JP2016152335A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】拡散抵抗部の抵抗値の電圧依存性を抑制して正確な抵抗値を確保することができるようにした半導体装置を提供する。
【解決手段】SOI基板を用いて絶縁分離トレンチ3により第1半導体部4、第2半導体部5を分離した状態に設ける。第1半導体部4には拡散抵抗部としてPベース領域4cが拡散抵抗部RDとして設けられる。Pベース領域4cの両端部にはコンタクトCR1、CR2が配置される。コンタクトCR1は配線部W1により低電位側抵抗端子R1に接続され、コンタクトCR2は配線部W2により高電位側抵抗端子R2に接続される。第2半導体部5はコンタクトCGでコンタクトCR2と同電位に接続される。Pベース領域4cは絶縁分離トレンチ3の近傍で電流密度が高くなるのを抑制でき、安定した抵抗素子を得ることができる。
【選択図】図2
【解決手段】SOI基板を用いて絶縁分離トレンチ3により第1半導体部4、第2半導体部5を分離した状態に設ける。第1半導体部4には拡散抵抗部としてPベース領域4cが拡散抵抗部RDとして設けられる。Pベース領域4cの両端部にはコンタクトCR1、CR2が配置される。コンタクトCR1は配線部W1により低電位側抵抗端子R1に接続され、コンタクトCR2は配線部W2により高電位側抵抗端子R2に接続される。第2半導体部5はコンタクトCGでコンタクトCR2と同電位に接続される。Pベース領域4cは絶縁分離トレンチ3の近傍で電流密度が高くなるのを抑制でき、安定した抵抗素子を得ることができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、半導体装置に関する。
半導体基板の拡散層を抵抗として利用する拡散抵抗を用いる場合には、従来拡散抵抗の抵抗値に電圧依存性があるため、分圧抵抗などにおいて抵抗比を正確に実現することができない問題があった。
そこで、例えば特許文献1のものでは、拡散抵抗の裏面の電界による影響を排除するため、埋め込みのNウェル層の電位を外部から制御方法が提案されている。しかし、この構成では、拡散抵抗の側面に対しては電界がかかる構造のため、側面の影響を受け抵抗値の変動が発生する問題があった。
また、特許文献2のものでは、トレンチMOS型FETとトレンチで分離した拡散抵抗を同時に製造するプロセスにおいて、拡散抵抗のトレンチが多結晶シリコンで覆われてしまう場合に、多結晶シリコンの電位を固定することで、拡散抵抗の変動を抑制する方法が提案されている。しかし、この構成では、トレンチを多結晶シリコンで覆う必要があり、多結晶シリコンの電位を固定できるようにする必要があるため、特定のプロセルでしか、適用できない問題があった。
さらに、特許文献3のものでは、SOIプロセスでの解決方法として、SOI基板上の拡散抵抗の周辺を多結晶シリコンで囲み、電位を制御(固定)することで抵抗値変動を抑制する方法が提案されている。しかし、このものでは、拡散抵抗を多結晶シリコンで覆う必要があり、特定のプロセルでしか、適用できない問題があった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、拡散抵抗部の抵抗値の電圧依存性を抑制して正確な抵抗値を確保することができるようにした半導体装置を提供することにある。
請求項1に記載の半導体装置は、埋め込み絶縁膜上に設けられた半導体層と、前記半導体層に設けられ絶縁分離トレンチで包囲された第1半導体部と、前記第1半導体部に設けられる拡散抵抗部と、前記拡散抵抗部に沿う位置で前記絶縁分離トレンチを挟んだ側に設けられた第2半導体部と、前記拡散抵抗部の一部と前記第2半導体部とを同電位にする配線部とを備えている。
上記構成を採用することにより、第1半導体部の拡散抵抗部は、絶縁分離トレンチを挟んだ側の第2半導体部が拡散抵抗部の一部と同電位になるように設けられていることから、拡散抵抗部は、絶縁分離トレンチ側において第2半導体部との間で電位勾配が小さい状態になる。この結果、拡散抵抗部において拡散抵抗の電位変動が抑制され、抵抗値が絶縁分離トレンチを挟んだ第2半導体部側の影響を受けて変動することを抑制することができる。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。
図1は、本実施形態の半導体装置である抵抗素子の断面を示すものである。また、図2は平面図を示している。抵抗素子は、いわゆるSOI(silicon on insulator)基板に形成されている。SOI基板は、シリコン基板などの支持基板1上にシリコン酸化膜などの埋め込み絶縁膜2が形成され、その上面に単結晶シリコンなどからなる半導体層が設けられたいわゆるSOI基板である。この半導体層は、表面から埋め込み絶縁膜2の上面に達する絶縁分離トレンチ3により区画され、第1半導体部4、第2半導体部5などに分割して設けられている。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。
図1は、本実施形態の半導体装置である抵抗素子の断面を示すものである。また、図2は平面図を示している。抵抗素子は、いわゆるSOI(silicon on insulator)基板に形成されている。SOI基板は、シリコン基板などの支持基板1上にシリコン酸化膜などの埋め込み絶縁膜2が形成され、その上面に単結晶シリコンなどからなる半導体層が設けられたいわゆるSOI基板である。この半導体層は、表面から埋め込み絶縁膜2の上面に達する絶縁分離トレンチ3により区画され、第1半導体部4、第2半導体部5などに分割して設けられている。
絶縁分離トレンチ3は、例えば第1半導体部4あるいは第2半導体部5と接する両側壁部分にシリコン酸化膜などの絶縁膜3aが形成され、これら絶縁膜3a−3a間に多結晶シリコン膜などの導体膜3bが埋め込み形成されている。なお、絶縁分離トレンチ3は、全体を絶縁膜により形成することもできる。なお、このような構成は、いわゆる深型トレンチ分離(DTI;deep trench isolation)プロセスにより形成することができる。
第1半導体部4は、底面部の埋め込み絶縁膜2に接する部分に高濃度でn型不純物が導入されている埋め込みN+層4aが設けられ、その上部に低濃度でn型不純物が導入されているN−層4bが設けられている。N−層4bの表層部にはp型不純物が導入されたPベース領域4cが絶縁分離トレンチ3と所定間隔を存して所定領域に設けられている。Pベース領域4cは拡散抵抗部として機能するものである。
また、N−層4bの表層部の一部には高濃度でn型不純物が導入されたN+層4dが埋め込みN+層4aに達する深さまで設けられている。Pベース領域4cの両端部に高濃度でp型不純物が導入されたコンタクト形成部4eがそれぞれ設けられている。また、N+層4dの表層部には、エミッタ形成時に同時に形成する層で、高濃度でn型不純物が導入されたN+層4fが設けられている。
また、第2半導体部5は、第1半導体部4と同様に、底面部の埋め込み絶縁膜2に接する部分に高濃度でn型不純物が導入されている埋め込みN+層5aが設けられ、その上部に高濃度でn型不純物が導入されたN+層5bが埋め込みN+層5aに達する深さまで設けられている。そして、N+層5bの表層部にはエミッタ形成時に同時に形成する高濃度でn型不純物が導入されたN+層5cが設けられている。
Pベース領域4cの上面の2つのコンタクト形成部4eには、それぞれアルミニウムなどの金属からなる第1の端子としてのコンタクトCR1、第2の端子としてのCR2が設けられている。同様に、N+層4dの上面のN+層4fには、抵抗島の端子となるコンタクトCIが設けられている。第2半導体部5の上面のN+層5cにはトレンチ部端子となるコンタクトCGが設けられている。コンタクトCR1は配線部W1により低電位側抵抗端子R1として設けられる。コンタクトCR2、CIおよびCGは、配線部W2により共通に接続した状態で高電位側抵抗端子R2として設けられている。
第1半導体部4および第2半導体部5の表面部分は、LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)による絶縁膜6で絶縁分離されている。また、コンタクトCR1、CR2、CIおよびCGを除いた部分の全面にBPSGなどの保護用の絶縁膜7が設けられている。
なお、上記したように、拡散抵抗部RDとしてのPベース領域4cは、底面部が埋め込み絶縁膜2より電気的に分離され、外周部は絶縁分離トレンチ3により電気的に分離された状態に設けられる。これにより、Pベース領域4cは、寄生トランジスタなどが発生しない構造として設けることができる。さらに、Pベース領域4cは、周囲に絶縁分離トレンチ3を隔てた状態で高電位側抵抗端子R2と同電位に設定することができる第2半導体部5を備えている。以下、Pベース領域4cは、拡散抵抗部RDと表記して説明する。
上記のように構成したので、拡散抵抗部RDは、低電位側抵抗端子R1と高電位側抵抗端子R2の間に電圧が印加されたときに、配線部W2で接続された第2半導体部5の電位を、拡散抵抗部RDの高電位側の電位と同じにすることができる。これによって、拡散抵抗部RDは、絶縁分離トレンチ3と接する部分で電界が生じるのを抑制でき、この部分で電界に起因した電流が流れやすい部分を発生させることがなくなる。この結果、拡散抵抗部RDの抵抗値が周囲の電界に起因して変動するのを抑制して安定した状態で用いることができる。
次に、上記の効果について、発明者らが測定した結果およびシミュレーションを行った結果について説明する。
図3は、実際に拡散抵抗部RDの抵抗値について、絶縁分離トレンチ3との界面の電界による影響を測定する際の態様を示している。拡散抵抗部RD(Pベース領域4c)のコンタクトCR1は配線部W1を介して低電位側抵抗端子R1を経由してグランドに接続される。コンタクトCR2は、単独で配線部W2aを介して高電位側抵抗端子R2に接続されている。低電位側抵抗端子R1と高電位側抵抗端子R2との間に直流電圧V1を印加する電源E1および電流計Aが接続されている。コンタクトCGは可変直流電圧V2を印加可能な電源E2を介してグランドに接続される。
図3は、実際に拡散抵抗部RDの抵抗値について、絶縁分離トレンチ3との界面の電界による影響を測定する際の態様を示している。拡散抵抗部RD(Pベース領域4c)のコンタクトCR1は配線部W1を介して低電位側抵抗端子R1を経由してグランドに接続される。コンタクトCR2は、単独で配線部W2aを介して高電位側抵抗端子R2に接続されている。低電位側抵抗端子R1と高電位側抵抗端子R2との間に直流電圧V1を印加する電源E1および電流計Aが接続されている。コンタクトCGは可変直流電圧V2を印加可能な電源E2を介してグランドに接続される。
図4は、電源E2の可変直流電圧V2を0Vから変化させて印加した場合の、拡散抵抗部RD(Pベース領域4c)の抵抗値[Ω]測定結果を示している。横軸は、電源E2の電圧V2を上昇したとき、つまりPベース領域4cと第2半導体部5との電位差(マイナス)の大きさ[V]を示している。
この結果、電源E2の電圧V2がゼロのときの抵抗値(たとえば8.45kΩ)に対して、電圧V2を−30V、−50Vとしたとき、つまり、拡散抵抗部RDの電位に対して第2半導体部5の電位を高めて電位差を大きくしていくと、抵抗値は徐々に低下していくことがわかった。例えば、電位差が30V(−30Vのとき)には、抵抗値は8.28[kΩ]で2.07%低下し、50V(−50Vのとき)には抵抗値は8.15[kΩ]で3.6%低下していた。
この場合、抵抗値の低下率は、拡散抵抗部RDの不純物濃度や、拡散抵抗部RD周囲のN−層4bの不純物濃度、あるいは絶縁分離トレンチ3の厚みの違いなどに依存している。なお、絶縁分離トレンチ3の厚みは、拡散抵抗部RDに及ぼす電界強度を決めている要素である。
このため、拡散抵抗部RDの不純物濃度とN−層4bの不純物濃度についてはそれぞれ小さくなっていくに従って抵抗率の低下が大きくなり、大きくなっていくに従って抵抗率低下は小さくなる。また、絶縁分離トレンチ3の厚みについては、薄いほど同じ電圧で電界強度が大きくなるので抵抗率低下が大きくなり、厚いほど電界強度が小さくなるので抵抗率低下は小さくなる。
次に、上記した抵抗値の変動についてシミュレーションにより検証した結果について説明する。図5はシミュレーションモデルを示している。図中に示すXYZ方向の軸に対して、第1半導体部4および第2半導体部5を絶縁分離トレンチ3で分離した構成が示されている。第1半導体部4内にZ方向に延びるように拡散抵抗部RDが設けられる。
拡散抵抗部RD(Pベース領域4c)のコンタクトCR1は配線部W1を介して低電位側抵抗端子R1に接続される。コンタクトCR2は、配線部W2bによりコンタクトCIと共通に接続された状態で高電位側抵抗端子R2に接続されている。高電位側抵抗端子R2はグランドに接続されている。低電位側抵抗端子R1と高電位側抵抗端子R2との間に直流電圧V1を印加する電源E1および電流計Aが接続されている。コンタクトCGは可変直流電圧V2を印加可能な電源E2を介してグランドに接続される。
図6は、電源E2の可変直流電圧V2を0Vから変化させて印加した場合の、拡散抵抗部RD(Pベース領域4c)の抵抗値[Ω]の値をシミュレーションにより求めた結果を示している。横軸は、電源E2の電圧V2を上昇したとき、つまり拡散抵抗部RDと第2半導体部5との電位差(マイナス)の大きさ[V]を示している。
この結果、電源E2の電圧V2がゼロのときの抵抗値に対して、電圧V2を−30Vとしたとき、つまり、第2半導体部5の電位に対してPベース領域4cの電位を30V低くした場合には、抵抗値は2.1%低下していることがわかった。この結果は、上記した実測結果とも合致している。
また、上記のシミュレーションの結果から、次のことがわかった。
図7は、拡散抵抗部RD中をZ方向に流れる電流のXY断面における電流密度を示している。切断部分は図6中、XY切断面として示した部分である。電源E2の電圧V2が0Vのときには、図7(a)中、破線で等電流密度線を示しているように、電流密度は拡散抵抗部RDの表面中央部で最も大きく、横方向および深さ方向には徐々に電流密度が低下している分布状態である。一方、図7(b)に示すように、電源E2の電圧V2が−30Vになると、絶縁分離トレンチ3を介して第2半導体部5から電界の影響をうけている。図中、第1半導体部4の絶縁分離トレンチ3との境界部分(Pで示す部分)において電流密度が高まり、界面部分に電流が流れやすくなっていることがわかる。この結果、抵抗値が低い値に変化していることがわかる。
図7は、拡散抵抗部RD中をZ方向に流れる電流のXY断面における電流密度を示している。切断部分は図6中、XY切断面として示した部分である。電源E2の電圧V2が0Vのときには、図7(a)中、破線で等電流密度線を示しているように、電流密度は拡散抵抗部RDの表面中央部で最も大きく、横方向および深さ方向には徐々に電流密度が低下している分布状態である。一方、図7(b)に示すように、電源E2の電圧V2が−30Vになると、絶縁分離トレンチ3を介して第2半導体部5から電界の影響をうけている。図中、第1半導体部4の絶縁分離トレンチ3との境界部分(Pで示す部分)において電流密度が高まり、界面部分に電流が流れやすくなっていることがわかる。この結果、抵抗値が低い値に変化していることがわかる。
図8は上記の場合のX方向に沿ったホール密度の分布(a)と、電流密度の分布(b)を示している。電源E2の電圧V2が0Vのときのものを破線で示し、−30Vのときのものを実線で示している。この結果から、電圧V2が0Vのときには絶縁分離トレンチ3との界面の密度は低いが、−30Vになると絶縁分離トレンチ3との界面(Pで示す部分)のホール密度および電流密度が高くなっていることが分かる。
上記の結果から、拡散抵抗部RD(Pベース領域4c)の電位に対して絶縁分離トレンチ3を介して設けられている第2半導体部5の電位を大きい電位差をもたないように設定すること、つまり、同電位になるように配線部W2で接続することで、拡散抵抗部RDの抵抗値が変動しないことが確認できた。
このような第1実施形態によれば、第1半導体部4に拡散抵抗部RDを設け、絶縁分離トレンチ3を挟んだ外周部の第2半導体部5の電位を配線部W2で同電位とするように構成した。これにより、拡散抵抗部RDの抵抗値が絶縁分離トレンチ3を存した外部領域の電位により影響をうけて変動するのを防止することができる。
また、上記実施形態においては、コンタクトCR2を配線部W2で高電位側抵抗端子R2に接続し、且つ、抵抗島の端子となるコンタクトCIも同電位となるように構成している。これにより、拡散抵抗部RDの下層部分の基板電位を安定させることができ、これによって、拡散抵抗部RDであるPベース領域4cと下層のN−層4bおよび埋め込みN+層4aとの間を逆バイアス状態とすることができ、空乏層の変化による抵抗値の変化を防ぐことができる。
なお、上記構成において、第2半導体部5のN+層5bは埋め込みN+層5aに達するように形成しているが、N+層5bの形成を省略することもできるし、N+層5cの形成も省略することができる。
(第2実施形態)
図9は第2実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、第1半導体部4の外周の絶縁分離トレンチ3、および絶縁分離トレンチ3を包囲するように設けていた第2半導体部5に代えて、絶縁分離トレンチ10および第2半導体部11を設けている。
図9は第2実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、第1半導体部4の外周の絶縁分離トレンチ3、および絶縁分離トレンチ3を包囲するように設けていた第2半導体部5に代えて、絶縁分離トレンチ10および第2半導体部11を設けている。
第2半導体部11は、拡散抵抗部RDであるPベース領域4cの周囲を包囲するが、コンタクトCR1側において開放された形状に設けられている。第2半導体部11の拡散抵抗部RDの両側に位置する部分の幅寸法は、第1実施形態のものより狭く設定されている。この場合、第2半導体部11は、電位を与えるだけで電流を流す構成ではないので抵抗値が高くなっても差し支えないからである。
また、絶縁分離トレンチ10は、第2半導体部11を外周部から包囲する部分と、拡散抵抗部RDを包囲する部分とがコンタクトCR1側において一体に結合した状態に設けられている。
上記構成によれば、拡散抵抗部RDに対して第2半導体部11の一端側を開放したパターンで設けているので、Pベース領域4cが拡散抵抗部RDとして機能する大部分についてはこれを包囲するように設けられている。この結果、第2半導体部11は、配線部W2により拡散抵抗部RDの電位とほぼ同じ電位に保持され、絶縁分離トレンチ10の近傍において電流が流れやすい部分が発生することがなく、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、この実施形態では、第2半導体部11の一端側を開放したパターンで設けているので、Pベース領域4cの面積を同じとしながら、抵抗素子としての全体の占有面積を若干小さくすることができる。
(第3実施形態)
図10は第3実施形態を示すもので、以下、第2実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、第2実施形態で示した抵抗素子を3個直列に接続するものである。この場合、第2実施形態で示した抵抗素子の配置状態を左右で交互に入れ替えて配線部W3によって連結させた構成としている。また、この構成では、絶縁分離トレンチ10に代えて、3個分を連結して形成した絶縁分離トレンチ12を設けている。
図10は第3実施形態を示すもので、以下、第2実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、第2実施形態で示した抵抗素子を3個直列に接続するものである。この場合、第2実施形態で示した抵抗素子の配置状態を左右で交互に入れ替えて配線部W3によって連結させた構成としている。また、この構成では、絶縁分離トレンチ10に代えて、3個分を連結して形成した絶縁分離トレンチ12を設けている。
このような第3実施形態によっても、第2実施形態と同様の作用効果を得ることができると共に、3個をコンパクトに直列接続するように配置することができ、高抵抗となる抵抗素子を形成することができる。
また、3個の拡散抵抗部RD(Pベース領域4c)のそれぞれについて、コンタクトCR2と第2半導体部11が同電位となるように配線部W2により接続された構成であるから、第2半導体部11の電位が3段階に設定されることとなる。これにより、それぞれの拡散抵抗部RDが絶縁分離トレンチ12を隔てた位置の第2半導体部11との間で、最大でもコンタクトCR1の電位との差となり、抵抗値の変動を抑制できる。
(第4実施形態)
図11は第4実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、Pベース領域4cに代えて、途中にくびれがあるパターンに形成された拡散抵抗部RDとしてのPベース領域13が設けられている。また、Pベース領域13を包囲するように絶縁分離トレンチ14が設けられる。絶縁分離トレンチ14は、Pベース領域13のくびれの部分に収まるように囲んだ領域を設けている。この囲まれた領域に第2半導体部15を設けている。第2半導体部15は、配線部W2によりコンタクトCR2と同電位になるように接続されている。
図11は第4実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、Pベース領域4cに代えて、途中にくびれがあるパターンに形成された拡散抵抗部RDとしてのPベース領域13が設けられている。また、Pベース領域13を包囲するように絶縁分離トレンチ14が設けられる。絶縁分離トレンチ14は、Pベース領域13のくびれの部分に収まるように囲んだ領域を設けている。この囲まれた領域に第2半導体部15を設けている。第2半導体部15は、配線部W2によりコンタクトCR2と同電位になるように接続されている。
上記構成では、第2半導体部15のコンタクトCGに配線部W2を通じて拡散抵抗部RD(Pベース領域13)のコンタクトCR2と同電位となるように設定している。これにより、拡散抵抗部RDのくびれ部分に位置する絶縁分離トレンチ14近傍で電流経路が発生するのを抑制することができる。
なお、この実施形態では、Pベース領域13が絶縁分離トレンチ14と接する部分のすべてに電位を固定するための第2半導体部15を設けていない。しかし、Pベース領域13のうちの電流経路が発生しやすい部分については、絶縁分離トレンチ14を介した位置に第2半導体部15が設けられているので、拡散抵抗部RDの抵抗値が変動するのを抑制することができる。
また、Pベース領域13の占有面積に対して、第2半導体部15の占有面積を少なくしたレイアウトで構成するので、全体として省スペース化を図ることができる。
また、Pベース領域13の占有面積に対して、第2半導体部15の占有面積を少なくしたレイアウトで構成するので、全体として省スペース化を図ることができる。
(第5実施形態)
図12は第5実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、直線状のPベース領域4cに代えて、拡散抵抗部RDとしてのPベース領域16を設けている。Pベース領域16は、中間部で折り返すように設けられていて、その外周を包囲するように内側の絶縁分離トレンチ17が形成されている。また、この絶縁分離トレンチ17の外側にはこれを包囲するように第2半導体部18が設けられ、その外周を矩形状に包囲する絶縁分離トレンチ19が設けられている。
図12は第5実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、直線状のPベース領域4cに代えて、拡散抵抗部RDとしてのPベース領域16を設けている。Pベース領域16は、中間部で折り返すように設けられていて、その外周を包囲するように内側の絶縁分離トレンチ17が形成されている。また、この絶縁分離トレンチ17の外側にはこれを包囲するように第2半導体部18が設けられ、その外周を矩形状に包囲する絶縁分離トレンチ19が設けられている。
このような第5実施形態においても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、この実施形態では、拡散抵抗部RDとなるPベース領域16を折りたたんだパターンにして設けるので、長いパターンとなる場合でもコンパクトに配置することができる。
(第6実施形態)
図13は第6実施形態を示すもので、以下、第2および第3実施形態と異なる部分について説明する。第3実施形態では、第2実施形態のレイアウト構成の抵抗素子を3個連結したレイアウトとしたものを示した。第2実施形態では、単体のレイアウト構成について、コンタクトCR2、CIおよびCGが一直線上に並ぶように配置していた。
図13は第6実施形態を示すもので、以下、第2および第3実施形態と異なる部分について説明する。第3実施形態では、第2実施形態のレイアウト構成の抵抗素子を3個連結したレイアウトとしたものを示した。第2実施形態では、単体のレイアウト構成について、コンタクトCR2、CIおよびCGが一直線上に並ぶように配置していた。
これに対して、本実施形態では、コンタクトCGの位置を、コンタクトCIと隣接する位置にずらして配置することで、コンタクトCGの配置スペース分を短くしている。この場合、コンタクトCGを配置する第2半導体部20は、幅方向に広がりを持つようになるが、本実施形態のように抵抗素子を複数個並べて配置するときに、隣接配置される抵抗素子の第2半導体部20とオーバーラップさせて配置することでコンパクトに設けることができる。
絶縁分離トレンチ21は、拡散抵抗部RDとなるPベース領域4cを包囲する部分と、その外周部の第2半導体部20を包囲する部分とを一体にした状態で設けられる。また、また絶縁分離トレンチ21は、隣接する抵抗素子との間を結合した状態に設けられる。
コンタクトCGが配置される位置では、隣接する抵抗素子の第2半導体部11が若干短くなるが、実質的には拡散抵抗部RDのコンタクトCR1が配置されている部分だけ短くなる構成であるから、電位を付与する構成として十分に機能させることができる。
このような第6実施形態によれば、2個の抵抗素子を並べて設ける構成では、第2半導体部20のコンタクトCGを配置する位置を、隣接する抵抗素子の領域の一部を省略してオーバーラップさせるように配置することで、全体をコンパクトに配置することができ、レイアウト面積を小さくすることができる。
なお、抵抗素子を偶数個並べて配置する場合には、上記の構成を並べることで同様の効果を得ることができる。
なお、抵抗素子を偶数個並べて配置する場合には、上記の構成を並べることで同様の効果を得ることができる。
(第7実施形態)
図14は第7実施形態を示すもので、以下、第6実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、さらに抵抗素子を増やして3個を並べて配置したものである。この場合には、並べて配置する抵抗素子が奇数個であるから、第6実施形態の構成のものに追加して抵抗素子を設けるときに、中央に位置する抵抗素子の第2半導体部20の一部を短くした第2半導体部20aとして設け、この部分に追加する抵抗素子の第2半導体部20bのコンタクトCGを配置する。
図14は第7実施形態を示すもので、以下、第6実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、さらに抵抗素子を増やして3個を並べて配置したものである。この場合には、並べて配置する抵抗素子が奇数個であるから、第6実施形態の構成のものに追加して抵抗素子を設けるときに、中央に位置する抵抗素子の第2半導体部20の一部を短くした第2半導体部20aとして設け、この部分に追加する抵抗素子の第2半導体部20bのコンタクトCGを配置する。
この場合、中央に位置する抵抗素子については、第6実施形態と同様の理由により、電位を付与する構成として十分に機能させることができる。
したがって、このような第7実施形態によっても第6実施形態と同様の効果を得ることができる。
したがって、このような第7実施形態によっても第6実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第8実施形態)
図15は第8実施形態を示すもので、以下、第2実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとなるPベース領域4cの中間部分にコンタクトCR3を別途設ける構成としている。第2半導体部11のコンタクトCGは、配線部W2によりコンタクトCR2と接続されず、配線部W4によりコンタクトCR3に接続されている。これにより、第2半導体部11の電位は拡散抵抗部RDの中間に位置するコンタクトCR3の電位つまり中間電位に固定される。
図15は第8実施形態を示すもので、以下、第2実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとなるPベース領域4cの中間部分にコンタクトCR3を別途設ける構成としている。第2半導体部11のコンタクトCGは、配線部W2によりコンタクトCR2と接続されず、配線部W4によりコンタクトCR3に接続されている。これにより、第2半導体部11の電位は拡散抵抗部RDの中間に位置するコンタクトCR3の電位つまり中間電位に固定される。
上記構成によれば、拡散抵抗部RDとしてのPベース領域4cの両端の電位差が大きい場合においては、絶縁分離トレンチ3の外周の第2半導体部11をPベース領域4cの中間電位とすることができる。これにより、拡散抵抗部RDのコンタクトCR1側およびCR2側のそれぞれにおいて、絶縁分離トレンチ3との間の電界がほぼ同じ強度かつ極性が逆となるため、電界による抵抗値変化をキャンセルし、電圧依存性をより低減させることができる。
(第9実施形態)
図16は第9実施形態を示すもので、以下、第8実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、第8実施形態と同じ考え方で2個の拡散抵抗部RDのPベース領域4cを直列に配置する構成において、両者の中間電位となる接続点の電位を共通に設けた第2半導体部25の電位となるように構成している。
図16は第9実施形態を示すもので、以下、第8実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、第8実施形態と同じ考え方で2個の拡散抵抗部RDのPベース領域4cを直列に配置する構成において、両者の中間電位となる接続点の電位を共通に設けた第2半導体部25の電位となるように構成している。
2個の拡散抵抗部RDは、互いにコンタクトCR2側を向き合うようにして直線状に配置され、それぞれ絶縁分離トレンチ26により包囲されている。双方の拡散抵抗部RDのコンタクトCR2およびコンタクトCIは共通に配線部W2により接続されている。また、2個のPベース領域4cに対して絶縁分離トレンチ26を介してそれぞれ三方から包囲するようにH形状をなす第2半導体部25が設けられている。第2半導体部25には、配線部W2が通過する部分にコンタクトCGが配置形成され、配線部W2と接続されている。第2半導体部25の外周部を包囲するように絶縁分離トレンチ26が一体に設けられている。
上記構成とすることで、2個の拡散抵抗部RDを直列に接続した場合の中間点の電位を第2半導体部25に付与する構成とすることができる。これによって、第8実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第10実施形態)
図17は第10実施形態を示すもので、以下、第9実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、2個の拡散抵抗部RDとなるPベース領域4cを平行に並べるように配置したもので、第2半導体部27のコンタクトCG部分で折り返すようにパターンを形成している。
図17は第10実施形態を示すもので、以下、第9実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、2個の拡散抵抗部RDとなるPベース領域4cを平行に並べるように配置したもので、第2半導体部27のコンタクトCG部分で折り返すようにパターンを形成している。
この構成によっても、2個の拡散抵抗部RDを直列に接続した場合の中間点の電位を第2半導体部25に付与する構成とすることができる。これによって、第9実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第11実施形態)
図18は第11実施形態を示すもので、以下、第10実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、第10実施形態において拡散抵抗部RDとして配置したPベース領域4cをコンタクトCR1同士が配線部W4によりコンタクトCGと共に共通に接続される構成としている。
したがって、このような第11実施形態においても、第10実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
図18は第11実施形態を示すもので、以下、第10実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、第10実施形態において拡散抵抗部RDとして配置したPベース領域4cをコンタクトCR1同士が配線部W4によりコンタクトCGと共に共通に接続される構成としている。
したがって、このような第11実施形態においても、第10実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第12実施形態)
図19は第12実施形態を示すもので、以下、第5実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、第2半導体部18のコンタクトCGを拡散抵抗部RDの折り返し部分の近傍に配置し、拡散抵抗部RDの折り返し部分に設けたコンタクトCR3と配線部W4により接続する構成としている。
図19は第12実施形態を示すもので、以下、第5実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、第2半導体部18のコンタクトCGを拡散抵抗部RDの折り返し部分の近傍に配置し、拡散抵抗部RDの折り返し部分に設けたコンタクトCR3と配線部W4により接続する構成としている。
このような構成においても、第8実施形態と同様に、絶縁分離トレンチ17の外周の第2半導体部18を拡散抵抗部RD(Pベース領域16)の中間電位とすることができる。これにより、拡散抵抗部RDのコンタクトCR1側およびCR2側のそれぞれにおいて、絶縁分離トレンチ17との間の電界がほぼ同じ強度かつ極性が逆となるため、電界による抵抗値変化をキャンセルし、電圧依存性をより低減させることができる。
(第13実施形態)
図20は第13実施形態を示すもので、以下、第4実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、図11に示した構造に対して、第2半導体部15を分割して2個の第2半導体部15aとして設け、これらを絶縁分離トレンチ14aにより包囲するように構成している。また、拡散抵抗部RDの両側に位置する4個の第2半導体部15aについて、コンタクトCR1側に位置する2個の第2半導体部15aは配線部W5により共通に接続して低電位に固定している。また、コンタクトCR2側に位置する2個の第2半導体部15aは配線部W6により共通に接続して高電位に固定している。
図20は第13実施形態を示すもので、以下、第4実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、図11に示した構造に対して、第2半導体部15を分割して2個の第2半導体部15aとして設け、これらを絶縁分離トレンチ14aにより包囲するように構成している。また、拡散抵抗部RDの両側に位置する4個の第2半導体部15aについて、コンタクトCR1側に位置する2個の第2半導体部15aは配線部W5により共通に接続して低電位に固定している。また、コンタクトCR2側に位置する2個の第2半導体部15aは配線部W6により共通に接続して高電位に固定している。
上記構成とすることで、拡散抵抗部RDの両側に位置する4個の第2半導体部15aにより、拡散抵抗部RDに隣接する絶縁分離トレンチ14aの部分で第2半導体部15aとの間で電界の強度を低下させることができる。このとき、それぞれの絶縁分離トレンチ14a境界での電界が同じ強度かつ極性が逆となるため、電界による拡散抵抗部RDの抵抗値変化をキャンセルし、電圧依存性をより低減させることができる。
(第14実施形態)
図21は第14実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDの外周部に位置する第2半導体部5を中間部で二分割した第2半導体部5a、5bとして設けている。それぞれの第2半導体部5a、5bを分離するように絶縁分離トレンチ3aが形成されている。
図21は第14実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDの外周部に位置する第2半導体部5を中間部で二分割した第2半導体部5a、5bとして設けている。それぞれの第2半導体部5a、5bを分離するように絶縁分離トレンチ3aが形成されている。
また、この構成では、2つの第2半導体部5a、5bのそれぞれにコンタクトCG1、CG2として設けている。これらは、コンタクトCG1がコンタクトCR1と共通に配線部W1で接続され、コンタクトCG2がコンタクトCR2、CIと共通に配線部W2で接続されている。
上記のように構成しているので、拡散抵抗部RDは、絶縁分離トレンチ3aを介して隣接する第2半導体部5a、5bとコンタクトCR1、CR2と同電位に固定される。これにより、拡散抵抗部RDは、絶縁分離トレンチ3aの境界での電界が同じ強度かつ極性が逆となるため、電界による抵抗値変化をキャンセルし、電圧依存性をより低減させることができる。
(第15実施形態)
図22は第15実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として所定の抵抗値を得るために、第1実施形態で示した拡散抵抗部RDを複数個直列接続して設けるものである。この場合、接続の構成としては、第14実施形態と同様の考え方を採用して、2個の拡散抵抗部RDのコンタクトCR1同士が配線部W1で接続されるようにしている。また、絶縁分離トレンチ29は、2個の抵抗素子を連結した状態に設けるように形成されている。
図22は第15実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として所定の抵抗値を得るために、第1実施形態で示した拡散抵抗部RDを複数個直列接続して設けるものである。この場合、接続の構成としては、第14実施形態と同様の考え方を採用して、2個の拡散抵抗部RDのコンタクトCR1同士が配線部W1で接続されるようにしている。また、絶縁分離トレンチ29は、2個の抵抗素子を連結した状態に設けるように形成されている。
これにより、2個の拡散抵抗部RDは、絶縁分離トレンチ29を介して隣接する第2半導体部5とそれぞれ同電位に固定される。2個の拡散抵抗部RDは、それぞれが絶縁分離トレンチ29の境界での電界が同じ強度かつ極性が逆となるため、電界による抵抗値変化をキャンセルし、電圧依存性をより低減させることができる。
(第16実施形態)
図23は第16実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、第1実施形態で示した構成に対して、拡散抵抗部RDを包囲する絶縁分離トレンチ3の一部を開放状態に形成した絶縁分離トレンチ30として設けている。これにより、拡散抵抗部RDを設けた第1半導体部4と電位を付与するための第2半導体部5とが電位的に共通に接続された構成となる。また、これによって、拡散抵抗部RDに付随して設けていた第1半導体部4のコンタクトCIは不要となり、コンタクトCR2は第2半導体部5のコンタクトCGと配線部W2により接続された構成とされる。
図23は第16実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、第1実施形態で示した構成に対して、拡散抵抗部RDを包囲する絶縁分離トレンチ3の一部を開放状態に形成した絶縁分離トレンチ30として設けている。これにより、拡散抵抗部RDを設けた第1半導体部4と電位を付与するための第2半導体部5とが電位的に共通に接続された構成となる。また、これによって、拡散抵抗部RDに付随して設けていた第1半導体部4のコンタクトCIは不要となり、コンタクトCR2は第2半導体部5のコンタクトCGと配線部W2により接続された構成とされる。
このような構成によっても第1実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、絶縁分離トレンチ30はコンタクトCR2側において開放状態に設けると共に、コンタクトCIを省略した構成とすることができるので、省スペース化を促進することができる。
(第17実施形態)
図24は第17実施形態を示すもので、以下、第2実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、第2実施形態で示した構成に対して、拡散抵抗部RDを包囲する絶縁分離トレンチ10の一部を開放状態に形成した絶縁分離トレンチ31として設けている。これにより、拡散抵抗部RDを設けた第1半導体部4と電位を付与するための第2半導体部5とが電位的に共通に接続された構成となる。また、これによって、拡散抵抗部RDに付随して設けていた第1半導体部4のコンタクトCIは不要となり、コンタクトCR2は第2半導体部5のコンタクトCGと配線部W2により接続された構成とされる。
図24は第17実施形態を示すもので、以下、第2実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、抵抗素子として、第2実施形態で示した構成に対して、拡散抵抗部RDを包囲する絶縁分離トレンチ10の一部を開放状態に形成した絶縁分離トレンチ31として設けている。これにより、拡散抵抗部RDを設けた第1半導体部4と電位を付与するための第2半導体部5とが電位的に共通に接続された構成となる。また、これによって、拡散抵抗部RDに付随して設けていた第1半導体部4のコンタクトCIは不要となり、コンタクトCR2は第2半導体部5のコンタクトCGと配線部W2により接続された構成とされる。
このような構成によっても第2実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、絶縁分離トレンチ31はコンタクトCR2側において開放状態に設けると共に、コンタクトCIを省略した構成とすることができるので、省スペース化を促進することができる。
(第18実施形態)
図25は第18実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとして設けたPベース領域4cに代えて、拡散抵抗部RDとしてPウェル領域4gを設ける構成としている。
図25は第18実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとして設けたPベース領域4cに代えて、拡散抵抗部RDとしてPウェル領域4gを設ける構成としている。
この構成によれば、第1実施形態と同様に、拡散抵抗部RDの下部の埋め込みN+層4aの基板電位を設定するコンタクトCIを拡散抵抗部RDの高電位側となるコンタクトCR2に接続している。これにより、拡散抵抗部RDとして機能するPウェル領域4gと、下層の埋め込みN+層4aおよびN−層4bとの間を常に逆バイアス状態にし、空乏層の変化による、抵抗値の変化を防ぐことができる。
また、拡散抵抗部RDを包囲する絶縁分離トレンチ3の外周部の第2半導体部5とコンタクトCGと接続して拡散抵抗部RDと同電位とすることで、絶縁分離トレンチ3との界面にかかる電界を小さくし、拡散抵抗部RDの絶縁分離トレンチ3との界面に電流経路が形成されることを防ぎ、抵抗値の変化を抑えることができる。
(第19実施形態)
図26は第19実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとして設けたPベース領域4cに代えて、拡散抵抗部RDとしてエミッタ層形成時のN+領域4hを設ける構成としている。なお、この実施形態では、N−層4b中にN+領域4hを形成するので、コンタクトCIは形成していない。
図26は第19実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとして設けたPベース領域4cに代えて、拡散抵抗部RDとしてエミッタ層形成時のN+領域4hを設ける構成としている。なお、この実施形態では、N−層4b中にN+領域4hを形成するので、コンタクトCIは形成していない。
この構成によれば、拡散抵抗部RDとなるN+領域4hを包囲する絶縁分離トレンチ3の外周部の第2半導体部5とコンタクトCGで同電位となるように設けている。これにより、拡散抵抗部RDの絶縁分離トレンチ3の界面部分での電界を小さくし、拡散抵抗部RDの絶縁分離トレンチ3との界面に電流経路が形成されることを防ぎ、抵抗値の変化を抑えることができる。
(第20実施形態)
図27は第20実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとして設けたPベース領域4cに代えて、N−層4b中にNウェル4iを設け、その内部にP+領域4jを設けている。P+領域4jの両端部にコンタクトCR1、CR2を形成している。また、Nウェル4iにはN+層4kを形成した上でコンタクトCIを設け、拡散抵抗部RDのコンタクトCR1あるいはCR2のうちの高電位となる側例えばコンタクトCR2と接続している。
図27は第20実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとして設けたPベース領域4cに代えて、N−層4b中にNウェル4iを設け、その内部にP+領域4jを設けている。P+領域4jの両端部にコンタクトCR1、CR2を形成している。また、Nウェル4iにはN+層4kを形成した上でコンタクトCIを設け、拡散抵抗部RDのコンタクトCR1あるいはCR2のうちの高電位となる側例えばコンタクトCR2と接続している。
この構成によれば、第1実施形態と同様に、拡散抵抗部RDとして機能するP+領域4jと、下層の埋め込みN+層4aおよびN−層4bとの間を常に逆バイアス状態にし、空乏層の変化による、抵抗値の変化を防ぐことができる。
また、拡散抵抗部RDを包囲する絶縁分離トレンチ3の外周部の第2半導体部5とコンタクトCGと接続して拡散抵抗部RDと同電位とすることで、絶縁分離トレンチ3との界面にかかる電界を小さくし、拡散抵抗部RDの絶縁分離トレンチ3との界面に電流経路が形成されることを防ぎ、抵抗値の変化を抑えることができる。
(第21実施形態)
図28は第21実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとして設けたPベース領域4cに代えて、N−層4b中にPウェル4gを設け、その内部にN+領域4mを設けている。N+領域4mの両端部にコンタクトCR1、CR2を形成している。また、Pウェル4gにはP+層4nを形成した上でコンタクトCIを設け、拡散抵抗部RDのコンタクトCR1あるいはCR2のうちの高電位となる側例えばコンタクトCR2と接続している。
図28は第21実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとして設けたPベース領域4cに代えて、N−層4b中にPウェル4gを設け、その内部にN+領域4mを設けている。N+領域4mの両端部にコンタクトCR1、CR2を形成している。また、Pウェル4gにはP+層4nを形成した上でコンタクトCIを設け、拡散抵抗部RDのコンタクトCR1あるいはCR2のうちの高電位となる側例えばコンタクトCR2と接続している。
この構成によれば、第1実施形態と同様に、拡散抵抗部RDとして機能するN+領域4mと、下層の埋め込みN+層4aおよびN−層4bとの間を常に逆バイアス状態にし、空乏層の変化による、抵抗値の変化を防ぐことができる。
また、拡散抵抗部RDを包囲する絶縁分離トレンチ3の外周部の第2半導体部5とコンタクトCGと接続して拡散抵抗部RDと同電位とすることで、絶縁分離トレンチ3との界面にかかる電界を小さくし、拡散抵抗部RDの絶縁分離トレンチ3との界面に電流経路が形成されることを防ぎ、抵抗値の変化を抑えることができる。
(第22実施形態)
図29は第22実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとして設けたPベース領域4cに代えて、拡散抵抗部RDとして第2半導体部5に設けた高濃度でn型不純物が導入されたN+層5bと同時に形成したDeepN+領域4pが設けられている。このDeepN+領域4pは埋め込みN+層4aの上面まで達するように形成されている。また、拡散抵抗部RDのコンタクトCR1、CR2はDeepN+領域4pに形成した高濃度N+領域4qの部分に設けられている。なお、この実施形態においても、N−層4b中にDeepN+領域4pを形成するので、コンタクトCIは形成していない。
図29は第22実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態においては、抵抗素子として、拡散抵抗部RDとして設けたPベース領域4cに代えて、拡散抵抗部RDとして第2半導体部5に設けた高濃度でn型不純物が導入されたN+層5bと同時に形成したDeepN+領域4pが設けられている。このDeepN+領域4pは埋め込みN+層4aの上面まで達するように形成されている。また、拡散抵抗部RDのコンタクトCR1、CR2はDeepN+領域4pに形成した高濃度N+領域4qの部分に設けられている。なお、この実施形態においても、N−層4b中にDeepN+領域4pを形成するので、コンタクトCIは形成していない。
この構成によれば、拡散抵抗部RDとなるDeepN+領域4pを包囲する絶縁分離トレンチ3の外周部の第2半導体部5とコンタクトCGで同電位となるように設けている。これにより、拡散抵抗部RDの絶縁分離トレンチ3の界面部分での電界を小さくし、拡散抵抗部RDの絶縁分離トレンチ3との界面に電流経路が形成されることを防ぎ、抵抗値の変化を抑えることができる。
(第23実施形態)
図30は第23実施形態を示すものである。上記した各実施形態で示した抵抗素子として構成した拡散抵抗部RDを回路に応用した例を示している。なお、以下の実施形態で説明する拡散抵抗部RDは、回路に使用する場合などにおいて、オフセット調整などの抵抗値設定を調整するようにしたものである。
図30は第23実施形態を示すものである。上記した各実施形態で示した抵抗素子として構成した拡散抵抗部RDを回路に応用した例を示している。なお、以下の実施形態で説明する拡散抵抗部RDは、回路に使用する場合などにおいて、オフセット調整などの抵抗値設定を調整するようにしたものである。
図30の回路は、拡散抵抗部RDを、コンパレータ40に設定する基準電圧設定用の抵抗41、42に適用したものである。この構成において、拡散抵抗部RDとしての抵抗41は、例えば第1実施形態で示したPベース領域4cを用いて形成したものである。図中のシンボルで示すように、抵抗の高電位側の端子が抵抗41に沿うようにして電位を付与して抵抗値の変動を抑制するようにしている。
一方、拡散抵抗部RDとしての抵抗42は、第1実施形態で説明したように、第2半導体部5に与える電位によって拡散抵抗部RDの抵抗値が変動することを積極的に利用して抵抗値を調整する機能を有するものとして使用している。図中のシンボルで示すように、抵抗に電位を付与するための電位調整部としてD/A変換回路42aを付随した構成としている。
上記構成によれば、抵抗41は前述した各実施形態で示したような拡散抵抗部RDを用いることで安定した抵抗値を有するものとして使用できる。また、抵抗42は、D/A変換回路42aにより抵抗42を構成する拡散抵抗部RDの第2半導体部に付与する電位を調整することができる。これにより、抵抗41と42とで設定するコンパレータ40の参照電圧Vrefを調整して設定することができる。
(第24実施形態)
図31は第24実施形態を示すもので、以下、第23実施形態と異なる部分について説明する。図31の回路は、拡散抵抗部RDを、オペアンプ50に設定するゲイン設定用の抵抗51、52に適用したものである。
図31は第24実施形態を示すもので、以下、第23実施形態と異なる部分について説明する。図31の回路は、拡散抵抗部RDを、オペアンプ50に設定するゲイン設定用の抵抗51、52に適用したものである。
この構成において、拡散抵抗部RDとしての抵抗51は、例えば第1実施形態で示したPベース領域4cを用いて形成したものである。抵抗51の高電位側の端子が抵抗51に沿うようにして電位を付与して抵抗値の変動を抑制するようにしている。一方、拡散抵抗部RDとしての抵抗52は、電位調整部としてD/A変換回路52aを付随した構成としている。
上記構成によれば、抵抗52の抵抗値をD/A変換回路52aにより第2半導体部に付与する電位を調整することでオペアンプ50のゲイン調整をすることができる。
上記構成によれば、抵抗52の抵抗値をD/A変換回路52aにより第2半導体部に付与する電位を調整することでオペアンプ50のゲイン調整をすることができる。
(第25実施形態)
図32は第25実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。図32に示す回路は、コンパレータ60の構成を示しており、この構成において拡散抵抗部RDを用いた構成によりオフセット調整を行う機能を設けたものである。
図32は第25実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。図32に示す回路は、コンパレータ60の構成を示しており、この構成において拡散抵抗部RDを用いた構成によりオフセット調整を行う機能を設けたものである。
図32において、コンパレータ60の回路構成は、直流電源Vcから電流源61、トランジスタ62、63および拡散抵抗部RDからなる抵抗64を直列にしてグランドに接続されている。また、直流電源Vcから電流源61、トランジスタ65、66および拡散抵抗部RDからなる抵抗67を直列にしてグランドに接続されている。
トランジスタ62のベースは正の入力端子INPとされ、トランジスタ65のベースは負の入力端子INMとされる。トランジスタ63および66はカレントミラー回路を構成している。抵抗64は、電位調整部としてD/A変換回路64aを付随した構成である。抵抗67は低電位側(グランド側)の端子が抵抗67に沿うようにして電位を付与して抵抗値の変動を抑制するようにしている。
出力回路部は、直流電源Vcから電流源68、トランジスタ69を直列にしてグランドに接続されている。トランジスタ69のベースはトランジスタ66のコレクタに接続される。トランジスタ69のコレクタは出力端子OUTとされる。
上記構成によれば、抵抗64の抵抗値をD/A変換回路64aにより第2半導体部に付与する電位を調整することでコンパレータ60のオフセット調整をすることができる。
上記構成によれば、抵抗64の抵抗値をD/A変換回路64aにより第2半導体部に付与する電位を調整することでコンパレータ60のオフセット調整をすることができる。
(第26実施形態)
図33および図34は第26実施形態を示すもので、以下、第25実施形態と異なる部分について説明する。図33に示す回路は、第25実施形態のコンパレータ60と類似するコンパレータ70を示している。この構成においては、同様にしてオフセット調整を可能にしているが、ここでは、温度変動に対応して自動的にオフセット調整を行うものである。
図33および図34は第26実施形態を示すもので、以下、第25実施形態と異なる部分について説明する。図33に示す回路は、第25実施形態のコンパレータ60と類似するコンパレータ70を示している。この構成においては、同様にしてオフセット調整を可能にしているが、ここでは、温度変動に対応して自動的にオフセット調整を行うものである。
このコンパレータ70は、抵抗64に代えて抵抗71を設けている。また、電位調整部として温度検出部72を設けている。これは、温度検出部72が検出する温度情報に基づいて抵抗72の抵抗値を調整するものである。
図34は温度検出部72の電気的構成の一例を示している。直流電源Vcから定電流源73、ダイオードを複数個直列に接続した温度検出素子74を直列にしてグランドに接続されている。温度検出素子74は複数個のダイオードの順方向電圧Vfを温度検出信号として出力する。この温度検出信号は、抵抗71を構成する拡散抵抗部RDの第2半導体部に対して電圧を付与し、拡散抵抗部RDの抵抗値を調整する。
このような第26実施形態によれば、温度変動に対応して温度検出部72により検出した温度検出信号に基づいて抵抗71の抵抗値のオフセット調整を自動的に行うことができるようになる。これにより、コンパレータ70のオフセットの温度依存性を改善することができる。
なお、上記実施形態では、温度検出部として複数個のダイオードを直列接続したものの順方向電圧Vfにより検出する構成としているが、これに限らず、単一のダイオードの順方向電圧を利用することもできるし、この温度検出信号に基づいて回路により信号処理を行って抵抗71(もしくは抵抗67)に付与する構成とすることもできる。
さらには、ダイオード以外の感温素子を用いて温度検出部を構成することもできる。
さらには、ダイオード以外の感温素子を用いて温度検出部を構成することもできる。
(他の実施形態)
なお、本発明は、上述した一実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
なお、本発明は、上述した一実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
上記各実施形態では、拡散抵抗部RDを形成する基板としてSOI基板にN型の半導体層を形成したものを用いた場合で示したが、これに限らず、P型の半導体層を形成したものを用いることもできる。この場合においても、同様の考え方を用いて拡散抵抗部RDを構成することができる。
なお、P型の半導体層を用いる場合には、絶縁分離トレンチの外周部に設ける第2半導体部についてもP+層あるいはPウェルなどを用いて構成することもできる。
第1半導体部4にコンタクトCIを設けて抵抗島の電位を設定するようにしているが、これは必要に応じて設けることができる。用途によっては、第1半導体部4の島電位のコンタクトCIあるいは埋め込みN+層4aも省略した構成を採用することができる。
第1半導体部4にコンタクトCIを設けて抵抗島の電位を設定するようにしているが、これは必要に応じて設けることができる。用途によっては、第1半導体部4の島電位のコンタクトCIあるいは埋め込みN+層4aも省略した構成を採用することができる。
図面中、1は支持基板、2は埋め込み絶縁膜、3、3a、10、12、14、14a、17、19、21、24、26、28、29、30、31は絶縁分離トレンチ、4は第1半導体部、4c、13、16はPベース領域(拡散抵抗部)、4gはPウェル領域(拡散低後部)、4hはN+領域(拡散抵抗部)、4jはP+領域(拡散抵抗部)、4mはN+領域(拡散抵抗部)、4pはDeepN+領域(拡散抵抗部)、5、5a、5b、11、15、15a、18、20、20a、20b、25、27は第2半導体部、40、60、70はコンパレータ、41、42、51、52、64、67、71は抵抗(拡散抵抗部)、50はオペアンプ、42a、52a、64aは電位調整部、72は温度検出部、74はダイオード、RDは拡散抵抗部、CR1はコンタクト(第1の端子)、CR2はコンタクト(第2の端子)、CR3はコンタクト(第3の端子)、CI、CG、CG1、CG2はコンタクト、R1は低電位側抵抗端子、R2は高電位側抵抗端子、W1〜W6は配線部である。
Claims (13)
- 埋め込み絶縁膜(2)上に設けられた半導体層(4、5)と、
前記半導体層に設けられ絶縁分離トレンチ(3、3a、10、12、14、14a、17、19、21、24、26、28、29、30、31)で包囲された第1半導体部(4)と、
前記第1半導体部に設けられる拡散抵抗部(4c、4g、4h、4j、4m、4p、13、16)と、
前記拡散抵抗部に沿う位置で前記絶縁分離トレンチを挟んだ側に設けられた第2半導体部(5、5a、5b、11、15、15a、18、20、20a、20b、25、27)と、
前記拡散抵抗部の一部と前記第2半導体部とを同電位にする配線部(W2、W3、W4、W6)と
を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記配線部(W2)は、前記拡散抵抗部に形成される第1および第2の端子(CR1、CR2)のいずれか一方に接続されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記配線部は、前記拡散抵抗部に形成される第1および第2の端子の間のいずれかの位置に設けられる第3の端子(CR3)に接続されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第2半導体部(5、18)は、前記第1半導体部を包囲するように設けられることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第2半導体部(11、20、20a、20b、25、27)は、前記第1半導体部の三方を包囲するように設けられることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第2半導体部(15、15a)は、前記第1半導体部の前記拡散抵抗部の一部に沿うように設けられることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第1半導体部(4)は、前記拡散抵抗部(4c)の一部と同電位になるように前記配線部(W2)と接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第2半導体部(25、27)に対して前記第1半導体部(4)が2個設けられ、
2個の前記第1半導体部にそれぞれ形成された拡散抵抗部(4c)が直列に接続され、
前記第2半導体部は前記2個の拡散抵抗部の共通接続点と同電位になるように前記配線部(W4)が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第1半導体部(13)に対して前記第2半導体部(5a、5b)が2個設けられ、
2個の前記第2半導体部は、一方が前記第1半導体部の第1の端子(CR1)に接続され、他方が前記第1半導体部の第2の端子(CR2)に接続されるように前記配線部が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第1半導体部(4)に対して前記第2半導体部(5、11)が一部で接続されるように形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 埋め込み絶縁膜上に設けられた半導体層と、
前記半導体層に設けられ絶縁分離トレンチで包囲された第1半導体部と、
前記第1半導体部に設けられる拡散抵抗部(41、42、51、52、64、67、71)と、
前記拡散抵抗部の電位勾配が発生する方向に沿う位置で前記絶縁分離トレンチを挟んだ側に設けられた第2半導体部と、
前記第2半導体部に所定電位を付与する電位設定部(42a、52a、64a、72)と
を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項11に記載の半導体装置において、
前記電位設定部(42a、52a、64a)は、固定的な電位を付与することにより前記拡散抵抗部(41、42、51、52、64、67)を所定の抵抗値に設定することを特徴とする半導体装置。 - 請求項11に記載の半導体装置において、
前記拡散抵抗部の温度を検出する温度検出部(72)を設け、
前記電位設定部は、前記温度検出部の検出温度に基づいて制御電位を付与することにより前記拡散抵抗部(71)の抵抗値を制御することを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015029564A JP2016152335A (ja) | 2015-02-18 | 2015-02-18 | 半導体装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11245006B2 (en) * | 2015-02-23 | 2022-02-08 | Polar Semiconductor, Llc | Trench semiconductor device layout configurations |
-
2015
- 2015-02-18 JP JP2015029564A patent/JP2016152335A/ja active Pending
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