JP5167785B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、LDMOSトランジスタを備えた半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device including an LDMOS transistor.
従来より、ソース層とドレイン層とがストライプ状に交互に形成された素子領域を有する半導体装置が、例えば特許文献1で提案されている。具体的に、特許文献1では、上記素子領域と、素子領域の外周に設けられた外周領域と、素子領域および外周領域を囲むトレンチとを有して構成される半導体装置が提案されている。 Conventionally, for example, Patent Document 1 has proposed a semiconductor device having element regions in which source layers and drain layers are alternately formed in stripes. Specifically, Patent Document 1 proposes a semiconductor device including the element region, an outer peripheral region provided on the outer periphery of the element region, and a trench surrounding the element region and the outer peripheral region.
素子領域には、複数の横型拡散MOS(LDMOS:Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor)トランジスタが電気的に並列接続されており、1つのトレンチによってLDMOSトランジスタと周囲の他の素子とが素子分離されている。このような構成では、トレンチで囲まれたLDMOSトランジスタ全体が同時に動作する。
近年、スイッチング電源等の高速スイッチングアプリケーションや、高速通信ドライバの出力段では、高速であると共にノイズの発生が少ないという、相反する要求を満たす必要がある。このような要請に応えるために、LDMOSトランジスタのスイッチング波形を精度良く制御することが求められる。このことについて、図10を参照して説明する。 In recent years, a high-speed switching application such as a switching power supply and an output stage of a high-speed communication driver have to satisfy the conflicting requirements of high speed and low noise generation. In order to meet such a demand, it is required to accurately control the switching waveform of the LDMOS transistor. This will be described with reference to FIG.
図10は、上記従来の技術におけるソース層とドレイン層とがストライプ状に配置された素子構造が1つのトレンチで囲まれたLDMOSトランジスタのドレイン−ソース間電圧の時間変化を示したものである。この図に示されるドレイン−ソース間電圧の立ち上がり31および立ち下がり32のエッジ部分にノイズが発生するため、これら電圧波形の立ち上がり31および立ち下がり32を滑らかに変化させて電圧波形をサイン波に近づけることにより、高速性と低ノイズとを両立できることが原理的には知られている。
FIG. 10 shows the time change of the drain-source voltage of the LDMOS transistor in which the element structure in which the source layer and the drain layer are arranged in a stripe shape in the conventional technique is surrounded by one trench. Since noise is generated at the edge portions of the rising
しかし、実際に、LDMOSトランジスタの高速スイッチング動作で低ノイズ化を図ることは容易ではない。低速スイッチング動作では、波形制御を回路で行うことができるが、高速スイッチング動作では回路動作がスイッチング速度に間に合わないため、回路で低ノイズ化を図ることはできない。 However, in practice, it is not easy to reduce the noise by the high-speed switching operation of the LDMOS transistor. In the low-speed switching operation, the waveform can be controlled by the circuit. However, in the high-speed switching operation, the circuit operation cannot keep up with the switching speed, so that the circuit cannot reduce the noise.
一方、電圧波形の立ち上がり31および立ち下がり32を滑らかにする手法として、LDMOSトランジスタに接続されるゲート抵抗の抵抗値を調節する方法がある。しかしながら、上記従来の技術では、1つのトレンチで囲まれた素子領域すべてが同時に動作する。このため、ゲート抵抗の抵抗値を変更したとしても電圧波形全体が変化してしまい、電圧波形のうちの立ち上がり31や立ち下がり32の部分を別々に制御することができない。したがって、電圧波形をサイン波に近づけることが困難である。 On the other hand, as a method of smoothing the rising 31 and falling 32 of the voltage waveform, there is a method of adjusting the resistance value of the gate resistance connected to the LDMOS transistor. However, in the conventional technique, all element regions surrounded by one trench operate simultaneously. For this reason, even if the resistance value of the gate resistance is changed, the entire voltage waveform changes, and the rising 31 and falling 32 portions of the voltage waveform cannot be controlled separately. Therefore, it is difficult to bring the voltage waveform close to a sine wave.
そこで、1つのトレンチで囲まれたLDMOSトランジスタを複数のブロックに分け、それらを並列に接続し、各ブロックのゲートに接続されるゲート抵抗の抵抗値をそれぞれ変更する。これにより、各ブロックのLDMOSトランジスタのスイッチング速度を調節すれば、電圧波形の立ち上がり31および立ち下がり32の制御を別々に行うことができると考えられる。
Therefore, the LDMOS transistor surrounded by one trench is divided into a plurality of blocks, which are connected in parallel, and the resistance value of the gate resistance connected to the gate of each block is changed. Thereby, it is considered that the rising and falling
しかし、LDMOSトランジスタを各ブロックに分割する構成をとる場合、各ブロックをそれぞれトレンチで囲んでブロックごとに絶縁分離しなければならない。これにより、各ブロックを絶縁分離するための分離領域幅を確保しなければならず、有効にチップの面積を利用できないという問題があった。 However, when the LDMOS transistor is divided into blocks, each block must be surrounded by a trench and insulated from each block. As a result, it is necessary to secure an isolation region width for insulating and separating each block, and there is a problem that the area of the chip cannot be used effectively.
本発明は、上記点に鑑み、分離領域幅を拡大することなく、LDMOSトランジスタのスイッチング電圧波形を滑らかにすることができる半導体装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of smoothing a switching voltage waveform of an LDMOS transistor without increasing the isolation region width.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、絶縁膜(3)上に半導体基板(1)が配置され、半導体基板(1)のうち絶縁膜(3)側とは反対側に交互にストライプ状に配置されたソース電極(13)およびドレイン電極(14)を含むLDMOSトランジスタ(5)が形成された素子領域(15)が複数設けられており、複数の素子領域(15)それぞれは、半導体基板(1)に設けられると共に絶縁膜(3)に達する分断用トレンチ(16)に囲まれており、分断用トレンチ(16)でそれぞれ囲まれた複数の素子領域(15)のいずれかに、絶縁膜(3)とソース電極(13)との間および絶縁膜(3)とドレイン電極(14)との間の少なくとも一方に、ドレイン電極(14)もしくはソース電極(13)に沿って半導体基板(1)を貫通して絶縁膜(3)に達する分離用トレンチ(17)が形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the semiconductor substrate (1) is disposed on the insulating film (3), and on the opposite side of the semiconductor substrate (1) from the insulating film (3) side. A plurality of element regions (15) in which LDMOS transistors (5) including source electrodes (13) and drain electrodes (14) alternately arranged in a stripe shape are formed are provided, and each of the plurality of element regions (15) is provided. Is surrounded by a dividing trench (16) that is provided on the semiconductor substrate (1) and reaches the insulating film (3), and any one of the plurality of element regions (15) surrounded by the dividing trench (16). In addition, along the drain electrode (14) or the source electrode (13) between the insulating film (3) and the source electrode (13) and at least one between the insulating film (3) and the drain electrode (14). Semiconductor Wherein the isolation trench extending through the plate (1) reaches the insulating film (3) (17) is formed.
これによると、1つの分断用トレンチ(16)で囲まれた素子領域(15)内の半導体基板(1)に分離用トレンチ(17)を設けているため、1つの素子領域(15)内のLDMOSトランジスタ(5)を複数の領域に絶縁分離することができる。この場合、素子領域(15)をブロックごとに分けてトレンチで囲む必要がないため、LDMOSトランジスタ(5)を絶縁分離するための分離領域幅を確保する必要はない。したがって、分離領域幅を拡大することなく、素子領域(15)内のLDMOSトランジスタ(5)を分離用トレンチ(17)によって複数の領域に絶縁分離することができる。 According to this, since the isolation trench (17) is provided in the semiconductor substrate (1) in the element region (15) surrounded by one dividing trench (16), The LDMOS transistor (5) can be insulated and separated into a plurality of regions. In this case, since it is not necessary to divide the element region (15) for each block and surround it with a trench, it is not necessary to secure an isolation region width for insulating and separating the LDMOS transistor (5). Therefore, the LDMOS transistor (5) in the element region (15) can be insulated and separated into a plurality of regions by the isolation trench (17) without increasing the isolation region width.
また、素子領域(15)内の各領域を異なる電位に接続することができるので、各領域のスイッチング速度を制御することができる。これにより、LDMOSトランジスタ(5)のスイッチング電圧波形を滑らかにすることができる。 In addition, since each region in the element region (15) can be connected to different potentials, the switching speed of each region can be controlled. Thereby, the switching voltage waveform of the LDMOS transistor (5) can be smoothed.
請求項2に記載の発明では、LDMOSトランジスタ(5)は、ソース電極(13)もしくはドレイン電極(14)に沿ったゲート電極(11)を有しており、分断用トレンチ(16)で囲まれた素子領域(15)内において、分離用トレンチ(17)によって分離された各領域のゲート電極(11)それぞれに異なる値のゲート抵抗(20〜22)がそれぞれ接続され、各ゲート抵抗(20〜22)が同一の電極(23)に接続されていることを特徴とする。
In the invention according to
このように、分断用トレンチ(16)および分離用トレンチ(17)で囲まれた各領域のゲート抵抗(20〜22)の抵抗値を変更することで、各領域のLDMOSトランジスタ(5)のスイッチング速度をそれぞれ制御することができる。これにより、LDMOSトランジスタ(5)のスイッチング電圧波形を滑らかにすることができ、ひいてはサイン波に近づけることができる。 In this way, by switching the resistance value of the gate resistance (20-22) in each region surrounded by the dividing trench (16) and the isolation trench (17), switching of the LDMOS transistor (5) in each region is performed. Each speed can be controlled. As a result, the switching voltage waveform of the LDMOS transistor (5) can be smoothed, and as a result, can be brought close to a sine wave.
請求項3に記載の発明では、半導体基板(1)と絶縁膜(3)との間に埋め込み層(28)を備え、分断用トレンチ(16)および分離用トレンチ(17)は、埋め込み層(28)を貫通して絶縁膜(3)に達するように形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, a buried layer (28) is provided between the semiconductor substrate (1) and the insulating film (3), and the dividing trench (16) and the separating trench (17) are formed in the buried layer ( 28), and is formed so as to reach the insulating film (3).
このように、埋め込み層(28)を設けることで、半導体基板(1)にバイポーラトランジスタ等の他の素子を形成することができる。 Thus, by providing the buried layer (28), other elements such as a bipolar transistor can be formed on the semiconductor substrate (1).
また、請求項1に記載の発明では、分断用トレンチ(16)のうちソース電極(13)およびドレイン電極(14)に平行な辺(16a、16b)が、素子領域(15)内で交互に配置されるソース電極(13)およびドレイン電極(14)のうちの終端のものと絶縁膜(3)との間に設けられていることを特徴とする。 In the invention described in claim 1 , the sides (16a, 16b) parallel to the source electrode (13) and the drain electrode (14) of the dividing trench (16) are alternately arranged in the element region (15). The insulating film (3) is provided between the terminal electrode (13) and the drain electrode (14) to be disposed and the insulating film (3).
これにより、素子領域(15)が占める領域をさらに縮小することができ、チップ面積の拡大を防止することができる。 As a result, the region occupied by the element region (15) can be further reduced, and an increase in the chip area can be prevented.
請求項4に記載の発明のように、分離用トレンチ(17)が分断用トレンチ(16)と離されている構造とすることもできる。 According to a fourth aspect of the present invention, the isolation trench (17) may be separated from the dividing trench (16).
請求項5に記載の発明では、分断用トレンチ(16)および分離用トレンチ(17)のうち、少なくとも分離用トレンチ(17)の側壁に酸化膜(18)が形成され、この酸化膜(18)の上に導電体(19)が形成されており、酸化膜(18)および導電体(19)を介して、LDMOSトランジスタ(5)のドレインの電位およびソースの電位のいずれかを入力し、これらの電位を用いてLDMOSトランジスタ(5)をスイッチング駆動するためのゲート制御信号を生成する制御回路(29)を備えていることを特徴とする。 According to the fifth aspect of the present invention, an oxide film (18) is formed on at least the side wall of the isolation trench (17) out of the dividing trench (16) and the isolation trench (17), and the oxide film (18). A conductor (19) is formed on the substrate, and either the drain potential or the source potential of the LDMOS transistor (5) is input via the oxide film (18) and the conductor (19). And a control circuit (29) for generating a gate control signal for switching and driving the LDMOS transistor (5) using the potential of.
これにより、LDMOSトランジスタ(5)のドレインの電位およびソースの電位をLDMOSトランジスタ(5)のゲート電極(11)に入力すべき信号の生成に反映させることができ、LDMOSトランジスタ(5)のスイッチング電圧波形の精度を向上させることができる。 Thus, the drain potential and the source potential of the LDMOS transistor (5) can be reflected in the generation of a signal to be input to the gate electrode (11) of the LDMOS transistor (5), and the switching voltage of the LDMOS transistor (5) can be reflected. The accuracy of the waveform can be improved.
請求項6に記載の発明では、分断用トレンチ(16)および分離用トレンチ(17)のうち、少なくとも分離用トレンチ(17)の側壁に酸化膜(18)が形成され、この酸化膜(18)の上に導電体(19)が形成されており、導電体(19)には、LDMOSトランジスタ(5)のドレインとソースとの間の電流経路を変化させるための一定電位が印加されるようになっていることを特徴とする。
In the invention according to
このように、LDMOSトランジスタ(5)のドレイン−ソース間の電流経路を変化させることで、ドレイン−ソース間の抵抗を変化させることができる。これにより、LDMOSトランジスタ(5)のスイッチング電圧波形をきめ細かく制御することができる。 Thus, the resistance between the drain and the source can be changed by changing the current path between the drain and the source of the LDMOS transistor (5). Thereby, the switching voltage waveform of the LDMOS transistor (5) can be finely controlled.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の平面図である。また、図2(a)は図1のA−A’断面図、図2(b)は図1のB−B’断面図である。以下、図1および図2を参照して説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 2A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 1 and 2.
図2(a)に示されるように、半導体装置は、素子形成基板1と支持基板2とで絶縁膜3を挟み込んで構成されるSOI基板4に形成されている。素子形成基板1としてN−型のシリコン基板が用いられ、支持基板2としてシリコン基板が採用される。また、絶縁膜3として、例えばSiO2が採用される。このSOI基板4のうち素子形成基板1にLDMOSトランジスタ5や、CMOSトランジスタ、BIP(バイポーラ)トランジスタが形成されている。なお、素子形成基板1は、本発明の半導体基板に相当する。
As shown in FIG. 2A, the semiconductor device is formed on an SOI substrate 4 configured by sandwiching an insulating
図2(a)に示されるように、N−型の素子形成基板1の表層部にN型領域6とP型領域7とが交互に形成されている。N型領域6はLDMOSトランジスタ5のドレインに対応し、P型領域7はLDMOSトランジスタ5のソースに対応する領域である。
As shown in FIG. 2A, N-
このうち、N型領域6の表面の一部にLOCOS酸化膜8が形成されている。また、P型領域7の表層部にN+型ソース領域9が離間して形成されている。そして、N型領域6のうちLOCOS酸化膜8よりも外側の表面、N−型の素子形成基板1の表面、P型領域7のうちN+型領域よりも外側の表面、およびN+型領域の表面の一部が層間絶縁膜10で覆われている。層間絶縁膜10の上にはゲート電極11が形成されている。ゲート電極11は、ゲート絶縁膜12にて覆われている。
Among these, the
また、P型領域7の表面およびN+型ソース領域9の表面の一部にソース電極13が形成されており、N型領域6の表面にドレイン電極14が形成されている。すなわち、ソース電極13およびドレイン電極14は交互にストライプ状に配置されている。
A
このような構成を有するLDMOSトランジスタ5は、一定の範囲の素子領域15に形成されており、この素子領域15が複数設けられている。図1では2つの素子領域15が描かれているが、実際には多数の素子領域15が設けられている。
The
各素子領域15は、図1に示されるように、分断用トレンチ16に囲まれている。この分断用トレンチ16は、図2(b)に示されるように、素子形成基板1に設けられると共に絶縁膜3に達するものである。これにより、各素子領域15は、分断用トレンチ16によって各々が絶縁された状態になっている。
Each
これによると、素子領域15は、隣の素子領域15に対して、自己を囲む分断用トレンチ16と隣の素子領域15を囲む分断用トレンチ16との2つの分断用トレンチ16によって絶縁されている。これにより、1つの素子領域15において分断用トレンチが故障したとしても、他の素子領域15はそれぞれ分断用トレンチ16で囲まれているから、他の素子領域15の絶縁性は確保される。
According to this, the
すなわち、分断用トレンチ16の間の領域はシールド領域として作用し、各素子領域15の出力段で生じた電位変化が、他の素子領域15に伝播することを防止する役割も果たす。
That is, the region between the dividing
また、図2(a)に示されるように、複数の素子領域15のいずれかにおいて、素子領域15内を電気的に分離する分離用トレンチ17が形成されている。この分離用トレンチ17は、絶縁膜3とソース電極13との間および絶縁膜3とドレイン電極14との間の少なくとも一方に、ドレイン電極14もしくはソース電極13に沿って素子形成基板1を貫通して絶縁膜3に達するように設けられている。
Further, as shown in FIG. 2A, an
なお、図1では、分断用トレンチ16および分離用トレンチ17を黒い線で示しているが、これは分断用トレンチ16および分離用トレンチ17の配置場所を示しているのであって、ソース電極13やドレイン電極14の上部に形成されていることを示しているのではない。
In FIG. 1, the dividing
本実施形態では、素子形成基板1のうち、表面にドレイン電極14が形成された部位に分離用トレンチ17が設けられている。すなわち、分断用トレンチ16で囲まれた素子領域15内において、素子形成基板1のうち絶縁膜3とドレイン電極14との間に絶縁膜3に達する分離用トレンチ17が形成されている。また、分離用トレンチ17は、分断用トレンチ16に接続されている。これにより、1つの分断用トレンチ16内で電気的に絶縁された領域が複数形成される。
In the present embodiment, the
分離用トレンチ17内には、当該分離用トレンチ17の側壁にSiO2等の酸化膜18が形成され、酸化膜18上にPolySi等の導電体19が形成されている。導電体19は酸化膜18によって囲まれており、さらに素子形成基板1から露出する酸化膜18を覆うようにLOCOS酸化膜8が形成されている。なお、分離用トレンチ17内に酸化膜18のみを形成しても良い。
In the
そして、素子領域15において、分離用トレンチ17で分離された各領域のゲート電極11それぞれに異なる値のゲート抵抗20〜22がそれぞれ接続されている。各ゲート抵抗20〜22は同一の電極23に接続されている。もちろん、分離用トレンチ17が形成されていない素子領域15のゲート電極11にもゲート抵抗24が接続され、同一の電極23に接続されている。
In the
なお、図1では、ゲート抵抗20〜22、24のみが描かれているが、実際には各ゲート抵抗20〜22、24は各素子領域15のゲート電極11に接続されている。
In FIG. 1, only the
また、図1に示されるように、分断用トレンチ16によって囲まれた各素子領域15の間にコンタクト領域25が設けられている。このコンタクト領域25は、各素子領域15の間の素子形成基板1のうち、ゲート絶縁膜12が開口する部分に相当する。そして、コンタクト領域25を覆うようにシールド電極26が形成されている。
Further, as shown in FIG. 1, a
シールド電極26は、分断用トレンチ16で囲まれた各素子領域15のリークチェックを行うための電極である。また、シールド電極26が一定電位に接続されることで、素子形成基板1のうちコンタクト領域25に接続される領域が一定電位に接続される。これにより、素子領域15で生じる高速の電位変化が、他の素子領域15に伝播することを防止することができる。
The
さらに、半導体装置には、LDMOSトランジスタ5の他に、CMOSトランジスタやBIPトランジスタ等のデバイスが形成された素子領域27も設けられている。この素子領域27は、分断用トレンチ16によって囲まれており、他の領域との絶縁性が図られている。
In addition to the
そして、上記と同様に、CMOSトランジスタ等が設けられた素子領域27と他の素子領域15との間は、2本の分断用トレンチ16で分離されている。この構成により、各素子領域15のLDMOSトランジスタ5で生じた高速の電位変化が、CMOSトランジスタ等のデバイスに伝播することを防止することができる。以上が、本実施形態に係る半導体装置の構成である。
Similarly to the above, the
次に、上記半導体装置の作動について説明する。図1に示されるように、各素子領域15は分断用トレンチ16にて一定の範囲で囲まれており、さらに分断用トレンチ16で囲まれた範囲内で、ドレイン電極14に沿って素子形成基板1に分離用トレンチ17が設けられて素子領域15が細分化されている。すなわち、LDMOSトランジスタ5の面積が異なることで、各領域のLDMOSトランジスタ5のスイッチング速度が異なる。
Next, the operation of the semiconductor device will be described. As shown in FIG. 1, each
また、各素子領域15や素子領域15内で分離された各領域にそれぞれ異なる値のゲート抵抗20〜22、24が接続される。各ゲート抵抗20〜22、24の抵抗値が異なると、各領域のLDMOSトランジスタ5のスイッチング速度が異なる。
In addition,
したがって、LDMOSトランジスタ5の面積が異なることと、各LDMOSトランジスタ5に接続されるゲート抵抗20〜22、24の抵抗値が異なることを利用して、LDMOSトランジスタ5全体のスイッチング電圧波形を調節する。LDMOSトランジスタ5の面積は、上述のように分断用トレンチ16および分離用トレンチ17によっておおまかに決めることができるため、各領域に接続されるゲート抵抗20〜22、24の抵抗値を調節する。
Therefore, the switching voltage waveform of the
これにより、従来のように、各領域のLDMOSトランジスタ5すべてを同時に動作させるのではなく、領域ごとにLDMOSトランジスタ5をゲート抵抗20〜22、24の抵抗値という重みに応じて動作させることができる。このため、ゲート抵抗20〜22、24の抵抗値を変化させると、半導体装置におけるLDMOSトランジスタ5のドレイン−ソース間の電圧波形全体が変化するのではなく、図10に示される電圧波形のうち、例えば立ち上がり31の部分のみや立ち下がり32の部分のみをそれぞれ単独で調節することができる。このようにして、各領域に接続されるゲート抵抗20〜22、24の抵抗値をそれぞれ調節することにより、図10に示される電圧波形をサイン波に近づけることができる。
As a result, not all the
以上説明したように、本実施形態では、素子領域15を分断用トレンチ16で囲むと共に、分断用トレンチ16で囲まれた素子領域15のうちのいずれかに、当該素子領域15をさらに絶縁分離する分離用トレンチ17を設けたことが特徴となっている。
As described above, in the present embodiment, the
これにより、1つの素子領域15内のLDMOSトランジスタ5を複数の領域に細分化することができる。この場合、分離用トレンチ17を分断用トレンチ16で囲まれた素子領域15内に設けているため、分離用トレンチ17を形成するための分離領域幅を必要とせず、LDMOSトランジスタ5を複数の領域に分離することができる。
Thereby, the
そして、面積が異なるLDMOSトランジスタ5の各領域に異なる抵抗値のゲート抵抗20〜22、24を接続することができるので、LDMOSトランジスタ5全体のスイッチング電圧波形を滑らかにすることができ、ひいてはサイン波に近づけることができる。
Since the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図3は、本実施形態に係る半導体装置の断面図であり、図1のA−A’断面に相当する図である。この図に示されるように、本実施形態では、絶縁膜3と素子形成基板1との間にN+型の埋め込み層28が設けられている。埋め込み層は、CMOSトランジスタ等のデバイスを形成する場合に用いられる層である。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment and corresponds to a cross section taken along line AA ′ of FIG. As shown in this figure, in the present embodiment, an N + type buried
このように、半導体装置に埋め込み層28が設けられている場合、図3に示されるように、分離用トレンチ17は、埋め込み層28を貫通して絶縁膜3に達するように形成されている。また、図示しないが、分断用トレンチ16についても、埋め込み層28を貫通して絶縁膜3に達するように形成される。以上のように、埋め込み層28を用いた構成とすることができる。
As described above, when the buried
(第3実施形態)
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図4は、本実施形態に係る半導体装置の平面図である。この図に示されるように、分断用トレンチ16は、ソース電極13およびドレイン電極14に平行な辺16a、16bを有している。そして、各辺16a、16bが、素子領域15内で交互に配置される終端のソース電極13またはドレイン電極14に沿って配置されている。
(Third embodiment)
In the present embodiment, only different portions from the above embodiments will be described. FIG. 4 is a plan view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, the dividing
なお、辺16a、16bは、分断用トレンチ16を素子形成基板1側から支持基板2側に見たときに素子形成基板1に投影される四角形状のレイアウトの各辺の一部を指す。
Note that the
本実施形態では、素子領域15内でドレイン電極14が終端となっているため、分断用トレンチ16の各辺16a、16bが終端のドレイン電極14に沿って配置されている。これにより、素子領域15の占有面積を小さくすることができる。
In this embodiment, since the
(第4実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図5は、本実施形態に係る半導体装置の平面図である。この図に示されるように、分離用トレンチ17は分断用トレンチ16から離されている。このように、分断用トレンチ16と分離用トレンチ17とが離れた構成とすることもできる。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, only different parts from the first embodiment will be described. FIG. 5 is a plan view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, the
(第5実施形態)
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記各実施形態では、素子領域15内で絶縁膜3とドレイン電極14との間に分離用トレンチ17を配置していたが、本実施形態では、絶縁膜3とソース電極13との間に分離用トレンチ17を配置することが特徴となっている。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, only different portions from the above embodiments will be described. In each of the above embodiments, the
図6は、本実施形態に係る半導体装置の平面図である。この図に示されるように、分離用トレンチ17は、素子形成基板1のうち、ソース電極13と絶縁膜3との間に設けられている。このように、素子形成基板1のうちソース電極13が形成される場所に分離用トレンチ17を配置することができる。このように分離用トレンチ17を配置しても、1つの分断用トレンチ16内で電気的に絶縁された領域を複数形成することができる。
FIG. 6 is a plan view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, the
(第6実施形態)
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記各実施形態では、ドレイン電極14またはソース電極13のいずれかが配置される場所に分離用トレンチ17を配置していたが、本実施形態では、素子領域15内において、絶縁膜3とドレイン電極14との間および絶縁膜3とソース電極13との間の両方に分離用トレンチ17を配置することが特徴となっている。
(Sixth embodiment)
In the present embodiment, only different portions from the above embodiments will be described. In each of the above embodiments, the
図7は、本実施形態に係る半導体装置の平面図である。この図に示されるように、分離用トレンチ17は、素子形成基板1のうち、絶縁膜3とドレイン電極14との間および絶縁膜3とソース電極13との間の両方にそれぞれ設けられている。このように、ソース電極13およびドレイン電極14のいずれか一方ではなく、両方に対応する場所に分離用トレンチ17を設けることができる。
FIG. 7 is a plan view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, the
(第7実施形態)
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図8は、本実施形態に係る半導体装置の概略図である。この図に示されるように、分離用トレンチ17内の導電体19とゲート電極11とがそれぞれ制御回路29に接続されている。
(Seventh embodiment)
In the present embodiment, only different portions from the above embodiments will be described. FIG. 8 is a schematic diagram of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, the
分離用トレンチ17が絶縁膜3とドレイン電極14との間に設けられるならば、導電体19には酸化膜18を介してLDMOSトランジスタ5のドレインの電位の情報が入力され、制御回路29に入力される。同様に、分離用トレンチ17が絶縁膜3とソース電極13との間に設けられるならば、LDMOSトランジスタ5のソースの電位の情報が酸化膜18および導電体19を経て制御回路29に入力される。
If the
制御回路29は、酸化膜18および導電体19を介して、LDMOSトランジスタ5のドレインの電位およびソースの電位のいずれかを入力し、これらの電位を用いてLDMOSトランジスタ5をスイッチング駆動するためのゲート制御信号を生成し、このゲート制御信号をゲート電極11に入力するものである。制御回路29は、図1に示されるゲート抵抗20〜22、24が備えており、ゲート抵抗20〜22、24を介してゲート制御信号を出力する。なお、制御回路29はLDMOSトランジスタ5と同じ素子形成基板1に形成される。
The
このように、制御回路29を用いて、LDMOSトランジスタ5の電位の情報を取得することで、当該電位の情報をゲート電極11に入力するゲート制御信号の生成に反映させることができる。これにより、LDMOSトランジスタ5のスイッチング電圧波形の精度をさらに向上させることができる。
Thus, by acquiring the information on the potential of the
本実施形態のように、LDMOSトランジスタ5の電位の情報を取得する場合、導電体19は、分離用トレンチ17内のみに設けられていることが好ましい。分断用トレンチ16内に導電体19が設けられていると、導電体19に絶縁されている他の領域のLDMOSトランジスタ5の情報が含まれてしまう。このため、分断用トレンチ16および分離用トレンチ17すべてに導電体19を配置することはできるが、LDMOSトランジスタ5のドレインの電位のみの情報やソースの電位のみの情報を個別に取得するために、分離用トレンチ17内のみに導電体19が形成されていることが望ましい。この場合、分断用トレンチ16内には酸化膜18を形成することとなる。
When acquiring information on the potential of the
また、図8に示される形態では、1つの分離用トレンチ17内の導電体19およびゲート電極11に制御回路29が接続されているが、図示されていない他の分離用トレンチ17内の導電体19や他のゲート電極11にも制御回路29を接続することができる。これにより、各領域のLDMOSトランジスタ5における電位の情報を取得することができる。
Further, in the embodiment shown in FIG. 8, the
(第8実施形態)
本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図9は、本実施形態に係る半導体装置の概略図である。この図に示されるように、分離用トレンチ17内の導電体19は制御電極30に接続されている。そして、導電体19には、制御電極30からLDMOSトランジスタ5のドレインとソースとの間の電流経路を変化させるための一定電位が印加されている。これにより、ドレイン−ソース間の抵抗を変化させることができ、LDMOSトランジスタ5のスイッチング電圧波形をきめ細かく制御することができる。
(Eighth embodiment)
In the present embodiment, only different portions from the above embodiments will be described. FIG. 9 is a schematic diagram of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, the
(他の実施形態)
上記各実施形態では、半導体装置にゲート抵抗20〜22、24が設けられたものが示されているが、半導体装置とゲート抵抗20〜22、24とが別体とされていても良い。この場合、半導体装置にゲート抵抗20〜22、24が備えられておらず、半導体装置の外部で配線を介してゲート抵抗20〜22、24と接続されることとなる。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the semiconductor device provided with the
上記各実施形態では、SOI基板4や絶縁膜3と素子形成基板1との間に埋め込み層28が設けられたものについて示されているが、SOI基板4を用いない構成であっても構わない。すなわち、支持基板2がなく、絶縁膜3の上に素子形成基板1や埋め込み層28が設けられたものであっても構わない。
In each of the above-described embodiments, the SOI substrate 4 or the insulating
図2、図3、図8、図9に示されるLDMOSトランジスタ5の素子構造は一例を示すものであって、他の素子構造になっていても構わない。
The element structure of the
各実施形態については、それぞれを独立して実施することができる一方、各実施形態を組み合わせて実施することもできる。例えば、第3実施形態と第6実施形態とを組み合わせることで、絶縁膜3とドレイン電極14との間および絶縁膜3とソース電極13との間の両方に分離用トレンチ17を配置すると共に、交互に配置されるドレイン電極14とソース電極13との終端の電極と絶縁膜3との間に分断用トレンチ16の各辺16a、16bが配置されるようにすることができる。また、第7実施形態で示された制御回路29を他の実施形態の半導体装置に適用しても良い。このように、各実施形態を組み合わせることもできる。
About each embodiment, while each can be implemented independently, it can also carry out combining each embodiment. For example, by combining the third embodiment and the sixth embodiment, the
1…素子形成基板、3…絶縁膜、5…LDMOSトランジスタ、11…ゲート電極、13…ソース電極、14…ドレイン電極、15…素子領域、16…分断用トレンチ、16a、16b…分断用トレンチの辺、17…分離用トレンチ、18…酸化膜、19…導電体、20〜22、24…ゲート抵抗、23…電極、28…埋め込み層、29…制御回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Element formation substrate, 3 ... Insulating film, 5 ... LDMOS transistor, 11 ... Gate electrode, 13 ... Source electrode, 14 ... Drain electrode, 15 ... Element region, 16 ... Dividing trench, 16a, 16b ... Dividing trench Sides, 17 ... isolation trenches, 18 ... oxide film, 19 ... conductor, 20-22, 24 ... gate resistance, 23 ... electrode, 28 ... buried layer, 29 ... control circuit.
Claims (6)
前記複数の素子領域(15)それぞれは、前記半導体基板(1)に設けられると共に前記絶縁膜(3)に達する分断用トレンチ(16)に囲まれており、
前記分断用トレンチ(16)でそれぞれ囲まれた前記複数の素子領域(15)のいずれかに、前記絶縁膜(3)と前記ソース電極(13)との間および前記絶縁膜(3)と前記ドレイン電極(14)との間の少なくとも一方に、前記ドレイン電極(14)もしくは前記ソース電極(13)に沿って前記半導体基板(1)を貫通して前記絶縁膜(3)に達する分離用トレンチ(17)が形成されており、
前記分断用トレンチ(16)のうち前記ソース電極(13)および前記ドレイン電極(14)に平行な辺(16a、16b)が、前記素子領域(15)内で交互に配置される前記ソース電極(13)および前記ドレイン電極(14)のうちの終端のものと前記絶縁膜(3)との間に設けられていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate (1) is disposed on the insulating film (3), and source electrodes (13) disposed alternately in stripes on the opposite side of the semiconductor substrate (1) from the insulating film (3) side; and A plurality of element regions (15) in which LDMOS transistors (5) including a drain electrode (14) are formed are provided,
Each of the plurality of element regions (15) is provided in the semiconductor substrate (1) and surrounded by a dividing trench (16) reaching the insulating film (3),
In any one of the plurality of element regions (15) surrounded by the dividing trench (16), between the insulating film (3) and the source electrode (13) and between the insulating film (3) and the An isolation trench that penetrates the semiconductor substrate (1) along the drain electrode (14) or the source electrode (13) and reaches the insulating film (3) at least between the drain electrode (14) and the drain electrode (14) (17) is formed ,
The source electrodes (16a, 16b) parallel to the source electrode (13) and the drain electrode (14) in the dividing trench (16) are alternately arranged in the element region (15). 13) and the drain electrode (14), the semiconductor device being provided between the terminal electrode and the insulating film (3) .
前記分断用トレンチ(16)で囲まれた前記素子領域(15)内において、前記分離用トレンチ(17)によって分離された各領域のゲート電極(11)それぞれに異なる値のゲート抵抗(20〜22)がそれぞれ接続され、前記各ゲート抵抗(20〜22)が同一の電極(23)に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The LDMOS transistor (5) has a gate electrode (11) along the source electrode (13) or the drain electrode (14),
In the element region (15) surrounded by the dividing trench (16), gate resistors (20 to 22) having different values for the gate electrodes (11) in the respective regions separated by the separating trench (17). Are connected to each other, and the gate resistors (20 to 22) are connected to the same electrode (23).
前記分断用トレンチ(16)および前記分離用トレンチ(17)は、前記埋め込み層(28)を貫通して前記絶縁膜(3)に達するように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 A buried layer (28) is provided between the semiconductor substrate (1) and the insulating film (3),
The cutting trench (16) and the isolation trench (17) are formed so as to penetrate the buried layer (28) and reach the insulating film (3). 2. The semiconductor device according to 2.
前記酸化膜(18)および前記導電体(19)を介して、前記LDMOSトランジスタ(5)のドレインの電位およびソースの電位のいずれかを入力し、これらの電位を用いて前記LDMOSトランジスタ(5)をスイッチング駆動するためのゲート制御信号を生成する制御回路(29)を備えていることを特徴とする請求項1ない4のいずれか1つに記載の半導体装置。 Of the dividing trench (16) and the isolation trench (17), an oxide film (18) is formed at least on the side wall of the isolation trench (17), and a conductor ( 19) is formed,
Either the drain potential or the source potential of the LDMOS transistor (5) is input through the oxide film (18) and the conductor (19), and the LDMOS transistor (5) is input using these potentials. the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a control circuit for generating a gate control signal for switching driving (29) the.
前記導電体(19)には、前記LDMOSトランジスタ(5)のドレインとソースとの間の電流経路を変化させるための一定電位が印加されるようになっていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の半導体装置。 Of the dividing trench (16) and the isolation trench (17), an oxide film (18) is formed at least on the side wall of the isolation trench (17), and a conductor ( 19) is formed,
A constant potential for changing a current path between a drain and a source of the LDMOS transistor (5) is applied to the conductor (19). 5. The semiconductor device according to any one of 4 .
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