JP4765898B2

JP4765898B2 - 半導体装置の選別方法及び半導体装置

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Publication number: JP4765898B2
Application number: JP2006300761A
Authority: JP
Inventors: 智久山本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-11-06
Also published as: JP2008116361A

Description

本発明は、一つの基板に複数の低電圧素子を有する低電圧回路領域と複数の高電圧素子を有する高電圧回路領域とを設けてなる半導体装置の良否を選別する選別方法及び選別方法に適用される半導体装置に関するものである。

従来、例えば特許文献１に示すように、半導体基板に絶縁分離トレンチを設けることによって素子形成領域を分離する半導体装置が知られている。
特開２０００−１５０８０７号公報

ところで、特許文献１に示すように、絶縁分離トレンチを設けることにより、低電圧で動作する複数の低電圧素子を有する低電圧回路領域と高電圧で動作する複数の高電圧素子を有する高電圧回路領域とを、支持基板上に絶縁膜を介して配置された半導体層（一つの半導体基板）に集積化することが考えられる。

ここで、低電圧素子及び高電圧素子は、それぞれ素子分離トレンチによってその周囲が囲繞されてなるものである。したがって、低電圧素子の形成領域（素子分離トレンチによって囲まれた）を除く低電圧回路領域も高電圧素子の形成領域（素子分離トレンチによって囲まれた）を除く高電圧回路領域も共通のフィールド領域となっており、同じ電位（一般的にグランド電位）となる。したがって、フィールド領域と高電圧素子の形成領域との電位差が大きくなり、高電圧素子を囲繞する素子分離トレンチの絶縁膜の寿命が短くなるという問題があった。

これに対し、絶縁分離トレンチを設けることにより、低電圧素子の形成領域を除く低電圧回路領域と高電圧素子の形成領域を除く高電圧回路領域を、別個のフィールド領域として区分し、高電圧回路領域側のフィールド領域を高電圧素子の形成領域の電位と略同電位とすることで、高電圧素子を囲繞する素子分離トレンチの絶縁膜の寿命を向上させることも考えられる。しかしながら、このような構成とすると、高電圧回路領域側のフィールド領域と支持基板との電位差が大きくなるため、絶縁膜の耐圧性能を保証する必要がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ＳＯＩ構造半導体基板を構成する絶縁膜の耐圧性能を保証することのできる半導体装置の選別方法及び半導体装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、支持基板上に絶縁膜を介して配置された半導体層の、絶縁膜と反対側の主面側表層部に、絶縁膜に達する絶縁分離トレンチによって囲繞され、低電圧で動作する複数の低電圧素子を有する低電圧回路領域と、絶縁膜に達する絶縁分離トレンチによって囲繞され、高電圧で動作する複数の高電圧素子を有する高電圧回路領域とを設けてなる半導体装置において、絶縁膜の良否を選別する半導体装置の選別方法に関するものである。そして、半導体層に、高電圧回路領域及び低電圧回路領域のうち、いずれか一方を囲繞する形で絶縁膜に達するように少なくとも１重の第１絶縁分離トレンチを設け、高電圧回路領域及び低電圧回路領域の両方を囲繞する形で絶縁膜に達するように少なくとも１重の第２絶縁分離トレンチを設け、最内側の第１絶縁分離トレンチによって囲繞された第１フィールド領域と最内側の第２絶縁分離トレンチによって囲繞された第２フィールド領域との間に任意の電圧を印加することにより、第１フィールド領域に対応する絶縁膜と第２フィールド領域に対応する絶縁膜の耐圧に関する良否を選別することを特徴とする。

このように本発明によれば、第１フィールド領域と第２フィールド領域との間に任意の電圧を印加することにより絶縁膜に対して電圧を印加することができるので、耐圧性能に関して絶縁膜の良否を選別することができる。すなわち、半導体装置において、ＳＯＩ構造半導体基板を構成する絶縁膜の耐圧性能を保証することができる。

また、高電圧回路領域及び低電圧回路領域のうち、一方は第２絶縁分離トレンチのみによって囲繞され、他方は第１絶縁分離トレンチと第２絶縁分離トレンチによって囲繞される。したがって、第１絶縁分離トレンチの段数（何重で囲繞しているか）を調整することで、第１絶縁分離トレンチ及び第２絶縁分離トレンチの保証耐圧の範囲内で、高電圧を絶縁膜に印加することができる。

次に、請求項２に記載の発明は、支持基板上に絶縁膜を介して配置された半導体層の、絶縁膜と反対側の主面側表層部に、絶縁膜に達する絶縁分離トレンチによって囲繞され、低電圧で動作する複数の低電圧素子を有する低電圧回路領域と、絶縁膜に達する絶縁分離トレンチによって囲繞され、高電圧で動作する複数の高電圧素子を有する高電圧回路領域とを設けてなる半導体装置に関するものである。そして、半導体層に、高電圧回路領域及び低電圧回路領域のうち、いずれか一方を囲繞する形で絶縁膜に達するように少なくとも１重の第１絶縁分離トレンチが設けられ、高電圧回路領域及び低電圧回路領域の両方を囲繞する形で絶縁膜に達するように少なくとも１重の第２絶縁分離トレンチが設けられ、最内側の第１絶縁分離トレンチによって囲繞された第１フィールド領域に第１検査用パッドが設けられ、最内側の第２絶縁分離トレンチによって囲繞された第２フィールド領域に第２検査用パッドが設けられ、第１検査用パッドと第２検査用パッドとの間に任意の電圧が印加されることを特徴とする。

このように本発明によれば、第１フィールド領域に第１検査用パッドを設け、第２フィールド領域に第２検査用パッドを設けており、第１検査用パッドと第２検査用パッドとの間に任意の電圧を印加することができる。すなわち、絶縁膜に対して電圧を印加することができるので、耐圧性能に関して絶縁膜の良否を選別することができる。したがって、半導体装置において、ＳＯＩ構造半導体基板を構成する絶縁膜の耐圧性能を保証することができる。

第１絶縁分離トレンチ及び第２絶縁分離トレンチの少なくとも一方を、半導体層の平面方向において、請求項３に記載のように、角部が丸め形状である多角形形状をなすものとしても良い。また、請求項４に記載のように角部がテーパ形状である多角形形状をなすものとしても良い。さらには、請求項５に記載のように、ハニカム形状を延設してなるものとしても良い。これらのように構成すると、第１絶縁分離トレンチ及び第２絶縁分離トレンチの少なくとも一方の角部における電界集中を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す回路図である。図２は、半導体装置の概略構成を示す平面図である。図３は、半導体装置の概略構成を示す断面図である。図４は、半導体装置の等価回路図である。本実施形態に係る半導体装置は、ハイブリッド車両に搭載される半導体装置、自動車用電池制御ＩＣ、ＤＣＤＣコンバータＩＣなど、低電圧で動作する複数の低電圧素子を有する低電圧回路領域と高電圧で動作する複数の高電圧素子を有する高電圧回路領域とが一つの半導体基板に設けられた半導体装置に適用することができる。なお、低電圧回路領域及び高電圧回路領域は、低電圧素子及び高電圧素子をそれぞれ複数有するものであるが、便宜上、図１、図３、及び図４においてはその記載を省略し、図２においては一部の低電圧素子及び高電圧素子だけを示している。

図１及び図２に示すように、半導体装置１００は、低電圧電源６００（例えば１２Ｖ）によって動作する複数の低電圧素子２０１が設けられた低電圧回路領域２００と、低電圧電源６０１（例えば１２Ｖ）と高電圧電源７００（例えば２００Ｖ）によって動作する複数の高電圧素子３０１が設けられた高電圧回路領域３００とを、一つの半導体基板に集積化してなる半導体チップである。

図３に示すように、半導体装置１００は、シリコンからなる支持基板１０と、支持基板１０上に配置された絶縁膜２０（本実施形態においては貼合せ酸化膜）と、絶縁膜２０を介して支持基板１０上に配置されたシリコンからなる半導体層３０とからなるＳＯＩ構造半導体基板を半導体基板として構成されている。半導体層３０は、絶縁膜２０とは反対側の主面側表層部にｎ−エピ層４０が構成され、ｎ−エピ層４０と絶縁膜２０との間にｎ＋埋め込み拡散層５０が構成されている。そして、主面側表層部からｎ−エピ層４０とｎ＋埋め込み拡散層５０を貫通して絶縁膜２０に達する絶縁分離トレンチ５００，５０１が設けられている。

絶縁分離トレンチ５００，５０１は、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によって形成したトレンチ（溝）内に酸化物等の絶縁体を配置してなるものである。絶縁分離トレンチ５０１は、特許請求の範囲に記載の第１絶縁分離トレンチに相当するものであり、低電圧回路領域２００と高電圧回路領域３００のうち、一方の領域（本実施形態においては高電圧回路領域２００）のみを囲繞している。また、絶縁分離トレンチ５００は、特許請求の範囲に記載の第２絶縁分離トレンチに相当するものであり、低電圧回路領域２００と高電圧回路領域３００のうち、少なくとも絶縁分離トレンチ５０１によって囲繞されない一方の領域（本実施形態においては低電圧回路領域２００のみ）を囲繞している。なお、本実施形態においては、低電圧回路領域２００が２重（２段）の絶縁分離トレンチ５００によって囲繞され、その最内側の絶縁分離トレンチ５００によって囲まれた領域が低電圧回路領域２００となっている。また、高電圧回路領域３００が２重（２段）の絶縁分離トレンチ５０１によって囲繞され、その最内側の絶縁分離トレンチ５０１によって囲まれた領域が高電圧回路領域３００となっている。低電圧回路領域２００内には、図２に示すように、複数の低電圧素子２０１が設けられている。この低電圧素子２０１は、主面側表層部からｎ−エピ層４０とｎ＋埋め込み拡散層５０を貫通して絶縁膜２０に達する素子分離トレンチ（図示略）によって囲繞された半導体層３０の領域内であって、且つ、ｎ−エピ層４０の主面側表層部近傍に構成されている。この素子分離トレンチによって囲繞された低電圧素子２０１の形成領域の電位は、低電圧電源６００によって低電位（１２Ｖ）とされている。

高電圧回路領域３００内には、複数の高電圧素子３０１が設けられている。この高電圧素子３０１は、主面側表層部からｎ−エピ層４０とｎ＋埋め込み拡散層５０を貫通して絶縁膜２０に達する素子分離トレンチ（図示略）によって囲繞された半導体層３０の領域内であって、且つ、ｎ−エピ層４０の主面側表層部近傍に構成されている。この素子分離トレンチによって囲繞された高電圧素子３０１の形成領域の電位は、低電圧電源６０１と高電圧電源７００によって高電位（２１２Ｖ）とされている。

なお、低電圧素子２０１及び高電圧素子３０１の形成領域を区画する素子分離トレンチは、絶縁分離トレンチ５００，５０１トレンチ同様、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によって形成したトレンチ（溝）内に酸化物等の絶縁体を配置してなるものである。低電圧素子２０１や高電圧素子３０１の形態は特に限定されるものではない。本実施形態においては、ともにＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ（図３において図示略）が構成されている。

絶縁分離トレンチ５０１と高電圧素子３０１の形成領域を区画する素子分離トレンチとの間の素子が形成されない領域は、図３に示すように高電圧側フィールド領域ｆ１となっている。この高電圧側フィールド領域ｆ１が特許請求の範囲に記載の第１フィールド領域に相当する。また、絶縁分離トレンチ５００と低電圧素子２０１の形成領域を区画する素子分離トレンチとの間の素子が形成されない領域は、図３に示すように低電圧側フィールド領域ｆ２となっている。この低電圧側フィールド領域ｆ２が特許請求の範囲に記載の第２フィールド領域に相当する。

高電圧回路領域３００内であって高電圧側フィールド領域ｆ１におけるｎ−エピ層４０には、図３に示すようにｎ＋拡散層６０が設けられている。そして、ｎ＋拡散層６０は、主表面上に設けられた層間絶縁膜７０に設けられたコンタクトホールを介して高電圧側パッド４０１と電気的に接続されている。この高電圧側パッド４０１が、特許請求の範囲に記載の第１検査用パッドに相当する。また、低電圧回路領域２００内であって低電圧側フィールド領域ｆ２におけるｎ−エピ層４０にも、図３に示すようにｎ＋拡散層６０が設けられている。そして、このｎ＋拡散層６０は、主表面上に設けられた層間絶縁膜７０に設けられたコンタクトホールを介して低電圧側パッド４００と電気的に接続されている。低電圧側パッド４００が、特許請求の範囲に記載の第２検査用パッドに相当する。

本実施形態においては、後述する絶縁膜２０の耐圧試験の後、高電圧側パッド４０１が、配線（図示略）を介して高電圧電源７００に電気的に接続される。これにより、高電圧側フィールド領域ｆ１は、高電圧電源７００の電位（２００Ｖ）とされる。なお、配線は、複数個所で高電圧側フィールド領域ｆ１と電気的に接続されている。また、後述する絶縁膜２０の耐圧試験の後、低電圧側パッド４００が、配線（図示略）を介して接地される。これにより、低電圧側フィールド領域ｆ２は、グランド電位（０Ｖ）とされる。なお、配線は、複数個所で低電圧側フィールド領域ｆ２と電気的に接続されている。

このように構成される半導体装置１００においては、動作環境において、低電圧側フィールド領域ｆ２が０Ｖ、低電圧素子２０１の形成領域が１２Ｖ、高電圧側フィールド領域ｆ１が２００Ｖ、高電圧素子３０１の形成領域が２１２Ｖとなる。すなわち、低電圧側フィールド領域ｆ２と低電圧素子２０１の形成領域との間に設けられている素子分離トレンチにかかる電位差は１２Ｖである。また、高電圧側フィールド領域ｆ１と高電圧素子３０１の形成領域との間に設けられている素子分離トレンチにかかる電位差も低電圧側の素子分離トレンチと同じ１２Ｖとなる。したがって、各高電圧素子３０１を分離するための素子分離トレンチの寿命を延ばすことができる。また、素子分離トレンチの寿命を延ばすことができるため、市場における故障の発生率も低減することができる。さらには、高電圧側フィールド領域ｆ１の電位を高電位（２００Ｖ）とすることによって、ノイズの影響も低減することができる。すなわち、低電圧電源６０１からノイズが入力された場合、高電圧電源７００があたかも大きい容量として働くと共に、絶縁分離トレンチ５００及び絶縁分離トレンチ５０１とよってノイズが低電圧回路領域２００に伝搬することを抑制することができる。

しかしながら、半導体装置１００としてこのような構成を採用すると、支持基板１０と高電圧側フィールド領域ｆ１との間に電位差が生じるので、絶縁膜２０の耐圧性を保証する必要が生じる。そこで本実施形態においては、製品として使用する前に、低電圧側パッド４００と高電圧側パッド４０１に任意の電圧を印加することにより絶縁膜２０に対して電圧を印加する。そして、絶縁膜２０が必要な耐圧を有しているのか否か（絶縁膜２０）を選別する。

具体的には、図３及び図４に示すように、高電圧側フィールド領域ｆ１（高電圧回路領域３００）と低電圧側フィールド領域ｆ２（低電圧回路領域２００）との間に配置された絶縁分離トレンチ５００，５０１の容量形成部をそれぞれＣ１〜Ｃ４とし、高電圧側フィールド領域ｆ１の直下の絶縁膜２０の容量形成部をＣ１００、低電圧側フィールド領域ｆ２の直下の絶縁膜２０の容量形成部をＣ２００、各絶縁分離トレンチ５００，５０１間の直下の絶縁膜２０の容量形成部をそれぞれＣ３０１〜Ｃ３０３とする。ここで、Ｃ１〜Ｃ４の保証耐圧が１００Ｖであり、Ｃ１００，Ｃ２００が保証耐圧として１００Ｖを有しているか否かを確認する。なお、Ｃ１〜Ｃ４の容量は１０ｐＦ、Ｃ１００，Ｃ２００の容量は１００ｐＦ、Ｃ３０１，Ｃ３０３の容量は１０ｐＦ、Ｃ３０２の容量は２０ｐＦとする。図４に示すように、高電圧側パッド４０１を２００Ｖ、低電圧側パッド４００を０Ｖとすると、Ｃ１〜Ｃ４に印加される電圧ＶＣ１〜ＶＣ４は、分圧されてそれぞれ５０Ｖとなる。また、Ｃ１００，Ｃ２００に印加される電圧ＶＣ１００，ＶＣ２００は、それぞれ１００Ｖとなる。したがって、各絶縁分離トレンチ５００，５０１が破壊されないように、高電圧側パッド４０１と低電圧側パッド４００との間にＣ１〜Ｃ４の保証耐圧以下の電圧を印加しながらも、Ｃ１００，Ｃ２００に１００Ｖの電圧を印加することができる。したがって、Ｃ１００，Ｃ２００が保証耐圧として１００Ｖを有しているか否かを選別することができる。そして、この選別により、良品とされた半導体装置１００は、絶縁膜２０の耐圧性能が保証されている。なお、Ｃ３０１，Ｃ３０３に印加される電圧ＶＣ３０１，ＶＣ３０３は、それぞれ５０Ｖであり、Ｃ３０２に印加される電圧ＶＣ３０２は０Ｖとなる。

このように本実施形態に係る半導体装置１００及び半導体装置１００の選別方法によれば、低電圧回路領域２００と高電圧回路領域３００のフィールド領域を、絶縁分離トレンチ５００，５０１により、高電圧側フィールド領域ｆ１と低電圧側フィールド領域ｆ２とに区分している。したがって、高電圧側フィールド領域ｆ１と低電圧側フィールド領域ｆ２に任意の電圧を印加して、絶縁膜２０の良否を選別することができる。そして、その結果、半導体装置１００における絶縁膜２０の耐圧性能を保証することができる。

なお、上述した半導体装置１００においては、Ｃ１〜Ｃ４の保証耐圧が１００Ｖであるとすると、高電圧側パッド４０１と低電圧側パッド４００との間に４００Ｖまで印加することができるので、各フィールド領域ｆ１，ｆ２に対応する絶縁膜２０の耐圧を２００Ｖまで保証することができる。

また、本実施形態においては、第１検査用パッドである高電圧側パッド４０１が、選別後において高電圧電源７００に電気的に接続され、第２検査用パッドである低電圧側パッド４００が、選別後において接地される例を示した。しかしながら、電源やグランドとの接続機能を果たすパッドを別に設けることで、低電圧側パッド４００と高電圧側パッド４０１を検査専用のパッドとしても良い。このような構成とすると、製品として使用中であっても、各フィールド領域ｆ１，ｆ２に対応する絶縁膜２０の耐圧性能を確認することができる。

また、本実施形態においては、低電圧回路領域２００が２重（２段）の絶縁分離トレンチ５００によって囲繞され、高電圧回路領域３００が２重（２段）の絶縁分離トレンチ５０１によって囲繞される例を示した。すなわち、第１絶縁分離トレンチと第２絶縁分離トレンチの段数が同数である例を示した。しかしながら、例えば図５に示すように、低電圧回路領域２００が１重（１段）の絶縁分離トレンチ５００によって囲繞され、高電圧回路領域３００が３重（３段）の絶縁分離トレンチ５０１によって囲繞される構成としても良い。すなわち、第１絶縁分離トレンチと第２絶縁分離トレンチの段数が互いに異なる構成としても良い。このような構成としても、本実施形態同様、絶縁膜２０の良否を選別することができる。そして、その結果、半導体装置１００における絶縁膜２０の耐圧性能を保証することができる。なお、各フィールド領域ｆ１，ｆ２に対応する絶縁膜２０の耐圧も、本実施形態と同程度まで保証することができる。図５は、変形例を示す平面図である。

また、第１絶縁分離トレンチと第２絶縁分離トレンチの段数が同数である構成としては、その段数が２段に限定されるものではない。少なくとも１段以上とすれば良いが、段数が多いほど、１つの絶縁分離トレンチ５００，５０１に印加される電圧が小さくなるので、高電圧側パッド４０１と低電圧側パッド４００との間に、より高い電圧を印加することができる。すなわち、各フィールド領域ｆ１，ｆ２に対応する絶縁膜２０の耐圧を、より高い電圧まで保証することができる。例えば、図６においては、絶縁分離トレンチ５００，５０１の段数をそれぞれ５段としている。図７に示すように、各フィールド領域ｆ１，ｆ２との間の絶縁分離トレンチ５００，５０１の容量形成部をそれぞれＣ１〜Ｃ１０とし、各絶縁分離トレンチ５００，５０１間の直下の絶縁膜２０の容量形成部をそれぞれＣ３０１〜Ｃ３０９とする。また、Ｃ１〜Ｃ１０の容量は１０ｐＦ、Ｃ１００，Ｃ２００の容量は１００ｐＦ、Ｃ３０１〜Ｃ３０９の容量は１０ｐＦとする。上述同様、Ｃ１〜Ｃ１０の保証耐圧を１００Ｖとすると、図７に示すように、高電圧側パッド４０１と低電圧側パッド４００との間に１０００Ｖまで印加することができる。すなわち、各フィールド領域ｆ１，ｆ２に対応する絶縁膜２０の耐圧を５００Ｖまで保証することができる。

また、本実施形態においては、図２に示すように、半導体層３０の平面方向において、絶縁分離トレンチ５００，５０１を平面矩形状（の輪郭部分と）する例を示した。しかしながら、絶縁分離トレンチ５００，５０１の角部での電界集中を緩和するために、下記に示す構造としても良い。例えば、図８においては、絶縁分離トレンチ５００，５０１の角部を、丸みを帯びた形状としている。また、図９においては、絶縁分離トレンチ５００，５０１の角部を、テーパ状としている。さらには、図１０においては、絶縁分離トレンチ５００，５０１を、ハニカム形状（平面六角形の輪郭部分をトレンチとして連結したもの）を延設してなるものとしている。図８〜図１０に示すいずれの形態においても、平面矩形状に対して角部の曲がりが緩やかとなっており、これによって電解集中を緩和することができる。図８〜図１０は、変形例を示す平面図である。なお、図１０においては、絶縁分離トレンチ５００を構成するハニカム状のトレンチと絶縁分離トレンチ５０１を構成するハニカム状のトレンチを、低電圧回路領域２００と高電圧回路領域３００との間で連結しているが、分離した構成としても良い。また、図８〜図１０においては、絶縁分離トレンチ５００，５０１の両方を、丸みを帯びた形状等にする例を示したが、一方のみを丸みを帯びた形状等としても良い。また、例えば一方を丸みを帯びた形状とし、他方をテーパ状としても良い。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１は、第２実施形態に係る半導体装置１００の概略構成を示す平面図である。図１２は、半導体装置１００の等価回路図である。

第２実施形態に係る半導体装置１００及びその選別方法は、第１実施形態に示した半導体装置１００及びその選別方法と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。また、本実施形態において、第１実施形態と同様の機能を有する要素については、同一の符号を付与するものとする。

第１実施形態においては、第２絶縁分離トレンチに相当する絶縁分離トレンチ５００が、低電圧回路領域２００のみを囲繞する例を示した。これに対し、本実施形態においては、図１１に示すように、絶縁分離トレンチ５００が、低電圧回路領域２００とともに高電圧回路領域３００も囲繞するように構成されている点を特徴とする。より詳しくは、絶縁分離トレンチ５００が、低電圧回路領域２００と、第１絶縁分離トレンチに相当する絶縁分離トレンチ５０１によって囲繞された高電圧回路領域３００を、絶縁分離トレンチ５０１を内包する状態で囲繞している。

このように構成される半導体装置１００においても、第１実施形態同様、低電圧回路領域２００と高電圧回路領域３００のフィールド領域を、絶縁分離トレンチ５００，５０１により、高電圧側フィールド領域ｆ１と低電圧側フィールド領域ｆ２とに区分している。したがって、各高電圧素子３０１を分離するための素子分離トレンチの寿命を延ばすことができる。また、高電圧側フィールド領域ｆ１と低電圧側フィールド領域ｆ２に任意の電圧を印加して、絶縁膜２０の良否を選別することができる。そして、その結果、半導体装置１００における絶縁膜２０の耐圧性能を保証することができる。

例えば、高電圧回路領域３００（高電圧側フィールド領域ｆ１）と低電圧回路領域２００（低電圧側フィールド領域ｆ２）との間に配置された絶縁分離トレンチ５０１の容量形成部をそれぞれＣ１とし、高電圧側フィールド領域ｆ１の直下の絶縁膜２０の容量形成部をＣ１００、低電圧側フィールド領域ｆ２の直下の絶縁膜２０の容量形成部をＣ２００とする。なお、Ｃ１の容量は１０ｐＦ、Ｃ１００，Ｃ２００の容量は１００ｐＦとする。第１実施形態同様、Ｃ１の保証耐圧を１００Ｖとすると、図１２に示すように、高電圧側パッド４０１と低電圧側パッド４００との間に１００Ｖまで印加することができる。すなわち、各フィールド領域ｆ１，ｆ２に対応する絶縁膜２０の耐圧を５０Ｖまで保証することができる。

なお、本実施形態においては、図１１に示すように、絶縁分離トレンチ５００，５０１をそれぞれ１段（１重）とする例を示した。しかしながら、絶縁分離トレンチ５００，５０１をそれぞれ段数は特に限定されるものではない。第１実施形態（図２参照）と同様の耐圧を確保するためには、例えば図１３に示すように、絶縁分離トレンチ５０１を４段に増やせば良い。これにより、高電圧側フィールド領域ｆ１と低電圧フィールド領域ｆ２との間に配置される絶縁分離トレンチ５００，５０１の総数が４段となるので、各フィールド領域ｆ１，ｆ２に対応する絶縁膜２０の耐圧を、第１実施形態（図２）と同程度まで保証することが可能である。図１３は、変形例を示す平面図である。なお、図１３に示すように、第１実施形態に示す構成と本実施形態に示す構成とでは、各フィールド領域ｆ１，ｆ２に対応する絶縁膜２０の耐圧を同程度保証とすると、第１実施形態に示す構成のほうが、絶縁分離トレンチ５００，５０１の総数を少なくすることができる。

また、本実施形態に係る半導体装置１００の絶縁分離トレンチ５００，５０１に対しても、第１実施形態に変形例として示した図８〜図１０の構成を採用することができ、それにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態に示した各容量形成部の容量は一例を示したに過ぎず、その値は特に限定されるものではない。例えば、高電圧側フィールド領域ｆ１直下の絶縁膜２０の容量形成部Ｃ１００と低電圧側フィールド領域ｆ２直下の絶縁膜２０の容量形成部Ｃ２００の容量が互いに等しい（１００ｐＦ）例を示した。すなわち、半導体層３０の平面方向において、高電圧側フィールド領域ｆ１（高電圧回路領域３００）と低電圧側フィールド領域ｆ２（低電圧回路領域２００）の面積がほぼ同じである例を示した。しかしながら、例えば図１４に示すように、高電圧側フィールド領域ｆ１（高電圧回路領域３００）と低電圧側フィールド領域ｆ２（低電圧回路領域２００）の面積が異なる構成としても良い。図１４は、その他変形例を示す平面図である。容量は面積に比例するので、このような構成においては、容量形成部Ｃ１００と容量形成部Ｃ２００に印加される電圧が異なることとなる。例えば、図４に示す等価回路を図１４に示す構成に置き換え、Ｃ１００の容量を１５０ｐＦ、Ｃ２００の容量を５０ｐＦ、Ｃ１，Ｃ２の容量を１５ｐＦ、Ｃ３，Ｃ４の容量を５ｐＦ、Ｃ３０１の容量を１５ｐＦ、Ｃ３０２の容量を２０ｐＦ、Ｃ３０３の容量を５ｐＦとする。上述同様、Ｃ１〜Ｃ４の保証耐圧を１００Ｖとし、高電圧側パッド４０１と低電圧側パッド４００との間に２００Ｖの電圧を印加した場合、ＶＣ１，ＶＣ２は７５Ｖ、ＶＣ３，ＶＣ４は２５Ｖ、ＶＣ３０１は７５Ｖ、ＶＣ３０２は０Ｖ、ＶＣ３０３は−２５Ｖ、ＶＣ１００は１５０Ｖ、ＶＣ２００は５０Ｖとなる。すなわち、高電圧側フィールド領域ｆ１に対応する絶縁膜２０の耐圧を１５０Ｖ、低電圧側フィールド領域ｆ２に対応する絶縁膜２０の耐圧を５０Ｖまで保証することができる。このように、面積比に応じた電圧を各フィールド領域ｆ１，ｆ２に対応する絶縁膜２０に印加することができる。

また、本実施形態においては、１つの半導体基板（半導体層３０）に対し、低電圧回路領域２００と高電圧回路領域３００が、１つずつ設けられる例を示した。しかしながら、低電圧回路領域２００と高電圧回路領域３００のうち、少なくとも一方が複数設けられた構成としても良い。例えば、図１５においては、低電圧回路領域２００と高電圧回路領域３００が２つずつ設けられている。このような構成においても、２つの低電圧回路領域２００と２つの高電圧回路領域３００の中から任意の１組（１つの低電圧回路領域２００と１つの高電圧回路領域３００）を選択し、高電圧側パッド４０１と低電圧側パッド４００との間に任意の電圧を印加すれば良い。これにより、絶縁膜２０の良否を選別することができる。そして、その結果、半導体装置１００における絶縁膜２０の耐圧性能を保証することができる。図１５は、その他変形例を示す平面図である。

第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す回路図である。半導体装置の概略構成を示す平面図である。半導体装置の概略構成を示す断面図である。半導体装置の等価回路図である。変形例を示す平面図である。変形例を示す平面図である。変形例を示す平面図である。変形例を示す平面図である。変形例を示す平面図である。変形例を示す平面図である。第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。半導体装置の等価回路図である。変形例を示す平面図である。その他変形例を示す平面図である。その他変形例を示す平面図である。

符号の説明

２０・・・絶縁膜
３０・・・半導体層
１００・・・半導体装置
２００・・・低電圧回路領域
３００・・・高電圧回路領域
４００・・・低電圧側パッド（第２検査用パッド）
４０１・・・高電圧側パッド（第１検査用パッド）
５００・・・絶縁分離トレンチ（第２絶縁分離トレンチ）
５０１・・・絶縁分離トレンチ（第１絶縁分離トレンチ）
ｆ１・・・高電圧側フィールド領域（第１フィールド領域）
ｆ２・・・低電圧側フィールド領域（第２フィールド領域）

Claims

支持基板上に絶縁膜を介して配置された半導体層の、前記絶縁膜と反対側の主面側表層部に、前記絶縁膜に達する素子分離トレンチによって囲繞され、低電圧で動作する複数の低電圧素子を有する低電圧回路領域と、前記絶縁膜に達する素子分離トレンチによって囲繞され、前記低電圧素子よりも高電圧で動作する複数の高電圧素子を有する高電圧回路領域とを設けてなる半導体装置において、前記絶縁膜の良否を選別する半導体装置の選別方法であって、
前記半導体層に、前記高電圧回路領域及び前記低電圧回路領域のうち、いずれか一方を囲繞する形で前記絶縁膜に達するように少なくとも１重の第１絶縁分離トレンチを設け、前記高電圧回路領域及び前記低電圧回路領域の両方を囲繞する形で前記絶縁膜に達するように少なくとも１重の第２絶縁分離トレンチを設け、
最内側の前記第１絶縁分離トレンチによって囲繞された第１フィールド領域と最内側の前記第２絶縁分離トレンチによって囲繞された第２フィールド領域との間に任意の電圧を印加することにより、前記第１フィールド領域に対応する前記絶縁膜と前記第２フィールド領域に対応する絶縁膜の耐圧に関する良否を選別することを特徴とする半導体装置の選別方法。
支持基板上に絶縁膜を介して配置された半導体層の、前記絶縁膜と反対側の主面側表層部に、前記絶縁膜に達する素子分離トレンチによって囲繞され、低電圧で動作する複数の低電圧素子を有する低電圧回路領域と、前記絶縁膜に達する素子分離トレンチによって囲繞され、前記低電圧素子よりも高電圧で動作する複数の高電圧素子を有する高電圧回路領域とを設けてなる半導体装置であって、
前記半導体層に、前記高電圧回路領域及び前記低電圧回路領域のうち、いずれか一方を囲繞する形で前記絶縁膜に達するように少なくとも１重の第１絶縁分離トレンチが設けられ、前記高電圧回路領域及び前記低電圧回路領域の両方を囲繞する形で前記絶縁膜に達するように少なくとも１重の第２絶縁分離トレンチが設けられ、
最内側の前記第１絶縁分離トレンチによって囲繞された第１フィールド領域に第１検査用パッドが設けられ、最内側の前記第２絶縁分離トレンチによって囲繞された第２フィールド領域に第２検査用パッドが設けられ、
前記第１検査用パッドと前記第２検査用パッドとの間に任意の電圧が印加されることを特徴とする半導体装置。
前記第１絶縁分離トレンチ及び前記第２絶縁分離トレンチの少なくとも一方は、前記半導体層の平面方向において、角部が丸め形状である多角形形状をなしていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
前記第１絶縁分離トレンチ及び前記第２絶縁分離トレンチの少なくとも一方は、前記半導体層の平面方向において、角部がテーパ形状である多角形形状をなしていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の半導体装置。
前記第１絶縁分離トレンチ及び前記第２絶縁分離トレンチの少なくとも一方は、前記半導体層の平面方向において、ハニカム形状を延設してなることを特徴とする請求項２〜４いずれか１項に記載の半導体装置。