOI層に形成された互いに絶縁分離されてなるMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置であって、埋め込み酸化膜下の支持基板電位の影響を軽減でき、GND電位と所定電位の間の電圧がMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することのできる半導体装置とすることができる。 As described above, the above-described semiconductor device in which a plurality of N-channel MOS transistors and P-channel MOS transistors are formed on the same SOI substrate also includes MOS transistors formed in the SOI layer and isolated from each other in series. In this semiconductor device, the influence of the potential of the support substrate under the buried oxide film can be reduced, and the voltage between the GND potential and the predetermined potential can be evenly distributed to the MOS transistors, thereby ensuring a high breakdown voltage as a whole. A semiconductor device can be obtained.
次に、図1に示す半導体装置11を例にして、上記した半導体装置に関する支持基板の電位の設定方法について説明する。
Next, with reference to the
上記した半導体装置においては、支持基板の電位を、電位設定のための新たな直流電源が必要ない、浮遊電位とすることが好ましい。 In the semiconductor device described above, the potential of the support substrate is preferably a floating potential that does not require a new DC power source for setting the potential.
図1の半導体装置11の場合には、図18に示す支持基板2の電位を、略、最内周の第2絶縁分離トレンZ2により囲まれたフィールド領域Fhの占有面積と最外周の第2絶縁分離トレンチZ2により囲まれたフィールド領域Fgの占有面積の比により設定することができる。
In the case of the
図13は、上記支持基板電位の設定方法を模式的に示した図である。図13の高電位領域Fhは、図1のフィールド領域Fhに対応すると共に、図17に示した高電圧IC100においては、浮遊基準ゲート駆動回路部が形成された領域に対応する。この領域では、インバータ駆動用トランジスタ等が電源電位にあるSOI領域に形成される。図13の低電位領域Fgは、図1のフィールド領域Fgに対応すると共に、図17に示した高電圧IC100においては、絶縁分離トレンチT1の外側の領域に対応する。この領域では、信号入力パッドや保護回路等が接地電位にあるSOI領域に形成される。図13のトランジスタ領域F1〜Fnは、図1のフィールド領域F1〜Fnに対応すると共に、図17に示した高電圧IC100においては、レベルシフト回路部の各トランジスタTr1〜Trnが配置されているそれぞれn重の絶縁分離トレンチT1〜Tnに囲まれた領域に対応する。このトランジスタ領域F1〜Fnは、直列接続された各MOSトランジスタのそれぞれの分担した電位付近で、所定の面積をもって設けられる。
FIG. 13 is a diagram schematically showing a method for setting the support substrate potential. The high potential region Fh in FIG. 13 corresponds to the field region Fh in FIG. 1, and corresponds to the region in which the floating reference gate drive circuit unit is formed in the
図13には、埋め込み酸化膜3の厚さを一定として各フィールド領域Fg,F1〜Fn,Fhの占有面積比(S1:S2:S3)を変えた場合について、フィールド領域Fhの電源電位Veとフィールド領域FgのGND電位から誘導される、支持基板2の電位に関する計算結果の一例を示した。
FIG. 13 shows the power supply potential Ve of the field region Fh when the thickness of the buried
図13の系における支持基板2の電位は、電源電位VEに連動し、ほぼ比例した電位となる。例えば、GND電位にある手電位領域Fgと電源電位VEにある高電位領域Fhが1:1の面積比である場合には、支持基板2の電位は電源電位VEのおよそ1/2となる。
The potential of the
一般的には、高電位側のフィールド領域Fhに較べて低電位側のフィールド領域Fgの面積が大きくなるため、支持基板2の電位は、高電位側のフィールド領域Fhの電位と低電位側のフィールド領域Fgの電位の平均電位より極めて低い電位になる。そこで、各MOSトランジスタが形成されたフィールド領域F1〜Fnの電位が下がり、均等に電位を分配することが困難となるため、全体の耐圧が低下する。そこで、支持基板2の電位を高電位に制御するため、高電位側のフィールド領域Fhと支持基板2の容量結合が大きくなる構造とすることで、耐圧を改善する。
In general, since the area of the low potential side field region Fg is larger than that of the high potential side field region Fh, the potential of the
図13に示す支持基板電位の設定方法を用いた半導体装置では、まず各フィールド領域のレイアウトを工夫し、より高い電位のフィールド領域ほど面積が大きくなるようにする。例えば、配線やパッド等を、極力電源電位のフィールド領域Fhの上部にレイアウトする。逆に、配線やパッド等を、GND電位のフィールド領域Fgには、レイアウトしないようにする。あるいは、ダミーフィールド領域を配することにより、電源電位側の面積比率を大きくなるようにする。更に各トランジスタを配置したフィールド領域F1〜Fnについても、電源電位に近く高電位となる予定のフィールド領域の面積を大きくし、逆にGND電位に近い側の面積を小さくなるように配置する。 In the semiconductor device using the support substrate potential setting method shown in FIG. 13, the layout of each field region is first devised so that the area of the field region with a higher potential becomes larger. For example, a wiring, a pad, etc. are laid out above the field region Fh of the power supply potential as much as possible. Conversely, wiring, pads, etc. are not laid out in the field region Fg at the GND potential. Alternatively, by providing a dummy field region, the area ratio on the power supply potential side is increased. Further, the field regions F1 to Fn in which the transistors are arranged are also arranged so that the area of the field region scheduled to be high near the power supply potential is increased, and conversely, the area near the GND potential is reduced.
図13の計算結果からわかるように、図1の半導体装置11では、支持基板2の電位が、埋め込み酸化膜3を介した、各フィールド領域Fg,F1〜Fn,Fhと支持基板2の間の容量比によって決定される。すなわち、フローティング状態にある支持基板2の電位は、埋め込み酸化膜3を介した、支持基板2と各フィールド領域Fg,F1〜Fn,Fhとの容量結合により決定される。従って、図1の半導体装置11の場合には、図18に示す支持基板2の電位を、略、最内周の第2絶縁分離トレンZ2により囲まれたフィールド領域Fhの直下における埋め込み酸化膜3の膜厚と最外周の第2絶縁分離トレンチZ2により囲まれたフィールド領域Fgの直下における埋め込み酸化膜3の膜厚の比により設定することもできる。
As can be seen from the calculation result of FIG. 13, in the
図14は、上記支持基板電位の設定方法を模式的に示した図である。これによっても、各フィールド領域Fg,F1〜Fn,Fhの占有面積比を一定として埋め込み酸化膜3の厚さを変えた場合について、図13に示した容量比(C1:C2:C3)による支持基板2の電位に関する計算結果と同様の結果となる。
FIG. 14 is a diagram schematically showing a method for setting the support substrate potential. Also in this case, the capacity ratio (C1: C2: C3) shown in FIG. 13 is supported when the thickness of the buried
埋め込み酸化膜3の膜厚を変えるには、例えば、以下に示す手段を用いることができる。
In order to change the thickness of the buried
最小に、シリコン(Si)ウエハ上に、熱酸化あるいは膜堆積等の手段で、一定膜厚の埋め込み酸化膜を形成する。次に、あらかじめ膜厚を薄くしたいフィールド領域の埋め込み酸化膜をエッチング除去し、再酸化をおこなうことで、各フィールド領域毎に酸化膜厚に差異をつける。次に、エピタキシャル成長により、活性層となるSOI(シリコン)層を形成する。SOI層の形成は、必要な膜厚までエピタキシャル成長させてもよいし、平坦なエピタキシャル層の場合には、さらにウエハ接合によりシリコン基板を貼り付け、その後必要な膜厚までエッチング除去してもよい。 At a minimum, a buried oxide film having a certain thickness is formed on a silicon (Si) wafer by means such as thermal oxidation or film deposition. Next, the buried oxide film in the field region to be thinned in advance is removed by etching, and re-oxidation is performed, thereby making a difference in the oxide film thickness for each field region. Next, an SOI (silicon) layer to be an active layer is formed by epitaxial growth. The SOI layer may be formed by epitaxial growth to a required film thickness. In the case of a flat epitaxial layer, a silicon substrate may be further bonded by wafer bonding, and then etched to the required film thickness.
また、別の手段として、最初に、厚い埋め込み酸化膜を形成したフィールド領域においてSiウエハを増加したい膜厚分だけエッチング除去し、そこに酸化膜を埋め込むようにしてもよい。または、全面熱酸化した後、凹部に酸化膜を埋め込むことにより埋め込み酸化膜厚に差異つける。この場合は、加工途中の埋め込み酸化膜表面が平坦になる(またはそうなるよう加工できる)ため、その後、通常のウエハ接合技術によりSOI層を形成することができる。 As another means, first, in the field region where the thick buried oxide film is formed, the Si wafer may be removed by etching by the film thickness to be increased, and the oxide film may be buried there. Alternatively, after the entire surface is thermally oxidized, the buried oxide film thickness is differentiated by embedding an oxide film in the recess. In this case, since the surface of the buried oxide film in the middle of processing becomes flat (or can be processed so as to do so), an SOI layer can be formed thereafter by a normal wafer bonding technique.
尚、埋め込み酸化膜の厚さを変える代わりに、ONO膜等の高誘電率膜を用いて、高電位側のフィールド領域の容量比を高くしてもよい。高誘電率膜を導入する方法は、耐圧上、特に安全である。また、同様の効果を得る別の方法としては、高電位側のフィールド領域の埋め込み酸化膜に凹凸を設け、容量の面積を稼ぐようにしてもよい。 Instead of changing the thickness of the buried oxide film, a high dielectric constant film such as an ONO film may be used to increase the capacitance ratio of the field region on the high potential side. The method of introducing a high dielectric constant film is particularly safe in terms of breakdown voltage. As another method for obtaining the same effect, the buried oxide film in the field region on the high potential side may be provided with unevenness so as to increase the capacitance area.
埋め込み酸化膜の容量制御のため、埋め込み酸化膜材料の比誘電率を変える手段としては、上記埋め込み酸化膜形成工程時に各フィールド領域において異なる膜厚構成のONO膜を形成する他、窒化シリコン(SiN)等を埋めるなど、種々の誘電体材料を用いることができる。また、埋め込み酸化膜に凹凸をつける手段としては、例えば、最初にシリコンウエハに細かく凹凸をつけた後、熱酸化により埋め込み酸化膜を形成するようにすればよい。 In order to control the capacitance of the buried oxide film, means for changing the relative dielectric constant of the buried oxide film material include forming an ONO film having a different film thickness in each field region during the buried oxide film forming process, and silicon nitride (SiN ) Etc., various dielectric materials can be used. As a means for making the buried oxide film uneven, for example, the silicon oxide may be first made fine and then the buried oxide film may be formed by thermal oxidation.
また、各フィールド領域Fg,F1〜Fn,Fhの占有面積比と、各フィールド領域Fg,F1〜Fn,Fhの直下における埋め込み酸化膜の膜厚比と共に変えてもよい。例えば、図13に示すように、低電位領域の面積S1:トランジスタ領域の面積S2:高電位領域の面積S3=1:1:1の系においては、支持基板2電位は、電源電位VEに対して、1/2の0.5倍となる。ここで、低電位領域の直下の埋め込み酸化膜厚を倍にして容量を1/2倍とし、高電位領域の直下の埋め込み酸化膜厚を1/2として容量を2倍とすることにより、支持基板電位は0.8倍とすることができる(C1:C2:C3=0.5:1:2の系)。
Further, the occupation area ratio of each field region Fg, F1 to Fn, Fh and the thickness ratio of the buried oxide film immediately below each field region Fg, F1 to Fn, Fh may be changed. For example, as shown in FIG. 13, in a system in which the area of the low potential region S1: the area of the transistor region S2: the area of the high potential region S3 = 1: 1: 1, the potential of the
以上のように、上記半導体装置は、SOI層に形成された互いに絶縁分離されてなる複数個のMOSトランジスタが直列接続されてなる半導体装置であって、埋め込み酸化膜下の支持基板電位の影響を軽減でき、GND電位と所定電位の間の電圧がMOSトランジスタに均等に分配されて、全体として高い耐圧を確保することのできる半導体装置となっている。 As described above, the semiconductor device is a semiconductor device in which a plurality of MOS transistors formed in an SOI layer and isolated from each other are connected in series, and is affected by the potential of the support substrate under the buried oxide film. As a result, the voltage between the GND potential and the predetermined potential is evenly distributed to the MOS transistors, and the semiconductor device can secure a high breakdown voltage as a whole.
従って、上記半導体装置は、例えば、GND電位を基準とするGND基準ゲート駆動回路、浮遊電位を基準とする浮遊基準ゲート駆動回路、およびGND電位と浮遊電位の間で入出力信号をレベルシフトさせるレベルシフト回路を有してなるインバータ駆動用の高電圧ICにおいて、所定の電源電位を浮遊電位とする、前記レベルシフト回路に好適である。前記高電圧ICは、例えば、車載モータのインバータ駆動用の高電圧ICであってもよいし、車載エアコンのインバータ駆動用の高電圧ICであってもよい。また、これに限らず、民生・産業用モータ制御分野にも適用することができる。 Therefore, the semiconductor device includes, for example, a GND reference gate drive circuit based on the GND potential, a floating reference gate drive circuit based on the floating potential, and a level at which an input / output signal is level-shifted between the GND potential and the floating potential. In a high voltage IC for driving an inverter having a shift circuit, it is suitable for the level shift circuit in which a predetermined power supply potential is a floating potential. The high voltage IC may be, for example, a high voltage IC for driving an inverter of an in-vehicle motor, or a high voltage IC for driving an inverter of an in-vehicle air conditioner. Further, the present invention is not limited to this, and can be applied to the field of consumer / industrial motor control.
10,11 半導体装置
11t MOSトランジスタ(LDMOS)
S ソース
D ドレイン
G ゲート
Z1 第1絶縁分離トレンチ
Z2 第2絶縁分離トレンチ
Fg,F1〜F6,Fh フィールド領域
VE 電源電位
Vsub 支持基板の電位
Rin 入力抵抗
Rout 出力抵抗
R 抵抗素子
1 SOI基板
1a SOI層
2 支持基板
3 埋め込み酸化膜
90,100 高電圧IC
10, 11
S source D drain G gate Z1 first isolation trench Z2 second isolation trenches Fg, F1 to F6, Fh field region V E power supply potential V sub of the support substrate potential R in the input resistance R out output resistance R the
Claims (25)
前記第1段のNチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子を入力端子とし、
n個の抵抗素子および/または容量素子が、前記GND電位と前記所定電位の間で、GND電位側を第1段、所定電位側を第n段として、順次直列接続されてなり、
前記第1段のNチャネルMOSトランジスタ素子を除いた各段のNチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子が、前記直列接続された各段の抵抗素子および/または容量素子の間の接続点に、それぞれ、順次接続されてなり、
前記第n段のNチャネルMOSトランジスタ素子における前記所定電位側の端子から、出力が取り出されてなる半導体装置であって、
前記n個のNチャネルMOSトランジスタ素子が、埋め込み酸化膜を有するSOI構造半導体基板のSOI層に形成され、
前記埋め込み酸化膜に達する第1絶縁分離トレンチにより、互いに絶縁分離されてなり、
前記埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、前記所定電位の0.8倍以下の電位に設定されてなることを特徴とする半導体装置。 N (n ≧ 2) N-channel MOS transistor elements that are insulated from each other are sequentially arranged between a ground (GND) potential and a predetermined potential, with the GND potential side as the first stage and the predetermined potential side as the nth stage. Connected in series,
The gate terminal in the first-stage N-channel MOS transistor element is an input terminal,
n resistance elements and / or capacitive elements are sequentially connected in series between the GND potential and the predetermined potential, with the GND potential side as the first stage and the predetermined potential side as the nth stage,
The gate terminals of the N-channel MOS transistor elements in the respective stages excluding the first-stage N-channel MOS transistor element are connected to the connection points between the resistor elements and / or the capacitor elements in the respective stages connected in series. Connected sequentially,
A semiconductor device in which an output is taken out from a terminal on the predetermined potential side in the n-th stage N-channel MOS transistor element,
The n N-channel MOS transistor elements are formed in an SOI layer of an SOI structure semiconductor substrate having a buried oxide film,
Isolated from each other by the first isolation trenches reaching the buried oxide layer;
The semiconductor device, wherein the support substrate under the buried oxide film is set to a potential not more than 0.8 times the predetermined potential during the operation of the semiconductor device.
前記埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、前記所定電位の0.25倍以下の電位に設定されてなることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。 N is 12 or less,
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the support substrate under the buried oxide film is set to a potential not more than 0.25 times the predetermined potential during operation of the semiconductor device.
前記(n+2)重の第2絶縁分離トレンチにより囲まれた(n+2)個の各SOI層からなるフィールド領域のうち、最内周の前記第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の電位が、前記所定電位に固定され、
前記(n+2)重の第2絶縁分離トレンチにより囲まれた(n+2)個の各SOI層からなるフィールド領域のうち、最外周の前記第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の電位が、GND電位に固定され、
前記最内周と前記最外周を除く第2絶縁分離トレンチにより囲まれたn個のSOI層からなる各フィールド領域に、前記第1絶縁分離トレンチにより絶縁分離されたNチャネルMOSトランジスタ素子が、それぞれ一個ずつ配置されてなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半導体装置。 Second insulating isolation trenches reaching the buried oxide film are formed (n + 2) layers,
Of the field regions composed of (n + 2) SOI layers surrounded by the (n + 2) heavy second insulating isolation trenches, the potential of the field region surrounded by the innermost second insulating isolation trench is: Fixed to the predetermined potential;
Of the field regions composed of (n + 2) SOI layers surrounded by the (n + 2) -thick second insulating isolation trench, the potential of the field region surrounded by the outermost second insulating isolation trench is GND. Fixed to potential,
N-channel MOS transistor elements insulated and separated by the first insulation isolation trenches are respectively formed in the field regions composed of n SOI layers surrounded by the second insulation isolation trench excluding the innermost circumference and the outermost circumference. 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor devices are arranged one by one.
前記支持基板の電位が、略、前記最内周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の占有面積と前記最外周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の占有面積の比により設定されてなることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 The potential of the support substrate is a floating potential;
The potential of the support substrate is approximately the ratio of the occupied area of the field region surrounded by the innermost second insulating isolation trench and the occupied area of the field region surrounded by the outermost second insulating isolation trench. The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor device is set.
前記支持基板の電位が、略、前記最内周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の直下における前記埋め込み酸化膜の膜厚と前記最外周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の直下における前記埋め込み酸化膜の膜厚の比により設定されてなることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 The potential of the support substrate is a floating potential;
The potential of the support substrate is approximately the thickness of the buried oxide film immediately below the field region surrounded by the innermost second insulating isolation trench and the field surrounded by the outermost second insulating isolation trench. 7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor device is set by a ratio of a thickness of the buried oxide film immediately below the region.
前記第1段のPチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子を入力端子とし、
m個の抵抗素子および/または容量素子が、前記所定電位と前記GND電位の間で、所定電位側を第1段、GND電位側を第m段として、順次直列接続されてなり、
前記第1段のPチャネルMOSトランジスタ素子を除いた各段のPチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子が、前記直列接続された各段の抵抗素子および/または容量素子の間の接続点に、それぞれ、順次接続されてなり、
前記第m段のPチャネルMOSトランジスタ素子における前記GND電位側の端子から、出力が取り出されてなる半導体装置であって、
前記m個のPチャネルMOSトランジスタ素子が、埋め込み酸化膜を有するSOI構造半導体基板のSOI層に形成され、
前記埋め込み酸化膜に達する第3絶縁分離トレンチにより、互いに絶縁分離されてなり、
前記埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、前記所定電位の0.8倍以上の電位に設定されてなることを特徴とする半導体装置。 M (m ≧ 2) P-channel MOS transistor elements that are insulated from each other are sequentially arranged between a predetermined potential and a ground (GND) potential, with the predetermined potential side being the first stage and the GND potential side being the mth stage. Connected in series,
The gate terminal in the first-stage P-channel MOS transistor element is an input terminal,
m resistance elements and / or capacitance elements are sequentially connected in series between the predetermined potential and the GND potential, with the predetermined potential side as the first stage and the GND potential side as the mth stage,
The gate terminals of the P-channel MOS transistor elements of each stage excluding the first-stage P-channel MOS transistor element are respectively connected to the connection points between the resistor elements and / or the capacitor elements of the respective stages connected in series. Connected sequentially,
A semiconductor device in which an output is extracted from a terminal on the GND potential side in the m-th stage P-channel MOS transistor element,
The m P-channel MOS transistor elements are formed in an SOI layer of an SOI structure semiconductor substrate having a buried oxide film,
Insulated and isolated from each other by a third isolation trench that reaches the buried oxide film,
A semiconductor device, wherein the support substrate under the buried oxide film is set to a potential of 0.8 times or more the predetermined potential during the operation of the semiconductor device.
前記(m+2)重の第4絶縁分離トレンチにより囲まれた(m+2)個の各SOI層からなるフィールド領域のうち、最内周の前記第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の電位が、前記所定電位に固定され、
前記(m+2)重の第4絶縁分離トレンチにより囲まれた(m+2)個の各SOI層からなるフィールド領域のうち、最外周の前記第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の電位が、GND電位に固定され、
前記最内周と前記最外周を除く第4絶縁分離トレンチにより囲まれたm個のSOI層からなる各フィールド領域に、前記第3絶縁分離トレンチにより絶縁分離されたPチャネルMOSトランジスタ素子が、それぞれ一個ずつ配置されてなることを特徴とする請求項9乃至12のいずれか一項に記載の半導体装置。 A fourth insulating isolation trench reaching the buried oxide film is formed (m + 2) layers;
Of the field regions composed of (m + 2) SOI layers surrounded by the (m + 2) -thick fourth insulating isolation trench, the potential of the field region surrounded by the innermost peripheral fourth insulating isolation trench is: Fixed to the predetermined potential;
Of the field regions made up of (m + 2) individual SOI layers surrounded by the (m + 2) heavy fourth insulating isolation trench, the potential of the field region surrounded by the outermost fourth insulating isolation trench is GND. Fixed to potential,
P-channel MOS transistor elements insulated and separated by the third insulation isolation trench are respectively formed in the field regions composed of m SOI layers surrounded by the fourth insulation isolation trench excluding the innermost circumference and the outermost circumference. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor devices are arranged one by one.
前記支持基板の電位が、略、前記最内周の第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の占有面積と前記最外周の第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の占有面積の比により設定されてなることを特徴とする請求項13に記載の半導体装置。 The potential of the support substrate is a floating potential;
The potential of the support substrate is approximately the ratio of the occupied area of the field region surrounded by the innermost fourth insulating isolation trench and the occupied area of the field region surrounded by the outermost fourth insulating isolation trench. 14. The semiconductor device according to claim 13, wherein the semiconductor device is set.
前記支持基板の電位が、略、前記最内周の第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の直下における前記埋め込み酸化膜の膜厚と前記最外周の第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の直下における前記埋め込み酸化膜の膜厚の比により設定されてなることを特徴とする請求項13に記載の半導体装置。 The potential of the support substrate is a floating potential;
The potential of the support substrate is approximately the thickness of the buried oxide film immediately below the field region surrounded by the innermost fourth insulating isolation trench and the field surrounded by the outermost fourth insulating isolation trench. The semiconductor device according to claim 13, wherein the semiconductor device is set by a ratio of a thickness of the buried oxide film immediately below the region.
前記第1段のNチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子を入力端子とし、
n個の抵抗素子および/または容量素子が、前記GND電位と前記所定電位の間で、GND電位側を第1段、所定電位側を第n段として、順次直列接続されてなり、
前記第1段のNチャネルMOSトランジスタ素子を除いた各段のNチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子が、前記直列接続された各段の抵抗素子および/または容量素子の間の接続点に、それぞれ、順次接続されてなり、
前記第n段のNチャネルMOSトランジスタ素子における前記所定電位側の端子から、出力が取り出されてなり、
互いに絶縁分離されたm個(m≧2)のPチャネルMOSトランジスタ素子が、前記所定電位とグランド(GND)電位の間で、所定電位側を第1段、GND電位側を第m段として、順次直列接続されてなり、
前記第1段のPチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子を入力端子とし、
m個の抵抗素子および/または容量素子が、前記所定電位と前記GND電位の間で、所定電位側を第1段、GND電位側を第m段として、順次直列接続されてなり、
前記第1段のPチャネルMOSトランジスタ素子を除いた各段のPチャネルMOSトランジスタ素子におけるゲート端子が、前記直列接続された各段の抵抗素子および/または容量素子の間の接続点に、それぞれ、順次接続されてなり、
前記第m段のPチャネルMOSトランジスタ素子における前記GND電位側の端子から、出力が取り出されてなり、
前記n個のNチャネルMOSトランジスタ素子と前記m個のPチャネルMOSトランジスタ素子が、それぞれ、埋め込み酸化膜を有するSOI構造半導体基板のSOI層に形成され、
前記n個のNチャネルMOSトランジスタ素子が、前記埋め込み酸化膜に達する第1絶縁分離トレンチにより、互いに絶縁分離されてなり、
前記m個のPチャネルMOSトランジスタ素子が、前記埋め込み酸化膜に達する第3絶縁分離トレンチにより、互いに絶縁分離されてなり、
前記埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、前記所定電位の0.7倍以上、0.9倍以下の電位に設定されてなることを特徴とする半導体装置。 N (n ≧ 2) N-channel MOS transistor elements that are insulated from each other are sequentially arranged between a ground (GND) potential and a predetermined potential, with the GND potential side as the first stage and the predetermined potential side as the nth stage. Connected in series,
The gate terminal in the first-stage N-channel MOS transistor element is an input terminal,
n resistance elements and / or capacitive elements are sequentially connected in series between the GND potential and the predetermined potential, with the GND potential side as the first stage and the predetermined potential side as the nth stage,
The gate terminals of the N-channel MOS transistor elements in the respective stages excluding the first-stage N-channel MOS transistor element are connected to the connection points between the resistor elements and / or the capacitor elements in the respective stages connected in series. Connected sequentially,
An output is taken out from the terminal on the predetermined potential side in the n-th stage N-channel MOS transistor element,
M (m ≧ 2) P-channel MOS transistor elements that are isolated from each other have a predetermined potential side as a first stage and a GND potential side as an mth stage between the predetermined potential and the ground (GND) potential, Connected in series,
The gate terminal in the first-stage P-channel MOS transistor element is an input terminal,
m resistance elements and / or capacitance elements are sequentially connected in series between the predetermined potential and the GND potential, with the predetermined potential side being the first stage and the GND potential side being the mth stage,
The gate terminals of the P-channel MOS transistor elements of each stage excluding the first-stage P-channel MOS transistor element are respectively connected to the connection points between the resistor elements and / or the capacitor elements of the respective stages connected in series. Connected sequentially,
An output is taken out from the terminal on the GND potential side in the m-th stage P-channel MOS transistor element,
The n N-channel MOS transistor elements and the m P-channel MOS transistor elements are respectively formed in an SOI layer of an SOI structure semiconductor substrate having a buried oxide film.
The n N-channel MOS transistor elements are insulated from each other by a first insulation isolation trench reaching the buried oxide film,
The m P-channel MOS transistor elements are insulated from each other by a third insulation isolation trench reaching the buried oxide film,
A semiconductor device, wherein the support substrate under the buried oxide film is set to a potential not less than 0.7 times and not more than 0.9 times the predetermined potential during operation of the semiconductor device.
前記m個のPチャネルMOSトランジスタ素子が、同じ耐圧を有してなることを特徴とする請求項16に記載の半導体装置。 The n N-channel MOS transistor elements have the same breakdown voltage;
The semiconductor device according to claim 16, wherein the m P-channel MOS transistor elements have the same breakdown voltage.
前記埋め込み酸化膜下の支持基板が、当該半導体装置の動作中において、前記所定電位の略0.8倍の電位に設定されてなることを特徴とする請求項18に記載の半導体装置。 N and m are 6 or less,
19. The semiconductor device according to claim 18, wherein the support substrate under the buried oxide film is set to a potential that is approximately 0.8 times the predetermined potential during the operation of the semiconductor device.
前記(n+2)重の第2絶縁分離トレンチにより囲まれた(n+2)個の各SOI層からなるフィールド領域のうち、最内周の前記第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の電位が、前記所定電位に固定され、
前記(n+2)重の第2絶縁分離トレンチにより囲まれた(n+2)個の各OI層からなるフィールド領域のうち、最外周の前記第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の電位が、GND電位に固定され、
前記最内周と前記最外周を除く第2絶縁分離トレンチにより囲まれたn個のSOI層からなる各フィールド領域に、前記第1絶縁分離トレンチにより絶縁分離されたNチャネルMOSトランジスタ素子が、それぞれ一個ずつ配置されてなり、
前記埋め込み酸化膜に達する第4絶縁分離トレンチが、(m+2)重に形成され、
前記(m+2)重の第4絶縁分離トレンチにより囲まれた(m+2)個の各SOI層からなるフィールド領域のうち、最内周の前記第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の電位が、前記所定電位に固定され、
前記(m+2)重の第4絶縁分離トレンチにより囲まれた(m+2)個の各SOI層からなるフィールド領域のうち、最外周の前記第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の電位が、GND電位に固定され、
前記最内周と前記最外周を除く第4絶縁分離トレンチにより囲まれたm個のSOI層からなる各フィールド領域に、前記第3絶縁分離トレンチにより絶縁分離されたPチャネルMOSトランジスタ素子が、それぞれ一個ずつ配置されてなることを特徴とする請求項16乃至19のいずれか一項に記載の半導体装置。 Second insulating isolation trenches reaching the buried oxide film are formed (n + 2) layers,
Of the field regions composed of (n + 2) SOI layers surrounded by the (n + 2) heavy second insulating isolation trenches, the potential of the field region surrounded by the innermost second insulating isolation trench is: Fixed to the predetermined potential;
Of the field regions composed of (n + 2) OI layers surrounded by the (n + 2) -thick second insulating isolation trench, the potential of the field region surrounded by the outermost second insulating isolation trench is GND. Fixed to potential,
N-channel MOS transistor elements insulated and separated by the first insulation isolation trenches are respectively formed in the field regions composed of n SOI layers surrounded by the second insulation isolation trench excluding the innermost circumference and the outermost circumference. One by one,
A fourth insulating isolation trench reaching the buried oxide film is formed (m + 2) layers;
Of the field regions composed of (m + 2) SOI layers surrounded by the (m + 2) -thick fourth insulating isolation trench, the potential of the field region surrounded by the innermost peripheral fourth insulating isolation trench is: Fixed to the predetermined potential;
Of the field regions composed of (m + 2) SOI layers surrounded by the (m + 2) heavy fourth insulating isolation trench, the potential of the field region surrounded by the outermost fourth insulating isolation trench is GND. Fixed to potential,
P-channel MOS transistor elements insulated and separated by the third insulation isolation trench are respectively formed in the field regions composed of m SOI layers surrounded by the fourth insulation isolation trench excluding the innermost circumference and the outermost circumference. 20. The semiconductor device according to claim 16, wherein the semiconductor devices are arranged one by one.
前記支持基板の電位が、略、前記最内周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の占有面積と前記最内周の第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の占有面積の和と、前記最外周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の占有面積と前記最外周の第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の占有面積の和との比により設定されてなることを特徴とする請求項20に記載の半導体装置。 The potential of the support substrate is a floating potential;
The potential of the support substrate is approximately the sum of the occupied area of the field region surrounded by the innermost second insulating isolation trench and the occupied area of the field region surrounded by the innermost fourth insulating isolation trench. And the ratio of the occupied area of the field region surrounded by the outermost second insulating isolation trench and the sum of the occupied area of the field region surrounded by the outermost fourth insulating isolation trench. The semiconductor device according to claim 20.
前記支持基板の電位が、略、前記最内周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の直下における前記埋め込み酸化膜の膜厚および前記最内周の第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の直下における前記埋め込み酸化膜の膜厚と、前記最外周の第2絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の直下における前記埋め込み酸化膜の膜厚および前記最外周の第4絶縁分離トレンチにより囲まれたフィールド領域の直下における前記埋め込み酸化膜の膜厚の比により設定されてなることを特徴とする請求項20に記載の半導体装置。 The potential of the support substrate is a floating potential;
The potential of the support substrate is substantially surrounded by the thickness of the buried oxide film immediately below the field region surrounded by the innermost second insulating isolation trench and the innermost fourth insulating isolation trench. The thickness of the buried oxide film immediately below the field region, the thickness of the buried oxide film immediately below the field region surrounded by the second outermost isolation trench, and the fourth outermost isolation trench 21. The semiconductor device according to claim 20, wherein the semiconductor device is set by a ratio of the thickness of the buried oxide film immediately below the enclosed field region.
GND電位を基準とするGND基準ゲート駆動回路、浮遊電位を基準とする浮遊基準ゲート駆動回路、および前記GND電位と浮遊電位の間で入出力信号をレベルシフトさせるレベルシフト回路を有してなるインバータ駆動用の高電圧ICにおいて、
前記所定電位を浮遊電位として、前記レベルシフト回路に適用されることを特徴とする請求項1乃至22のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device is
An inverter having a GND reference gate drive circuit based on the GND potential, a floating reference gate drive circuit based on the floating potential, and a level shift circuit for level-shifting an input / output signal between the GND potential and the floating potential In high voltage IC for driving,
23. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is applied to the level shift circuit with the predetermined potential as a floating potential.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009088413A (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Denso Corp | High-voltage ic |
WO2012093177A3 (en) * | 2011-01-07 | 2013-01-10 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device arrangement with a first semiconductor device and with a plurality of second semi conductor devices |
US8455948B2 (en) | 2011-01-07 | 2013-06-04 | Infineon Technologies Austria Ag | Transistor arrangement with a first transistor and with a plurality of second transistors |
US8866253B2 (en) | 2012-01-31 | 2014-10-21 | Infineon Technologies Dresden Gmbh | Semiconductor arrangement with active drift zone |
US9400513B2 (en) | 2014-06-30 | 2016-07-26 | Infineon Technologies Austria Ag | Cascode circuit |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0879035A (en) * | 1994-09-01 | 1996-03-22 | Origin Electric Co Ltd | High voltage switch circuit |
JPH11330383A (en) * | 1998-05-20 | 1999-11-30 | Denso Corp | Semiconductor device |
JP2000059154A (en) * | 1998-08-05 | 2000-02-25 | Nf Corp | High-dielectric-strength amplifying device |
JP2000223665A (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-11 | Denso Corp | Semiconductor device |
JP2001237381A (en) * | 1999-12-13 | 2001-08-31 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor device |
-
2006
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0879035A (en) * | 1994-09-01 | 1996-03-22 | Origin Electric Co Ltd | High voltage switch circuit |
JPH11330383A (en) * | 1998-05-20 | 1999-11-30 | Denso Corp | Semiconductor device |
JP2000059154A (en) * | 1998-08-05 | 2000-02-25 | Nf Corp | High-dielectric-strength amplifying device |
JP2000223665A (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-11 | Denso Corp | Semiconductor device |
JP2001237381A (en) * | 1999-12-13 | 2001-08-31 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor device |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009088413A (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Denso Corp | High-voltage ic |
WO2012093177A3 (en) * | 2011-01-07 | 2013-01-10 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device arrangement with a first semiconductor device and with a plurality of second semi conductor devices |
US8455948B2 (en) | 2011-01-07 | 2013-06-04 | Infineon Technologies Austria Ag | Transistor arrangement with a first transistor and with a plurality of second transistors |
US8569842B2 (en) | 2011-01-07 | 2013-10-29 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device arrangement with a first semiconductor device and with a plurality of second semiconductor devices |
US8970262B2 (en) | 2011-01-07 | 2015-03-03 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device arrangement with a first semiconductor device and with a plurality of second semiconductor devices |
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