JP2008004592A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高耐圧素子及び低耐圧素子が集積形成されてなる半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a high breakdown voltage element and a low breakdown voltage element are integrated and a method for manufacturing the same.
近年、半導体装置において、素子分離技術としてpn接合分離や誘電体分離が良く用いられる。特に大電流スイッチングに用いられる横型高耐圧絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(以下、L−IGBTと称する)などの高耐圧トランジスタとその制御回路部とを1チップに集積する場合、両者の分離方法として、絶縁特性が優れた誘電体分離が良く用いられる。しかし、一般的な誘電体分離を用いた場合には、スイッチング時の誤動作を避け高信頼性を得るために、各素子を誘電体により別々の島領域に分離して形成する必要があるので、集積度の点で不利になってしまう。 In recent years, pn junction isolation and dielectric isolation are often used as element isolation techniques in semiconductor devices. In particular, when a high-voltage transistor such as a lateral high-voltage insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as L-IGBT) used for high-current switching and its control circuit unit are integrated on a single chip, as a method of separating them, insulation characteristics However, excellent dielectric separation is often used. However, when using general dielectric isolation, in order to avoid malfunction during switching and to obtain high reliability, it is necessary to separate each element into separate island regions by dielectric, It will be disadvantageous in terms of integration.
そこで、集積度を向上するアプローチとして特許文献1に提案された半導体装置について、図12の断面図を参照しながら説明する。 Therefore, a semiconductor device proposed in Patent Document 1 as an approach for improving the degree of integration will be described with reference to a cross-sectional view of FIG.
図12に示す従来の半導体装置の構成においては、絶縁膜740を形成したSi基板512の一主面と、Si支持基板511の一主面とを張り合わせてなるSOI(Silicon On Insulator)基板を用いる。当該SOI基板上には、高耐圧素子であるL−IGBT891と低耐圧素子により構成される制御回路911が形成されている。尚、図12に示す従来の半導体装置においては、制御回路911に用いられる低耐圧素子としてバイポーラトランジスタを例示しているが、低耐圧素子はこれに限定されるものではない。
In the configuration of the conventional semiconductor device shown in FIG. 12, an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which one main surface of the
具体的には、L−IGBT891と制御回路911とは、上記SOI基板の表面から絶縁膜740まで達する絶縁膜領域741と絶縁膜740とによって囲まれた複数の島領域(P型半導体領域)513上にそれぞれ形成されている。尚、絶縁膜界面の特性を安定させるために、各P型半導体領域513と絶縁膜740及び絶縁膜領域741のそれぞれとの間にはp+ 型領域(高濃度P型半導体領域)920が形成されており、このp+ 型領域920は接地されている。
Specifically, the L-
L−IGBT891が設けられるP型半導体領域513の表面部には、n型ドリフト領域521とp+ 型ベース領域531とが互いに接するように形成されている。n型ドリフト領域521の表面部中央にはp+ 型コレクタ領域561が形成されており、p+ 型ベース領域531の表面部におけるn型ドリフト領域521から離隔した箇所には、n+ 型エミッタ領域551とp+ 型ベースコンタクト領域881とが互いに接するように形成されている。また、少なくともn型ドリフト領域521の端部上からp+ 型ベース領域531の所定部分上までゲート絶縁膜571が形成されており、当該ゲート絶縁膜571上にゲート電極581が延設されている。また、p+ 型コレクタ領域561上にはp+ 型コレクタ領域561と接続するようにコレクタ電極601が形成されており、n+ 型エミッタ領域551上及びp+ 型ベースコンタクト領域881上には当該両領域と接続するようにエミッタ電極591が形成されている。
On the surface portion of the P-
制御回路911が設けられるP型半導体領域513の表面部には、p+ 型チャネルストッパー領域611を挟むように一対のn型ウェル領域641が形成されている。
A pair of n-
一方のn型ウェル領域641の表面部にはp型ウェル領域651と一のn+ 型領域661とが離隔して形成されている。p型ウェル領域651の表面部にはp+ 型領域671と他のn+ 型領域661とが離隔して形成されている。p+ 型領域671上には当該p+ 型領域671と接続するようにベース電極683が形成されており、p型ウェル領域651内のn+ 型領域661上には当該n+ 型領域661と接続するようにエミッタ電極684が形成されており、p型ウェル領域651外のn+ 型領域661上には当該n+ 型領域661と接続するようにコレクタ電極685が形成されている。このように、一方のn型ウェル領域641上にはNPNバイポーラトランジスタが形成されている。
On the surface portion of one n-
他方のnウェル領域641の表面部にはn+ 型領域661と一対のp+ 型領域671とがそれぞれ離隔して形成されている。一方のp+ 型領域671上には当該p+ 型領域671と接続するようにコレクタ電極693が形成されており、他方のp+ 型領域671上には当該p+ 型領域671と接続するようにエミッタ電極694が形成されており、n+ 型領域661上には当該n+ 型領域661と接続するようにベース電極695が形成されている。このように、他方のn型ウェル領域641上にはPNPバイポーラトランジスタが形成されている。
On the surface of the other n-
L−IGBT891及び制御回路911を覆い且つ上記各電極の上部が突き出るように層間膜711が形成され、上記各電極の上を含む層間膜711上に保護膜721が形成されている。
An
次に、上記従来の半導体装置の動作について説明する。 Next, the operation of the conventional semiconductor device will be described.
L−IGBT891では、オフ状態でコレクタ電極601に高電圧が印加されると、n型ドリフト領域521とp型半導体領域513とが互いに逆バイアス状態になり、両者の接合部分からそれぞれの領域の内部に向けて空乏層が拡がることにより電界が一様となり、それによって高耐圧特性を実現できる。
In the L-
一方、ゲート電極581に閾値以上の電圧が印加されると、ゲート電極581直下のチャネル領域が反転し、L−IGBT891はオン状態となる。オン状態になると、コレクタ領域561からn型ドリフト領域521へ大量のホールが注入されることにより、伝導度変調され、コレクタ領域561からエミッタ領域551へ向けて大電流が流れる。
On the other hand, when a voltage equal to or higher than the threshold is applied to the
ここで、絶縁膜740、絶縁膜領域741及びp+ 型領域920によってL−IGBT891が囲まれているため、オン時に発生する大量のホールは、低耐圧素子により構成される制御回路911に到達することなく、グランドに完全に吸収される。
Here, since the L-
以上のように、図12に示す従来の半導体装置では、L−IGBTの低耐圧素子への電気的影響を誘電体分離により確実に防止することができる。
一般的に、誘電体分離を用いた場合には、pn接合分離を用いた場合と比べて、分離に必要な面積が大きくなる。それに対して、上記図12に示す従来構造を持った半導体装置においては、集積度を高くすることができるものの、基板の張り合わせ、トレンチ形成、及び安定した耐圧特性を実現するための絶縁膜界面p+ 型層の配置等の複雑な工程が必要になる。これらは、pn接合分離を用いた場合と比べて、プロセスコスト増大の原因となる。すなわち、誘電体分離を用いた従来の方法において、集積度が大きくなるという問題点を解決するためには、pn接合分離を用いた場合と比べて、複雑で高価なプロセスが必要になってしまうのである。 In general, when dielectric isolation is used, the area required for isolation is larger than when pn junction isolation is used. On the other hand, in the semiconductor device having the conventional structure shown in FIG. 12, although the degree of integration can be increased, the insulating film interface p for realizing substrate bonding, trench formation, and stable breakdown voltage characteristics can be obtained. A complicated process such as arrangement of the + type layer is required. These cause an increase in process cost as compared with the case where pn junction isolation is used. That is, in the conventional method using dielectric isolation, in order to solve the problem that the degree of integration increases, a complicated and expensive process is required as compared with the case where pn junction isolation is used. It is.
本発明は、上記問題点を解決するものであり、L−IGBTと、低耐圧素子より構成される集積回路部とをpn接合分離を用いて容易に且つ確実に分離することができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and a semiconductor device capable of easily and reliably separating an L-IGBT and an integrated circuit portion including a low breakdown voltage element using pn junction isolation, and It aims at providing the manufacturing method.
前記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、第1導電型半導体領域上に、横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと低耐圧集積回路とが形成された半導体装置であって、前記第1導電型半導体領域における前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと前記低耐圧集積回路との間に、所定のバイアスが印加される第2導電型ホールブロック領域が形成されている。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device in which a lateral insulated gate bipolar transistor and a low breakdown voltage integrated circuit are formed on a first conductivity type semiconductor region, A second conductivity type hole block region to which a predetermined bias is applied is formed between the lateral insulated gate bipolar transistor and the low breakdown voltage integrated circuit in the conductivity type semiconductor region.
尚、低耐圧集積回路とは、例えば耐圧30V程度までの回路素子で構成された集積回路を意味する。また、第2導電型ホールブロック領域に印加される所定のバイアスは例えば5〜30V程度のバイアスである。 The low withstand voltage integrated circuit means an integrated circuit composed of circuit elements with a withstand voltage of up to about 30V, for example. The predetermined bias applied to the second conductivity type hole block region is a bias of about 5 to 30 V, for example.
本発明の半導体装置によると、第2導電型ホールブロック領域と第1導電型半導体領域との間のpn接合部に逆バイアスを印加することによって当該pn接合部から空乏層が広がるため、横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタつまりL−IGBTのオン時に発生するホールが低耐圧集積回路へ侵入することを防ぐことができる。 According to the semiconductor device of the present invention, the depletion layer spreads from the pn junction by applying a reverse bias to the pn junction between the second conductivity type hole block region and the first conductivity type semiconductor region. It is possible to prevent a hole generated when the gate bipolar transistor, that is, the L-IGBT is turned on, from entering the low voltage integrated circuit.
また、本発明の半導体装置の構造は、SOI基板やトレンチ等を使用することなく得られる構造であるため、簡単で安価なプロセスによって本発明の半導体装置を提供することができる。 Further, since the structure of the semiconductor device of the present invention is a structure obtained without using an SOI substrate, a trench, or the like, the semiconductor device of the present invention can be provided by a simple and inexpensive process.
本発明の半導体装置において、前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、前記第1導電型半導体領域に形成された第2導電型ドリフト領域を有し、前記低耐圧集積回路は、前記第1導電型半導体領域に形成された第2導電型ウェル領域を有する素子を含み、前記第2導電型ホールブロック領域は、前記第2導電型ドリフト領域及び前記第2導電型ウェル領域のうちの少なくとも一方と同じ不純物濃度勾配を有することが好ましい。このようにすると、第2導電型ホールブロック領域をL−IGBTの第2導電型ドリフト領域及び低耐圧集積回路の第2導電型ウェル領域のうちの少なくとも一方と同じ工程で形成することができるので、工程数を増やすことなく第2導電型ホールブロック領域を容易に配置することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the lateral insulated gate bipolar transistor has a second conductivity type drift region formed in the first conductivity type semiconductor region, and the low breakdown voltage integrated circuit includes the first conductivity type semiconductor region. The second conductivity type hole block region has the same impurity concentration as at least one of the second conductivity type drift region and the second conductivity type well region. It is preferable to have a gradient. In this case, the second conductivity type hole block region can be formed in the same process as at least one of the second conductivity type drift region of the L-IGBT and the second conductivity type well region of the low breakdown voltage integrated circuit. The second conductivity type hole block region can be easily arranged without increasing the number of steps.
本発明の半導体装置において、前記第1導電型半導体領域における前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと前記低耐圧集積回路との間にトレンチが形成されており、前記第2導電型ホールブロック領域は、前記第1導電型半導体領域における前記トレンチの下側に形成されていることが好ましい。このようにすると、トレンチを用いて第2導電型ホールブロック領域を第1導電型半導体領域の深い位置に形成できるため、より高い分離特性を実現できる。 In the semiconductor device of the present invention, a trench is formed between the lateral insulated gate bipolar transistor and the low breakdown voltage integrated circuit in the first conductivity type semiconductor region, and the second conductivity type hole block region includes the first conductivity type hole block region. Preferably, it is formed below the trench in the one conductivity type semiconductor region. In this case, since the second conductivity type hole block region can be formed in the deep position of the first conductivity type semiconductor region using the trench, higher isolation characteristics can be realized.
本発明の半導体装置において、前記低耐圧集積回路は、前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタのスイッチングを制御し、前記第2導電型ホールブロック領域に印加される電圧は、前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタのスイッチングを制御する前記低耐圧集積回路の電源電圧と同じであることが好ましい。このようにすると、第2導電型ホールブロック領域に電圧を印加するための端子を特別に配置することなく、上記本発明の効果を得ることができる。 In the semiconductor device of the present invention, the low voltage integrated circuit controls switching of the lateral insulated gate bipolar transistor, and a voltage applied to the second conductivity type hole block region controls switching of the lateral insulated gate bipolar transistor. The power supply voltage is preferably the same as the power supply voltage of the low withstand voltage integrated circuit to be controlled. If it does in this way, the effect of the above-mentioned present invention can be acquired, without arranging especially the terminal for impressing voltage to the 2nd conductivity type hole block field.
本発明の半導体装置において、前記第1導電型半導体領域における前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと前記低耐圧集積回路との間に、前記第2導電型ホールブロック領域となるドレインドリフト領域を有する横型高耐圧電界効果トランジスタが形成されていることが好ましい。このようにすると、L−IGBTのオン時に発生するホールの低耐圧集積回路への侵入を防ぐことができると同時に、次のような効果が得られる。すなわち、特にL−IGBTのコレクタ電圧がビルトイン電圧以下である場合のようにL−IGBTのオン電流が流れないか又は小さい状態でも、横型高耐圧電界効果トランジスタがオンするため、当該トランジスタを設けない場合と比べて、IGBTのオン電流が流れないか又は小さい状態におけるオン抵抗の低減を実現することができる。従って、例えば本発明の半導体装置を用いたスイッチング電源装置において、低出力状態から高出力状態までの広い範囲に亘って導通損失を最小化することができる。 In the semiconductor device of the present invention, a lateral high breakdown voltage having a drain drift region serving as the second conductivity type hole block region between the lateral insulated gate bipolar transistor and the low breakdown voltage integrated circuit in the first conductivity type semiconductor region. A field effect transistor is preferably formed. In this way, it is possible to prevent the holes generated when the L-IGBT is turned on from entering the low voltage integrated circuit, and at the same time, the following effects are obtained. That is, the lateral high breakdown voltage field effect transistor is turned on even when the L-IGBT on-current does not flow or is small as in the case where the collector voltage of the L-IGBT is not higher than the built-in voltage. Compared with the case, it is possible to realize a reduction in on-resistance when the on-current of the IGBT does not flow or is small. Therefore, for example, in a switching power supply device using the semiconductor device of the present invention, conduction loss can be minimized over a wide range from a low output state to a high output state.
尚、横型高耐圧電界効果トランジスタの耐圧は、L−IGBTの耐圧と同程度であって例えば800V程度である。但し、横型高耐圧電界効果トランジスタの耐圧は、最大30V程度の耐圧で動作する低耐圧集積回路の当該耐圧と比べて大きければ、特に限定されるものではなく、例えば200〜1000V程度の範囲において任意に設定可能である。 The withstand voltage of the lateral high withstand voltage field effect transistor is about the same as the withstand voltage of the L-IGBT, for example, about 800V. However, the breakdown voltage of the lateral high breakdown voltage field effect transistor is not particularly limited as long as it is larger than the breakdown voltage of the low breakdown voltage integrated circuit operating at a breakdown voltage of about 30 V at the maximum. Can be set.
本発明に係るスイッチング電源装置は、上記本発明の半導体装置を用いたスイッチング電源装置であって、1次巻線、2次巻線及び補助巻線を有するトランスを備え、前記トランスの前記1次巻線は前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと接続されており、前記トランスの補助巻線は前記低耐圧集積回路と接続されており、前記補助巻線に印加される電圧と前記第2導電型ホールブロック領域に印加される電圧とが同じである。 A switching power supply device according to the present invention is a switching power supply device using the semiconductor device of the present invention, and includes a transformer having a primary winding, a secondary winding, and an auxiliary winding, and the primary of the transformer The winding is connected to the lateral insulated gate bipolar transistor, the auxiliary winding of the transformer is connected to the low voltage integrated circuit, the voltage applied to the auxiliary winding and the second conductivity type hole block The voltage applied to the region is the same.
本発明のスイッチング電源装置によると、L−IGBTのスイッチングを制御する低耐圧集積回路の電源電圧と同じ電圧を第2導電型ホールブロック領域に印加する場合と比べて、より高い電圧を第2導電型ホールブロック領域に印加することができるため、空乏層をさらに広げることが可能となるので、より高い分離特性を実現できる。 According to the switching power supply device of the present invention, a higher voltage can be applied to the second conductive compared to the case where the same voltage as the power supply voltage of the low voltage integrated circuit that controls the switching of the L-IGBT is applied to the second conductive type hole block region. Since it can be applied to the mold hole block region, it is possible to further expand the depletion layer, thereby realizing higher isolation characteristics.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、第1導電型半導体領域上に、横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと低耐圧集積回路とが形成された半導体装置の製造方法であって、前記第1導電型半導体領域に、前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタの第2導電型ドリフト領域を形成する工程(a)と、前記第1導電型半導体領域に、前記低耐圧集積回路に含まれる素子の第2導電型ウェル領域を形成する工程(b)と、前記第1導電型半導体領域における前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと前記低耐圧集積回路との間に、所定のバイアスが印加される第2導電型ホールブロック領域を形成する工程(c)とを備え、前記工程(c)は、前記工程(a)及び前記工程(b)のうちの少なくとも一方と同時に実施される。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device in which a lateral insulated gate bipolar transistor and a low breakdown voltage integrated circuit are formed on a first conductivity type semiconductor region. Forming a second conductivity type drift region of the lateral insulated gate bipolar transistor in the region; and a second conductivity type well region of an element included in the low voltage integrated circuit in the first conductivity type semiconductor region. And forming a second conductivity type hole block region to which a predetermined bias is applied between the lateral insulated gate bipolar transistor and the low breakdown voltage integrated circuit in the first conductivity type semiconductor region. The step (c) is performed simultaneously with at least one of the step (a) and the step (b).
すなわち、本発明の半導体装置の製造方法においては、上記本発明の半導体装置を製造する際に、第2導電型ホールブロック領域をL−IGBTの第2導電型ドリフト領域及び低耐圧集積回路の第2導電型ウェル領域のうちの少なくとも一方と同じ工程で形成するため、上記本発明の半導体装置を簡単で安価なプロセスによって提供することができる。 That is, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, when the semiconductor device of the present invention is manufactured, the second conductivity type hole block region is used as the second conductivity type drift region of the L-IGBT and the low breakdown voltage integrated circuit. Since it is formed in the same step as at least one of the two conductivity type well regions, the semiconductor device of the present invention can be provided by a simple and inexpensive process.
本発明によると、第1導電型半導体領域におけるL−IGBTと低耐圧集積回路との間に第2導電型ホールブロック領域を設けるため、当該第2導電型ホールブロック領域と第1導電型半導体領域との間のpn接合部に逆バイアスを印加することによって当該pn接合部から空乏層を広げることができる。従って、L−IGBTのオン時に発生するホールが低耐圧集積回路へ侵入することを容易に且つ確実に防ぐことができる。すなわち、L−IGBTと低耐圧集積回路とをpn接合分離を用いて容易に且つ確実に分離することができる。 According to the present invention, since the second conductivity type hole block region is provided between the L-IGBT and the low breakdown voltage integrated circuit in the first conductivity type semiconductor region, the second conductivity type hole block region and the first conductivity type semiconductor region are provided. By applying a reverse bias to the pn junction between the two, a depletion layer can be expanded from the pn junction. Therefore, it is possible to easily and reliably prevent the holes generated when the L-IGBT is turned on from entering the low voltage integrated circuit. That is, the L-IGBT and the low breakdown voltage integrated circuit can be easily and reliably separated using pn junction isolation.
(本発明のスイッチング電源装置)
以下、後述する本発明の各実施形態に係る半導体装置が用いられるスイッチング電源装置の一例について、図1の回路図を参照しながら具体的に説明する。
(Switching power supply device of the present invention)
Hereinafter, an example of a switching power supply apparatus in which a semiconductor device according to each embodiment of the present invention to be described later is used will be described in detail with reference to the circuit diagram of FIG.
図1に示すスイッチング電源装置に用いられる本発明の半導体装置320は、L−IGBT390と、低耐圧素子より構成される制御回路410(以下、低耐圧集積回路410と称する)とを有している。また、半導体装置320は、外部入力端子として、L−IGBT390の入力端子323(以下、コレクタ端子323と称する)、補助巻線電圧入力端子324(以下、VCC端子324と称する)、内部回路電源端子325(以下、VDD端子325と称する)、低耐圧集積回路410のGND端子326(L−IGBT390の出力端子を兼ねている)の4端子を少なくとも備えている。
The
L−IGBT390のゲートには低耐圧集積回路410が接続されており、L−IGBT390のコレクタ端子323には、トランス340の一次巻線341の一端が接続されている。
The low-voltage
低耐圧集積回路410には、その内部電源へ起動電流を供給するための抵抗335と、二次側(トランス340の後段つまり電源出力側)の出力の負荷状態を検出し且つ検出した情報を低耐圧集積回路410へ伝達するフォトカプラ355とが接続されている。また、低耐圧集積回路410には、VCC端子324及びダイオード329を介してトランス340の補助巻線343の一端が接続されている。尚、補助巻線343と並列にコンデンサ327が接続されていると共に、補助巻線343の他端は接地されている。
The low withstand voltage integrated
図1に示すスイッチング電源装置は、例えば商用の交流電源電圧を入力するための入力端子331及び332を備えている。入力端子331及び332から入力された交流電源電圧は、ブリッジダイオード333及び電解コンデンサ334から構成された一次側整流平滑回路330において整流及び平滑化されて直流電圧が生成される。
The switching power supply device shown in FIG. 1 includes, for example,
図1に示すスイッチング電源装置における入出力間(入力端子331及び332と出力端子353及び354との間)には、一次巻線341と二次巻線342と補助巻線343とから構成されたトランス340が配置されており、トランス340は一次側(入力側つまり低耐圧集積回路410側)と二次側とを絶縁している。
Between the input and output (between the
図1に示すスイッチング電源装置の二次側においては、一次側整流平滑回路330によって生成された直流電圧から当該直流電圧の絶対値よりも小さい第2の直流電圧を生成するため、トランス340の二次側出力電圧を整流し且つ平滑化するためのダイオード350と、電解コンデンサ351と、出力端子353及び354に安定した出力電圧を供給するための二次側制御回路352と、二次側制御回路352の信号を一次側へ伝達するためのフォトカプラ355とが配置されている。
On the secondary side of the switching power supply device shown in FIG. 1, the second DC voltage smaller than the absolute value of the DC voltage is generated from the DC voltage generated by the primary side rectifying and smoothing
以上のように構成された本発明のスイッチング電源装置の動作は次の通りである。 The operation of the switching power supply device of the present invention configured as described above is as follows.
図1に示すスイッチング電源装置の入力端子331及び332に交流電源電圧が印加されると、一次側整流平滑回路330において当該入力された交流電源電圧が整流され且つ平滑化され、それによって直流電圧Vinが生成される。
When an AC power supply voltage is applied to the
Vinは、トランス340の一次巻線341を通じて、半導体装置320のコレクタ端子323に印加される。そして、起動用定電流(一次側整流平滑回路330から供給される)が抵抗335及び低耐圧集積回路410を通じてVCC端子324に供給され、これにより、VCC端子324に接続されたコンデンサ327が充電されてVCC電圧が上昇する。また、低耐圧集積回路410は、VDD電圧が一定になるように動作するレギュレーターを内蔵しており、上記起動用定電流の一部は、VDD端子325に接続されたコンデンサ328を充電し、これにより、VDD電圧を一定電圧まで上昇させることができる。
Vin is applied to the
以上のようにVCC電圧及びVDD電圧が上昇し、VDD電圧が低耐圧集積回路410の起動電圧に達すると、L−IGBT390のスイッチング動作が開始される。ここで、起動電圧となるVDD電圧は例えば8V程度の一定電圧である。L−IGBT390のスイッチング動作が開始されると、トランス340の各巻線にエネルギーが供給されるようになる。トランス340にエネルギーが供給されるようになると、二次巻線342に流れる電流は、ダイオード350及び電解コンデンサ351によって整流及び平滑化され、出力電圧Voの供給を開始する。その後、L−IGBT390のスイッチング動作が繰り返されることによって、出力電圧Voは徐々に上昇し、二次側制御回路352で設定された電圧値に出力電圧Voが達すると、フォトカプラ355から、半導体装置320の低耐圧集積回路410へ当該情報がフィードバックされ、スイッチング素子であるL−IGBT390に流れるコレクタ電流が小さくなる。このような負帰還が行われることによって、出力電圧Voは安定化される。
As described above, when the VCC voltage and the VDD voltage rise and the VDD voltage reaches the starting voltage of the low voltage integrated
また、一次側補助巻線343に流れる電流は、VCC端子324と一次側補助巻線343との間に接続されたダイオード329、及び一次側補助巻線343と並列に接続されたコンデンサ327によって整流及び平滑化されて、VCC端子324を介して半導体装置320に供給される。すなわち、半導体装置320の内部回路電源電圧を補助巻線343から供給することできる。言い換えると、補助巻線343は半導体装置320の補助電源として活用される。
The current flowing through the primary side auxiliary winding 343 is rectified by a
尚、図1に示すスイッチング電源装置が起動された後は、一次側補助巻線343からの補助電源電圧又はコンデンサ327への充電電流を、低耐圧集積回路410が制御することによって、L−IGBT390のオン時におけるVCC端子324には例えば10〜20Vの電圧が常に印加されることになる。
After the switching power supply device shown in FIG. 1 is started, the low voltage integrated
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は第1の実施形態に係る半導体装置の断面図であり、図3は第1の実施形態に係る半導体装置の平面図である。尚、図2は図3におけるA−A’線の断面図である。また、図3においては、一部の構成要素(例えばL−IGBT390とn型ホールブロック領域400との間やL−IGBT390と低耐圧集積回路410との間の素子分離間隔(フィールド絶縁膜40の幅)等)の図示を省略している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 3 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG. In FIG. 3, some component elements (for example, an element isolation interval between the L-
図2に示すように、p型半導体基板10(不純物濃度は例えば1×1014/cm3 程度)の一領域(高耐圧領域)上にL−IGBT390が形成されていると共に、p型半導体基板10の他領域上に、低耐圧素子から構成される低耐圧集積回路410が形成されている。
As shown in FIG. 2, an L-
本実施形態の特徴は、p型半導体基板10におけるL−IGBT390と低耐圧集積回路410との間に、n型ホールブロック領域400が設けられていることである。
A feature of this embodiment is that an n-type
具体的には、p型半導体基板10におけるL−IGBT390の形成領域の表面部には、図2に示すように、p+ 型コレクタ領域60(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)と、このp+ 型コレクタ領域60を囲むn型ドリフト領域20(不純物濃度は例えば1×1015〜1×1016/cm3 程度)とが形成されている。また、p型半導体基板10の表面部におけるL−IGBT390の形成領域には、n型ドリフト領域20との間に間隔をおいてn+ 型エミッタ領域50(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)が形成されていると共に、n+ 型エミッタ領域50から見てp+ 型コレクタ領域60の反対側にn+ 型エミッタ領域50と隣接するようにp+ 型ベースコンタクト領域380(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)が形成されている。さらに、n+ 型エミッタ領域50及びp+ 型ベースコンタクト領域380を囲み且つn型ドリフト領域20と接するようにp型ベース領域30(不純物濃度は例えば1×1016〜1×1017/cm3 程度)が深さ数μm程度まで形成されている。尚、n型ドリフト領域20上にはフィールド絶縁膜40が選択的に形成されている。また、少なくともn型ドリフト領域20の端部からp型ベース領域30の所定部分までのp型半導体基板10の表面上にゲート絶縁膜70が形成され、当該ゲート絶縁膜70上にゲート電極80が延設されている。さらに、n+ 型エミッタ領域50及びp+ 型ベースコンタクト領域380の上には当該両領域と接続するエミッタ電極90が形成されていると共に、p+ 型コレクタ領域60上には当該p+ 型コレクタ領域60と接続するコレクタ電極100が形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 2, a p + type collector region 60 (impurity concentration is, for example, 1 × 10 18 to 1 × 10 20) is formed on the surface portion of the formation region of the L-
次に、p型半導体基板10における低耐圧集積回路410の形成領域の表面部には、図2に示すように、p+ 型チャネルストッパー領域110(不純物濃度は例えば1×1016〜1×1017/cm3 程度)を挟むように一対のn型ウェル領域140(不純物濃度は例えば1×1015〜1×1016/cm3 程度)が形成されている。尚、p+ 型チャネルストッパー領域110を覆うようにフィールド絶縁膜40が形成されている。
Then, the surface portion of the forming region of the low-voltage
低耐圧集積回路410の一方のn型ウェル領域140の表面部にはp型ウェル領域150(不純物濃度は例えば1×1016〜1×1017/cm3 程度)と一のn+ 型領域160(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)とが離隔して形成されている。p型ウェル領域150の表面部にはp+ 型領域170(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)と他のn+ 型領域160とが離隔して形成されている。p型ウェル領域150内のp+ 型領域170上には当該p+ 型領域170と接続するようにベース電極180が形成されており、p型ウェル領域150内のn+ 型領域160上には当該n+ 型領域160と接続するようにエミッタ電極181が形成されており、p型ウェル領域150外のn+ 型領域160上には当該n+ 型領域160と接続するようにコレクタ電極182が形成されている。このように、一方のn型ウェル領域140上にはNPNバイポーラトランジスタが形成されている。
A p-type well region 150 (impurity concentration is about 1 × 10 16 to 1 × 10 17 / cm 3 ) and one n + -
低耐圧集積回路410の他方のn型ウェル領域140の表面部にはn+ 型領域160と一対のp+ 型領域170とがそれぞれ離隔して形成されている。一方のp+ 型領域170上には当該p+ 型領域170と接続するようにコレクタ電極190が形成されており、他方のp+ 型領域170上には当該p+ 型領域170と接続するようにエミッタ電極191が形成されており、n+ 型領域160上には当該n+ 型領域160と接続するようにベース電極192が形成されている。このように、他方のn型ウェル領域140上にはPNPバイポーラトランジスタが形成されている。
On the surface portion of the other n-
尚、本実施形態において、低耐圧集積回路410に用いられる低耐圧素子としてNPNバイポーラトランジスタ及びPNPバイポーラトランジスタを例示しているが、低耐圧素子はこれに限定されるものではなく、一般的なBiCMOS(bipolar complementary metal oxide semiconductor )回路で用いられる他の素子を用いてもよい。
In this embodiment, an NPN bipolar transistor and a PNP bipolar transistor are illustrated as low breakdown voltage elements used in the low breakdown voltage integrated
次に、p型半導体基板10におけるn型ホールブロック領域400の形成領域の表面部、つまりL−IGBT390の形成領域(高耐圧領域)と低耐圧集積回路410の形成領域との間のp型半導体基板10の表面部に、n+ 型領域130(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)と、それを囲むn型ホールブロック層120(不純物濃度は例えば1×1015〜1×1016/cm3 程度、深さは10μm程度)とが形成されている。また、n+ 型領域130上に当該n+ 型領域130と接続するようにホールブロック電圧印加用電極200が形成されている。
Next, the p-type semiconductor between the surface portion of the formation region of the n-type
尚、p型半導体基板10におけるn型ホールブロック領域400とL−IGBT390との間、及びp型半導体基板10におけるn型ホールブロック領域400と低耐圧集積回路410との間にはそれぞれp+ 型チャネルストッパー領域110が形成されており、当該各p+ 型チャネルストッパー領域110を覆うようにフィールド絶縁膜40が形成されている。
In addition, between the n-type
また、上記L−IGBT390、低耐圧集積回路410及びn型ホールブロック領域400を覆うように層間膜210が形成され、当該層間膜210上に保護膜220が形成されている。エミッタ電極90、コレクタ電極100、ベース電極180、エミッタ電極181、コレクタ電極182、コレクタ電極190、エミッタ電極191、ベース電極192及びホールブロック電圧印加用電極200はそれぞれ層間膜210を貫通するように形成されている。
Further, an
また、本実施形態において、n型ホールブロック層120は、L−IGBT390のn型ドリフト領域20及び低耐圧集積回路410のn型ウェル領域140のうちの少なくとも一方と同時に形成されていることが好ましい。このようにすると、工程数を増やすことなくn型ホールブロック層120を容易に形成することができる。この場合、本実施形態の半導体装置が、例えば図12に示す従来の半導体装置と相違する点は、L−IGBTと低耐圧集積回路との間の素子分離を実現するために、特別に絶縁膜領域(図12の絶縁膜領域741等)を設けるのではなく、L−IGBTのドリフト領域又は低耐圧集積回路のウェル領域と同じ不純物濃度勾配を有する不純物層を用いることである。
In the present embodiment, the n-type
また、本実施形態において、例えば図3の平面図(チップ表面図)に示すように、n型ホールブロック領域400内のn+ 型領域130上のホールブロック電圧印加用電極200(図示省略)と例えばAl配線(図示省略)を介して電気的に接続されるパッド360を設け、当該パッド360を、図1に示すスイッチング電源装置におけるVDD端子(内部回路電源端子)325又はVCC端子324に電気的に接続することが好ましい。このようにすると、n型ホールブロック領域400に電圧を印加するための端子を特別に配置することなく、後述する本実施形態の効果を得ることができる。ここで、パッド360をVCC端子324に電気的に接続する場合には、パッド360をVDD端子325に電気的に接続する場合と比べて、より高い電圧をn型ホールブロック領域400に印加することができるため、後述する本実施形態の効果をより顕著に発揮させることができる。
In the present embodiment, for example, as shown in a plan view (chip surface view) of FIG. 3, a hole block voltage application electrode 200 (not shown) on the n + type region 130 in the n type
また、本実施形態において、L−IGBT390の耐圧は例えば800Vであり、コレクタ端子323に印加される電圧の大きさは、オフ時には例えば700V程度、オン時には例えば数V〜10V程度である。また、低耐圧集積回路410は例えば耐圧30V以下の回路素子で構成されており、VDD端子(内部回路電源端子)325に印加される電圧の大きさは、例えば6V〜8V程度の範囲内の一定電圧(常に)である。すなわち、n型ホールブロック層120等を含むn型ホールブロック領域400の形成領域は、低耐圧集積回路410の形成領域側に設けられている。また、VCC端子(補助巻線電圧入力端子)324に印加される電圧の大きさは、二次巻線342の電圧及び巻線比に依存して決まるものであるが、通常動作時には例えば10V〜20V程度の範囲内(本実施形態では20V程度)であり、出力状況によっては例えば5V〜30V程度の範囲内である。すなわち、通常動作時には、VCC端子324に印加される電圧は、VDD端子325に印加される電圧と比べて、同程度か又はそれ以上である。但し、VCC端子324に印加される電圧は、VDD端子325に印加される電圧と異なり、出力状況に応じて変動する。
In this embodiment, the withstand voltage of the L-
以下、図2及び図3に示す本実施形態の半導体装置の動作について説明する。 The operation of the semiconductor device of this embodiment shown in FIGS. 2 and 3 will be described below.
L−IGBT390においてオフ状態でコレクタ電極100に高電圧(例えば600V程度)が印加されると、n型ドリフト領域20とp型半導体基板10とが互いに逆バイアス状態になり、両者の接合部分からそれぞれの内部に向けて空乏層が広がることにより電界が一様となり、それによって高耐圧特性を実現できる。
When a high voltage (for example, about 600 V) is applied to the
図12に示す従来の半導体装置においては、L−IGBTと低耐圧集積回路との間の素子分離に誘電体分離を用いているため、絶縁膜界面(P型半導体領域513と絶縁膜740及び絶縁膜領域741のそれぞれとの界面)でのリーク増大等の問題点に対する対策(p+ 型領域920の形成)が必要であった。それに対して、本実施形態の半導体装置においては、L−IGBTと低耐圧集積回路との間の素子分離に、n型ホールブロック領域400によるpn接合分離を用いるため、従来の半導体装置での上記対策は不要となる。
In the conventional semiconductor device shown in FIG. 12, since dielectric isolation is used for element isolation between the L-IGBT and the low breakdown voltage integrated circuit, the insulating film interface (the P-
一方、ゲート電極80に閾値以上の電圧が印加されると、ゲート電極80直下のチャネル領域が反転し、L−IGBT390はオン状態となる。オン状態になると、p+ 型コレクタ領域60からn型ドリフト領域20へ大量のホールが注入されることにより、伝導度変調され、p+ 型コレクタ領域60からn+ 型エミッタ領域50へ大電流が流れる。
On the other hand, when a voltage equal to or higher than the threshold is applied to the
このとき、ホールブロック電圧印加用電極200に印加される電圧が、例えば図1に示す低耐圧集積回路410の電源電圧(つまり内部回路電源端子(VDD端子)325)と同じ電圧、例えば8Vに設定されているとすると、p型半導体基板10とn型ホールブロック層120との接合面からp型半導体基板10側に厚さ10数μm程度の空乏層230が広がる。従って、当該空乏層230の厚さとn型ホールブロック層120の厚さ(10μm程度)とを合わせると、p型半導体基板10における深さ20μm以上の領域に存在するホールに対しても、当該ホールがL−IGBT390から低耐圧集積回路410の方へ侵入することを防ぐことができる。
At this time, the voltage applied to the hole block
ところで、本実施形態に係る半導体装置において、p+ 型コレクタ領域60とn+ 型エミッタ領域50との間の距離を80μm、ゲート電極80への印加電圧を8V、コレクタ電極100に印加するコレクタ電圧を8Vにそれぞれ設定した場合、本願発明者らが断面構造でのホール密度分布を2次元シミュレーションにより調べたところ、特に深さ数μm程度のp型ベース領域30の周辺に、低耐圧集積回路410へ侵入しようとするホールが集中することが明らかになっている。一方、前述のように、本実施形態の半導体装置では、p型半導体基板10における深さ20μm以上の領域に存在するホールの移動を阻止することができるため、L−IGBT390の配置される高耐圧領域と、低耐圧素子から構成される低耐圧集積回路410とを確実に電気的に分離することができる。
By the way, in the semiconductor device according to the present embodiment, the distance between the p + -
尚、本実施形態では、ホールブロック電圧印加用電極200に印加される電圧を、図1に示す低耐圧集積回路410の電源電圧(つまり内部回路電源端子(VDD端子)325)と共通の電圧に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、ホールブロック電圧印加用電極200に印加される電圧を、図1に示す補助巻線343に印加される電圧(VCC端子324に印加される電圧)と共通の電圧に設定してもよい。この場合、補助巻線343に印加される電圧が、上記低耐圧集積回路410の電源電圧以下にならないように設定することによって、言い換えると、上記低耐圧集積回路410の電源電圧よりも高い電圧をホールブロック電圧印加用電極200に印加することによって、空乏層230をさらに広げることが可能となるので、より高い分離特性を実現できる。具体的には、補助巻線343に印加される電圧を例えば20Vに設定することによって、p型半導体基板10とn型ホールブロック層120との接合面からp型半導体基板10側に空乏層230を厚さ16μm程度以上広げることができる。この場合、当該空乏層230の厚さとn型ホールブロック層120の厚さ(10μm程度)とを合わせると、p型半導体基板10における深さ26μm以上の領域に存在するホールに対しても、当該ホールがL−IGBT390から低耐圧集積回路410の方へ侵入することを防ぐことができ、高い分離特性を実現できる。
In the present embodiment, the voltage applied to the hole block
以上に説明したように、本実施形態の半導体装置によると、p型半導体基板10とn型ホールブロック層120との間のpn接合部に逆バイアスを印加することによって当該pn接合部から空乏層230が広がるため、L−IGBT390のオン時に発生するホールが低耐圧集積回路410へ侵入することを防ぐことができる。すなわち、L−IGBT390のオン時における低耐圧集積回路410の低耐圧素子への電気的影響を確実に防止することができる。
As described above, according to the semiconductor device of this embodiment, a depletion layer is formed from the pn junction by applying a reverse bias to the pn junction between the p-
また、本実施形態の半導体装置の構造は、SOI基板やトレンチ等を使用することなく得られる構造であるため、簡単で安価なプロセスによって本実施形態の半導体装置を提供することができる。 Moreover, since the structure of the semiconductor device of this embodiment is a structure obtained without using an SOI substrate, a trench, or the like, the semiconductor device of this embodiment can be provided by a simple and inexpensive process.
以下、図2及び図3に示す本実施形態の半導体装置を製造するための方法について説明する。図4(a)、(b)及び図5(a)、(b)は本実施形態の半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。尚、図4(a)、(b)及び図5(a)、(b)において、図2及び図3に示す本実施形態の半導体装置と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。 Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment shown in FIGS. 2 and 3 will be described. 4 (a), 4 (b), 5 (a), and 5 (b) are cross-sectional views showing respective steps of the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment. 4 (a), 4 (b) and FIGS. 5 (a), 5 (b), the same components as those of the semiconductor device of the present embodiment shown in FIGS. The duplicated explanation is omitted.
まず、図4(a)に示すように、p型半導体基板10の所定領域に、例えばレジストマスク370を利用して、例えばリン等のn型不純物をイオン注入し、当該不純物を熱拡散させることによって、L−IGBT390のn型ドリフト領域20、n型ホールブロック領域400のn型ホールブロック層120、及び低耐圧集積回路410のn型ウェル領域140を形成する。n型ドリフト領域20、n型ホールブロック層120及びn型ウェル領域140はそれぞれ10μm程度の深さを持つ。
First, as shown in FIG. 4A, an n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted into a predetermined region of the p-
次に、レジストマスク370を除去した後、図4(b)に示すように、p型半導体基板10の所定領域の表面部に、例えばレジスト等(図示省略)をマスクパターンとして利用して、例えばボロン等のp型不純物をイオン注入することによって、L−IGBT390のp型ベース領域30及び低耐圧集積回路410のp型ウェル領域150を形成した後、各素子間のp+ 型チャネルストッパー領域110を形成する。次に、例えばSiN等(図示省略)をマスクパターンとしてフィールド酸化を行い、その後に前記SiNマスクをウェットエッチングにより除去する処理等を行うことによって、例えば1.0μm程度の厚さを有するフィールド絶縁膜40をp型半導体基板10上に選択的に形成する。
Next, after removing the resist
次に、図5(a)に示すように、p型半導体基板10に対して例えば1100℃程度のドライ酸化を行うことによって、少なくともn型ドリフト領域20の端部(フィールド絶縁膜40により被覆されていない部分)からp型ベース領域30の所定部分までのp型半導体基板10の表面上に、例えば厚さ500Å程度のゲート絶縁膜70を形成する。その後、ゲート絶縁膜70の上を含むp型半導体基板10の上に、例えばLP(low pressure)−CVD(chemical vapor deposition )成長によって例えば厚さ4000Åのポリシリコン膜を堆積した後、当該ポリシリコン膜をパターンニングすることによって、ゲート電極80を形成する。次に、例えばレジスト(図示省略)及びゲート電極80等をそれぞれマスクパターンとして用いて、例えばボロン等のp型不純物をp型半導体基板10に選択的にイオン注入することにより、L−IGBT390のp+ 型コレクタ領域60及びp+ 型ベースコンタクト領域380、並びに低耐圧集積回路410のp+ 型領域170を形成する。また、例えばレジスト(図示省略)及びゲート電極80等をそれぞれマスクパターンとして用いて、例えば砒素等のn型不純物をp型半導体基板10に選択的にイオン注入することにより、L−IGBT390のn+ 型エミッタ領域50、n型ホールブロック領域400のn+ 型領域130、及び低耐圧集積回路410のn+ 型領域160を形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, dry oxidation at, for example, about 1100 ° C. is performed on the p-
次に、図5(b)に示すように、p型半導体基板10の上に、L−IGBT390の配置される高耐圧領域、低耐圧素子から構成される低耐圧集積回路410、及びn型ホールブロック領域400を覆う例えば厚さ1.5μm程度のCVD酸化膜からなる層間膜210を堆積する。次に、レジスト等(図示省略)をマスクパターンとして用いて、層間膜210に選択的にコンタクトホールを形成する。その後、当該各コンタクトホールが埋め込まれるように層間膜210の上に例えばAL−Si膜を形成することによって、n+ 型エミッタ領域50及びp+ 型ベースコンタクト領域380と接続するエミッタ電極90と、p+ 型コレクタ領域60と接続するコレクタ電極100と、n+ 型領域130と接続するホールブロック電圧印加用電極200と、NPNバイポーラトランジスタのベース電極180、エミッタ電極181及びコレクタ電極182と、PNPバイポーラトランジスタのベース電極192、エミッタ電極191及びコレクタ電極190とを形成する。次に、層間膜210の上に例えばSiN膜からなる保護膜220を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, on the p-
尚、上記本実施形態の半導体装置の製造方法においては、低耐圧集積回路410を構成する低耐圧素子としてNPNバイポーラトランジスタ及びPNPバイポーラトランジスタを例示しているが、低耐圧素子はこれに限定されるものではなく、標準的なCMOS回路で用いられる抵抗、NchMOSFET(metal oxide semiconductor field-effect transistor )及びPchMOSFET等を低耐圧素子として形成してもよい。
In the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, an NPN bipolar transistor and a PNP bipolar transistor are exemplified as the low breakdown voltage elements constituting the low breakdown voltage integrated
以上に説明した、本実施形態の半導体装置の製造方法によると、n型ドリフト領域20、n型ホールブロック層120及びn型ウェル領域140を同時に形成することができるため、例えば図12に示す従来の半導体装置と比べて、接合分離形成のために特別に工程数を増やす必要はない。すなわち、図2及び図3に示す本実施形態の半導体装置の製造に際して、製造工程を簡素化できると共にプロセスコストも安価になる。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment described above, the n-
また、本実施形態の半導体装置の製造方法によると、標準的なCMOSプロセスをそのまま用いて、高耐圧領域に配置されるL−IGBTと、低耐圧素子から構成される制御回路(低耐圧集積回路)と、それらの分離領域(ホールブロック領域)とを、工程数を増やすことなく容易に形成することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, a standard CMOS process is used as it is, and a control circuit (low-voltage integrated circuit) including an L-IGBT arranged in a high-breakdown-voltage region and a low-breakdown-voltage element. ) And their isolation regions (hole block regions) can be easily formed without increasing the number of steps.
尚、本実施形態の半導体装置の製造方法において、n型ホールブロック層120をn型ドリフト領域20及びn型ウェル領域140の両方と同時に形成したが、これに代えて、n型ホールブロック層120をn型ドリフト領域20及びn型ウェル領域140のいずれか一方と同時に形成してもよい。
In the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, the n-type
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図6は第2の実施形態に係る半導体装置の断面図である。尚、図6において、図2に示す第1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。 FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment. In FIG. 6, the same components as those in the first embodiment shown in FIG.
第2の実施形態が第1の実施形態と異なっている点は、n型ホールブロック領域の構成のみであり、それ以外のL−IGBT及び低耐圧集積回路については第1の実施形態と同様であるため、以下、図6に示す本実施形態のn型ホールブロック領域401の構造について説明する。
The second embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the n-type hole block region, and the other L-IGBT and the low voltage integrated circuit are the same as those in the first embodiment. Therefore, hereinafter, the structure of the n-type
図6に示すように、p型半導体基板10の表面部におけるn型ホールブロック領域401の形成領域(つまりL−IGBT390の配置される高耐圧領域と低耐圧素子から構成される低耐圧集積回路410との間の領域)には、例えば幅30μm、深さ10μmのトレンチ250が形成されている。そして、p型半導体基板10におけるトレンチ250の下側に、n+ 型領域131(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)と、それを囲むn型ホールブロック層121(不純物濃度は例えば1×1015〜1×1016/cm3 程度、深さは10μm程度)とが形成されている。n型ホールブロック層121の一部は、p型半導体基板10におけるトレンチ250の壁面近傍にも形成されている。また、トレンチ250内におけるn+ 型領域131上に当該n+ 型領域131と接続するようにホールブロック電圧印加用電極201が形成されている。すなわち、本実施形態のn型ホールブロック領域401はトレンチ250の下側に形成されている。
As shown in FIG. 6, a low breakdown voltage integrated
また、上記L−IGBT390、低耐圧集積回路410及びn型ホールブロック領域401を覆うように層間膜212が形成されている。層間膜212はトレンチ250を部分的に埋めるように形成されている。エミッタ電極90、コレクタ電極100、ベース電極180、エミッタ電極181、コレクタ電極182、コレクタ電極190、エミッタ電極191、ベース電極192及びホールブロック電圧印加用電極201はそれぞれ層間膜212を貫通するように形成されている。層間膜212上にはトレンチ250を完全に埋めるよう保護膜222が形成されている。
An
尚、本実施形態において、n型ホールブロック層121は、L−IGBT390のn型ドリフト領域20及び低耐圧集積回路410のn型ウェル領域140のうちの少なくとも一方と同時に形成されていることが好ましい。このようにすると、工程数を増やすことなくn型ホールブロック層121を容易に形成することができる。この場合、本実施形態の半導体装置が、例えば図12に示す従来の半導体装置と相違する点は、L−IGBTと低耐圧集積回路との間の素子分離を実現するために、特別に絶縁膜領域(図12の絶縁膜領域741等)を設けるのではなく、L−IGBTのドリフト領域又は低耐圧集積回路のウェル領域と同じ不純物濃度勾配を有する不純物層を用いることである。
In the present embodiment, the n-type
また、本実施形態において、n型ホールブロック領域401のn+ 型領域131上のホールブロック電圧印加用電極201を、第1の実施形態と同様に、図1に示すスイッチング電源装置におけるVDD端子325又はVCC端子324に電気的に接続してもよい。
Further, in this embodiment, the hole block
以下、図6に示す本実施形態の半導体装置の動作について説明する。 Hereinafter, the operation of the semiconductor device of this embodiment shown in FIG. 6 will be described.
本実施形態の半導体装置の動作が第1の実施形態と異なっている点は、トレンチ250を設けていることによって、L−IGBT390がオン状態となったときに、トレンチ250の深さ分だけp型半導体基板10におけるより深い領域においても、L−IGBT390から低耐圧集積回路410へのホールの侵入を防ぐことができることである。
The operation of the semiconductor device of this embodiment is different from that of the first embodiment in that the
従って、本実施形態の半導体装置によると、第1の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、第1の実施形態においては、例えば、L−IGBT390のゲート電極80に印加する電圧をより大きくしたり、又はL−IGBT390のコレクタ電極100に印加するコレクタ電圧をより大きくするなどして、L−IGBT390の単位面積当りのオン電流をより大きくした場合には、L−IGBT390から低耐圧集積回路410へホールが流入しやすくなるという問題が生じる。それに対して、本実施形態においては、L−IGBT390の単位面積当りのオン電流の大きさに応じて、トレンチ250の深さを調節することによって、L−IGBT390から低耐圧集積回路410へのホールの流入を完全に防ぐことができる。
Therefore, according to the semiconductor device of this embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment. That is, in the first embodiment, for example, the voltage applied to the
以下、図6に示す本実施形態の半導体装置を製造するための方法について説明する。図7(a)、(b)、図8(a)、(b)及び図9は本実施形態の半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。尚、図7(a)、(b)、図8(a)、(b)及び図9において、図2及び図3に示す第1実施形態の半導体装置又は図6に示す本実施形態の半導体装置と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。 Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment shown in FIG. 6 will be described. 7A, 7B, 8A, 8B, and 9 are cross-sectional views showing respective steps of the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment. In FIGS. 7A, 7B, 8A, 8B, and 9, the semiconductor device of the first embodiment shown in FIGS. 2 and 3 or the semiconductor of the present embodiment shown in FIG. The same components as those of the apparatus are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
まず、図7(a)に示すように、例えばレジストマスク(図示省略)を用いて、p型半導体基板10の表面部におけるn型ホールブロック領域401の形成領域にトレンチ250を選択的に形成する。
First, as shown in FIG. 7A, a
次に、図7(b)に示すように、p型半導体基板10の所定領域に、例えばレジストマスク371を利用して、例えばリン等のn型不純物をイオン注入し、当該不純物を熱拡散させることによって、L−IGBT390のn型ドリフト領域20、n型ホールブロック領域401のn型ホールブロック層121、及び低耐圧集積回路410のn型ウェル領域140を形成する。n型ホールブロック層121は、p型半導体基板10におけるトレンチ250の下側及び壁面近傍に形成される。また、n型ドリフト領域20、n型ホールブロック層121及びn型ウェル領域140はそれぞれ10μm程度の深さを持つ。
Next, as shown in FIG. 7B, an n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted into a predetermined region of the p-
次に、レジストマスク371を除去した後、図8(a)に示すように、p型半導体基板10の所定領域の表面部に、例えばレジスト等(図示省略)をマスクパターンとして利用して、例えばボロン等のp型不純物をイオン注入することによって、L−IGBT390のp型ベース領域30及び低耐圧集積回路410のp型ウェル領域150を形成した後、各素子間のp+ 型チャネルストッパー領域110を形成する。次に、例えばSiN等(図示省略)をマスクパターンとしてフィールド酸化を行い、その後に前記SiNマスクをウェットエッチングにより除去する処理等を行うことによって、例えば1.0μm程度の厚さを有するフィールド絶縁膜40をp型半導体基板10上に選択的に形成する。
Next, after removing the resist
次に、図8(b)に示すように、p型半導体基板10に対して例えば1100℃程度のドライ酸化を行うことによって、少なくともn型ドリフト領域20の端部(フィールド絶縁膜40により被覆されていない部分)からp型ベース領域30の所定部分までのp型半導体基板10の表面上に、例えば厚さ500Å程度のゲート絶縁膜70を形成する。その後、ゲート絶縁膜70の上を含むp型半導体基板10の上に、例えばLP−CVD成長によって例えば厚さ4000Åのポリシリコン膜を堆積した後、当該ポリシリコン膜をパターンニングすることによって、ゲート電極80を形成する。次に、例えばレジスト(図示省略)及びゲート電極80等をそれぞれマスクパターンとして用いて、例えばボロン等のp型不純物をp型半導体基板10に選択的にイオン注入することにより、L−IGBT390のp+ 型コレクタ領域60及びp+ 型ベースコンタクト領域380、並びに低耐圧集積回路410のp+ 型領域170を形成する。また、例えばレジスト(図示省略)及びゲート電極80等をそれぞれマスクパターンとして用いて、例えば砒素等のn型不純物をp型半導体基板10に選択的にイオン注入することにより、L−IGBT390のn+ 型エミッタ領域50、n型ホールブロック領域401のn+ 型領域131、及び低耐圧集積回路410のn+ 型領域160を形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, the p-
次に、図9に示すように、p型半導体基板10の上に、L−IGBT390の配置される高耐圧領域、低耐圧素子から構成される低耐圧集積回路410、及びn型ホールブロック領域401を覆う例えば厚さ1.5μm程度のCVD酸化膜からなる層間膜212を堆積する。次に、レジスト等(図示省略)をマスクパターンとして用いて、層間膜212に選択的にコンタクトホールを形成する。その後、当該各コンタクトホールが埋め込まれるように層間膜212の上に例えばAL−Si膜を形成することによって、n+ 型エミッタ領域50及びp+ 型ベースコンタクト領域380と接続するエミッタ電極90と、p+ 型コレクタ領域60と接続するコレクタ電極100と、n+ 型領域131と接続するホールブロック電圧印加用電極201と、NPNバイポーラトランジスタのベース電極180、エミッタ電極181及びコレクタ電極182と、PNPバイポーラトランジスタのベース電極192、エミッタ電極191及びコレクタ電極190とを形成する。次に、層間膜212の上に例えばSiN膜からなる保護膜222を形成する。
Next, as shown in FIG. 9, on the p-
尚、上記本実施形態の半導体装置の製造方法においては、低耐圧集積回路410を構成する低耐圧素子としてNPNバイポーラトランジスタ及びPNPバイポーラトランジスタを例示しているが、低耐圧素子はこれに限定されるものではなく、標準的なCMOS回路で用いられる抵抗、NchMOSFET及びPchMOSFET等を低耐圧素子として形成してもよい。
In the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, an NPN bipolar transistor and a PNP bipolar transistor are exemplified as the low breakdown voltage elements constituting the low breakdown voltage integrated
以上に説明した、本実施形態の半導体装置の製造方法によると、n型ドリフト領域20、n型ホールブロック層121及びn型ウェル領域140を同時に形成することができるため、例えば図12に示す従来の半導体装置と比べて、接合分離形成のために特別に工程数を増やす必要はない。すなわち、図6に示す本実施形態の半導体装置の製造に際して、製造工程を簡素化できると共にプロセスコストも安価になる。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment described above, the n-
また、本実施形態の半導体装置の製造方法によると、標準的なCMOSプロセスをそのまま用いて、高耐圧領域に配置されるL−IGBTと、低耐圧素子から構成される制御回路(低耐圧集積回路)と、それらの分離領域(ホールブロック領域)とを、工程数を増やすことなく容易に形成することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, a standard CMOS process is used as it is, and a control circuit (low-voltage integrated circuit) including an L-IGBT arranged in a high-breakdown-voltage region and a low-breakdown-voltage element. ) And their isolation regions (hole block regions) can be easily formed without increasing the number of steps.
尚、本実施形態の半導体装置の製造方法において、n型ホールブロック層121をn型ドリフト領域20及びn型ウェル領域140の両方と同時に形成したが、これに代えて、n型ホールブロック層121をn型ドリフト領域20及びn型ウェル領域140のいずれか一方と同時に形成してもよい。
In the semiconductor device manufacturing method of this embodiment, the n-type
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図10は第3の実施形態に係る半導体装置の断面図であり、図11は第3の実施形態に係る半導体装置の平面図である。尚、図10は図11におけるB−B’線の断面図である。また、図11においては、一部の構成要素の図示を省略している。さらに、図10及び図11において、図2及び図3に示す第1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。 FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment, and FIG. 11 is a plan view of the semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ in FIG. 11. Moreover, in FIG. 11, illustration of a part of component is abbreviate | omitted. Further, in FIGS. 10 and 11, the same components as those of the first embodiment shown in FIGS.
図10に示すように、本実施形態の半導体装置においても、第1の実施形態と同様に、p型半導体基板10(不純物濃度は例えば1×1014/cm3 程度)の一領域(高耐圧領域)上にL−IGBT390が形成されていると共に、p型半導体基板10の他領域上に、低耐圧素子から構成される低耐圧集積回路410が形成されている。
As shown in FIG. 10, in the semiconductor device of this embodiment as well, in the same manner as in the first embodiment, a region (high breakdown voltage) of a p-type semiconductor substrate 10 (impurity concentration is about 1 × 10 14 / cm 3, for example). An L-
本実施形態の特徴は、p型半導体基板10におけるL−IGBT390と低耐圧集積回路410との間に、横型高耐圧電界効果トランジスタとして、例えば高耐圧nchMOSFET402が設けられていることである。すなわち、第3の実施形態が第1の実施形態と異なっている点は、第1の実施形態のn型ホールブロック領域400に代えて、高耐圧nchMOSFET402が設けられていることである。尚、本実施形態の高耐圧nchMOSFET402は、n型ホールブロック領域として機能するn型ドレインドリフト領域22を有している。以下、図10に示す本実施形態の高耐圧nchMOSFET402の構造について説明する。
A feature of this embodiment is that, for example, a high
図10に示すように、p型半導体基板10の表面部における高耐圧nchMOSFET402の形成領域(つまりL−IGBT390の配置される高耐圧領域と低耐圧素子から構成される低耐圧集積回路410との間の領域)には、n+ 型ドレイン領域53(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)と、このn+ 型ドレイン領域53を囲むn型ドレインドリフト領域22(不純物濃度は例えば1×1015〜1×1016/cm3 程度)とが形成されている。また、p型半導体基板10の表面部における高耐圧nchMOSFET402の形成領域には、n型ドレインドリフト領域22との間に間隔をおいて低耐圧集積回路410側に、n+ 型ソース領域54(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)が形成されていると共に、n+ 型ソース領域54から見てn+ 型ドレイン領域53の反対側にn+ 型ソース領域54と隣接するようにp+ 型ソースコンタクト領域382(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)が形成されている。尚、n+ 型ソース領域54及びp+ 型ソースコンタクト領域382を囲み且つn型ドレインドリフト領域22と接するようにp型ベース領域30(不純物濃度は例えば1×1016〜1×1017/cm3 程度)が深さ数μm程度まで形成されている。さらに、p型半導体基板10の表面部における高耐圧nchMOSFET402の形成領域には、n型ドレインドリフト領域22との間に間隔をおいてL−IGBT390側に、n+ 型ソース領域52(不純物濃度は例えば1×1018〜1×1020/cm3 程度)が形成されている。n+ 型ソース領域52は、L−IGBT390のp+ 型ベースコンタクト領域380と接し且つL−IGBT390のp型ベース領域30に囲まれるように形成されている。
As shown in FIG. 10, between the formation region of the high
尚、n型ドレインドリフト領域22上にはフィールド絶縁膜40が選択的に形成されている。また、少なくともn型ドレインドリフト領域22の両端部から、両側方に隣接するp型ベース領域30の所定部分までのp型半導体基板10の表面上にゲート絶縁膜72が形成され、当該ゲート絶縁膜72上にゲート電極82が延設されている。ここで、図示していない箇所において、ゲート電極82はL−IGBT390のゲート電極80と接続されている。さらに、n+ 型ソース領域54及びp+ 型ソースコンタクト領域382の上には当該両領域と接続するソース電極280が形成されており、n+ 型ソース領域52並びにL−IGBT390のp+ 型ベースコンタクト領域380及びn+ 型エミッタ領域50の上には当該各領域と接続するソース/エミッタ共通電極270が形成されており、n+ 型ドレイン領域53の上には当該n+ 型ドレイン領域53と接続するドレイン電極290が形成されている。
A
また、上記L−IGBT390、高耐圧nchMOSFET402及び低耐圧集積回路410を覆うように層間膜210が形成され、当該層間膜210上に保護膜220が形成されている。エミッタ電極90、コレクタ電極100、ベース電極180、エミッタ電極181、コレクタ電極182、コレクタ電極190、エミッタ電極191、ベース電極192、ソース/エミッタ共通電極270、ソース電極280及びドレイン電極290はそれぞれ層間膜210を貫通するように形成されている。
Further, an
また、本実施形態において、例えば図11の平面図に示すように、n+ 型ドレイン領域53とp+ 型コレクタ領域60とは共通電位に設定されていると共に、n+ 型エミッタ領域50とp+ 型ベースコンタクト領域380とn+ 型ソース領域52とn+ 型ソース領域54とp+ 型ソースコンタクト領域382とは接地されている。
In this embodiment, for example, as shown in the plan view of FIG. 11, the n +
さらに、本実施形態において、n型ドレインドリフト領域22は、L−IGBT390のn型ドリフト領域20及び低耐圧集積回路410のn型ウェル領域140のうちの少なくとも一方と同時に形成されていることが好ましい。
Furthermore, in the present embodiment, the n-type
以下、図10及び11に示す本実施形態の半導体装置の動作について説明する。 The operation of the semiconductor device of this embodiment shown in FIGS. 10 and 11 will be described below.
本実施形態の半導体装置の動作が第1の実施形態と異なっている点は、L−IGBT390がオン状態となったときに、L−IGBT390(高耐圧領域)と低耐圧集積回路410との間に配置された高耐圧nchMOSFET402が追加的に動作することである。すなわち、L−IGBT390がオンする時には、高耐圧nchMOSFET402もオンする。ここで、前述のように、ドレイン電極290に印加される電圧は、L−IGBT390のコレクタ電極100に印加される電圧と共通の約6〜7Vである。ドレイン電極290及びコレクタ電極100にそれぞれ上記電圧が印加されると、n+ 型ドレイン領域53を囲むドレインドリフト領域22とp型半導体基板10とが互いに逆バイアス状態になり、両者の接合面からp型半導体基板10の方へ深さ約9μm程度の範囲に亘って空乏層232が広がる。これにより、第1の実施形態のn型ホールブロック層120と同様の素子分離機能を実現できる。
The operation of the semiconductor device of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the L-IGBT 390 (high withstand voltage region) and the low withstand voltage integrated
また、本実施形態においては、n型ホールブロック領域として機能するn型ドレインドリフト領域22を有する高耐圧nchMOSFET402を配置しているため、L−IGBT390のオン時に、高耐圧nchMOSFET402もオンするので、第1又は第2の実施形態に係る半導体装置と比較して、さらに大きな電流駆動能力を得ることができる。このため、本実施形態によると、第1の実施形態の効果に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、特に、L−IGBT390のコレクタ電圧がビルトイン電圧以下、例えば1V以下である場合、L−IGBT390には電流が流れないか又は当該電流が非常に小さくなるが、この場合でも高耐圧nchMOSFET402には電流が流れる。従って、例えば本実施形態の半導体装置を用いたスイッチング電源装置においては、低出力状態から高出力状態までの広い範囲に亘って導通損失を最小化することができる。
In the present embodiment, since the high breakdown
本発明は、高耐圧素子及び低耐圧素子が集積形成されてなる半導体装置及びその製造方法に関し、例えばスイッチング電源装置に適用した場合には、高耐圧素子と低耐圧素子とをpn接合分離を用いて容易に且つ確実に分離することができ、非常に有用である。 The present invention relates to a semiconductor device in which a high breakdown voltage element and a low breakdown voltage element are integrated and a manufacturing method thereof. For example, when applied to a switching power supply device, the high breakdown voltage element and the low breakdown voltage element are separated by pn junction isolation. Can be easily and reliably separated, and is very useful.
10 p型半導体基板
20 n型ドリフト領域
22 n型ドレインドリフト領域
30 p型ベース領域
40 フィールド絶縁膜
50、52 n+ 型エミッタ領域
53 n+ 型ドレイン領域
54 n+ 型ソース領域
60 p+ 型コレクタ領域
70、72 ゲート絶縁膜
80、82 ゲート電極
90 エミッタ電極
100 コレクタ電極
110 p+ 型チャネルストッパー領域
120、121 n型ホールブロック層
130、131 n+ 型領域
140 n型ウェル領域
150 p型ウェル領域
160 n+ 型領域
170 p+ 型領域
180 ベース電極
181 エミッタ電極
182 コレクタ電極
190 コレクタ電極
191 エミッタ電極
192 ベース電極
200、201 ホールブロック電圧印加用電極
210、212 層間膜
220、222 保護膜
230、231、232 空乏層
250 トレンチ
270 ソース/エミッタ共通電極
280 ソース電極
290 ドレイン電極
320 スイッチング電源装置用の半導体装置
323 L−IGBTの入力端子(コレクタ端子)
324 補助巻線電圧入力端子(VCC端子)
325 内部回路電源端子(VDD端子)
326 GND端子
327、328 コンデンサ
329 ダイオード
330 一次側整流平滑回路
331、332 入力端子
333 ブリッジダイオード
334 電解コンデンサ
335 抵抗
340 トランス
341 一次巻線
342 二次巻線
343 補助巻線
350 ダイオード
351 電解コンデンサ
352 二次側制御回路
353、354 出力端子
355 フォトカプラ
360 パッド
370 レジストマスク
371 レジストマスク
380 p+ 型ベースコンタクト領域
382 p+ 型ソースコンタクト領域
390 L−IGBT
400、401 n型ホールブロック領域
402 高耐圧nchMOSFET
410 低耐圧集積回路
511 Si支持基板
512 Si基板
513 P型半導体領域
521 n型ドリフト領域
531 p+ 型ベース領域
551 n+ 型エミッタ領域
561 p+ 型コレクタ領域
571 ゲート絶縁膜
581 ゲート電極
591 エミッタ電極
601 コレクタ電極
611 p+ 型チャネルストッパー領域
641 n型ウェル領域
651 p型ウェル領域
661 n+ 型領域
671 p+ 型領域
683 ベース電極
684 エミッタ電極
685 コレクタ電極
693 コレクタ電極
694 エミッタ電極
695 ベース電極
711 層間膜
721 保護膜
740 絶縁膜
741 絶縁膜領域
881 p+ 型ベースコンタクト領域
891 L−IGBT
911 制御回路
920 高濃度P型半導体領域
10 p-type semiconductor substrate 20 n-type drift region 22 n-type drain drift region 30 p-
324 Auxiliary winding voltage input terminal (VCC terminal)
325 Internal circuit power supply terminal (VDD terminal)
326
400, 401 n-type
410 Low-breakdown voltage integrated
Claims (7)
前記第1導電型半導体領域における前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと前記低耐圧集積回路との間に、所定のバイアスが印加される第2導電型ホールブロック領域が形成されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device in which a lateral insulated gate bipolar transistor and a low breakdown voltage integrated circuit are formed on a first conductivity type semiconductor region,
A semiconductor in which a second conductivity type hole block region to which a predetermined bias is applied is formed between the lateral insulated gate bipolar transistor and the low breakdown voltage integrated circuit in the first conductivity type semiconductor region. apparatus.
前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、前記第1導電型半導体領域に形成された第2導電型ドリフト領域を有し、
前記低耐圧集積回路は、前記第1導電型半導体領域に形成された第2導電型ウェル領域を有する素子を含み、
前記第2導電型ホールブロック領域は、前記第2導電型ドリフト領域及び前記第2導電型ウェル領域のうちの少なくとも一方と同じ不純物濃度勾配を有することを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The lateral insulated gate bipolar transistor has a second conductivity type drift region formed in the first conductivity type semiconductor region,
The low withstand voltage integrated circuit includes an element having a second conductivity type well region formed in the first conductivity type semiconductor region,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductivity type hole block region has the same impurity concentration gradient as at least one of the second conductivity type drift region and the second conductivity type well region.
前記第1導電型半導体領域における前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと前記低耐圧集積回路との間にトレンチが形成されており、
前記第2導電型ホールブロック領域は、前記第1導電型半導体領域における前記トレンチの下側に形成されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2,
A trench is formed between the lateral insulated gate bipolar transistor and the low breakdown voltage integrated circuit in the first conductivity type semiconductor region;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second conductivity type hole block region is formed below the trench in the first conductivity type semiconductor region.
前記低耐圧集積回路は、前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタのスイッチングを制御し、
前記第2導電型ホールブロック領域に印加される電圧は、前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタのスイッチングを制御する前記低耐圧集積回路の電源電圧と同じであることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
The low withstand voltage integrated circuit controls the switching of the lateral insulated gate bipolar transistor,
A voltage applied to the second conductivity type hole block region is the same as a power supply voltage of the low breakdown voltage integrated circuit for controlling switching of the lateral insulated gate bipolar transistor.
前記第1導電型半導体領域における前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと前記低耐圧集積回路との間に、前記第2導電型ホールブロック領域となるドレインドリフト領域を有する横型高耐圧電界効果トランジスタが形成されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A lateral high breakdown voltage field effect transistor having a drain drift region serving as the second conductivity type hole block region is formed between the lateral insulated gate bipolar transistor and the low breakdown voltage integrated circuit in the first conductivity type semiconductor region. A semiconductor device characterized by comprising:
1次巻線、2次巻線及び補助巻線を有するトランスを備え、
前記トランスの前記1次巻線は前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと接続されており、
前記トランスの補助巻線は前記低耐圧集積回路と接続されており、
前記補助巻線に印加される電圧と前記第2導電型ホールブロック領域に印加される電圧とが同じであることを特徴とするスイッチング電源装置。 A switching power supply device using the semiconductor device according to claim 1,
A transformer having a primary winding, a secondary winding and an auxiliary winding;
The primary winding of the transformer is connected to the lateral insulated gate bipolar transistor;
The auxiliary winding of the transformer is connected to the low voltage integrated circuit,
The switching power supply device, wherein a voltage applied to the auxiliary winding and a voltage applied to the second conductivity type hole block region are the same.
前記第1導電型半導体領域に、前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタの第2導電型ドリフト領域を形成する工程(a)と、
前記第1導電型半導体領域に、前記低耐圧集積回路に含まれる素子の第2導電型ウェル領域を形成する工程(b)と、
前記第1導電型半導体領域における前記横型絶縁ゲートバイポーラトランジスタと前記低耐圧集積回路との間に、所定のバイアスが印加される第2導電型ホールブロック領域を形成する工程(c)とを備え、
前記工程(c)は、前記工程(a)及び前記工程(b)のうちの少なくとも一方と同時に実施されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which a lateral insulated gate bipolar transistor and a low breakdown voltage integrated circuit are formed on a first conductivity type semiconductor region,
A step (a) of forming a second conductivity type drift region of the lateral insulated gate bipolar transistor in the first conductivity type semiconductor region;
(B) forming a second conductivity type well region of an element included in the low withstand voltage integrated circuit in the first conductivity type semiconductor region;
Forming a second conductivity type hole block region to which a predetermined bias is applied between the lateral insulated gate bipolar transistor and the low breakdown voltage integrated circuit in the first conductivity type semiconductor region,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step (c) is performed simultaneously with at least one of the step (a) and the step (b).
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JP (1) | JP2008004592A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010056212A (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same |
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2006
- 2006-06-20 JP JP2006169758A patent/JP2008004592A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010056212A (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081023 |
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A761 | Written withdrawal of application |
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