JP5550681B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、充電対象素子に充電電流を供給する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device that supplies a charging current to an element to be charged.

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のパワー半導体素子を駆動する半導体装置が開発されている。このような半導体装置では、電位変動の大きいパワー半導体素子を駆動するための回路としてたとえばフローティング回路が用いられる。そして、このフローティング回路に電圧を供給する方式として、たとえばダイオードを介して電源電圧に接続されたコンデンサを電源として用いるブートストラップ方式が採用されている(たとえば、特許文献1〜3および非特許文献1参照)。   Semiconductor devices that drive power semiconductor elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) have been developed. In such a semiconductor device, for example, a floating circuit is used as a circuit for driving a power semiconductor element having a large potential fluctuation. As a method of supplying a voltage to the floating circuit, for example, a bootstrap method using a capacitor connected to a power supply voltage via a diode as a power supply is adopted (for example, Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 1). reference).

特開平6−188372号公報JP-A-6-188372 特開2006−5182号公報JP 2006-5182 A 特開2004−47937号公報JP 2004-47937 A

Proceedings of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices & ICsProceedings of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs

しかしながら、特許文献1〜3記載の構成では、電源からコンデンサへの充電電流の経路であるn型拡散領域が空乏層の広がりによって狭くなることから、充電電流が小さくなってしまう。   However, in the configurations described in Patent Documents 1 to 3, the n-type diffusion region, which is the path of the charging current from the power source to the capacitor, becomes narrow due to the spread of the depletion layer, so that the charging current becomes small.

また、非特許文献1には、ダイオードを構成するp型拡散領域およびn型拡散領域において、p型拡散領域からn型拡散領域へ注入されるホールがコンデンサではなくp−型基板へ流れてしまうことによる電力ロスを防ぐことは示唆されていない。   Further, in Non-Patent Document 1, in the p-type diffusion region and the n-type diffusion region constituting the diode, holes injected from the p-type diffusion region to the n-type diffusion region flow to the p− type substrate instead of the capacitor. There is no suggestion to prevent power loss.

それゆえに、本発明の目的は、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することが可能な半導体装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of efficiently supplying a charging current to an element to be charged.

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる半導体装置は、充電対象素子に充電電流を供給する半導体装置であって、第1導電型の半導体層と、充電対象素子の第1電極に結合される第1ノードと、電源電圧が供給される電源電位ノードに結合される第2ノードとを有し、半導体層の主表面上に形成される第2導電型の第1の半導体領域と、電源電位ノードに結合される第3ノードを有し、第1の半導体領域の表面において半導体層と間隔をあけて形成される第1導電型の第2の半導体領域と、第3ノードから半導体層への電荷キャリアの移動を制限する電荷キャリア移動制限部とを備える。   In order to solve the above-described problem, a semiconductor device according to an aspect of the present invention is a semiconductor device that supplies a charging current to an element to be charged, and includes a first conductive type semiconductor layer and a first electrode of the element to be charged. And a second node coupled to a power supply potential node to which a power supply voltage is supplied, and a second conductivity type first semiconductor region formed on the main surface of the semiconductor layer A second semiconductor region of the first conductivity type having a third node coupled to the power supply potential node and spaced from the semiconductor layer on the surface of the first semiconductor region, and from the third node A charge carrier movement restriction unit for restricting movement of charge carriers to the semiconductor layer.

またこの発明のさらに別の局面に係わる半導体装置は、充電対象素子に充電電流を供給する半導体装置であって、第1導電型の半導体層と、充電対象素子の第1電極に結合される第1ノードを有し、半導体層の主表面上に形成される第2導電型の第1の半導体領域と、電源電圧が供給される電源電位ノードに結合される第3ノードおよび第4ノードを有し、第1の半導体領域の表面において半導体層と間隔をあけて形成される第1導電型の第2の半導体領域と、第3ノードおよび第4ノードから半導体層への電荷キャリアの移動を制限する電荷キャリア移動制限部とを備える。   A semiconductor device according to still another aspect of the present invention is a semiconductor device for supplying a charging current to an element to be charged, the first conductivity type semiconductor layer being coupled to the first electrode of the element to be charged. A first semiconductor region of the second conductivity type formed on the main surface of the semiconductor layer, and a third node and a fourth node coupled to a power supply potential node to which a power supply voltage is supplied. The second semiconductor region of the first conductivity type formed at a distance from the semiconductor layer on the surface of the first semiconductor region and the movement of charge carriers from the third node and the fourth node to the semiconductor layer are limited. A charge carrier movement limiting unit.

またこの発明のさらに別の局面に係わる半導体装置は、充電対象素子に充電電流を供給する半導体装置であって、第1端が電源電圧の供給される電源電位ノードに結合される抵抗と、第1導通電極が抵抗の第2端に結合され、第2導通電極が接地電圧の供給される接地電位ノードに結合され、制御電極が充電対象素子の第1電極に結合される第1のトランジスタと、第1導通電極が電源電位ノードに結合され、第2導通電極が充電対象素子の第1電極に結合され、制御電極が抵抗の第2端に結合される第2のトランジスタとを備える。   A semiconductor device according to still another aspect of the present invention is a semiconductor device that supplies a charging current to an element to be charged, a first terminal coupled to a power supply potential node to which a power supply voltage is supplied, A first transistor having one conduction electrode coupled to the second end of the resistor, a second conduction electrode coupled to a ground potential node to which a ground voltage is supplied, and a control electrode coupled to the first electrode of the charging target element; And a second transistor having a first conduction electrode coupled to the power supply potential node, a second conduction electrode coupled to the first electrode of the charge target element, and a control electrode coupled to the second end of the resistor.

本発明によれば、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   According to the present invention, it is possible to efficiently supply a charging current to an element to be charged.

本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 10th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 12th Embodiment of this invention. 本発明の第13の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device based on the 13th Embodiment of this invention. 本発明の第14の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device based on the 14th Embodiment of this invention. 本発明の第14の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device based on the 14th Embodiment of this invention. 本発明の第15の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 15th Embodiment of this invention. 本発明の第15の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device based on 15th Embodiment of this invention. 本発明の第16の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device based on the 16th Embodiment of this invention. 本発明の第17の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the semiconductor device based on the 17th Embodiment of this invention. 本発明の第18の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device based on the 18th Embodiment of this invention. 本発明の第19の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device based on the 19th Embodiment of this invention. 本発明の第20の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device based on 20th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第1の実施の形態>
[構成および基本動作]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
<First Embodiment>
[Configuration and basic operation]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

図1を参照して、半導体装置101は、PNPトランジスタTR1と、接合型電界効果トランジスタ(JFET:Junction Field-Effect Transistor)TR2と、ダイオードD1と、抵抗(電荷キャリア移動制限部)Rとを備える。   Referring to FIG. 1, a semiconductor device 101 includes a PNP transistor TR1, a junction field-effect transistor (JFET) TR2, a diode D1, and a resistor (charge carrier movement limiting unit) R. .

駆動装置201は、高圧側駆動回路51と、低圧側駆動回路52とを備える。高圧側駆動回路51は、PチャネルMOSトランジスタTR51と、NチャネルMOSトランジスタTR52と、コンデンサ(充電対象素子)Cと、電源電圧端子T1と、基準電圧端子T2とを含む。低圧側駆動回路52は、PチャネルMOSトランジスタTR53と、NチャネルMOSトランジスタTR54とを含む。   The drive device 201 includes a high voltage side drive circuit 51 and a low voltage side drive circuit 52. High-voltage side drive circuit 51 includes a P-channel MOS transistor TR51, an N-channel MOS transistor TR52, a capacitor (charge target element) C, a power supply voltage terminal T1, and a reference voltage terminal T2. Low voltage side drive circuit 52 includes a P channel MOS transistor TR53 and an N channel MOS transistor TR54.

電力変換装置202は、高圧側パワー半導体素子TR101と、低圧側パワー半導体素子TR102とを含む。   Power conversion device 202 includes a high-voltage power semiconductor element TR101 and a low-voltage power semiconductor element TR102.

なお、駆動装置201は、MOSトランジスタの代わりにバイポーラトランジスタを含む構成であってもよい。また、半導体装置101は、コンデンサCをさらに備える構成であってもよいし、高圧側駆動回路51をさらに備える構成であってもよいし、駆動装置201をさらに備える構成であってもよいし、また、駆動装置201および電力変換装置202をさらに備える構成であってもよい。   The driving device 201 may include a bipolar transistor instead of the MOS transistor. Further, the semiconductor device 101 may be configured to further include a capacitor C, may be configured to further include the high-voltage side driving circuit 51, or may be configured to further include the driving device 201, Moreover, the structure further provided with the drive device 201 and the power converter device 202 may be sufficient.

電源電位ノードNL1およびNL2には電源電圧Vccが供給される。高電圧ノードHVにはたとえば数百ボルトの高電圧HVが供給される。接地電位ノードNG1〜NG3には接地電圧Vsubが供給される。   Power supply voltage Vcc is supplied to power supply potential nodes NL1 and NL2. For example, a high voltage HV of several hundred volts is supplied to the high voltage node HV. Ground voltage Vsub is supplied to ground potential nodes NG1 to NG3.

抵抗Rの第1端が電源電位ノードNL1に接続される。ダイオードD1のアノードが電源電位ノードNL1に接続される。PNPトランジスタTR1は、エミッタ(導通電極)が抵抗Rの第2端に接続され、コレクタ(導通電極)が接地電位ノードNG1に接続され、ベース(制御電極)がコンデンサCの第1電極に接続される。接合型電界効果トランジスタTR2は、ドレイン(導通電極)がダイオードD1のカソードに接続され、ソース(導通電極)がコンデンサCの第1電極に接続され、ゲート(制御電極)が抵抗Rの第2端に接続される。   A first end of resistor R is connected to power supply potential node NL1. The anode of diode D1 is connected to power supply potential node NL1. PNP transistor TR1 has an emitter (conducting electrode) connected to the second end of resistor R, a collector (conducting electrode) connected to ground potential node NG1, and a base (control electrode) connected to the first electrode of capacitor C. The The junction field effect transistor TR2 has a drain (conductive electrode) connected to the cathode of the diode D1, a source (conductive electrode) connected to the first electrode of the capacitor C, and a gate (control electrode) connected to the second end of the resistor R. Connected to.

コンデンサCは、第1電極が高圧側駆動回路51の電源電圧端子T1に接続され、第2電極が高圧側駆動回路51の基準電圧端子T2に接続される。より詳細には、PチャネルMOSトランジスタTR51のソースがコンデンサCの第1電極に接続され、ドレインがNチャネルMOSトランジスタTR52のドレインと、高圧側パワー半導体素子TR101のゲートとに接続される。NチャネルMOSトランジスタTR52のソースがコンデンサCの第2電極に接続される。   The capacitor C has a first electrode connected to the power supply voltage terminal T1 of the high-voltage side drive circuit 51 and a second electrode connected to the reference voltage terminal T2 of the high-voltage side drive circuit 51. More specifically, the source of P channel MOS transistor TR51 is connected to the first electrode of capacitor C, and the drain is connected to the drain of N channel MOS transistor TR52 and the gate of high voltage side power semiconductor element TR101. The source of N channel MOS transistor TR52 is connected to the second electrode of capacitor C.

高圧側駆動回路51の基準電圧端子T2は、直列接続された高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102の接続点に接続される。   The reference voltage terminal T2 of the high voltage side drive circuit 51 is connected to a connection point between the high voltage side power semiconductor element TR101 and the low voltage side power semiconductor element TR102 connected in series.

低圧側駆動回路52において、PチャネルMOSトランジスタTR53のソースが電源電位ノードNL2に接続され、ドレインがNチャネルMOSトランジスタTR54のドレインと、低圧側パワー半導体素子TR102のゲートとに接続される。PチャネルMOSトランジスタTR54のソースが接地電位ノードNG3に接続される。   In low voltage side drive circuit 52, the source of P channel MOS transistor TR53 is connected to power supply potential node NL2, and the drain is connected to the drain of N channel MOS transistor TR54 and the gate of low voltage side power semiconductor element TR102. The source of P-channel MOS transistor TR54 is connected to ground potential node NG3.

高圧側パワー半導体素子TR101のドレインが高電圧ノードNHに接続される。低圧側パワー半導体素子TR102のソースが接地電位ノードNG2に接続される。   The drain of the high voltage side power semiconductor element TR101 is connected to the high voltage node NH. The source of low voltage side power semiconductor element TR102 is connected to ground potential node NG2.

高圧側駆動回路51は、PチャネルMOSトランジスタTR51およびNチャネルMOSトランジスタTR52の各々のゲートに供給される制御電圧に基づいて、高圧側パワー半導体素子TR101のゲートに電圧を供給する。低圧側駆動回路52は、PチャネルMOSトランジスタTR53およびNチャネルMOSトランジスタTR54の各々のゲートに供給される制御電圧に基づいて、低圧側パワー半導体素子TR102のゲートに電圧を供給する。   High-voltage side drive circuit 51 supplies a voltage to the gate of high-voltage side power semiconductor element TR101 based on the control voltage supplied to the gates of P-channel MOS transistor TR51 and N-channel MOS transistor TR52. Low-voltage side drive circuit 52 supplies a voltage to the gate of low-voltage side power semiconductor element TR102 based on a control voltage supplied to each gate of P-channel MOS transistor TR53 and N-channel MOS transistor TR54.

図2は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図2を参照して、半導体装置101は、p−型基板(半導体層)1と、n型拡散領域(第1の半導体領域)2と、p型拡散領域(第2の半導体領域)3と、n+型拡散領域4および5と、p型拡散領域6と、n+型拡散領域7および8と、抵抗Rと、ダイオードD1と、コンタクトCT1〜CT7と、p+型拡散領域21〜23と、ゲート電極G1およびG2と、ゲート絶縁膜GF1およびGF2と、酸化膜Fとを備える。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 2, semiconductor device 101 includes p − type substrate (semiconductor layer) 1, n type diffusion region (first semiconductor region) 2, p type diffusion region (second semiconductor region) 3, and , N + type diffusion regions 4 and 5, p type diffusion region 6, n + type diffusion regions 7 and 8, resistor R, diode D1, contacts CT1 to CT7, p + type diffusion regions 21 to 23, gates Electrodes G1 and G2, gate insulating films GF1 and GF2, and an oxide film F are provided.

図2における点線は、p−型基板1およびn型拡散領域2の接合面から広がる空乏層の境界を示す。   The dotted line in FIG. 2 indicates the boundary of the depletion layer extending from the junction surface between the p − type substrate 1 and the n type diffusion region 2.

p−型基板1は、コンタクトCT7を介して接地電位ノードNG1に接続される。n型拡散領域2は、p−型基板1の主表面上に形成される。   P − type substrate 1 is connected to ground potential node NG1 through contact CT7. N type diffusion region 2 is formed on the main surface of p − type substrate 1.

p型拡散領域3は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面と間隔をあけて形成される。p型拡散領域3は、電源電位ノードNL1に結合されるノードN3を有する。   P type diffusion region 3 is formed on the surface of n type diffusion region 2 with a distance from the main surface of p − type substrate 1. P type diffusion region 3 has a node N3 coupled to power supply potential node NL1.

n+型拡散領域4は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面およびp型拡散領域3と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域4は、電源電位ノードNL1に結合されるノードN2を有する。すなわち、n+型拡散領域4は、コンタクトCT2およびダイオードD1を介して電源電位ノードNL1に接続される。   N + type diffusion region 4 is formed on the surface of n type diffusion region 2 with a distance from the main surface of p − type substrate 1 and p type diffusion region 3. N + type diffusion region 4 has a node N2 coupled to power supply potential node NL1. That is, n + type diffusion region 4 is connected to power supply potential node NL1 through contact CT2 and diode D1.

n+型拡散領域5は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面、p型拡散領域3およびn+型拡散領域4と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域5は、コンデンサCの第1電極に結合されるノードN1を有する。すなわち、n+型拡散領域5は、コンタクトCT3を介してコンデンサCの第1電極に接続される。   N + type diffusion region 5 is formed on the surface of n type diffusion region 2 with a distance from the main surface of p − type substrate 1, p type diffusion region 3 and n + type diffusion region 4. N + type diffusion region 5 has a node N 1 coupled to the first electrode of capacitor C. That is, the n + type diffusion region 5 is connected to the first electrode of the capacitor C through the contact CT3.

なお、半導体装置101は、n+型拡散領域4および5を備えない構成であってもよい。この場合、n型拡散領域2は、コンデンサCの第1電極に結合されるノードN1と、電源電位ノードNL1に結合されるノードN2とを有する。   The semiconductor device 101 may be configured without the n + -type diffusion regions 4 and 5. In this case, n type diffusion region 2 has a node N1 coupled to the first electrode of capacitor C and a node N2 coupled to power supply potential node NL1.

抵抗Rは、第1端が電源電位ノードNL1に接続され、第2端がコンタクトCT1を介してp型拡散領域3に接続される。抵抗Rは、ノードN3からp−型基板1へのホール(電荷キャリア)の移動を制限する。   Resistor R has a first end connected to power supply potential node NL1 and a second end connected to p-type diffusion region 3 via contact CT1. The resistor R limits the movement of holes (charge carriers) from the node N3 to the p − type substrate 1.

PNPトランジスタTR1は、p−型基板1によって形成されるコレクタと、n型拡散領域2によって形成されるベースと、p型拡散領域3によって形成されるエミッタとを有する。PNPトランジスタTR1は、n型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   PNP transistor TR 1 has a collector formed by p − type substrate 1, a base formed by n type diffusion region 2, and an emitter formed by p type diffusion region 3. The PNP transistor TR 1 supplies a charging current to the capacitor C through the n-type diffusion region 2.

接合型電界効果トランジスタTR2は、n型拡散領域2およびp型拡散領域3によって形成されるゲートと、n型拡散領域2によって形成され、ノードN2を介して電源電位ノードNL1に結合されるドレインと、n型拡散領域2によって形成され、ノードN1を介してコンデンサCの第1電極に結合されるソースとを有する。接合型電界効果トランジスタTR2は、n型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   Junction field effect transistor TR2 has a gate formed by n-type diffusion region 2 and p-type diffusion region 3, a drain formed by n-type diffusion region 2 and coupled to power supply potential node NL1 through node N2. , Having a source formed by n-type diffusion region 2 and coupled to the first electrode of capacitor C via node N1. The junction field effect transistor TR2 supplies a charging current to the capacitor C through the n-type diffusion region 2.

ダイオードD1は、コンタクトCT2を介して接合型電界効果トランジスタTR2のドレインに接続されるカソード(n型電極)と、電源電位ノードNL1および抵抗Rの第1端に接続されるアノード(p型電極)とを有する。   The diode D1 includes a cathode (n-type electrode) connected to the drain of the junction field effect transistor TR2 via the contact CT2, and an anode (p-type electrode) connected to the power supply potential node NL1 and the first end of the resistor R. And have.

p+型拡散領域21は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面、p型拡散領域3およびn+型拡散領域4と間隔をあけて形成される。p+型拡散領域21は、コンタクトCT3を介してコンデンサCの第1電極に接続される。   P + type diffusion region 21 is formed on the surface of n type diffusion region 2 with a distance from the main surface of p − type substrate 1, p type diffusion region 3 and n + type diffusion region 4. The p + type diffusion region 21 is connected to the first electrode of the capacitor C through the contact CT3.

p+型拡散領域22は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面、p型拡散領域3、n+型拡散領域4,5およびp+型拡散領域21と間隔をあけて形成される。p+型拡散領域22は、コンタクトCT5およびCT6を介してn+型拡散領域7に接続される。   The p + type diffusion region 22 is formed on the surface of the n type diffusion region 2 with a space from the main surface of the p − type substrate 1, the p type diffusion region 3, the n + type diffusion regions 4 and 5, and the p + type diffusion region 21. Is done. P + type diffusion region 22 is connected to n + type diffusion region 7 through contacts CT5 and CT6.

PチャネルMOSトランジスタTR51は、n型拡散領域2の表面上にゲート絶縁膜GF1を介して形成されるゲート電極G1と、p+型拡散領域21によって形成されるソースと、p+型拡散領域22によって形成されるドレインとを有する。ゲート電極G1は、p+型拡散領域21および22に挟まれたn型拡散領域2におけるチャネル領域とゲート絶縁膜GF1を介して対向して設けられる。   P-channel MOS transistor TR51 is formed by a gate electrode G1 formed on the surface of n-type diffusion region 2 via gate insulating film GF1, a source formed by p + -type diffusion region 21, and p + -type diffusion region 22. Drain. The gate electrode G1 is provided to face the channel region in the n-type diffusion region 2 sandwiched between the p + -type diffusion regions 21 and 22 via the gate insulating film GF1.

p型拡散領域6は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面、p型拡散領域3、n+型拡散領域4,5、p+型拡散領域21およびp+型拡散領域22と間隔をあけて形成される。   The p type diffusion region 6 is formed on the main surface of the p − type substrate 1, the p type diffusion region 3, the n + type diffusion regions 4 and 5, the p + type diffusion region 21 and the p + type diffusion region 22 on the surface of the n type diffusion region 2. And spaced apart.

n+型拡散領域7は、p型拡散領域6の表面に、p−型基板1の主表面およびn型拡散領域2と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域7は、コンタクトCT5およびCT6を介してp+型拡散領域22に接続される。   N + type diffusion region 7 is formed on the surface of p type diffusion region 6 with a distance from the main surface of p − type substrate 1 and n type diffusion region 2. N + type diffusion region 7 is connected to p + type diffusion region 22 through contacts CT5 and CT6.

n+型拡散領域8は、p型拡散領域6の表面に、p−型基板1の主表面、n型拡散領域2およびn+型拡散領域7と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域8は、コンタクトCT4を介してコンデンサCの第2電極に接続される。   N + type diffusion region 8 is formed on the surface of p type diffusion region 6 with a distance from the main surface of p − type substrate 1, n type diffusion region 2 and n + type diffusion region 7. N + type diffusion region 8 is connected to the second electrode of capacitor C through contact CT4.

NチャネルMOSトランジスタTR52は、p型拡散領域6の表面上にゲート絶縁膜GF2を介して形成されるゲート電極G2と、n+型拡散領域7によって形成されるドレインと、n+型拡散領域8によって形成されるソースとを有する。ゲート電極G2は、n+型拡散領域7および8に挟まれたp型拡散領域6におけるチャネル領域とゲート絶縁膜GF2を介して対向して設けられる。   N-channel MOS transistor TR52 is formed by a gate electrode G2 formed on the surface of p-type diffusion region 6 via gate insulating film GF2, a drain formed by n + -type diffusion region 7, and n + -type diffusion region 8. And have a source. The gate electrode G2 is provided to face the channel region in the p-type diffusion region 6 sandwiched between the n + -type diffusion regions 7 and 8 with the gate insulating film GF2 interposed therebetween.

p+型拡散領域23は、p型拡散領域6の表面に、p−型基板1の主表面およびn+型拡散領域7と間隔をあけて形成される。p+型拡散領域23は、コンタクトCT4を介してコンデンサCの第2電極に接続される。   The p + type diffusion region 23 is formed on the surface of the p type diffusion region 6 with a space from the main surface of the p − type substrate 1 and the n + type diffusion region 7. The p + type diffusion region 23 is connected to the second electrode of the capacitor C through the contact CT4.

p型拡散領域3および6は、p−型基板1よりも不純物濃度が高い。p+型拡散領域21〜23は、p型拡散領域3および6よりも不純物濃度が高い。n+型拡散領域4,5,7,8は、n型拡散領域2よりも不純物濃度が高い。   P type diffusion regions 3 and 6 have a higher impurity concentration than p − type substrate 1. The p + type diffusion regions 21 to 23 have a higher impurity concentration than the p type diffusion regions 3 and 6. The n + type diffusion regions 4, 5, 7, and 8 have a higher impurity concentration than the n type diffusion region 2.

半導体装置101は、たとえば600Vの耐圧が要求される電力変換回路に対応するように設計される。この場合、p−型基板1の不純物濃度は5×1013/cm3〜5×1014/cm3であり、また、電源電圧Vccはたとえば15V〜30Vである。 Semiconductor device 101 is designed to correspond to a power conversion circuit that requires a withstand voltage of 600 V, for example. In this case, the impurity concentration of the p − type substrate 1 is 5 × 10 13 / cm 3 to 5 × 10 14 / cm 3 , and the power supply voltage Vcc is, for example, 15V to 30V.

なお、厳密には接合型電界効果トランジスタTR2のゲート電極は、接地電位ノードNG1に結合されるp−型基板1、および電源電位ノードNL1に結合されるp型拡散領域3の両方によって形成される。しかしながら、p型拡散領域3の不純物濃度はp−型基板1よりも大きいため、p型拡散領域3から伸びる空乏層の影響の方がp−型基板1から伸びる空乏層の影響よりも大きい。したがって、ここでは説明を簡単にするために接合型電界効果トランジスタTR2のゲート電極はp型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されると仮定して説明している。   Strictly speaking, the gate electrode of junction field effect transistor TR2 is formed by both p − type substrate 1 coupled to ground potential node NG1 and p type diffusion region 3 coupled to power supply potential node NL1. . However, since the impurity concentration of the p-type diffusion region 3 is higher than that of the p-type substrate 1, the influence of the depletion layer extending from the p-type diffusion region 3 is greater than the influence of the depletion layer extending from the p-type substrate 1. Therefore, in order to simplify the description, it is assumed that the gate electrode of the junction field effect transistor TR2 is formed by the p-type diffusion region 3 and the n-type diffusion region 2.

[動作]
次に、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置がコンデンサCを充電する際の動作について説明する。
[Operation]
Next, the operation when the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention charges the capacitor C will be described.

電源電圧Vccはたとえば15Vであり、高電圧HVはたとえば300Vである。高圧側駆動回路51の基準電圧端子T2の電位Vsはたとえば0V〜300Vの範囲で変化する。   The power supply voltage Vcc is, for example, 15V, and the high voltage HV is, for example, 300V. The potential Vs of the reference voltage terminal T2 of the high-voltage side drive circuit 51 changes in the range of 0V to 300V, for example.

また、高圧側駆動回路51の電源電圧端子T1の電位VbはコンデンサCが保持している電圧分、電位Vsより大きくなる。   Further, the potential Vb of the power supply voltage terminal T1 of the high-voltage side drive circuit 51 is higher than the potential Vs by the voltage held by the capacitor C.

ここで、電位Vsは高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102のスイッチング動作に応じて上下を繰り返すことから、電位Vbも電位Vsに対応して上下を繰り返す。すなわち、電位Vbは、Vb<Vccの状態とVb>Vccの状態を交互に繰り返す。   Here, since the potential Vs repeats up and down in accordance with the switching operation of the high-voltage power semiconductor element TR101 and the low-voltage power semiconductor element TR102, the potential Vb also repeats up and down corresponding to the potential Vs. That is, the potential Vb alternately repeats the state of Vb <Vcc and the state of Vb> Vcc.

ここで、電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなると、PNPトランジスタTR1がオン状態となる、すなわちp型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加される。そうすると、p型拡散領域3からn型拡散領域2へホールが注入される、すなわち電源電位ノードNL1からコンデンサCへ抵抗R、p型拡散領域3、n型拡散領域2およびn+型拡散領域5を介して電流が供給され、コンデンサCが充電される。   Here, when the potential Vb decreases and becomes lower than the power supply voltage Vcc, the PNP transistor TR1 is turned on, that is, a forward bias voltage is applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n-type diffusion region 2. The Then, holes are injected from p-type diffusion region 3 to n-type diffusion region 2, that is, resistance R, p-type diffusion region 3, n-type diffusion region 2 and n + -type diffusion region 5 are supplied from power supply potential node NL1 to capacitor C. Current is supplied through the capacitor C, and the capacitor C is charged.

また、電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなると、接合型電界効果トランジスタTR2はコンデンサCに電流を供給する。すなわち、電源電位ノードNL1からダイオードD1、n+型拡散領域4、n型拡散領域2およびn+型拡散領域5を介してコンデンサCへ電流が供給され、コンデンサCが充電される。   Further, when the potential Vb decreases and becomes lower than the power supply voltage Vcc, the junction field effect transistor TR2 supplies a current to the capacitor C. That is, current is supplied to capacitor C from power supply potential node NL1 through diode D1, n + type diffusion region 4, n type diffusion region 2, and n + type diffusion region 5, and capacitor C is charged.

一方、電位Vbが上昇して電源電圧Vccより大きくなると、p型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されるpn接合に逆バイアス電圧が印加されることから、コンデンサCからn+型拡散領域5、n型拡散領域2、p型拡散領域3および抵抗Rを介した電源電位ノードNL1への逆流電流は阻止される。   On the other hand, when the potential Vb rises and becomes higher than the power supply voltage Vcc, a reverse bias voltage is applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n-type diffusion region 2, so 5. Backflow current to power supply potential node NL1 through n-type diffusion region 2, p-type diffusion region 3 and resistor R is blocked.

また、電位Vbが上昇して電源電圧Vccより大きくなると、ダイオードD1に逆バイアス電圧が印加されることから、コンデンサCからn+型拡散領域5、n型拡散領域2、n+型拡散領域4およびダイオードD1を介した電源電位ノードNL1への逆流電流は阻止される。そして、電位Vbがさらに上昇してダイオードD1の破壊電圧に達する前に接合型電界効果トランジスタTR2はピンチオフする。すなわち、n型拡散領域2に空乏層が広がって電流経路が閉じられることにより、ダイオードD1に印加される電圧が破壊電圧に達することを防ぐことができる。   Further, when the potential Vb rises and becomes higher than the power supply voltage Vcc, a reverse bias voltage is applied to the diode D1, so that the n + type diffusion region 5, the n type diffusion region 2, the n + type diffusion region 4 and the diode from the capacitor C are applied. Backflow current to power supply potential node NL1 via D1 is blocked. The junction field effect transistor TR2 is pinched off before the potential Vb further rises and reaches the breakdown voltage of the diode D1. That is, the depletion layer spreads in the n-type diffusion region 2 and the current path is closed, so that the voltage applied to the diode D1 can be prevented from reaching the breakdown voltage.

このように、電位Vbが電源電圧Vcc以下となるたびにコンデンサCが充電されるため、コンデンサCをフローティング回路である高圧側駆動回路51の電源とすることができる。また、コンデンサCから電源電位ノードNL1への逆流電流を阻止することができる。   In this way, since the capacitor C is charged every time the potential Vb becomes equal to or lower than the power supply voltage Vcc, the capacitor C can be used as a power source for the high-voltage side drive circuit 51 that is a floating circuit. Further, it is possible to prevent a backflow current from capacitor C to power supply potential node NL1.

ここで、p−型基板1、n型拡散領域2およびp型拡散領域3によって形成されるPNPトランジスタTR1において、コレクタ電流であるp型拡散領域3からp−型基板1への電流の方がベース電流であるp型拡散領域3からコンデンサCへの電流よりもPNPトランジスタTR1のhFE(電流増幅率)分大きくなる。すなわち、コンデンサCの充電時、p型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールはほとんどp−型基板1へ流れてしまう。このため、半導体装置101が抵抗Rを備えないと仮定した場合、コンデンサCの充電時、電源電位ノードNL1からコンタクトCT1へ流れる電流が多くてもコンデンサCに到達する電流は少なくなってしまう。このため、電源電圧Vccを供給する電源の電力ロスがかなり大きくなってしまう。   Here, in the PNP transistor TR 1 formed by the p − type substrate 1, the n type diffusion region 2 and the p type diffusion region 3, the current from the p type diffusion region 3 to the p − type substrate 1 which is a collector current is greater. It becomes larger by the hFE (current amplification factor) of the PNP transistor TR1 than the current from the p-type diffusion region 3 which is the base current to the capacitor C. That is, when the capacitor C is charged, holes injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2 almost flow into the p − type substrate 1. For this reason, when it is assumed that the semiconductor device 101 does not include the resistor R, when the capacitor C is charged, even if a large amount of current flows from the power supply potential node NL1 to the contact CT1, the current reaching the capacitor C decreases. For this reason, the power loss of the power supply for supplying the power supply voltage Vcc becomes considerably large.

しかしながら、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置は、電源電位ノードNL1とp型拡散領域3との間に接続される抵抗Rを備える。このような構成により、抵抗Rにおける電圧降下分だけコンタクトCT1の電位は電源電圧Vccより小さくなる。したがって、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置では、p型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールの量を制限することができ、電源の電力ロスを低減することができる。   However, the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention includes a resistor R connected between the power supply potential node NL1 and the p-type diffusion region 3. With such a configuration, the potential of the contact CT1 becomes smaller than the power supply voltage Vcc by the voltage drop in the resistor R. Therefore, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the amount of holes injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2 can be limited, and the power loss of the power supply can be reduced. Can do.

また、単に電源電位ノードNL1とp型拡散領域3との間に接続される抵抗Rを備えるだけの構成では、電源電位ノードNL1からp型拡散領域3を介してn型拡散領域2に流れ込むホールが抵抗Rによって少なくなるために、電源電位ノードNL1からコンデンサCへの充電電流が小さくなってしまう。   Further, in a configuration that simply includes a resistor R connected between power supply potential node NL 1 and p type diffusion region 3, a hole that flows from power supply potential node NL 1 to n type diffusion region 2 through p type diffusion region 3. Is reduced by the resistor R, the charging current from the power supply potential node NL1 to the capacitor C is reduced.

しかしながら、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置では、n+型拡散領域4は、電源電位ノードNL1に結合されるノードN2を有する。このような構成により、n型拡散領域2およびp型拡散領域3によって形成される接合型電界効果トランジスタTR2からn型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給することができるため、電源電位ノードNL1からコンデンサCへの充電電流が小さくなることを防ぐことができる。   However, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, n + -type diffusion region 4 has node N2 coupled to power supply potential node NL1. With such a configuration, a charging current can be supplied from the junction field effect transistor TR2 formed by the n-type diffusion region 2 and the p-type diffusion region 3 to the capacitor C via the n-type diffusion region 2. It can be prevented that the charging current from the potential node NL1 to the capacitor C becomes small.

また、特許文献1〜3記載の構成のように、半導体装置101が抵抗Rを備えず、p型拡散領域3の電位が接地電位であると仮定すると、電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなる場合でも、p型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されるpn接合に逆バイアス電圧が印加されるため、n型拡散領域2においてp型拡散領域3からの空乏層が広がってしまう。このため、接合型電界効果トランジスタTR2の導通抵抗すなわちコンタクトCT1およびCT3間の抵抗が大きくなり、接合型電界効果トランジスタTR2からコンデンサCへの充電電流が小さくなってしまう。   Further, as in the configurations described in Patent Documents 1 to 3, assuming that the semiconductor device 101 does not include the resistor R and the potential of the p-type diffusion region 3 is the ground potential, the potential Vb decreases and the power supply voltage Vcc is exceeded. Even when it becomes smaller, a reverse bias voltage is applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n-type diffusion region 2, so that a depletion layer from the p-type diffusion region 3 spreads in the n-type diffusion region 2. End up. For this reason, the conduction resistance of the junction field effect transistor TR2, that is, the resistance between the contacts CT1 and CT3 increases, and the charging current from the junction field effect transistor TR2 to the capacitor C decreases.

しかしながら、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置では、p型拡散領域3が電源電位ノードNL1に結合される。このような構成により、電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなると、p型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されるため、n型拡散領域2においてp型拡散領域3からの空乏層が広がることを防ぐことができる。   However, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, p type diffusion region 3 is coupled to power supply potential node NL1. With such a configuration, when the potential Vb decreases and becomes lower than the power supply voltage Vcc, a forward bias voltage is applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n-type diffusion region 2, and thus the n-type diffusion region 2, the depletion layer from the p-type diffusion region 3 can be prevented from spreading.

また、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置では、電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなると、p型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されるため、p型拡散領域3からn型拡散領域2へホールが注入される。この注入されたホールによってn型拡散領域2において導電率変調が起こる、すなわちn型拡散領域2に電子が集まることによってn型拡散領域2の導電率が大きくなる。したがって、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置では、接合型電界効果トランジスタTR2の導通抵抗が小さくなることを防ぐことができ、コンデンサCへの充電電流が小さくなることを防ぐことができる。   In the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, when the potential Vb decreases and becomes lower than the power supply voltage Vcc, the forward bias is applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n-type diffusion region 2. Since a voltage is applied, holes are injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2. The conductivity modulation occurs in the n-type diffusion region 2 due to the injected holes, that is, the electrons gather in the n-type diffusion region 2 to increase the conductivity of the n-type diffusion region 2. Therefore, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, it is possible to prevent the conduction resistance of the junction field effect transistor TR2 from being reduced, and to prevent the charging current to the capacitor C from being reduced. it can.

なお、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置では、抵抗Rの抵抗値を調整することによってp型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールの量および接合型電界効果トランジスタTR2の導通抵抗を適切に設定することができる。   In the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the amount of holes injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2 by adjusting the resistance value of the resistor R and the junction field effect. The conduction resistance of the transistor TR2 can be set appropriately.

以上より、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置では、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   As described above, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the charging current can be efficiently supplied to the charging target element.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第2の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る半導体装置と比べて保護回路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Second Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a protection circuit is added as compared with the semiconductor device according to the first embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment.

図3は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図3を参照して、半導体装置102は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置101と比べて、さらに、ダイオードD2を備える。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 3, the semiconductor device 102 further includes a diode D2 as compared with the semiconductor device 101 according to the first embodiment of the present invention.

ダイオードD2は、p型拡散領域3すなわち抵抗Rの第2端に接続されるアノードと、電源電位ノードNL1に接続されるカソードとを有する。   Diode D2 has an anode connected to p-type diffusion region 3, that is, the second end of resistor R, and a cathode connected to power supply potential node NL1.

ここで、高圧側パワー半導体素子TR101のドレインはたとえば数百Vの電圧に接続されている。この場合、高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102のスイッチング動作に応じて電位Vsは、たとえば1マイクロ秒で数百Vと急激に上昇する。   Here, the drain of the high-voltage power semiconductor element TR101 is connected to a voltage of several hundred volts, for example. In this case, the potential Vs rapidly rises to several hundred V in 1 microsecond, for example, according to the switching operation of the high-voltage power semiconductor element TR101 and the low-voltage power semiconductor element TR102.

このため、電位Vbの急激な上昇によって抵抗Rに変位電流が流れてコンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大幅に大きくなり、n+型拡散領域4とp拡散領域3との間でアバランシェを誘発する場合がある。   For this reason, a displacement current flows through the resistor R due to a sudden rise in the potential Vb, and the potential of the contact CT1 becomes significantly larger than the power supply voltage Vcc, thereby inducing an avalanche between the n + type diffusion region 4 and the p diffusion region 3. There is a case.

しかしながら、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置では、電位Vbの急激な上昇の際にダイオードD2が順バイアス状態となるため、コンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大きくなることを防ぐことができる。   However, in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, since the diode D2 is in a forward bias state when the potential Vb is rapidly increased, the potential of the contact CT1 is higher than the power supply voltage Vcc. Can be prevented.

その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charge target element, similarly to the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第3の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る半導体装置と比べてトランジスタを追加した半導体装置に関する。
<Third Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a transistor is added compared to the semiconductor device according to the first embodiment.

図4は、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図4を参照して、半導体装置103は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置101と比べて、さらに、NPNトランジスタTR11を備える。NPNトランジスタTR11は、コレクタが電源電位ノードNL1に接続され、エミッタがコンデンサCの第1電極に接続され、ベースが抵抗Rの第2端に接続される。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 4, the semiconductor device 103 further includes an NPN transistor TR11 as compared with the semiconductor device 101 according to the first embodiment of the present invention. NPN transistor TR11 has a collector connected to power supply potential node NL1, an emitter connected to the first electrode of capacitor C, and a base connected to the second end of resistor R.

図5は、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図5を参照して、半導体装置103は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置101と比べて、さらに、n+型拡散領域11と、コンタクトCT11とを備える。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 5, the semiconductor device 103 further includes an n + type diffusion region 11 and a contact CT11 as compared with the semiconductor device 101 according to the first embodiment of the present invention.

n+型拡散領域11は、p型拡散領域3の表面に、p−型基板1の主表面およびn型拡散領域2と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域11は、コンタクトCT11を介して電源電位ノードNL1に接続されるノードN4を有する。   N + type diffusion region 11 is formed on the surface of p type diffusion region 3 with a distance from the main surface of p − type substrate 1 and n type diffusion region 2. N + type diffusion region 11 has a node N4 connected to power supply potential node NL1 through contact CT11.

NPNトランジスタTR11は、n+型拡散領域11によって形成されるコレクタと、p型拡散領域3によって形成されるベースと、n型拡散領域2によって形成されるエミッタとを有する。NPNトランジスタTR11は、n型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   NPN transistor TR11 has a collector formed by n + -type diffusion region 11, a base formed by p-type diffusion region 3, and an emitter formed by n-type diffusion region 2. The NPN transistor TR11 supplies a charging current to the capacitor C through the n-type diffusion region 2.

このような構成により、コンデンサCに供給される充電電流は、p型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールによるコンタクトCT1からコンデンサCへの充電電流と、接合型電界効果トランジスタTR2によるコンタクトCT2からコンデンサCへの充電電流と、NPNトランジスタTR11によるコンタクトCT11からコンデンサCへの充電電流との和になる。   With such a configuration, the charging current supplied to the capacitor C is such that the charging current from the contact CT1 to the capacitor C due to the holes injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2, and the junction field effect transistor TR2 Is the sum of the charging current from the contact CT2 to the capacitor C and the charging current from the contact CT11 to the capacitor C by the NPN transistor TR11.

その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置101と比べて、さらに、電源電位ノードNL1からコンデンサCへの電流経路の抵抗値を小さくすることができ、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, as compared with the semiconductor device 101 according to the first embodiment of the present invention, the resistance of the current path from the power supply potential node NL1 to the capacitor C is further increased. A value can be made small and a charging current can be efficiently supplied to a charge object element.

なお、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置は、n+型拡散領域11を備える構成であるとしたが、後述する本発明の第18の実施の形態に係る半導体装置と同様に、n+型拡散領域11を備えない構成とすることが可能である。この場合、p型拡散領域3は、コンタクトCT11を介して電源電位ノードNL1に接続されるノードN4を有する。   Although the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention is configured to include the n + -type diffusion region 11, as in the semiconductor device according to the eighteenth embodiment of the present invention described later, A configuration without the n + -type diffusion region 11 is possible. In this case, p type diffusion region 3 has a node N4 connected to power supply potential node NL1 through contact CT11.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第4の実施の形態>
本実施の形態は、第3の実施の形態に係る半導体装置と比べて保護回路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第3の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Fourth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a protection circuit is added as compared with the semiconductor device according to the third embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the third embodiment.

図6は、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図6を参照して、半導体装置104は、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置103と比べて、さらに、ダイオードD11を備える。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 6, the semiconductor device 104 further includes a diode D11 as compared with the semiconductor device 103 according to the third embodiment of the present invention.

ダイオードD11は、ショットキーダイオードであり、p型拡散領域3すなわち抵抗Rの第2端に接続されるアノードと、電源電位ノードNL1に接続されるカソードとを有する。ダイオードD11は、順方向電圧がp型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合の順方向電圧より小さい。   Diode D11 is a Schottky diode, and has an anode connected to p-type diffusion region 3, that is, the second end of resistor R, and a cathode connected to power supply potential node NL1. Diode D11 has a forward voltage smaller than the forward voltage of the pn junction formed by p type diffusion region 3 and n + type diffusion region 11.

ここで、高圧側パワー半導体素子TR101のドレインはたとえば数百Vの電圧に接続されている。この場合、高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102のスイッチング動作に応じて電位Vsは、たとえば1マイクロ秒で数百Vと急激に上昇する。   Here, the drain of the high-voltage power semiconductor element TR101 is connected to a voltage of several hundred volts, for example. In this case, the potential Vs rapidly rises to several hundred V in 1 microsecond, for example, according to the switching operation of the high-voltage power semiconductor element TR101 and the low-voltage power semiconductor element TR102.

このため、電位Vbの急激な上昇によって抵抗Rに変位電流が流れてコンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大幅に大きくなり、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることから、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れる場合がある。   For this reason, a displacement current flows through the resistor R due to a sudden rise in the potential Vb, and the potential of the contact CT1 becomes significantly higher than the power supply voltage Vcc, and a pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11 Since a forward bias voltage is applied to the capacitor C, a reverse current may flow from the capacitor C to the power supply potential node NL1.

しかしながら、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置は、順方向電圧がp型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合の順方向電圧より小さいダイオードD11を備える。このような構成により、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることを防ぐことができるため、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れることを防ぐことができる。   However, the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention includes the diode D11 whose forward voltage is smaller than the forward voltage of the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11. With such a configuration, it is possible to prevent a forward bias voltage from being applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11, so that a backflow current flows from the capacitor C to the power supply potential node NL 1. It can be prevented from flowing.

その他の構成および動作は第3の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the third embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charge target element, similarly to the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第5の実施の形態>
本実施の形態は、第3の実施の形態に係る半導体装置と比べてトランジスタを追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第3の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Fifth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a transistor is added as compared with the semiconductor device according to the third embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the third embodiment.

図7は、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図7を参照して、半導体装置105は、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置103と比べて、さらに、NチャネルMOSトランジスタTR21を備える。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 7, semiconductor device 105 further includes an N-channel MOS transistor TR21, as compared with semiconductor device 103 according to the third embodiment of the present invention.

NチャネルMOSトランジスタTR21は、ドレインが電源電位ノードNL1に接続され、ソースがコンデンサCの第1電極に接続され、ゲートが電源電位ノードNL1に接続される。   N-channel MOS transistor TR21 has a drain connected to power supply potential node NL1, a source connected to the first electrode of capacitor C, and a gate connected to power supply potential node NL1.

図8は、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図8を参照して、半導体装置105は、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置103と比べて、さらに、ゲート電極G21と、ゲート絶縁膜GF21とを備える。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 8, the semiconductor device 105 further includes a gate electrode G21 and a gate insulating film GF21 as compared with the semiconductor device 103 according to the third embodiment of the present invention.

NチャネルMOSトランジスタTR21は、p型拡散領域3の表面上にゲート絶縁膜GF21を介して形成されるゲート電極G21と、n型拡散領域2によって形成されるソースと、n+型拡散領域11によって形成されるドレインとを有する。ゲート電極G21は、n型拡散領域2およびn+型拡散領域11に挟まれたp型拡散領域3におけるチャネル領域とゲート絶縁膜GF21を介して対向して設けられる。NチャネルMOSトランジスタTR21は、n型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   N-channel MOS transistor TR 21 is formed by a gate electrode G 21 formed on the surface of p-type diffusion region 3 via gate insulating film GF 21, a source formed by n-type diffusion region 2, and n + -type diffusion region 11. Drain. The gate electrode G21 is provided to face the channel region in the p-type diffusion region 3 sandwiched between the n-type diffusion region 2 and the n + -type diffusion region 11 with the gate insulating film GF21 interposed therebetween. N-channel MOS transistor TR 21 supplies a charging current to capacitor C through n-type diffusion region 2.

電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなると、抵抗Rに流れる電流による電圧降下分、ゲート電極G21に正バイアス電圧が印加される。この正バイアス電圧がNチャネルMOSトランジスタTR21の閾値電圧より大きくなると、NチャネルMOSトランジスタTR21がオン状態となり、NチャネルMOSトランジスタTR21はn型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   When the potential Vb decreases and becomes smaller than the power supply voltage Vcc, a positive bias voltage is applied to the gate electrode G21 by a voltage drop due to the current flowing through the resistor R. When this positive bias voltage becomes larger than the threshold voltage of N channel MOS transistor TR 21, N channel MOS transistor TR 21 is turned on, and N channel MOS transistor TR 21 supplies a charging current to capacitor C through n-type diffusion region 2.

このような構成により、コンデンサCに供給される充電電流は、p型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールによるコンタクトCT1からコンデンサCへの充電電流と、接合型電界効果トランジスタTR2によるコンタクトCT2からコンデンサCへの充電電流と、NPNトランジスタTR11によるコンタクトCT11からコンデンサCへの充電電流と、NチャネルMOSトランジスタTR21によるコンタクトCT11からコンデンサCへの充電電流との和になる。   With such a configuration, the charging current supplied to the capacitor C is such that the charging current from the contact CT1 to the capacitor C due to the holes injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2, and the junction field effect transistor TR2 Is the sum of the charging current from the contact CT2 to the capacitor C, the charging current from the contact CT11 to the capacitor C by the NPN transistor TR11, and the charging current from the contact CT11 to the capacitor C by the N-channel MOS transistor TR21.

その他の構成および動作は第3の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the third embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置103と比べて、さらに、電源電位ノードNL1からコンデンサCへの電流経路の抵抗値を小さくすることができ、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention, compared with the semiconductor device 103 according to the third embodiment of the present invention, the resistance of the current path from the power supply potential node NL1 to the capacitor C is further increased. A value can be made small and a charging current can be efficiently supplied to a charge object element.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第6の実施の形態>
本実施の形態は、第5の実施の形態に係る半導体装置と比べて保護回路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第5の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Sixth Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a protection circuit is added as compared with the semiconductor device according to the fifth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the fifth embodiment.

図9は、本発明の第6の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図9を参照して、半導体装置106は、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置105と比べて、さらに、ダイオードD21を備える。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 9, the semiconductor device 106 further includes a diode D21 as compared with the semiconductor device 105 according to the fifth embodiment of the present invention.

ダイオードD21は、ツェナーダイオードであり、p型拡散領域3すなわち抵抗Rの第2端に接続されるアノードと、電源電位ノードNL1に接続されるカソードとを有する。ダイオードD21は、印加される逆方向電圧を所定電圧値にクランプする。   Diode D21 is a Zener diode, and has an anode connected to p-type diffusion region 3, that is, the second end of resistor R, and a cathode connected to power supply potential node NL1. The diode D21 clamps the applied reverse voltage to a predetermined voltage value.

このような構成により、NチャネルMOSトランジスタTR21のゲート電極G21に過渡的な過電圧が印加されることを防ぐことができ、NチャネルMOSトランジスタTR21のゲート破壊を防ぐことができる。   With such a configuration, it is possible to prevent a transient overvoltage from being applied to the gate electrode G21 of the N channel MOS transistor TR21 and to prevent the gate of the N channel MOS transistor TR21 from being destroyed.

その他の構成および動作は第5の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the fifth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第6の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charge target element, similarly to the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第7の実施の形態>
本実施の形態は、第5の実施の形態に係る半導体装置と比べて保護回路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第5の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Seventh embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a protection circuit is added as compared with the semiconductor device according to the fifth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the fifth embodiment.

図10は、本発明の第7の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図10を参照して、半導体装置107は、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置105と比べて、さらに、ダイオードD22を備える。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 10, the semiconductor device 107 further includes a diode D22 as compared with the semiconductor device 105 according to the fifth embodiment of the present invention.

ダイオードD22は、ショットキーダイオードであり、p型拡散領域3すなわち抵抗Rの第2端に接続されるアノードと、電源電位ノードNL1に接続されるカソードとを有する。ダイオードD22は、順方向電圧がp型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合の順方向電圧より小さい。   Diode D22 is a Schottky diode, and has an anode connected to p-type diffusion region 3, that is, the second end of resistor R, and a cathode connected to power supply potential node NL1. Diode D22 has a forward voltage smaller than the forward voltage of the pn junction formed by p type diffusion region 3 and n + type diffusion region 11.

ここで、高圧側パワー半導体素子TR101のドレインはたとえば数百Vの電圧に接続されている。この場合、高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102のスイッチング動作に応じて電位Vsは、たとえば1マイクロ秒で数百Vと急激に上昇する。   Here, the drain of the high-voltage power semiconductor element TR101 is connected to a voltage of several hundred volts, for example. In this case, the potential Vs rapidly rises to several hundred V in 1 microsecond, for example, according to the switching operation of the high-voltage power semiconductor element TR101 and the low-voltage power semiconductor element TR102.

このため、電位Vbの急激な上昇によって抵抗Rに変位電流が流れてコンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大幅に大きくなり、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることから、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れる場合がある。   For this reason, a displacement current flows through the resistor R due to a sudden rise in the potential Vb, and the potential of the contact CT1 becomes significantly higher than the power supply voltage Vcc, and a pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11 Since a forward bias voltage is applied to the capacitor C, a reverse current may flow from the capacitor C to the power supply potential node NL1.

しかしながら、本発明の第7の実施の形態に係る半導体装置は、順方向電圧がp型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合の順方向電圧より小さいダイオードD22を備える。このような構成により、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることを防ぐことができるため、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れることを防ぐことができる。   However, the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention includes the diode D22 whose forward voltage is smaller than the forward voltage of the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11. With such a configuration, it is possible to prevent a forward bias voltage from being applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11, so that a backflow current flows from the capacitor C to the power supply potential node NL 1. It can be prevented from flowing.

その他の構成および動作は第5の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the fifth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第7の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charge target element, similarly to the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第8の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る半導体装置と比べて接合型電界効果トランジスタの代わりにバイポーラトランジスタを備えた半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Eighth Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device provided with a bipolar transistor instead of a junction field effect transistor as compared with the semiconductor device according to the first embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment.

[構成および基本動作]
図11は、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
[Configuration and basic operation]
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention.

図11を参照して、半導体装置108は、PNPトランジスタTR1と、NPNトランジスタTR31と、抵抗(電荷キャリア移動制限部)Rとを備える。   Referring to FIG. 11, the semiconductor device 108 includes a PNP transistor TR1, an NPN transistor TR31, and a resistor (charge carrier movement limiting unit) R.

抵抗Rの第1端が電源電位ノードNL1に接続される。PNPトランジスタTR1は、エミッタ(導通電極)が抵抗Rの第2端に接続され、コレクタ(導通電極)が接地電位ノードNG1に接続され、ベース(制御電極)がコンデンサCの第1電極に接続される。NPNトランジスタTR31は、コレクタが電源電位ノードNL1に接続され、エミッタがコンデンサCの第1電極に接続され、ベースが抵抗Rの第2端に接続される。   A first end of resistor R is connected to power supply potential node NL1. PNP transistor TR1 has an emitter (conducting electrode) connected to the second end of resistor R, a collector (conducting electrode) connected to ground potential node NG1, and a base (control electrode) connected to the first electrode of capacitor C. The NPN transistor TR31 has a collector connected to power supply potential node NL1, an emitter connected to the first electrode of capacitor C, and a base connected to the second end of resistor R.

図12は、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図12を参照して、半導体装置108は、p−型基板(半導体層)1と、n型拡散領域(第1の半導体領域)2と、p型拡散領域(第2の半導体領域)3と、n+型拡散領域5と、p型拡散領域6と、n+型拡散領域7および8と、抵抗Rと、コンタクトCT1,CT3〜CT7,CT11と、n+型拡散領域(電荷キャリア移動制限部)11と、p+型拡散領域21〜23と、ゲート電極G1およびG2と、ゲート絶縁膜GF1およびGF2と、酸化膜Fとを備える。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 12, semiconductor device 108 includes a p − type substrate (semiconductor layer) 1, an n type diffusion region (first semiconductor region) 2, a p type diffusion region (second semiconductor region) 3, and , N + type diffusion region 5, p type diffusion region 6, n + type diffusion regions 7 and 8, resistor R, contacts CT1, CT3 to CT7, CT11, and n + type diffusion region (charge carrier movement limiting portion) P + type diffusion regions 21 to 23, gate electrodes G1 and G2, gate insulating films GF1 and GF2, and oxide film F.

図12における点線は、p−型基板1およびn型拡散領域2の接合面から広がる空乏層の境界を示す。   The dotted line in FIG. 12 indicates the boundary of the depletion layer extending from the junction surface between the p − type substrate 1 and the n type diffusion region 2.

p−型基板1は、コンタクトCT7を介して接地電位ノードNG1に接続される。n型拡散領域2は、p−型基板1の主表面上に形成される。   P − type substrate 1 is connected to ground potential node NG1 through contact CT7. N type diffusion region 2 is formed on the main surface of p − type substrate 1.

p型拡散領域3は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面と間隔をあけて形成される。p型拡散領域3は、電源電位ノードNL1に結合されるノードN3を有する。   P type diffusion region 3 is formed on the surface of n type diffusion region 2 with a distance from the main surface of p − type substrate 1. P type diffusion region 3 has a node N3 coupled to power supply potential node NL1.

n+型拡散領域11は、p型拡散領域3の表面に、p−型基板1の主表面およびn型拡散領域2と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域11は、コンタクトCT11を介して電源電位ノードNL1に接続されるノードN4を有する。n+型拡散領域11は、ノードN4からp−型基板1へのホール(電荷キャリア)の移動を制限する。   N + type diffusion region 11 is formed on the surface of p type diffusion region 3 with a distance from the main surface of p − type substrate 1 and n type diffusion region 2. N + type diffusion region 11 has a node N4 connected to power supply potential node NL1 through contact CT11. The n + type diffusion region 11 restricts the movement of holes (charge carriers) from the node N 4 to the p − type substrate 1.

n+型拡散領域5は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面およびp型拡散領域3と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域5は、コンデンサCの第1電極に結合されるノードN1を有する。すなわち、n+型拡散領域5は、コンタクトCT3を介してコンデンサCの第1電極に接続される。   N + type diffusion region 5 is formed on the surface of n type diffusion region 2 with a distance from the main surface of p − type substrate 1 and p type diffusion region 3. N + type diffusion region 5 has a node N 1 coupled to the first electrode of capacitor C. That is, the n + type diffusion region 5 is connected to the first electrode of the capacitor C through the contact CT3.

なお、半導体装置101は、n+型拡散領域5を備えない構成であってもよい。この場合、n型拡散領域2は、コンデンサCの第1電極に結合されるノードN1を有する。   The semiconductor device 101 may be configured without the n + type diffusion region 5. In this case, n-type diffusion region 2 has a node N1 coupled to the first electrode of capacitor C.

抵抗Rは、第1端が電源電位ノードNL1に接続され、第2端がコンタクトCT1を介してp型拡散領域3に接続される。抵抗Rは、ノードN3からp−型基板1へのホール(電荷キャリア)の移動を制限する。   Resistor R has a first end connected to power supply potential node NL1 and a second end connected to p-type diffusion region 3 via contact CT1. The resistor R limits the movement of holes (charge carriers) from the node N3 to the p − type substrate 1.

PNPトランジスタTR1は、p−型基板1によって形成されるコレクタと、n型拡散領域2によって形成されるベースと、p型拡散領域3によって形成されるエミッタとを有する。PNPトランジスタTR1は、n型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   PNP transistor TR 1 has a collector formed by p − type substrate 1, a base formed by n type diffusion region 2, and an emitter formed by p type diffusion region 3. The PNP transistor TR 1 supplies a charging current to the capacitor C through the n-type diffusion region 2.

NPNトランジスタTR31は、n+型拡散領域11によって形成されるコレクタと、p型拡散領域3によって形成されるベースと、n型拡散領域2によって形成されるエミッタとを有する。NPNトランジスタTR31は、n型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   NPN transistor TR31 has a collector formed by n + type diffusion region 11, a base formed by p type diffusion region 3, and an emitter formed by n type diffusion region 2. The NPN transistor TR31 supplies a charging current to the capacitor C through the n-type diffusion region 2.

p+型拡散領域21は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面およびp型拡散領域3と間隔をあけて形成される。p+型拡散領域21は、コンタクトCT3を介してコンデンサCの第1電極に接続される。   The p + type diffusion region 21 is formed on the surface of the n type diffusion region 2 at a distance from the main surface of the p − type substrate 1 and the p type diffusion region 3. The p + type diffusion region 21 is connected to the first electrode of the capacitor C through the contact CT3.

p+型拡散領域22は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面、p型拡散領域3およびp+型拡散領域21と間隔をあけて形成される。p+型拡散領域22は、コンタクトCT5およびCT6を介してn+型拡散領域7に接続される。   The p + -type diffusion region 22 is formed on the surface of the n-type diffusion region 2 at a distance from the main surface of the p − -type substrate 1, the p-type diffusion region 3 and the p + -type diffusion region 21. P + type diffusion region 22 is connected to n + type diffusion region 7 through contacts CT5 and CT6.

PチャネルMOSトランジスタTR51は、n型拡散領域2の表面上にゲート絶縁膜GF1を介して形成されるゲート電極G1と、p+型拡散領域21によって形成されるソースと、p+型拡散領域22によって形成されるドレインとを有する。ゲート電極G1は、p+型拡散領域21および22に挟まれたn型拡散領域2におけるチャネル領域とゲート絶縁膜GF1を介して対向して設けられる。   P-channel MOS transistor TR51 is formed by a gate electrode G1 formed on the surface of n-type diffusion region 2 via gate insulating film GF1, a source formed by p + -type diffusion region 21, and p + -type diffusion region 22. Drain. The gate electrode G1 is provided to face the channel region in the n-type diffusion region 2 sandwiched between the p + -type diffusion regions 21 and 22 via the gate insulating film GF1.

p型拡散領域6は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面、p型拡散領域3、n+型拡散領域5、p+型拡散領域21およびp+型拡散領域22と間隔をあけて形成される。   The p type diffusion region 6 is spaced from the main surface of the p − type substrate 1, the p type diffusion region 3, the n + type diffusion region 5, the p + type diffusion region 21 and the p + type diffusion region 22 on the surface of the n type diffusion region 2. It is formed with a gap.

n+型拡散領域7は、p型拡散領域6の表面に、p−型基板1の主表面およびn型拡散領域2と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域7は、コンタクトCT5およびCT6を介してp+型拡散領域22に接続される。   N + type diffusion region 7 is formed on the surface of p type diffusion region 6 with a distance from the main surface of p − type substrate 1 and n type diffusion region 2. N + type diffusion region 7 is connected to p + type diffusion region 22 through contacts CT5 and CT6.

n+型拡散領域8は、p型拡散領域6の表面に、p−型基板1の主表面、n型拡散領域2およびn+型拡散領域7と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域8は、コンタクトCT4を介してコンデンサCの第2電極に接続される。   N + type diffusion region 8 is formed on the surface of p type diffusion region 6 with a distance from the main surface of p − type substrate 1, n type diffusion region 2 and n + type diffusion region 7. N + type diffusion region 8 is connected to the second electrode of capacitor C through contact CT4.

NチャネルMOSトランジスタTR52は、p型拡散領域6の表面上にゲート絶縁膜GF2を介して形成されるゲート電極G2と、n+型拡散領域7によって形成されるドレインと、n+型拡散領域8によって形成されるソースとを有する。ゲート電極G2は、n+型拡散領域7および8に挟まれたp型拡散領域6におけるチャネル領域とゲート絶縁膜GF2を介して対向して設けられる。   N-channel MOS transistor TR52 is formed by a gate electrode G2 formed on the surface of p-type diffusion region 6 via gate insulating film GF2, a drain formed by n + -type diffusion region 7, and n + -type diffusion region 8. And have a source. The gate electrode G2 is provided to face the channel region in the p-type diffusion region 6 sandwiched between the n + -type diffusion regions 7 and 8 with the gate insulating film GF2 interposed therebetween.

p+型拡散領域23は、p型拡散領域6の表面に、p−型基板1の主表面およびn+型拡散領域7と間隔をあけて形成される。p+型拡散領域23は、コンタクトCT4を介してコンデンサCの第2電極に接続される。   The p + type diffusion region 23 is formed on the surface of the p type diffusion region 6 with a space from the main surface of the p − type substrate 1 and the n + type diffusion region 7. The p + type diffusion region 23 is connected to the second electrode of the capacitor C through the contact CT4.

p型拡散領域3および6は、p−型基板1よりも不純物濃度が高い。p+型拡散領域21〜23は、p型拡散領域3および6よりも不純物濃度が高い。n+型拡散領域5,7,8,11は、n型拡散領域2よりも不純物濃度が高い。   P type diffusion regions 3 and 6 have a higher impurity concentration than p − type substrate 1. The p + type diffusion regions 21 to 23 have a higher impurity concentration than the p type diffusion regions 3 and 6. The n + type diffusion regions 5, 7, 8, and 11 have a higher impurity concentration than the n type diffusion region 2.

半導体装置101は、たとえば600Vの耐圧が要求される電力変換回路に対応するように設計される。この場合、p−型基板1の不純物濃度は5×1013/cm3〜5×1014/cm3であり、また、電源電圧Vccはたとえば15V〜30Vである。 Semiconductor device 101 is designed to correspond to a power conversion circuit that requires a withstand voltage of 600 V, for example. In this case, the impurity concentration of the p − type substrate 1 is 5 × 10 13 / cm 3 to 5 × 10 14 / cm 3 , and the power supply voltage Vcc is, for example, 15V to 30V.

[動作]
次に、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置がコンデンサCを充電する際の動作について説明する。
[Operation]
Next, an operation when the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention charges the capacitor C will be described.

電源電圧Vccはたとえば15Vであり、高電圧HVはたとえば300Vである。高圧側駆動回路51の基準電圧端子T2の電位Vsはたとえば0V〜300Vの範囲で変化する。   The power supply voltage Vcc is, for example, 15V, and the high voltage HV is, for example, 300V. The potential Vs of the reference voltage terminal T2 of the high-voltage side drive circuit 51 changes in the range of 0V to 300V, for example.

また、高圧側駆動回路51の電源電圧端子T1の電位VbはコンデンサCが保持している電圧分、電位Vsより大きくなる。   Further, the potential Vb of the power supply voltage terminal T1 of the high-voltage side drive circuit 51 is higher than the potential Vs by the voltage held by the capacitor C.

ここで、電位Vsは高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102のスイッチング動作に応じて上下を繰り返すことから、電位Vbも電位Vsに対応して上下を繰り返す。すなわち、電位Vbは、Vb<Vccの状態とVb>Vccの状態を交互に繰り返す。   Here, since the potential Vs repeats up and down in accordance with the switching operation of the high-voltage power semiconductor element TR101 and the low-voltage power semiconductor element TR102, the potential Vb also repeats up and down corresponding to the potential Vs. That is, the potential Vb alternately repeats the state of Vb <Vcc and the state of Vb> Vcc.

ここで、電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなると、PNPトランジスタTR1がオン状態となる、すなわちp型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加される。そうすると、p型拡散領域3からn型拡散領域2へホールが注入される、すなわち電源電位ノードNL1からコンデンサCへ抵抗R、p型拡散領域3、n型拡散領域2およびn+型拡散領域5を介して電流が供給され、コンデンサCが充電される。   Here, when the potential Vb decreases and becomes lower than the power supply voltage Vcc, the PNP transistor TR1 is turned on, that is, a forward bias voltage is applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n-type diffusion region 2. The Then, holes are injected from p-type diffusion region 3 to n-type diffusion region 2, that is, resistance R, p-type diffusion region 3, n-type diffusion region 2 and n + -type diffusion region 5 are supplied from power supply potential node NL1 to capacitor C. Current is supplied through the capacitor C, and the capacitor C is charged.

また、電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなると、NPNトランジスタTR31はコンデンサCに電流を供給する。すなわち、電源電位ノードNL1からn+型拡散領域11、p型拡散領域3、n型拡散領域2およびn+型拡散領域5を介してコンデンサCへ電流が供給され、コンデンサCが充電される。   Further, when the potential Vb decreases and becomes lower than the power supply voltage Vcc, the NPN transistor TR31 supplies a current to the capacitor C. That is, current is supplied from the power supply potential node NL1 to the capacitor C through the n + -type diffusion region 11, the p-type diffusion region 3, the n-type diffusion region 2, and the n + -type diffusion region 5, and the capacitor C is charged.

一方、電位Vbが上昇して電源電圧Vccより大きくなると、p型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されるpn接合に逆バイアス電圧が印加されることから、コンデンサCからn+型拡散領域5、n型拡散領域2、p型拡散領域3および抵抗Rを介した電源電位ノードNL1への逆流電流は阻止される。また、コンデンサCからn+型拡散領域5、n型拡散領域2、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11を介した電源電位ノードNL1への逆流電流も同様に阻止される。   On the other hand, when the potential Vb rises and becomes higher than the power supply voltage Vcc, a reverse bias voltage is applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n-type diffusion region 2, so 5. Backflow current to power supply potential node NL1 through n-type diffusion region 2, p-type diffusion region 3 and resistor R is blocked. Similarly, backflow current from the capacitor C to the power supply potential node NL1 through the n + -type diffusion region 5, the n-type diffusion region 2, the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11 is also prevented.

このように、電位Vbが電源電圧Vcc以下となるたびにコンデンサCが充電されるため、コンデンサCをフローティング回路である高圧側駆動回路51の電源とすることができる。また、コンデンサCから電源電位ノードNL1への逆流電流を阻止することができる。   In this way, since the capacitor C is charged every time the potential Vb becomes equal to or lower than the power supply voltage Vcc, the capacitor C can be used as a power source for the high-voltage side drive circuit 51 that is a floating circuit. Further, it is possible to prevent a backflow current from capacitor C to power supply potential node NL1.

ここで、p−型基板1、n型拡散領域2およびp型拡散領域3によって形成されるPNPトランジスタTR1において、コレクタ電流であるp型拡散領域3からp−型基板1への電流の方がベース電流であるp型拡散領域3からコンデンサCへの電流よりもPNPトランジスタTR1のhFE(電流増幅率)分大きくなる。すなわち、コンデンサCの充電時、p型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールはほとんどp−型基板1へ流れてしまう。このため、半導体装置108が抵抗Rを備えないと仮定した場合、コンデンサCの充電時、電源電位ノードNL1からコンタクトCT1へ流れる電流が多くてもコンデンサCに到達する電流は少なくなってしまう。このため、電源電圧Vccを供給する電源の電力ロスがかなり大きくなってしまう。   Here, in the PNP transistor TR 1 formed by the p − type substrate 1, the n type diffusion region 2 and the p type diffusion region 3, the current from the p type diffusion region 3 to the p − type substrate 1 which is a collector current is greater. It becomes larger by the hFE (current amplification factor) of the PNP transistor TR1 than the current from the p-type diffusion region 3 which is the base current to the capacitor C. That is, when the capacitor C is charged, holes injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2 almost flow into the p − type substrate 1. Therefore, assuming that the semiconductor device 108 does not include the resistor R, when the capacitor C is charged, the current reaching the capacitor C is reduced even if the current flowing from the power supply potential node NL1 to the contact CT1 is large. For this reason, the power loss of the power supply for supplying the power supply voltage Vcc becomes considerably large.

しかしながら、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置は、電源電位ノードNL1とp型拡散領域3との間に接続される抵抗Rを備える。このような構成により、抵抗Rにおける電圧降下分だけコンタクトCT1の電位は電源電圧Vccより小さくなる。したがって、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置では、p型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールの量を制限することができ、電源の電力ロスを低減することができる。   However, the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention includes a resistor R connected between the power supply potential node NL1 and the p-type diffusion region 3. With such a configuration, the potential of the contact CT1 becomes smaller than the power supply voltage Vcc by the voltage drop in the resistor R. Therefore, in the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention, the amount of holes injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2 can be limited, and the power loss of the power supply can be reduced. Can do.

また、単に電源電位ノードNL1とp型拡散領域3との間に接続される抵抗Rを備えるだけの構成では、電源電位ノードNL1からp型拡散領域3を介してn型拡散領域2に流れ込むホールが抵抗Rによって少なくなるために、電源電位ノードNL1からコンデンサCへの充電電流が小さくなってしまう。   Further, in a configuration that simply includes a resistor R connected between power supply potential node NL 1 and p type diffusion region 3, a hole that flows from power supply potential node NL 1 to n type diffusion region 2 through p type diffusion region 3. Is reduced by the resistor R, the charging current from the power supply potential node NL1 to the capacitor C is reduced.

しかしながら、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置は、p型拡散領域3の表面に、p−型基板1の主表面、n型拡散領域2と間隔をあけて形成され、電源電位ノードNL1に結合されるn+型拡散領域11を備える。このような構成により、n+型拡散領域11、p型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されるNPNトランジスタTR31からn型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給することができるため、電源電位ノードNL1からコンデンサCへの充電電流が小さくなることを防ぐことができる。   However, the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention is formed on the surface of the p-type diffusion region 3 at a distance from the main surface of the p − -type substrate 1 and the n-type diffusion region 2. N + type diffusion region 11 coupled to node NL1 is provided. With such a configuration, a charging current can be supplied to the capacitor C through the n-type diffusion region 2 from the NPN transistor TR31 formed by the n + -type diffusion region 11, the p-type diffusion region 3, and the n-type diffusion region 2. Therefore, the charging current from power supply potential node NL1 to capacitor C can be prevented from becoming small.

また、非特許文献1記載の構成のように、コンデンサCに充電電流を供給する接合型電界効果トランジスタを備える構成では、電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなる場合でも、n型拡散領域2においてp型拡散領域3からの空乏層が広がってしまう。このため、n型拡散領域2の抵抗が大きくなり、コンデンサCへの充電電流が小さくなってしまう。   Further, in the configuration including the junction field effect transistor that supplies the charging current to the capacitor C as in the configuration described in Non-Patent Document 1, even when the potential Vb is decreased and becomes smaller than the power supply voltage Vcc, the n-type diffusion region is used. 2, the depletion layer from the p-type diffusion region 3 spreads. For this reason, the resistance of the n-type diffusion region 2 increases, and the charging current to the capacitor C decreases.

しかしながら、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置101とは異なり、電源電位ノードNL1に結合されるn+型拡散領域4を備えないことから、接合型電界効果トランジスタが形成されない。すなわち、n型拡散領域2においてp型拡散領域3からの空乏層が広がることを防ぐことができるため、n型拡散領域2の導通抵抗を小さくすることができ、電源電位ノードNL1からコンデンサCへの充電電流が小さくなることを防ぐことができる。   However, unlike the semiconductor device 101 according to the first embodiment of the present invention, the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention includes the n + type diffusion region 4 coupled to the power supply potential node NL1. Therefore, a junction field effect transistor is not formed. That is, since the depletion layer from the p-type diffusion region 3 can be prevented from spreading in the n-type diffusion region 2, the conduction resistance of the n-type diffusion region 2 can be reduced, and the power supply potential node NL1 to the capacitor C can be reduced. Can be prevented from being reduced.

また、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置では、p型拡散領域3が電源電位ノードNL1に結合される。このような構成により、電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなると、p型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されるため、n型拡散領域2においてp型拡散領域3からの空乏層が広がることを防ぐことができる。   In the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention, p type diffusion region 3 is coupled to power supply potential node NL1. With such a configuration, when the potential Vb decreases and becomes lower than the power supply voltage Vcc, a forward bias voltage is applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n-type diffusion region 2, and thus the n-type diffusion region 2, the depletion layer from the p-type diffusion region 3 can be prevented from spreading.

また、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置では、電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなると、p型拡散領域3およびn型拡散領域2によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されるため、p型拡散領域3からn型拡散領域2へホールが注入される。この注入されたホールによってn型拡散領域2において導電率変調が起こる、すなわちn型拡散領域2に電子が集まることによってn型拡散領域2の導電率が大きくなる。したがって、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置では、接合型電界効果トランジスタTR2の導通抵抗が小さくなることを防ぐことができ、コンデンサCへの充電電流が小さくなることを防ぐことができる。   In the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention, when the potential Vb decreases and becomes lower than the power supply voltage Vcc, a forward bias is applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n-type diffusion region 2. Since a voltage is applied, holes are injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2. The conductivity modulation occurs in the n-type diffusion region 2 due to the injected holes, that is, the electrons gather in the n-type diffusion region 2 to increase the conductivity of the n-type diffusion region 2. Therefore, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, it is possible to prevent the conduction resistance of the junction field effect transistor TR2 from being reduced, and to prevent the charging current to the capacitor C from being reduced. it can.

なお、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置では、抵抗Rの抵抗値を調整することによってp型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールの量および接合型電界効果トランジスタTR2の導通抵抗を適切に設定することができる。   In the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention, the amount of holes injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2 and the junction field effect by adjusting the resistance value of the resistor R. The conduction resistance of the transistor TR2 can be set appropriately.

以上より、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置では、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   As described above, in the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention, the charging current can be efficiently supplied to the charging target element.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第9の実施の形態>
本実施の形態は、第8の実施の形態に係る半導体装置と比べて保護回路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第8の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Ninth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a protection circuit is added as compared with the semiconductor device according to the eighth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the eighth embodiment.

図13は、本発明の第9の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図13を参照して、半導体装置109は、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置103と比べて、さらに、ダイオードD31を備える。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 13, the semiconductor device 109 further includes a diode D31 as compared with the semiconductor device 103 according to the eighth embodiment of the present invention.

ダイオードD31は、ショットキーダイオードであり、p型拡散領域3すなわち抵抗Rの第2端に接続されるアノードと、電源電位ノードNL1に接続されるカソードとを有する。ダイオードD31は、順方向電圧がp型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合の順方向電圧より小さい。   Diode D31 is a Schottky diode, and has an anode connected to p-type diffusion region 3, that is, the second end of resistor R, and a cathode connected to power supply potential node NL1. Diode D31 has a forward voltage smaller than the forward voltage of the pn junction formed by p type diffusion region 3 and n + type diffusion region 11.

ここで、高圧側パワー半導体素子TR101のドレインはたとえば数百Vの電圧に接続されている。この場合、高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102のスイッチング動作に応じて電位Vsは、たとえば1マイクロ秒で数百Vと急激に上昇する。   Here, the drain of the high-voltage power semiconductor element TR101 is connected to a voltage of several hundred volts, for example. In this case, the potential Vs rapidly rises to several hundred V in 1 microsecond, for example, according to the switching operation of the high-voltage power semiconductor element TR101 and the low-voltage power semiconductor element TR102.

このため、電位Vbの急激な上昇によって抵抗Rに変位電流が流れてコンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大幅に大きくなり、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることから、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れる場合がある。   For this reason, a displacement current flows through the resistor R due to a sudden rise in the potential Vb, and the potential of the contact CT1 becomes significantly higher than the power supply voltage Vcc, and a pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11 Since a forward bias voltage is applied to the capacitor C, a reverse current may flow from the capacitor C to the power supply potential node NL1.

しかしながら、本発明の第9の実施の形態に係る半導体装置は、順方向電圧がp型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合の順方向電圧より小さいダイオードD31を備える。このような構成により、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることを防ぐことができるため、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れることを防ぐことができる。   However, the semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention includes the diode D31 whose forward voltage is smaller than the forward voltage of the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11. With such a configuration, it is possible to prevent a forward bias voltage from being applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11, so that a backflow current flows from the capacitor C to the power supply potential node NL 1. It can be prevented from flowing.

その他の構成および動作は第8の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the eighth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第9の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention, the charging current can be efficiently supplied to the charging target element, similarly to the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第10の実施の形態>
本実施の形態は、第8の実施の形態に係る半導体装置と比べてトランジスタを追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第8の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Tenth Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a transistor is added as compared with the semiconductor device according to the eighth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the eighth embodiment.

図14は、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図14を参照して、半導体装置110は、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置108と比べて、さらに、NチャネルMOSトランジスタTR41と、接合型電界効果トランジスタTR42とを備える。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 14, the semiconductor device 110 further includes an N-channel MOS transistor TR41 and a junction field effect transistor TR42, as compared with the semiconductor device 108 according to the eighth embodiment of the present invention.

NチャネルMOSトランジスタTR41は、ドレインが電源電位ノードNL1に接続され、ソースが抵抗Rの第2端に接続される。   N-channel MOS transistor TR41 has a drain connected to power supply potential node NL1, and a source connected to the second end of resistor R.

接合型電界効果トランジスタTR42は、ドレインがNチャネルMOSトランジスタTR41のゲートに接続され、ゲートが抵抗Rの第2端に接続され、ソースがコンデンサCの第1電極に接続される。   Junction field effect transistor TR42 has a drain connected to the gate of N-channel MOS transistor TR41, a gate connected to the second end of resistor R, and a source connected to the first electrode of capacitor C.

図15は、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図15を参照して、半導体装置110は、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置108と比べて、さらに、ゲート電極G41と、ゲート絶縁膜GF41と、n+型拡散領域4および12と、コンタクトCT2とを備える。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 15, semiconductor device 110 further includes gate electrode G41, gate insulating film GF41, and n + type diffusion regions 4 and 12 as compared with semiconductor device 108 according to the eighth embodiment of the present invention. And a contact CT2.

n+型拡散領域4は、n型拡散領域2の表面に、p−型基板1の主表面およびp型拡散領域3と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域4は、ゲート電極G41に結合されるノードN2を有する。すなわち、n+型拡散領域4は、コンタクトCT2を介してゲート電極G41に接続される。   N + type diffusion region 4 is formed on the surface of n type diffusion region 2 with a distance from the main surface of p − type substrate 1 and p type diffusion region 3. N + type diffusion region 4 has a node N2 coupled to gate electrode G41. That is, the n + -type diffusion region 4 is connected to the gate electrode G41 through the contact CT2.

なお、半導体装置110は、n+型拡散領域4を備えない構成であってもよい。この場合、n型拡散領域2は、電源電位ノードNL1に結合されるノードN2を有する。   The semiconductor device 110 may be configured not to include the n + type diffusion region 4. In this case, n type diffusion region 2 has a node N2 coupled to power supply potential node NL1.

n+型拡散領域12は、p型拡散領域3の表面に、p−型基板1の主表面、n型拡散領域2およびn+型拡散領域11と間隔をあけて形成される。n+型拡散領域12は、コンタクトCT1および抵抗Rを介して電源電位ノードNL1に接続されるノードN3を有する。   N + type diffusion region 12 is formed on the surface of p type diffusion region 3 with a distance from the main surface of p− type substrate 1, n type diffusion region 2 and n + type diffusion region 11. N + type diffusion region 12 has a node N3 connected to power supply potential node NL1 through contact CT1 and resistor R.

NチャネルMOSトランジスタTR41は、p型拡散領域3の表面上にゲート絶縁膜GF41を介して形成されるゲート電極G41と、n+型拡散領域11によって形成されるドレインと、n+型拡散領域12によって形成されるソースとを有する。ゲート電極G41は、n+型拡散領域11およびn+型拡散領域12に挟まれたp型拡散領域3におけるチャネル領域とゲート絶縁膜GF41を介して対向して設けられる。NチャネルMOSトランジスタTR41は、n型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   N-channel MOS transistor TR41 is formed by a gate electrode G41 formed on the surface of p-type diffusion region 3 via gate insulating film GF41, a drain formed by n + -type diffusion region 11, and n + -type diffusion region 12. And have a source. The gate electrode G41 is provided to face the channel region in the p-type diffusion region 3 sandwiched between the n + -type diffusion region 11 and the n + -type diffusion region 12 with the gate insulating film GF41 interposed therebetween. N-channel MOS transistor TR41 supplies a charging current to capacitor C through n-type diffusion region 2.

接合型電界効果トランジスタTR42は、n型拡散領域2およびp型拡散領域3によって形成されるゲートと、n型拡散領域2によって形成され、ノードN2を介してゲート電極G41に結合されるドレインと、n型拡散領域2によって形成され、ノードN1を介してコンデンサCの第1電極に結合されるソースとを有する。   Junction field effect transistor TR42 has a gate formed by n-type diffusion region 2 and p-type diffusion region 3, a drain formed by n-type diffusion region 2 and coupled to gate electrode G41 via node N2, A source formed by n-type diffusion region 2 and coupled to the first electrode of capacitor C via node N1.

ここで、高圧側パワー半導体素子TR101のドレインはたとえば数百Vの電圧に接続されている。この場合、高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102のスイッチング動作に応じて電位Vsは、たとえば1マイクロ秒で数百Vと急激に上昇する。   Here, the drain of the high-voltage power semiconductor element TR101 is connected to a voltage of several hundred volts, for example. In this case, the potential Vs rapidly rises to several hundred V in 1 microsecond, for example, according to the switching operation of the high-voltage power semiconductor element TR101 and the low-voltage power semiconductor element TR102.

このため、電位Vbの急激な上昇によって抵抗Rに変位電流が流れてコンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大幅に大きくなり、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることから、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れる場合がある。   For this reason, a displacement current flows through the resistor R due to a sudden rise in the potential Vb, and the potential of the contact CT1 becomes significantly higher than the power supply voltage Vcc, and a pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11 Since a forward bias voltage is applied to the capacitor C, a reverse current may flow from the capacitor C to the power supply potential node NL1.

しかしながら、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置では、電位Vbが上昇して電源電圧Vccより大きくなると、接合型電界効果トランジスタTR42がピンチオフするまではコンタクトCT2の電位が上昇する。コンタクトCT2の電位すなわちゲート電極G41の電位がNチャネルMOSトランジスタTR41の閾値電圧より大きくなると、NチャネルMOSトランジスタTR41がオン状態となり、n+型拡散領域11およびp型拡散領域3がn+型拡散領域12およびコンタクトCT1を介してショートする。このような構成により、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることを防ぐことができるため、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れることを防ぐことができる。   However, in the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention, when the potential Vb increases and becomes higher than the power supply voltage Vcc, the potential of the contact CT2 increases until the junction field effect transistor TR42 is pinched off. When the potential of contact CT2, that is, the potential of gate electrode G41 becomes larger than the threshold voltage of N channel MOS transistor TR41, N channel MOS transistor TR41 is turned on, and n + type diffusion region 11 and p type diffusion region 3 become n + type diffusion region 12. And a short circuit via the contact CT1. With such a configuration, it is possible to prevent a forward bias voltage from being applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11, so that a backflow current flows from the capacitor C to the power supply potential node NL 1. It can be prevented from flowing.

その他の構成および動作は第8の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the eighth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置108と比べて、さらに、電源電位ノードNL1からコンデンサCへの電流経路の抵抗値を小さくすることができ、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention, as compared with the semiconductor device 108 according to the eighth embodiment of the present invention, the resistance of the current path from the power supply potential node NL1 to the capacitor C is further increased. A value can be made small and a charging current can be efficiently supplied to a charge object element.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第11の実施の形態>
本実施の形態は、第10の実施の形態に係る半導体装置と比べて保護回路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第10の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Eleventh embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a protection circuit is added as compared with the semiconductor device according to the tenth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the tenth embodiment.

図16は、本発明の第11の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図16を参照して、半導体装置111は、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置110と比べて、さらに、ダイオードD41を備える。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 16, the semiconductor device 111 further includes a diode D41 as compared with the semiconductor device 110 according to the tenth embodiment of the present invention.

ダイオードD41は、ツェナーダイオードであり、電源電位ノードNL1に接続されるアノードと、ゲート電極G41に接続されるカソードとを有する。ダイオードD41は、印加される逆方向電圧を所定電圧値にクランプする。   Diode D41 is a Zener diode and has an anode connected to power supply potential node NL1 and a cathode connected to gate electrode G41. The diode D41 clamps the applied reverse voltage to a predetermined voltage value.

このような構成により、NチャネルMOSトランジスタTR41のゲート電極G41に過渡的な過電圧が印加されることを防ぐことができ、NチャネルMOSトランジスタTR41のゲート破壊を防ぐことができる。   With such a configuration, it is possible to prevent a transient overvoltage from being applied to the gate electrode G41 of the N channel MOS transistor TR41, and to prevent the gate breakdown of the N channel MOS transistor TR41.

その他の構成および動作は第10の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the tenth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第11の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention, the charging current can be efficiently supplied to the charging target element, similarly to the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第12の実施の形態>
本実施の形態は、第10の実施の形態に係る半導体装置と比べて保護回路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第10の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Twelfth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a protection circuit is added as compared with the semiconductor device according to the tenth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the tenth embodiment.

図17は、本発明の第12の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図17を参照して、半導体装置112は、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置110と比べて、さらに、ダイオードD42を備える。
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the twelfth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 17, the semiconductor device 112 further includes a diode D42 as compared with the semiconductor device 110 according to the tenth embodiment of the present invention.

ダイオードD42は、ツェナーダイオードであり、抵抗Rの第2端すなわちp型拡散領域3すなわち抵抗Rの第2端に接続されるアノードと、ゲート電極G41に接続されるカソードとを有する。ダイオードD41は、印加される逆方向電圧を所定電圧値にクランプする。   The diode D42 is a Zener diode, and has an anode connected to the second end of the resistor R, that is, the p-type diffusion region 3, that is, the second end of the resistor R, and a cathode connected to the gate electrode G41. The diode D41 clamps the applied reverse voltage to a predetermined voltage value.

このような構成により、NチャネルMOSトランジスタTR41のゲート電極G41に過渡的な過電圧が印加されることを防ぐことができ、NチャネルMOSトランジスタTR41のゲート破壊を防ぐことができる。   With such a configuration, it is possible to prevent a transient overvoltage from being applied to the gate electrode G41 of the N channel MOS transistor TR41, and to prevent the gate breakdown of the N channel MOS transistor TR41.

その他の構成および動作は第10の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the tenth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第12の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the twelfth embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charge target element, similarly to the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第13の実施の形態>
本実施の形態は、第10の実施の形態に係る半導体装置と比べて保護回路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第10の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Thirteenth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a protection circuit is added as compared with the semiconductor device according to the tenth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the tenth embodiment.

図18は、本発明の第13の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図18を参照して、半導体装置113は、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置110と比べて、さらに、ダイオードD43を備える。
FIG. 18 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the thirteenth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 18, the semiconductor device 113 further includes a diode D43 as compared with the semiconductor device 110 according to the tenth embodiment of the present invention.

ダイオードD43は、ショットキーダイオードであり、p型拡散領域3すなわち抵抗Rの第2端に接続されるアノードと、電源電位ノードNL1に接続されるカソードとを有する。ダイオードD43は、順方向電圧がp型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合の順方向電圧より小さい。   Diode D43 is a Schottky diode, and has an anode connected to p-type diffusion region 3, that is, the second end of resistor R, and a cathode connected to power supply potential node NL1. Diode D43 has a forward voltage smaller than the forward voltage of the pn junction formed by p-type diffusion region 3 and n + -type diffusion region 11.

ここで、高圧側パワー半導体素子TR101のドレインはたとえば数百Vの電圧に接続されている。この場合、高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102のスイッチング動作に応じて電位Vsは、たとえば1マイクロ秒で数百Vと急激に上昇する。   Here, the drain of the high-voltage power semiconductor element TR101 is connected to a voltage of several hundred volts, for example. In this case, the potential Vs rapidly rises to several hundred V in 1 microsecond, for example, according to the switching operation of the high-voltage power semiconductor element TR101 and the low-voltage power semiconductor element TR102.

このため、電位Vbの急激な上昇によって抵抗Rに変位電流が流れてコンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大幅に大きくなり、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることから、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れる場合がある。   For this reason, a displacement current flows through the resistor R due to a sudden rise in the potential Vb, and the potential of the contact CT1 becomes significantly higher than the power supply voltage Vcc, and a pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11 Since a forward bias voltage is applied to the capacitor C, a reverse current may flow from the capacitor C to the power supply potential node NL1.

しかしながら、本発明の第13の実施の形態に係る半導体装置は、順方向電圧がp型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合の順方向電圧より小さいダイオードD43を備える。このような構成により、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることを防ぐことができるため、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れることを防ぐことができる。   However, the semiconductor device according to the thirteenth embodiment of the present invention includes the diode D43 whose forward voltage is smaller than the forward voltage of the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11. With such a configuration, it is possible to prevent a forward bias voltage from being applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11, so that a backflow current flows from the capacitor C to the power supply potential node NL 1. It can be prevented from flowing.

その他の構成および動作は第10の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the tenth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第13の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the thirteenth embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charge target element, similarly to the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第14の実施の形態>
本実施の形態は、第10の実施の形態に係る半導体装置と比べて電源電位ノードNL1からコンデンサCへの電流経路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第10の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Fourteenth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a current path from a power supply potential node NL1 to a capacitor C is added as compared with the semiconductor device according to the tenth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the tenth embodiment.

図19は、本発明の第14の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。図20は、本発明の第14の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。   FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the fourteenth embodiment of the present invention. FIG. 20 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to the fourteenth embodiment of the present invention.

図19および図20を参照して、半導体装置114は、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置110と比べて、さらに、ダイオードD51を備える。   19 and 20, semiconductor device 114 further includes a diode D51 as compared with semiconductor device 110 according to the tenth embodiment of the present invention.

ダイオードD51は、電源電位ノードNL1に接続されるアノードと、コンタクトCT2およびゲート電極G41に接続されるカソードとを有する。   Diode D51 has an anode connected to power supply potential node NL1, and a cathode connected to contact CT2 and gate electrode G41.

接合型電界効果トランジスタTR42は、ドレインがダイオードD51を介して電源電位ノードNL1に接続されることから、n型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   Junction field effect transistor TR42 has a drain connected to power supply potential node NL1 via diode D51, and thus supplies a charging current to capacitor C via n-type diffusion region 2.

このような構成により、コンデンサCに供給される充電電流は、p型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールによるコンタクトCT1からコンデンサCへの充電電流と、NPNトランジスタTR31によるコンタクトCT11からコンデンサCへの充電電流と、接合型電界効果トランジスタTR42によるコンタクトCT2からコンデンサCへの充電電流との和になる。   With such a configuration, the charging current supplied to the capacitor C is such that the charging current from the contact CT1 to the capacitor C by the hole injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2 and the contact CT11 by the NPN transistor TR31. To the capacitor C and the charging current from the contact CT2 to the capacitor C by the junction field effect transistor TR42.

その他の構成および動作は第10の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the tenth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第14の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置110と比べて、さらに、電源電位ノードNL1からコンデンサCへの電流経路の抵抗値を小さくすることができ、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the fourteenth embodiment of the present invention, as compared with the semiconductor device 110 according to the tenth embodiment of the present invention, the resistance of the current path from the power supply potential node NL1 to the capacitor C is further increased. A value can be made small and a charging current can be efficiently supplied to a charge object element.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第15の実施の形態>
本実施の形態は、第8の実施の形態に係る半導体装置と比べてトランジスタを追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第8の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Fifteenth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a transistor is added as compared with the semiconductor device according to the eighth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the eighth embodiment.

図21は、本発明の第15の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図21を参照して、半導体装置115は、本発明の第の実施の形態に係る半導体装置108と比べて、さらに、NチャネルMOSトランジスタTR61を備える。
FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the fifteenth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 21, the semiconductor device 115 further includes an N-channel MOS transistor TR61 as compared with the semiconductor device 108 according to the eighth embodiment of the present invention.

NチャネルMOSトランジスタTR61は、ドレインが電源電位ノードNL1に接続され、ソースがコンデンサCの第1電極に接続され、ゲートが電源電位ノードNL1に接続される。   N-channel MOS transistor TR61 has a drain connected to power supply potential node NL1, a source connected to the first electrode of capacitor C, and a gate connected to power supply potential node NL1.

図22は、本発明の第15の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図22を参照して、半導体装置115は、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置108と比べて、さらに、ゲート電極G61と、ゲート絶縁膜GF61とを備える。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the fifteenth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 22, the semiconductor device 115 further includes a gate electrode G61 and a gate insulating film GF61 as compared with the semiconductor device 108 according to the eighth embodiment of the present invention.

NチャネルMOSトランジスタTR61は、p型拡散領域3の表面上にゲート絶縁膜GF61を介して形成されるゲート電極G61と、n型拡散領域2によって形成されるソースと、n+型拡散領域11によって形成されるドレインとを有する。ゲート電極G61は、n型拡散領域2およびn+型拡散領域11に挟まれたp型拡散領域3におけるチャネル領域とゲート絶縁膜GF61を介して対向して設けられる。NチャネルMOSトランジスタTR61は、n型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   N-channel MOS transistor TR61 is formed by a gate electrode G61 formed on the surface of p-type diffusion region 3 via gate insulating film GF61, a source formed by n-type diffusion region 2, and n + -type diffusion region 11. Drain. The gate electrode G61 is provided to face the channel region in the p-type diffusion region 3 sandwiched between the n-type diffusion region 2 and the n + -type diffusion region 11 with the gate insulating film GF61 interposed therebetween. N-channel MOS transistor TR 61 supplies a charging current to capacitor C through n-type diffusion region 2.

電位Vbが低下して電源電圧Vccより小さくなると、抵抗Rに流れる電流による電圧降下分、ゲート電極G61に正バイアス電圧が印加される。この正バイアス電圧がNチャネルMOSトランジスタTR61の閾値電圧より大きくなると、NチャネルMOSトランジスタTR61がオン状態となり、NチャネルMOSトランジスタTR61はn型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。   When the potential Vb decreases and becomes lower than the power supply voltage Vcc, a positive bias voltage is applied to the gate electrode G61 by a voltage drop due to the current flowing through the resistor R. When this positive bias voltage becomes larger than the threshold voltage of N channel MOS transistor TR61, N channel MOS transistor TR61 is turned on, and N channel MOS transistor TR61 supplies a charging current to capacitor C through n-type diffusion region 2.

このような構成により、コンデンサCに供給される充電電流は、p型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールによるコンタクトCT1からコンデンサCへの充電電流と、NPNトランジスタTR31によるコンタクトCT11からコンデンサCへの充電電流と、NチャネルMOSトランジスタTR61によるコンタクトCT11からコンデンサCへの充電電流との和になる。   With such a configuration, the charging current supplied to the capacitor C is such that the charging current from the contact CT1 to the capacitor C by the hole injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2 and the contact CT11 by the NPN transistor TR31. To the capacitor C and the charging current from the contact CT11 to the capacitor C by the N-channel MOS transistor TR61.

その他の構成および動作は第8の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the eighth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第15の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置108と比べて、さらに、電源電位ノードNL1からコンデンサCへの電流経路の抵抗値を小さくすることができ、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the fifteenth embodiment of the present invention, compared to the semiconductor device 108 according to the eighth embodiment of the present invention, the resistance of the current path from the power supply potential node NL1 to the capacitor C is further increased. A value can be made small and a charging current can be efficiently supplied to a charge object element.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第16の実施の形態>
本実施の形態は、第15の実施の形態に係る半導体装置と比べて保護回路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第15の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Sixteenth Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a protection circuit is added as compared with the semiconductor device according to the fifteenth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the fifteenth embodiment.

図23は、本発明の第16の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図23を参照して、半導体装置116は、本発明の第15の実施の形態に係る半導体装置115と比べて、さらに、ダイオードD61を備える。
FIG. 23 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to the sixteenth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 23, the semiconductor device 116 further includes a diode D61 as compared with the semiconductor device 115 according to the fifteenth embodiment of the present invention.

ダイオードD61は、ツェナーダイオードであり、p型拡散領域3すなわち抵抗Rの第2端に接続されるアノードと、電源電位ノードNL1に接続されるカソードとを有する。ダイオードD61は、印加される逆方向電圧を所定電圧値にクランプする。   Diode D61 is a Zener diode, and has an anode connected to p-type diffusion region 3, that is, the second end of resistor R, and a cathode connected to power supply potential node NL1. The diode D61 clamps the applied reverse voltage to a predetermined voltage value.

このような構成により、NチャネルMOSトランジスタTR61のゲート電極G61に過渡的な過電圧が印加されることを防ぐことができ、NチャネルMOSトランジスタTR61のゲート破壊を防ぐことができる。   With such a configuration, it is possible to prevent a transient overvoltage from being applied to the gate electrode G61 of the N channel MOS transistor TR61, and to prevent the gate breakdown of the N channel MOS transistor TR61.

その他の構成および動作は第15の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the fifteenth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第16の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第15の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the sixteenth embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charging target element, similarly to the semiconductor device according to the fifteenth embodiment of the present invention.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第17の実施の形態>
本実施の形態は、第16の実施の形態に係る半導体装置と比べて保護回路を追加した半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第16の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Seventeenth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device in which a protection circuit is added as compared with the semiconductor device according to the sixteenth embodiment. Except for the contents described below, the semiconductor device is the same as that of the sixteenth embodiment.

図24は、本発明の第17の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
図24を参照して、半導体装置117は、本発明の第16の実施の形態に係る半導体装置116と比べて、さらに、ダイオードD62を備える。
FIG. 24 is a circuit diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the seventeenth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 24, semiconductor device 117 further includes a diode D62 as compared with semiconductor device 116 according to the sixteenth embodiment of the present invention.

ダイオードD62は、ショットキーダイオードであり、p型拡散領域3すなわち抵抗Rの第2端に接続されるアノードと、電源電位ノードNL1に接続されるカソードとを有する。ダイオードD62は、順方向電圧がp型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合の順方向電圧より小さい。   Diode D62 is a Schottky diode, and has an anode connected to p-type diffusion region 3, that is, the second end of resistor R, and a cathode connected to power supply potential node NL1. Diode D62 has a forward voltage smaller than the forward voltage of the pn junction formed by p type diffusion region 3 and n + type diffusion region 11.

ここで、高圧側パワー半導体素子TR101のドレインはたとえば数百Vの電圧に接続されている。この場合、高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102のスイッチング動作に応じて電位Vsは、たとえば1マイクロ秒で数百Vと急激に上昇する。   Here, the drain of the high-voltage power semiconductor element TR101 is connected to a voltage of several hundred volts, for example. In this case, the potential Vs rapidly rises to several hundred V in 1 microsecond, for example, according to the switching operation of the high-voltage power semiconductor element TR101 and the low-voltage power semiconductor element TR102.

このため、電位Vbの急激な上昇によって抵抗Rに変位電流が流れてコンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大幅に大きくなり、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることから、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れる場合がある。   For this reason, a displacement current flows through the resistor R due to a sudden rise in the potential Vb, and the potential of the contact CT1 becomes significantly higher than the power supply voltage Vcc, and a pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11 Since a forward bias voltage is applied to the capacitor C, a reverse current may flow from the capacitor C to the power supply potential node NL1.

しかしながら、本発明の第17の実施の形態に係る半導体装置は、順方向電圧がp型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合の順方向電圧より小さいダイオードD62を備える。このような構成により、p型拡散領域3およびn+型拡散領域11によって形成されるpn接合に順バイアス電圧が印加されることを防ぐことができるため、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れることを防ぐことができる。   However, the semiconductor device according to the seventeenth embodiment of the present invention includes the diode D62 whose forward voltage is smaller than the forward voltage of the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11. With such a configuration, it is possible to prevent a forward bias voltage from being applied to the pn junction formed by the p-type diffusion region 3 and the n + -type diffusion region 11, so that a backflow current flows from the capacitor C to the power supply potential node NL 1. It can be prevented from flowing.

その他の構成および動作は第16の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the sixteenth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第17の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第16の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the seventeenth embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charge target element, similarly to the semiconductor device according to the sixteenth embodiment of the present invention.

本発明の第17の実施の形態に係る半導体装置では、並列接続されたダイオードD61およびD62を備えることにより、NチャネルMOSトランジスタTR61のゲート破壊を防ぐことができるとともに、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れることを防ぐことができる。これは、本発明の第6,7,12,13の実施の形態に係る半導体装置についても同様である。   In the semiconductor device according to the seventeenth embodiment of the present invention, by providing diodes D61 and D62 connected in parallel, gate breakdown of N channel MOS transistor TR61 can be prevented and power supply potential node NL1 is connected from capacitor C. It is possible to prevent a reverse current from flowing. The same applies to the semiconductor devices according to the sixth, seventh, twelfth and thirteenth embodiments of the present invention.

なお、本発明の第1〜第17の実施の形態に係る半導体装置は、抵抗Rを備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。p型拡散領域3の不純物濃度をたとえば1×1017/cm3と低くすることにより、n型拡散領域2からp型拡散領域3へ流入した電子をコンタクトCT1に到達させることが可能な場合には、p型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールの量を相対的に減少させることができる。したがって、半導体装置が抵抗Rを備えない構成とすることができる。また、抵抗Rを不要とすることができる場合、たとえば本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置102におけるダイオードD2が不要となる。すなわち、半導体装置がダイオードD2を備えない構成であっても、コンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大きくなることを防ぐことができ、n+型拡散領域4とp拡散領域3との間でアバランシェが誘発されることを防ぐことができる。 Although the semiconductor device according to the first to seventeenth embodiments of the present invention is configured to include the resistor R, the present invention is not limited to this. When the impurity concentration of the p-type diffusion region 3 is reduced to, for example, 1 × 10 17 / cm 3 , electrons flowing from the n-type diffusion region 2 to the p-type diffusion region 3 can reach the contact CT1. Can relatively reduce the amount of holes injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2. Therefore, the semiconductor device can be configured without the resistor R. Further, when the resistor R can be dispensed with, for example, the diode D2 in the semiconductor device 102 according to the second embodiment of the present invention is dispensed with. That is, even if the semiconductor device does not include the diode D2, the potential of the contact CT1 can be prevented from becoming higher than the power supply voltage Vcc, and the avalanche between the n + type diffusion region 4 and the p diffusion region 3 can be prevented. Can be prevented from being triggered.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第18の実施の形態>
本実施の形態は、第8の実施の形態に係る半導体装置と比べてn+型拡散領域11を備えない構成とした半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第8の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Eighteenth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device configured not to include the n + -type diffusion region 11 as compared with the semiconductor device according to the eighth embodiment. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the eighth embodiment.

図25は、本発明の第18の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図25を参照して、半導体装置118は、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置108と比べて、n+型拡散領域11を備えず、p+型拡散領域(電荷キャリア移動制限部)24をさらに備え、かつp型拡散領域3の代わりにp型拡散領域(電荷キャリア移動制限部)25を備える。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the eighteenth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 25, semiconductor device 118 does not include n + -type diffusion region 11 as compared with semiconductor device 108 according to the eighth embodiment of the present invention, and p + -type diffusion region (charge carrier movement limiting unit). 24 and a p-type diffusion region (charge carrier movement restricting portion) 25 instead of the p-type diffusion region 3.

p型拡散領域25は、n型拡散領域2からノードN4へ電荷キャリアが移動可能な所定値以下の不純物濃度を有する。たとえば、p型拡散領域25の不純物濃度は1×1017/cm3と低い。このような構成により、n型拡散領域2からp型拡散領域25へ流入した電子をコンタクトCT11に到達させることができる。したがって、NPNトランジスタTR31を、p型拡散領域25およびn型拡散領域2によって形成することができる。より詳細には、NPNトランジスタTR31は、p型拡散領域25によって形成されるベースおよびコレクタと、n型拡散領域2によって形成されるエミッタとを有する。NPNトランジスタTR31は、n型拡散領域2を介してコンデンサCに充電電流を供給する。 P-type diffusion region 25 has an impurity concentration equal to or lower than a predetermined value at which charge carriers can move from n-type diffusion region 2 to node N4. For example, the impurity concentration of the p-type diffusion region 25 is as low as 1 × 10 17 / cm 3 . With such a configuration, electrons flowing from the n-type diffusion region 2 to the p-type diffusion region 25 can reach the contact CT11. Therefore, the NPN transistor TR31 can be formed by the p-type diffusion region 25 and the n-type diffusion region 2. More specifically, the NPN transistor TR31 has a base and a collector formed by the p-type diffusion region 25, and an emitter formed by the n-type diffusion region 2. The NPN transistor TR31 supplies a charging current to the capacitor C through the n-type diffusion region 2.

なお、この場合、n型拡散領域2からp型拡散領域25へ流入した電子をコンタクトCT11に到達させることにより、電源電位ノードNL1からコンタクトCT11およびp型拡散領域25を介してn型拡散領域2へ注入されるホールの量を相対的に減少させることができる。すなわち、半導体装置118は、n+型拡散領域11を備えなくても、電源電位ノードNL1からコンタクトCT11およびp型拡散領域25を介してn型拡散領域2へ注入されるホールの量を制限することができる。   In this case, electrons flowing from the n-type diffusion region 2 to the p-type diffusion region 25 reach the contact CT11, so that the n-type diffusion region 2 is supplied from the power supply potential node NL1 via the contact CT11 and the p-type diffusion region 25. The amount of holes injected into the can can be relatively reduced. That is, the semiconductor device 118 limits the amount of holes injected from the power supply potential node NL1 into the n-type diffusion region 2 through the contact CT11 and the p-type diffusion region 25 even if the n + type diffusion region 11 is not provided. Can do.

また、p+型拡散領域24は、p型拡散領域25の表面に、p−型基板1の主表面およびn型拡散領域2と間隔をあけて形成される。p型拡散領域25は、p+型拡散領域24を介してコンタクトCT1に接続される。このように、p型拡散領域25とコンタクトCT1との間にp型拡散領域25よりも不純物濃度の高いp+型拡散領域24を設けることにより、n型拡散領域2からp型拡散領域25へ流入した電子がコンタクトCT1に到達することを防ぐことができる。   The p + -type diffusion region 24 is formed on the surface of the p-type diffusion region 25 with a space from the main surface of the p − -type substrate 1 and the n-type diffusion region 2. The p-type diffusion region 25 is connected to the contact CT1 through the p + type diffusion region 24. As described above, by providing the p + -type diffusion region 24 having an impurity concentration higher than that of the p-type diffusion region 25 between the p-type diffusion region 25 and the contact CT1, the n-type diffusion region 2 flows into the p-type diffusion region 25. Can be prevented from reaching the contact CT1.

また、p型拡散領域25とコンタクトCT1との間にp型拡散領域25よりも不純物濃度の高いp+型拡散領域24を設ける構成により、電源電位ノードNL1からコンタクトCT1およびp型拡散領域25を介してn型拡散領域2へ注入されるホールの量を制限することができる。したがって、半導体装置118が抵抗Rを備えない構成とすることも可能である。   Further, by providing a p + type diffusion region 24 having an impurity concentration higher than that of the p type diffusion region 25 between the p type diffusion region 25 and the contact CT1, the contact CT1 and the p type diffusion region 25 are connected from the power supply potential node NL1. Thus, the amount of holes injected into the n-type diffusion region 2 can be limited. Therefore, the semiconductor device 118 may be configured not to include the resistor R.

さらに、半導体装置118がp+型拡散領域24を備えない構成であっても、図25の断面図において、コンタクトCT1すなわちノードN3と比べてコンタクトCT11すなわちノードN4を、コンタクトCT3すなわちノードN1に対して遠い位置に設け、コンタクトCT1およびCT11間の距離を所定値以上とすることにより、n型拡散領域2からp型拡散領域25へ流入した電子がコンタクトCT1に到達することをp型拡散領域25の内部抵抗によって防ぐことが可能である。   Further, even if the semiconductor device 118 does not include the p + -type diffusion region 24, the contact CT11, that is, the node N4 is connected to the contact CT3, that is, the node N1, as compared with the contact CT1, that is, the node N3 in the cross-sectional view of FIG. When the distance between the contacts CT1 and CT11 is set to a predetermined value or more, the electrons flowing from the n-type diffusion region 2 into the p-type diffusion region 25 reach the contact CT1 by setting the distance between the contacts CT1 and CT11. It can be prevented by internal resistance.

ここで、高圧側パワー半導体素子TR101のドレインはたとえば数百Vの電圧に接続されている。この場合、高圧側パワー半導体素子TR101および低圧側パワー半導体素子TR102のスイッチング動作に応じて電位Vsは、たとえば1マイクロ秒で数百Vと急激に上昇する。   Here, the drain of the high-voltage power semiconductor element TR101 is connected to a voltage of several hundred volts, for example. In this case, the potential Vs rapidly rises to several hundred V in 1 microsecond, for example, according to the switching operation of the high-voltage power semiconductor element TR101 and the low-voltage power semiconductor element TR102.

このため、電位Vbの急激な上昇によって抵抗Rに変位電流が流れてコンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大幅に大きくなる。   For this reason, a displacement current flows through the resistor R due to a rapid rise in the potential Vb, and the potential of the contact CT1 becomes significantly higher than the power supply voltage Vcc.

しかしながら、本発明の第18の実施の形態に係る半導体装置は、n+型拡散領域11を備えない。このような構成により、たとえば本発明の第9の実施の形態に係る半導体装置のようにショットキーダイオードを備える必要がなくなる。すなわち、本発明の第18の実施の形態に係る半導体装置では、p型拡散領域25およびコンタクトCT11間にpn接合が形成されないことから、コンタクトCT1の電位が電源電圧Vccよりも大幅に大きくなった場合でも、コンデンサCから電源電位ノードNL1へ逆流電流が流れることを防ぐことができる。   However, the semiconductor device according to the eighteenth embodiment of the present invention does not include the n + -type diffusion region 11. With such a configuration, it is not necessary to provide a Schottky diode as in the semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention. That is, in the semiconductor device according to the eighteenth embodiment of the present invention, since the pn junction is not formed between the p-type diffusion region 25 and the contact CT11, the potential of the contact CT1 is significantly higher than the power supply voltage Vcc. Even in this case, it is possible to prevent a reverse current from flowing from the capacitor C to the power supply potential node NL1.

なお、半導体装置118がn+型拡散領域11を備えない場合、p型拡散領域25は、電源電位ノードNL1に結合されるノードN4を有する。   When semiconductor device 118 does not include n + type diffusion region 11, p type diffusion region 25 has node N4 coupled to power supply potential node NL1.

その他の構成および動作は第8の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the eighth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第18の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the eighteenth embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charge target element, similarly to the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention.

なお、本発明の第1〜第18の実施の形態に係る半導体装置は、抵抗Rを備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。p型拡散領域3が有する電気抵抗でp型拡散領域3からn型拡散領域2へ注入されるホールの量を制限することが可能な場合には、半導体装置が抵抗Rを備えない構成とすることができる。たとえば図2に示す断面図において、p型拡散領域3の紙面縦方向の長さを大きく形成したり、p型拡散領域3の紙面垂直方向の幅を小さく形成したりすることにより、p型拡散領域3からp−型基板1への電流経路の電気抵抗を大きくすることが可能である。より詳細には、たとえば図2に示す断面図において、n型拡散領域2およびp型拡散領域3の積層方向のp型拡散領域3の長さを所定値以上に形成したり、n型拡散領域2およびp型拡散領域3の積層方向のp型拡散領域3の幅を所定値以下に形成したりすることにより、p型拡散領域3からp−型基板1への電流経路の電気抵抗を大きくすることが可能である。   Although the semiconductor devices according to the first to eighteenth embodiments of the present invention are configured to include the resistor R, the present invention is not limited to this. When the electric resistance of the p-type diffusion region 3 can limit the amount of holes injected from the p-type diffusion region 3 to the n-type diffusion region 2, the semiconductor device does not include the resistor R. be able to. For example, in the cross-sectional view shown in FIG. 2, the p-type diffusion region 3 is formed to have a large length in the vertical direction on the paper surface, or the p-type diffusion region 3 is formed to have a small width in the vertical direction on the paper surface. It is possible to increase the electrical resistance of the current path from the region 3 to the p − type substrate 1. More specifically, for example, in the cross-sectional view shown in FIG. 2, the length of the p-type diffusion region 3 in the stacking direction of the n-type diffusion region 2 and the p-type diffusion region 3 is set to a predetermined value or more. The width of the p-type diffusion region 3 in the stacking direction of the 2 and p-type diffusion regions 3 is set to a predetermined value or less, thereby increasing the electric resistance of the current path from the p-type diffusion region 3 to the p-type substrate 1. Is possible.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第19の実施の形態>
本実施の形態は、第10の実施の形態に係る半導体装置と比べて抵抗Rを備えない構成とした半導体装置に関する。
<Nineteenth embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device having a configuration that does not include a resistor R as compared with the semiconductor device according to the tenth embodiment.

図26は、本発明の第19の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図26を参照して、半導体装置119は、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置110と比べて、抵抗Rを備えず、p型拡散領域3の代わりにp型拡散領域26を備え、コンタクトCT12をさらに備える。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the nineteenth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 26, semiconductor device 119 does not include resistor R as compared with semiconductor device 110 according to the tenth embodiment of the present invention, and includes p-type diffusion region 26 instead of p-type diffusion region 3. A contact CT12.

p型拡散領域26は、p型拡散領域26からn型拡散領域2へ注入されるホールの量を制限することが可能な電気抵抗を有する。たとえば、前述のように、図26に示す断面図において、n型拡散領域2およびp型拡散領域26の積層方向のp型拡散領域26の長さを所定値以上に形成したり、n型拡散領域2およびp型拡散領域26の積層方向のp型拡散領域26の幅を所定値以下に形成したりすることにより、p型拡散領域26からp−型基板1への電流経路の電気抵抗を大きくすることが可能である。このような構成により、電源電圧Vccを供給する電源の電力ロスを低減することができる。   The p-type diffusion region 26 has an electric resistance that can limit the amount of holes injected from the p-type diffusion region 26 to the n-type diffusion region 2. For example, as described above, in the cross-sectional view shown in FIG. 26, the length of the p-type diffusion region 26 in the stacking direction of the n-type diffusion region 2 and the p-type diffusion region 26 is set to a predetermined value or more. By forming the width of the p-type diffusion region 26 in the stacking direction of the region 2 and the p-type diffusion region 26 to be equal to or less than a predetermined value, the electric resistance of the current path from the p-type diffusion region 26 to the p − type substrate 1 is reduced. It can be enlarged. With such a configuration, it is possible to reduce the power loss of the power supply that supplies the power supply voltage Vcc.

また、n+型拡散領域11およびn+型拡散領域12を所定長以上隔てて設けることにより、p型拡散領域26の内部抵抗が、半導体装置110におけるNチャネルMOSトランジスタTR41のドレインおよびソース間の抵抗Rの代わりとなる。   Further, by providing the n + -type diffusion region 11 and the n + -type diffusion region 12 with a predetermined length or more therebetween, the internal resistance of the p-type diffusion region 26 can be reduced by the resistance R between the drain and source of the N-channel MOS transistor TR 41 in the semiconductor device 110. Instead of

コンタクトCT12は、p型拡散領域26に接続され、n+型拡散領域11と近接した位置に設けられる。コンタクトCT12は、n+型拡散領域11に接続されるコンタクトCT11を挟んでn+型拡散領域12に接続されるコンタクトCT1と対向して設けられる。このような構成により、NチャネルMOSトランジスタTR41がオン状態のときにp型拡散領域26の内部抵抗をショートすることができる。   The contact CT12 is connected to the p-type diffusion region 26 and provided at a position close to the n + -type diffusion region 11. The contact CT12 is provided opposite to the contact CT1 connected to the n + type diffusion region 12 with the contact CT11 connected to the n + type diffusion region 11 interposed therebetween. With such a configuration, the internal resistance of p-type diffusion region 26 can be short-circuited when N-channel MOS transistor TR41 is on.

その他の構成および動作は第10の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the tenth embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第19の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the nineteenth embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charging target element, similarly to the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第20の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る半導体装置と比べて抵抗Rを備えない構成とした半導体装置に関する。
<20th Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device having a configuration that does not include a resistor R as compared with the semiconductor device according to the first embodiment.

図27は、本発明の第20の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
図27を参照して、半導体装置120は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置101と比べて、抵抗Rを備えず、p+型拡散領域(電荷キャリア移動制限部)27をさらに備える。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the twentieth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 27, semiconductor device 120 does not include resistor R and further includes p + -type diffusion region (charge carrier movement limiting unit) 27 as compared with semiconductor device 101 according to the first embodiment of the present invention. Prepare.

p+型拡散領域27は、p型拡散領域3の表面に、p−型基板1の主表面およびn型拡散領域2と間隔をあけて形成される。p型拡散領域3は、p+型拡散領域27を介してコンタクトCT1に接続される。このように、p型拡散領域3とコンタクトCT1との間にp型拡散領域25よりも不純物濃度の高いp+型拡散領域27を配置することにより、電源電位ノードNL1からコンタクトCT1およびp型拡散領域3を介してn型拡散領域2へ注入されるホールの量を制限することができる。   The p + type diffusion region 27 is formed on the surface of the p type diffusion region 3 at a distance from the main surface of the p − type substrate 1 and the n type diffusion region 2. The p-type diffusion region 3 is connected to the contact CT1 through the p + -type diffusion region 27. Thus, by arranging p + type diffusion region 27 having an impurity concentration higher than that of p type diffusion region 25 between p type diffusion region 3 and contact CT1, contact CT1 and p type diffusion region are provided from power supply potential node NL1. The amount of holes injected into the n-type diffusion region 2 through 3 can be limited.

その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here.

したがって、本発明の第20の実施の形態に係る半導体装置では、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置と同様に、充電対象素子へ充電電流を効率的に供給することができる。   Therefore, in the semiconductor device according to the twentieth embodiment of the present invention, a charging current can be efficiently supplied to the charge target element, similarly to the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

なお、本発明の第20の実施の形態に係る半導体装置120は、p+型拡散領域27を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。半導体装置120がp+型拡散領域27を備えない構成であっても、p型拡散領域3の代わりにたとえば1×1017/cm3と不純物濃度の低いp型拡散領域を備える構成により、n型拡散領域2からp型拡散領域へ流入した電子をコンタクトCT1に到達させることができる。したがって、電源電位ノードNL1からコンタクトCT1およびp型拡散領域を介してn型拡散領域2へ注入されるホールの量を相対的に減少させることができる。 Although the semiconductor device 120 according to the twentieth embodiment of the present invention is configured to include the p + -type diffusion region 27, the present invention is not limited to this. Even if the semiconductor device 120 does not include the p + -type diffusion region 27, the configuration including the p-type diffusion region having a low impurity concentration of, for example, 1 × 10 17 / cm 3 instead of the p-type diffusion region 3, allows the n-type Electrons flowing from the diffusion region 2 into the p-type diffusion region can reach the contact CT1. Therefore, the amount of holes injected from power supply potential node NL1 into n-type diffusion region 2 via contact CT1 and p-type diffusion region can be relatively reduced.

また、本発明の第1〜第20の実施の形態に係る半導体装置は、対応の断面図に示す断面構造を有するものであるとしたが、これに限定するものではない。半導体層および各半導体領域の導電型の関係、すなわちp型とn型との関係が逆であってもよい。この場合、たとえば本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置では、電源電圧Vccは負電圧となり、ダイオードD1のカソードは電源電位ノードNL1に接続され、アノードはコンタクトCT2に接続される。   Moreover, although the semiconductor devices according to the first to twentieth embodiments of the present invention have the cross-sectional structures shown in the corresponding cross-sectional views, the present invention is not limited to this. The relationship of the conductivity type between the semiconductor layer and each semiconductor region, that is, the relationship between p-type and n-type may be reversed. In this case, for example, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, power supply voltage Vcc is a negative voltage, the cathode of diode D1 is connected to power supply potential node NL1, and the anode is connected to contact CT2.

また、本発明の第1〜第20の実施の形態に係る半導体装置は、対応の断面図に示す断面構造を有するものであるとしたが、これに限定するものではない。各拡散領域が横向きに積層されている構成であってもよいし、半導体装置がディスクリート部品で構成されていてもよい。   Moreover, although the semiconductor devices according to the first to twentieth embodiments of the present invention have the cross-sectional structures shown in the corresponding cross-sectional views, the present invention is not limited to this. Each diffusion region may be stacked in a horizontal direction, or the semiconductor device may be formed of discrete components.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 p−型基板(半導体層)、2 n型拡散領域(第1の半導体領域)、3,6 p型拡散領域(第2の半導体領域)、4,5,7,8,12 n+型拡散領域、11 n+型拡散領域(電荷キャリア移動制限部)、21〜23 p+型拡散領域、24,27 p+型拡散領域(電荷キャリア移動制限部)、25 p型拡散領域(電荷キャリア移動制限部)、51 高圧側駆動回路、52 低圧側駆動回路、101〜120 半導体装置、201 駆動装置、202 電力変換装置、T1 電源電圧端子、T2 基準電圧端子、TR1 PNPトランジスタ、TR2,TR42 接合型電界効果トランジスタ、TR11,TR31 NPNトランジスタ、TR51,TR53 PチャネルMOSトランジスタ、TR21,TR41,TR52,TR54,TR61 NチャネルMOSトランジスタ、TR101 高圧側パワー半導体素子、TR102 低圧側パワー半導体素子、C コンデンサ(充電対象素子)、D1,D2,D11,D21,D22,D31,D41〜D43,D51,D61,D62 ダイオード、R 抵抗(電荷キャリア移動制限部)、CT1〜CT7,CT11,CT12 コンタクト、G1,G2,G21,G41,G61 ゲート電極、GF1,GF2,GF21,GF41,GF61 ゲート絶縁膜、F 酸化膜、N1〜N4 ノード、NL1,NL2 電源電位ノード、NG1〜NG3 接地電位ノード、HV 高電圧ノード。   1 p− type substrate (semiconductor layer), 2 n type diffusion region (first semiconductor region), 3, 6 p type diffusion region (second semiconductor region), 4, 5, 7, 8, 12 n + type diffusion Region, 11 n + type diffusion region (charge carrier movement restriction unit), 21-23 p + type diffusion region, 24, 27 p + type diffusion region (charge carrier movement restriction unit), 25 p type diffusion region (charge carrier movement restriction unit) , 51 High-voltage side drive circuit, 52 Low-voltage side drive circuit, 101-120 semiconductor device, 201 drive device, 202 power converter, T1 power supply voltage terminal, T2 reference voltage terminal, TR1 PNP transistor, TR2, TR42 junction type field effect transistor , TR11, TR31 NPN transistor, TR51, TR53 P-channel MOS transistor, TR21, TR41, TR52, TR54, R61 N channel MOS transistor, TR101 high voltage side power semiconductor element, TR102 low voltage side power semiconductor element, C capacitor (element to be charged), D1, D2, D11, D21, D22, D31, D41 to D43, D51, D61, D62 diode , R resistance (charge carrier movement limiting part), CT1 to CT7, CT11, CT12 contact, G1, G2, G21, G41, G61 gate electrode, GF1, GF2, GF21, GF41, GF61 gate insulating film, F oxide film, N1 ~ N4 node, NL1, NL2 power supply potential node, NG1-NG3 ground potential node, HV high voltage node.

Claims (22)

充電対象素子に充電電流を供給する半導体装置であって、
第1導電型の半導体層と、
前記充電対象素子の第1電極に結合される第1ノードを有し、前記半導体層の主表面上に形成される第2導電型の第1の半導体領域と、
電源電圧が供給される電源電位ノードに結合される第2ノードおよび第3ノードを有し、前記第1の半導体領域の表面において前記半導体層と間隔をあけて形成される第1導電型の第2の半導体領域と、
前記第2ノードおよび前記第3ノードから前記半導体層への電荷キャリアの移動を制限する電荷キャリア移動制限部とを備える半導体装置。
A semiconductor device for supplying a charging current to an element to be charged,
A first conductivity type semiconductor layer;
A first semiconductor region having a first node coupled to a first electrode of the device to be charged and formed on a main surface of the semiconductor layer;
A first conductivity type first node having a second node and a third node coupled to a power supply potential node to which a power supply voltage is supplied and formed at a surface of the first semiconductor region and spaced from the semiconductor layer. Two semiconductor regions;
A semiconductor device comprising: a charge carrier movement limiting unit that limits movement of charge carriers from the second node and the third node to the semiconductor layer.
前記電荷キャリア移動制限部は、前記電源電位ノードと前記第2ノードとの間に接続される抵抗を含む請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the charge carrier movement limiting unit includes a resistor connected between the power supply potential node and the second node. 前記電荷キャリア移動制限部は、前記第2の半導体領域の表面において前記第1の半導体領域と間隔をあけて形成され、前記第2ノードを有するとともに前記第2の半導体領域よりも不純物濃度が高い第1導電型の半導体領域を含む請求項1記載の半導体装置。   The charge carrier movement limiting portion is formed on the surface of the second semiconductor region at a distance from the first semiconductor region, has the second node, and has an impurity concentration higher than that of the second semiconductor region. The semiconductor device according to claim 1, comprising a first conductivity type semiconductor region. 前記電荷キャリア移動制限部は、前記第2の半導体領域を含み、
前記第2の半導体領域は、前記第1の半導体領域から前記第3ノードへ電荷キャリアが移動可能な所定値以下の不純物濃度を有する請求項1記載の半導体装置。
The charge carrier movement restriction unit includes the second semiconductor region,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor region has an impurity concentration equal to or lower than a predetermined value at which charge carriers can move from the first semiconductor region to the third node.
前記電荷キャリア移動制限部は、前記第2の半導体領域を含み、
前記第2の半導体領域は、前記第1の半導体領域および前記第2の半導体領域の積層方向の長さが所定値以上であるか、あるいは前記第1の半導体領域および前記第2の半導体領域の積層方向の幅が所定値以下である請求項1記載の半導体装置。
The charge carrier movement restriction unit includes the second semiconductor region,
The length of the second semiconductor region in the stacking direction of the first semiconductor region and the second semiconductor region is a predetermined value or more, or the length of the first semiconductor region and the second semiconductor region is The semiconductor device according to claim 1, wherein a width in the stacking direction is a predetermined value or less.
前記電荷キャリア移動制限部は、前記第2の半導体領域の表面において前記第1の半導体領域と間隔をあけて形成され、前記第3ノードを有する第2導電型の第4の半導体領域を含む請求項1記載の半導体装置。   The charge carrier movement restricting portion is formed on the surface of the second semiconductor region at a distance from the first semiconductor region, and includes a fourth semiconductor region of a second conductivity type having the third node. Item 14. A semiconductor device according to Item 1. 前記半導体装置は、
前記半導体層によって形成される第1導通電極と、前記第1の半導体領域によって形成される制御電極と、前記第2の半導体領域によって形成される第2導通電極とを有する第1のトランジスタと、
前記第1の半導体領域によって形成される第1導通電極と、前記第2の半導体領域によって形成される制御電極および第2導通電極とを有する第2のトランジスタとを備える請求項1記載の半導体装置。
The semiconductor device includes:
A first transistor having a first conduction electrode formed by the semiconductor layer, a control electrode formed by the first semiconductor region, and a second conduction electrode formed by the second semiconductor region;
2. The semiconductor device according to claim 1, comprising: a first conduction electrode formed by the first semiconductor region; and a second transistor having a control electrode and a second conduction electrode formed by the second semiconductor region. .
前記半導体装置は、さらに、
前記第2の半導体領域に結合される第1導電型電極と、前記電源電位ノードに結合される第2導電型電極とを有し、順方向電圧が前記第2の半導体領域および前記第4の半導体領域間の順方向電圧より小さいダイオードを備える請求項6記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
A first conductivity type electrode coupled to the second semiconductor region; and a second conductivity type electrode coupled to the power supply potential node, wherein a forward voltage is applied to the second semiconductor region and the fourth semiconductor region. The semiconductor device according to claim 6, further comprising a diode smaller than a forward voltage between the semiconductor regions.
前記第1の半導体領域は、さらに、第4ノードを有し、
前記半導体装置は、さらに、
前記第2ノードを有し、前記第2の半導体領域の表面において前記第1の半導体領域と間隔をあけて形成される第2導電型の第3の半導体領域と、
前記第3ノードを有し、前記第2の半導体領域の表面において前記第1の半導体領域および前記第3の半導体領域とそれぞれ間隔をあけて形成される第2導電型の第4の半導体領域と、
前記第2の半導体領域の表面上に絶縁膜を介して形成されるとともに前記第4ノードに結合される制御電極と、前記第3の半導体領域によって形成される第1導通電極と、前記第4の半導体領域によって形成される第2導通電極とを有する第3のトランジスタと、
前記第1の半導体領域および前記第2の半導体領域によって形成される制御電極と、前記第1の半導体領域によって形成される第1導通電極および第2導通電極とを有する第4のトランジスタとを備える請求項7記載の半導体装置。
The first semiconductor region further includes a fourth node;
The semiconductor device further includes:
A third semiconductor region of a second conductivity type having the second node and formed on the surface of the second semiconductor region and spaced from the first semiconductor region;
A fourth semiconductor region of the second conductivity type having the third node and formed on the surface of the second semiconductor region and spaced apart from the first semiconductor region and the third semiconductor region; ,
A control electrode formed on the surface of the second semiconductor region via an insulating film and coupled to the fourth node, a first conduction electrode formed by the third semiconductor region, and the fourth A third transistor having a second conduction electrode formed by the semiconductor region;
And a fourth transistor having a control electrode formed by the first semiconductor region and the second semiconductor region, and a first conduction electrode and a second conduction electrode formed by the first semiconductor region. The semiconductor device according to claim 7.
前記電荷キャリア移動制限部は、前記電源電位ノードと前記第2の半導体領域および前記第3の半導体領域との間に接続される抵抗を含む請求項9記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 9, wherein the charge carrier movement restriction unit includes a resistor connected between the power supply potential node and the second semiconductor region and the third semiconductor region. 前記半導体装置は、さらに、
前記電源電位ノードに結合される第1導電型電極と、前記第3のトランジスタの制御電極に結合される第2導電型電極とを有し、印加される逆方向電圧を所定電圧値にクランプするダイオードを備える請求項9記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
A first conductivity type electrode coupled to the power supply potential node; and a second conductivity type electrode coupled to the control electrode of the third transistor, wherein the applied reverse voltage is clamped to a predetermined voltage value. The semiconductor device according to claim 9, further comprising a diode.
前記半導体装置は、さらに、
前記第2の半導体領域に結合される第1導電型電極と、前記第3のトランジスタの制御電極に結合される第2導電型電極とを有し、印加される逆方向電圧を所定電圧値にクランプするダイオードを備える請求項9記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
A first conductivity type electrode coupled to the second semiconductor region; and a second conductivity type electrode coupled to a control electrode of the third transistor, wherein an applied reverse voltage is set to a predetermined voltage value. The semiconductor device according to claim 9, further comprising a diode for clamping.
前記半導体装置は、さらに、
前記第2の半導体領域に結合される第1導電型電極と、前記電源電位ノードに結合される第2導電型電極とを有し、順方向電圧が前記第2の半導体領域および前記第4の半導体領域間の順方向電圧より小さいダイオードを備える請求項9記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
A first conductivity type electrode coupled to the second semiconductor region; and a second conductivity type electrode coupled to the power supply potential node, wherein a forward voltage is applied to the second semiconductor region and the fourth semiconductor region. The semiconductor device according to claim 9, further comprising a diode smaller than a forward voltage between the semiconductor regions.
前記半導体装置は、さらに、
前記電源電位ノードに結合される第1導電型電極と、前記第3のトランジスタの制御電極に結合される第2導電型電極とを有するダイオードを備える請求項9記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
The semiconductor device according to claim 9, further comprising a diode having a first conductivity type electrode coupled to the power supply potential node and a second conductivity type electrode coupled to a control electrode of the third transistor.
前記半導体装置は、さらに、
前記第2の半導体領域の表面上に絶縁膜を介して形成されるとともに前記電源電位ノードに結合される制御電極と、前記第1の半導体領域によって形成される第1導通電極と、前記第4の半導体領域によって形成される第2導通電極とを有する第5のトランジスタを備える請求項記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
A control electrode formed on the surface of the second semiconductor region via an insulating film and coupled to the power supply potential node, a first conduction electrode formed by the first semiconductor region, and the fourth The semiconductor device according to claim 7 , further comprising a fifth transistor having a second conduction electrode formed by the semiconductor region.
前記半導体装置は、さらに、
前記第2の半導体領域に結合される第1導電型電極と、前記第のトランジスタの制御電極に結合される第2導電型電極とを有し、印加される逆方向電圧を所定電圧値にクランプするダイオードを備える請求項15記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
A first conductivity type electrode coupled to the second semiconductor region; and a second conductivity type electrode coupled to a control electrode of the second transistor, wherein the applied reverse voltage is set to a predetermined voltage value. The semiconductor device according to claim 15, further comprising a diode for clamping.
前記半導体装置は、さらに、
前記第3ノードを有し、前記第2の半導体領域の表面において前記第1の半導体領域と間隔をあけて形成される第2導電型の第4の半導体領域と、
前記第2の半導体領域に結合される第1導電型電極と、前記第のトランジスタの制御電極に結合される第2導電型電極とを有し、順方向電圧が前記第2の半導体領域および前記第4の半導体領域間の順方向電圧より小さいダイオードを備える請求項15記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
A fourth semiconductor region of a second conductivity type having the third node and formed on the surface of the second semiconductor region and spaced apart from the first semiconductor region;
A first conductivity type electrode coupled to the second semiconductor region; and a second conductivity type electrode coupled to a control electrode of the second transistor, wherein a forward voltage is applied to the second semiconductor region and The semiconductor device according to claim 15, further comprising a diode having a smaller forward voltage between the fourth semiconductor regions.
前記充電対象素子の第1電極は、直列接続された高圧側のパワー半導体素子および低圧側のパワー半導体素子のうちの前記高圧側のパワー半導体素子の制御電極に電圧を供給する駆動回路の電源電圧端子に接続され、
前記充電対象素子の第2電極は、前記駆動回路の基準電圧端子に接続され、
前記駆動回路の基準電圧端子は、前記高圧側のパワー半導体素子および前記低圧側のパワー半導体素子の接続点に接続される請求項1記載の半導体装置。
The first electrode of the element to be charged is a power supply voltage of a drive circuit that supplies a voltage to a control electrode of the high-voltage power semiconductor element among the high-voltage power semiconductor element and the low-voltage power semiconductor element connected in series. Connected to the terminal,
A second electrode of the charge target element is connected to a reference voltage terminal of the drive circuit;
The semiconductor device according to claim 1, wherein a reference voltage terminal of the drive circuit is connected to a connection point of the high-voltage power semiconductor element and the low-voltage power semiconductor element.
充電対象素子に充電電流を供給する半導体装置であって、
第1端が電源電圧の供給される電源電位ノードに結合される抵抗と、
第1導通電極が前記抵抗の第2端に結合され、第2導通電極が接地電圧の供給される接地電位ノードに結合され、制御電極が前記充電対象素子の第1電極に結合される第1のトランジスタと、
第1導通電極が前記電源電位ノードに結合され、第2導通電極が前記充電対象素子の第1電極に結合され、制御電極が前記抵抗の第2端に結合される第2のトランジスタとを備える半導体装置。
A semiconductor device for supplying a charging current to an element to be charged,
A resistor having a first end coupled to a power supply potential node to which a power supply voltage is supplied;
A first conduction electrode is coupled to the second end of the resistor, a second conduction electrode is coupled to a ground potential node to which a ground voltage is supplied, and a control electrode is coupled to the first electrode of the charging target element. Transistors
A second transistor having a first conduction electrode coupled to the power supply potential node, a second conduction electrode coupled to the first electrode of the charge target element, and a control electrode coupled to a second end of the resistor. Semiconductor device.
前記半導体装置は、さらに、
第1導通電極が前記電源電位ノードに結合され、第2導通電極が前記抵抗の第2端に結合される第4のトランジスタと、
第1導通電極が前記第4のトランジスタの制御電極に結合され、第2導通電極が前記充電対象素子の第1電極に結合され、制御電極が前記抵抗の第2端に結合される第5のトランジスタとを備える請求項19記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
A fourth transistor having a first conduction electrode coupled to the power supply potential node and a second conduction electrode coupled to a second end of the resistor;
A first conduction electrode is coupled to the control electrode of the fourth transistor, a second conduction electrode is coupled to the first electrode of the charging target element, and a control electrode is coupled to the second end of the resistor. 20. The semiconductor device according to claim 19 , further comprising a transistor.
前記半導体装置は、さらに、
第1導通電極および制御電極が前記電源電位ノードに結合され、第2導通電極が前記充電対象素子の第1電極に結合される第6のトランジスタを備える請求項19記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
The semiconductor device according to claim 19, further comprising: a sixth transistor in which a first conduction electrode and a control electrode are coupled to the power supply potential node, and a second conduction electrode is coupled to the first electrode of the charging target element.
前記充電対象素子の第1電極は、直列接続された高圧側のパワー半導体素子および低圧側のパワー半導体素子のうちの前記高圧側のパワー半導体素子の制御電極に電圧を供給する駆動回路の電源電圧端子に接続され、
前記充電対象素子の第2電極は、前記駆動回路の基準電圧端子に接続され、
前記駆動回路の基準電圧端子は、前記高圧側のパワー半導体素子および前記低圧側のパワー半導体素子の接続点に接続される請求項19記載の半導体装置。
The first electrode of the element to be charged is a power supply voltage of a drive circuit that supplies a voltage to a control electrode of the high-voltage power semiconductor element among the high-voltage power semiconductor element and the low-voltage power semiconductor element connected in series. Connected to the terminal,
A second electrode of the charge target element is connected to a reference voltage terminal of the drive circuit;
The semiconductor device according to claim 19 , wherein a reference voltage terminal of the drive circuit is connected to a connection point of the high-voltage power semiconductor element and the low-voltage power semiconductor element.
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