JP5092431B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
この発明は、例えばパワーMOSFET(MOS電界効果トランジスタ)など、MOS構造を有するトランジスタが半導体基板に搭載された半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a transistor having a MOS structure such as a power MOSFET (MOS field effect transistor) is mounted on a semiconductor substrate.
従来、この種の半導体装置としては、例えば図26にその一部側面断面構造を例示するように、横型MOS(LDMOS:Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor)が半導体基板に搭載された半導体装置が知られている。以下、同図26を参照して、この半導体装置についてその概要を説明する。 Conventionally, as this type of semiconductor device, for example, a semiconductor device in which a lateral MOS (LDMOS: Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor) is mounted on a semiconductor substrate, as shown in FIG. Yes. The outline of this semiconductor device will be described below with reference to FIG.
同図26に示されるように、この半導体装置は、半導体基板100に対し適宜の導電型不純物が添加されるかたちで形成された複数の不純物領域を有して構成されている。すなわち、この半導体装置は基本的に、半導体基板100の大部分を構成するN型の拡散層からなるドレイン領域101をはじめ、同半導体基板100の上表面近傍に形成されるP型の拡散層(Pウェル)からなるチャネル領域102を有して構成されている。
As shown in FIG. 26, this semiconductor device is configured to have a plurality of impurity regions formed in a manner in which appropriate conductivity type impurities are added to the
ここで、チャネル領域102は、該チャネル領域102よりも高い濃度をもって形成されるP型の拡散層(P+)からなる基板コンタクト部103、およびドレイン領域101よりも高い濃度をもって形成されるN型の拡散層(N+)からなるソース領域104を囲繞するかたちで形成されている。また、ドレイン領域101には、該ドレイン領域101よりも高い濃度の拡散層(N+)からなるドレインコンタクト部105が形成されている。
Here, the
一方、上記基板100のチャネル領域102の近傍には、該チャネル領域102と上記ドレインコンタクト部105とを互いに素子分離する態様で、LOCOS構造をとるフィールド酸化膜(LOCOS酸化膜)106が形成されている。そして、チャネル領域102の上には、例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜GIを介して、さらに上記LOCOS酸化膜106の上にその一部が重畳されるかたちで、例えば多結晶シリコンからなるゲート電極107が形成されている。
On the other hand, in the vicinity of the
なお、図26に示されるように、上記ゲート電極107は通常、例えばBPSG(Boron Phosphorous Silicate Glass)などからなる絶縁膜ILDに覆われてその周囲と絶縁されており、その絶縁膜ILDに形成されたコンタクトホール(図示略)を介して駆動電圧入力端子Vinに電気的に接続される。同様に、上記基板コンタクト部103およびソース領域104の上にも絶縁膜ILDが形成されており、これら基板コンタクト部103およびソース領域104は同絶縁膜ILDに形成されたコンタクトホール(図示略)を介して例えば接地(GND)電位とされる。さらに、上記ドレインコンタクト部105の上にも絶縁膜ILDが形成されており、ドレインコンタクト部105はこの絶縁膜ILDに形成されたコンタクトホール(図示略)を介して例えば回路電源Vcに電気的に接続される。なお、この場合には通常、これらドレインコンタクト部105と回路電源Vcとの間に、当該半導体装置(トランジスタ)が駆動対象とする負荷が接続されることとなる。
As shown in FIG. 26, the
このように構成された半導体装置にあっては、駆動電圧入力端子Vinから上記ゲート電極107に駆動電圧が印加されることで、ドレイン領域101とソース領域104との間、より正確には、チャネル領域102のゲート電極107直下の部分に反転層が形成され、この反転層中を電流が流れることとなる。そして、駆動電圧入力端子Vinからゲート電極107に印加される駆動電圧を調節することで、これらドレイン領域101およびソース領域104間に流れる電流の量を可変とすることができるようになる。
In the semiconductor device configured as described above, a driving voltage is applied to the
ところで、こうした半導体装置の製造に際しては通常、例えばドレイン領域101(正確にはドレインコンタクト部105)に接続される駆動負荷の想定される大きさを考慮して上記チャネル領域102を流れる電流の量に対応したオン抵抗値やスイッチング時間等についての要求値が求められる。そして、これら要求値が満たされるように当該半導体装置としての上記各不純物領域の大きさや不純物濃度などを含めたトータルレイアウトが決定されることとなる。ただし、こうして決定されたレイアウトのもとに半導体装置を製造することができたとしても、上記接続される駆動負荷が変更されるなどにより、あるいは発熱等の問題などにより、上記オン抵抗値やスイッチング時間等の再調整が必要となることもある。しかし、横型MOSとして構成される上記従来の半導体装置にあっては、このような要求値の変更に対する自由度が極めて低いために、結局は、それら要求値に見合うようにレイアウトサイズを変えるなどの設計変更が余儀なくされていた。すなわち、接続される駆動負荷の変更等に応じて半導体装置自体を一から作り直すことになる。
By the way, when manufacturing such a semiconductor device, the amount of current flowing through the
なお、上記横型MOS構造を有する半導体装置に限らず、一般のMOS構造を有するトランジスタとして構成される半導体装置にあっても、こうした実情は概ね共通したものとなっている。 Note that this situation is generally common not only to semiconductor devices having the above-described lateral MOS structure but also to semiconductor devices configured as transistors having a general MOS structure.
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば負荷の変更などに伴って各種要求値の再調整が必要となる場合であれ、高い自由度をもってそれら要求値の調整、変更に対処することのできる半導体装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to adjust these required values with a high degree of freedom even when readjustment of various required values is required due to, for example, a load change. An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can cope with the change.
こうした目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、電流の流路に介在するように接続される第1および第2の電極と、印加される電圧に応じてこれら第1および第2の電極間を流れる電流を制御するゲート電極とを備えるMOS構造を有するトランジスタを、前記電流の流路に対して電気的に並列接続される複数のトランジスタに分割するかたちで半導体基板に配列形成するとともに、不揮発性メモリに可変設定される前記複数のトランジスタの駆動情報に基づき選択的に能動とされるトランジスタの数に応じて前記分割した複数のトランジスタを単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅が半導体基板内で可変とされる半導体装置として、前記不揮発性メモリに可変設定される駆動情報は、前記複数のトランジスタの各ゲート電極に対する駆動電圧の印加の可否を示す情報として、前記複数のトランジスタの数と同一のビット数を有して構成される情報であるとともに、この駆動情報が可変設定される前記不揮発性メモリは同情報を構成する各ビットの論理レベルに応じてオン/オフがそれぞれ切り替えられる複数のスイッチング素子として機能するものであり、該複数のスイッチング素子が前記複数のトランジスタの各ゲート電極に対する前記駆動電圧の印加線路に介在するかたちで電気的に接続されて且つ、これら各ゲート電極と各スイッチング素子とを結ぶ線路が各々プルダウン抵抗を介して接地されることで、オン状態にあるスイッチング素子に対応してゲート電極に駆動電圧が印加されるトランジスタが選択的に能動とされて、前記分割された複数のトランジスタを単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅が半導体基板内で可変とされる構成とした。 In order to achieve such an object, according to the first aspect of the present invention, the first and second electrodes connected so as to be interposed in the current flow path, and the first and second electrodes depending on the applied voltage. Transistors having a MOS structure having a gate electrode for controlling the current flowing between the electrodes are arranged on a semiconductor substrate in such a manner that the transistors are divided into a plurality of transistors electrically connected in parallel to the current flow path. In addition, when the plurality of divided transistors are regarded as a single transistor according to the number of transistors selectively activated based on driving information of the plurality of transistors variably set in the nonvolatile memory, as semiconductor devices, such channel width is variable in a semiconductor substrate, drive information is variably set in the nonvolatile memory, said plurality of transistors Information indicating whether or not a drive voltage can be applied to each gate electrode is information configured to have the same number of bits as the number of the plurality of transistors, and the drive information is variably set. Functions as a plurality of switching elements that are switched on / off according to the logic level of each bit constituting the same information, and the plurality of switching elements drive the driving voltages for the gate electrodes of the plurality of transistors. The lines connecting the gate electrodes and the switching elements are grounded via the pull-down resistors so as to correspond to the switching elements in the on state. A transistor for applying a driving voltage to the gate electrode is selectively activated, and the divided And a configuration in which the effective channel width when regarded the number of transistors and a single transistor is variable within a semiconductor substrate.
半導体装置としてのこのような構成によれば、当該半導体装置の製造後でも、不揮発性メモリに可変設定される駆動情報の操作を通じて上記分割された複数のトランジスタを単一のトランジスタとみなしたときのオン抵抗値やスイッチング時間などを調整することができる。したがって、例えば負荷の変更などに伴って各種要求値の再調整が必要となる場合であれ、高い自由度をもってそれら要求値の調整、変更に対処することができるようになる。 According to such a configuration as the semiconductor device, even when the semiconductor device is manufactured, when the plurality of divided transistors are regarded as a single transistor through operation of drive information variably set in the nonvolatile memory The on-resistance value and switching time can be adjusted. Accordingly, for example, even when readjustment of various required values is required in accordance with a change in load, the required values can be adjusted and changed with a high degree of freedom.
また、上記分割された複数のトランジスタを単一のトランジスタとみなしたときのオン抵抗値やスイッチング時間等を、前記複数のトランジスタの各ゲート電極に対する駆動電圧の印加態様を通じて任意に調整することができるようになる。 In addition, the on-resistance value, switching time, and the like when the plurality of divided transistors are regarded as a single transistor can be arbitrarily adjusted through the application mode of the driving voltage to the gate electrodes of the plurality of transistors. It becomes like this.
特に、上記構成によれば、上述した複数のトランジスタの各ゲート電極に対する駆動電圧の印加態様を簡素な構成で的確に可変とすることができるようになる。なおこの場合、前記分割された複数のトランジスタは、前記駆動電圧の各々対応するスイッチング素子のオン抵抗とプルダウン抵抗との分圧値(分圧電圧)によって駆動される。その意味で、前記分割された複数のトランジスタのゲート抵抗は、前記各スイッチング素子のオン抵抗に依存した値として設定される。 In particular, according to the above configuration, the application mode of the drive voltage to the gate electrodes of the plurality of transistors described above can be accurately varied with a simple configuration. In this case, the plurality of divided transistors are driven by a divided value (divided voltage) between the ON resistance and the pull-down resistor of the switching element corresponding to each of the driving voltages. In that sense, the gate resistance of the plurality of divided transistors is set as a value depending on the on-resistance of each switching element.
また、特に上記請求項1に記載の構成において、例えば請求項2に記載の発明によるように、前記分割された複数のトランジスタの形成された半導体基板と同一の半導体基板に前記不揮発性メモリを形成することとすれば、当該半導体装置としての小型化に併せて製造の合理化を図ることができるようになる。すなわち、前記分割された複数のトランジスタおよび前記不揮発性メモリは、その半導体製造プロセスの多くが共通しているため、当該半導体装置としての製造工数も自ずと低減されるようになる。
In particular, in the configuration according to
なお、上記請求項1または2に記載の構成において、前記分割されたトランジスタの構造としては、例えば請求項3に記載の発明によるように、
(A1)それらトランジスタを構成する各第1の電極および各第2の電極がそれぞれ半導体基板内に形成された拡散層を通じて電気的に接続されるとともに、同トランジスタを構成する各ゲート電極のみが電気的に分離される構造、
あるいは請求項4に記載の発明によるように、
(A2)それらトランジスタが各々素子分離されて半導体基板にアレイ状もしくはマトリクス状に配列形成されるとともに、それらトランジスタを構成する各第1の電極および各第2の電極がそれぞれ配線によって電気的に接続される構造、
等々の構造を採用することができる。
In the configuration according to
(A1) Each first electrode and each second electrode constituting the transistors are electrically connected through diffusion layers formed in the semiconductor substrate, and only each gate electrode constituting the transistor is electrically connected. Isolated structure,
Alternatively, as in the invention according to claim 4 ,
(A2) The transistors are separated from each other and arrayed or formed in a matrix on a semiconductor substrate, and the first electrodes and the second electrodes constituting the transistors are electrically connected by wirings. Structure,
Etc. can be adopted.
ちなみに、上記(A1)の構造(請求項3)によれば、前記分割された複数のトランジスタを電流の流路に対して電気的に並列接続するための金属配線などの敷設が不要となるため、その構造の簡略化、並びに製造プロセスの簡素化を図ることができるようになる。また、金属配線などを敷設する場合に比べて断線等の懸念も払拭されるため、より信頼性の高い半導体装置を実現することができるようになる。他方、上記(A2)の構造(請求項4)は、上記(A1)の構造と比較して製造工数は増加するものの、分割された複数のトランジスタ各々の特性の安定化を図る上では望ましい構造となる。また、複数のトランジスタの配列にかかる自由度も高められるようになる。 By the way, according to the structure (A1) (Claim 3 ), it is not necessary to lay a metal wiring or the like for electrically connecting the divided transistors to the current flow path in parallel. Therefore, it is possible to simplify the structure and the manufacturing process. In addition, since a concern such as disconnection is eliminated compared to the case of laying metal wiring or the like, a more reliable semiconductor device can be realized. On the other hand, the (A2) structure (claim 4), although the structure and manufacturing steps compared to the above (A1) is increased, in stabilizing the divided plurality of transistors each characteristic desired structure It becomes. In addition, the degree of freedom related to the arrangement of the plurality of transistors can be increased.
なお、これら請求項1〜4に記載のごとく分割されるかたちで半導体基板に配列形成さ
れるトランジスタについてはこれを、例えば請求項5に記載の発明によるように、
(D1)その第1および第2の電極である各ドレイン電極および各ソース電極が駆動負荷の電流流路に介在するように接続されたLDMOS構造を有するトランジスタ、
あるいは請求項6に記載の発明によるように、
(D2)その第1および第2の電極である各ドレイン電極および各ソース電極が駆動負荷の電流流路に介在するように接続されたVDMOS構造を有するトランジスタ、
あるいは請求項7に記載の発明によるように、
(D3)その第1および第2の電極である各コレクタ電極および各エミッタ電極が駆動負荷の電流流路に介在するように接続されたIGBT構造を有するトランジスタ、
等々、負荷駆動トランジスタとしていわゆるパワー段に用いられるトランジスタに採用して特に有効である。
In addition, for the transistors arranged and formed on the semiconductor substrate in the form of being divided as described in
(D1) a transistor having an LDMOS structure in which each drain electrode and each source electrode which are the first and second electrodes are connected so as to be interposed in the current flow path of the drive load;
Alternatively, as in the invention according to claim 6 ,
(D2) a transistor having a VDMOS structure in which each drain electrode and each source electrode which are the first and second electrodes are connected so as to be interposed in the current flow path of the drive load;
Or, according to the invention of
(D3) a transistor having an IGBT structure in which the collector electrode and the emitter electrode, which are the first and second electrodes, are connected so as to be interposed in the current flow path of the drive load;
It is particularly effective when used as a load driving transistor for a transistor used in a so-called power stage.
(第1の実施の形態)
以下、この発明にかかる半導体装置の第1の実施の形態について図1および図2を参照して説明する。
(First embodiment)
A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
この実施の形態では、以下に詳述するように、基本的には次のような構成を採用している。すなわち、電流の流路に介在するように接続されるドレイン−ソース電極と、印加される電圧に応じてこれらドレイン−ソース電極間を流れる電流を制御するゲート電極とを備えるLDMOS構造を有するトランジスタを電流の流路に対して電気的に並列接続される複数のトランジスタに分割されるかたちで半導体基板に配列形成する。そして、LDMOS領域を構成する複数のトランジスタの各ゲート電極に対する駆動電圧の印加の可否を示す駆動情報を、同一半導体基板にあって不揮発性メモリ領域を構成する複数のメモリセルに可変設定できるようにし、この設定された駆動情報に基づいてこれら複数のトランジスタが選択的に能動とされるようにする。これにより、これら複数のトランジスタを単一のトランジスタとみなしたときのオン抵抗値やスイッチング時間等の要求値を可変とし、例えば負荷の変更などに伴ってそれら要求値の再調整が必要となる場合であれ、高い自由度をもって同要求値の調整、変更に対処できるようにしている。 In this embodiment, as will be described in detail below, the following configuration is basically adopted. That is, a transistor having an LDMOS structure including a drain-source electrode connected so as to be interposed in a current flow path and a gate electrode for controlling a current flowing between the drain-source electrode in accordance with an applied voltage. An array is formed on the semiconductor substrate in such a manner that it is divided into a plurality of transistors electrically connected in parallel to the current flow path. Drive information indicating whether or not a drive voltage can be applied to each gate electrode of a plurality of transistors constituting the LDMOS region can be variably set on a plurality of memory cells constituting the nonvolatile memory region on the same semiconductor substrate. The plurality of transistors are selectively activated based on the set drive information. As a result, when these multiple transistors are regarded as a single transistor, the required values such as the on-resistance value and switching time can be made variable, and the required values need to be readjusted when the load is changed, for example. Even so, it is possible to cope with the adjustment and change of the required value with a high degree of freedom.
図1は、こうした半導体装置が搭載される半導体基板を中心に駆動負荷をも含めた全体の等価回路を示したものであり、図2は、同半導体基板に作り込まれたLDMOS領域についてその平面構造を模式的に示したものである。 FIG. 1 shows an entire equivalent circuit including a driving load centering on a semiconductor substrate on which such a semiconductor device is mounted. FIG. 2 shows a plan view of an LDMOS region formed in the semiconductor substrate. The structure is schematically shown.
まず、図1に示されるように、この実施の形態の半導体装置が搭載される半導体基板C1は、回路電源Vcから駆動負荷Ldを介して接地(GND)に至る電流の流路に介在するかたちで設けられている。ここで、駆動負荷Ldは、例えばヒータ等の抵抗、あるいはモータ等のコイル(インダクタンス)などによって構成される負荷である。そして、この半導体基板C1は基本的に、上記LDMOS構造を有するトランジスタ領域であるLDMOS領域10および上記駆動情報が可変設定される領域である不揮発性メモリ領域11を有して構成されている。
First, as shown in FIG. 1, the semiconductor substrate C1 on which the semiconductor device of this embodiment is mounted is interposed in a current flow path from the circuit power supply Vc to the ground (GND) through the driving load Ld. Is provided. Here, the driving load Ld is a load constituted by a resistance such as a heater or a coil (inductance) such as a motor. The semiconductor substrate C1 basically includes an
このうち、LDMOS領域10には上述のように、LDMOS構造を有するトランジスタが上記電流の流路に対して電気的に並列接続される例えば5つのトランジスタL11〜L15に分割されるかたちで半導体基板C1に配列形成されている。これらトランジスタL11〜L15はそれぞれ、先の図26に例示したLDMOS構造に準じた構造を有しており、そのドレイン電極(第1の電極)Dおよびソース電極(第2の電極)Sが各々上記電流の流路に接続され、これらドレイン電極Dおよびソース電極S間を流れる電流を制御するゲート電極Gが上記不揮発性メモリ領域11を構成する各メモリセルに接続されている。
Among these, in the
また、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ(例えばEPROM)からなる上記不揮発性メモリ領域11には、上記トランジスタL11〜L15と同一の数からなる5つのメモリセルM11〜M15が形成されている。これらメモリセルM11〜M15も基本的にはMOS構造を有しており、同図1に示されるように、ドレイン電極Dおよびソース電極Sと、上記駆動情報に応じて印加される電圧に基づきこれらドレイン電極Dおよびソース電極S間に電流を流すか否かを制御するコントロールゲート電極CGとをそれぞれ備えている。そして、これらメモリセルM11〜M15の各ドレイン電極Dは、定電圧あるいは矩形波電圧からなる駆動電圧が入力される駆動電圧入力端子Vinに対して電気的に並列接続されており、同メモリセルM11〜M15の各ソース電極Sが上記トランジスタL11〜L15の各ゲート電極Gにそれぞれ接続されている。すなわちこの不揮発性メモリ領域11を構成するメモリセルM11〜M15は、上記LDMOS領域10を構成するトランジスタL11〜L15の各ゲート電極Gに対する駆動電圧の印加線路に介在するかたちでそのスイッチング(オン/オフ)を行うスイッチング素子として機能する。
Further, five memory cells M11 to M15 having the same number as the transistors L11 to L15 are formed in the
なお、上記メモリセルM11〜M15の各コントロールゲート電極CGは電圧制御回路(図示略)に接続されており、これら各コントロールゲート電極CGには、この電圧制御回路を通じて上記トランジスタL11〜L15の駆動情報を構成する書き換え可能な5ビットの情報の各論理レベルに応じた所定の電圧が印加される。具体的には、上記駆動情報を構成する各ビットのうち、例えば論理H(ハイ)レベルにあるビットに対応するメモリセルのコントロールゲート電極CGに対しては、該当するメモリセルがオン状態とされる大きさの電圧が印加される。一方、同駆動情報を構成する各ビットのうち、例えば論理L(ロー)レベルにあるビットに対応するメモリセルのコントロールゲート電極CGに対しては、該当するメモリセルがオフ状態とされる大きさの電圧が印加される。これにより、これらメモリセルM11〜M15の各ソース電極SとトランジスタL11〜L15の各ゲート電極Gとを結ぶ線路、すなわち上記駆動電圧の印加線路のオン/オフがそれぞれ切り替えられるようになる。 The control gate electrodes CG of the memory cells M11 to M15 are connected to a voltage control circuit (not shown), and drive information of the transistors L11 to L15 is connected to the control gate electrodes CG through the voltage control circuit. A predetermined voltage corresponding to each logic level of the rewritable 5-bit information constituting the is applied. Specifically, among the bits constituting the drive information, for example, the corresponding memory cell is turned on for the control gate electrode CG of the memory cell corresponding to the bit at the logic H (high) level. Is applied. On the other hand, of the bits constituting the drive information, for example, the magnitude of the corresponding memory cell being turned off for the control gate electrode CG of the memory cell corresponding to the bit at the logic L (low) level. Is applied. As a result, the lines connecting the source electrodes S of the memory cells M11 to M15 and the gate electrodes G of the transistors L11 to L15, that is, the drive voltage application lines are switched on / off.
一方、同図1に示されるように、上記駆動電圧の印加線路には各々他端が接地(GND)されたプルダウン抵抗R11〜R15が接続されている。このため、これらの線路においては、メモリセルM11〜M15のオン抵抗およびそれに対応するプルダウン抵抗R11〜R15による駆動電圧の分圧値(分圧電圧)が、トランジスタL11〜L15のうちの各対応するゲート電極Gに印加され、該分圧電圧の印加されたトランジスタが選択的に能動とされる。また逆に、メモリセルM11〜M15のうちのオフ状態にあるセルに対応した線路は、その対応するプルダウン抵抗によって接地(GND)電位に固定される。すなわち、トランジスタL11〜L15のうち、当該線路にゲート電極Gが接続されているトランジスタはそのゲート電位が接地(GND)電位に固定され、そこにチャネルが形成されることはない。 On the other hand, as shown in FIG. 1, pull-down resistors R11 to R15 each having the other end grounded (GND) are connected to the drive voltage application line. Therefore, in these lines, the ON resistances of the memory cells M11 to M15 and the divided values (divided voltages) of the drive voltages by the corresponding pull-down resistors R11 to R15 correspond to the transistors L11 to L15, respectively. A transistor applied to the gate electrode G and applied with the divided voltage is selectively activated. Conversely, the line corresponding to the off cell of the memory cells M11 to M15 is fixed to the ground (GND) potential by the corresponding pull-down resistor. That is, among the transistors L11 to L15, the transistor whose gate electrode G is connected to the line has its gate potential fixed to the ground (GND) potential, and no channel is formed there.
ここで、この実施の形態にあっては、図2に上記LDMOS領域10を構成するトランジスタL11〜L15の平面構造を示すように、その各ドレイン電極(領域)Dは、実際には、半導体基板C1内に形成されたN型の拡散層および高濃度(N+)の拡散層からなるドレインコンタクト部Dcを通じて互いに電気的に接続されている。そして、回路電源Vcに接続されている上記駆動負荷Ldの他端は、このドレインコンタクト部Dcに対して適宜の配線を介して接続されている。また、同トランジスタL11〜L15の各ソース電極(領域)Sも同様に、実際には、Pウェル中に設けられた高濃度(N+)の拡散層を通じて互いに電気的に接続されている。なお、このソース電極(領域)Sは、同じくPウェル中に高濃度(P+)の拡散層として形成された基板コンタクト部Bcとともに、適宜の配線を介して接地(GND)電位とされている。このようにして、LDMOS領域10を構成するトランジスタL11〜L15はそれぞれ、駆動負荷Ldの電流流路に介在するように接続されている。
Here, in this embodiment, each drain electrode (region) D is actually a semiconductor substrate, as shown in FIG. 2 in the planar structure of the transistors L11 to L15 constituting the
他方、上記トランジスタL11〜L15の各ゲート電極Gのみは、同図2に示されるように、LDMOS領域10において電気的に互いに分離されるかたちで形成されており、上述した不揮発性メモリ領域11を構成するメモリセルM11〜M15の各ソース電極S(図1)に適宜の配線を介してそれぞれ電気的に接続されている。そして上述のように、これらゲート電極Gに対して選択的に駆動電圧が印加されることにより、ゲート電極G11〜G15のうちの該駆動電圧が印加されたゲート電極直下の部分にチャネル長ChLのチャネル層(反転層)が形成され、トランジスタL11〜L15のうちの該チャネル層が形成されたトランジスタが選択的に能動となる。すなわち、その形成されたチャネル層を電流が流れることとなる。換言すれば、上記トランジスタL11〜L15を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWが、これら能動とされたトランジスタの数に応じて、LDMOS領域10内で可変とされるようになる。
On the other hand, only the gate electrodes G of the transistors L11 to L15 are formed so as to be electrically isolated from each other in the
次に、以上のように構成された半導体装置において、LDMOS領域10を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWを調整する方法について説明する。なお、この調整は、当該半導体装置の製造後であっても任意に実行することができる。
Next, a method for adjusting the effective channel width ChW when the
この調整に際してはまず、トランジスタL11〜L15(図1)の各ゲート電極G(G11〜G15)に対する上記駆動電圧の印加の可否を示す駆動情報を不揮発性メモリ領域11に設定する。この駆動情報の設定態様は周知のメモリ操作を通じて自由に変更することができる。こうして駆動情報を構成する各ビットの論理レベルに応じた所定の電圧をメモリセルM11〜M15の各コントロールゲート電極CGに対し印加し、これを選択的にオン状態とする。これにより、図1に示した駆動電圧入力端子Vinから各メモリセルM11〜M15の各ドレイン電極Dに印加されている駆動電圧に基づき、オン状態とされたメモリセル(スイッチング素子)のドレイン電極Dおよびソース電極S間、そしてその後段に続く線路に接続されたプルダウン抵抗を介して電流が流れ、それぞれ接地(GND)に至る。こうして電流の流れた線路においては、オン状態とされたメモリセルのオン抵抗およびそれに対応するプルダウン抵抗による駆動電圧の分圧電圧がトランジスタL11〜L15のうちの対応するトランジスタの各ゲート電極Gに印加され、該分圧電圧の印加されたトランジスタが能動とされる。すなわち、回路電源Vcから駆動負荷Ldに供給されている電流は、能動とされたトランジスタのみを流れ、この能動とされたトランジスタの数に応じて、これらトランジスタL11〜L15を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWが半導体基板C1内で可変とされるようになる。
In this adjustment, first, drive information indicating whether or not the drive voltage can be applied to the gate electrodes G (G11 to G15) of the transistors L11 to L15 (FIG. 1) is set in the
以上説明したように、この第1の実施の形態にかかる半導体装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(1)LDMOS領域10を構成するトランジスタL11〜L15の各ゲート電極G(G11〜G15)に対する駆動電圧の印加の可否を示す駆動情報を不揮発性メモリ領域11に可変設定するとともに、同駆動情報に基づきトランジスタL11〜L15を選択的に能動とするようにした。これにより、当該半導体装置の製造後でも、これらトランジスタL11〜L15を単一のトランジスタとみなしたときのオン抵抗値やスイッチング時間等の要求値を、各ゲート電極G(G11〜G15)に対する駆動電圧の印加態様を通じて調整することができるようになる。したがって、例えば負荷の変更などに伴って上記要求値の再調整が必要となる場合であれ、高い自由度をもってそれら要求値の調整、変更に対処することができる。
As described above, according to the semiconductor device according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) The drive information indicating whether or not the drive voltage can be applied to the gate electrodes G (G11 to G15) of the transistors L11 to L15 constituting the
(2)上記LDMOS領域10および不揮発性メモリ領域11を同一の半導体基板C1上に形成することとした。これにより、当該半導体装置としての小型化を図ることができるようになる。また、LDMOS領域10を構成するトランジスタL11〜L15および不揮発性メモリ領域11を構成するメモリセルM11〜M15については、半導体製造プロセスの多くが共通していることから、当該半導体装置としての製造工数の低減を図ることができるようにもなる。
(2) The
(3)トランジスタL11〜L15の各ドレイン電極(領域)Dおよび各ソース電極(領域)Sをそれぞれ拡散層を通じて電気的に接続することとした。これにより、回路電源Vcから接地(GND)に至る電流の流路に対してこれらトランジスタL11〜L15を電気的に並列接続するための金属配線などの敷設が不要となり、その構造の簡略化、並びに製造プロセスの簡素化を図ることができるようになる。また、金属配線などの敷設をする場合に比べて断線の懸念等も払拭されるため、より信頼性の高い半導体装置を実現することができるようになる。 (3) The drain electrodes (regions) D and the source electrodes (regions) S of the transistors L11 to L15 are electrically connected through the diffusion layers. This eliminates the need for laying metal wiring or the like for electrically connecting these transistors L11 to L15 in parallel to the current flow path from the circuit power supply Vc to the ground (GND), and simplifies the structure. The manufacturing process can be simplified. In addition, since the fear of disconnection is eliminated as compared with the case of laying metal wiring or the like, a more reliable semiconductor device can be realized.
(第1の参考例)
次に、第1の参考例について、図3および図4を参照して、先の第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
( First reference example )
Next, a first reference example will be described with reference to FIGS. 3 and 4 focusing on differences from the first embodiment.
この参考例の半導体装置も、基本的には先の図1および図2に示した第1の実施の形態に準じた構成、すなわちLDMOS領域を構成する複数のトランジスタの各ゲート電極に対する駆動電圧の印加の可否を示す駆動情報を、同一半導体基板にあって不揮発性メモリ領域を構成する複数のメモリセルに可変設定できるようにした構成としている。ただし、この参考例では、上記複数のトランジスタの各ゲート電極に対する駆動電圧の印加線路に介在するかたちで複数のMOSトランジスタをそれぞれ接続し、上記駆動情報に基づき、これら複数のMOSトランジスタの駆動を通じて上記複数のトランジスタが選択的に能動とされるようにしている。 The semiconductor device of this reference example is basically configured in accordance with the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, that is, the drive voltage applied to each gate electrode of a plurality of transistors constituting the LDMOS region. Drive information indicating whether or not application is possible is configured to be variably set in a plurality of memory cells in the non-volatile memory area on the same semiconductor substrate. However, in this reference example , a plurality of MOS transistors are connected in the form of a drive voltage application line to each gate electrode of the plurality of transistors, and the above-described through the driving of the plurality of MOS transistors based on the driving information. A plurality of transistors are selectively activated.
図3は、こうした半導体装置が搭載される半導体基板を中心に駆動負荷をも含めた全体の等価回路を示したものであり、図4は、同半導体基板に作り込まれたLDMOS領域についてその平面構造を模式的に示したものである。なお、これらの図において、先の図1および図2に示した要素と同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての重複する説明は割愛する。 FIG. 3 shows an entire equivalent circuit including a driving load centered on a semiconductor substrate on which such a semiconductor device is mounted. FIG. 4 is a plan view of an LDMOS region formed in the semiconductor substrate. The structure is schematically shown. Note that, in these drawings, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions of these elements are omitted.
まず、図3に示されるように、この参考例の半導体装置が搭載される半導体基板C2も、先の第1の実施の形態と同様に、回路電源Vcから駆動負荷Ldを介して接地(GND)に至る電流の流路に介在するかたちで設けられている。この半導体基板C2は基本的に、LDMOS構造を有するトランジスタ領域であるLDMOS領域20、上記駆動情報が可変設定される領域である不揮発性メモリ領域21、および上記駆動電圧の印加線路に介在するかたちで接続されるNチャンネルMOS領域22を有して構成されている。
First, as shown in FIG. 3, the semiconductor substrate C2 on which the semiconductor device of this reference example is mounted is also grounded (GND) from the circuit power supply Vc via the drive load Ld, as in the first embodiment. ) In the form of an intervening current flow path. The semiconductor substrate C2 basically includes an
このうち、LDMOS領域20には、先の第1の実施の形態と同様に、LDMOS構造を有するトランジスタが上記電流の流路に対して電気的に並列接続される例えば5つのトランジスタL21〜L25に分割されるかたちで半導体基板C2に配列形成されている。これらトランジスタL21〜L25もそれぞれ、先の図26に例示したLDMOS構造に準じた構造を有している。ただしここでは、そのドレイン電極Dおよびソース電極Sが各々上記電流の流路に接続されるとともに、これらドレイン電極Dおよびソース電極S間を流れる電流を制御するゲート電極Gは、上記NチャンネルMOS領域22を構成する各MOSトランジスタに接続されている。
Among these, in the
また、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ(例えばEPROM)からなる上記不揮発性メモリ領域21には、これも先の第1の実施の形態と同様に、上記トランジスタL21〜L25と同一の数からなる5つのメモリセルM21〜M25が形成されている。これらメモリセルM21〜M25も基本的にはMOS構造を有しており、同図3に示されるように、ドレイン電極Dおよびソース電極Sと、上記駆動情報に応じて印加される電圧に基づきこれらドレイン電極Dおよびソース電極S間に電流を流すか否かを制御するコントロールゲート電極CGとをそれぞれ備えている。そして、これらメモリセルM21〜M25の各ドレイン電極Dは、定電圧からなるメモリ電圧が印加されるメモリ電源Vmに対して電気的に並列接続されており、同メモリセルM21〜M25の各ソース電極Sは、上記NチャンネルMOS領域22を構成する各MOSトランジスタに接続されている。
In addition, the
なお、上記メモリセルM21〜M25の各コントロールゲート電極CGも、先の第1の実施の形態と同様に、電圧制御回路(図示略)に接続されている。そして、これら各コントロールゲート電極CGには、この電圧制御回路を通じて上記トランジスタL21〜L25の駆動情報を構成する書き換え可能な5ビットの情報の各論理レベルに応じた所定の電圧が印加される。具体的には、上記駆動情報を構成する各ビットのうち、例えば論理H(ハイ)レベルにあるビットに対応するメモリセルのコントロールゲート電極CGに対しては、該当するメモリセルがオン状態とされる大きさの電圧が印加される。一方、同駆動情報を構成する各ビットのうち、例えば論理L(ロー)レベルにあるビットに対応するメモリセルのコントロールゲート電極CGに対しては、該当するメモリセルがオフ状態とされる大きさの電圧が印加される。 The control gate electrodes CG of the memory cells M21 to M25 are also connected to a voltage control circuit (not shown) as in the first embodiment. A predetermined voltage corresponding to each logic level of rewritable 5-bit information constituting the driving information of the transistors L21 to L25 is applied to each control gate electrode CG through this voltage control circuit. Specifically, among the bits constituting the drive information, for example, the corresponding memory cell is turned on for the control gate electrode CG of the memory cell corresponding to the bit at the logic H (high) level. Is applied. On the other hand, of the bits constituting the drive information, for example, the magnitude of the corresponding memory cell being turned off for the control gate electrode CG of the memory cell corresponding to the bit at the logic L (low) level. Is applied.
また、上記NチャンネルMOS領域22には、これも上記トランジスタL21〜L25と同一の数からなる5つのMOSトランジスタN21〜N25が形成されている。これらMOSトランジスタN21〜N25は、同図3に示されるように、その各ドレイン電極Dが、上記駆動電圧の入力される端子である駆動電圧入力端子Vinに対して電気的に並列接続されており、同MOSトランジスタN21〜N25の各ソース電極Sは、上記LDMOS領域20を構成するトランジスタL21〜L25にそれぞれ接続されている。
In the N-
一方、同図3に示されるように、上記LDMOS領域20を構成するトランジスタL21〜L25の各ゲート電極Gに対する駆動電圧の印加線路には各々他端が接地(GND)されたプルダウン抵抗R211〜R215が接続されている。このため、これらの線路においては、MOSトランジスタN21〜N25のオン抵抗およびそれに対応するプルダウン抵抗R211〜R215による駆動電圧の分圧値(分圧電圧)が、トランジスタL21〜L25のうちの各対応するゲート電極Gに印加され、該分圧電圧の印加されたトランジスタが選択的に能動とされる。また逆に、MOSトランジスタN21〜N25のうちのオフ状態にあるセルに対応した線路は、その対応するプルダウン抵抗によって接地(GND)電位に固定される。すなわち、トランジスタL21〜L25のうち、当該線路にゲート電極Gが接続されているトランジスタはそのゲート電位が接地(GND)電位に固定され、そこにチャネルが形成されることはない。
On the other hand, as shown in FIG. 3, pull-down resistors R211 to R215 whose other ends are grounded (GND) are applied to the drive voltage application lines to the gate electrodes G of the transistors L21 to L25 constituting the
さらに、同図3に示されるように、上記NチャンネルMOS領域22を構成するMOSトランジスタN21〜N25の各ゲート電極Gに対するメモリ電圧の印加線路には各々他端が接地(GND)されたプルダウン抵抗R221〜R225が接続されている。このため、これらの線路においては、メモリセルM21〜M25のオン抵抗およびそれに対応するプルダウン抵抗R221〜R225によるメモリ電圧の分圧値(分圧電圧)が、MOSトランジスタN21〜N25のうちの各対応するゲート電極Gに印加され、該分圧電圧の印加されたMOSトランジスタが選択的に能動とされる。また逆に、メモリセルM21〜M25のうちのオフ状態にあるセルに対応した線路は、その対応するプルダウン抵抗によって接地(GND)電位に固定される。
Further, as shown in FIG. 3, a pull-down resistor whose other end is grounded (GND) is applied to the memory voltage application line to each gate electrode G of the MOS transistors N21 to N25 constituting the N-
この参考例にあってはこのように、上記不揮発性メモリ領域21を構成するメモリセルM21〜M25は、上記メモリ電圧の印加線路に介在するかたちでそのスイッチングを行うスイッチング素子として機能する。そうした上記メモリ電圧の印加線路(MOSトランジスタN21〜N25)の能動/非能動の操作を通じて、上記駆動電圧の印加線路(トランジスタL21〜L25)のオン/オフ切り替えを実行する。
As described above, in this reference example , the memory cells M21 to M25 constituting the
ここで、この参考例にあっても、図4に上記LDMOS領域20を構成するトランジスタL21〜L25の平面構造を示すように、その各ドレイン電極(領域)Dは、実際には、半導体基板C2内に形成されたN型の拡散層および高濃度(N+)の拡散層からな
るドレインコンタクト部Dcを通じて互いに電気的に接続されている。そして、回路電源Vcに接続されている上記駆動負荷Ldの他端は、このドレインコンタクト部Dcに対して適宜の配線を介して接続されている。また、同トランジスタL21〜L25の各ソース電極(領域)Sも同様に、実際には、Pウェル中に設けられた高濃度(N+)の拡散層を通じて互いに電気的に接続されている。そして、このソース電極(領域)Sは、同じくPウェル中に高濃度(P+)の拡散層として形成された基板コンタクト部Bcとともに、適宜の配線を介して接地(GND)電位とされている。このようにして、LDMOS領域20を構成するトランジスタL21〜L25はそれぞれ、駆動負荷Ldの電流流路に介在するように接続されている。
Here, even in this reference example , the drain electrodes (regions) D are actually formed on the semiconductor substrate C2 as shown in FIG. They are electrically connected to each other through a drain contact portion Dc formed of an N-type diffusion layer and a high concentration (N + ) diffusion layer. The other end of the drive load Ld connected to the circuit power supply Vc is connected to the drain contact portion Dc via an appropriate wiring. Similarly, the source electrodes (regions) S of the transistors L21 to L25 are also electrically connected to each other through a high concentration (N + ) diffusion layer provided in the P well. The source electrode (region) S is set to the ground (GND) potential through an appropriate wiring together with the substrate contact portion Bc similarly formed as a high concentration (P + ) diffusion layer in the P well. . In this way, the transistors L21 to L25 constituting the
他方、ここでも上記トランジスタL21〜L25の各ゲート電極Gのみは、同図4に示されるように、LDMOS領域20において電気的に互いに分離されるかたちで形成されており、上述したNチャンネルMOS領域22を構成するMOSトランジスタN21〜N25の各ソース電極S(図3)に適宜の配線を介してそれぞれ電気的に接続されている。そして上述のように、これらゲート電極Gに対して選択的に駆動電圧が印加されることにより、ゲート電極G21〜G25のうちの該駆動電圧が印加されたゲート電極直下の部分にチャネル長ChLのチャネル層(反転層)が形成され、トランジスタL21〜L25のうちの該チャネル層が形成されたトランジスタが選択的に能動となる。すなわち、その形成されたチャネル層を電流が流れることとなる。換言すれば、上記トランジスタL21〜L25を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWが、これら能動とされたトランジスタの数に応じて、LDMOS領域20内で可変とされるようになる。
On the other hand, also here, only the gate electrodes G of the transistors L21 to L25 are formed so as to be electrically isolated from each other in the
次に、以上のように構成された半導体装置において、LDMOS領域20を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWを調整する方法について説明する。なお、この調整も、先の第1の実施の形態と同様に、当該半導体装置の製造後であっても任意に実行することができる。
Next, a method for adjusting the effective channel width ChW when the
この調整に際してはまず、トランジスタL21〜L25(図3)の各ゲート電極G(G21〜G25)に対する上記駆動電圧の印加の可否を示す駆動情報を上記不揮発性メモリ領域21に設定する。この駆動情報の設定も周知のメモリ操作を通じて自由に変更することができる。こうして駆動情報を構成する各ビットの論理レベルに応じた所定の電圧をメモリセルM21〜M25の各コントロールゲート電極CGに対し印加し、これを選択的にオン状態とする。これにより、図3に示したメモリ電源Vmから各メモリセルM21〜M25の各ドレイン電極Dに印加されているメモリ電圧に基づき、オン状態とされたメモリセル(スイッチング素子)のドレイン電極Dおよびソース電極S間、その後段に続く線路に接続されたプルダウン抵抗を介して電流が流れ、それぞれ接地(GND)に至る。こうして電流の流れた線路においては、オン状態とされたメモリセルのオン抵抗およびそれに対応するプルダウン抵抗によるメモリ電圧の分圧電圧がMOSトランジスタN21〜N25のうちの対応するMOSトランジスタの各ゲート電極Gに印加され、該分圧電圧の印加されたMOSトランジスタが能動とされる。
In this adjustment, first, drive information indicating whether or not the drive voltage can be applied to the gate electrodes G (G21 to G25) of the transistors L21 to L25 (FIG. 3) is set in the
このようにして、上記駆動情報に基づきMOSトランジスタN21〜N25が選択的に能動とされると、駆動電圧入力端子Vinから各MOSトランジスタN21〜N25の各ドレイン電極Dに印加されている駆動電圧に基づき、能動とされたMOSトランジスタのドレイン電極Dおよびソース電極S間を電流が流れる。そしてこの電流は、その後段に続く線路に接続されたプルダウン抵抗を介して流れ、それぞれ接地(GND)に至る。こうして電流の流れた線路においては、能動とされたMOSトランジスタのオン抵抗およびそれに対応するプルダウン抵抗による駆動電圧の分圧電圧がトランジスタL21〜L25のうちの対応するトランジスタの各ゲート電極Gに印加され、該分圧電圧の印加されたトランジスタが能動とされる。すなわち、回路電源Vcから駆動負荷Ldに供給されている電流は、能動とされたトランジスタのみを流れ、この能動とされたトランジスタL21〜L25を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWが半導体基板C2内で可変とされるようになる。 In this way, when the MOS transistors N21 to N25 are selectively activated based on the drive information, the drive voltage applied to the drain electrodes D of the MOS transistors N21 to N25 from the drive voltage input terminal Vin is set. Based on this, a current flows between the drain electrode D and the source electrode S of the activated MOS transistor. This current flows through a pull-down resistor connected to a line following the subsequent stage, and reaches each ground (GND). In the line through which current flows in this way, the divided voltage of the drive voltage by the on-resistance of the activated MOS transistor and the corresponding pull-down resistor is applied to each gate electrode G of the corresponding transistor among the transistors L21 to L25. The transistor to which the divided voltage is applied is activated. That is, the current supplied from the circuit power supply Vc to the drive load Ld flows only through the activated transistors, and the effective channel width when the activated transistors L21 to L25 are regarded as a single transistor. ChW becomes variable in the semiconductor substrate C2.
以上説明したように、この第1の参考例にかかる半導体装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(1)LDMOS領域20を構成するトランジスタL21〜L25の各ゲート電極G(G21〜G25)に対する駆動電圧の印加の可否を示す駆動情報をメモリセルM21〜M25に可変設定する。そして、これらトランジスタL21〜L25の各ゲート電極Gに対する駆動電圧の印加線路にそれぞれ介在するかたちで接続されたMOSトランジスタN21〜N25の駆動を通じて、同駆動情報に基づき、これらトランジスタL21〜L25を選択的に能動とするようにした。これにより、当該半導体装置の製造後でも、これらトランジスタL21〜L25を単一のトランジスタとみなしたときのオン抵抗値やスイッチング時間等の要求値を、各ゲート電極G(G21〜G25)に対する駆動電圧の印加態様を通じて調整することができるようになる。したがって、例えば負荷の変更などに伴って上記要求値の再調整が必要となる場合であれ、高い自由度をもってそれら要求値の調整、変更に対処することができる。しかもこの場合、上記MOSトランジスタN21〜N25が介在することによって、先の第1の実施の形態とは異なり、トランジスタL21〜L25のゲート抵抗とスイッチング素子を構成するメモリセルM21〜M25のオン抵抗とを独立に設定することができるようにもなる。
As described above, according to the semiconductor device according to the first reference example , the effects listed below can be obtained.
(1) The drive information indicating whether or not the drive voltage can be applied to the gate electrodes G (G21 to G25) of the transistors L21 to L25 constituting the
(2)上記LDMOS領域20および不揮発性メモリ領域21を同一の半導体基板C2上に形成することとした。これにより、当該半導体装置としての小型化を図ることができるようになる。また、LDMOS領域20を構成するトランジスタL21〜L25、不揮発性メモリ領域21を構成するメモリセルM21〜M25、およびNチャンネルMOS領域22を構成するMOSトランジスタN21〜N25については、半導体製造プロセスの多くが共通しているため、当該半導体装置としての製造工数の低減を図ることができるようにもなる。
(2) The
(3)トランジスタL21〜L25の各ドレイン電極(領域)Dおよび各ソース電極(領域)Sをそれぞれ拡散層を通じて電気的に接続することとした。これにより、回路電源Vcから接地(GND)に至る電流の流路に対してこれらトランジスタL21〜L25を電気的に並列接続するための金属配線などの敷設が不要となり、その構造の簡略化、並びに製造プロセスの簡素化を図ることができるようになる。また、金属配線などの敷設をする場合に比べて断線の懸念等も払拭されるため、より信頼性の高い半導体装置を実現することができるようになる。 (3) The drain electrodes (regions) D and the source electrodes (regions) S of the transistors L21 to L25 are electrically connected through the diffusion layers. This eliminates the need for laying metal wiring or the like for electrically connecting these transistors L21 to L25 in parallel to the current flow path from the circuit power supply Vc to the ground (GND), and simplifies the structure. The manufacturing process can be simplified. In addition, since the fear of disconnection is eliminated as compared with the case of laying metal wiring or the like, a more reliable semiconductor device can be realized.
なお、以上説明した第1の実施の形態および第1の参考例に関しては、例えば以下の形態で適宜変更してこれを実施することもできる。
・上記第1の実施の形態および第1の参考例では、トランジスタL11〜L15あるいはトランジスタL21〜L25の各ドレイン電極Dおよび各ソース電極Sをそれぞれ、半導体基板C1あるいはC2に形成された拡散層を通じて電気的に接続する構造を採用した。しかしこの構造に限られることなく、各ゲート電極Gはもとより、各ドレイン電極Dおよび各ソース電極Sについてもこれらをそれぞれ半導体基板で素子分離した上で、適宜の配線を通じて電気的に接続する構造を採用することとしてもよい。
In addition, regarding the first embodiment and the first reference example described above, for example, the following embodiment can be appropriately changed and implemented.
In the first embodiment and the first reference example , the drain electrodes D and the source electrodes S of the transistors L11 to L15 or the transistors L21 to L25 are respectively passed through diffusion layers formed on the semiconductor substrate C1 or C2. An electrically connected structure was adopted. However, the present invention is not limited to this structure, and each drain electrode D and each source electrode S as well as each gate electrode G are separated from each other by a semiconductor substrate and electrically connected through appropriate wiring. It may be adopted.
・上記第1の実施の形態および第1の参考例では、不揮発性メモリ領域11あるいは21、あるいはNチャンネルMOS領域22を、LDMOS領域10あるいは20の形成された1つの半導体基板C1あるいはC2に一括して形成することとしたが、この構成に限られない。他に例えば、不揮発性メモリ領域11あるいは21を構成するメモリセルM11〜M15あるいはM21〜M25、またNチャンネルMOS領域22を構成するMOSトランジスタN21〜N25を別の半導体基板に形成し、適宜の配線を通じて、半導体基板C1あるいはC2に形成されたLDMOS領域10あるいは20を構成するトランジスタL11〜L15あるいはL21〜L25にそれぞれ接続することとしてもよい。要は、先の図1および図3に示した等価回路が実現される構造、すなわちトランジスタの各ゲート電極に対する駆動電圧の印加の可否を示す駆動情報を不揮発性メモリ領域に可変設定するとともに、同駆動情報に基づき、ゲート電極に駆動電圧が印加されるトランジスタが選択的に能動とされる構成であれば、その実現態様は任意である。
In the first embodiment and the first reference example , the
(第2の参考例)
次に、第2の参考例について、図5および図6を参照して、先の第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
( Second reference example )
Next, a second reference example will be described with reference to FIGS. 5 and 6 focusing on differences from the first embodiment.
この参考例の半導体装置も、基本的には先の図1および図2に示した第1の実施の形態に準じた構成、すなわちLDMOS構造を有するトランジスタを電流の流路に対して電気的に並列接続される複数のトランジスタに分割されるかたちで半導体基板に配列形成する構成している。ただし、この参考例では、LDMOS領域を構成する複数のトランジスタへの電流供給の可否を示す駆動情報を、同一半導体基板にあって不揮発性メモリ領域を構成する複数のメモリセルに可変設定できるようにする。そして、この設定された駆動情報
に基づいてこれら複数のトランジスタのうちの電流供給が可とされるトランジスタに選択的に電流が流れるようにしている。
The semiconductor device of this reference example is also basically configured in accordance with the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, that is, a transistor having an LDMOS structure is electrically connected to a current flow path. The semiconductor substrate is configured to be divided into a plurality of transistors connected in parallel. However, in this reference example , drive information indicating whether or not current can be supplied to a plurality of transistors constituting the LDMOS region can be variably set in a plurality of memory cells constituting the nonvolatile memory region on the same semiconductor substrate. To do. Based on the set drive information, a current is selectively allowed to flow to a transistor that can be supplied with a current among the plurality of transistors.
図5は、こうした半導体装置が搭載される半導体基板を中心に駆動負荷をも含めた全体の等価回路を示したものであり、図6は、同半導体基板に作り込まれたLDMOS領域についてその平面構造を模式的に示したものである。なお、これらの図においても、先の図1および図2に示した要素と同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての重複する説明は割愛する。 FIG. 5 shows an entire equivalent circuit including a driving load centered on a semiconductor substrate on which such a semiconductor device is mounted. FIG. 6 shows a plan view of an LDMOS region formed in the semiconductor substrate. The structure is schematically shown. Also in these drawings, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions of these elements are omitted.
まず、図5に示されるように、この参考例の半導体装置が搭載される半導体基板C3は、先の第1の実施の形態と同様に、回路電源Vcから駆動負荷Ldを介して接地(GND)に至る電流の流路に介在するかたちで設けられている。この半導体基板C3は基本的に、LDMOS構造を有するトランジスタ領域であるLDMOS領域30および上記駆動情報が可変設定される領域である不揮発性メモリ領域31を有して構成されている。
First, as shown in FIG. 5, the semiconductor substrate C3 on which the semiconductor device of this reference example is mounted is grounded (GND) from the circuit power supply Vc via the drive load Ld, as in the first embodiment. ) In the form of an intervening current flow path. The semiconductor substrate C3 basically includes an
このうち、LDMOS領域30には、先の第1の実施の形態と同様に、LDMOS構造を有するトランジスタが上記電流の流路に対して電気的に並列接続される例えば5つのトランジスタL31〜L35に分割されるかたちで半導体基板C3に配列形成されている。これらトランジスタL31〜L35もそれぞれ、先の図26に例示したLDMOS構造に準じた構造を有しており、ドレイン電極Dおよびソース電極Sと、これらドレイン電極Dおよびソース電極S間を流れる電流を制御するゲート電極Gとを備えて構成されている。ただし、これらトランジスタL31〜L35にあっては、その各ドレイン電極Dが上記不揮発性メモリ領域31を構成する各メモリセルM31〜M35に接続されるとともに、ゲート電極Gは、駆動電圧が入力される駆動電圧入力端子Vinに対して直接、電気的に並列接続されている。
Among these, in the
また、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ(例えばEPROM)からなる上記不揮発性メモリ領域31には、これも先の第1の実施の形態と同様に、上記トランジスタL31〜L35と同一の数からなる5つのメモリセルM31〜M35が形成されている。これらメモリセルM31〜M35も基本的にはMOS構造を有しており、同図5に示されるように、上記電流の流路に接続されるドレイン電極Dおよびソース電極Sと、上記駆動情報に応じて印加される電圧に基づきこれらドレイン電極Dおよびソース電極S間に電流を流すか否かを制御するコントロールゲート電極CGとをそれぞれ備えている。そして、これらメモリセルM31〜M35の各ドレイン電極Dはそれぞれ、上記回路電源Vcに接続されている上記駆動負荷Ldの他端に対して適宜の配線を介して電気的に並列接続されており、同メモリセルM31〜M35の各ソース電極Sが上記トランジスタL31〜L35の各ドレイン電極Dにそれぞれ接続されている。
Further, the
なお、上記メモリセルM31〜M35の各コントロールゲート電極CGは、先の第1の実施の形態と同様に、電圧制御回路(図示略)に接続されている。そして、これら各コントロールゲート電極CGには、この電圧制御回路を通じて上記トランジスタL31〜L35の駆動情報を構成する書き換え可能な5ビットの情報の各論理レベルに応じた所定の電圧が印加される。具体的には、上記駆動情報を構成する各ビットのうち、例えば論理H(ハイ)レベルにあるビットに対応するメモリセルのコントロールゲート電極CGに対しては、該当するメモリセルがオン状態とされる大きさの電圧が印加される。これにより、当該メモリセルの後段に接続されるトランジスタへの電流供給が許容される。一方、同駆動情報を構成する各ビットのうち、例えば論理L(ロー)レベルにあるビットに対応するメモリセルのコントロールゲート電極CGに対しては、該当するメモリセルがオフ状態とされる大きさの電圧が印加される。これにより、当該メモリセルの後段に接続されるトランジスタへの電流供給が禁止される。このようにして、この不揮発性メモリ領域31を構成するメモリセルM31〜M35は、それら各ソース電極Sと上記LDMOS領域30を構成するトランジスタL31〜L35の各ドレイン電極Dとを結ぶ線路、すなわち電流供給路に介在するかたちでそのスイッチング(オン/オフ)を行うスイッチング素子として機能する。
The control gate electrodes CG of the memory cells M31 to M35 are connected to a voltage control circuit (not shown) as in the first embodiment. A predetermined voltage corresponding to each logic level of rewritable 5-bit information constituting the driving information of the transistors L31 to L35 is applied to each control gate electrode CG through this voltage control circuit. Specifically, among the bits constituting the drive information, for example, the corresponding memory cell is turned on for the control gate electrode CG of the memory cell corresponding to the bit at the logic H (high) level. Is applied. Thereby, current supply to a transistor connected to the subsequent stage of the memory cell is allowed. On the other hand, of the bits constituting the drive information, for example, the magnitude of the corresponding memory cell being turned off for the control gate electrode CG of the memory cell corresponding to the bit at the logic L (low) level. Is applied. As a result, current supply to the transistor connected to the subsequent stage of the memory cell is prohibited. In this way, the memory cells M31 to M35 constituting the
ここで、参考例にあっては、図6に上記トランジスタL31〜L35の平面構造を示すように、その各ゲート電極Gは、実際には、LDMOS領域30において、トランジスタL31〜L35の全チャネル領域に対応する単一のゲート電極G3として形成されている。一方、同トランジスタL31〜L35の各ドレイン電極(領域)Dは、実際には、半導体基板C3内に形成されたN型の拡散層および高濃度(N+)の拡散層からなる
ドレインコンタクト部Dcが素子分離層Isによって各々分離されて形成されている。そして、こうして分離されたドレインコンタクト部Dcの各々に対して、上記メモリセルM31〜M35の各ソース電極Sが適宜の配線を介して電気的に接続されている。他方、同トランジスタL31〜L35の各ソース電極(領域)Sは、実際にはPウェル中に設けられた高濃度(N+)の拡散層を通じて互いに電気的に接続されている。なお、このソース電極(領域)Sは、同じくPウェル中に高濃度(P+)の拡散層として形成された基板コンタクト部Bcとともに、適宜の配線を介して接地(GND)電位とされている。このようにして、LDMOS領域30を構成するトランジスタL31〜L35はそれぞれ、駆動負荷Ldの電流流路に介在するように接続されている。
Here, in the reference example , as shown in the planar structure of the transistors L31 to L35 in FIG. 6, each gate electrode G is actually formed in the
そして、上記駆動電圧入力端子VinからトランジスタL31〜L35の各ゲート電極G、すなわち単一のゲート電極G3に対して共通に駆動電圧が印加されることにより、このゲート電極G3直下の部分にチャネル長ChLのチャネル層(反転層)が形成される。ただし、こうしてトランジスタL31〜L35のすべてにチャネル層が形成されたとしても、メモリセルM31〜M35が選択的にオン状態とされる場合、実際にはこの選択されたメモリセルに対応するトランジスタにしか回路電源Vcから供給される電流が流れることはない。このようにして、トランジスタL31〜L35のうち、そのチャネル層に実際に電流が流れたトランジスタのみが選択的に能動となる。すなわちこの場合も、上記トランジスタL31〜L35を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWが、これら能動とされたトランジスタの数に応じて、LDMOS領域30内で可変とされるようになる。
A drive voltage is commonly applied from the drive voltage input terminal Vin to the gate electrodes G of the transistors L31 to L35, that is, the single gate electrode G3, so that the channel length is directly below the gate electrode G3. A channel layer (inversion layer) of ChL is formed. However, even if the channel layers are formed in all of the transistors L31 to L35 in this way, when the memory cells M31 to M35 are selectively turned on, only the transistor corresponding to the selected memory cell is actually used. The current supplied from the circuit power supply Vc does not flow. In this way, only the transistors in which current actually flows in the channel layer among the transistors L31 to L35 are selectively activated. That is, also in this case, the effective channel width ChW when the transistors L31 to L35 are regarded as a single transistor is made variable in the
次に、以上のように構成された半導体装置において、LDMOS領域30を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWを調整する方法について説明する。なお、この調整も、先の第1の実施の形態等と同様に、当該半導体装置の製造後であっても任意に実行することができる。
Next, a method for adjusting the effective channel width ChW when the
この調整に際してはまず、トランジスタL31〜L35(図5)の各ゲート電極G(単一のゲート電極G3)に対して上記駆動電圧入力端子Vinから共通に駆動電圧を印加し、このゲート電極G3直下の部分にチャネル層(反転層)を形成する。一方、これらトランジスタL31〜L35(図5)への電流供給の可否を示す駆動情報を上記不揮発性メモリ領域31に設定する。この駆動情報の設定も周知のメモリ操作を通じて自由に変更することができることは前述の通りである。こうして駆動情報を構成する各ビットの論理レベルに応じた所定の電圧をメモリセルM31〜M35の各コントロールゲート電極CGに対し印加し、これを選択的にオン状態とする。これにより、図5に示した回路電源Vcから駆動負荷Ldに供給されている電流は、オン状態とされたメモリセル(スイッチング素子)のドレイン電極Dおよびソース電極S間、その後段に続く線路に接続されたトランジスタのみを流れ、これを能動としつつ、それぞれ接地(GND)に至る。そして、この能動とされたトランジスタの数に応じて、これらトランジスタL31〜L35を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWが半導体基板C3内で可変とされるようになる。
In this adjustment, first, a driving voltage is applied in common from the driving voltage input terminal Vin to each gate electrode G (single gate electrode G3) of the transistors L31 to L35 (FIG. 5), and immediately below the gate electrode G3. A channel layer (inversion layer) is formed in this part. On the other hand, drive information indicating whether or not current can be supplied to the transistors L31 to L35 (FIG. 5) is set in the
以上説明したように、この第2の参考例にかかる半導体装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(1)LDMOS領域30を構成するトランジスタL31〜L35への電流供給の可否を示す駆動情報を不揮発性メモリ領域31を構成するメモリセルM31〜M35に可変設定するとともに、同駆動情報に基づき、トランジスタL31〜L35のうちの電流供給が可とされるトランジスタに選択的に電流を供給するようにした。これにより、当該半導体装置の製造後でも、これらトランジスタL31〜L35を単一のトランジスタとみなしたときのオン抵抗値やスイッチング時間等の要求値を、トランジスタL31〜L35への電流供給態様を通じて調整することができるようになる。したがって、例えば負荷の変更などに伴って上記要求値の再調整が必要となる場合であれ、高い自由度をもってそれら要求値の調整、変更に対処することができる。
As described above, according to the semiconductor device of the second reference example , the effects listed below can be obtained.
(1) Drive information indicating whether or not current can be supplied to the transistors L31 to L35 constituting the
(2)上記LDMOS領域30および不揮発性メモリ領域31を同一の半導体基板C3上に形成することとした。これにより、当該半導体装置としての小型化を図ることができるようになる。また、LDMOS領域30を構成するトランジスタL31〜L35および不揮発性メモリ領域31を構成するメモリセルM31〜M35については、半導体製造プロセスの多くが共通していることから、当該半導体装置としての製造工数の低減を図ることができるようになる。
(2) The
(3)トランジスタL31〜L35の各ゲート電極Gを、これらトランジスタL31〜L35の全チャネル領域に対応する単一のゲート電極G3として形成することとした。これにより、これらトランジスタL31〜L35の各ゲート電極Gに対して駆動電圧を共通に印加するための金属配線などを敷設する必要がないため、その構造の簡略化、並びに製造の簡素化を図ることができるようになる。また、金属配線などを敷設する場合と比較して断線等の懸念も払拭されるため、より信頼性の高い半導体装置を実現することができるようになる。なおこのことは、同トランジスタL31〜L35において拡散層を通じて電気的に接続されている各ソース電極Sについても同様である。 (3) The gate electrodes G of the transistors L31 to L35 are formed as a single gate electrode G3 corresponding to all channel regions of the transistors L31 to L35. This eliminates the need for laying a metal wiring or the like for commonly applying a driving voltage to the gate electrodes G of the transistors L31 to L35, thereby simplifying the structure and simplifying the manufacture. Will be able to. In addition, since a concern such as disconnection is eliminated as compared with the case where metal wiring or the like is laid, a more reliable semiconductor device can be realized. This also applies to each source electrode S electrically connected through a diffusion layer in the transistors L31 to L35.
(第3の参考例)
次に、第3の参考例について、図7および図8を参照して、先の第1の実施の形態、あるいは上記第2の参考例との相違点を中心に説明する。
( Third reference example )
Next, a third reference example will be described with reference to FIGS. 7 and 8 focusing on differences from the first embodiment or the second reference example .
この参考例の半導体装置も、基本的には先の図1および図2に示した第1の実施の形態に準じた構成、すなわちLDMOS構造を有するトランジスタを電流の流路に対して電気的に並列接続される複数のトランジスタに分割されるかたちで半導体基板に配列形成する構成としている。そして、この参考例でも、基本的には上記第2の参考例と同様、LDMOS領域を構成する複数のトランジスタへの電流供給の可否を示す駆動情報を、同一半導体基板にあって不揮発性メモリ領域を構成する複数のメモリセルに可変設定できるようにしている。ただしここでは、この設定された駆動情報に基づき、これら複数のトランジスタへの各電流供給路に介在するかたちで接続された複数のMOSトランジスタの駆動を通じて、これら複数のトランジスタのうちの電流供給が可とされるトランジスタに選択的に電流を供給するようにしている。 The semiconductor device of this reference example is also basically configured in accordance with the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, that is, a transistor having an LDMOS structure is electrically connected to a current flow path. In this configuration, the semiconductor substrate is arrayed and divided into a plurality of transistors connected in parallel. Also in this reference example , basically, as in the second reference example , drive information indicating whether or not current can be supplied to the plurality of transistors constituting the LDMOS region is stored in the non-volatile memory region on the same semiconductor substrate. Can be variably set in a plurality of memory cells. However, here, based on the set drive information, the current supply of the plurality of transistors can be supplied through the drive of the plurality of MOS transistors connected to each of the current supply paths to the plurality of transistors. A current is selectively supplied to a transistor to be selected.
図7は、こうした半導体装置が搭載される半導体基板を中心に駆動負荷をも含めた全体の等価回路を示したものであり、図8は、同半導体基板に作り込まれたLDMOS領域についてその平面構造を模式的に示したものである。なお、これらの図においても、先の図1および図2に示した要素と同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての重複する説明は割愛する。 FIG. 7 shows an entire equivalent circuit including a driving load centered on a semiconductor substrate on which such a semiconductor device is mounted. FIG. 8 shows a plan view of an LDMOS region formed in the semiconductor substrate. The structure is schematically shown. Also in these drawings, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions of these elements are omitted.
まず、図7に示されるように、この参考例の半導体装置が搭載される半導体基板C4は、先の第1の実施の形態と同様に、回路電源Vcから駆動負荷Ldを介して接地(GND)に至る電流の流路に介在するかたちで設けられている。この半導体基板C4は基本的に、LDMOS構造を有するトランジスタ領域であるLDMOS領域40、上記駆動情報が可変設定される領域である不揮発性メモリ領域41、およびLDMOS領域40への各電流供給路に介在するかたちで接続されるNチャンネルMOS領域42を有して構成されている。
First, as shown in FIG. 7, the semiconductor substrate C4 on which the semiconductor device of this reference example is mounted is grounded (GND) from the circuit power supply Vc via the drive load Ld, as in the first embodiment. ) In the form of an intervening current flow path. The semiconductor substrate C4 basically includes an
このうち、上記LDMOS領域40には、先の第1の実施の形態と同様に、LDMOS構造を有するトランジスタが上記電流の流路に対して電気的に並列接続される例えば5つのトランジスタL41〜L45に分割されるかたちで半導体基板C4に配列形成されている。これらトランジスタL41〜L45はそれぞれ、先の図26に例示したLDMOS構造に準じた構造を有しており、ドレイン電極Dおよびソース電極Sと、これらドレイン電極Dおよびソース電極S間を流れる電流を制御するゲート電極Gとを備えて構成されている。そして、これらトランジスタL41〜L45にあっては、その各ドレイン電極Dが上記NチャンネルMOS領域42を構成する各MOSトランジスタに接続されるとともに、ゲート電極Gは、駆動電圧が入力される駆動電圧入力端子Vinに対して直接、電気的に並列接続されている。
Among these, in the
また、上記不揮発性メモリ領域41には、上記トランジスタL41〜L45と同一の数からなる5つのメモリセルM41〜M45が形成されている。これらメモリセルM41〜M45も基本的にはMOS構造を有しており、同図7に示されるように、ドレイン電極Dおよびソース電極Sと、上記駆動情報に応じて印加される電圧に基づきこれらドレイン電極Dおよびソース電極S間に電流を流すか否かを制御するコントロールゲート電極CGとをそれぞれ備えている。そして、これらメモリセルM41〜M45の各ドレイン電極Dは、メモリ電源Vmに対して電気的に並列接続されており、同メモリセルM41〜M45の各ソース電極Sは上記NチャンネルMOS領域を構成するMOSトランジスタN41〜N45の各ゲート電極Gにそれぞれ接続されている。
In the
なお、上記メモリセルM41〜M45の各コントロールゲート電極CGも、先の第1の実施の形態と同様に、電圧制御回路(図示略)に接続されている。そして、これら各コントロールゲート電極CGには、この電圧制御回路を通じて上記トランジスタL41〜L45の駆動情報を構成する書き換え可能な5ビットの情報の各論理レベルに応じた所定の電圧が印加される。具体的には、上記駆動情報を構成する各ビットのうち、例えば論理H(ハイ)レベルにあるビットに対応するメモリセルのコントロールゲート電極CGに対しては、該当するメモリセルがオン状態とされる大きさの電圧が印加される。一方、同駆動情報を構成する各ビットのうち、例えば論理L(ロー)レベルにあるビットに対応するメモリセルのコントロールゲート電極CGに対しては、該当するメモリセルがオフ状態とされる大きさの電圧が印加される。 Note that the control gate electrodes CG of the memory cells M41 to M45 are also connected to a voltage control circuit (not shown), as in the first embodiment. A predetermined voltage corresponding to each logic level of rewritable 5-bit information constituting the driving information of the transistors L41 to L45 is applied to each control gate electrode CG through this voltage control circuit. Specifically, among the bits constituting the drive information, for example, the corresponding memory cell is turned on for the control gate electrode CG of the memory cell corresponding to the bit at the logic H (high) level. Is applied. On the other hand, of the bits constituting the drive information, for example, the magnitude of the corresponding memory cell being turned off with respect to the control gate electrode CG of the memory cell corresponding to the bit at the logic L (low) level. Is applied.
また、上記NチャンネルMOS領域42には、これも上記トランジスタL41〜L45と同一の数からなる5つのMOSトランジスタN41〜N45が形成されている。これらMOSトランジスタN41〜N45はその各ドレイン電極Dがそれぞれ上記回路電源Vcに接続されている上記駆動負荷Ldの他端に対して適宜の配線を介して電気的に並列接続されており、同MOSトランジスタN41〜N45の各ソース電極Sが上記トランジスタL41〜L45の各ドレイン電極Dにそれぞれ接続されている。
In the N
一方、同図7に示されるように、上記NチャンネルMOS領域42を構成するMOSトランジスタN41〜N45の各ゲート電極Gに対するメモリ電圧の印加線路、すなわち不揮発性メモリ領域41を構成するメモリセルM41〜M45の各ソース電極Sとの共通接続部には、各々他端が接地(GND)されたプルダウン抵抗R41〜R45が接続されている。このため、これらの線路においては、メモリセルM41〜M45のオン抵抗およびそれに対応するプルダウン抵抗R41〜R45によるメモリ電圧の分圧値(分圧電圧)が、MOSトランジスタN41〜N45のうちの各対応するゲート電極Gに印加され、該分圧電圧の印加されたMOSトランジスタが選択的に能動とされる。また逆に、メモリセルM41〜M45のうちのオフ状態にあるセルに対応した線路は、その対応するプルダウン抵抗によって接地(GND)電位に固定される。
On the other hand, as shown in FIG. 7, memory voltage application lines to the gate electrodes G of the MOS transistors N41 to N45 constituting the N-
このように、上記不揮発性メモリ領域41を構成するメモリセルM41〜M45は、上記メモリ電圧の印加線路に介在するかたちでそのスイッチングを行うスイッチング素子として機能する。すなわち、これらスイッチング素子は、上記メモリ電圧の印加線路のオン/オフ、ひいてはMOSトランジスタN41〜N45の能動/非能動の切り替えを実行する。そして、これらMOSトランジスタN41〜N45の能動/非能動操作を通じて、その後段に接続される上記トランジスタL41〜L45への電流供給路のオン/オフ切り替えを実行する。
As described above, the memory cells M41 to M45 constituting the
ここで、この参考例にあっては、図8に上記トランジスタL41〜L45の平面構造を示すように、その各ゲート電極Gは、実際には、LDMOS領域40において、トランジスタL41〜L45の全チャネル領域に対応する単一のゲート電極G4として形成されている。一方、同トランジスタL41〜L45の各ドレイン電極(領域)Dは、実際には、半導体基板C4内に形成されたN型の拡散層および高濃度(N+)の拡散層からなる
ドレインコンタクト部Dcが素子分離層Isによって各々分離されて形成されている。そ
して、こうした素子分離されたドレインコンタクト部Dcの各々に対して、上記MOSトランジスタN41〜N45の各ソース電極Sが適宜の配線を介して電気的に直列接続されている。他方、同トランジスタL41〜L45の各ソース電極(領域)Sは、実際にはPウェル中に設けられた高濃度(N+)の拡散層を通じて互いに電気的に接続されている。なお、このソース電極(領域)Sは、同じくPウェル中に高濃度(P+)の拡散層として形成された基板コンタクト部Bcとともに、適宜の配線を介して接地(GND)電位とされている。このようにして、LDMOS領域40を構成するトランジスタL41〜L45はそれぞれ、駆動負荷Ldの電流流路に介在するように接続されている。
Here, in this reference example , as shown in the planar structure of the transistors L41 to L45 in FIG. 8, the gate electrodes G are actually all channels of the transistors L41 to L45 in the
そして、上記駆動電圧入力端子VinからトランジスタL41〜L45の各ゲート電極G、すなわち単一のゲート電極G4に対して共通に駆動電圧が印加されることにより、このゲート電極G4直下の部分にチャネル長ChLのチャネル層(反転層)が形成される。ただし、こうしてトランジスタL41〜L45のすべてにチャネル層が形成されたとしても、上記MOSトランジスタN41〜N45が選択的にオン状態(能動)とされる場合、実際にはこの選択されたMOSトランジスタに対応するトランジスタ(L41〜L45)にしか回路電源Vcから供給される電流が流れることはない。このようにして、トランジスタL41〜L45のうち、そのチャネル層に実際に電流が流れたトランジスタのみが選択的に能動となる。すなわちこの場合も、上記トランジスタL41〜L45を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWが、これら能動とされたトランジスタの数に応じて、LDMOS領域40内で可変とされるようになる。
A drive voltage is commonly applied from the drive voltage input terminal Vin to the gate electrodes G of the transistors L41 to L45, that is, the single gate electrode G4, so that the channel length is directly below the gate electrode G4. A channel layer (inversion layer) of ChL is formed. However, even if the channel layers are formed in all of the transistors L41 to L45 in this way, when the MOS transistors N41 to N45 are selectively turned on (active), the transistors actually correspond to the selected MOS transistors. The current supplied from the circuit power supply Vc flows only to the transistors (L41 to L45). In this way, only the transistors in which current actually flows in the channel layer among the transistors L41 to L45 are selectively activated. That is, also in this case, the effective channel width ChW when the transistors L41 to L45 are regarded as a single transistor is made variable in the
次に、以上のように構成された半導体装置において、LDMOS領域40を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWを調整する方法について説明する。なお、この調整も、先の第1の実施の形態等と同様に、当該半導体装置の製造後であっても任意に実行することができる。
Next, a method for adjusting the effective channel width ChW when the
この調整に際してはまず、トランジスタL41〜L45(図7)の各ゲート電極G(単一のゲート電極G4)に対して上記駆動電圧入力端子Vinから共通に駆動電圧を印加し、このゲート電極G4直下の部分にチャネル層(反転層)を形成する。一方、これらトランジスタL41〜L45(図5)への電流供給の可否を示す駆動情報を上記不揮発性メモリ領域41に設定する。この駆動情報の設定も周知のメモリ操作を通じて自由に変更することができる。こうして駆動情報を構成する各ビットの論理レベルに応じた所定の電圧をメモリセルM41〜M45の各コントロールゲート電極CGに対し印加し、これを選択的にオン状態とする。これにより、図7に示したメモリ電源Vmから各メモリセルM41〜M45の各ドレイン電極Dに印加されているメモリ電圧に基づき、オン状態とされたメモリセル(スイッチング素子)のドレイン電極Dおよびソース電極S間、その後段に続く線路に接続されたプルダウン抵抗を介して電流が流れ、それぞれ接地(GND)に至る。こうして電流の流れた線路においては、オン状態とされたメモリセルのオン抵抗およびそれに対応するプルダウン抵抗によるメモリ電圧の分圧電圧がMOSトランジスタN41〜N45のうちの対応するMOSトランジスタの各ゲート電極Gに印加され、該分圧電圧の印加されたMOSトランジスタが能動とされる。そして、図7に示した回路電源Vcから駆動負荷Ldに供給されている電流は、オン状態とされたMOSトランジスタのドレイン電極Dおよびソース電極S間、その後段に続く線路に接続されたトランジスタのみを流れ、これを能動としつつ、それぞれ接地(GND)に至る。そして、この能動とされたトランジスタの数に応じて、これらトランジスタL41〜L45を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅ChWが半導体基板C4内で可変とされるようになる。
In this adjustment, first, a drive voltage is applied in common from the drive voltage input terminal Vin to each gate electrode G (single gate electrode G4) of the transistors L41 to L45 (FIG. 7), and immediately below the gate electrode G4. A channel layer (inversion layer) is formed in this part. On the other hand, drive information indicating whether or not current can be supplied to the transistors L41 to L45 (FIG. 5) is set in the
以上説明したように、この第3の参考例にかかる半導体装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(1)LDMOS領域40を構成するトランジスタL41〜L45への電流供給の可否を示す駆動情報を不揮発性メモリ領域41を構成するメモリセルM41〜M45に可変設定する。そして、これらトランジスタL41〜L45への各電流供給路に介在するかたちで接続されたMOSトランジスタN41〜N45の駆動を通じて、同駆動情報に基づき、トランジスタL41〜L45のうち電流供給が可とされるトランジスタに選択的に電流を供給するようにした。これにより、当該半導体装置の製造後でも、これらトランジスタL41〜L45を単一のトランジスタとみなしたときのオン抵抗値やスイッチング時間等の要求値を、トランジスタL41〜L45への電流供給態様を通じて調整することができるようになる。したがって、例えば負荷の変更などに伴って上記要求値の再調整が必要となる場合であれ、高い自由度をもってそれら要求値の調整、変更に対処することができる。しかもこの場合、上記MOSトランジスタN41〜N45が介在することによって、先の第2の参考例とはトランジスタL41〜L45のゲート抵抗とスイッチング素子を構成するメモリセルM41〜M45のオン抵抗とを独立に設定することができるようになる。
As described above, according to the semiconductor device of the third reference example , the effects listed below can be obtained.
(1) Drive information indicating whether or not current can be supplied to the transistors L41 to L45 constituting the
(2)上記LDMOS領域40および不揮発性メモリ領域41を同一の半導体基板C4上に形成することとした。これにより、当該半導体装置としての小型化を図ることができるようになる。また、LDMOS領域40を構成するトランジスタL41〜L45、不揮発性メモリ領域41を構成するメモリセルM41〜M45、およびNチャンネルMOS領域42を構成するMOSトランジスタN41〜N45については、半導体製造プロセスの多くが共通していることから、当該半導体装置としての製造工数の低減を図ることができるようになる。
(2) The
(第4の参考例)
次に、第4の参考例について、図9を参照して説明する。
( Fourth reference example )
Next, a fourth reference example will be described with reference to FIG.
この参考例の半導体装置は、基本的には、先の図5および図6に示した第2の参考例に準じた構成となっている。ただし、この参考例では、LDMOS領域30を構成するトランジスタL31〜L35に、不揮発性メモリ領域31を構成するメモリセルM31〜M35をそれぞれ内蔵するようにしている。
The semiconductor device of this reference example is basically configured according to the second reference example shown in FIGS. However, in this reference example , the memory cells M31 to M35 constituting the
図9は、こうした不揮発性メモリを内蔵したLDMOSトランジスタの側面断面構造の一例を模式的に示したものである。なお、この図においても、先の図26、あるいは先の図5および図6に示した要素と同一の要素には、それぞれ同一の符号を付して示しており、それら各要素についての重複する説明は割愛する。 FIG. 9 schematically shows an example of a side sectional structure of an LDMOS transistor incorporating such a nonvolatile memory. Also in this figure, the same elements as those shown in FIG. 26 or FIG. 5 and FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the respective elements are duplicated. I will omit the explanation.
この参考例では、上記不揮発性メモリとして電気的に書き換え可能なEPROMを採用しており、このメモリ内蔵型トランジスタ32は、同図9に示されるように、基本的に、上記半導体基板100に対して、
・駆動電圧入力端子Vinに適宜の配線によって接続されるゲート電極321,
・ゲート電極321に隣接して形成されたフローティングゲート電極322,
・フローティングゲート電極322上に成膜されたトンネル膜324,
・トンネル膜324上に積層形成されるとともに電圧制御回路(図示略)に適宜の配線によって接続されるコントロールゲート電極323,
等々を備えて構成されている。
In this reference example , an electrically rewritable EPROM is adopted as the non-volatile memory, and the memory built-in
A
A floating gate electrode 322 formed adjacent to the
A
A
And so on.
ここで、このメモリ内蔵型トランジスタ32は、先の図5中、メモリセルM31〜M35およびトランジスタL31〜L35のうち、適宜の配線によって互いに接続された1組のメモリセルおよびトランジスタに対応するものである。また、ゲート電極321は、トランジスタL31〜L35の各ゲート電極Gに、コントロールゲート電極323は、メモリセルM31〜M35の各ゲート電極Gに、それぞれ対応するものである。
Here, the memory built-in
こうしたメモリ内蔵型トランジスタ32に対し、トランジスタへの電流供給の可否を示す駆動情報が電圧制御回路の駆動を通じて設定される。すなわち、電圧制御回路によって、駆動情報を構成する各ビットのうち論理H(ハイ)レベルにあるビット(電流供給が可)に対応する接地(GND)よりも高い所定の大きさの電圧が、メモリ内蔵型トランジスタ32のコントロールゲート電極323に対して印加される。これにより、フローティングゲート電極322内に存在する電子がトンネル膜324を介してコントロールゲート電極323側に引き抜かれ、当該メモリ内蔵型トランジスタ32はオン状態とされる。一方、電圧制御回路によって、駆動情報を構成する各ビットのうち論理L(ロー)レベルにあるビット(電流供給が不可)に対応する接地(GND)よりも低い所定の大きさの電圧が、メモリ内蔵型トランジスタ32のコントロールゲート電極323に対して印加される。これにより、コントロールゲート電極323からフローティングゲート電極322側にトンネル膜324を介して電子が注入され、当該メモリ内蔵型トランジスタ32はオフ状態とされる。このように、メモリ内蔵型トランジスタ32は、駆動情報を構成する各ビットの論理レベルに応じてそのオン/オフがそれぞれ切り替えられるスイッチング素子として機能することとなる。
For such a memory-embedded
次に、以上のように構成された半導体装置において、LDMOS領域を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅を調整する方法について説明する。なお、この調整も、当該半導体装置の製造後であっても任意に実行することができることは上述の通りである。 Next, a method for adjusting the effective channel width when the LDMOS region is regarded as a single transistor in the semiconductor device configured as described above will be described. As described above, this adjustment can also be performed arbitrarily even after the semiconductor device is manufactured.
この調整に際してはまず、駆動電圧入力端子Vinからトランジスタの各ゲート電極321に所定の駆動電圧を印加し、チャネル領域102のゲート電極321直下の部分にチャネル層(反転層)を形成する。こうして形成されるチャネル層は、ソース領域104と接しているため電気的に接続する一方、ドレイン領域101と接することはなく電気的に接続されていない。
In this adjustment, first, a predetermined driving voltage is applied to each
一方、電圧制御回路を駆動することにより、コントロールゲート電極323に印加される電位に応じた、同コントロールゲート電極323とフローティングゲート電極322との間でのトンネル膜324を介しての電子の授受に基づき、上記駆動情報の各ビット毎のオン/オフを設定する。このとき、メモリ内蔵型トランジスタ32がオン状態とされると、チャネル領域102のフローティングゲート電極322直下の部分にチャネル層(反転層)が形成されることとなる。こうして形成されるチャネル層は、上述のゲート電極321直下の部分に形成されるチャネル層およびドレイン領域101に接するため電気的に接続される。
On the other hand, by driving the voltage control circuit, electrons can be exchanged between the
このように、メモリ内蔵型トランジスタ32のコントロールゲート電極323に対しては選択的に、トランジスタのゲート電極321に対しては共通に、所定の電圧をそれぞれ印加すると、回路電源Vcから供給されている電流は、オン状態とされたメモリ内蔵型トランジスタ32のドレイン領域101およびソース領域104間にのみ電流が流れ、接地(GND)に至ることとなる。このようにして、不揮発性メモリ領域に設定されるトランジスタの駆動情報に基づき選択的に能動とされるトランジスタの数に応じて、トランジスタを単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅が半導体基板内で可変とされる。
As described above, when a predetermined voltage is applied selectively to the
以上説明したこの第4の参考例にかかる半導体装置によっても、上記第2の参考例と同等の効果が得られるようになる。
なお、第4の参考例に関しては、例えば以下の形態で適宜変更してこれを実施することもできる。
・上記第4の参考例では、コントロールゲート電極323とフローティングゲート電極322との間でのトンネル膜324を介しての電子の授受に基づき、チャネル領域102のフローティングゲート電極322直下の部分にチャネル層を形成することとしたが、該チャネル層の形成方法についてはこれに限られない。図9に対応する図として図10に示すように、メモリ内蔵型トランジスタ32aのコントロールゲート電極323aを、フローティングゲート電極322aのコーナ部を覆うように同フローティングゲート電極322a上に積層形成する。そして、電圧制御回路の駆動を通じてコントロールゲート電極323aに印加される電位に応じたフローティングゲート電極322aのコーナ部での電界集中を利用して、駆動情報の各ビット毎のオン/オフを設定することとしてもよい。これによっても、先の第4の参考例、すなわち上記第2の参考例と同等の効果が得られるようになる。
Also by the semiconductor device according to the fourth reference example described above, the same effect as that of the second reference example can be obtained.
In addition, regarding the fourth reference example , for example, the following embodiment can be appropriately changed and implemented.
In the fourth reference example , a channel layer is formed in a portion of the
(第5の参考例)
次に、第5の参考例について、図11を参照して説明する。
( Fifth reference example )
Next, a fifth reference example will be described with reference to FIG.
この参考例の半導体装置は、基本的には先の図7および図8に示した第3の参考例に準じた構成となっている。ただし、この参考例では、LDMOS領域40を構成するトランジスタL41〜L45に、NチャンネルMOS領域42を構成するMOSトランジスタN
41〜N45をそれぞれ内蔵するようにしている。
The semiconductor device of this reference example basically has a configuration according to the third reference example shown in FIGS. However, in this reference example , the transistors L41 to L45 constituting the
41 to N45 are respectively incorporated.
図11は、そうしたトランジスタの側面断面構造の一例を模式的に示したものである。なお、この図においても、先の図26、あるいは先の図7および図8に示した要素と同一の要素には、それぞれ同一の符号を付して示しており、それら各要素についての重複する説明は割愛する。 FIG. 11 schematically shows an example of a side cross-sectional structure of such a transistor. Also in this figure, the same elements as those shown in FIG. 26 or FIG. 7 and FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the respective elements are duplicated. I will omit the explanation.
そうしたMOSトランジスタを内蔵するトランジスタ43は、同図11に示されるように、基本的に、上記半導体基板100に対して、
・駆動電圧入力端子Vinに適宜の配線によって接続されるゲート電極431,
・このゲート電極431に隣接して形成されるとともにメモリ領域41(図示略)に適宜の配線によって接続されるゲート電極433,
等々を備えて構成されている。
As shown in FIG. 11, the
A gate electrode 431 connected to the drive voltage input terminal Vin by appropriate wiring
A gate electrode 433 formed adjacent to the gate electrode 431 and connected to the memory region 41 (not shown) by appropriate wiring.
And so on.
ここで、トランジスタ43は、先の図7中、MOSトランジスタN41〜N45およびトランジスタL41〜L45のうち、適宜の配線によって互いに接続された1組のMOSトランジスタおよびトランジスタに対応するものである。また、ゲート電極431は、トランジスタL41〜L45の各ゲート電極Gに、ゲート電極433は、MOSトランジスタN41〜N45の各ゲート電極Gに、それぞれ対応するものである。このようにしてトランジスタ43は、トランジスタL41〜L45としてのチャネル領域と、MOSトランジスタN41〜N45としてのチャネル領域を共有するトランジスタとして形成されている。
Here,
次に、このように構成された半導体装置において、LDMOS領域を単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅を調整する方法について説明する。なお、この調整も、当該半導体装置の製造後であっても任意に実行することができる。 Next, a method for adjusting the effective channel width when the LDMOS region is regarded as a single transistor in the semiconductor device configured as described above will be described. This adjustment can also be performed arbitrarily even after the semiconductor device is manufactured.
この調整に際してはまず、駆動電圧入力端子Vinからトランジスタ43のゲート電極431に所定の駆動電圧を印加し、チャネル領域102のゲート電極431直下の部分にチャネル層(反転層)を形成する。なお、こうして形成されるチャネル層は、ソース領域104と接するため電気的に接続されるが、ドレイン領域101とは接しないため電気的に接続されない。しかしながら、不揮発性メモリ領域41を構成するメモリセルM41〜M45(図7)がオンとされる場合には、チャネル領域102のゲート電極432直下の部分にチャネル層(反転層)が形成されるため、上述のゲート電極431直下の部分に形成されるチャネル層と接続される。すなわち、ドレイン領域101とソース領域104が形成されたチャネル層を介して電気的に接続されるようになる。
In this adjustment, first, a predetermined drive voltage is applied to the gate electrode 431 of the
このように、不揮発性メモリ領域41を構成するメモリセルに対しては選択的に、トランジスタのゲート電極431に対しては共通に、所定の電圧をそれぞれ印加すると、回路電源Vcから供給されている電流が、オン状態とされたトランジスタ43のドレイン領域101およびソース領域104間にのみ流れ、接地(GND)に至ることとなる。このようにして、不揮発性メモリ領域に可変設定されるトランジスタの駆動情報に基づき選択的に能動とされるトランジスタの数に応じて、トランジスタを単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅が半導体基板内で可変とされる。
As described above, when a predetermined voltage is applied to the memory cells constituting the
以上説明したこの第5の参考例にかかる半導体装置によっても、上記第3の参考例と同等の効果が得られるようになる。
また、この第5の参考例にかかる半導体装置では、第2ゲート電極433を形成した後、第1ゲート電極431をその一部が第2ゲート電極433と重なるように形成したため、トランジスタ43のしきい値及びオン抵抗の増加を抑制することができる。
The semiconductor device according to the fifth reference example described above can achieve the same effects as those of the third reference example .
In the semiconductor device according to the fifth reference example , after the second gate electrode 433 is formed, the first gate electrode 431 is formed so as to partially overlap the second gate electrode 433. An increase in threshold value and on-resistance can be suppressed.
すなわち、この参考例では、隣接して形成した第1ゲート電極431と第2ゲート電極433とに、それぞれ異なる電圧を供給する必要がある。このため、両ゲート電極431,433間を電気的にオープン状態とする必要がある。ゲート電極431,433を分離する方法として、例えば図26に示すゲート電極107をエッチング等の方法によって第1ゲート電極と第2ゲート電極とに分割する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、第1ゲート電極と第2ゲート電極とが離れすぎてしまうと、両ゲート電極によりPウェル102に形成されるチャネル層が接続されずにトランジスタがオンし難くなる。このため、このような方法により第1ゲート電極と第2ゲート電極とを形成し、更に第1ゲート電極と第2ゲート電極とが離れすぎてしまった場合、両ゲート電極間の実質的な間隔に応じて高い電圧を印加しなければならない。このことは、厚いゲート絶縁膜が形成されたトランジスタを駆動することと等価であり、しきい値及びオン抵抗の増加を招く。
That is, in this reference example, it is necessary to supply different voltages to the first gate electrode 431 and the second gate electrode 433 formed adjacent to each other. For this reason, the gate electrodes 431 and 433 need to be electrically opened. As a method of separating the gate electrodes 431 and 433, for example, a method of dividing the
この点、参考例では、第1ゲート電極431をその一部が第2ゲート電極433と重なるように形成されているため、第1ゲート電極431と第2ゲート電極433との間隔は絶縁膜ILDの膜厚となり、上記方法により形成されるゲート電極の間隔よりも狭くなる。このため、各ゲート電極431,433に印加する電圧が低くても両ゲート電極431,433により形成されるチャネル層が接続されるため、しきい値及びオン抵抗の増加を抑制することができる。 In this respect, in the reference example , since the first gate electrode 431 is formed so that a part thereof overlaps the second gate electrode 433, the interval between the first gate electrode 431 and the second gate electrode 433 is the insulating film ILD. And becomes narrower than the interval between the gate electrodes formed by the above method. For this reason, even if the voltage applied to each gate electrode 431,433 is low, since the channel layer formed by both gate electrodes 431,433 is connected, an increase in threshold voltage and on-resistance can be suppressed.
なお、第5の参考例に関しては、例えば以下の形態で適宜変更してこれを実施することもできる。
・上記第5の参考例では、第2ゲート電極433に第1ゲート電極431の一部が重な
るように形成したが、図12に示すように、第1ゲート電極431aを第2ゲート電極433bの一部が重なるように形成してもよい。これによっても、先の第5の参考例、すなわち上記第3の参考例と同等の効果が得られるとともにトランジスタ43aのしきい値及びオン抵抗の増加を抑制することができる。
Note that the fifth reference example can be implemented with appropriate modifications in the following forms, for example.
In the fifth reference example , the first gate electrode 431 is partially overlapped with the second gate electrode 433. However, as shown in FIG. 12, the
・上記第5の参考例では、第1ゲート電極431と第2ゲート電極433とを、それらの一部が他のゲート電極に重なるように形成したが、図13に示すように、トランジスタ43bの第1ゲート電極431bと第2ゲート電極433bとの距離が十分に短く形成できれば、両ゲート電極431b,433bを重ならないように形成してもよい。これによると、ゲート電極431b,433bを1層で形成できる、つまり同時に形成することができるため、工程数を減少させ、工程を簡略化することができる。
In the fifth reference example , the first gate electrode 431 and the second gate electrode 433 are formed so that a part of them overlaps with another gate electrode. However, as shown in FIG. If the distance between the
更に、図13の構成に加えて、図14に示すように、第1ゲート電極431bと第2ゲート電極433bとの間隙に対応してPウェル102にN型の拡散層434を形成してもよい。この拡散層434の不純物濃度は、例えばソース領域104と同じ濃度(N+)とする。このように構成すると、第1ゲート電極431bと第2ゲート電極433bとの距離を十分に短く形成しなくても、第1及び第2ゲート電極431b,433bによりそれぞれ形成されるチャネル層が拡散層434により接続されるため、低いゲート電圧によってトランジスタ43cをオンすることができ、しきい値及びオン抵抗の増加を抑制することができる。
Further, in addition to the configuration of FIG. 13, as shown in FIG. 14, an N
・上記第5の参考例及び変形例では、第1ゲート電極431等を駆動電圧入力端子Vinに接続し、第2ゲート電極433等をメモリ領域41に接続したが、第1ゲート電極431等をメモリ領域41に接続し、第2ゲート電極433等を駆動電圧入力端子Vinに接続してもよい。また、第4の参考例と同様に、これらのトランジスタを形成した基板上に形成された電源回路(電圧制御回路)に接続してもよい。これらの構成によっても、第5の参考例と同等の効果が得られるのは明らかである。
In the fifth reference example and the modified example, the first gate electrode 431 and the like are connected to the drive voltage input terminal Vin, and the second gate electrode 433 and the like are connected to the
(第6の参考例)
次に、第6の参考例について、図15を参照して説明する。
( Sixth reference example )
Next, a sixth reference example will be described with reference to FIG.
図15(a)は、本参考例の半導体装置に形成されたトランジスタ45の側面断面構造の一例を模式的に示したものである。このトランジスタ45は、上記第1の実施の形態および第1〜第3の参考例のLDMOS領域10〜40を構成するトランジスタL11〜L15,L21〜L25,L31〜L35,L41〜L45に適用される。
FIG. 15A schematically shows an example of a side cross-sectional structure of the
なお、この図において、従来例(図26)、あるいは第5の参考例及び変形例(図11〜図14)に示した要素と同一の要素には、それぞれ同一の符号を付して示しており、それら各要素についての重複する説明は割愛する。 In this figure, the same elements as those shown in the conventional example (FIG. 26) or the fifth reference example and the modified examples (FIGS. 11 to 14) are denoted by the same reference numerals. The redundant explanation of each element is omitted.
このトランジスタ45は、同図15(a)に示されるように、基本的に、上記半導体基板100に対して、
・駆動電圧入力端子Vinに適宜の配線によって接続される第1の制御電極としてのゲート電極451,
・このゲート電極451に隣接して形成されるとともに電圧制御回路(図示略)に適宜の配線によって接続される第2の制御電極としての制御電極452,
を備えている。つまり、本参考例のトランジスタ45は、ソース領域104からフィールド酸化膜106に亘って形成されるゲート電極が、ゲート電極451と制御電極452とに分割されている。そして、ゲート電極451は、その一部が制御電極452と重なるように形成されている。
As shown in FIG. 15A, the
A
A
It has. That is, in the
そして、チャネル領域102は、ソース領域104とドレイン領域101(ドレインコンタクト部105)との間の電流の経路方向の長さが、上記第5の参考例と比較して、短く形成されている。そして、上記ゲート電極451は、ソース領域104からドレイン領域101にいたる領域を覆うように形成され、上記制御電極452はドレイン領域101上を覆うように形成されている。
The
次に、このように構成されたトランジスタ45の動作を説明する。
チャネル領域102aを覆うゲート電極451は、駆動電圧入力端子Vinから印加される所定の駆動電圧により、チャネル領域102aにチャネル層(反転層)を形成する。なお、こうして形成されるチャネル層は、ソース領域104とドレイン領域101とを電気的に接続する。したがって、チャネル領域102aを覆うように形成されたゲート電極451は、ソース領域104及びドレイン領域101とともにN型のMOSトランジスタを構成する。このMOSトランジスタは、ゲート電極451に駆動電圧入力端子Vinから印加される所定の駆動電圧によりオンオフする。
Next, the operation of the
The
ドレイン領域101上を覆う制御電極452は、絶縁膜ILDを介して対向し、キャパシタとして機能する。このため、制御電極452に正の電圧を印加すると、それと対向するドレイン領域101には、電子が蓄積された電荷蓄積層が形成される。
The
ドレイン領域101は通常、耐圧確保のため不純物濃度を薄くしてあり抵抗が高いため、電流は主にこの電荷蓄積層を流れる。この電荷蓄積層に蓄積される電子の量は、制御電極452に印加する電圧に対応し、更に蓄積される電子の量に応じた電流が流れる。よって、制御電極452に印加する電圧により電流の流れやすさ、つまり抵抗値を制御することができる。そして、この電荷蓄積層の抵抗値は、ゲート電極451により制御されるMOSトランジスタのオン時に作用する。つまり、このトランジスタ45は、図15(b)に示されるように、MOSトランジスタと、このトランジスタに直列接続された可変抵抗として機能する。そして、制御電極452に印加する電圧により、トランジスタ45のオン抵抗を変化させることができる。このため、複数のMOSトランジスタを並列に接続し、オンオフするトランジスタの数によりオン抵抗値を調整する例に比べて、本参考例にトランジスタ45を採用することにより、オン抵抗値を精密に制御することができるようになる。
Since the
尚、制御電極452に印加する電位としては、ソース領域104に印加する電位(図15(a)においては接地(GND)電位)、正の定電位を採用することができる。ソース電位及び接地電位では、上記電荷蓄積層が形成されないために、大きな抵抗値(高抵抗)となり、正の電圧を印加した場合に上記電荷蓄積層が形成されて小さな抵抗値(低抵抗)となる。
Note that as a potential applied to the
以上説明したように、この第6の参考例にかかる半導体装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(1)トランジスタ45において、ソース領域104からフィールド酸化膜106に亘って形成されるゲート電極を、ソース領域104からドレイン領域101にいたる領域を覆うゲート電極451と、ドレイン領域101上を覆う制御電極452とに分割した。このトランジスタは、MOSトランジスタと可変抵抗とを直列に接続した構造と等価となる。したがって、ゲート電極451に駆動電圧入力端子Vinから印加される所定の駆動電圧を印加し、制御電極452に所定の電圧を印加することにより、ソース領域104とドレインコンタクト部105との間のオン抵抗値を精密に制御することができるようになる。
As described above, according to the semiconductor device of the sixth reference example , the effects listed below can be obtained.
(1) In the
(2)制御電極452はトランジスタ45のオンオフ動作に直接関与しないため、トランジスタ45は、実質的にゲート電極451に印加する電圧によりオンオフする。そして、この第1ゲート電極451とドレイン領域との対向面積が、従来例のトランジスタに比べて小さくなるため、寄生容量を小さくすることができるようになる。
(2) Since the
(3)ゲート電極451は、その一部が制御電極452と重なるように形成されてなる。従って、第5の参考例と同様に、トランジスタ45のオン抵抗の増加を抑制することができる。すなわち、ゲート電極451と制御電極452とを電気的に分離(オープン状態)する必要がある。このため、ゲート電極451と制御電極452とが離れすぎてしまうと、ゲート電極451により形成されるチャネル層と制御電極452により形成される電荷蓄積層との間に高抵抗となる部分が形成されてしまい、制御電極452により制御するオン抵抗値がトランジスタ45の動作に寄与しにくくなり、オン抵抗の増加を招く。
(3) The
この点、本参考例では、ゲート電極451をその一部が制御電極452と重なるように形成されているため、ゲート電極451と制御電極452との間隔は絶縁膜ILDの膜厚となり、エッチング等の方法により形成される間隔よりも狭くなる。このため、高抵抗な部分が形成されない、あるいは小さくなるため、オン抵抗の増加を抑制することができる。
In this respect, in this reference example , since the
なお、第6の参考例に関しては、例えば以下の形態で適宜変更してこれを実施することもできる。
・上記第6の参考例では、制御電極452にゲート電極451の一部が重なるように形成したが、図16に示すように、ゲート電極451aを制御電極452bの一部が重なる
ように形成してもよい。これによっても、先の第6の参考例と同等の効果が得られるとともにトランジスタ45aのオン抵抗の増加を抑制することができる。
In addition, regarding the sixth reference example , for example, the following embodiment can be appropriately changed and implemented.
In the sixth reference example , the
・上記第6の参考例では、ゲート電極451と制御電極452とを、それらの一部が他のゲート電極に重なるように形成したが、図17に示すように、トランジスタ45bのゲート電極451bと制御電極452bとの距離が十分に短く形成できれば、ゲート電極451bと制御電極452bとを重ならないように形成してもよい。これによると、ゲート電極451bと制御電極452bとを1層で形成できる、つまり同時に形成することができるため、工程数を減少させ、工程を簡略化することができる。
In the sixth reference example , the
更に、図17の構成に加えて、図18に示すように、ゲート電極451bと制御電極452bとの間隙に対応してPウェル102にN型の拡散層434を形成してもよい。この拡散層434の不純物濃度は、例えばソース領域104と同じ濃度(N+)とする。このように構成すると、ゲート電極451bと制御電極452bとの距離を十分に短く形成しなくても、ゲート電極451により形成されるチャネル層と制御電極452により形成される電化蓄積層とが拡散層434により接続されるため、オン抵抗の増加を抑制することができる。
Further, in addition to the configuration of FIG. 17, an N
なお、上記の実施の形態および参考例に関しては、例えば以下の形態で適宜変更してこれを実施することもできる。
・上記第2〜第6の参考例では、トランジスタL31〜L35あるいはL41〜L45の各ドレイン電極Dを電気的に分離されるかたちで形成するとともに、トランジスタL31〜L35あるいはL41〜L45の各ソース電極Sを半導体基板C3あるいはC4内に形成された拡散層S(N+)を通じて電気的に接続されるかたちで形成することとし
た。逆に、トランジスタL31〜L35あるいはL41〜L45の各ソース電極Sを電気的に分離されるかたちで形成するとともに、トランジスタL31〜L35あるいはL41〜L45の各ドレイン電極Dを半導体基板C3あるいはC4内に形成された拡散層Dc(N+)を通じて電気的に接続されるかたちで形成してもよい。要は、各ゲート電極Gを単一の電極として形成した上で、各ドレイン電極Dおよび各ソース電極Sのうちの一方を電気的に分離されるかたちで形成するとともに、他方を半導体基板内に形成された拡散層を通じて電気的に接続されるかたちで形成すれば、先の第2の参考例の前記(3)の効果を得ることはできる。
In addition, regarding said embodiment and a reference example , it can also change suitably with the following forms, for example , and can also implement it.
In the second to sixth reference examples , the drain electrodes D of the transistors L31 to L35 or L41 to L45 are formed in an electrically isolated form, and the source electrodes of the transistors L31 to L35 or L41 to L45 are formed. S is formed so as to be electrically connected through a diffusion layer S (N + ) formed in the semiconductor substrate C3 or C4. Conversely, the source electrodes S of the transistors L31 to L35 or L41 to L45 are formed in an electrically isolated form, and the drain electrodes D of the transistors L31 to L35 or L41 to L45 are formed in the semiconductor substrate C3 or C4. You may form in the form electrically connected through the formed diffusion layer Dc (N <+> ). In short, after forming each gate electrode G as a single electrode, one of each drain electrode D and each source electrode S is formed in an electrically isolated manner, and the other is formed in the semiconductor substrate. If it is formed in such a manner that it is electrically connected through the formed diffusion layer, the effect (3) of the second reference example can be obtained.
・また、そうしたトランジスタLn1〜Ln5を、例えば図19に示すようなアレイ状に各々素子分離した上で半導体基板C5に配列形成するとともに、それらトランジスタLn1〜Ln5を構成する各ゲート電極、および各ドレイン電極と各ソース電極とのいずれか一方を、それぞれ配線によって電気的に接続してもよい。あるいは、トランジスタL1〜L9を、例えば図20に示すようなマトリクス状に各々素子分離した上で半導体基板C6に配列形成するとともに、それらトランジスタL1〜L9を構成する各ゲート電極、および各ドレイン電極と各ソース電極とのいずれか一方を、それぞれ配線によって電気的に接続してもよい。こうした構造は複雑であるため、製造工数が増加するものの、分割された複数のトランジスタ各々の特性の安定化を図る上では望ましい構造となる。さらにこの場合、複数のトランジスタの配列にかかる自由度が高められるようになる。 Further, the transistors Ln1 to Ln5 are separated from each other in, for example, an array as shown in FIG. 19 and arranged on the semiconductor substrate C5, and each gate electrode and each drain constituting the transistors Ln1 to Ln5 are arranged. Either one of the electrode and each source electrode may be electrically connected by wiring. Alternatively, the transistors L1 to L9 are separated from each other in a matrix as shown in FIG. 20, for example, and arranged on the semiconductor substrate C6, and each gate electrode and each drain electrode constituting the transistors L1 to L9 are arranged. Any one of the source electrodes may be electrically connected by wiring. Since such a structure is complicated, the number of manufacturing steps is increased, but the structure is desirable in order to stabilize the characteristics of each of the divided transistors. Furthermore, in this case, the degree of freedom related to the arrangement of the plurality of transistors is increased.
・上記第2〜第6の参考例では、LDMOS領域30の形成された半導体基板C3に不揮発性メモリ領域31を形成する、あるいはLDMOS領域40およびNチャンネルMOS領域42の形成された半導体基板C4に不揮発性メモリ領域41を形成することとしたが、この構成に限られない。不揮発性メモリ領域31を構成するメモリセルM31〜M35を別途の半導体基板に形成し、例えば金属配線によって、半導体基板C3に形成されたLDMOS領域30を構成するトランジスタL31〜L35にそれぞれ接続することとしてもよい。あるいは、不揮発性メモリ領域41を構成するメモリセルM41〜M45ならびにNチャンネルMOS領域42を構成するMOSトランジスタN41〜N45を別途の半導体基板に形成し、例えば金属配線によって、半導体基板C4に形成されたLDMOS領域40を構成するトランジスタL41〜L45にそれぞれ接続することとしてもよい。
要は、図5および図7に示す等価回路の実現される構造、すなわち電流の流路に対して並列接続された複数のトランジスタの各ゲート電極に駆動電圧が共通に印加されるとともに、これら複数のトランジスタへの電流供給の可否を示す駆動情報が不揮発性メモリに可変設定され、同情報に基づき、電流供給が可とされるトランジスタが選択的に能動とされる構造であれば、その具体的な実現態様は任意である。
In the second to sixth reference examples , the
In short, a structure in which the equivalent circuit shown in FIGS. 5 and 7 is realized, that is, a drive voltage is commonly applied to each gate electrode of a plurality of transistors connected in parallel to a current flow path, and If the drive information indicating whether or not current supply to each transistor is possible is variably set in the non-volatile memory, and the transistor for which current supply is enabled is selectively activated based on the information, the specific information The realization mode is arbitrary.
また、上記第1の実施の形態および第1〜第6の参考例に関しては、例えば以下の形態で適宜変更してこれを実施することもできる。
・上記各実施の形態および参考例では、並列接続される複数のトランジスタに分割されるかたちで半導体基板に配列形成されるトランジスタとして、各ドレイン電極Dおよび各ソース電極Sが駆動負荷Ldの電流流路に介在するように接続されるLDMOS構造を有するトランジスタを採用したが、この構成に限られない。他にも、先の図9に対応する図として図21に示すように、複数のトランジスタの各ゲート電極521に隣接して形成されるフローティングゲート電極522と、該フローティングゲート電極522上に成膜されたトンネル膜524と、該トンネル膜524上に積層形成されたコントロールゲート電極523とを備えるメモリ内蔵型トランジスタ52を採用する。そして、コントロールゲート電極523とフローティングゲート電極522との間における、同コントロールゲート電極523に印加される電位に応じたトンネル膜524を介しての電子の授受に基づき、各ビット毎のオン/オフを可変設定することとしてもよい。あるいは、先の図10に対応する図として図22に示すように、メモリ内蔵型トランジスタ52aのコントロールゲート電極523aを、フローティングゲート電極522aのコーナ部を覆うように同フローティングゲート電極522a上に積層形成する。そして、電圧制御回路の駆動を通じてコントロールゲート電極523aに印加される電位に応じたフローティングゲート電極522aのコーナ部での電界集中を利用して、駆動情報の各ビット毎のオン/オフを可変設定することとしてもよい。要は、本発明は、VDMOS(Vertival Diffused Metal Oxide Semiconductor)構造を有するトランジスタに適用することもできる。
Moreover, regarding the first embodiment and the first to sixth reference examples , for example, the following embodiments can be appropriately changed and implemented.
In each of the above-described embodiments and reference examples , each drain electrode D and each source electrode S is a current flow of the drive load Ld as a transistor that is formed on a semiconductor substrate by being divided into a plurality of transistors connected in parallel. Although a transistor having an LDMOS structure connected so as to be interposed in the path is employed, the present invention is not limited to this configuration. In addition, as shown in FIG. 21 as a diagram corresponding to FIG. 9, a floating
・さらに、本発明の適用範囲は、LDMOS構造およびVDMOS構造を有するトランジスタに限られない。他にも例えば、先の図9および図21に対応する図として図23に示すように、N型の拡散層からなるベース領域601がその大部分を構成する半導体基板600に対して、先のメモリ内蔵型トランジスタ52に準じた構造を有するメモリ内蔵型トランジスタ62を形成することとしてもよい。なお、こうした構造では、先のメモリ内蔵型トランジスタ52と同様に、コントロールゲート電極523とフローティングゲート電極522との間における、同コントロールゲート電極523に印加される電位に応じたトンネル膜524を介しての電子の授受に基づき、各ビット毎のオン/オフが可変設定される。そして、オン状態とされた同メモリ内蔵型トランジスタ62においては、回路電源Vcから供給される電流が、チャネル領域102よりも高い濃度の拡散層(P+)からなるコレクタコンタクト部625、ベース領域601、チャネル領域102、ベース領域601よりも高い濃度の拡散層(N+)からなるエミッタ領域604を流れ、接地(GND)に至ることとなる。また他にも、先の図10および図22に対応する図として図24に示すように、N型の拡散層からなるベース領域601がその大部分を構成する半導体基板600に対して、先のメモリ内蔵型トランジスタ52aに準じた構造を有するメモリ内蔵型トランジスタ62aを形成することとしてもよい。こうした構造にあっては先のメモリ内蔵型トランジスタ52aと同様に、メモリ内蔵型トランジスタ62aのコントロールゲート電極523aが、フローティングゲート電極522aのコーナ部を覆うように同フローティングゲート電極522a上に積層形成される。そして、電圧制御回路の駆動を通じた、コントロールゲート電極523aに印加される電位に応じたフローティングゲート電極522aのコーナ部での電界集中を利用して、駆動情報の各ビット毎のオン/オフが可変設定される。なお、オン状態とされたメモリ内蔵型トランジスタ62aにおいては、回路電源Vcから供給される電流が、チャネル領域102よりも高い濃度の拡散層(P+)からなるコレクタコンタクト部625、ベース領域601、チャネル領域102、ベース領域601よりも高い濃度の拡散層(N+)からなるエミッタ領域604を流れ、接地(GND)に至ることとなる。すなわち、複数のトランジスタに分割されるかたちで半導体基板に配列形成されるトランジスタとして、各コレクタ電極およびエミッタ電極が駆動負荷の電流流路に介在するように接続されるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transister)構造を有するトランジスタを採用することもできる。
Furthermore, the scope of application of the present invention is not limited to transistors having an LDMOS structure and a VDMOS structure. In addition, for example, as shown in FIG. 23 as a diagram corresponding to FIGS. 9 and 21, the
・上記の各実施の形態および参考例におけるトランジスタをN型のMOSトランジスタとしたが、これをP型のMOSトランジスタにより構成してもよい。また、導電型を適宜変更した、つまりN型のMOSトランジスタとP型のMOSトランジスタとを同じ半導体基板上に形成した、所謂CMOS構造の半導体装置としてもよい。 The transistor in each of the above embodiments and reference examples is an N-type MOS transistor, but it may be a P-type MOS transistor. A semiconductor device having a so-called CMOS structure in which the conductivity type is appropriately changed, that is, an N-type MOS transistor and a P-type MOS transistor are formed on the same semiconductor substrate may be used.
・上記の第4〜第6の参考例及び変形例におけるトランジスタは、他の素子とともに同じ半導体基板上に形成される。例えば、第6の参考例におけるトランジスタ45を第1の
参考例におけるトランジスタL21〜L25(図3参照)に適用した場合、このトランジスタ45とともに、不揮発性メモリ領域21を構成するメモリセルM21〜M25及びNチャンネルMOS領域22を構成するMOSトランジスタN21〜N25が、1つの半導体基板上に形成される。
The transistors in the above fourth to sixth reference examples and modifications are formed on the same semiconductor substrate together with other elements. For example, the
When applied to the transistors L21 to L25 (see FIG. 3) in the reference example, together with the
MOSトランジスタは、例えば図25(a)に示すように、P型のウェル701にN型のソース領域702とドレイン領域703とが形成され、ソース領域702とドレイン領域703との間のウェル701を覆うようにゲート電極704が形成されている。そして、このゲート電極704は、ゲート酸化膜705により、ウェル701等と絶縁されている。このMOSトランジスタは、上記各実施の形態および参考例のトランジスタのゲート電極、絶縁膜、ソース領域、等と同時に形成される。
In the MOS transistor, for example, as shown in FIG. 25A, an N-
メモリセル(不揮発性メモリ)は、例えば図25(b)に示すように、P型のウェル711にN型のソース領域712とドレイン領域713とが形成され、ソース領域712とドレイン領域713との間のウェル711を覆うようにフローティングゲート電極714及びコントロールゲート電極715が形成されている。そして、このフローティングゲート電極714は、トンネル酸化膜716により、ウェル701等と絶縁され、フローティングゲート電極714とコントロールゲート電極715との間には誘電体膜717が介在されている。この不揮発性メモリは、上記第4〜第6の参考例におけるトランジスタの第1ゲート電極、第2ゲート電極(第6の参考例では制御電極)、絶縁膜、ソース領域、等と同時に形成される。
In the memory cell (nonvolatile memory), for example, as shown in FIG. 25B, an N-
また、他の素子として同じ半導体基板上にキャパシタが形成される。このキャパシタは、例えば第2ゲート電極等に所定の電圧を供給する電圧制御回路に含まれる。このキャパシタは、図25(c)に示すように、基板(又は拡散層)721上に形成されたLOCOS酸化膜722が形成され、そのLOCOS酸化膜722上に下部電極723及び上部電極724が形成されている。下部電極723と上部電極724との間には誘電体膜725が介在されている。このキャパシタは、上記第4〜第6の参考例におけるトランジスタの第1ゲート電極、第2ゲート電極(第6の参考例では制御電極)、絶縁膜、ソース領域、等と同時に形成される。
In addition, a capacitor is formed on the same semiconductor substrate as other elements. The capacitor is included in a voltage control circuit that supplies a predetermined voltage to, for example, the second gate electrode. In this capacitor, as shown in FIG. 25C, a
このように、上記第4〜第6の参考例におけるトランジスタと同じ半導体基板上に形成された他の素子について、同じプロセスにより形成する(例えば、図11に示す第2ゲート電極433と図25(b)に示すフローティングゲート電極714や図25(c)に示す下部電極723)ことで、製造工程の増加を抑えて各実施の形態および参考例の半導体装置を得ることができるようになる。
In this manner, other elements formed on the same semiconductor substrate as the transistors in the fourth to sixth reference examples are formed by the same process (for example, the second gate electrode 433 shown in FIG. 11 and FIG. 25 ( With the floating
・上記各実施の形態および参考例において、LDMOS領域10〜40を構成する複数のトランジスタのうちの少なくとも1つを、第4〜第6の参考例及び変形例にて示すトランジスタとしてもよい。この構成により、LDMOS領域10〜40を構成する複数のトランジスタに対して、メモリ領域やNチャネルMOS領域による制御に加えて、フローティングゲートや分割されたゲート電極、制御電極に対する制御を行うことで、より精密に制御を行うことができるようになる。
In the above embodiments and reference examples , at least one of the plurality of transistors constituting the
・上記第4〜第6の参考例及び変形例において、ゲート電極又は制御電極に重ねて金属配線を配置してもよい。ゲート電極は例えば多結晶シリコンからなるため、寄生抵抗の値が金属配線(アルミニウム、銅、等)に比べて大きい。上記第2および第3の参考例のように、LDMOS領域30,40を構成する複数のトランジスタL31〜L35,L41〜L45が電気的に並列に接続され、且つ各トランジスタL31〜L35,L41〜L45のゲートが共通して駆動電圧入力端子Vin接続されている。このようなゲート電極は、図6及び図8に示すように、共通の1つのゲート電極G3,G4として形成されているため、寄生抵抗によって電圧降下が発生することがある。このため、ゲート電極に重ねて金属配線を配置し、複数箇所に形成したコンタクトホールによって金属配線とゲート電極とを接続することで、実質的な配線長を短くして寄生抵抗を小さくする。これにより、ゲート電極に電圧を精度良く印加することができ、より精密な制御を行うことができるようになる。尚、第1の実施の形態および第1の参考例のように、各トランジスタのゲート電極が個別に形成されるものにおいても、金属配線を配置することで、ゲート電極の寄生抵抗を小さくすることができるようになる。
In the fourth to sixth reference examples and the modification examples, metal wiring may be disposed so as to overlap the gate electrode or the control electrode. Since the gate electrode is made of, for example, polycrystalline silicon, the value of parasitic resistance is larger than that of metal wiring (aluminum, copper, etc.). As in the second and third reference examples , the plurality of transistors L31 to L35 and L41 to L45 constituting the
・またさらに、本発明の適用範囲は、メモリ内蔵型のトランジスタ、あるいはLDMOS構造、VDMOS構造、およびIGBT構造を有するトランジスタにも限られない。要は、電流の流路に介在するように接続される第1および第2の電極と、印加される電圧に応じてこれら第1および第2の電極間を流れる電流を制御するゲート電極とを備えるMOS構造を有するトランジスタを、上記電流の流路に対して電気的に並列接続される複数のトランジスタに分割するかたちで半導体基板に配列する構造であればよい。こうした構造であれば、不揮発性メモリに可変設定される上記複数のトランジスタの駆動情報に基づき選択的に能動とするトランジスタの数に応じて、上記分割した複数のトランジスタを単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅を半導体基板内で可変とすることができ、所期の目的を達成することはできる。 Furthermore, the scope of application of the present invention is not limited to a transistor with a built-in memory, or a transistor having an LDMOS structure, a VDMOS structure, and an IGBT structure. In short, the first and second electrodes connected so as to be interposed in the current flow path, and the gate electrode for controlling the current flowing between the first and second electrodes according to the applied voltage. Any transistor may be used as long as it is arranged on a semiconductor substrate in such a manner that a transistor having a MOS structure is divided into a plurality of transistors electrically connected in parallel to the current flow path. With such a structure, the plurality of divided transistors are regarded as a single transistor according to the number of transistors selectively activated based on driving information of the plurality of transistors variably set in a nonvolatile memory. The effective channel width can be made variable within the semiconductor substrate, and the intended purpose can be achieved.
10、20、30、40…LDMOS領域、11、21、31、41…不揮発性メモリ領域、22、42…NチャンネルMOS領域、32、32a、52、52a、62、62a…メモリ内蔵型トランジスタ、43、43a、43b、43c…トランジスタ、45、45a、45b、45c…トランジスタ、100、600、C1〜C6…半導体基板、101…ドレイン領域、102…チャネル領域、103…基板コンタクト部、104…ソース領域、105…ドレインコンタクト部、106…フィールド酸化膜(LOCOS酸化膜)、107…ゲート電極、Vc…回路電源、Vm…メモリ電源、Vin…駆動電源、GND…接地電源、Ld…駆動負荷、M11〜M45…メモリセル、N11〜N45…nチャネルMOSトランジスタ、L11〜L45、Ln1〜Ln5、L1〜L9…トランジスタ、R11〜R15、R211〜R215、R221〜R225、R41〜R45…プルダウン抵抗、D…ドレイン電極、S…ソース電極、321、431、431a、431b、433、433a、433b、451、451a、451b、521、G、G11〜G15、G21〜G25、G3、G4…ゲート電極、323、323a、523、523a、CG…コントロールゲート電極、322、322a、522、522a…フローティングゲート電極、324、524…トンネル膜、434…拡散層、452、452a、452b…制御電極、601…ベース領域、604…エミッタ領域、625…コレクタコンタクト部、ILD…絶縁膜、Bc…基板コンタクト部、Dc…ドレインコンタクト部、Is…素子分離層。
10, 20, 30, 40 ... LDMOS region, 11, 21, 31, 41 ... non-volatile memory region, 22, 42 ... N channel MOS region, 32, 32a, 52, 52a, 62, 62a ... transistor with built-in memory, 43, 43a, 43b, 43c ... Transistor, 45, 45a, 45b, 45c ... Transistor, 100, 600, C1 to C6 ... Semiconductor substrate, 101 ... Drain region, 102 ... Channel region, 103 ... Substrate contact portion, 104 ...
Claims (7)
前記不揮発性メモリに可変設定される駆動情報は、前記複数のトランジスタの各ゲート電極に対する駆動電圧の印加の可否を示す情報として、前記複数のトランジスタの数と同一のビット数を有して構成される情報であるとともに、この駆動情報が可変設定される前記不揮発性メモリは同情報を構成する各ビットの論理レベルに応じてオン/オフがそれぞれ切り替えられる複数のスイッチング素子として機能するものであり、該複数のスイッチング素子が前記複数のトランジスタの各ゲート電極に対する前記駆動電圧の印加線路に介在するかたちで電気的に接続されて且つ、これら各ゲート電極と各スイッチング素子とを結ぶ線路が各々プルダウン抵抗を介して接地されることで、オン状態にあるスイッチング素子に対応してゲート電極に駆動電圧が印加されるトランジスタが選択的に能動とされて、前記分割された複数のトランジスタを単一のトランジスタとみなしたときの実効的なチャネル幅が半導体基板内で可変とされる
ことを特徴とする半導体装置。 MOS structure comprising first and second electrodes connected so as to be interposed in a current flow path, and a gate electrode for controlling a current flowing between the first and second electrodes according to an applied voltage Are arranged on a semiconductor substrate in a manner that is divided into a plurality of transistors that are electrically connected in parallel to the current flow path, and are variably set in a nonvolatile memory. A semiconductor device in which an effective channel width is variable in a semiconductor substrate when the plurality of divided transistors are regarded as a single transistor according to the number of transistors selectively activated based on driving information Because
The drive information variably set in the nonvolatile memory is configured to have the same number of bits as the number of the plurality of transistors as information indicating whether or not the drive voltage can be applied to the gate electrodes of the plurality of transistors. The non-volatile memory in which the drive information is variably set functions as a plurality of switching elements that can be switched on / off according to the logic level of each bit constituting the information, The plurality of switching elements are electrically connected in such a way as to be interposed in the drive voltage application lines for the gate electrodes of the plurality of transistors, and the lines connecting the gate electrodes and the switching elements are respectively pull-down resistors. To the gate electrode corresponding to the switching element in the on state. And the transistor to which a voltage is applied are selectively actively, and characterized in that the effective channel width when the divided plurality of transistors regarded as a single transistor is variable in the semiconductor substrate Semiconductor device.
請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , wherein the nonvolatile memory is formed on the same semiconductor substrate as the semiconductor substrate on which the plurality of divided transistors are formed.
請求項1または2に記載の半導体装置。 The plurality of divided transistors are configured such that each first electrode and each second electrode constituting the transistors are electrically connected through diffusion layers formed in the semiconductor substrate, respectively. The semiconductor device according to claim 1 , wherein only each gate electrode is formed so as to be electrically separated.
請求項1または2に記載の半導体装置。 The plurality of divided transistors are separated from each other and arranged in an array or matrix form on a semiconductor substrate, and each first electrode and each second electrode constituting the transistors are respectively connected by wiring. The semiconductor device according to claim 1 , wherein the semiconductor device is electrically connected.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置。 In the transistor arrayed on the semiconductor substrate in such a manner that it is divided into a plurality of transistors connected in parallel, each drain electrode and each source electrode, which are the first and second electrodes, are interposed in the current flow path of the driving load. the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4 is formed as a transistor having a connection to the LDMOS structure as comprising.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置。 In the transistor arrayed on the semiconductor substrate in such a manner that it is divided into a plurality of transistors connected in parallel, each drain electrode and each source electrode, which are the first and second electrodes, are interposed in the current flow path of the driving load. the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4 is formed as a transistor having a VDMOS structure connected to composed.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置。 The transistors arranged in the semiconductor substrate in the form of being divided into a plurality of transistors connected in parallel have their collector electrodes and emitter electrodes, which are the first and second electrodes, interposed in the current flow path of the driving load. the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4 is formed as a transistor having an IGBT structure connected to composed.
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