JP2009010254A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の耐電圧を高めることにより、信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】
シリコン層上に誘電体分離膜１２２、１３２を閉ループ状に形成することによりシリコン層上の第一の半導体層領域１２３、１３３を絶縁分離し、その内側に拡散抵抗１２４、１３４を形成する。第一の誘電体分離膜１２２、１３２の閉ループの外側には第二の半導体層領域１４３が形成されている。この第二の半導体層領域１４３は、第二の誘電体分離膜１４２により閉ループ状に囲まれて、配線１５１の電位を与えられている。サージ電圧が印加されたとしても、第二の半導体層１４３は二つの拡散抵抗１２４、１３４の中点電位に固定されているため、第一の半導体層１２３、１３３と第二の半導体層１４３との間の電位差が半減し、誘電体分離膜１２２、１３２の破壊を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に基板上の誘電体分離された半導体層に形成された拡散抵抗を有する半導体装置に関する。

従来、半導体集積回路に形成される素子を保護するための抵抗素子として拡散抵抗が用いられている。この拡散抵抗の形成は、まず支持基板上に絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ（silicon on insulator）基板において、絶縁膜に達するように矩形の閉ループ状のトレンチを形成し、この閉ループ状のトレンチ内に絶縁膜を埋め込むことで誘電体分離膜を形成する。そして、この誘電体分離膜を閉ループ状に形成することによりＳＯＩ基板の半導体層を例えば矩形領域に分割して絶縁分離する。この絶縁分離された半導体層上に不純物を拡散させて拡散抵抗を形成する。

ＳＯＩ基板の表面に回路領域を有する半導体集積回路装置において、複数の回路領域を複数の絶縁分離トレンチにより区画し、これらの区画された領域を拡散抵抗で接続することにより、回路領域の耐電圧を高める構成が知られている（特許文献１参照）。

しかし、半導体装置内の拡散抵抗に対してサージ電圧が印加された場合、拡散抵抗の形成された半導体層と誘電体分離膜の外部の半導体層との電位差が大きくなり、拡散抵抗の周囲に形成される誘電体分離膜が耐圧を超えて破壊される。特に拡散抵抗の形成された半導体層の周囲に近接して低電位領域や配線が形成されていた場合には、これらに対してもサージ電圧が印加されるため誘電体分離膜の破壊が生じやすい。
特開２００２−５７２９５号公報

本発明は、半導体装置の耐電圧を高めることにより、信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。

本発明の一の態様に係る半導体装置は、複数の第一半導体層と、前記複数の第一半導体層のそれぞれを閉ループ状に囲って前記第一半導体層を閉ループの外側から絶縁分離する複数の第一誘電体分離膜と、前記複数の第一半導体層にそれぞれ不純物を拡散して形成される複数の拡散領域と、前記拡散領域同士を電気的に接続する導電部と、前記第一誘電体分離膜の閉ループの外側に形成され前記導電部の電位を与えられる第二半導体層と、前記第二半導体層を閉ループ状に囲って前記第二半導体層を閉ループの外側から絶縁分離する第二誘電体分離膜とを備えたことを特徴とする。

本発明の他の態様に係る半導体装置は、複数の第一半導体層と、前記複数の第一半導体層のそれぞれを閉ループ状に囲って前記第一半導体層を閉ループの外側から絶縁分離する複数の第一誘電体分離膜と、前記複数の第一半導体層にそれぞれ不純物を拡散して形成される複数の拡散領域と、前記拡散領域同士を電気的に接続する導電部と、前記第一誘電体分離膜の閉ループの外側に形成される第二半導体層と、前記第二半導体層を閉ループ状に囲って前記第二半導体層を閉ループの外側から絶縁分離する第二誘電体分離膜とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、半導体装置の耐電圧を高めることにより、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

次に添付した図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第一の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。図２は、本発明の第一の実施の形態に係る半導体装置を示す図１のＡ−Ａ’断面図である。

本発明の第一の実施の形態に係る半導体装置１００は、支持シリコン基板１１０上に絶縁膜１１１を介してシリコン層１１２が形成されたＳＯＩ（silicon on insulator）基板に形成されている。シリコン層１１２にはその表面から絶縁膜１１１に達するようにトレンチが形成され、このトレンチの側壁に例えば熱酸化により酸化膜１２０が形成される。このトレンチ内に酸化膜１２０を介して導電体、例えばポリシリコン１２１が埋め込まれることにより、第一の誘電体分離膜１２２が形成される。即ち、第一の誘電体分離膜１２２は酸化膜１２０とポリシリコン１２１とからなる。この第一の誘電体分離膜１２２が形成された部分は、シリコン層１１２、酸化膜１２０及びポリシリコン１２１からなるコンデンサを直列に二つ接続した構造となる。第一の誘電体分離膜１２２はシリコン層１１２中に矩形の閉ループ状に形成され、この第一の誘電体分離膜１２２に囲まれた第一の半導体層領域１２３が形成される。第一の半導体層領域は、シリコン層１１２中に複数形成される。本実施の形態においては、第一の誘電体分離膜１２２に囲まれた第一の半導体層領域１２３と、第一の誘電体分離膜１３２に囲まれた第一の半導体層領域１３３との二つが形成されている。複数の第一の半導体層領域１２３、１３３は第一の誘電体分離膜１２２、１３２により、その閉ループの外側（後述する第二の半導体層領域１４３等）から絶縁分離されている。第一の半導体層領域１２３、１３３にそれぞれ高濃度のｎ型不純物（例えばリン（Ｐ））を拡散させることにより、帯状の拡散抵抗１２４、１３４が形成される。本実施の形態における拡散抵抗１２４、１３４の有する抵抗値は、例えば等量の同種の不純物を注入することにより互いに等しくされている。

第一の誘電体分離膜１２２、１３２の閉ループの外側には第二の半導体層領域１４３が形成されている。この第二の半導体層領域１４３は、複数の第一の半導体層領域１２３、１３３を内包するように形成される。第二の半導体層領域１４３は更に、第二の誘電体分離膜１４２により矩形の閉ループ状に囲まれて、その閉ループの外側（シリコン層１１２等）から絶縁分離されている。第二の誘電体分離膜１４２は、第一の誘電体分離膜１２２と同様にシリコン層１１２に形成されたトレンチ内に酸化膜１４０を介してポリシリコン１４１が埋め込まれることにより形成される。

第一の半導体層領域１２３の内部に形成された拡散抵抗１２４は、第二の半導体層領域１４３上に形成された絶縁膜１７０を介して形成された金属配線１５０とコンタクト１６０により接続される。図示しないパッドを介して外部に接続されている配線１５０は、第一の半導体層領域１２３に形成された帯状の拡散抵抗１２４の一の端部にコンタクト１６０により接続される。第二の半導体層領域１４３上に形成された絶縁膜１７０を介して形成された配線１５１は、拡散抵抗１２４の他の端部にコンタクト１６１により接続される。また、配線１５１は第一の半導体層領域１３３に形成された拡散抵抗１３４の一の端部にコンタクト１６３により接続される。この配線１５１により二つの拡散抵抗１２４、１３４は電気的に接続される。第二の半導体層領域１４３上に形成された絶縁膜１７０を介して形成された配線１５２は、拡散抵抗１３４の他の端部にコンタクト１６４により接続される。また、配線１５２は例えばＳＯＩ基板上に形成される他の半導体装置に接続される。二つの第一の半導体層領域１２３、１３３の拡散抵抗１２４、１３４を接続する配線１５１は第二の半導体層領域１４３上にまで延長して、コンタクト１６２を介して第二の半導体層領域１４３に接続される。これにより第二の半導体層領域１４３は配線１５１の電位が与えられる。

以下、本実施の形態の作用を説明する。簡単化のため、配線１５２は接地電位が与えられていると仮定する。本実施の形態における半導体装置１００に対して入力側の配線である配線１５０から正のサージ電圧が印加された場合、第一の半導体層領域１２３の電位は最も高電位のところでもサージ電圧以下となる。一方、拡散抵抗１２４により配線１５１に現れる電位はサージ電圧の半分に低減される。なぜならば、拡散抵抗１２４、１３４の抵抗値が等しいためである。第二の半導体層領域１４３は配線１５１に接続されているため、その電位は最も高電位のところでもサージ電圧の半分となる。さらに、拡散抵抗１３４の電圧降下により第一の半導体層領域１３３の電位は最も低電位のところでも配線１５２に与えられる電位（ここでは接地電位）以上になる。

第二の半導体層領域１４３に与えられる電位は、拡散抵抗１２４、１３４により低減されたサージ電圧の中点電位（サージ電圧と接地電位の中間の値）となる。ここで、第一の半導体層領域１２３と第二の半導体層領域１４３との間の電位差は、最大でもサージ電圧の半分程度の電圧である。電位差がサージ電圧よりも半減されることにより、第一の誘電体分離膜１２２にかかる電圧がその耐電圧を超えることを防ぎ、第一の誘電体分離膜１２２の破壊を防ぐことができる。また、第一の半導体層領域１３３と第二の半導体層領域１４３との間の電位差も同様に、サージ電圧の半分程度の電圧となる。従って、第一の誘電体分離膜１３２の破壊を防ぐことができる。負のサージ電圧が配線１５０に印加された場合には、配線１５２は接地電位が与えられていると仮定すると、上述の電位の高低が逆となる。この場合においても本実施の形態の半導体装置によれば第一の誘電体分離膜１２２、１３２にかかる電圧がその耐電圧を超えることがない。

このように本実施の形態の半導体装置１００によればサージ電圧が印加されたとしても、誘電体分離膜１２２、１３２の破壊を防ぐことができる。拡散抵抗１２４、１３４が形成される複数の第一の半導体層領域１２３、１３３の周囲に第一の誘電体分離膜１２２、１３２を介して第二の半導体層領域１４３を形成し、この第二の半導体層領域１４３の電位を上述の中点電位に固定することにより、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

次に本発明の第二の実施の形態について説明する。図３は、本発明の第二の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

第二の実施の形態に係る半導体装置２００におけるシリコン層２１２、第一の半導体層領域２２３、２３３、第一の誘電体分離膜２２２、２３２、拡散抵抗２２４、第二の半導体層領域２４３、第二の誘電体分離膜２４２、配線２５０〜２５２及びコンタクト２６０〜２６４の構成は、第一の実施の形態に係る半導体装置１００におけるシリコン層１１２、第一の半導体層領域１２３、１３３、第一の誘電体分離膜１２２、１３２、拡散抵抗１２４、第二の半導体層領域１４３、第二の誘電体分離膜１４２、配線１５０〜１５２及びコンタクト１６０〜１６４と同様である。第二の実施の形態に係る半導体装置２００は、第一の半導体層領域２３３内に形成される拡散抵抗２３４の形状が第一の実施の形態に係る半導体装置１００と異なる。断面は第一の実施の形態と同一である（図２参照）。

第二の実施の形態に係る半導体装置２００は、第一の半導体層領域２２３に形成される拡散抵抗２２４の長さと、第一の半導体層領域２３３に形成される拡散抵抗２３４の長さとが異なる。これにより、拡散抵抗２２４と拡散抵抗２３４とは異なる抵抗値を有する。ここで長さとは、拡散抵抗２２４のコンタクト２６０からコンタクト２６１の間及び拡散抵抗２３４のコンタクト２６３からコンタクト２６４の間に電流が流れる方向に平行な方向における拡散抵抗の長さのことである。

以下、本実施の形態の作用を説明する。第一の実施の形態と同様に、配線２５２は接地電位が与えられていると仮定する。本実施の形態における半導体装置２００に対し配線２５０から正のサージ電圧が印加された場合、第一の半導体層領域２２３の電位は最も高電位のところでもサージ電圧以下となる。一方、拡散抵抗２２４により配線２５１に現れる電位は、拡散抵抗２２４、２３４の有する抵抗値（分圧値）に応じて決まる電位に低減される。第二の半導体層領域２４３は配線２５１に接続されているため、その電位は最も高電位のところでも拡散抵抗２２４、２３４の有する抵抗値に応じて決まる電位となる。さらに、拡散抵抗２３４の電圧降下により、第一の半導体層領域２３３の電位は最も低電位のところでも配線２５２に与えられる電位（ここでは接地電位）以上になる。

ここで、第一の半導体層領域２２３と第二の半導体層領域２４３との間の電位差は、サージ電圧と拡散抵抗２２４、２３４の有する抵抗値に応じて決まる電圧に対応する電位差である。電位差がサージ電圧よりも低減されたことにより、第一の誘電体分離膜２２２にかかる電圧がその耐電圧を超えることを防ぎ、第一の誘電体分離膜２２２の破壊を防ぐことができる。また、第一の半導体層領域２３３と第二の半導体層領域２４３との間の電位差も同様に、サージ電圧よりも低減されることとなり、第一の誘電体分離膜２３２の破壊を防ぐことができる。

このように異なる抵抗値の拡散抵抗２２４、２３４が形成される複数の第一の半導体層領域２２３、２３３の周囲に第二の半導体層領域２４３を形成し、この第二の半導体層領域２４３の電位を分圧された電位に固定することによっても、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

次に本発明の第三の実施の形態について説明する。図４は、本発明の第三の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

第三の実施の形態に係る半導体装置３００におけるシリコン層３１２、第一の半導体層領域３２３、３３３、第一の誘電体分離膜３２２、３３２、拡散抵抗３２４、第二の半導体層領域３４３、第二の誘電体分離膜３４２、配線３５０〜３５２及びコンタクト３６０〜３６４の構成は、第一の実施の形態に係る半導体装置１００におけるシリコン層１１２、第一の半導体層領域１２３、１３３、第一の誘電体分離膜１２２、１３２、拡散抵抗１２４、第二の半導体層領域１４３、第二の誘電体分離膜１４２、配線１５０〜１５２及びコンタクト１６０〜１６４と同様である。第三の実施の形態に係る半導体装置３００は、第一の半導体層領域３３３内に形成される拡散抵抗３３４の形状が第一の実施の形態に係る半導体装置１００と異なる。断面は第一の実施の形態と同一である（図２参照）。

第三の実施の形態に係る半導体装置３００は、第一の半導体層領域３２３に形成される拡散抵抗３２４の幅と、第一の半導体層領域３３３に形成される拡散抵抗３３４の幅とが異なる。これにより、拡散抵抗３２４と拡散抵抗３３４とは異なる抵抗値を有する。ここで幅とは、拡散抵抗３２４のコンタクト３６０からコンタクト３６１の間及び拡散抵抗３３４のコンタクト３６３からコンタクト３６４の間に電流が流れる方向に垂直な方向における拡散抵抗の長さのことである。

本実施の形態においても第二の実施の形態と同様に、第二の半導体層領域の電位を分圧された電位に固定することによって、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

次に本発明の第四の実施の形態について説明する。図５は、本発明の第四の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

第四の実施の形態に係る半導体装置４００におけるシリコン層４１２、第一の半導体層領域４２３、４３３、第一の誘電体分離膜４２２、４３２、第二の半導体層領域４４３、第二の誘電体分離膜４４２、配線４５０〜４５２及びコンタクト４６０〜４６４の構成は、第一の実施の形態に係る半導体装置１００におけるシリコン層１１２、第一の半導体層領域１２３、１３３、第一の誘電体分離膜１２２、１３２、第二の半導体層領域１４３、第二の誘電体分離膜１４２、配線１５０〜１５２及びコンタクト１６０〜１６４と同様である。第四の実施の形態に係る半導体装置４００は、第一の半導体層領域４３３内に形成される拡散抵抗４３４のために埋め込まれる不純物が第一の実施の形態に係る半導体装置１００と異なる。

本実施の形態において、第一の半導体層領域４２３には高濃度のｎ型不純物（例えばリン（Ｐ））を拡散させることにより、帯状の拡散抵抗４２４が形成されている。一方、第一の半導体層領域４３３にはｐ型不純物（例えばボロン（Ｂ））を拡散させることにより、帯状の拡散抵抗４３４が形成されている。これにより、拡散抵抗４２４と拡散抵抗４３４とは異なる抵抗値を有する。

本実施の形態においても第二の実施の形態と同様に、第二の半導体層領域の電位を分圧された電位に固定することによって、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

本実施の形態において、第一の半導体層４２３、４３３に拡散される異なる不純物はｎ型のリンとｐ型のボロンとしたが、これは同じ型の異なる不純物（例えばｎ型のリンとｎ型のヒ素（Ａｓ））としても良い。また、同じ種類の不純物であって第一の半導体層４３３に拡散させる量を変えることにより、異なる抵抗値を持たせても良い。

次に本発明の第五の実施の形態について説明する。図６は、本発明の第五の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

第五の実施の形態に係る半導体装置５００におけるシリコン層５１２、第一の半導体層領域５２３、５３３、第一の誘電体分離膜５２２、５３２、拡散抵抗５２４、５３４、配線５５０〜５５２、コンタクト５６０〜５６４の構成は、第一の実施の形態に係る半導体装置１００におけるシリコン層１１２、第一の半導体層領域１２３、１３３、第一の誘電体分離膜１２２、１３２、拡散抵抗１２４、１３４、配線１５０〜１５２、コンタクト１６０〜１６４と同様である。第五の実施の形態に係る半導体装置５００は、第二の半導体層領域５４３及び第二の誘電体分離膜５４２の形成される領域が第一の実施の形態に係る半導体装置１００と異なる。

第五の実施の形態に係る半導体装置５００は、複数の第一の半導体層領域５２３、５３３のうち一つの第一の半導体層領域５２３の外周にのみ第二の半導体層領域５４３が形成されている点において、第一の実施の形態に係る半導体装置１００と異なる。第二の半導体層領域５４３は、第一の半導体層領域５２３、５３３のうち入力側の配線５５０に接続された拡散抵抗５２４が形成された第一の半導体層領域５２３に設けられている。

以下、本実施の形態の作用を説明する。第一の実施の形態と同様に、配線５５２は接地電位が与えられていると仮定する。本実施の形態における半導体装置５００に対し配線５５０から正のサージ電圧が印加された場合、第一の半導体層領域５２３の電位は最も高電位のところでもサージ電圧以下となる。一方、拡散抵抗５２４により配線５５１に現れる電位はサージ電圧の半分に低減される。なぜならば、拡散抵抗５２４、５３４の抵抗値が等しいためである。第二の半導体層領域５４３は配線５５１に接続されているため、その電位は最も高電位のところでもサージ電圧の半分となる。さらに、拡散抵抗５３４の電圧降下により第一の半導体層領域５３３の電位は最も低電位のところでも配線５５２に与えられる電位（ここでは接地電位）以上になる。

ここで、第一の半導体層領域５２３と第二の半導体層領域５４３との間の電位差は、最大でもサージ電圧の半分程度の電圧である。電位差がサージ電圧よりも半減されることにより、第一の誘電体分離膜５２２にかかる電圧がその耐電圧を超えることを防ぎ、第一の誘電体分離膜５２２の破壊を防ぐことができる。また、サージ電圧が拡散抵抗５２４により低減されているため、第一の半導体層領域５３３の周囲に第二の半導体層５４３が形成されていなくとも、第一の誘電体分離膜５３２に過剰な電位差がかかることがない。

本実施の形態の半導体装置５００によればサージ電圧が印加されたとしても、誘電体分離膜５２２、５３２の破壊を防ぐことができる。このように複数の第一の半導体層領域５２３、５３３のうち入力側の配線５５０に接続される拡散抵抗５２４が形成されたものの周囲に第二の半導体層領域５４３を形成する。この第二の半導体層領域５４３の電位を中点電位に固定することにより、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

次に本発明の第六の実施の形態について説明する。図７は、本発明の第六の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

第六の実施の形態に係る半導体装置６００におけるシリコン層６１２、第一の半導体層領域６２３、６３３、第一の誘電体分離膜６２２、６３２、拡散抵抗６２４、６３４、配線６５０〜６５２、コンタクト６６０〜６６４の構成は、第一の実施の形態に係る半導体装置１００におけるシリコン層１１２、第一の半導体層領域１２３、１３３、第一の誘電体分離膜１２２、１３２、拡散抵抗１２４、１３４、配線１５０〜１５２、コンタクト１６０〜１６４と同様である。第六の実施の形態に係る半導体装置６００は、複数の第一の半導体層領域６２３、６３３のそれぞれに第二の半導体層領域６４３、６４５が別々に設けられている点において第一の実施の形態に係る半導体装置１００と異なる。

第六の実施の形態において、第一の半導体層領域６２３の周囲には、第二の誘電体分離膜６４２により閉ループ状に囲まれた第二の半導体層領域６４３が形成され、第一の半導体層領域６３３の周囲には、第二の誘電体分離膜６４４により閉ループ状に囲まれた第二の半導体層領域６４５が形成されている。第二の半導体層領域６４５はコンタクト６６５を介して配線６５１に接続されている。

以下、本実施の形態の作用を説明する。第一の実施の形態と同様に、配線６５２は接地電位が与えられていると仮定する。本実施の形態における半導体装置６００に対し配線６５０から正のサージ電圧が印加された場合、第一の半導体層領域６２３及び第二の半導体層領域６４３の電位は第五の実施の形態に係る半導体装置５００と同様である。また、第二の半導体層領域６４５は配線６５１に接続されているため、その電位は最も高電位のところでもサージ電圧の半分となる。そして、拡散抵抗６３４の電圧降下により配線６５２に現れる電位が低減され、第一の半導体層領域６３３の電位は最も低電位のところでも配線６５２に与えられる電位（ここでは接地電位）以上になる。

ここで、第一の半導体層領域６２３と第二の半導体層領域６４３との間の電位差及び第一の半導体層領域６３３と第二の半導体層領域６４５との間の電位差は、それぞれサージ電圧による電位差よりも半減されたものであり、第一の誘電体分離膜６２２、６３２に過剰な電位差がかかることがない。

本実施の形態の半導体装置６００によればサージ電圧が印加されたとしても、誘電体分離膜の破壊を防ぐことができる。このように複数の第一の半導体層領域６２３、６３３のそれぞれの周囲に複数の第二の半導体層領域６４３、６４５を別々に形成し、この第二の半導体層領域の電位を中点電位に固定することにより、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

次に本発明の第七の実施の形態について説明する。図８は、本発明の第七の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

第七の実施の形態に係る半導体装置７００におけるシリコン層７１２、第一の半導体層領域７２３、７３３、第二の半導体層領域７４３、第二の誘電体分離膜７４２、拡散抵抗７２４、７３４、配線７５０〜７５２、コンタクト７６０〜７６４の構成は、第一の実施の形態に係る半導体装置１００におけるシリコン層１１２、第一の半導体層領域１２３、１３３、第二の半導体層領域１４３、第二の誘電体分離膜１４２、拡散抵抗１２４、１３４、配線１５０〜１５２、コンタクト１６０〜１６４と同様である。第七の実施の形態に係る半導体装置７００は、複数の第一の半導体層７２３、７３３を閉ループ状に囲む第一の誘電体分離膜７２２がひとつながりの膜として形成されている。

このように第一の誘電体分離膜７２２を形成したとしても第二の半導体層領域７４３は拡散抵抗７２４により低減された電位を与えられるため、誘電体分離膜７２２に過剰な電位差がかかることがなく、誘電体分離膜７２２の破壊を防ぐことができる。

次に本発明の第八の実施の形態について説明する。図９は、本発明の第八の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

本発明の第八の実施の形態に係る半導体装置８００は、第一から第七の実施の形態に係る半導体装置と同様にＳＯＩ基板に形成されている。誘電体分離膜８２２はシリコン層８１２中に矩形の閉ループ状に形成され、この誘電体分離膜８２２に囲まれた半導体層領域８２３が形成される。半導体層領域８２３は誘電体分離膜８２２によりその閉ループの外側から絶縁分離されている。半導体層領域８２３には帯状の拡散抵抗８２４が形成される。

誘電体分離膜８２２の閉ループの外側には半導体層領域８３３が形成され、この半導体層領域８３３は半導体層領域８２３を内包するように形成される。半導体層領域８３３は誘電体分離膜８３２により矩形の閉ループ状に囲まれて、その閉ループの外側から絶縁分離されている。半導体層領域８３３にも帯状の拡散抵抗８３４が形成される。ここで、半導体層領域８２３及び誘電体分離膜８２２は拡散抵抗８２４における第一の半導体層領域及び第一の誘電体分離膜に相当する。半導体層領域８３３及び誘電体分離膜８３２は拡散抵抗８２４における第二の半導体層領域及び第二の誘電体分離膜に相当するとともに、拡散抵抗８３４における第一の半導体層領域及び第一の誘電体分離膜に相当する。

誘電体分離膜８３２の閉ループの外側には更に半導体層領域８４３が形成され、この半導体層領域８４３は半導体層領域８３３を内包するように形成される。半導体層領域８４３も誘電体分離膜８４２により矩形の閉ループ状に囲まれて、その閉ループの外側から絶縁分離されている。半導体層領域８４３にも更に帯状の拡散抵抗８４４が形成される。ここで、半導体層領域８４３及び誘電体分離膜８４２は拡散抵抗８３４における第二の半導体層領域及び第二の誘電体分離膜に相当するとともに、拡散抵抗８４４における第一の半導体層領域及び第一の誘電体分離膜に相当する。本実施の形態における拡散抵抗８２４、８３４、８４４の有する抵抗値は、例えば等量の同種の不純物を注入することにより互いに等しくされている。

半導体層領域８２３の内部に形成された拡散抵抗８２４は、配線８５０とコンタクト８６０により接続される。図示しないパッドを介して外部に接続されている配線８５０は、半導体層領域８２３に形成された帯状の拡散抵抗８２４の一の端部にコンタクト８６０により接続される。配線８５１は、拡散抵抗８２４の他の端部にコンタクト８６１により接続され、拡散抵抗８３４の一の端部にコンタクト８６２により接続される。この配線８５１により二つの拡散抵抗８２４、８３４は電気的に接続される。また配線８５１は、半導体層領域８３３上にまで延長してコンタクト８６６を介して半導体層領域８３３に接続される。これにより半導体層領域８３３は配線８５１の電位が与えられる。

配線８５２は、拡散抵抗８３４の他の端部にコンタクト８６３により接続され、拡散抵抗８４４の一の端部にコンタクト８６４により接続される。この配線により二つの拡散抵抗８３４、８４４は電気的に接続される。また配線８５２は半導体層領域８４３上にまで延長してコンタクト８６７を介して半導体層領域８４３に接続される。これにより半導体層領域８４３は配線８５２の電位が与えられる。配線８５３は、拡散抵抗８４４の他の端部にコンタクト８６５により接続され、例えばＳＯＩ基板上に形成される他の半導体装置に接続される。

以下、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態において、配線８５３は接地電位が与えられていると仮定する。本実施の形態における半導体装置８００に対し配線８５０から正のサージ電圧が印加された場合、半導体層領域８２３の電位は最も高電位のところでもサージ電圧以下となる。また、拡散抵抗８２４の電圧降下により配線８５１に現れる電位はサージ電圧の三分の二に低減される。なぜならば、拡散抵抗８２４、８３４、８４４の抵抗値が等しいためである。半導体層領域８３３は配線８５１に接続されているため、その電位は最も高電位のところでもサージ電圧の三分の二となる。そして、拡散抵抗８３４の電圧降下により配線８５２に現れる電位はサージ電圧の三分の一に低減される。半導体層領域８４３は配線８５２に接続されているため、その電位は最も高電位のところでもサージ電圧の三分の一となる。更に拡散抵抗８４４の電圧降下により半導体層領域８４３の電位は最も低電位のところでも配線８５３に与えられる電位（ここでは接地電位）以上になる。

ここで、半導体層領域８２３と半導体層領域８３３との間の電位差は、最大でもサージ電圧の三分の一の電圧である。電位差がサージ電圧よりも低減されることにより、誘電体分離膜８２２にかかる電圧がその耐電圧を超えることを防ぎ、誘電体分離膜８２２の破壊を防ぐことができる。また、半導体層領域８３３と半導体層領域８３４との間の電位差も同様に、サージ電圧よりも低減されることとなり、誘電体分離膜８３２の破壊を防ぐことができる。

このように三つの拡散抵抗を設け、その周囲の半導体層の電位を分圧された電位に固定する構成とすることもできる。拡散抵抗を多段に設けサージ電圧を適当に分圧することにより、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。本実施の形態において拡散抵抗は三つ設けられているが、これは更に多く設けても良い。

次に本発明の第九の実施の形態について説明する。図１０は、本発明の第九の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。

第九の実施の形態に係る半導体装置９００におけるシリコン層９１２、半導体層領域９２３、９３３及び９４３、誘電体分離膜９２２、９３２及び９４２、拡散抵抗９２４、９３４及び９４４、配線９５０、９５３及びコンタクト９６０〜９６５の構成は第八の実施の形態に係る半導体装置におけるシリコン層８１２、半導体層領域８２３、８３３及び８４３、誘電体分離膜８２２、８３２及び８４２、拡散抵抗８２４、８３４及び８４４、配線８５０、８５３及びコンタクト８６０〜８６５と同様である。第九の実施の形態に係る半導体装置９００は、配線９５１、９５２の形状が第八の実施の形態に係る半導体装置８００と異なる。

第九の実施の形態に係る半導体装置９００は、拡散抵抗９２４と拡散抵抗９３４とを接続する配線９５１が半導体層領域９３３に接続されていない。また、拡散抵抗９３４と拡散抵抗９４４とを接続する配線９５２も半導体層領域９４３に接続されていない。しかし、半導体層領域９３３、９４３は拡散抵抗９３４、９４４を介して配線９５１、９５２の電位を与えられている。

本実施の形態における半導体装置９００に対し配線９５０から正のサージ電圧が印加された場合、半導体層領域９２３の電位は最も高電位のところでもサージ電圧以下となる。また、半導体層領域９３３の電位は最も高電位のところでもサージ電圧の三分の二となる。そして、半導体層領域９４３の電位は最も高電位のところでもサージ電圧の三分の一となる。更に拡散抵抗９４４の電圧降下により半導体層領域９４３の電位は最も低電位のところでも配線９５３に与えられる電位以上になる。

本実施の形態においても第八の実施の形態と同様に、三つの拡散抵抗を設け、その周囲の半導体層の電位を分圧された電位に固定する構成とすることができる。拡散抵抗を多段に設けサージ電圧を適当に分圧することにより、耐電圧を高めた信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、組み合わせ等が可能である。

本発明の実施の形態において、半導体装置の誘電体分離膜としてトレンチ内に酸化膜を介してポリシリコンからなる導電体を埋め込む構成としたが、図１１に示すように誘電体分離膜１２２をトレンチ内に形成された酸化膜１２０’のみで構成することもできる。また、図１２に示すようにトレンチ内に酸化膜以外の絶縁膜１２５を埋め込む構成とすることもできる。この場合は誘電体分離膜が形成された部分は、シリコン層１１２、酸化膜１２０’又は絶縁膜１２５、シリコン層１１２からなるコンデンサが一つ形成された構造となる。第二の誘電体分離膜についても同様である。

また、第五乃至第九の実施の形態において、それぞれの半導体層に形成される拡散抵抗の有する抵抗値を異なるものとすることも可能である。

本発明の第一の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第一の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第三の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第四の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第五の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第六の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第七の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第八の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の第九の実施の形態に係る半導体装置を示す平面図である。 本発明の実施の形態の誘電体分離膜の他の例を示す断面図である。 本発明の実施の形態の誘電体分離膜の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００・・・半導体装置、 １１０・・・支持シリコン基板、 １１１・・・絶縁膜、 １１２・・・シリコン層、 １２０・・・酸化膜、 １２１・・・ポリシリコン、 １２２、１３２・・・第一の誘電体分離膜、 １２３、１３３・・・第一の半導体層、 １２４、１３４・・・拡散抵抗、 １５０、１５１、１５２・・・配線、 １６０、１６１、１６２、１６３、１６４・・・コンタクト、 １７０・・・絶縁膜。

Claims (5)

1. 複数の第一半導体層と、
   前記複数の第一半導体層のそれぞれを閉ループ状に囲って前記第一半導体層を閉ループの外側から絶縁分離する複数の第一誘電体分離膜と、
   前記複数の第一半導体層にそれぞれ不純物を拡散して形成される複数の拡散領域と、
   前記拡散領域同士を電気的に接続する導電部と、
   前記第一誘電体分離膜の閉ループの外側に形成され前記導電部の電位を与えられる第二半導体層と、
   前記第二半導体層を閉ループ状に囲って前記第二半導体層を閉ループの外側から絶縁分離する第二誘電体分離膜と
   を備えたことを特徴とする半導体装置。
2. 前記複数の拡散領域の有する抵抗値は互いに等しいことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記第二半導体層は前記複数の第一半導体層のうち入力側の配線に接続される前記拡散領域が形成されたものに設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
4. 前記第二半導体層は複数設けられ、前記複数の第一半導体層のそれぞれに設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
5. 複数の第一半導体層と、
   前記複数の第一半導体層のそれぞれを閉ループ状に囲って前記第一半導体層を閉ループの外側から絶縁分離する複数の第一誘電体分離膜と、
   前記複数の第一半導体層にそれぞれ不純物を拡散して形成される複数の拡散領域と、
   前記拡散領域同士を電気的に接続する導電部と、
   前記第一誘電体分離膜の閉ループの外側に形成される第二半導体層と、
   前記第二半導体層を閉ループ状に囲って前記第二半導体層を閉ループの外側から絶縁分離する第二誘電体分離膜と
   を備えたことを特徴とする半導体装置。
   

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