JP3963177B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
この発明は、基準電圧を発生させる半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device that generates a reference voltage.
従来、この種の半導体装置としては、例えば特許文献1に記載された半導体装置がある。以下、図17を参照して、この装置の構成、並びに動作について簡単に説明する。なお、図17はこの半導体装置の回路構成を示す回路図である。
Conventionally, as this type of semiconductor device, for example, there is a semiconductor device described in
同図17に示されるように、この回路は、バンドギャップ基準(band gap reference)回路と称呼される基準電圧発生回路であり、大きくは、出力部P1と、電圧補償部P2と、カレントミラー部CMとを有して構成されている。 As shown in FIG. 17, this circuit is a reference voltage generation circuit called a band gap reference circuit, and mainly includes an output unit P1, a voltage compensation unit P2, and a current mirror unit. CM.
このうち、出力部P1は、出力用のNPNトランジスタTr1、並びに分圧抵抗R1およびR2を有して構成されている。ここでは、電源に接続される電源端子TE1から供給される電流が、トランジスタTr1、並びに分圧抵抗R1およびR2を通じてグランドへ流れ込むようになっている。そして、トランジスタTr1のエミッタコレクタ間抵抗と分圧抵抗R1およびR2とにより電源端子TE1の電源電圧(電源電位)が分圧されてその電位が出力端子TE2に出力される。 Among these, the output part P1 includes an output NPN transistor Tr1 and voltage dividing resistors R1 and R2. Here, the current supplied from the power supply terminal TE1 connected to the power supply flows into the ground through the transistor Tr1 and the voltage dividing resistors R1 and R2. The power supply voltage (power supply potential) of the power supply terminal TE1 is divided by the resistance between the emitter and collector of the transistor Tr1 and the voltage dividing resistors R1 and R2, and the potential is output to the output terminal TE2.
また、電圧補償部P2は、変圧器(定電流源)TS、電圧制御用のPNPトランジスタTr2およびダイオードDI、そしてNPNトランジスタTr3およびTr4、並びに抵抗R3およびR4を有して構成されている。そしてここでは、電気的に接続されたトランジスタTr2のエミッタとトランジスタTr1のベースとに対して、電源端子TE1から変圧器TSを通じて定電流Ioとされた電流が供給されるようになっている。このため、上記出力端子TE2の出力電位が、トランジスタTr2のエミッタ電流に対応するようになる。なお、抵抗R3の抵抗値は、トランジスタTr3とトランジスタTr4とのエミッタ電流が等しくなるように設定されている。また、トランジスタTr3のエミッタサイズに対するトランジスタTr4のエミッタサイズの面積比はN(自然数)倍に設定されている。 The voltage compensation unit P2 includes a transformer (constant current source) TS, a PNP transistor Tr2 and a diode DI for voltage control, NPN transistors Tr3 and Tr4, and resistors R3 and R4. Here, a current having a constant current Io is supplied from the power supply terminal TE1 to the emitter of the transistor Tr2 and the base of the transistor Tr1 through the transformer TS. For this reason, the output potential of the output terminal TE2 corresponds to the emitter current of the transistor Tr2. The resistance value of the resistor R3 is set so that the emitter currents of the transistors Tr3 and Tr4 are equal. The area ratio of the emitter size of the transistor Tr4 to the emitter size of the transistor Tr3 is set to N (natural number) times.
また一方、カレントミラー部CMは、トランジスタTr2a〜Tr4aを有して構成されている。そして、これらトランジスタTr2a〜Tr4aは、上記トランジスタTr2〜Tr4の熱電圧を打ち消す態様で配設され、温度変化に伴う電圧変動を抑制する。 On the other hand, the current mirror unit CM is configured to include transistors Tr2a to Tr4a. And these transistors Tr2a-Tr4a are arrange | positioned in the aspect which negates the thermal voltage of the said transistors Tr2-Tr4, and suppresses the voltage fluctuation accompanying a temperature change.
このような回路では、例えば出力端子TE2の出力電位が低下あるいは上昇すると、上記分圧抵抗R1と分圧抵抗R2との間に位置する接点PCの電位も低下あるいは上昇することとなる。そしてこれに伴って、トランジスタTr3のコレクタ電流、並びにトランジスタTr2のエミッタ電流が減少あるいは増加するとともに、トランジスタTr1のエミッタ電流が増加あるいは減少する。こうして結局、出力端子TE2の出力電位が上昇あるいは低下して元の電位に戻り、出力端子TE2の出力電位が一定に保たれるようになる。 In such a circuit, for example, when the output potential of the output terminal TE2 decreases or increases, the potential of the contact PC located between the voltage dividing resistor R1 and the voltage dividing resistor R2 also decreases or increases. Along with this, the collector current of the transistor Tr3 and the emitter current of the transistor Tr2 decrease or increase, and the emitter current of the transistor Tr1 increases or decreases. Eventually, the output potential at the output terminal TE2 rises or falls to return to the original potential, and the output potential at the output terminal TE2 is kept constant.
また、抵抗R3の抵抗値をRe3、抵抗R4の抵抗値をRe4、ボルツマン定数をk、絶対温度をT、電荷量をq、トランジスタTr3に対するトランジスタTr4のエミッタサイズの面積比をNr、トランジスタTr3のベースエミッタ間電圧をVBE3として示すと、上記接点PCの電位VBGは、
VBG=2(Re4/Re3)×(kT/q)lnNr+VBE3
と表すことができる。
Further, the resistance value of the resistor R3 is Re3, the resistance value of the resistor R4 is Re4, the Boltzmann constant is k, the absolute temperature is T, the charge amount is q, the area ratio of the emitter size of the transistor Tr4 to the transistor Tr3 is Nr, and the transistor Tr3 When the base-emitter voltage is indicated as
V BG = 2 (Re4 / Re3) × (kT / q) lnNr +
It can be expressed as.
ここで、VBE3は負の温度係数をもっている。このため、上記Re3およびRe4、並びにNrの値として適切な値を選択することによって、出力端子TE2に出力される電位の温度特性を一定にすることができ、ひいては良好な温度特性の基準電圧を出力することができるようになる。
このように、上記半導体装置によれば、確かに良好な温度特性の基準電圧を出力することが可能となる。しかし、このような半導体装置では、回路規模の大規模化や消費電力の増大が避けられないものとなっている。具体的には、この半導体装置の出力部P1では、先の図17に示したように、電源端子TE1の電源電圧(電源電位)を抵抗R1およびR2により分圧してこれを、出力端子TE2の出力電位(基準電圧)としている。しかし、こうした回路(出力部P1)のみでは、電源電圧の変動や温度環境の変化に対して安定した基準電圧を得ることは難しい。そのため、上記従来の半導体装置では、良好な温度特性の基準電圧を発生させる上で、上記電圧補償部P2およびカレントミラー部CM、もしくはこれら回路に相当する回路が必須の構成となっており、ひいては回路規模の大規模化や消費電力の増大が避けられないものとなっている。 Thus, according to the semiconductor device, it is possible to output a reference voltage having a good temperature characteristic. However, in such a semiconductor device, an increase in circuit scale and an increase in power consumption are inevitable. Specifically, in the output unit P1 of this semiconductor device, as shown in FIG. 17, the power supply voltage (power supply potential) of the power supply terminal TE1 is divided by resistors R1 and R2, and this is divided into the output terminal TE2. Output potential (reference voltage). However, with only such a circuit (output unit P1), it is difficult to obtain a stable reference voltage against fluctuations in power supply voltage and changes in temperature environment. Therefore, in the conventional semiconductor device, in order to generate a reference voltage with good temperature characteristics, the voltage compensation unit P2 and the current mirror unit CM, or a circuit corresponding to these circuits, is indispensable. An increase in circuit scale and an increase in power consumption are inevitable.
また通常、こうした基準電圧を発生させる半導体装置においては、基準電圧の温度特性のみならず、ノイズの回り込み等もその性能に影響を与える。そのため、これらの要求を考慮しつつ、当該半導体装置にとって特に重要なパラメータである基準電圧の温度特性を安定させるようにする必要がある。上記従来の半導体装置においてこうした要求を満足するためには、上記電圧補償部P2およびカレントミラー部CMをチップ上にバランス良く配置する必要があり、チップ上の素子配置に関する設計の自由度は大きく制限されることとなる。そして、パワー素子等、熱源となる素子との混載回路や、高速動作の要求される回路では、こうした設計自由度の制限が特に顕著となる。 In general, in a semiconductor device that generates such a reference voltage, not only the temperature characteristics of the reference voltage but also noise wrapping affects the performance. Therefore, it is necessary to stabilize the temperature characteristics of the reference voltage, which is a particularly important parameter for the semiconductor device, in consideration of these requirements. In order to satisfy such a requirement in the conventional semiconductor device, the voltage compensation unit P2 and the current mirror unit CM must be arranged on the chip in a well-balanced manner, and the degree of design freedom regarding the element arrangement on the chip is greatly limited. Will be. Such a restriction on the degree of freedom of design becomes particularly noticeable in a mixed circuit with a heat source element such as a power element or a circuit that requires high-speed operation.
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、簡素な回路構成であれ、安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させることのできる半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of generating a reference voltage having stable temperature characteristics even with a simple circuit configuration.
こうした目的を達成するため、請求項1に記載の半導体装置では、トレンチによって分離された2つの半導体領域のそれぞれに少なくとも1つのダイオードが形成されるとともに、それら各半導体領域に形成されるダイオードのカソード端子同士もしくはアノード端子同士が電気的に直列に接続されて且つ、それら直列に接続されたダイオードの他端のアノード端子もしくはカソード端子が互いに異なる電位におかれることで、少なくともそれら直列に接続されたダイオードの順方向電圧とブレイクダウン電圧とが含まれるかたちでの基準電圧を発生させる構造とする。
In order to achieve these objects, in the semiconductor device according to
トレンチによって分離された隣り合う2つの半導体領域にそれぞれ形成されるダイオードは、いわゆるペア性を有するようになる。すなわち、それらダイオードについては、略同一の製造条件をもって形成することができるとともに、温度環境をはじめとする使用時の環境を揃えることができるようになる。そして、こうしたペア性を有するダイオードのカソード端子同士あるいはアノード端子同士が直列に接続されることとすれば、それらダイオードは互いに順方向電圧とブレイクダウン電圧(逆方向電圧)との温度特性を互いに打ち消し合うようになる。このため、少なくともそれらダイオードの順方向電圧とブレイクダウン電圧とが含まれるかたちでの基準電圧を発生させるようにすることで、優れた温度特性をもつ基準電圧が得られるようになる。このように、半導体装置としての上記構造によれば、簡素な回路構成であれ、安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させることができるようになる。
また、請求項1に記載の半導体装置ではさらに、前記2つの半導体領域の一方にトリミング可能な複数の配線を介して電気的に並列に接続された複数のダイオードが形成されて且つ、それら並列に接続されたダイオードが前記半導体領域の他方に形成されたダイオードと電気的に直列に接続される構造とする。
こうした構造をとる半導体装置においては、電気的に直列に接続されたダイオードの順方向電圧とブレイクダウン電圧との温度特性(特にブレイクダウン電圧の温度特性)が、それら電気的に並列に接続された複数のダイオードのそれぞれに形成されるpn接合面積に相関する。そして、当該半導体装置から出力される基準電圧の温度特性は、それら電気的に並列に接続された複数のダイオードのそれぞれに形成されるpn接合面積の総和に相関することとなる。そこで上記構造によれば、これらダイオードがトリミング可能な複数の配線を介して電気的に並列に接続されているため、これらトリミング可能な配線を選択的にトリミングすることにより、上記温度特性に相関するpn接合面積の総和を所望の値に調整することができるようになる。すなわち、半導体装置としての上記構造によれば、当該半導体装置から出力される基準電圧やその温度特性を容易に調整することができるようになる。
Diodes respectively formed in two adjacent semiconductor regions separated by the trench have a so-called pair property. That is, these diodes can be formed under substantially the same manufacturing conditions, and the environment in use including the temperature environment can be made uniform. If the cathode terminals or the anode terminals of the diodes having such a pair property are connected in series, the diodes cancel out the temperature characteristics of the forward voltage and the breakdown voltage (reverse voltage). Will fit. Therefore, by generating a reference voltage that includes at least the forward voltage and breakdown voltage of the diodes, a reference voltage having excellent temperature characteristics can be obtained. Thus, according to the above structure as a semiconductor device, a reference voltage having stable temperature characteristics can be generated even with a simple circuit configuration.
Further, in the semiconductor device according to
In the semiconductor device having such a structure, the temperature characteristics of the forward voltage and breakdown voltage of the diodes electrically connected in series (particularly the temperature characteristics of the breakdown voltage) are electrically connected in parallel. It correlates with the pn junction area formed in each of the plurality of diodes. The temperature characteristic of the reference voltage output from the semiconductor device correlates with the sum of the pn junction areas formed in each of the plurality of diodes electrically connected in parallel. Therefore, according to the above structure, since these diodes are electrically connected in parallel via a plurality of trimmable wirings, the trimming wirings are selectively trimmed to correlate with the temperature characteristics. The total pn junction area can be adjusted to a desired value. That is, according to the structure as a semiconductor device, the reference voltage output from the semiconductor device and its temperature characteristics can be easily adjusted.
また、請求項2に記載の半導体装置では、前記2つの半導体領域が、それぞれ前記トレンチの側壁に不純物濃度の高められた拡散層を有するとともに、前記電気的に直列に接続されたダイオードは、これら拡散層にてコンタクトを形成する配線を介してそのカソード端子同士もしくはアノード端子同士が接続された構造とする。
In the semiconductor device according to
このような構造において拡散層は、前記2つの半導体領域を分離するトレンチを形成する際に用いたマスクをそのままマスクとして用いて当該トレンチの側壁に不純物を導入することにより、容易に形成することができる。このため、上記構造によれば、当該半導体装置の製造をより容易とすることができるようになる。 In such a structure, the diffusion layer can be easily formed by introducing impurities into the side walls of the trench using the mask used when forming the trench separating the two semiconductor regions as it is. it can. For this reason, according to the said structure, manufacture of the said semiconductor device can be made easier now.
またこの場合、前記拡散層にてコンタクトを形成する配線としては、請求項3に記載のように、前記2つの半導体領域のそれぞれに形成された前記拡散層を短絡するかたちでトレンチ内に埋設された導体膜からなるものを用いることが特に有効である。こうすることで、トレンチ内に埋設された導体膜によって前記拡散層が短絡されるようになる。これにより、簡素な構造をもつ配線によって前記各半導体領域に形成されるダイオードが電気的に直列に接続されるようになり、ひいては当該半導体装置自体の構造の簡素化が図られることとなる。ちなみに、上記導体膜が埋設されるトレンチとしては、前記2つの半導体領域を分離するトレンチ、および当該配線用に形成されたトレンチのいずれを用いるようにしてもよい。
Further, in this case, as the wiring for forming the contact in the diffusion layer, as described in
また、上記請求項1〜3のいずれか一項に記載の発明に関しては、請求項4に記載のように、前記2つの半導体領域を、周囲が絶縁層にて囲繞されてそれら領域以外の他の領域と電気的に絶縁分離された構造とすることが特に有効である。
Further, in the invention according to any one of
こうした構造とすることで、前記2つの半導体領域、すなわち前記直列に接続されたダイオードが形成された各領域へのノイズがカットされるようになり、ひいては当該半導体装置のノイズ耐性も高められることとなる。またこのような構造によれば、pn接合にて分離する場合に形成されるような寄生ダイオードが形成されることはないため、半導体装置としてのリーク電流に対する耐性についてもこれを高めることができるようになる。 By adopting such a structure, noise to the two semiconductor regions, that is, the regions where the diodes connected in series are formed is cut, and the noise resistance of the semiconductor device is also improved. Become. Further, according to such a structure, a parasitic diode which is formed when the pn junction is separated is not formed, so that it is possible to increase the resistance against a leakage current as a semiconductor device. become.
またこの場合、請求項5に記載のように、前記2つの半導体領域が、SOI基板上でのトレンチアイソレーションによって前記他の領域と電気的に絶縁分離された構造とすることが有効である。
In this case, as described in
一般に、SOI基板やトレンチアイソレーションは、半導体プロセスにおいて使用されるものである。このため、このような構造とすることで、請求項4に記載の構造をより容易且つ好適に実現することができるようになる。
Generally, an SOI substrate and trench isolation are used in a semiconductor process. For this reason, it becomes possible to implement | achieve the structure of
また、請求項6に記載の半導体装置では、上記請求項1〜5のいずれか一項に記載の発明において、前記2つの半導体領域にそれぞれ1つのダイオードが形成されて且つ、それら各半導体領域に1つずつ形成されたダイオードが、少なくとも当該ダイオードを構成するP型およびN型からなる2つの半導体層の不純物濃度とこれら半導体層により形成されるpn接合の面積とを互いに同一とするかたちで形成された構造とする。
Further, in the semiconductor device according to
前記直列に接続されるダイオードとして前記2つの半導体領域にそれぞれ1つのダイオードが形成される場合には、それらダイオードの構造を揃えることにより、これらダイオードが互いに順方向電圧とブレイクダウン電圧との温度特性を好適に打ち消し合うようになる。そして、こうしたダイオードの構造としてのパラメータのうち、特にそれら順方向電圧とブレイクダウン電圧との温度特性に影響を与えるパラメータが、当該ダイオードを構成する2つの半導体層(P型の半導体層およびN型の半導体層)の不純物濃度およびこれら半導体層により形成されるpn接合の面積である。すなわち、当該半導体装置から出力される基準電圧の温度特性を改善する上で、上記構造は特に有効である。 When one diode is formed in each of the two semiconductor regions as the diodes connected in series, the temperature characteristics of the forward voltage and the breakdown voltage of these diodes can be obtained by aligning the structures of the diodes. Will preferably cancel each other out. Among the parameters as the structure of the diode, parameters that particularly affect the temperature characteristics of the forward voltage and the breakdown voltage have two semiconductor layers (P-type semiconductor layer and N-type) constituting the diode. The impurity concentration of the semiconductor layer) and the area of the pn junction formed by these semiconductor layers. That is, the above structure is particularly effective in improving the temperature characteristics of the reference voltage output from the semiconductor device.
また、請求項7に記載の半導体装置では、上記請求項1〜6のいずれか一項に記載の発明において、同じく前記2つの半導体領域にそれぞれ1つのダイオードが形成されて且つ、それら各半導体領域に1つずつ形成されたダイオードの逆方向耐圧が、それぞれ「5V」に設定された構造とする。
Further, in the semiconductor device according to claim 7, in the invention according to any one of
このような構造とすることで、前記直列に接続されるダイオードは互いに順方向電圧とブレイクダウン電圧との温度特性を略完全に打ち消し合うようになり、ひいては当該半導体装置から出力される基準電圧の温度特性の最適化が図られるようになる。 With this structure, the diodes connected in series cancel out the temperature characteristics of the forward voltage and the breakdown voltage almost completely, and as a result, the reference voltage output from the semiconductor device is reduced. The temperature characteristic can be optimized.
またこの場合には、請求項8に記載のように、前記逆方向耐圧5Vの2つのダイオードが各々、不純物濃度「5.8×1018cm-3」以上のN型からなる半導体層と、該N型からなる半導体層よりも高い不純物濃度のP型からなる半導体層とにより構成される構造とすることが有効である。 In this case, as described in claim 8, each of the two diodes having a reverse breakdown voltage of 5 V includes an N-type semiconductor layer having an impurity concentration of “5.8 × 10 18 cm −3 ” or more; It is effective to have a structure constituted by a P-type semiconductor layer having an impurity concentration higher than that of the N-type semiconductor layer.
こうした構造とすることで、前記逆方向耐圧5Vの2つのダイオードとしての機能が適正に維持されるようになる。ただし、上記N型からなる半導体層の不純物濃度を高くする場合、リーク電流耐性については逆に低下することとなる。そのため、当該N型からなる半導体層の不純物濃度はこのことを考慮しつつ所望のリーク電流耐性が確保される範囲に設定されることが好ましい。例えば、上記N型からなる半導体層の不純物濃度を「8.1×1018cm-3」以下に設定することとすれば、市場において要求の高いスペックである「1.0×10-6A」以下にリーク電流が抑えられるようになる。また、上記P型からなる半導体層の不純物濃度は、配線とオーミックコンタクトが形成される程度に高く設定されることが望ましい。 By adopting such a structure, the functions as the two diodes having the reverse withstand voltage of 5 V are properly maintained. However, when the impurity concentration of the N-type semiconductor layer is increased, the leakage current resistance is decreased. Therefore, it is preferable that the impurity concentration of the N-type semiconductor layer is set in a range in which desired leakage current resistance is ensured while taking this into consideration. For example, if setting the impurity concentration of the semiconductor layer made of the N-type to the "8.1 × 10 18 cm -3", a high specification of requirements in the market, "1.0 × 10 -6 A The leakage current can be suppressed below. Further, it is desirable that the impurity concentration of the P-type semiconductor layer is set high enough to form wiring and ohmic contact.
また上記請求項1〜8のいずれか一項に記載の発明においては、請求項9に記載のように、前記トリミング可能な複数の配線が各々、トリミング可能な抵抗体からなる構造とすることが特に有効である。
このような構造とすることにより、前記トリミングをより容易且つ適切に行うことができるようになり、ひいては当該半導体装置から出力される基準電圧やその温度特性をより容易に調整することができるようになる。
In the invention according to any one of
With such a structure, the trimming can be performed more easily and appropriately, and as a result, the reference voltage output from the semiconductor device and its temperature characteristics can be adjusted more easily. Become.
さらにこの場合、前記トリミング可能な抵抗体の材料としては、請求項10に記載のように、CrSiNを用いることが特に有効である。
CrSiNは温度特性に優れる材料である。そのため、上記構造とすることで、当該抵抗体を設けることによって懸念される基準電圧の温度特性の悪化が抑制されることとなる。
Further in this case, as the material of the trimmable resistor, as claimed in
CrSiN is a material having excellent temperature characteristics. Therefore, with the above structure, deterioration of the temperature characteristics of the reference voltage, which is a concern due to the provision of the resistor, is suppressed.
また、請求項11に記載のように、上記請求項1〜10のいずれか一項に記載の発明において、前記並列に接続された複数のダイオードが各々、第1の導電型からなる半導体層と、素子分離用の絶縁層にて互いに電気的に分離されるかたちで前記第1の導電型からなる半導体層の表面に形成された第2の導電型からなる複数の半導体層とによって構成される場合には、前記素子分離用の絶縁層が前記第2の導電型からなる半導体層よりも深く形成された構造とすることが特に有効である。
Further, as described in
こうした構造によれば、前記並列に接続された複数のダイオードをそれぞれ構成する上記2種の半導体層によって形成される各pn接合が、上記素子分離用の絶縁層よりも浅い位置に形成されるようになる。また、上記第2の導電型からなる半導体層は、上記第1の導電型からなる半導体層の表面においてその周囲が素子分離用の絶縁層によって囲繞されるかたちで形成される。このため、前記並列に接続されたダイオードによる各pn接合の面積は、上記素子分離用の絶縁層によって囲繞される各領域の面積、すなわち上記第2の導電型からなる各半導体層のサイズ(基板水平方向の断面面積)に対応したものとなる。これにより、設計段階でそれら第2の導電型からなる半導体層のサイズを適宜の値に設定することで容易に所望とされるpn接合の面積が得られるようになり、ひいては上記基準電圧やその温度特性の調整をより好適に行うことができるようになる。 According to such a structure, each pn junction formed by the two types of semiconductor layers that respectively constitute the plurality of diodes connected in parallel is formed at a position shallower than the element isolation insulating layer. become. The semiconductor layer of the second conductivity type is formed in such a manner that the periphery of the semiconductor layer of the first conductivity type is surrounded by an insulating layer for element isolation. For this reason, the area of each pn junction formed by the diodes connected in parallel is the area of each region surrounded by the element isolation insulating layer, that is, the size of each semiconductor layer (substrate) of the second conductivity type. (Cross-sectional area in the horizontal direction). This makes it possible to easily obtain the desired pn junction area by setting the size of the semiconductor layer of the second conductivity type to an appropriate value at the design stage. The temperature characteristics can be adjusted more suitably.
またこの場合、前記素子分離用の絶縁層としては、請求項12に記載のように、STI構造をとる絶縁膜を用いることができる。
Also in this case, as the insulating layer for the element isolation, as described in
一般に、こうしたSTI構造をとる絶縁膜は、半導体プロセスにおいて素子間分離(アイソレーション)に使用されるものであり、その形成方法も周知である。このため、請求項11に記載の構造を実現する場合は、このような構造として特に有効である。
Generally, the insulating film take S TI structure was Hiroshi is intended to be used for inter-element isolation (isolation) in a semiconductor process, it is also well known a method of forming the same. Therefore, when realizing the structure according to
また、請求項13に記載の半導体装置では、上記請求項1〜12のいずれか一項に記載の発明において、前記並列に接続された複数のダイオードおよびこれらダイオードと直列に接続された前記ダイオードの逆方向耐圧が、それぞれ「5V」に設定された構造とする。
In the semiconductor device according to
このような構造とすることで、前記電気的に直列に接続されたダイオードが互いに順方向電圧とブレイクダウン電圧との温度特性を好適に打ち消し合うようになり、ひいては当該半導体装置から出力される基準電圧の温度特性の最適化が図られるようになる。 With such a structure, the electrically connected diodes preferably cancel each other out of the temperature characteristics of the forward voltage and the breakdown voltage, and as a result, the reference output from the semiconductor device. The temperature characteristic of the voltage can be optimized.
またこの場合も、請求項14に記載のように、前記並列に接続された複数のダイオードおよびこれらダイオードと直列に接続された前記ダイオードが各々、不純物濃度「5.8×1018cm-3」以上のN型からなる半導体層と、該N型からなる半導体層よりも高い不純物濃度のP型からなる半導体層とにより構成される構造とすることが特に有効である。
Also in this case, as described in
こうした構造とすることで、前記逆方向耐圧5Vの2つのダイオードとしての機能が適正に維持されるようになる。またこの場合も、上記N型からなる半導体層の不純物濃度は所望のリーク電流耐性が確保される範囲に設定されることが好ましい。また、上記P型からなる半導体層の不純物濃度も、配線とオーミックコンタクトが形成される程度に高く設定されることが望ましい。 By adopting such a structure, the functions as the two diodes having the reverse withstand voltage of 5 V are properly maintained. Also in this case, it is preferable that the impurity concentration of the N-type semiconductor layer is set within a range in which desired leakage current resistance is ensured. Also, it is desirable that the impurity concentration of the P-type semiconductor layer be set high enough to form wiring and ohmic contact.
(第1の実施の形態)
図1〜図7に、この発明にかかる半導体装置についてその第1の実施の形態を示す。
この実施の形態にかかる半導体装置も、先の図17に例示した半導体装置と同様、基準電圧を出力する基準電圧発生回路である。ただし、この実施の形態の半導体装置では、図1および図2に示す構造とすることによって、簡素な回路構成で安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させるようにしている。
(First embodiment)
1 to 7 show a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention.
The semiconductor device according to this embodiment is also a reference voltage generation circuit that outputs a reference voltage, like the semiconductor device illustrated in FIG. However, in the semiconductor device of this embodiment, the structure shown in FIGS. 1 and 2 is used to generate a reference voltage having a stable temperature characteristic with a simple circuit configuration.
以下、同図1および図2を参照して、この実施の形態にかかる半導体装置の構造について詳述する。
はじめに、図1を参照して、この半導体装置の回路構成について説明する。なお、この図1において、先の図17に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
The structure of the semiconductor device according to this embodiment will be described in detail below with reference to FIGS.
First, the circuit configuration of this semiconductor device will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the same elements as those shown in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals, and redundant description of these elements is omitted.
同図1に示されるように、この回路では、電源端子TE1から変圧器TSを通じて例えば「100μA〜1mA」の定電流Ioとされた電流が、カソード端子同士で直列に接続されたダイオードTD11およびTD12を介してグランドに流れ込むようになっている。また、それらダイオードTD11およびTD12の上流側には、出力端子TE2が設けられている。そして、それらダイオードTD11およびTD12の順方向電圧およびブレイクダウン電圧(逆方向電圧)の総和として基準電圧が上記出力端子TE2に出力されるようになっている。ちなみに、上記ダイオードTD12は、いわゆるツェナーダイオードとして機能する。 As shown in FIG. 1, in this circuit, a constant current Io of , for example, “100 μA to 1 mA” from the power supply terminal TE1 through the transformer TS is converted into a diode TD11 connected in series between the cathode terminals and It flows into the ground via TD12. An output terminal TE2 is provided on the upstream side of the diodes TD11 and TD12. A reference voltage is output to the output terminal TE2 as the sum of the forward voltage and breakdown voltage (reverse voltage) of the diodes TD11 and TD12. Incidentally, the diode TD12 functions as a so-called Zener diode.
次に、図2を参照して、この半導体装置の構造について説明する。なお、この図2において、図2(a)はこの半導体装置の平面図、図2(b)は図2(a)のB−B線に沿った断面図である。ちなみに、これら図2(a)および(b)は、先の図1中に一点鎖線にて示される領域P10の平面図および断面図に相当する。 Next, the structure of this semiconductor device will be described with reference to FIG. 2A is a plan view of the semiconductor device, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A. Incidentally, FIGS. 2A and 2B correspond to a plan view and a cross-sectional view of a region P10 indicated by a one-dot chain line in FIG.
同図2(a)および(b)に示されるように、この半導体装置は、大きくは、例えばシリコンからなる半導体基板11と、例えば酸化シリコンからなる絶縁層12と、例えばN型のシリコンからなる半導体層13とが順に積層されて構成されている。なおここでは、これら半導体基板11、絶縁層12、そして半導体層13は、SOI(Silicon On Insulator)基板として形成されている。また、上記半導体層13の不純物濃度(表面濃度)は、「5.8×1018cm-3〜8.1×1018cm-3」に設定されている。また、同半導体層13の厚さは、例えば「10μm〜16μm」にされる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, this semiconductor device is roughly composed of a
そして、LOCOS構造をとるフィールド酸化膜I13、並びにトレンチT1によって周囲が囲繞されるかたちで上記半導体層13が区画され、上記トレンチT1によって分離された隣り合う2つの半導体領域SA11およびSA12が形成されている。また、上記トレンチT1には、同トレンチT1の溝内側壁に形成されて例えば酸化シリコンからなる絶縁膜13aと、該絶縁膜13aの内側に形成されて例えば多結晶シリコンからなる誘電膜13bとが埋設される。そして、上記半導体領域SA11およびSA12は、こうしたトレンチT1と上記絶縁層12とによってその周囲が完全に囲繞され、それら領域以外の他の領域と電気的に絶縁分離されている。ちなみに、ここでいうLOCOSとは、「LOCal Oxidation of Silicon」の略語である。
Then, the
また、これら半導体領域SA11およびSA12の表面には、上記半導体層13よりも高濃度な不純物が導入されてP型の半導体層D11bおよびD12bが形成されている。そして、これら半導体層D11bおよびD12bをそれぞれ囲繞するかたちで上記半導体層13よりも高濃度なN型からなる半導体層D11aおよびD12aが形成されている。また、これら半導体層D11aおよびD12aと半導体層D11bおよびD12bとは、それぞれLOCOS構造をとるフィールド酸化膜I11およびI12にて電気的に分離されている。
Further, impurities of higher concentration than the
ここで、N型の半導体層13とP型の半導体層D11bおよびD12bとの間には、それぞれpn接合が形成されるようになる。これにより、上記半導体領域SA11およびSA12には、それぞれダイオードTD11およびTD12が形成されることとなる。なお、上記半導体層D11aおよびD12a、並びに半導体層D11bおよびD12bの不純物濃度は、これら半導体層に接続される配線とオーミックコンタクトを形成すべく、例えば「1.0×1020cm-3」以上の濃度とされる。
Here, pn junctions are formed between the N-
また、上記半導体領域SA11およびSA12は、図2(a)中のB−B線に垂直な線を対称軸として線対称の関係を有している。すなわち、上記ダイオードTD11およびTD12は、半導体層D11bおよびD12bの不純物濃度、並びにこれら半導体層と半導体層13とによってそれぞれ形成されるpn接合の面積を等しくして共に逆方向耐圧「5V」のダイオードとして形成されている。
The semiconductor regions SA11 and SA12 have a line-symmetric relationship with a line perpendicular to the line BB in FIG. That is, the diodes TD11 and TD12 are formed as diodes having a reverse breakdown voltage of “5V” by making the impurity concentrations of the semiconductor layers D11b and D12b and the areas of the pn junctions formed by these semiconductor layers and the
さらに、半導体層13の上には絶縁膜14が形成されるとともに、同絶縁膜14が適宜パターニングされてコンタクトホールが形成され、そのコンタクトホールを埋め込むかたちで配線材料が成膜される。そして、この配線材料を適宜パターニングすることにより、配線M11〜M13が形成される。このうち、配線M11は、電源端子TE1(図1)と接続される電源配線であり、ダイオードTD11のアノード端子に相当する半導体層D11bとコンタクトを形成する。また、配線M12は、グランド(図1)と接続されるグランド配線であり、ダイオードTD12のアノード端子に相当する半導体層D12bとコンタクトを形成する。そして、配線M13は、上記ダイオードTD11とダイオードTD12とを直列に接続する配線であり、これらダイオードのカソード端子に相当する半導体層D11aおよびD12aの双方とコンタクトを形成する。そして、この実施の形態にかかる半導体装置においては、これら配線M11〜M13を通じて上記ダイオードTD11およびTD12に対して電圧を印加することにより、それら直列に接続されたダイオードTD11およびTD12の順方向電圧とブレイクダウン電圧との総和として基準電圧を発生させるようにしている。
Further, an insulating
次に、図3〜図5を参照して、この実施の形態にかかる半導体装置により出力される基準電圧の温度特性について説明する。なおこれら各図は、この実施の形態にかかる半導体装置と略同様の基本構造をもつ半導体装置を試料として測定された各種特性を示すグラフである。ここでは、これら試料として用いる各半導体装置についても、先の図2に示した要素と対応する要素には同図2中の符号を付して説明する。 Next, with reference to FIGS. 3 to 5, the temperature characteristic of the reference voltage output by the semiconductor device according to this embodiment will be described. Each of these figures is a graph showing various characteristics measured using a semiconductor device having a basic structure substantially similar to that of the semiconductor device according to this embodiment as a sample. Here, also about each semiconductor device used as these samples, the element corresponding to the element shown in previous FIG. 2 is attached | subjected and demonstrated in the code | symbol in FIG.
まず、図3に、ここで試料として用いる各半導体装置について、上記ダイオードTD11(TD12とした場合も同様)に対して逆方向に印加される電圧VZとそのときに流れる逆方向電流IZとの関係をグラフとして示す。なお、この図3において、図3(a)は図3(b)中に一点鎖線にて示される領域Aを拡大して示したグラフに相当する。 First, in FIG. 3, for each of the semiconductor devices used as with Sample, the diode TD11 (TD12 and also if the same) voltage V Z which is applied in the opposite direction to and the reverse current I Z flowing at that time The relationship is shown as a graph. In FIG. 3, FIG. 3A corresponds to a graph in which the region A indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3B is enlarged.
同図3中に示されるように、特性線L1や特性線L2にて示される試料については逆方向耐圧をはっきりと確認することはできない。しかし一方、特性線L3〜L8にて示される試料については、それぞれ「5V」、「6V」、「8V」、「8.5V」、「17V」、「22.5V」程度の逆方向耐圧を有していることがこのグラフから読み取れる。 As shown in FIG. 3, the reverse breakdown voltage cannot be clearly confirmed for the samples indicated by the characteristic line L1 and the characteristic line L2. On the other hand, the samples indicated by the characteristic lines L3 to L8 have reverse breakdown voltages of about “5V”, “6V”, “8V”, “8.5V”, “17V”, and “22.5V”, respectively. It can be read from this graph that it has.
図4(a)および(b)に、これら各試料について、上記ダイオードTD11およびTD12の順方向電圧およびブレイクダウン電圧(逆方向電圧)、並びにこれら電圧の総和として出力される基準電圧の温度特性を測定した結果をグラフとして示す。なおここでは、先の図3中の特性線L3およびL5にかかる試料についての測定結果のみを代表して示す。またこれら各図において、特性線L32およびL52、特性線L31およびL51、特性線L30およびL50は、ダイオードTD11の順方向電圧、ダイオードTD12のブレイクダウン電圧(逆方向電圧)、そしてこれら電圧の総和として出力される基準電圧についてその温度特性をそれぞれ示すものである。 4 (a) and 4 (b) show the forward voltage and breakdown voltage (reverse voltage) of the diodes TD11 and TD12 and the temperature characteristics of the reference voltage output as the sum of these voltages. The measurement results are shown as a graph. Here, only the measurement results for the samples on the characteristic lines L3 and L5 in FIG. 3 are shown as representatives. In these figures, characteristic lines L32 and L52, characteristic lines L31 and L51, characteristic lines L30 and L50 are the forward voltage of diode TD11, the breakdown voltage (reverse voltage) of diode TD12, and the sum of these voltages. The temperature characteristics of the output reference voltage are shown.
発明者らが上記各試料について測定を行った結果、上記ダイオードTD11およびTD12の順方向電圧およびブレイクダウン電圧の総和として出力される基準電圧の温度特性が一定となったのは、先の図3中の特性線L3にかかる試料、すなわち逆方向耐圧「5V」のダイオードTD11およびTD12を備える半導体装置だけであった。 As a result of measuring the above samples by the inventors, the temperature characteristic of the reference voltage output as the sum of the forward voltage and breakdown voltage of the diodes TD11 and TD12 becomes constant. It was only the sample concerning the characteristic line L3 in the inside, that is, the semiconductor device provided with the diodes TD11 and TD12 having the reverse breakdown voltage “5V”.
図4(a)に、この半導体装置(先の図3中の特性線L3にかかる試料)の温度特性を示す。同図4(a)に示されるように、この半導体装置では、特性線L32にて示されるダイオードTD11の順方向電圧(Vf)の温度特性が負の傾きをもつのに対し、特性線L31にて示されるダイオードTD12のブレイクダウン電圧(VZ)の温度特性は正の傾きをもっている。そして、これら電圧の総和として出力される基準電圧(VZ+Vf)の温度特性は、これら双方の温度特性が略完全に打ち消しあって一定(温度係数が略零)になっている。 FIG. 4A shows the temperature characteristics of this semiconductor device (the sample according to the characteristic line L3 in FIG. 3). As shown in FIG. 4A, in this semiconductor device, the temperature characteristic of the forward voltage (V f ) of the diode TD11 indicated by the characteristic line L32 has a negative slope, whereas the characteristic line L31. The temperature characteristic of the breakdown voltage (V Z ) of the diode TD12 indicated by ## EQU2 ## has a positive slope. The temperature characteristic of the reference voltage (V Z + V f ) output as the sum of these voltages is constant (temperature coefficient is substantially zero) because both of these temperature characteristics cancel each other out almost completely.
他方、その他の試料では、ダイオードTD11およびTD12が互いに順方向電圧とブレイクダウン電圧との温度特性を打ち消し合うことで基準電圧の温度特性が改善されるものの、同基準電圧の温度特性として一定(温度係数が略零)の温度特性を得るまでには至らなかった。 On the other hand, in the other samples, the diodes TD11 and TD12 cancel the temperature characteristics of the forward voltage and the breakdown voltage to improve the temperature characteristics of the reference voltage, but the temperature characteristics of the reference voltage are constant (temperature The temperature characteristic with a coefficient of approximately zero) was not achieved.
例えば、図4(b)に、先の図3中の特性線L5にかかる試料についての測定結果を示す。同図4(b)に示されるように、基準電圧(VZ+Vf)の温度特性(特性線L50参照)は、ブレイクダウン電圧(VZ)の温度特性(特性線L51参照)よりも改善されてはいるものの、未だ正の傾きをもって一定とはなっていない。 For example, FIG. 4B shows the measurement results for the sample according to the characteristic line L5 in FIG. As shown in FIG. 4B, the temperature characteristic of the reference voltage (V Z + V f ) (see the characteristic line L50) is improved over the temperature characteristic of the breakdown voltage (V Z ) (see the characteristic line L51). Although it has been done, it is still not constant with a positive slope.
ここで、この実施の形態にかかる半導体装置においては、ダイオードTD11およびTD12の逆方向耐圧が、それぞれ「5V」に設定されている。こうすることで、先の図4(a)に示したグラフからも明らかなように、これらダイオードTD11およびTD12は互いに順方向電圧とブレイクダウン電圧との温度特性を略完全に打ち消し合うようになり、ひいては当該半導体装置から出力される基準電圧の温度特性を略一定にすることができるようになる。 Here, in the semiconductor device according to this embodiment, the reverse breakdown voltages of the diodes TD11 and TD12 are each set to “5V”. By doing so, as is clear from the graph shown in FIG. 4A, the diodes TD11 and TD12 almost completely cancel out the temperature characteristics of the forward voltage and the breakdown voltage. As a result, the temperature characteristics of the reference voltage output from the semiconductor device can be made substantially constant.
次に、図5(a)および(b)に、試料としての2種類の半導体装置について、半導体層13の不純物濃度(表面濃度)とダイオードTD11(TD12とした場合も同様)の逆方向耐圧、並びに同半導体層13の不純物濃度(表面濃度)と当該半導体装置のリーク電流との関係をそれぞれグラフとして示す。なお、これら各図においてA11およびB11にて示されるデータは、不純物濃度「2.0×1020cm-3」のP型からなる半導体層D11b(D12b)とこれよりも濃度の低いN型からなる半導体層(薄い側半導体層)13とによって上記ダイオードTD11(TD12)が構成される半導体装置にかかるデータである。また一方、同図中にA12およびB12にて示されるデータは、この実施の形態にかかる半導体装置において、各半導体層の導電型が入れ替えられた構造と略同様の構造をもつ試料についてその測定結果を示すものである。より詳しくは、不純物濃度「2.0×1020cm-3」のN型からなる半導体層D11b(D12b)とこれよりも濃度の低いP型からなる半導体層(薄い側半導体層)13とによって上記ダイオードTD11(TD12)が構成される半導体装置にかかるデータである。また、図5(a)は、ダイオードTD11(TD12)に供給される定電流を「1mA」としたときの測定結果を示している。また一方、図5(b)は、ダイオードTD11(TD12)に印加する電圧を「(ダイオードの逆方向耐圧)−1V」としたときの測定結果を示している。
Next, in FIGS. 5A and 5B, for two types of semiconductor devices as samples, the impurity concentration (surface concentration) of the
ここでは、上記2種類の半導体装置(試料)のうち、半導体層13がN型からなる半導体装置について主に説明する。
同図5(a)中にA11にて示されるデータにみられるように、上記半導体層13がN型からなる半導体装置では、同半導体層13の不純物濃度を高くしていくと、これに伴って逆方向耐圧(VZ)は低下していき「5V」になったところで飽和する。またこのとき、同半導体層13の不純物濃度が「5.8×1018cm-3」になったところが飽和点となる。
Here, of the two types of semiconductor devices (samples), a semiconductor device in which the
As can be seen from the data indicated by A11 in FIG. 5A, in the semiconductor device in which the
ここで、この実施の形態にかかる半導体装置では、上記半導体層13の不純物濃度が「5.8×1018cm-3」以上に設定されている。これにより、図5(a)に示すグラフからも明らかなように、上記ダイオードTD11およびTD12の逆方向耐圧が「5V」にされるようになり、ひいてはこれらダイオードTD11およびTD12の機能が適正に維持されるようになる。
Here, in the semiconductor device according to this embodiment, the impurity concentration of the
また一方、上記半導体層13の不純物濃度を高くしていくと、図5(b)中にB11にて示されるデータにみられるように、リーク電流耐性については逆に低下することとなる。そのため、当該半導体層13の不純物濃度はこのことを考慮しつつ所望のリーク電流耐性が確保される範囲に設定されることが好ましい。この点、この実施の形態にかかる半導体装置においては、上記半導体層13の不純物濃度(表面濃度)が「5.8×1018cm-3〜8.1×1018cm-3」に設定されている。これにより、リーク電流についてもこれを、図5(b)に示すグラフからも明らかなように、市場において要求の高いスペックである「1.0×10-6A」以下に抑えることができるようになる。
On the other hand, when the impurity concentration of the
ちなみに、このような傾向は、図5(a)および(b)中にA12およびB12にて示されるデータにみられるように、上記2種類の半導体装置(試料)のうち、半導体層13がP型からなる半導体装置についても概ね共通したものとなっている。
Incidentally, such a tendency is seen in the data indicated by A12 and B12 in FIGS. 5A and 5B, among the two types of semiconductor devices (samples), the
次に、図6および図7を参照して、この実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について詳述する。なお、これら各図はこの半導体装置の製造プロセスを示す断面図である。
この製造に際しては、まず、図6(a)に示すように、上記半導体基板11上に絶縁層12および半導体層13が順に形成されたSOI基板を用意して、この上に例えば膜厚「1μm〜2μm」のNSG(Non dope Silicate Glass)からなるレジストRE1を塗布する。
Next, with reference to FIGS. 6 and 7, a method for manufacturing the semiconductor device according to this embodiment will be described in detail. Each of these figures is a cross-sectional view showing the manufacturing process of this semiconductor device.
In this manufacturing, first, as shown in FIG. 6A, an SOI substrate in which an insulating
次に、図6(b)に示すように、例えばフォトリソグラフィにより上記レジストRE1に所要のパターニングを行うとともに、このパターニングされたレジストRE1をマスクとして、例えばRIE等により選択的に半導体層13をエッチング除去してトレンチT1を形成する。
Next, as shown in FIG. 6B, necessary patterning is performed on the resist RE1 by, for example, photolithography, and the
そして、上記レジストRE1を除去した後、図6(c)に示す構造とすべく、例えば適宜の熱処理を施して上記トレンチT1の側壁を酸化させ、ここに上記絶縁膜13aを形成する。そしてこれに続けて、同トレンチT1を完全に埋め込むかたちで上記誘電膜13bを成膜し、その後、適宜の平坦化処理を施すことにより、図6(c)に示す構造とする。
Then, after removing the resist RE1, for example, an appropriate heat treatment is performed to oxidize the side wall of the trench T1 so as to obtain the structure shown in FIG. 6C, thereby forming the insulating
そして、図7(a)に示すように、例えばリン等のN型不純物のイオン注入を上記半導体層13に対して行うことにより、同半導体層13の不純物濃度を調整する。そしてその後、適宜の熱処理を施す。これにより、同半導体層13の不純物濃度(表面濃度)が「5.8×1018cm-3〜8.1×1018cm-3」とされるようになる。
Then, as shown in FIG. 7A, the impurity concentration of the
次に、図7(b)に示すように、例えば周知の選択酸化法により、先の図2に示される態様で、上記LOCOS構造をとるフィールド酸化膜I11〜I13を形成する。すなわち、酸化シリコン膜(パッド酸化膜)および窒化シリコン膜を順に成膜するとともに、例えばフォトリソグラフィにより上記窒化シリコン膜を選択的に除去して所望の箇所に開口部を形成する。そして、この窒化シリコン膜に覆われていない開口部のみを局所的に熱酸化して上記フィールド酸化膜I11〜I13を形成するとともに、上記形成した酸化シリコン膜(パッド酸化膜)および窒化シリコン膜を除去する。 Next, as shown in FIG. 7B, field oxide films I11 to I13 having the LOCOS structure are formed by a known selective oxidation method, for example, in the manner shown in FIG. That is, a silicon oxide film (pad oxide film) and a silicon nitride film are sequentially formed, and the silicon nitride film is selectively removed by, for example, photolithography to form an opening at a desired location. Then, only the openings not covered with the silicon nitride film are locally thermally oxidized to form the field oxide films I11 to I13, and the formed silicon oxide film (pad oxide film) and silicon nitride film are formed. Remove.
その後、例えば硼素等のP型不純物のイオン注入を選択的に行って上記半導体層D11bおよびD12bを形成するとともに、例えばリン等のN型不純物のイオン注入を選択的に行って上記半導体層D11aおよびD12aを形成し、図7(c)に示すような構造とする。この際、これら半導体層D11aおよびD12a、並びにD11bおよびD12bの形成は、上記フィールド酸化膜I11〜I13をマスクとして自己整合的に行われる。 Thereafter, ion implantation of P-type impurities such as boron is selectively performed to form the semiconductor layers D11b and D12b, and ion implantation of N-type impurities such as phosphorus is selectively performed to perform the semiconductor layers D11a and D12b. D12a is formed to have a structure as shown in FIG. At this time, the semiconductor layers D11a and D12a, and D11b and D12b are formed in a self-aligned manner using the field oxide films I11 to I13 as a mask.
さらにこれに続けて、所望のダイオードプロファイルを形成すべく適宜の熱処理を施し、上記各不純物領域を活性化させる。そしてこの上に、先の図2に示した態様で、上記絶縁膜14および配線M11〜M13がパターン形成されてこの半導体装置が完成する。
Subsequently, an appropriate heat treatment is performed to form a desired diode profile, and the impurity regions are activated. On this, the insulating
この実施の形態にかかる半導体装置においては、トレンチT1によって分離された隣り合う2つの半導体領域SA11およびSA12に、それぞれダイオードTD11およびTD12が形成されるため、これらダイオードTD11およびTD12はいわゆるペア性を有するようになる。すなわち、これらダイオードTD11およびTD12については、略同一の製造条件をもって形成することができるとともに、温度環境をはじめとする使用時の環境を揃えることができる。そして、こうしたダイオードTD11およびTD12のカソード端子同士を直列に接続することにより、それらダイオードは互いに順方向電圧とブレイクダウン電圧との温度特性を打ち消し合うようになる。このため、これらダイオードTD11およびTD12の順方向電圧とブレイクダウン電圧とが含まれるかたちでの基準電圧を発生させるようにすることで、優れた温度特性をもつ基準電圧が得られるようになる。これにより、この実施の形態にかかる半導体装置によれば、簡素な回路構成であれ、安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させることができるようになる。 In the semiconductor device according to this embodiment, the diodes TD11 and TD12 are formed in two adjacent semiconductor regions SA11 and SA12 separated by the trench T1, respectively. Therefore, the diodes TD11 and TD12 have a so-called pair property. It becomes like this. That is, the diodes TD11 and TD12 can be formed under substantially the same manufacturing conditions, and the environment in use including the temperature environment can be made uniform. By connecting the cathode terminals of the diodes TD11 and TD12 in series, the diodes cancel out the temperature characteristics of the forward voltage and the breakdown voltage. For this reason, a reference voltage having excellent temperature characteristics can be obtained by generating a reference voltage that includes the forward voltage and breakdown voltage of the diodes TD11 and TD12. As a result, the semiconductor device according to this embodiment can generate a reference voltage having stable temperature characteristics even with a simple circuit configuration.
以上説明したように、この実施の形態にかかる半導体装置によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
(1)トレンチT1によって分離される2つの半導体領域SA11およびSA12にそれぞれ形成されるダイオードTD11およびTD12のカソード端子同士を、配線M13を介して直列に接続する。一方、それら直列に接続されたダイオードTD11およびTD12の他端のアノード端子は、電源端子に接続される配線(電源配線)M11とグランドに接続される配線(グランド配線)M12とにそれぞれ接続される。そして、上記配線M11〜M13を通じてそれらダイオードTD11およびTD12に対して電圧を印加することにより、それら直列に接続されたダイオードTD11およびTD12の順方向電圧とブレイクダウン電圧との総和として基準電圧を発生させるようにした。これにより、簡素な回路構成であれ、安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させることができるようになる。
As described above, according to the semiconductor device of this embodiment, the following excellent effects can be obtained.
(1) The cathode terminals of the diodes TD11 and TD12 respectively formed in the two semiconductor regions SA11 and SA12 separated by the trench T1 are connected in series via the wiring M13. On the other hand, the anode terminals at the other ends of the diodes TD11 and TD12 connected in series are respectively connected to a wiring (power supply wiring) M11 connected to the power supply terminal and a wiring (ground wiring) M12 connected to the ground. . Then, by applying a voltage to the diodes TD11 and TD12 through the wirings M11 to M13, a reference voltage is generated as the sum of the forward voltage and the breakdown voltage of the diodes TD11 and TD12 connected in series. I did it. As a result, a reference voltage having stable temperature characteristics can be generated even with a simple circuit configuration.
(2)また、基準電圧発生回路としての回路構成の簡素化が図られることにより、前述したノイズの回り込み等に起因する設計自由度の制限が緩和されるとともに、当該半導体装置の集積されたICチップについてもこれを小型化することができるようになる。また、回路構成を簡素化することによって、その製造も容易となり、ひいては歩留りを向上させることもできるようになる。そのため、低コスト化や省エネルギー化も図られるようにもなる。 (2) Further, by simplifying the circuit configuration as the reference voltage generation circuit, the restriction on the degree of freedom in design due to the above-described noise wraparound is eased, and the integrated IC of the semiconductor device is also provided. This also makes it possible to reduce the size of the chip. Further, by simplifying the circuit configuration, the manufacture becomes easy, and as a result, the yield can be improved. Therefore, cost reduction and energy saving can be achieved.
(3)上記半導体領域SA11およびSA12としての構造を、周囲が絶縁層(ここでは絶縁層12および絶縁膜13a)にて囲繞されてそれら領域以外の他の領域と電気的に絶縁分離される構造とした。これにより、これら半導体領域SA11およびSA12、すなわち上記ダイオードTD11およびTD12が形成された各領域へのノイズがカットされ、ひいては当該半導体装置のノイズ耐性も高められることとなる。またこのような構造によれば、pn接合にて絶縁分離する場合に形成されるような寄生ダイオードが形成されることはないため、半導体装置としてのリーク電流に対する耐性についてもこれを高めることができるようになる。
(3) The structure of the semiconductor regions SA11 and SA12 is a structure in which the periphery is surrounded by an insulating layer (here, the insulating
(4)SOI基板を構成する絶縁層12と、トレンチT1とによって周囲が囲繞されるかたちで、上記半導体領域SA11およびSA12が形成された構造とした。一般に、SOI基板やトレンチアイソレーションは、半導体プロセスにおいて使用されるものである。このため、上記構造とすることで、上記(2)の効果を得ることのできる構造をより容易且つ好適に実現することができるようになる。
(4) The semiconductor regions SA11 and SA12 are formed in such a manner that the periphery is surrounded by the insulating
(5)上記各半導体領域SA11およびSA12に形成されたダイオードTD11およびTD12が、当該ダイオードを構成するP型の半導体層D11bおよびD12bおよびN型の半導体層13、並びにこれら半導体層によって形成されるpn接合の面積を互いに同一とするかたちで形成された構造とした。通常、上記2つのダイオードTD11およびTD12の構造を揃えることにより、これらダイオードは互いに順方向電圧とブレイクダウン電圧との温度特性を好適に打ち消し合うようになる。そして、こうしたダイオードの構造としてのパラメータのうち、特にそれら順方向電圧およびブレイクダウン電圧の温度特性に影響を与えるパラメータが、当該ダイオードを構成する2つの半導体層(P型の半導体層およびN型の半導体層)の不純物濃度およびこれら半導体層により形成されるpn接合の面積である。すなわち、当該半導体装置から出力される基準電圧の温度特性を改善するには、上記構造とすることが特に有効である。
(5) The diodes TD11 and TD12 formed in each of the semiconductor regions SA11 and SA12 include the P-type semiconductor layers D11b and D12b and the N-
(6)上記各半導体領域SA11およびSA12に形成されたダイオードTD11およびTD12の逆方向耐圧が、それぞれ「5V」に設定された構造とした。これにより、これらダイオードTD11およびTD12は、互いに順方向電圧とブレイクダウン電圧との温度特性を略完全に打ち消し合うようになり、ひいては当該半導体装置から出力される基準電圧の温度特性を略一定にすることができるようになる。 (6) The reverse breakdown voltage of the diodes TD11 and TD12 formed in the semiconductor regions SA11 and SA12 is set to “5V”, respectively. As a result, the diodes TD11 and TD12 cancel each other out of the temperature characteristics of the forward voltage and the breakdown voltage, thereby making the temperature characteristics of the reference voltage output from the semiconductor device substantially constant. Will be able to.
(7)ダイオードTD11およびTD12が、不純物濃度(表面濃度)「5.8×1018cm-3」以上のN型からなる半導体層13と、該半導体層13よりも高い不純物濃度のP型からなる半導体層D11bおよびD12bとによりそれぞれ構成される構造とした。これにより、先の図5(a)に示したグラフからも明らかなように、これらダイオードTD11およびTD12が逆方向耐圧「5V」のダイオードとされ、ひいてはこれらダイオードTD11およびTD12の機能が適正に維持されるようになる。
(7) The diodes TD11 and TD12 are formed of an N-
(8)さらに、同半導体層13の不純物濃度(表面濃度)を「8.1×1018cm-3」以下の濃度とした。これにより、先の図5(b)に示したグラフからも明らかなように、市場において要求の高いスペックである「1.0×10-6A」以下にリーク電流が抑えられることとなる。
(8) Further, the impurity concentration (surface concentration) of the
(9)また、半導体層D11aおよびD12a、並びに半導体層D11bおよびD12bの不純物濃度を、「1.0×1020cm-3」以上の濃度とした。これにより、これら半導体層と配線M11〜M13との間にそれぞれ好適にオーミックコンタクトが形成されるようになる。 (9) The impurity concentrations of the semiconductor layers D11a and D12a and the semiconductor layers D11b and D12b were set to “1.0 × 10 20 cm −3 ” or higher. Thereby, ohmic contacts are suitably formed between these semiconductor layers and the wirings M11 to M13.
(第2の実施の形態)
図8〜図10に、この発明にかかる半導体装置についてその第2の実施の形態を示す。
この実施の形態にかかる半導体装置も、先の第1の実施の形態の半導体装置と同様、基準電圧を出力する基準電圧発生回路であり、図8および図9に示す構造とすることによって、簡素な回路構成で安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させるようにしている。しかも、この実施の形態の半導体装置では、同図8および図9に示すように、先のダイオードTD11に代えて、トリミング可能な配線にて電気的に並列に接続される複数のダイオードTD21b〜TD21fを採用することにより、基準電圧の温度特性の調整を容易としている。
(Second Embodiment)
8 to 10 show a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention.
Similarly to the semiconductor device of the first embodiment, the semiconductor device according to this embodiment is a reference voltage generation circuit that outputs a reference voltage, and is simplified by adopting the structure shown in FIGS. A reference voltage having a stable temperature characteristic is generated with a simple circuit configuration. In addition, in the semiconductor device of this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of diodes TD21b to TD21f electrically connected in parallel by trimming wirings can be used instead of the previous diode TD11. By adopting, it is easy to adjust the temperature characteristics of the reference voltage.
以下、同図8および図9を参照して、この実施の形態にかかる半導体装置の構造について詳述する。
はじめに、図8を参照して、この半導体装置の回路構成について説明する。なお、この図8においても、先の図17に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。
Hereinafter, the structure of the semiconductor device according to this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
First, the circuit configuration of this semiconductor device will be described with reference to FIG. In FIG. 8 as well, the same elements as those shown in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals, and redundant description of these elements is omitted.
同図8に示されるように、この回路では、電源端子TE1から変圧器TSを通じて例えば「100μA〜1mA」の定電流Ioとされた電流が、並列に接続された抵抗体R2b〜R2fと、同じく並列に接続されたダイオードTD21b〜TD21f、そしてダイオードTD22を介してグランドに流れ込むようになっている。 As shown in FIG. 8, in this circuit, the current is a constant current I o, for example, "100μA~1mA" through transformer TS from the power supply terminal TE1 is, a resistor R2b~R2f connected in parallel, Similarly, the diodes TD21b to TD21f connected in parallel and the diode TD22 flow into the ground.
ここで、ダイオードTD21b〜TD21fのアノード端子はそれぞれ上記抵抗体R2b〜R2fに直列に接続されている。また、これらダイオードTD21b〜TD21fの他端のカソード端子は、それぞれ上記ダイオードTD22のカソード端子に直列に接続されている。そして、上記並列に接続された抵抗体R2b〜R2fの上流側には、出力端子TE2が設けられている。このように、この回路では、上記抵抗体R2b〜R2fによる電圧、並びに上記ダイオードTD21b〜TD21fおよびTD22の順方向電圧とブレイクダウン電圧(逆方向電圧)との総和として基準電圧が上記出力端子TE2に出力されるようになっている。ちなみに、上記ダイオードTD22は、いわゆるツェナーダイオードとして機能する。 Here, the anode terminals of the diodes TD21b to TD21f are connected in series to the resistors R2b to R2f, respectively. The cathode terminals at the other ends of the diodes TD21b to TD21f are connected in series to the cathode terminal of the diode TD22. An output terminal TE2 is provided on the upstream side of the resistors R2b to R2f connected in parallel. Thus, in this circuit, the reference voltage is applied to the output terminal TE2 as the sum of the voltage of the resistors R2b to R2f and the forward voltage and breakdown voltage (reverse voltage) of the diodes TD21b to TD21f and TD22. It is output. Incidentally, the diode TD22 functions as a so-called Zener diode.
また、この実施の形態にかかる半導体装置では、上記抵抗体R2b〜R2fがCrSiNからなるとともに、それら抵抗体がトリミング可能に形成されている。このCrSiNは温度特性に優れる材料であり、その抵抗値も比較的小さい。そのため、これら抵抗体R2b〜R2fによる電圧上昇や基準電圧の温度特性への影響は無視できる程小さくなっている。 In the semiconductor device according to this embodiment, the resistors R2b to R2f are made of CrSiN, and the resistors are formed so as to be trimmed. This CrSiN is a material having excellent temperature characteristics, and its resistance value is relatively small. For this reason, the voltage rise by the resistors R2b to R2f and the influence of the reference voltage on the temperature characteristics are so small that they can be ignored.
次に、図9を参照して、この半導体装置の構造について説明する。なお、この図9において、図9(a)はこの半導体装置の平面図、図9(b)は図9(a)のB−B線に沿った断面図である。ちなみに、これら図9(a)および(b)は、先の図8中に一点鎖線にて示される領域P20の平面図および断面図に相当する。 Next, the structure of this semiconductor device will be described with reference to FIG. In FIG. 9, FIG. 9A is a plan view of the semiconductor device, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 9A. Incidentally, FIGS. 9A and 9B correspond to a plan view and a cross-sectional view of a region P20 indicated by a one-dot chain line in FIG.
同図9(a)および(b)に示されるように、この半導体装置も、大きくは、例えばシリコンからなる半導体基板21と、例えば酸化シリコンからなる絶縁層22と、例えばN型のシリコンからなる半導体層23とが順に積層されて構成されている。なお、ここでも、これら半導体基板21、絶縁層22、そして半導体層23は、SOI基板として形成されている。また、上記半導体層23の不純物濃度(表面濃度)は、「5.8×1018cm-3〜8.1×1018cm-3」に設定されている。
As shown in FIGS. 9A and 9B, this semiconductor device is also largely made of a
そして、トレンチT2によって周囲が囲繞されるかたちで上記半導体層23が区画され、当該トレンチT2によって分離された隣り合う2つの半導体領域SA21およびSA22が形成されている。また、上記トレンチT2には、同トレンチT2の溝内側壁に形成されて例えば酸化シリコンからなる絶縁膜23aと、該絶縁膜23aの内側に形成されて例えば多結晶シリコンからなる誘電膜23bとが埋設される。そして、上記半導体領域SA21およびSA22は、こうしたトレンチT2と上記絶縁層22とによってその周囲が完全に囲繞され、それら領域以外の他の領域と電気的に絶縁分離されている。
The
また、これら半導体領域SA21およびSA22の表面には、それぞれ上記半導体層23よりも高濃度な不純物が導入されてP型の半導体層D21b〜D21fおよびD22bが形成されている。また、図9(a)および(b)に示す態様で、上記半導体層23よりも高濃度なN型からなる半導体層D21aおよびD22aがそれぞれパターン形成されている。そして、同じく図9(a)および(b)に示す態様でパターン形成されたSTI構造をとる絶縁膜(例えば酸化シリコン膜)I22およびI23によって、上記半導体層D21aおよびD22a、並びに半導体層D21b〜D21f、そして半導体層D22bがそれぞれ電気的に分離されている。ちなみに、ここでいうSTIとは、「Shallow Trench Isolation」の略語である。
Also, P-type semiconductor layers D21b to D21f and D22b are formed on the surfaces of the semiconductor regions SA21 and SA22 by introducing impurities at a higher concentration than the
また、上記STI構造をとる絶縁膜I23は、上記半導体層D21b〜D21fよりも深い形態をもって形成されている。より詳しくは、上記半導体層D21b〜D21fは、例えば「0.1μm〜0.3μm」の深さをもって形成される。一方、上記絶縁膜I23は、例えば「0.5μm」の深さをもって形成される。 The insulating film I23 having the STI structure is formed in a deeper form than the semiconductor layers D21b to D21f. More specifically, the semiconductor layers D21b to D21f are formed with a depth of, for example, “0.1 μm to 0.3 μm”. On the other hand, the insulating film I23 is formed with a depth of, for example, “0.5 μm”.
またここで、N型の半導体層23とP型の半導体層D21b〜D21fおよびD22bとの間には、それぞれpn接合が形成されるようになる。これにより、半導体領域SA21には、電気的に並列に接続されたダイオードTD21b〜TD21f(図8参照)が形成されることとなる。また一方、半導体領域SA22には、上記ダイオードTD22が形成されることとなる。なお、上記半導体層D21aおよびD22a、並びに半導体層D21b〜D21f、そして半導体層D22bの不純物濃度は、これら半導体層に接続される配線とオーミックコンタクトを形成すべく、例えば「1.0×1020cm-3」以上の濃度とされる。また、上記ダイオードTD21b〜TD21fおよびTD22の逆方向耐圧は「5V」に設定されている。
Here, pn junctions are formed between the N-
そして上述したように、この実施の形態にかかる半導体装置においては、半導体層D21b〜D21fがそれら半導体層よりも深く形成された絶縁膜I23によって電気的に分離されている。これにより、上記並列に接続された各ダイオードをそれぞれ構成する上記2種の半導体層、すなわちN型の半導体層23とP型の半導体層D21b〜D21fとによって形成される各pn接合が、上記絶縁膜I23よりも浅い位置に形成されるようになる。また、上記半導体層D21b〜D21fは、半導体層23の表面においてその周囲が絶縁膜I23にて囲繞されるかたちで形成される。このため、上記並列に接続されたダイオードTD21b〜TD21fによる各pn接合の面積は、上記絶縁膜I23によって囲繞される各領域の面積、すなわち上記各半導体層D21b〜D21fのサイズ(基板水平方向の断面面積)にそれぞれ対応したものとなる。
As described above, in the semiconductor device according to this embodiment, the semiconductor layers D21b to D21f are electrically separated by the insulating film I23 formed deeper than the semiconductor layers. As a result, the pn junctions formed by the two types of semiconductor layers respectively constituting the diodes connected in parallel, that is, the N-
さらに、半導体層23の上には絶縁膜24が形成されるとともに、同絶縁膜24が適宜パターニングされて抵抗体を形成するための開口部が形成される。そして、例えばAr、N2雰囲気にて例えばCr−Si合金をターゲットとしてスパッタリングを行うことにより、例えば厚さ「数μm」のCrSiNからなる抵抗体R2b〜R2fがその開口部に形成される。また、上記絶縁膜24が適宜パターニングされることによりコンタクトホールが形成され、そのコンタクトホールを埋め込むかたちで配線材料が成膜される。そして、この配線材料を適宜パターニングすることにより、配線M21b〜M21f、並びに配線M21〜M23が形成される。
Further, an insulating
このうち、配線M21b〜M21fは、それぞれ上記抵抗体R2b〜R2fを介して配線M21に接続されるとともに、同配線M21を介して電源端子TE1(図8)に接続される、いわば電源配線である。そして、これら配線M21b〜M21fは、ダイオードTD21b〜TD21fのアノード端子に相当する半導体層D21b〜D21fとそれぞれコンタクトを形成する。また、配線M22は、グランド(図8)と接続されるグランド配線であり、ダイオードTD22のアノード端子に相当する半導体層D22bとコンタクトを形成する。そして、配線M23は、上記ダイオードTD21b〜TD21fのそれぞれとダイオードTD22とを直列に接続する配線であり、これらダイオードのカソード端子に相当する半導体層D21aおよびD22aの双方とコンタクトを形成する。 Among these, the wirings M21b to M21f are connected to the wiring M21 through the resistors R2b to R2f, respectively, and are connected to the power supply terminal TE1 (FIG. 8) through the wiring M21. . The wirings M21b to M21f form contacts with the semiconductor layers D21b to D21f corresponding to the anode terminals of the diodes TD21b to TD21f, respectively. The wiring M22 is a ground wiring connected to the ground (FIG. 8), and forms a contact with the semiconductor layer D22b corresponding to the anode terminal of the diode TD22. The wiring M23 is a wiring that connects each of the diodes TD21b to TD21f and the diode TD22 in series, and forms a contact with both the semiconductor layers D21a and D22a corresponding to the cathode terminals of these diodes.
このように、この実施の形態にかかる半導体装置においても、上記ダイオードTD21b〜TD21fおよびTD22のカソード端子同士が配線M23を介して直列に接続されている。そして、上記各配線、並びに抵抗体R2b〜R2fを通じてこれらダイオードTD21b〜TD21fおよびTD22に対して電圧を印加することにより、それら直列に接続されたダイオードTD21b〜TD21fおよびTD22の順方向電圧とブレイクダウン電圧との総和として基準電圧を発生させるようにしている。すなわちこれにより、この実施の形態にかかる半導体装置によっても、簡素な構造で安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させることができるようになる。 Thus, also in the semiconductor device according to this embodiment, the cathode terminals of the diodes TD21b to TD21f and TD22 are connected in series via the wiring M23. The forward voltages and breakdown voltages of the diodes TD21b to TD21f and TD22 connected in series are applied by applying a voltage to the diodes TD21b to TD21f and TD22 through the wirings and the resistors R2b to R2f. The reference voltage is generated as the sum of In other words, the semiconductor device according to the present embodiment can generate a reference voltage having a simple structure and stable temperature characteristics.
次に、図10を参照して、この実施の形態にかかる半導体装置により出力される基準電圧の調整態様、並びに該基準電圧の温度特性の調整態様について説明する。なお、図10(a)はこの半導体装置により出力される基準電圧(Vf+VZ)と上記半導体層D21b〜D21fのサイズ(μm□)との関係を示すグラフである。そして、同図10(a)中のA21〜A23は、当該半導体装置がおかれる環境温度(Ta)が「−30℃」、「25℃」、「125℃」とされたときのデータをそれぞれ示している。また、図10(b)は上記ダイオードTD22のブレイクダウン電圧(VZ)の温度特性を示すグラフである。そして、同図10(b)中のB21〜B26は、半導体層D21b〜D21fの全てを同一サイズとしてそのサイズ(μm□)を、「2.4」、「4.0」、「6.0」、「8.0」、「10.0」、「14.0」としたときのデータをそれぞれ示している。また、これら図10(a)および(b)にかかる測定では、ダイオードに供給される定電流Io(図8参照)を「100μA」とした。また、ここでいう半導体層のサイズとは、当該半導体層についての基板水平方向の断面サイズを示すものである。例えば、「2.4(μm□)」は、「(縦寸法)×(横寸法)=2.4μm×2.4μm」といった断面サイズに相当する。 Next, with reference to FIG. 10, the adjustment mode of the reference voltage output by the semiconductor device according to this embodiment and the adjustment mode of the temperature characteristic of the reference voltage will be described. FIG. 10A is a graph showing the relationship between the reference voltage (V f + V Z ) output from this semiconductor device and the sizes (μm □) of the semiconductor layers D21b to D21f. A21 to A23 in FIG. 10A represent data when the environmental temperature (Ta) in which the semiconductor device is placed is “−30 ° C.”, “25 ° C.”, and “125 ° C.”, respectively. Show. FIG. 10B is a graph showing the temperature characteristics of the breakdown voltage (V Z ) of the diode TD22. B21 to B26 in FIG. 10B are the same size for all of the semiconductor layers D21b to D21f, and the sizes (μm □) are “2.4”, “4.0”, “6.0”. ”,“ 8.0 ”,“ 10.0 ”, and“ 14.0 ”, respectively. Further, in the measurements according to FIGS. 10A and 10B, the constant current I o (see FIG. 8) supplied to the diode was set to “100 μA”. In addition, the size of the semiconductor layer referred to here indicates a cross-sectional size of the semiconductor layer in the horizontal direction of the substrate. For example, “2.4 (μm □)” corresponds to a cross-sectional size of “(vertical dimension) × (horizontal dimension) = 2.4 μm × 2.4 μm”.
この実施の形態にかかる半導体装置において、上記並列に接続された5つのダイオードによる各pn接合の面積が、各半導体層D21b〜D21fのサイズ(基板水平方向の断面面積)にそれぞれ対応したものになっていることは上述した通りである。また、この実施の形態にかかる半導体装置により出力される基準電圧(特にダイオードTD22のブレイクダウン電圧)およびその温度特性は、図10(a)および(b)のグラフに見られるように、半導体層D21b〜D21fのサイズに相関するものとなっている。すなわち換言すれば、同基準電圧およびその温度特性は、上記並列に接続されたダイオードによる各pn接合の面積に相関するものとなっている。さらにより正確にいうと、同基準電圧およびその温度特性は、それら並列に接続されたダイオードによる各pn接合の面積の総和に相関するものとなる。 In the semiconductor device according to this embodiment, the area of each pn junction formed by the five diodes connected in parallel corresponds to the size of each of the semiconductor layers D21b to D21f (cross-sectional area in the substrate horizontal direction). As described above. Further, the reference voltage (particularly the breakdown voltage of the diode TD22) output from the semiconductor device according to this embodiment and the temperature characteristics thereof are shown in the graphs of FIGS. 10 (a) and 10 (b). It is correlated with the sizes of D21b to D21f. In other words, the reference voltage and its temperature characteristic correlate with the area of each pn junction formed by the diodes connected in parallel. More precisely, the reference voltage and its temperature characteristic correlate with the total area of the pn junctions formed by the diodes connected in parallel.
ここで、この実施の形態にかかる半導体装置においては、上記ダイオードTD21b〜TD21fがトリミング可能な抵抗体R2b〜R2fを介して電気的に並列に接続されている。このため、これら抵抗体R2b〜R2fを例えばレーザトリミングにより選択的にトリミングすることにより、上記pn接合面積の総和を容易に所望の値に調整することができるようになる。すなわちこれにより、当該半導体装置から出力される基準電圧やその温度特性をより容易に調整することができるようになる。また、こうした調整は、当該半導体装置をICチップとして切り出した後でも実施可能である。 Here, in the semiconductor device according to this embodiment, the diodes TD21b to TD21f are electrically connected in parallel via the trimming resistors R2b to R2f. For this reason, by selectively trimming these resistors R2b to R2f, for example, by laser trimming, the total pn junction area can be easily adjusted to a desired value. That is, the reference voltage output from the semiconductor device and its temperature characteristics can be adjusted more easily. Such adjustment can be performed even after the semiconductor device is cut out as an IC chip.
また、上記並列に接続されたダイオードTD21b〜TD21fによる各pn接合の面積が各半導体層D21b〜D21fのサイズ(基板水平方向の断面面積)にそれぞれ対応したものとなっている。これより、設計段階でそれら各半導体層D21b〜D21fのサイズを適宜の値に設定することで容易に所望とされるpn接合の面積が得られるようになり、ひいては上記基準電圧やその温度特性の調整をより好適に行うことができるようになる。 The areas of the pn junctions formed by the diodes TD21b to TD21f connected in parallel correspond to the sizes (cross-sectional areas in the substrate horizontal direction) of the semiconductor layers D21b to D21f, respectively. Thus, the desired pn junction area can be easily obtained by setting the size of each of the semiconductor layers D21b to D21f to an appropriate value at the design stage. As a result, the reference voltage and its temperature characteristics can be obtained. Adjustment can be performed more suitably.
なお、この実施の形態にかかる半導体装置も、先の図6および図7に示した製造プロセスと略同様の製造プロセスをもって製造される。
以上に説明したように、この第2の実施の形態にかかる半導体装置によっても、先の第1の実施の形態による上記(1)〜(4)および(6)〜(9)の効果と同様もしくはそれに準じた効果を得ることができるとともに、これに加えて、新たに次のような効果を得ることもできる。
The semiconductor device according to this embodiment is also manufactured by a manufacturing process substantially similar to the manufacturing process shown in FIGS.
As described above, the semiconductor device according to the second embodiment also has the same effects as the above-described (1) to (4) and (6) to (9) according to the first embodiment. Alternatively, effects similar to the above can be obtained, and in addition to this, the following effects can be newly obtained.
(10)半導体領域SA21には、トリミング可能な抵抗体R2b〜R2fを介して電気的に並列に接続されたダイオードTD21b〜TD21f(図8参照)が形成され、それらダイオードTD21b〜TD21fが、半導体領域SA22に形成されたダイオードTD22と電気的に直列に接続される構造とした。これにより、当該半導体装置から出力される基準電圧やその温度特性を容易に調整することができるようになる。また、上記基準電圧およびその温度特性の調整は、当該半導体装置をICチップとして切り出した後においても容易に実施することができるようになる。 (10) In the semiconductor region SA21, diodes TD21b to TD21f (see FIG. 8) electrically connected in parallel via trimmable resistors R2b to R2f are formed, and these diodes TD21b to TD21f are formed in the semiconductor region. The diode TD22 formed in SA22 is electrically connected in series. As a result, the reference voltage output from the semiconductor device and its temperature characteristics can be easily adjusted. Further, the adjustment of the reference voltage and its temperature characteristic can be easily performed even after the semiconductor device is cut out as an IC chip.
(11)また、上記抵抗体R2b〜R2fの材料として、CrSiNを用いるようにした。これにより、当該抵抗体R2b〜R2fを設けることによって懸念される基準電圧の温度特性の悪化が抑制されることとなる。また、CrSiNはトリミング性にも優れるため、上記抵抗体R2b〜R2fの材料として用いて特に有効である。 (11) Further, CrSiN is used as the material of the resistors R2b to R2f. Thereby, deterioration of the temperature characteristic of the reference voltage, which is a concern by providing the resistors R2b to R2f, is suppressed. In addition, since CrSiN is excellent in trimming properties, it is particularly effective when used as a material for the resistors R2b to R2f.
(12)上記半導体層D21b〜D21fが、それら半導体層よりも深く形成された素子分離用の絶縁層(ここではSTI構造をとる絶縁膜I23)によって電気的に分離される構造とした。これにより、上記基準電圧やその温度特性の調整をより容易且つ好適に行うことができるようになる。 (12) The semiconductor layers D21b to D21f are electrically isolated by an element isolation insulating layer (here, an insulating film I23 having an STI structure) formed deeper than the semiconductor layers. As a result, the reference voltage and its temperature characteristics can be adjusted more easily and suitably.
(13)また、半導体層D21b〜D21fをそれぞれ電気的に分離するための素子分離用の絶縁層として、STI構造をとる絶縁膜I23を用いるようにした。一般に、STI構造をとる絶縁膜は、LOCOS構造をとるフィールド酸化膜よりも容易に深く形成することができる。このため、上記(11)の効果を得ることのできる構造とするためには、こうした構造とすることが特に有効である。ちなみに、STI構造をとる絶縁膜では、深さ「0.5μm」程度のものも比較的容易に形成することができる。一方、LOCOS構造をとるフィールド酸化膜では、深さ「0.3μm」程度よりも深いものを形成することは困難である。 (13) The insulating film I23 having an STI structure is used as an insulating layer for element isolation for electrically isolating the semiconductor layers D21b to D21f. In general, an insulating film having an STI structure can be easily formed deeper than a field oxide film having a LOCOS structure. For this reason, in order to obtain a structure capable of obtaining the effect (11), it is particularly effective to adopt such a structure. Incidentally, an insulating film having an STI structure can be formed relatively easily with a depth of about “0.5 μm”. On the other hand, it is difficult to form a field oxide film having a LOCOS structure deeper than a depth of about “0.3 μm”.
(14)また、このSTI構造をとる絶縁膜は、半導体プロセスにおいて一般に、素子間分離(アイソレーション)に使用されるものであり、その形成方法も周知である。このため、素子分離用の絶縁層としてはこうしたSTI構造をとる酸化シリコンを用いて特に有効である。 (14) The insulating film having the STI structure is generally used for isolation (isolation) between elements in a semiconductor process, and its formation method is well known. For this reason, silicon oxide having such an STI structure is particularly effective as an insulating layer for element isolation.
(第3の実施の形態)
図11〜図13に、この発明にかかる半導体装置についてその第3の実施の形態を示す。
(Third embodiment)
11 to 13 show a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention.
この実施の形態にかかる半導体装置も、先の第1および第2の実施の形態の半導体装置と同様、基準電圧を出力する基準電圧発生回路である。そして、この実施の形態にかかる半導体装置も、その回路構成は、基本的に、先の図1に示した回路と同様である。ただし、この半導体装置では、上記ダイオードTD11およびTD12に代えて、ダイオードTD31およびTD32を採用している。そしてここでは、ダイオードTD32が、いわゆるツェナーダイオードとして機能する。また、この半導体装置では、図11に示す構造とすることによって、簡素な回路構成で安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させるとともに、その製造についてもこれを容易としている。 The semiconductor device according to this embodiment is also a reference voltage generation circuit that outputs a reference voltage, like the semiconductor devices of the first and second embodiments. The circuit configuration of the semiconductor device according to this embodiment is basically the same as that of the circuit shown in FIG. However, this semiconductor device employs diodes TD31 and TD32 in place of the diodes TD11 and TD12. Here, the diode TD32 functions as a so-called Zener diode. Further, in this semiconductor device, by adopting the structure shown in FIG. 11, it is possible to generate a reference voltage having a stable temperature characteristic with a simple circuit configuration and to facilitate the manufacture thereof.
以下、同図11を参照して、上記ダイオードTD31およびTD32を中心に、この実施の形態にかかる半導体装置の構造について詳述する。なお、この図11において、図11(a)はこの半導体装置の平面図、図11(b)は図11(a)のB−B線に沿った断面図である。ちなみに、これら図11(a)および(b)も、先の図1中に一点鎖線にて示される領域P10の平面図および断面図に相当する。 Hereinafter, the structure of the semiconductor device according to this embodiment will be described in detail with reference to FIG. 11 focusing on the diodes TD31 and TD32. In FIG. 11, FIG. 11 (a) is a plan view of the semiconductor device, and FIG. 11 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 11 (a). Incidentally, these FIGS. 11A and 11B also correspond to a plan view and a cross-sectional view of a region P10 indicated by a one-dot chain line in FIG.
同図11(a)および(b)に示されるように、この半導体装置も、大きくは、例えばシリコンからなる半導体基板31と、例えば酸化シリコンからなる絶縁層32と、例えばN型のシリコンからなる半導体層33とが順に積層されて構成されている。なお、ここでも、これら半導体基板31、絶縁層32、そして半導体層33は、SOI基板として形成されている。また、上記半導体層33の不純物濃度(表面濃度)は、「5.8×1018cm-3〜8.1×1018cm-3」に設定されている。また、同半導体層13の厚さは、例えば「10μm〜16μm」とされる。
As shown in FIGS. 11A and 11B, this semiconductor device is also largely made of a
そして、トレンチT3によって周囲が囲繞されるかたちで上記半導体層33が区画され、当該トレンチT3によって分離された隣り合う2つの半導体領域SA31およびSA32が形成されている。また、上記トレンチT3には、同トレンチT3の溝内側壁に形成されて例えば酸化シリコンからなる絶縁膜33aと、該絶縁膜33aの内側に形成されて例えば多結晶シリコンからなる誘電膜33bとが埋設される。そして、上記半導体領域SA31およびSA32は、こうしたトレンチT3と上記絶縁層32とによってその周囲が完全に囲繞され、それら領域以外の他の領域と電気的に絶縁分離されている。
The
また、これら半導体領域SA31およびSA32には、それぞれ上記トレンチT3の側壁に不純物が導入され、上記半導体層33よりも濃度の高いN型からなる半導体層(拡散層)D31aおよびD32aが形成されている。またこれら半導体領域SA31およびSA32の表面には、上記半導体層33よりも高濃度な不純物が導入されてP型からなる半導体層D31bおよびD32bがそれぞれ形成されている。そして、図11(a)および(b)に示す態様でパターン形成されたLOCOS構造をとるフィールド酸化膜I33によって、上記各不純物領域がそれぞれ電気的に分離されている。より詳しくは、同フィールド酸化膜I33は、上記半導体層D31aおよびD32aにてそれぞれ配線コンタクトを形成するための開口部A31aおよびA32aと、半導体層D31bおよびD32bにてそれぞれ配線コンタクトを形成するための開口部A31bおよびA32bとを有して形成されている。
Further, in these semiconductor regions SA31 and SA32, impurities are introduced into the side walls of the trench T3, respectively, and N-type semiconductor layers (diffusion layers) D31a and D32a having a higher concentration than the
ここで、N型の半導体層33とP型の半導体層D31bおよびD32bとの間には、それぞれpn接合が形成されるようになる。これにより、上記半導体領域SA31およびSA32にそれぞれダイオードTD31およびTD32が形成されることとなる。なおここでも、上記半導体層D31aおよびD32a、並びに半導体層D31bおよびD32bの不純物濃度は、これら半導体層に接続される配線とオーミックコンタクトを形成すべく、例えば「1.0×1020cm-3」以上の濃度とされる。
Here, pn junctions are formed between the N-
また、上記半導体領域SA31およびSA32は、図11(a)中のB−B線に垂直な線を対称軸として線対称の関係を有している。すなわち、上記ダイオードTD31およびTD32は、半導体層D31bおよびD32bの不純物濃度や、これら半導体層と半導体層33とによってそれぞれ形成されるpn接合の面積を等しくして共に逆方向耐圧「5V」のダイオードとして形成されている。 The semiconductor regions SA31 and SA32 have a line-symmetric relationship with a line perpendicular to the line BB in FIG. That is, the diodes TD31 and TD32 are diodes having a reverse breakdown voltage of “5V” by making the impurity concentrations of the semiconductor layers D31b and D32b equal to each other and the areas of the pn junctions formed by the semiconductor layers and the semiconductor layers 33, respectively. Is formed.
さらに、この実施の形態においても、上記半導体層33の上には絶縁膜34が形成され、同絶縁膜34が適宜パターニングされてコンタクトホールが形成される。そして、そのコンタクトホールを埋め込むかたちで配線材料が成膜され、この配線材料が適宜パターニングされることにより、配線M31〜M33が形成される。このうち、配線M31は、電源端子TE1(図1参照)と接続される電源配線であり、ダイオードTD31のアノード端子に相当する半導体層D31bとコンタクトを形成する。また、配線M32は、グランド(図1参照)と接続されるグランド配線であり、ダイオードTD32のアノード端子に相当する半導体層D32bとコンタクトを形成する。そして、配線M33は、上記ダイオードTD31とダイオードTD32とを直列に接続する配線であり、これらダイオードのカソード端子に相当する半導体層D31aおよびD32aの双方とコンタクトを形成する。
Further, also in this embodiment, an insulating
次に、図12および図13を参照して、この実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について詳述する。なお、これら各図はこの半導体装置の製造プロセスを示す断面図である。 Next, with reference to FIG. 12 and FIG. 13, the manufacturing method of the semiconductor device according to this embodiment will be described in detail. Each of these figures is a cross-sectional view showing the manufacturing process of this semiconductor device.
この製造に際しては、まず、図12(a)に示すように、上記半導体基板31上に絶縁層32および半導体層33が順に形成されたSOI基板を用意して、この上に例えば膜厚「1μm〜2μm」のNSG(Non dope Silicate Glass)からなるレジストRE3を塗布する。
In this manufacturing, first, as shown in FIG. 12A, an SOI substrate in which an insulating
次に、図12(b)に示すように、例えばフォトリソグラフィにより上記レジストRE3に所要のパターニングを行うとともに、このパターニングされたレジストRE3をマスクとして、例えばRIE等により選択的に半導体層33をエッチング除去してトレンチT3を形成する。そして、同じく上記パターニングされたレジストRE3をマスクとして、例えばリン等のN型不純物の斜めイオン注入を上記トレンチT3の側壁に対して行った後、その導入した不純物を熱拡散させる。これにより、同トレンチT3の側壁に上記半導体層D31aおよびD32aが形成される。
Next, as shown in FIG. 12B, required patterning is performed on the resist RE3 by, for example, photolithography, and the
そして、上記レジストRE3を除去した後、図12(c)に示す構造とすべく、例えば適宜の熱処理を施して上記トレンチT3の側壁を酸化させ、ここに上記絶縁膜33aを形成する。そしてこれに続けて、同トレンチT3を完全に埋め込むかたちで上記誘電膜33bを成膜し、その後、適宜の平坦化処理を施すことにより、図12(c)に示す構造とする。なおここでは、上記絶縁膜33aを形成する際の熱処理を通じて、上記半導体層D31aおよびD32aの不純物プロファイル調整も行うようにしている。
Then, after removing the resist RE3, for example, an appropriate heat treatment is performed to oxidize the side wall of the trench T3 to form the insulating
そして、図13(a)に示すように、例えば周知の選択酸化法により、先の図11に示される態様で、上記LOCOS構造をとるフィールド酸化膜I33を選択的に形成する。
その後、例えば硼素等のP型不純物のイオン注入を選択的に行って上記半導体層D31bおよびD32bを形成し、図13(b)に示すような構造とする。この際、これら半導体層D31bおよびD32bの形成は、上記フィールド酸化膜I33をマスクとして自己整合的に行われる。
Then, as shown in FIG. 13A, the field oxide film I33 having the LOCOS structure is selectively formed by a known selective oxidation method, for example, in the manner shown in FIG.
Thereafter, ion implantation of a P-type impurity such as boron is selectively performed to form the semiconductor layers D31b and D32b, resulting in a structure as shown in FIG. At this time, the semiconductor layers D31b and D32b are formed in a self-aligned manner using the field oxide film I33 as a mask.
さらにこれに続けて、所望のダイオードプロファイルを形成すべく適宜の熱処理を施し、各不純物領域を活性化させる。そしてこの上に、先の図11に示した態様で、上記絶縁膜34および配線M31〜M33がパターン形成されてこの半導体装置が完成する。
Subsequently, an appropriate heat treatment is performed to form a desired diode profile, and each impurity region is activated. Then, the insulating
このように、この実施の形態にかかる半導体装置においても、上記ダイオードTD31およびTD32のカソード端子同士が配線M33を介して直列に接続されている。そして、上記配線M31〜M33を通じてこれらダイオードTD31およびTD32に対して電圧を印加することにより、それら直列に接続されたダイオードTD31およびTD32の順方向電圧とブレイクダウン電圧(逆方向電圧)との総和として基準電圧を発生させるようにしている。これにより、簡素な構造で安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させることができるようになる。 Thus, also in the semiconductor device according to this embodiment, the cathode terminals of the diodes TD31 and TD32 are connected in series via the wiring M33. By applying a voltage to the diodes TD31 and TD32 through the wirings M31 to M33, the sum of the forward voltage and the breakdown voltage (reverse voltage) of the diodes TD31 and TD32 connected in series is obtained. A reference voltage is generated. As a result, it is possible to generate a reference voltage having a stable temperature characteristic with a simple structure.
さらに、半導体領域SA31およびSA32としてのトレンチT3の側壁に上記半導体層33よりも濃度の高いN型からなる半導体層D31aおよびD32aを形成するようにした。これら半導体層D31aおよびD32aは、トレンチT3を形成する際に用いたマスクをそのままマスクとして用いて当該トレンチT3の側壁に不純物を導入することにより、容易に形成することができる。このため、上記半導体層D31aおよびD32aを通じてダイオードTD31およびTD32が電気的に直列に接続されるようにすることで、当該半導体装置の製造をより容易とすることができるようになる。
Further, N-type semiconductor layers D31a and D32a having a higher concentration than the
以上に説明したように、この第3の実施の形態にかかる半導体装置によっても、先の第1の実施の形態による上記(1)〜(9)の効果と同様もしくはそれに準じた効果を得ることができるとともに、これに加えて、新たに次のような効果を得ることもできる。 As described above, the semiconductor device according to the third embodiment can obtain the same or similar effects as the effects (1) to (9) according to the first embodiment. In addition to this, the following effects can be newly obtained.
(15)トレンチT3の側壁に半導体層33の不純物濃度が高められるかたちで形成された半導体層(拡散層)D31aおよびD32aを有する態様で、同トレンチT3によって分離された隣り合う2つ半導体領域SA31およびSA32が形成される構造とした。また、これら半導体層D31aおよびD32aにてコンタクトを形成する配線M33を介して上記ダイオードTD31およびTD32が電気的に直列に接続される。これにより、当該半導体装置の製造をより容易とすることができるようになる。
(15) Two adjacent semiconductor regions SA31 separated by the trench T3 in a form having semiconductor layers (diffusion layers) D31a and D32a formed on the side wall of the trench T3 so that the impurity concentration of the
(第4の実施の形態)
図14に、この発明にかかる半導体装置についてその第4の実施の形態を示す。
この実施の形態にかかる半導体装置も、先の第1〜第3の実施の形態の半導体装置と同様、基準電圧を出力する基準電圧発生回路である。そして、この実施の形態にかかる半導体装置も、その回路構成は、基本的に、先の図1に示した回路と同様である。ただし、この半導体装置では、上記ダイオードTD11およびTD12に代えて、ダイオードTD41およびTD42を採用している。そしてここでは、ダイオードTD42が、いわゆるツェナーダイオードとして機能する。また、この半導体装置では、図14に示す構造とすることによって、その製造を容易としつつ、より簡素な構造で安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させるようにしている。
(Fourth embodiment)
FIG. 14 shows a fourth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.
The semiconductor device according to this embodiment is also a reference voltage generation circuit that outputs a reference voltage, like the semiconductor devices of the first to third embodiments. The circuit configuration of the semiconductor device according to this embodiment is basically the same as that of the circuit shown in FIG. However, this semiconductor device employs diodes TD41 and TD42 instead of the diodes TD11 and TD12. Here, the diode TD42 functions as a so-called Zener diode. In addition, in this semiconductor device, the structure shown in FIG. 14 is used to generate a reference voltage having a stable temperature characteristic with a simpler structure while facilitating its manufacture.
以下、同図14を参照して、上記ダイオードTD41およびTD42の構造を中心に、この実施の形態にかかる半導体装置の構造について詳述する。なお、この図14において、図14(a)はこの半導体装置の平面図、図14(b)は図14(a)のB−B線に沿った断面図である。ちなみに、これら図14(a)および(b)も、先の図1中に一点鎖線にて示される領域P10の平面図および断面図に相当する。 Hereinafter, with reference to FIG. 14, the structure of the semiconductor device according to the present embodiment will be described in detail focusing on the structure of the diodes TD41 and TD42. In FIG. 14, FIG. 14A is a plan view of the semiconductor device, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 14A. Incidentally, FIGS. 14A and 14B also correspond to a plan view and a cross-sectional view of a region P10 indicated by a one-dot chain line in FIG.
同図14(a)および(b)に示されるように、この半導体装置も、基本的には、先の第3の実施の形態にかかる半導体装置と略同様の構造を有している。すなわち、この半導体装置も、大きくは、例えばシリコンからなる半導体基板41と、例えば酸化シリコンからなる絶縁層42と、例えばN型のシリコンからなる半導体層43とが順に積層されて構成されている。なおここでも、これら半導体基板41、絶縁層42、そして半導体層43は、SOI基板として形成されている。また、上記半導体層43の不純物濃度(表面濃度)は、「5.8×1018cm-3〜8.1×1018cm-3」に設定されている。
As shown in FIGS. 14A and 14B, this semiconductor device also has basically the same structure as the semiconductor device according to the third embodiment. That is, this semiconductor device is also configured by laminating a
そして、トレンチT4によって周囲が囲繞されるかたちで上記半導体層43が区画され、当該トレンチT4によって隣り合う2つの半導体領域SA41およびSA42が形成されている。また、上記トレンチT4には、同トレンチT4の溝内側壁に形成されて例えば酸化シリコンからなる絶縁膜43aと、該絶縁膜43aの内側に形成されて例えば多結晶シリコンからなる誘電膜43bとが埋設される。そして、上記半導体領域SA41およびSA42は、こうしたトレンチT4と上記絶縁層42とによってその周囲が完全に囲繞され、それら領域以外の他の領域と電気的に絶縁分離されている。
The
また、これら半導体領域SA41およびSA42には、それぞれ上記トレンチT4の側壁に不純物が導入され、上記半導体層43よりも濃度の高いN型からなる半導体層(拡散層)D41aおよびD42aが形成されている。またこれら半導体領域SA41およびSA42の表面には、上記半導体層43よりも高濃度な不純物が導入されてP型からなる半導体層D41bおよびD42bがそれぞれ形成されている。そして、図14(a)および(b)に示す態様でパターン形成されたLOCOS構造をとるフィールド酸化膜I43によって、上記各不純物領域がそれぞれ電気的に分離されている。より詳しくは、同フィールド酸化膜I43は、上記半導体層D41aおよびD42aの双方にてそれぞれ配線コンタクトを形成するためのトレンチT43としての開口部と、半導体層D41bおよびD42bにてそれぞれ配線コンタクトを形成するための開口部A41bおよびA42bとを有して形成されている。
Further, in these semiconductor regions SA41 and SA42, impurities are introduced into the sidewalls of the trench T4, respectively, and N-type semiconductor layers (diffusion layers) D41a and D42a having a higher concentration than the
ここで、N型の半導体層43とP型の半導体層D41bおよびD42bとの間には、それぞれpn接合が形成されるようになる。これにより、上記半導体領域SA41およびSA42にそれぞれダイオードTD41およびTD42が形成されることとなる。なお、この実施の形態においても、上記半導体層D41aおよびD42a、並びに半導体層D41bおよびD42bの不純物濃度は、これら半導体層に接続される配線とオーミックコンタクトを形成すべく、例えば「1.0×1020cm-3」以上の濃度とされる。
Here, pn junctions are formed between the N-
また、上記半導体領域SA41およびSA42は、図14(a)中のB−B線に垂直な線を対称軸として線対称の関係を有している。すなわち、上記ダイオードTD41およびTD42は、半導体層D41bおよびD42bの不純物濃度や、これら半導体層と半導体層43とによってそれぞれ形成されるpn接合の面積を等しくして共に逆方向耐圧「5V」のダイオードとして形成されている。
The semiconductor regions SA41 and SA42 have a line-symmetric relationship with a line perpendicular to the line BB in FIG. That is, the diodes TD41 and TD42 are diodes having a reverse breakdown voltage of “5 V” by making the impurity concentrations of the semiconductor layers D41b and D42b and the areas of the pn junctions formed by these semiconductor layers and the
さらに、上記半導体層43の上には絶縁膜44が形成され、同絶縁膜44が適宜パターニングされてコンタクトホールが形成される。そして、そのコンタクトホールを埋め込むかたちで配線材料が成膜され、この配線材料を適宜パターニングすることにより、配線M41〜M43が形成される。またここで、この実施の形態においては、上記半導体領域SA41およびSA42のそれぞれに形成される半導体層D41aおよびD42aの双方を側壁にもつトレンチT43を形成して、これに例えばアルミニウム等からなる導体膜を埋設することにより、これら半導体層D41aおよびD42aを短絡するかたちで上記配線M43が形成される。
Further, an insulating
このうち、配線M41は、電源端子TE1(図1参照)と接続される電源配線であり、ダイオードTD41のアノード端子に相当する半導体層D41bとコンタクトを形成する。また、配線M42は、グランド(図1参照)と接続されるグランド配線であり、ダイオードTD42のアノード端子に相当する半導体層D42bとコンタクトを形成する。そして、配線M43は、上記ダイオードTD41とダイオードTD42とを直列に接続する配線であり、これらダイオードのカソード端子に相当する半導体層D41aおよびD42aの双方とコンタクトを形成する。 Among these, the wiring M41 is a power supply wiring connected to the power supply terminal TE1 (see FIG. 1), and forms a contact with the semiconductor layer D41b corresponding to the anode terminal of the diode TD41. The wiring M42 is a ground wiring connected to the ground (see FIG. 1), and forms a contact with the semiconductor layer D42b corresponding to the anode terminal of the diode TD42. The wiring M43 is a wiring for connecting the diode TD41 and the diode TD42 in series, and forms a contact with both the semiconductor layers D41a and D42a corresponding to the cathode terminals of these diodes.
このように、この実施の形態にかかる半導体装置においても、上記ダイオードTD41およびTD42のカソード端子同士が配線M43を介して直列に接続されている。そして、上記配線M41〜M43を通じてこれらダイオードTD41およびTD42に対して電圧を印加することにより、それら直列に接続されたダイオードTD41およびTD42の順方向電圧とブレイクダウン電圧(逆方向電圧)との総和として基準電圧を発生させるようにしている。これにより、簡素な構造で安定した温度特性をもつ基準電圧を発生させることができるようになる。 Thus, also in the semiconductor device according to this embodiment, the cathode terminals of the diodes TD41 and TD42 are connected in series via the wiring M43. By applying a voltage to the diodes TD41 and TD42 through the wirings M41 to M43, the sum of the forward voltage and the breakdown voltage (reverse voltage) of the diodes TD41 and TD42 connected in series is obtained. A reference voltage is generated. As a result, it is possible to generate a reference voltage having a stable temperature characteristic with a simple structure.
さらに、この実施の形態においては、上記ダイオードTD41およびTD42を直列に接続する配線M43として、上記半導体層D41aおよびD42aを短絡するかたちでトレンチT43に埋設された導体膜を用いるようにしている。こうした簡素な構造をもつ配線M43を介して上記ダイオードTD41およびTD42が電気的に直列に接続されることにより、当該半導体装置自体の構造の簡素化が図られるようになる。 Further, in this embodiment, as the wiring M43 for connecting the diodes TD41 and TD42 in series, a conductor film embedded in the trench T43 is used so as to short-circuit the semiconductor layers D41a and D42a. The diodes TD41 and TD42 are electrically connected in series via the wiring M43 having such a simple structure, whereby the structure of the semiconductor device itself can be simplified.
なお、この実施の形態にかかる半導体装置も、先の図12および図13に示した製造プロセスと略同様の製造プロセスをもって製造される。
以上に説明したように、この第4の実施の形態にかかる半導体装置によっても、先の第1あるいは第3の実施の形態による前記(1)〜(9)および(15)の効果と同様もしくはそれに準じた効果を得ることができるとともに、これに加えて、新たに次のような効果を得ることもできる。
The semiconductor device according to this embodiment is also manufactured by a manufacturing process substantially similar to the manufacturing process shown in FIGS.
As described above, the semiconductor device according to the fourth embodiment is similar to the effects (1) to (9) and (15) according to the first or third embodiment. In addition to this, it is possible to obtain the following effects as well as the following effects.
(16)半導体層(拡散層)D41aおよびD42aにてコンタクトを形成する配線M43として、半導体領域SA41およびSA42のそれぞれに形成された半導体層D41aおよびD42aを短絡するかたちでトレンチ内に埋設された導体膜からなるものを用いるようにした。これにより、半導体装置としての構造の簡素化が図られるようになる。 (16) Conductor buried in the trench by short-circuiting the semiconductor layers D41a and D42a formed in the semiconductor regions SA41 and SA42, respectively, as the wiring M43 for forming contacts in the semiconductor layers (diffusion layers) D41a and D42a A film was used. As a result, the structure of the semiconductor device can be simplified.
(他の実施の形態)
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記第2の実施の形態においては、第1の実施の形態にかかる装置構造を基に、電気的に並列に接続された複数のダイオードTD21b〜TD21fとしての構造を例示した。しかし、第3あるいは第4の実施の形態にかかる装置構造についても、同様に、複数のP型の半導体層(例えばD31b等)を素子分離用の絶縁層にて互いに電気的に分離されるかたちで形成することによって、電気的に並列に接続された複数のダイオードを形成することができる。そしてこうした構造によっても、少なくとも第2の実施の形態の前記(10)〜(14)の効果と同様もしくはそれに準じた効果が得られるようになる。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
In the second embodiment, the structure as the plurality of diodes TD21b to TD21f electrically connected in parallel is illustrated based on the device structure according to the first embodiment. However, in the device structure according to the third or fourth embodiment, similarly, a plurality of P-type semiconductor layers (for example, D31b) are electrically separated from each other by an insulating layer for element isolation. Thus, a plurality of diodes electrically connected in parallel can be formed. Even with such a structure, effects similar to or equivalent to the effects (10) to (14) of the second embodiment can be obtained.
・上記第2の実施の形態においては、ダイオードTD21b〜TD21fのトリミング方法、より正確に言えば、これらダイオードを電気的に並列に接続する複数の配線(抵抗体R2b〜R2f)のトリミング方法の一例としてレーザトリミングを挙げた。しかし、トリミング方法は任意である。例えば、これら抵抗体に過電流を流して自断線させるようにしてもよい。こうした方法によっても、例えば抵抗体R2b〜R2fが異なる膜厚(あるいは幅寸法)をもって形成されていることによって、選択的なトリミングが可能となる。 In the second embodiment, a method for trimming the diodes TD21b to TD21f, more precisely, an example of a method for trimming a plurality of wirings (resistors R2b to R2f) that electrically connect these diodes in parallel. Laser trimming. However, the trimming method is arbitrary. For example, an overcurrent may be passed through these resistors to cause a self-breaking. Even by such a method, for example, the resistors R2b to R2f are formed with different film thicknesses (or width dimensions), thereby enabling selective trimming.
・同第2の実施の形態においては、上記抵抗体R2b〜R2fの材料としてCrSiNを用いるようにした。しかし、これら抵抗体R2b〜R2fの材料は、配線として機能し、且つ、レーザ等によってトリミング可能なものであればその範囲で任意である。 In the second embodiment, CrSiN is used as the material for the resistors R2b to R2f. However, the material of these resistors R2b to R2f is arbitrary as long as it functions as a wiring and can be trimmed by a laser or the like.
・同第2の実施の形態においては、トリミング可能な抵抗体を用いることにより、配線をトリミング可能な状態にした。しかし、必ずしもこうした抵抗体を用いる必要はない。例えば、配線自体に適宜の加工を施すことにより、あるいは配線自体の材料として適宜の材料を選択することにより、当該配線をトリミング可能な状態にするようにしてもよい。 In the second embodiment, the trimming resistor is used so that the wiring can be trimmed. However, it is not always necessary to use such a resistor. For example, the wiring itself may be trimmed by performing appropriate processing on the wiring itself or by selecting an appropriate material as the material of the wiring itself.
・同第2の実施の形態においては、5つのダイオードが並列に接続された構造を例示したが、これら並列に接続されるダイオードの数は任意である。また、上記半導体領域SA21およびSA22のそれぞれに並列に接続された複数のダイオードを形成し、これら各半導体領域に形成されたダイオードが互いに直列に接続された構造とすることもできる。 In the second embodiment, a structure in which five diodes are connected in parallel is illustrated, but the number of diodes connected in parallel is arbitrary. A plurality of diodes connected in parallel to each of the semiconductor regions SA21 and SA22 may be formed, and the diodes formed in each of the semiconductor regions may be connected in series with each other.
・同第2の実施の形態においては、半導体層D21b〜D21fをそれぞれ電気的に分離するための素子分離用の絶縁層として、STI構造をとる絶縁膜I23を用いるようにした。しかし、上記素子分離用の絶縁層は、これに限られることなく、例えば、LOCOS構造をとるフィールド酸化膜を用いるようにしてもよい。この場合も、上記半導体層D21b〜D21fがそれら半導体層よりも深く形成された素子分離用の絶縁層によって電気的に分離される構造であれば、少なくとも第2の実施の形態の前記(12)の効果と同様もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。 In the second embodiment, the insulating film I23 having the STI structure is used as the element isolation insulating layer for electrically isolating the semiconductor layers D21b to D21f. However, the element isolation insulating layer is not limited to this, and for example, a field oxide film having a LOCOS structure may be used. Also in this case, if the semiconductor layers D21b to D21f are electrically isolated by an element isolation insulating layer formed deeper than the semiconductor layers, at least (12) of the second embodiment. An effect similar to or equivalent to the effect of can be obtained.
・また必ずしも、これら半導体層D21b〜D21fを電気的に分離する素子分離用の絶縁層が、それら半導体層D21b〜D21fよりも深く形成されたものである必要はない。それら素子分離用の絶縁層が上記半導体層D21b〜D21fよりも浅く形成される場合も、少なくとも第2の実施の形態の前記(10)および(11)および(14)の効果と同様もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。 It is not always necessary that the element isolation insulating layer for electrically separating the semiconductor layers D21b to D21f is formed deeper than the semiconductor layers D21b to D21f. Even when the insulating layers for element isolation are formed shallower than the semiconductor layers D21b to D21f, at least the effects (10), (11), and (14) of the second embodiment are the same as or equivalent thereto. The effect will be obtained.
・上記第1あるいは第2の実施の形態においては、半導体層D11bおよびD12b、あるいは半導体層D22bを囲繞する態様で、半導体層D11aおよびD12a、あるいは半導体層D22aが形成される構造とした。しかし、これら半導体層D11aおよびD12a、あるいは半導体層D22aは、配線M13あるいはM23とコンタクトを形成する部位にあれば足りる。例えば、第1の実施の形態において半導体層D11aおよびD12aを、図15に示すように、配線M13とコンタクトを形成する部位に選択的に設けるようにすることとすれば、当該半導体装置の構造のさらなる簡素化が図られるようになる。 In the first or second embodiment, the semiconductor layers D11a and D12a or the semiconductor layer D22a are formed so as to surround the semiconductor layers D11b and D12b or the semiconductor layer D22b. However, these semiconductor layers D11a and D12a, or the semiconductor layer D22a are sufficient if they are in a portion that forms a contact with the wiring M13 or M23. For example, in the first embodiment, if the semiconductor layers D11a and D12a are selectively provided in a portion where a contact is formed with the wiring M13 as shown in FIG. Further simplification will be achieved.
・上記第4の実施の形態においては、ダイオードTD41およびTD42を電気的に直列に接続する配線M43を、この配線M43のために形成されたトレンチT43に埋設された導電膜からなるものとした。しかし、これに限られることなく、この配線M43を埋設するトレンチとしては、例えば、半導体領域SA41とSA42とを分離するトレンチT4を用いることもできる。要は、拡散層としての半導体層D41aおよびD41bを短絡する態様で導体膜を埋設することのできるトレンチであればよい。 In the fourth embodiment, the wiring M43 that electrically connects the diodes TD41 and TD42 in series is made of a conductive film embedded in the trench T43 formed for the wiring M43. However, the present invention is not limited to this, and as a trench for embedding the wiring M43, for example, a trench T4 that separates the semiconductor regions SA41 and SA42 can be used. In short, any trench may be used as long as it can embed a conductor film in such a manner that the semiconductor layers D41a and D41b as diffusion layers are short-circuited.
・また、上記第3あるいは第4の実施の形態において、配線M33あるいは配線M43との良好なコンタクトを得るべく、同コンタクトの形成される部位の不純物濃度が高められた構造とした場合も、この発明は同様に適用することができる。例えば、第3の実施の形態において、図16に示すように、半導体層D31aおよびD32aよりも濃度の高いN型からなる半導体層D31cおよびD32cが新たに設けられた構造についても、この発明は同様に適用することができる。 In the third or fourth embodiment, in order to obtain a good contact with the wiring M33 or the wiring M43, the structure in which the impurity concentration of the portion where the contact is formed is increased is also used. The invention is equally applicable. For example, in the third embodiment, as shown in FIG. 16, the present invention is similarly applied to a structure in which N-type semiconductor layers D31c and D32c having higher concentrations than the semiconductor layers D31a and D32a are newly provided. Can be applied to.
・上記第1あるいは第3あるいは第4の実施の形態では、各半導体領域に形成されたダイオードが、当該ダイオードを構成するP型の半導体層(例えば半導体層D11bおよびD12b)およびN型の半導体層(例えば半導体層13)、並びにこれら半導体層によって形成されるpn接合の面積を互いに同一とするかたちで形成されている。しかし、こうした構造に限られることなく、各半導体領域に形成されたダイオードが、上記各パラメータを異にするかたちで形成される場合も、第1の実施の形態の前記(1)〜(9)の効果のうち、前記(5)の効果以外の効果と同様もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。 In the first, third, or fourth embodiment, the diode formed in each semiconductor region includes a P-type semiconductor layer (for example, semiconductor layers D11b and D12b) and an N-type semiconductor layer constituting the diode. (For example, the semiconductor layer 13) and the areas of the pn junctions formed by these semiconductor layers are formed to be the same. However, the present invention is not limited to such a structure, and the diodes formed in the respective semiconductor regions are also formed in a form in which the respective parameters are different from each other, as described in (1) to (9) of the first embodiment. Of these effects, effects similar to or equivalent to the effects other than the effect (5) can be obtained.
・また、上記第1あるいは第3あるいは第4の実施の形態において、素子分離用の絶縁層として用いたLOCOS構造をとるフィールド酸化膜I13あるいはI33あるいはI43に代えて、STI構造をとる絶縁層を用いるようにしてもよい。 In the first, third, or fourth embodiment, an insulating layer having an STI structure is used instead of the field oxide film I13, I33, or I43 having a LOCOS structure used as an insulating layer for element isolation. You may make it use.
・上記各実施の形態では、各ダイオードが、不純物濃度「5.8×1018cm-3」以上のN型からなる半導体層(例えば半導体層13)と、このN型からなる半導体層よりも高い不純物濃度のP型からなる半導体層(例えば半導体層D11bおよびD12b)とによって構成される構造とした。しかし、こうした構造に限られることなく、ダイオードの逆方向耐圧が「5V」に設定されるものであれば、少なくとも第1の実施の形態の前記(6)の効果と同様もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。 In each of the above embodiments, each diode has an N-type semiconductor layer (for example, the semiconductor layer 13) having an impurity concentration of “5.8 × 10 18 cm −3 ” or higher, and the N-type semiconductor layer. The structure is constituted by a semiconductor layer (for example, semiconductor layers D11b and D12b) made of P-type having a high impurity concentration. However, the present invention is not limited to this structure, and if the reverse breakdown voltage of the diode is set to “5V”, the effect similar to or equivalent to the effect (6) of the first embodiment is at least. It will be obtained.
・上記各実施の形態においては、各ダイオードの逆方向耐圧が「5V」に設定された構造とした。しかし、これら各ダイオードの逆方向耐圧は、必ずしも「5V」とされる必要はない。これら各ダイオードの逆方向耐圧を「5V」以外に設定したものであっても、第1の実施の形態の前記(1)〜(9)の効果のうち、前記(6)の効果以外の効果と同様もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。 In each of the above embodiments, the reverse breakdown voltage of each diode is set to “5V”. However, the reverse breakdown voltage of each of these diodes does not necessarily have to be “5V”. Even if the reverse breakdown voltage of each of these diodes is set to other than “5V”, among the effects (1) to (9) of the first embodiment, the effects other than the effect (6) The same or similar effects can be obtained.
・上記各実施の形態においては、SOI基板を構成する絶縁層(例えば絶縁層12)と、トレンチ(例えばトレンチT1)とによって周囲が囲繞されるかたちで、隣り合う2つの半導体領域(例えば半導体領域SA11およびSA12)が形成された構造とした。しかし、必ずしもSOI基板を用いる必要はない。これら半導体領域は、周囲が絶縁層にて囲繞されてそれら領域以外の他の領域と電気的に絶縁分離されているものであれば足り、こうした構造としても、少なくとも第1の実施の形態の前記(3)の効果と同様もしくはそれに準じた効果は得られるようになる。 In each of the above embodiments, two adjacent semiconductor regions (for example, semiconductor regions) in a form surrounded by an insulating layer (for example, insulating layer 12) and a trench (for example, trench T1) constituting the SOI substrate. SA11 and SA12) were formed. However, it is not always necessary to use an SOI substrate. These semiconductor regions only need to be surrounded by an insulating layer and electrically insulated and separated from other regions other than those regions. Even if such a structure is used, at least the structure of the first embodiment is used. An effect similar to or equivalent to the effect of (3) can be obtained.
・上記各実施の形態においては、隣り合う2つの半導体領域を分離するトレンチ(例えばT1)として、絶縁膜(例えば絶縁膜13a)および誘電膜(例えば絶縁膜13b)の埋設されたものを用いるようにした。しかし、上記隣り合う2つの半導体領域を分離するために用いるトレンチは、こうしたトレンチに限られることなく任意である。例えば、一種類の絶縁膜の埋設されたトレンチを用いるようにしてもよい。また上述したように、導体膜(例えば配線M43)の埋設されたトレンチも適宜用いることができる。要は、隣り合う2つの半導体領域を分離するトレンチであればよい。
In each of the above embodiments, as a trench (for example, T1) that separates two adjacent semiconductor regions, an insulating film (for example, the insulating
・上記各実施の形態においては、隣り合う2つの半導体領域にそれぞれ形成されたダイオードのカソード端子同士を接続し、それらダイオードの他端のアノード端子が互いに異なる電位(例えば電源電位およびグランド電位)におかれることで基準電圧を発生させるようにした。しかしこれに代えて、これら各ダイオードのアノード端子同士を接続するとともに、それらダイオードの他端のカソード端子が互いに異なる電位におかれることで基準電圧を発生させる構造としても、この発明は同様に適用することができる。こうした構造は、例えば、上記各実施の形態において、各半導体層の導電型を入れ替える、すなわちN型(第1の導電型)とP型(第2の導電型)とを入れ替えることによって容易に実現される。また、各配線(例えば配線M11およびM12)の配設態様を変更することによっても実現することができる。 In each of the above embodiments, the cathode terminals of the diodes formed in two adjacent semiconductor regions are connected to each other, and the anode terminals at the other ends of the diodes are at different potentials (for example, a power supply potential and a ground potential). The reference voltage was generated by being placed. However, instead of this, the present invention is similarly applied to a structure in which the anode terminals of these diodes are connected to each other and the cathode terminals at the other ends of the diodes are placed at different potentials to generate a reference voltage. can do. Such a structure is easily realized, for example, by switching the conductivity type of each semiconductor layer in each of the above embodiments, that is, by switching the N type (first conductivity type) and the P type (second conductivity type). Is done. Moreover, it is realizable also by changing the arrangement | positioning aspect of each wiring (for example, wiring M11 and M12).
・上記各実施の形態においては、隣り合う2つの半導体領域にそれぞれ形成されたダイオードの順方向電圧とブレイクダウン電圧(逆方向電圧)との総和して基準電圧を発生させるようにした。しかし、少なくともそれらダイオードの順方向電圧とブレイクダウン電圧とが含まれるかたちでの基準電圧を発生させるようにすれば足り、例えば、それら電圧に対して適宜の補正処理を施したものを基準電圧とするようにしてもよい。 In each of the above embodiments, the reference voltage is generated by summing the forward voltage and the breakdown voltage (reverse voltage) of the diodes formed in the two adjacent semiconductor regions. However, it suffices to generate a reference voltage that includes at least the forward voltage and breakdown voltage of the diodes.For example, a voltage obtained by appropriately correcting the voltage is used as the reference voltage. You may make it do.
11〜41…半導体基板、12〜42…絶縁層、13〜43、D11a〜D41a、D12a〜D42a、D11b〜D41b、D12b〜D42b、D21c〜D21f、D31c、D32c…半導体層、13a〜43a、14〜44、I22、I23…絶縁膜、13b〜43b…誘電膜、I11〜I13、I33、I43…フィールド酸化膜、M11〜M13、M21〜M23、M21b〜M21f、M31〜M33、M41〜M43…配線、R2b〜R2f…抵抗体、SA11〜SA41、SA12〜SA42…半導体領域、T1〜T4、T43…トレンチ、TD11、TD21b〜TD21f、TD31、TD41、TD12〜TD42…ダイオード、TE1…電源端子、TE2…グランド端子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11-41 ... Semiconductor substrate, 12-42 ... Insulating layer, 13-43, D11a-D41a, D12a-D42a, D11b-D41b, D12b-D42b, D21c-D21f, D31c, D32c ... Semiconductor layer, 13a-43a, 14 ˜44, I22, I23... Insulating film, 13b to 43b... Dielectric film, I11 to I13, I33, I43... Field oxide film, M11 to M13, M21 to M23, M21b to M21f, M31 to M33, M41 to M43. , R2b to R2f ... resistors, SA11 to SA41, SA12 to SA42 ... semiconductor region, T1 to T4, T43 ... trench, TD11, TD21b to TD21f, TD31, TD41, TD12 to TD42 ... diode, TE1 ... power supply terminal, TE2 ... Ground terminal.
Claims (14)
前記2つの半導体領域の一方には、トリミング可能な複数の配線を介して電気的に並列に接続された複数のダイオードが形成されてなり、それら並列に接続されたダイオードが前記半導体領域の他方に形成されたダイオードと電気的に直列に接続されてなる
ことを特徴とする半導体装置。 At least one diode is formed in each of the two semiconductor regions separated by the trench, and the cathode terminals or anode terminals of the diodes formed in each of the semiconductor regions are electrically connected in series, A reference in which at least the forward voltage and breakdown voltage of the diodes connected in series are included by placing the anode terminal or cathode terminal of the other end of the diodes connected in series at different potentials. A semiconductor device for generating a voltage ,
One of the two semiconductor regions is formed with a plurality of diodes electrically connected in parallel via a plurality of wirings that can be trimmed, and the diode connected in parallel is connected to the other of the semiconductor regions. A semiconductor device characterized in that it is electrically connected in series with a formed diode .
請求項1に記載の半導体装置。 Each of the two semiconductor regions has a diffusion layer having a high impurity concentration on the sidewall of the trench, and the electrically connected diode has a wiring that forms a contact in the diffusion layer. The semiconductor device according to claim 1, wherein the cathode terminals or the anode terminals are connected via each other.
請求項2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2, wherein the wiring for forming a contact in the diffusion layer is formed of a conductor film embedded in a trench so as to short-circuit the diffusion layer formed in each of the two semiconductor regions.
請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the two semiconductor regions are surrounded by an insulating layer and electrically insulated from other regions other than those regions.
請求項4に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 4, wherein the two semiconductor regions are electrically isolated from the other regions by trench isolation on an SOI substrate.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体装置。 One diode is formed in each of the two semiconductor regions, and one diode is formed in each of the semiconductor regions, and at least two P-type and N-type semiconductor layers constituting the diode are included. 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity concentration and the area of a pn junction formed by these semiconductor layers are the same.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体装置。 The two semiconductor regions are each formed with one diode, and the reverse breakdown voltage of each diode formed in each of the semiconductor regions is set to "5V". The semiconductor device according to any one of the above.
請求項7に記載の半導体装置。 Each of the two diodes having a reverse breakdown voltage of 5 V includes an N-type semiconductor layer having an impurity concentration of “5.8 × 10 18 cm −3 ” or higher and a P-type having an impurity concentration higher than that of the N-type semiconductor layer. The semiconductor device according to claim 7, comprising: a semiconductor layer comprising:
請求項1〜8のいずれか一項に記載の半導体装置。 The trimmable plurality of wires each semiconductor device according to any one of claims 1 to 8 comprising a trimmable resistor.
請求項9に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 9, wherein the trimming resistor is made of CrSiN .
請求項1〜10のいずれか一項に記載の半導体装置。 Each of the plurality of diodes connected in parallel is electrically separated from each other by a semiconductor layer having a first conductivity type and an insulating layer for element isolation, and the semiconductor layer having the first conductivity type. And a plurality of semiconductor layers of the second conductivity type formed on the surface of the substrate, and the element isolation insulating layer is formed deeper than the semiconductor layer of the second conductivity type. the semiconductor device according to any one of claims 1 to 10 comprising.
請求項11に記載の半導体装置。 Insulating layer for the element isolation semiconductor device according to claim 11 which is an insulating film that takes the STI structure.
請求項1〜12のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 12 , wherein the plurality of diodes connected in parallel and the reverse breakdown voltage of the diodes connected in series with each other are set to "5V". .
請求項13に記載の半導体装置。 Each of the plurality of diodes connected in parallel and the diode connected in series with each of the diodes includes an N-type semiconductor layer having an impurity concentration of “5.8 × 10 18 cm −3 ” or more, and The semiconductor device according to claim 13 , comprising a P-type semiconductor layer having an impurity concentration higher than that of the semiconductor layer .
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