JP2007305855A - Semiconductor integrated circuit and method of evaluating pressure resistance of semiconductor circuit trench - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、SOI(Silicon On Insulator)基板上の素子形成領域を、多重トレンチにより絶縁分離する構造を採用した半導体集積回路において、絶縁耐圧の評価を容易に行うことを可能とした構造、及び前記半導体集積回路のトレンチ耐圧評価方法に関する。 The present invention is a semiconductor integrated circuit employing a structure in which an element forming region on an SOI (Silicon On Insulator) substrate is insulated and separated by multiple trenches, and a structure capable of easily evaluating a withstand voltage, The present invention relates to a trench breakdown voltage evaluation method for a semiconductor integrated circuit.
特許文献1には、トレンチ分離構造を採用した半導体装置について、そのトレンチ造部分の絶縁耐圧が確保されているか否を評価する方法が開示されている。ここで、図6には、素子形成領域の一部にダブルトレンチ構造を採用した半導体集積回路について、特許文献1の技術を適用した場合を示す。半導体集積回路1は、断面図は示さないがSOI基板2上に各デバイス3〜6を形成しており、これらのデバイス3〜6は、何れもトレンチ分離された領域に形成されている。
そして、これらのうちデバイス3は、例えばパワーMOSFETのように比較的大きな電力を扱う素子であり、高い絶縁耐圧を確保するためダブルトレンチ構造を採用した領域に形成されている。このようにトレンチ構造を多重化すると、絶縁耐圧を例えば数100V程度向上させることが可能である。基板2の外周部には、外部端子となるピン(リードフレーム)7とボンディングワイヤ8により接続を行うためのパッド9が配置されており、各デバイス3〜6とパッド9との間は、基板2上で配線10が施されている。
Of these, the
基板2において各素子形成領域のバックグラウンドとなる領域であり、半導体集積回路1の動作時にはフィールドグランド電位FGが付与されるフィールド領域11はパッド9(1)に接続されている。そして、デバイス3の形成領域は、夫々外周側,内周側となる2つのトレンチ12,13によって囲まれている。ここで言う「トレンチ」とは、実際には、基板2の表面から絶縁層に達するように形成したトレンチ溝の内部に、SiO2等の絶縁材料を充填して構成されるものである。
これらのトレンチ12,13について夫々必要な絶縁耐圧が確保されているか否かを評価するため、2つのトレンチ12,13に挟まれるトレンチ間フィールド領域14と、内周側トレンチ13によって囲まれている素子形成領域内のフィールド領域15とは、パッド9(1),9(3)に夫々接続されている。その他のデバイス4〜6については、各デバイス内のグランド領域が配線10(7)を介して共通に接続されており、それらはパッド9(4)に一括して接続されている。尚、SOI基板構造やトレンチ分離構造自体は周知の技術であるから、その詳細については省略する。
A
These
以上の構成において、ワイヤボンディングを行う以前の段階で各トレンチの絶縁耐圧を評価する場合、デバイス4〜6における単一のトレンチ16〜18については、パッド9(1),9(3)間に電圧を印加することで一括して評価する。一方、デバイス3の形成領域における外周側トレンチ12の絶縁耐圧を評価する場合は、パッド9(1),9(2)間に電圧を印加して評価し、内周側トレンチ13の絶縁耐圧を評価する場合は、パッド9(2),9(3)間に電圧を印加して評価することになる。
しかしながら、上述のように絶縁耐圧を評価した後は、フィールド領域11とトレンチ間フィールド領域14とは何れもフィールドグランド電位に設定するため、パッド9(1),9(2)は、フィールドグランド端子となるピン7(1):FGに対して共通に接続するようにワイヤボンディングを行う必要がある(尚、フィールドグランド電位は、必ずしもグランド電位:GNDと同電位に設定されるとは限らない)。
即ち、デバイス3が、他のデバイス4〜6と同様に単一のトレンチ(例えば、内周側トレンチ13)だけを備えている場合、パッド9(2)は不要である。これに対して、トレンチ構造を多重化した場合は、それに伴いワイヤボンディングを行う回数が増えてしまうことになる。
However, after the dielectric breakdown voltage is evaluated as described above, both the
That is, when the
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、多重トレンチ構造を採用した場合に、絶縁耐圧の評価を容易に行うことを可能とした半導体集積回路、及び前記半導体集積回路のトレンチ耐圧評価方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of easily evaluating withstand voltage when a multi-trench structure is employed, and the semiconductor integrated circuit. It is to provide a trench breakdown voltage evaluation method.
請求項1記載の半導体集積回路によれば、素子形成領域の周囲に配置されるフィールド領域と、多重トレンチの最外周に位置するトレンチにより囲まれるトレンチ間フィールド領域との間にトランジスタを備え、当該トランジスタは、半導体集積回路に対して動作用電源が投入されると導通するように形成しておく。即ち、素子形成領域の最外周に位置するトレンチ(最外周トレンチ)について絶縁耐圧を評価する場合は、上記トランジスタが非導通となっている状態で、2つのフィールド領域間に電圧を印加して行えば良い。
そして、半導体集積回路に動作用電源が投入されれば、トランジスタが導通することで形成領域周辺のフィールド領域とトレンチ間フィールド領域とは同電位になる。従って、何れか一方のフィールド領域だけをワイヤボンディングして外部端子に接続しておけば、双方ともフィールドグランド電位に設定することができるので、ワイヤボンディングを行う回数の増加を抑制できる。
According to the semiconductor integrated circuit of
When the power supply for operation is turned on to the semiconductor integrated circuit, the transistor is turned on so that the field region around the formation region and the field region between trenches have the same potential. Therefore, if only one of the field regions is wire-bonded and connected to the external terminal, both can be set to the field ground potential, so that an increase in the number of wire bondings can be suppressed.
請求項2記載の半導体集積回路によれば、多重トレンチが三重以上で構成されている場合、フィールド領域と、最外周トレンチ間フィールド領域よりも1つ内周側に位置するトレンチ間フィールド領域とを共通に接続する。斯様に構成すれば、請求項1と同様にして、最外周トレンチと、その1つ内周側に位置するトレンチとの絶縁耐圧を同時に評価することができる。
According to the semiconductor integrated circuit of
請求項3記載の半導体集積回路によれば、多重トレンチが四重以上で構成されている場合、前記内周側に位置するトレンチ間フィールド領域と、更に内周側に位置するトレンチ間フィールド領域とを1つ措きに共通に接続すると共に、最外周トレンチ間フィールド領域と、その内周側に位置するトレンチ間フィールド領域とを1つ措きに共通に接続する。斯様に構成すれば、請求項1,2と同様にして、最内周に配置されるものを除く全てのトレンチの絶縁耐圧を同時に評価することができる。
According to the semiconductor integrated circuit of
請求項4記載の半導体集積回路によれば、トランジスタをMOSFETとする場合、トランジスタの形成領域を二重トレンチ構造にして、上記領域内のトレンチ間フィールド領域を素子形成領域の最外周トレンチ間フィールド領域に接続する。即ち、MOSFETの基板電位はソースと同電位となるように接続されるので、上記のように構成すれば、トランジスタ形成領域の外周側,内周側トレンチの耐圧評価を同時に行うことができる。
5. The semiconductor integrated circuit according to
(第1実施例)
以下、本発明の第1実施例について図1及び図2を参照して説明する。尚、図6と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。本実施例の半導体集積回路21は、図6に示す半導体集積回路1に対して、パッド9(1),9(2)間にNチャネルMNOSFET(トランジスタ)22を配置したものである。FET22のソース,ドレインは、夫々配線10(1),10(2)を介してパッド9(1),9(2)に接続されており、ゲートは、半導体集積回路21に対して外部より動作用電源VCCが供給されるパッド9(6)に、配線10(6)を介して接続されている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different parts will be described below. In the semiconductor integrated
図2は、FET22を半導体的な実態構成に近い状態で示したものであり、FET22は、デバイス4〜6と同様に単一のトレンチ23によって分離された領域に形成されている(煩雑となるのを避けるため、符号の一部は省略している)。尚、交差するように図示されている配線は、実際には多層配線されている。また、図1及び図2は、パッド9とピン7との間にワイヤボンディングを行った状態を示しているが、ピン7(1)にはパッド9(2)だけが接続されており、パッド9(1)に対してはワイヤボンディングを行っていない。
FIG. 2 shows the FET 22 in a state close to a semiconductor actual configuration. The FET 22 is formed in a region separated by a
次に、本実施例の作用について、即ち、半導体集積回路21にワイヤボンディングを行う以前に、デバイス3を取り囲む二重のトレンチ12,13について絶縁耐圧を評価する方法を説明する。先ず、パッド9(6)をグランド電位にすることでFET22をOFFさせる。この状態で、内周側のトレンチ13については、パッド9(2),9(3)間に電圧を印加することで、外周側のトレンチ12については、パッド9(1),9(2)間に電圧を印加することで絶縁耐圧を評価する。
Next, the operation of this embodiment, that is, a method of evaluating the dielectric strength of the
以上のように耐圧評価を行った後、図1に示すように半導体集積回路21にワイヤボンディングを行えば、半導体集積回路21の動作時には、パッド9(6)にピン7(5)を介して外部より電源VCCが供給されるので、ゲート電位がハイレベルとなりFET22はONする。従って、半導体集積回路21のフィールド領域11には、ピン7(1)にフィールドグランド電位FGが付与されることで、FET22を介してトレンチ間フィールド領域14と同じ電位FGに設定される。
After performing the breakdown voltage evaluation as described above, if wire bonding is performed on the semiconductor integrated
以上のように本実施例によれば、フィールド領域11とデバイス3を取り囲む二重のトレンチ12,13間に位置するトレンチ間フィールド領域14との間に、動作用電源VCCの投入時に導通するように配置されるFET22を備え、FET22をOFF状態にしてトレンチ12,13の絶縁耐圧を評価するようにした。その後、トレンチ間フィールド領域14に接続されているパッド9(2)をピン7(1)に接続して半導体集積回路21に電源VCCを供給すれば、FET22がONすることでフィールド領域11,14をフィールドグランド電位FGに設定することが可能となる。従って、半導体集積回路21に対してワイヤボンディングを行う回数の増加を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the
(第2実施例)
図3及び図4は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第2実施例の半導体集積回路24は、FET22の形成領域を、デバイス3と同様のダブルトレンチ構造としたものである。即ち、トレンチ23の外周側にトレンチ25を形成し、両者間に挟まれた領域がトレンチ間フィールド領域26となっている。そのフィールド領域26は、FET22のドレインと共にパッド9(2)に接続されて、デバイス3側のトレンチ間フィールド領域14に接続されている。尚、図4は、FET22が形成されている領域部分の断面構造を模式的に示すものである(但し、ゲート部分は図示していない)。
(Second embodiment)
3 and 4 show a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Hereinafter, different parts will be described. In the semiconductor integrated
次に、第2実施例の作用について説明する。第2実施例では、FET22の形成領域をダブルトレンチ構造としたことにより、トレンチ23,25の絶縁耐圧についても評価を行なうことが可能となっている。即ち、第1実施例で説明した、デバイス3の外周側トレンチ12につき評価を行う場合と同様に、ワイヤボンディングを行う前にFET22をOFFさせた状態で、パッド9(1),9(2)間に電圧を印加する。すると、フィールド領域11及びFET22の基板SUB(バックゲート)と、フィールド領域26との間に電圧が印加されることになる。
Next, the operation of the second embodiment will be described. In the second embodiment, it is possible to evaluate the withstand voltage of the
これにより、フィールド領域11,26を隔てている外周側トレンチ25の絶縁耐圧を評価できる。また、FET22の基板SUBの半導体的組成は、フィールド領域11と略同様であるため、基板SUBとフィールド領域26とを隔てている内周側トレンチ23についても、同時に絶縁耐圧を評価できる。例えば、第1実施例のようにトレンチ23のみによる単一トレンチ構造の場合は、フィールド領域11と基板SUBとが接続されているためトレンチ23について耐圧評価を行うことはできない。
Thereby, the withstand voltage of the outer
以上のように第2実施例によれば、FET22の形成領域を二重トレンチ構造にして、上記領域内のトレンチ間フィールド領域26を、デバイス3の形成領域におけるトレンチ間フィールド領域14に接続するので、FET22側の外周側,内周側トレンチ23,25の耐圧評価を同時に行うことができる。
As described above, according to the second embodiment, the
(第3実施例)
図5は本発明の第3実施例を示すものであり、第2実施例と異なる部分について説明する。第3実施例の半導体集積回路27は、デバイス3の形成領域を三重トレンチ構造としたものであり、トレンチ12の外周側にトレンチ28を形成している。そして、両者に挟まれている部分は、トレンチ間フィールド領域29となっている。
この場合、内周側となるトレンチ間フィールド領域14は、フィールド領域11(FG1)と共にパッド9(1)に接続されており、外周側となるトレンチ間フィールド領域29は、FET22のフィールド領域26(FG2)と共にパッド9(2)に接続されている。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, and different parts from the second embodiment will be described. In the semiconductor integrated
In this case, the
次に、第3実施例の作用について説明する。第1,第2実施例と同様にFET22をOFFさせて、最内周のトレンチ13については、パッド9(1),9(3)間に電圧を印加して耐圧を評価する。そして、トレンチ12並びに最外周トレンチ28については、パッド9(1),9(2)間に電圧を印加すれば、同時に耐圧を評価することができる。
以上のように第3実施例によれば、デバイス3の形成領域が三重トレンチ構造を採用する場合、フィールド領域11と、最外周トレンチ間フィールド領域29よりも1つ内周側に位置するトレンチ間フィールド領域14とを共通に接続したので、最外周トレンチ28と、その1つ内周側に位置するトレンチ12の絶縁耐圧を同時に評価することができる。
Next, the operation of the third embodiment will be described. As in the first and second embodiments, the
As described above, according to the third embodiment, when the formation region of the
本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
四重以上の多重トレンチ構造に適用しても良い。例えば、四重トレンチ構造の場合であれば、第3実施例の構成を拡張して、最内周となるトレンチ間フィールド領域がFG2と成るように接続を行えば良い。即ち、フィールド領域11がFG1であれば、多重トレンチにより形成されるトレンチ間フィールド領域が、内周側に向って、FG2,FG1,FG2,・・・となるように互いに1つ措きに接続を行えば良い。斯様に構成すれば、第3実施例と同様にして、最内周に配置されるものを除く全てのトレンチの絶縁耐圧を同時に評価することができる。
The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications are possible.
The present invention may be applied to a quadruple or more multiple trench structure. For example, in the case of a quadruple trench structure, the configuration of the third embodiment may be expanded so that the connection is made so that the inter-trench field region which is the innermost periphery is FG2. That is, if the
トランジスタは、PチャネルMOSFETを用いても良いし、バイポーラトランジスタを用いても良い。
多重トレンチ構造によって形成される素子は、その他、例えばパワートランジスタやIGBTなどでも良い。
また、多重トレンチ構造によって形成される素子は、1つの半導体基板上に2つ以上配置されていても良い。
フィールドグランド電位FGは、グランド電位に設定するものに限らない。そして、トランジスタに対しては、半導体集積回路に電源が投入されて動作する場合にONするような電位を、素子の種類やフィールドグランド電位FG等のレベルに応じて適宜付与すれば良い。
The transistor may be a P-channel MOSFET or a bipolar transistor.
The element formed by the multiple trench structure may be, for example, a power transistor or an IGBT.
Two or more elements formed by the multiple trench structure may be arranged on one semiconductor substrate.
The field ground potential FG is not limited to the ground potential. A potential that is turned on when the semiconductor integrated circuit operates when power is turned on may be appropriately applied to the transistor according to the type of the element, the level of the field ground potential FG, and the like.
図面中、11はフィールド領域、12,13はトレンチ、14はトレンチ間フィールド領域、21は半導体集積回路、22はNチャネルMNOSFET(トランジスタ)、23はトレンチ、24は半導体集積回路、25はトレンチ、26はトレンチ間フィールド領域、27は半導体集積回路、28はトレンチ、29はトレンチ間フィールド領域を示す。 In the drawing, 11 is a field region, 12 and 13 are trenches, 14 is a field region between trenches, 21 is a semiconductor integrated circuit, 22 is an N-channel MNOSFET (transistor), 23 is a trench, 24 is a semiconductor integrated circuit, 25 is a trench, 26 is a field region between trenches, 27 is a semiconductor integrated circuit, 28 is a trench, and 29 is a field region between trenches.
Claims (8)
前記多重トレンチの最外周に位置するトレンチによって囲まれるトレンチ間フィールド領域と前記素子形成領域の周囲に配置されているフィールド領域との間を、動作用電源の投入時に導通するように配置されるトランジスタを備えたことを特徴とする半導体集積回路。 In a semiconductor integrated circuit adopting a structure in which at least one element formation region on an SOI (Silicon On Insulator) substrate is insulated and separated by multiple trenches,
Transistor arranged to conduct between the field region between trenches surrounded by the trench located at the outermost periphery of the multiple trenches and the field region arranged around the element formation region when operating power is turned on A semiconductor integrated circuit comprising:
前記フィールド領域と、前記最外周トレンチ間フィールド領域よりも1つ内周側に位置するトレンチ間フィールド領域とを共通に接続することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。 When the multiple trench is composed of more than triple,
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the field region and the inter-trench field region located one inner peripheral side from the outermost inter-trench field region are connected in common.
前記内周側に位置するトレンチ間フィールド領域と、更に内周側に位置するトレンチ間フィールド領域とを1つ措きに共通に接続すると共に、
前記最外周トレンチ間フィールド領域と、その内周側に位置するトレンチ間フィールド領域とを1つ措きに共通に接続することを特徴とする請求項2記載の半導体集積回路。 When the multiple trench is composed of four or more layers,
The inter-trench field region located on the inner peripheral side and the inter-trench field region located further on the inner peripheral side are commonly connected in one measure,
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein the field region between the outermost peripheral trenches and the field region between the trenches located on the inner peripheral side thereof are commonly connected in one measure.
前記トランジスタ形成領域内のトレンチ間フィールド領域を、前記素子形成領域の最外周トレンチ間フィールド領域に接続することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の半導体集積回路。 When the transistor is configured as a MOSFET, the region for forming the transistor has a double trench structure,
4. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a field region between trenches in the transistor formation region is connected to a field region between outermost trenches in the element formation region.
前記多重トレンチの最外周に位置するトレンチによって囲まれるトレンチ間フィールド領域と前記素子形成領域の周囲に配置されているフィールド領域との間にトランジスタを予め配置しておき、
前記トランジスタを非導通状態にして、前記2つのフィールド領域間に電圧を印加することで、前記最外周トレンチの耐圧評価を行うことを特徴とする半導体集積回路のトレンチ耐圧評価方法。 In a method for evaluating the withstand voltage of a trench portion of a semiconductor integrated circuit adopting a structure in which at least one element forming region on an SOI (Silicon On Insulator) substrate is insulated and separated by multiple trenches,
A transistor is disposed in advance between an inter-trench field region surrounded by a trench located on the outermost periphery of the multiple trench and a field region disposed around the element formation region,
A method for evaluating the withstand voltage of a semiconductor integrated circuit, wherein the withstand voltage of the outermost periphery trench is evaluated by applying a voltage between the two field regions while the transistor is turned off.
前記フィールド領域と、前記最外周トレンチ間フィールド領域よりも1つ内周側に位置するトレンチ間フィールド領域とを予め共通に接続しておき、
前記トランジスタを非導通状態にして、前記フィールド領域と、前記最外周トレンチ間フィールド領域との間に評価用電圧を印加することを特徴とする請求項5記載の半導体集積回路のトレンチ耐圧評価方法。 When the multiple trench is composed of more than triple,
The field region and the inter-trench field region located on the inner peripheral side of the outermost inter-trench field region are commonly connected in advance,
6. The trench breakdown voltage evaluation method for a semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein the transistor is made non-conductive, and an evaluation voltage is applied between the field region and the field region between the outermost peripheral trenches.
前記内周側に位置するトレンチ間フィールド領域と、更に内周側に位置するトレンチ間フィールド領域とを1つ措きに共通に接続しておくと共に、
前記最外周トレンチ間フィールド領域と、その内周側に位置するトレンチ間フィールド領域とを1つ措きに共通に接続しておくことを特徴とする請求項6記載の半導体集積回路のトレンチ耐圧評価方法。 When the multiple trench is composed of four or more layers,
The inter-trench field region located on the inner peripheral side and the inter-trench field region located further on the inner peripheral side are connected in common to one measure,
7. The trench breakdown voltage evaluation method for a semiconductor integrated circuit according to claim 6, wherein the field region between the outermost peripheral trenches and the field region between the trenches located on the inner peripheral side thereof are connected in common with one measure. .
前記トランジスタ形成領域内のトレンチ間フィールド領域を、前記素子形成領域の最外周トレンチ間フィールド領域に接続しておくことを特徴とする請求項5乃至7の何れかに記載の半導体集積回路のトレンチ耐圧評価方法。 When the transistor is a MOSFET, the region where the transistor is formed has a double trench structure,
The trench breakdown voltage of the semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein a field region between trenches in the transistor formation region is connected to a field region between outermost trenches in the element formation region. Evaluation methods.
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