JP2008010777A - Semiconductor device, and semiconductor relay using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びこの半導体装置を用いた半導体リレーに関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a semiconductor relay using the semiconductor device.
半導体リレーは、無接点であるため長寿命化が可能であり、様々な機器に使用されている。FA機器、計測機器、通信機器等に使用されることが多いが、最近、車載用等も含めて、高耐圧対応の半導体リレーの需要が伸びて、耐圧特性の向上やコストの低減がますます望まれている。 Semiconductor relays are non-contact and can have a long life, and are used in various devices. Although it is often used for FA equipment, measuring equipment, communication equipment, etc., recently, the demand for semiconductor relays that support high voltage resistance, including in-vehicle equipment, has increased, and withstand voltage characteristics have been improved and costs have been reduced. It is desired.
しかし、出力用のパワーMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ(MOS素子)の耐圧の向上は難しさを伴う。また、半導体リレーは、LED等の発光素子、光起電力素子である受光素子が直列接続された受光素子アレイ、MOS素子のゲートの残留電荷を放電して高速にターンオフするための制御回路、信号の双方向性を確保するための2個のMOS素子を主な構成要素としている。半導体リレーは、これらの構成要素を組み合わせて、1つのパッケージに実装されるが、部品が多いと、組立時間が掛かる上に、組立精度や接続強度の確保が難しくなり、組立歩留まりの低下が見られる。 However, it is difficult to improve the breakdown voltage of a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor (MOS element) for output. In addition, the semiconductor relay is a light emitting element such as an LED, a light receiving element array in which a light receiving element as a photovoltaic element is connected in series, a control circuit for discharging the residual charge of the gate of the MOS element and turning it off at high speed, The two MOS elements for ensuring the bidirectionality are the main components. A semiconductor relay combines these components and is mounted in a single package. However, if there are many parts, it takes time to assemble, and it is difficult to ensure assembly accuracy and connection strength, resulting in a decrease in assembly yield. It is done.
そこで、発光素子(LED、Light Emitting Diode)を除いた、受光素子アレイ、制御回路、及びMOS素子において、誘電体分離された基板の周辺部分に形成された4個のMOS素子(二重拡散電界効果型トランジスタ)を直列接続し、基板の中央部分に発光素子の出力光を受光するMOS素子と同数の受光素子アレイ(電圧出力型フォトダイオードアレイ)を形成し、MOS素子に隣接する受光素子アレイ及び制御回路(シャント抵抗)をそれぞれMOS素子のソース・ゲート間に並列に接続した誘電体分離の半導体装置(チップ)が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。更に詳細には、この半導体装置は、貼り合わせて形成されたウェハ(熱酸化膜厚が3μm程度、MOS素子形成側の比抵抗が100Ω・cm)を使用して、1チップ化されているが、個々のMOS素子間はボンディングワイヤで接続されている。 Therefore, in the light receiving element array, the control circuit, and the MOS element excluding the light emitting element (LED, Light Emitting Diode), four MOS elements (double diffusion electric field) formed in the peripheral portion of the substrate separated by dielectrics. Effect type transistors) are connected in series, and the same number of light receiving element arrays (voltage output type photodiode arrays) as the MOS elements that receive the output light of the light emitting elements are formed in the central portion of the substrate, and the light receiving element arrays adjacent to the MOS elements In addition, a dielectric isolation semiconductor device (chip) in which a control circuit (shunt resistor) is connected in parallel between the source and gate of a MOS element is disclosed (for example, see Patent Document 1). More specifically, this semiconductor device is made into one chip using a wafer formed by bonding (the thermal oxide film thickness is about 3 μm and the specific resistance on the MOS element forming side is 100 Ω · cm). The individual MOS elements are connected by bonding wires.
開示された半導体装置は、絶縁膜(熱酸化膜)の厚さ3μm程度、活性層の比抵抗が100Ω・cmで耐圧を得ようとしているが、必ずしも、この条件だけでは、必要な耐圧を得ることができないという問題がある。また、個々のMOS素子間は、ボンディングワイヤで接続されるために、組立工程が煩わしく、信頼性が乏しいという問題がある。
本発明は、耐圧の確保及び信頼性の高い半導体装置及びこの半導体装置を用いた半導体リレーを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device with high withstand voltage and high reliability, and a semiconductor relay using the semiconductor device.
本発明の一態様の半導体装置は、第1の絶縁膜で分離された活性層を有するSOI基板と、前記活性層の表面に形成され、前記活性層の表面から垂直方向に伸びた第2の絶縁膜により分離された複数の隣接する受光素子のアノードとカソードとが、第1の配線層によりそれぞれ接続されて形成された受光素子アレイと、前記第2の絶縁膜により分離された前記活性層中に形成されたソース領域及びドレイン領域、並びに、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記活性層の表面上方に第3の絶縁膜を介して形成されたゲート電極を有し、前記第2の絶縁膜を跨ぐ第2の配線層を介して、前記受光素子アレイの前記アノードが前記ゲート電極に接続され、前記受光素子アレイの前記カソードが前記ソース領域に接続され、前記ドレイン領域が外部接続端子に接続されるMOS素子と、前記MOS素子の前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記第3の絶縁膜の中に形成された抵抗体とを備えていることを特徴とする。 A semiconductor device of one embodiment of the present invention includes an SOI substrate having an active layer separated by a first insulating film, and a second substrate formed on the surface of the active layer and extending in a vertical direction from the surface of the active layer. A light receiving element array formed by connecting anodes and cathodes of a plurality of adjacent light receiving elements separated by an insulating film by a first wiring layer, and the active layer separated by the second insulating film A source region and a drain region formed therein, and a gate electrode formed above a surface of the active layer between the source region and the drain region via a third insulating film, The anode of the light receiving element array is connected to the gate electrode, the cathode of the light receiving element array is connected to the source region, and the drain region is interposed through a second wiring layer straddling the two insulating films. Comprising: a MOS element connected to an external connection terminal; and a resistor formed in the third insulating film between the source region and the drain region of the MOS element. To do.
また、本発明の別態様の半導体リレーは、発光素子と、第1の絶縁膜で分離された活性層を有するSOI基板と、前記活性層の表面に形成され、前記活性層の表面から垂直方向に伸びた第2の絶縁膜により分離された複数の隣接する受光素子のアノードとカソードとが、第1の配線層によりそれぞれ接続されて形成された受光素子アレイと、前記第2の絶縁膜により分離された前記活性層中に形成されたソース領域及びドレイン領域、並びに、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記活性層の表面上方に第3の絶縁膜を介して形成されたゲート電極を有し、前記第2の絶縁膜を跨ぐ第2の配線層を介して、前記受光素子アレイの前記アノードが前記ゲート電極に接続され、前記受光素子アレイの前記カソードが前記ソース領域に接続され、前記ドレイン領域が外部接続端子に接続されるMOS素子と、前記MOS素子の前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記第3の絶縁膜の中に形成された抵抗体とを備えている半導体装置とを具備したこと特徴とする。 The semiconductor relay according to another aspect of the present invention includes a light emitting element, an SOI substrate having an active layer separated by a first insulating film, a surface of the active layer, and a vertical direction from the surface of the active layer. A light receiving element array formed by connecting anodes and cathodes of a plurality of adjacent light receiving elements separated by a second insulating film extending to the first wiring layer, and the second insulating film. A source region and a drain region formed in the isolated active layer, and a gate electrode formed above the surface of the active layer between the source region and the drain region via a third insulating film The anode of the light receiving element array is connected to the gate electrode and the cathode of the light receiving element array is connected to the source region via a second wiring layer straddling the second insulating film A MOS element having the drain region connected to an external connection terminal; and a resistor formed in the third insulating film between the source region and the drain region of the MOS element. And a semiconductor device.
本発明によれば、耐圧の確保及び信頼性の高い半導体装置及びこの半導体装置を用いた半導体リレーを提供すことが可能である。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device with high withstand voltage and high reliability, and a semiconductor relay using the semiconductor device.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。各図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same components are denoted by the same reference numerals.
本発明の実施例に係る半導体装置及びこの半導体装置を用いた半導体リレーにおいて、MOS素子及び受光素子アレイは、支持基板とデバイス形成層(活性層という)を絶縁膜で分離したSOI(Silicon on Insulator)基板上に、モノリシックに形成される時、絶縁膜厚が3.0μm以上、不純物濃度が1014〜1015cm−3程度での耐圧と活性層厚との関係、及び、十分な光が吸収されるための活性層厚等に関する知見に基づいて形成されたものである。 In a semiconductor device according to an embodiment of the present invention and a semiconductor relay using the semiconductor device, a MOS element and a light receiving element array include an SOI (Silicon on Insulator) in which a support substrate and a device formation layer (referred to as an active layer) are separated by an insulating film. ) When monolithically formed on the substrate, the relationship between the breakdown voltage and the active layer thickness when the insulating film thickness is 3.0 μm or more and the impurity concentration is about 10 14 to 10 15 cm −3 , and sufficient light is It is formed based on the knowledge about the thickness of the active layer to be absorbed.
図5に示すように、横軸に活性層の膜厚、縦軸に耐圧を取り、活性層の不純物濃度が1014〜1015cm−3程度の場合、膜厚15μmで耐圧約600V、膜厚30μmで耐圧約800Vとなり、外挿すると、膜厚約10μmで耐圧約500Vであることが分かる。 As shown in FIG. 5, when the horizontal axis represents the thickness of the active layer and the vertical axis represents the breakdown voltage, and the impurity concentration of the active layer is about 10 14 to 10 15 cm −3 , the breakdown voltage is about 600 V with a thickness of 15 μm. When the thickness is 30 μm, the breakdown voltage is about 800 V, and when extrapolated, it can be seen that the thickness is about 10 μm and the breakdown voltage is about 500 V.
また、図6に示すように、横軸に活性層厚(μm)を取り、縦軸に入射光に対する吸収光の割合、すなわち、光吸収率(%)を示すと、発光素子の発光波長λ=850nmにおいて、膜厚15μmで受光素子の吸収率が約63%と算出される。可視光から近赤外の発光波長においても、活性層厚に対する光の吸収率は、同様な傾向にある。 Further, as shown in FIG. 6, when the active layer thickness (μm) is taken on the horizontal axis and the ratio of the absorbed light to the incident light, that is, the light absorption rate (%) is taken on the vertical axis, the emission wavelength λ of the light emitting element. At 850 nm, the absorptance of the light receiving element is calculated to be about 63% when the film thickness is 15 μm. The light absorptance with respect to the thickness of the active layer has the same tendency even in the emission wavelength from visible light to near infrared.
本発明の実施例を、図1乃至図4を参照しながら説明する。図1は半導体リレーの電気的接続を示す等価回路図である。図2は半導体リレーに用いられる半導体装置の構成要素の配置及びこれらの電気的接続を太い実線で模式的に示すもので、図2(a)は平面図、図2(b)は図2(a)のXX線に沿った断面図である。図3は半導体装置の構成要素であるMOS素子の構成を模式的に示すもので、図3(a)は平面図、図3(b)は図3(a)のYY線に沿った断面図ある。図4は半導体リレーの構造を模式的に示す断面図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing electrical connection of a semiconductor relay. FIG. 2 schematically shows the arrangement of the components of the semiconductor device used in the semiconductor relay and the electrical connection thereof by a thick solid line. FIG. 2 (a) is a plan view, and FIG. 2 (b) is FIG. It is sectional drawing along the XX line of a). FIG. 3 schematically shows the structure of a MOS element, which is a component of the semiconductor device. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line YY in FIG. is there. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the semiconductor relay.
図1に示すように、半導体リレー1は、2個のMOS素子5、受光素子アレイ6、及び制御回路7等で構成される半導体装置2と、LED等の発光素子10を有する発光装置3とで構成され、半導体装置2と発光装置3とは、電気的に分離されて、発光素子10からの光を介して接続されている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor relay 1 includes a
発光素子10は、例えば、波長約850μmの赤外光を発光するLEDである。発光素子10のアノードA及びカソードCは、発光素子用端子43にそれぞれ接続されている。
The
半導体装置2は、光起電力素子である受光素子が、複数個、例えば、12個、直列に接続された受光素子アレイ6を有している。この受光素子アレイ6には、MOS素子5のゲートの残留電荷を放電して高速にターンオフするための制御回路7が形成されて、受光素子アレイ6のアノードA及びカソードCとそれぞれ接続されている。受光素子アレイ6のアノードAは、MOS素子5のそれぞれのゲートGに、受光素子アレイ6のカソードCは、制御回路7を介して、MOS素子5のそれぞれのソースSに接続されている。MOS素子5のそれぞれのドレインDは、信号端子41に接続されている。
The
図2に示すように、半導体装置2は、支持基板12と活性層14、15を第1の絶縁膜である絶縁膜13で分離されたSOI構造をなすSOI基板11と、活性層14、15の表面に、第2の絶縁膜である絶縁膜18により分離された高耐圧の2個のMOS素子5、及び、絶縁膜18により分離された受光素子アレイ6と、制御回路7とを有している。MOS素子5は、横型パワーMOSトランジスタである。
As shown in FIG. 2, the
SOI基板11は、例えば、支持基板12がシリコン結晶、絶縁膜13が膜厚3μm程度乃至それ以上の酸化膜、活性層14、15がシリコン結晶で構成されている。MOS素子5と受光素子アレイ6とは、活性層14、15の間に設けられた溝17中の絶縁膜18によって分離され、MOS素子5及び受光素子アレイ6と支持基板12とは、SOI基板11の絶縁膜13によって分離されている。高耐圧のMOS素子5の耐圧を、例えば、600Vとして、活性層14は、不純物濃度が1014〜1015cm−3程度のn−型、膜厚約16μmに形成されている。なお、絶縁膜18は、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)法で、活性層14を表面にほぼ垂直に異方性エッチングして、溝17を形成した後、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、酸化シリコン膜を堆積することにより形成される。
In the
図2(a)に示すように、それぞれのMOS素子5は、受光素子アレイ6を中間に挟んで、平面周囲を絶縁膜18により分離されて、半導体装置2の一方向の両側部に配置されている。図3にも示すように、MOS素子5は、半円を直線で繋いだトラック形状を内側及び外側の境界として一定の幅を有するp+型のウェル領域22、ウェル領域22の中の内側寄りに形成された同形状のn+型のソース領域24、及び、トラック形状の中心部にある外側境界を同形状とするn+型のドレイン領域20を有している。MOS素子5のゲート電極26は、ゲート絶縁膜として機能する第3の絶縁膜である絶縁膜29を介して、ウェル領域22の上部に配置され、平面的には、ウェル領域22の内側の境界線及びソース領域22の内側の境界線を、ほぼ両側の境界線とするトラック形状をなして形成されている。
As shown in FIG. 2A, each MOS element 5 is disposed on both sides in one direction of the
図2、図3に示すように、ゲート電極26の内側且つドレイン領域20の上部外側の絶縁膜29の中に、トラック形状に沿うように、一定幅の渦巻状をなす電界緩和用の抵抗体27が配置されている。抵抗体27は、外から活性層14等に及ぼす電界分布の影響を抑制するためである。抵抗体27の外側の端部はソース領域24及びウェル領域22に、コンタクト部(図3の破線部)を介して接続され、内側の端部はドレイン領域20に接続されている。なお、抵抗体27は、ソース領域24とドレイン領域20との間で、約4周しているが、ソース領域24とドレイン領域20との距離、抵抗体27の幅等により、より適する周回数を選択することが可能である。抵抗体27は、例えば、多結晶シリコンで形成され、ソース領域24とドレイン領域20との間の電流が無視できる程度に大きな抵抗値を有している。
As shown in FIGS. 2 and 3, an electric field relaxation resistor having a spiral shape with a constant width along the track shape in the insulating
図2に示すように、受光素子アレイ6は、半導体基板11の表面の一方向の中央部、一方向に垂直な方向の側部に寄せた位置に、平面周囲を絶縁膜18により分離されている。受光素子アレイ6は、例えば、絶縁膜18で分離された12個の受光素子のアノードとカソードが、順次、第1の配線層である配線層31を介して直列に接続されている。受光素子アレイ6の端部のアノードは、第2の配線層である配線層32を介して、MOS素子5のゲート電極26及び制御回路7に接続され、端部のカソードは、配線層32を介して、制御回路7に接続され、制御回路7は、MOS素子5のそれぞれのソース領域24に接続されている。
As shown in FIG. 2, the light receiving
受光素子アレイ6の活性層15は、不純物濃度が1014〜1015cm−3程度のn−層、膜厚約16μmに形成されている。例えば、n型の活性層15の一部表面側にp型拡散層23が形成され、それぞれ、表面のカソードコンタクト及びアノードコンタクト(図示略)から配線層31、32に接続される。配線層31、32は、受光素子アレイ6の個々の受光素子を分離する絶縁膜18を跨いで形成される。
The
図2、図3に示すように、ドレイン領域20と接続する配線層32は、渦巻状の抵抗体27の上部を越えて、外部接続端子8に接続されている。MOS素子5、受光素子アレイ6、制御回路7、及び外部接続端子8等を接続する配線層31と配線層32は、同一の配線層であっても差し支えない。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
上述したように、半導体装置2は、膜厚約3μmの絶縁膜13で分離され、不純物濃度が1014〜1015cm−3程度、膜厚約16μmの活性層14、15を有するSOI基板11と、活性層15表面に形成され、絶縁膜18分離された複数の受光素子のアノードとカソードとが、配線層31により接続された受光素子アレイ6と、活性層14表面に形成され、絶縁膜18分離され、ソース領域24、ドレイン領域20、及び両領域20、24間にゲート電極26を有し、絶縁膜18を跨ぐ配線層32を介して、受光素子アレイ6のアノード及びカソードが、それぞれ、ゲート電極26及びソース領域24に接続され、ソース領域24が互いに接続され、ドレイン領域20が外部接続端子8に接続されたMOS素子5と、MOS素子5の異なる電位差を有する領域上を通過する配線層32と活性層14との間の絶縁膜29の中に抵抗体27とを有している。
As described above, the
その結果、受光素子アレイ6は、MOS素子5を駆動するのに必要十分な起電力を有する。そして、MOS素子5は、配線層32により生じる電位勾配が、抵抗体27により、徐々に、段階的に下げられるので、ドレイン領域20とボンディングパッド8を接続する高圧の配線層32の影響が抑制され、MOS素子5はドレインとソースとの間の耐圧600Vを確保できる。
As a result, the light receiving
また、半導体装置2は、モノリシックに形成された高耐圧のMOS素子5、受光素子アレイ6、及び制御回路7の間を配線層32により接続されているので、MOS素子5同士をボンディングワイヤで接続する必要はない。
In the
次に、上述した半導体装置2を実装した半導体リレー1について説明する。図4に示すように、半導体リレー1は、高耐圧のMOS素子5、受光素子アレイ6、及び制御回路7をモノリシックに形成された半導体装置2と発光素子10とが相対向する位置に配置されている。発光素子10は、半導体リレー1の底面(実装面)方向に向け発光するように、例えば、リードフレームからなるベッド52に固定されている。発光素子10のアノード及びカソードの一方は、ベッド52を介して、発光素子用端子43に接続され、アノード及びカソードの他方は、ボンディングワイヤ55を介して、発光素子用端子43に接続されている。半導体装置2は、受光素子アレイ6が発光素子10を向くように、裏面を、例えば、リードフレームからなるベッド51に固定されている。MOS素子5のそれぞれの外部接続端子8は、ボンディングワイヤ55を介して、信号端子41に接続されている。
Next, the semiconductor relay 1 on which the
半導体リレー1は、相対向配置された半導体装置2と発光素子10との間に、発光素子10の発光波長を透過し且つ電気的な絶縁性の高い透明樹脂57、例えば、シリコーン系樹脂またはエポキシ系樹脂が充填されて、発光素子10と受光素子アレイ6との光結合、及び、発光素子10と半導体装置2との電気的絶縁が確保されている。信号端子41及び発光素子用端子43の一部、ベッド51、ボンディングワイヤ55、及び透明樹脂57等は、不透明なモールド樹脂59で封止され、互いに固定されている。信号端子41及び発光素子用端子43は、モールド樹脂59から、ガルウィング形に折り曲げられて露出しているが、他の形状、例えば、DIP(Dual In-line package)等の挿入型形状、その他であっても差し支えない。
The semiconductor relay 1 is a
半導体リレー1の組立は、周知の半導体リレーの組立と同様な方法により組立てられ、半導体リレー1となる。なお、半導体装置2は、MOS素子5、受光素子アレイ6、及び制御回路7の間を配線層32により接続されているので、MOS素子5同士をボンディングワイヤで接続する工程を必要としない。その結果、半導体装置の表面上にボンディングワイヤが張り出すことがなく、組立時の取り扱いが簡単である。
The semiconductor relay 1 is assembled by a method similar to the known semiconductor relay assembly to form the semiconductor relay 1. In the
半導体リレー1は、特性的には、上述の半導体装置2の特性を有している。すなわち、半導体リレー1は、発光素子10の発光を受けて、受光素子アレイ6は十分な起電力でMOS素子5を駆動することができ、MOS素子5は600Vの信号を取り扱うことが可能となる。また、半導体リレー1は、部品点数が抑制され、ボンディングワイヤ数が抑制されているので、組立後のボンディングワイヤの周囲に発生する温度や湿気等による影響が低減され、より信頼性の高い製品とすることが可能となる。
The semiconductor relay 1 has the characteristics of the above-described
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, It can implement in various deformation | transformation within the range which does not deviate from the summary of this invention.
例えば、実施例では、活性層がn型の例を示したが、活性層がp型であっても、逆導電型のMOS素子及び受光素子を形成でき、同様の高耐圧の半導体装置とすることが可能である。 For example, in the embodiments, an example in which the active layer is an n-type is shown. However, even if the active layer is a p-type, reverse-conductivity type MOS elements and light receiving elements can be formed, and a similar high breakdown voltage semiconductor device is obtained. It is possible.
また、実施例では、耐圧600Vを求めて、SOI基板の活性層厚を約16μmとする半導体装置の例を示したが、所望の耐圧に合わせて、例えば、耐圧500Vであれば、活性層厚を約10μm、耐圧800Vであれば、活性層厚を約30μmとすることが可能である。また、実施例では、SOI基板の活性層下の絶縁膜厚は固定されていたが、絶縁膜厚をパラメータとして、活性層の耐圧をより適するものにすることは可能である。 In the embodiment, an example of a semiconductor device in which the withstand voltage of 600 V is obtained and the active layer thickness of the SOI substrate is set to about 16 μm is shown. However, if the withstand voltage is 500 V, for example, the active layer thickness is Is about 10 μm and withstand voltage of 800 V, the active layer thickness can be about 30 μm. In the embodiment, the insulating film thickness under the active layer of the SOI substrate is fixed. However, it is possible to make the active layer withstand voltage more suitable by using the insulating film thickness as a parameter.
また、実施例では、MOS素子の電界緩和用の抵抗体の一端がソース領域に接続され、他端がドレイン領域に接続される例を示したが、電界緩和用の抵抗体は、絶縁膜の中に配置された浮遊電位とすることが可能である。抵抗体の形状は、渦巻状の他に、1枚の板状や複数からなる短冊状等であっても差し支えない。 Further, in the embodiment, the example in which one end of the electric field relaxation resistor of the MOS element is connected to the source region and the other end is connected to the drain region is shown. It is possible to have a floating potential placed inside. The shape of the resistor may be one plate or a plurality of strips in addition to the spiral shape.
また、実施例では、前記MOS素子は、トラック形状の外側にソース領域、中心部にドレイン領域を配置されているが、トラック形状の外側にドレイン領域、中心部にソース領域を配置されることは可能である。 In the embodiment, the MOS element has a source region outside the track shape and a drain region at the center, but the drain region outside the track shape and the source region at the center are not. Is possible.
また、実施例では、受光素子アレイは12個の受光素子が直列に接続されて構成される例を示したが、所望の電圧を得るために接続される受光素子の個数を増減することが可能である。 In the embodiment, the light receiving element array is configured by twelve light receiving elements connected in series. However, the number of light receiving elements connected to obtain a desired voltage can be increased or decreased. It is.
また、実施例では、発光素子と受光素子アレイを対向させて光結合を達成したが、発光素子からの光を反射させて受光素子アレイに入射させる反射型の光結合であっても、その他の光結合であっても差し支えない。 Further, in the embodiment, the light coupling is achieved by making the light emitting element and the light receiving element array face each other. However, the reflection type light coupling in which the light from the light emitting element is reflected and is incident on the light receiving element array is also possible. Even optical coupling is acceptable.
また、実施例では、赤外光を発光するLEDを使用する例を示したが、波長が比較的短い赤色光あるいは他の光でも差し支えなく、また、光源はLEDに限らず、LD(Laser Diode)等の他の光源であっても差し支えない。 In the embodiment, an example in which an LED that emits infrared light is used has been described. However, red light or other light having a relatively short wavelength may be used, and the light source is not limited to an LED, but an LD (Laser Diode). Or other light sources.
本発明は、以下の付記に記載されるような構成が考えられる。
(付記1) 第1の絶縁膜で分離された活性層を有するSOI基板と、前記活性層の表面に形成され、前記活性層の表面から垂直方向に伸びた第2の絶縁膜により分離された複数の隣接する受光素子のアノードとカソードとが、第1の配線層によりそれぞれ接続されて形成された受光素子アレイと、前記第2の絶縁膜により分離された前記活性層中に形成されたソース領域及びドレイン領域、並びに、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記活性層の表面上方に第3の絶縁膜を介して形成されたゲート電極を有し、前記第2の絶縁膜を跨ぐ第2の配線層を介して、前記受光素子アレイの前記アノードが前記ゲート電極に接続され、前記受光素子アレイの前記カソードが前記ソース領域に接続され、前記ドレイン領域が外部接続端子に接続されるMOS素子と、前記MOS素子の前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記第3の絶縁膜の中に形成された抵抗体とを備えている半導体装置。
The present invention can be configured as described in the following supplementary notes.
(Supplementary Note 1) An SOI substrate having an active layer separated by a first insulating film and a second insulating film formed on the surface of the active layer and extending in a vertical direction from the surface of the active layer A light receiving element array formed by connecting anodes and cathodes of a plurality of adjacent light receiving elements by a first wiring layer, and a source formed in the active layer separated by the second insulating film A gate electrode formed through a third insulating film above the surface of the active layer between the source region and the drain region, and straddling the second insulating film Via the second wiring layer, the anode of the light receiving element array is connected to the gate electrode, the cathode of the light receiving element array is connected to the source region, and the drain region is connected to an external connection terminal. A semiconductor device comprising: a connected MOS element; and a resistor formed in the third insulating film between the source region and the drain region of the MOS element.
(付記2) 前記抵抗体は、多結晶シリコンである付記1に記載の半導体装置。 (Supplementary note 2) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein the resistor is polycrystalline silicon.
(付記3) 前記抵抗体は、一端が前記ソース領域に接続され、他端がドレイン領域に接続される付記1に記載の半導体装置。 (Supplementary note 3) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein one end of the resistor is connected to the source region and the other end is connected to the drain region.
1 半導体リレー
2 半導体装置
3 発光装置
5 MOS素子
6 受光素子アレイ
7 制御回路
8 外部接続端子
10 発光素子
11 SOI基板
12 支持基板
13、18、29 絶縁膜
14、15 活性層
17 溝
20 ドレイン領域
22 ウェル領域
23 p型拡散層
24 ソース領域
26 ゲート電極
27 抵抗体
31、32 配線層
41 信号端子
43 発光素子用端子
45 光
51、52 ベッド
55 ボンディングワイヤ
57 透明樹脂
59 モールド樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記活性層の表面に形成され、前記活性層の表面から垂直方向に伸びた第2の絶縁膜により分離された複数の隣接する受光素子のアノードとカソードとが、第1の配線層によりそれぞれ接続されて形成された受光素子アレイと、
前記第2の絶縁膜により分離された前記活性層中に形成されたソース領域及びドレイン領域、並びに、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記活性層の表面上方に第3の絶縁膜を介して形成されたゲート電極を有し、前記第2の絶縁膜を跨ぐ第2の配線層を介して、前記受光素子アレイの前記アノードが前記ゲート電極に接続され、前記受光素子アレイの前記カソードが前記ソース領域に接続され、前記ドレイン領域が外部接続端子に接続されるMOS素子と、
前記MOS素子の前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記第3の絶縁膜の中に形成された抵抗体と、
を備えていることを特徴とする半導体装置。 An SOI substrate having an active layer separated by a first insulating film;
Anodes and cathodes of a plurality of adjacent light receiving elements formed on the surface of the active layer and separated by a second insulating film extending in the vertical direction from the surface of the active layer are connected by a first wiring layer, respectively. A light receiving element array formed,
A source region and a drain region formed in the active layer separated by the second insulating film, and a third insulating film above the surface of the active layer between the source region and the drain region The anode of the light receiving element array is connected to the gate electrode via a second wiring layer straddling the second insulating film, and the cathode of the light receiving element array Is connected to the source region, and the drain region is connected to an external connection terminal, a MOS element,
A resistor formed in the third insulating film between the source region and the drain region of the MOS element;
A semiconductor device comprising:
第1の絶縁膜で分離された活性層を有するSOI基板と、前記活性層の表面に形成され、前記活性層の表面から垂直方向に伸びた第2の絶縁膜により分離された複数の隣接する受光素子のアノードとカソードとが、第1の配線層によりそれぞれ接続されて形成された受光素子アレイと、前記第2の絶縁膜により分離された前記活性層中に形成されたソース領域及びドレイン領域、並びに、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記活性層の表面上方に第3の絶縁膜を介して形成されたゲート電極を有し、前記第2の絶縁膜を跨ぐ第2の配線層を介して、前記受光素子アレイの前記アノードが前記ゲート電極に接続され、前記受光素子アレイの前記カソードが前記ソース領域に接続され、前記ドレイン領域が外部接続端子に接続されるMOS素子と、前記MOS素子の前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記第3の絶縁膜の中に形成された抵抗体とを備えている半導体装置と、
を具備したこと特徴とする半導体リレー。 A light emitting element;
An SOI substrate having an active layer separated by a first insulating film, and a plurality of adjacent ones formed on the surface of the active layer and separated by a second insulating film extending in a vertical direction from the surface of the active layer A light receiving element array formed by connecting an anode and a cathode of a light receiving element by a first wiring layer, and a source region and a drain region formed in the active layer separated by the second insulating film And a second wiring having a gate electrode formed through a third insulating film above the surface of the active layer between the source region and the drain region and straddling the second insulating film The anode of the light receiving element array is connected to the gate electrode, the cathode of the light receiving element array is connected to the source region, and the drain region is connected to an external connection terminal through a layer. And S element, and a semiconductor device comprising the a third resistor formed in the insulating film between the source region and the drain region of the MOS device,
A semiconductor relay comprising:
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-
2006
- 2006-06-30 JP JP2006182346A patent/JP2008010777A/en active Pending
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