JPH11177023A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH11177023A
JPH11177023A JP33833597A JP33833597A JPH11177023A JP H11177023 A JPH11177023 A JP H11177023A JP 33833597 A JP33833597 A JP 33833597A JP 33833597 A JP33833597 A JP 33833597A JP H11177023 A JPH11177023 A JP H11177023A
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JP
Japan
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diffusion layer
wiring
polycrystalline silicon
resistance element
potential
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JP33833597A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Sumida
仁志 澄田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11177023A publication Critical patent/JPH11177023A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】拡散層上の配線の電位の影響を受けない、低濃
度の拡散層で形成する抵抗素子を有する半導体装置を提
供すること。 【解決手段】グランド配線51の直下に、端子60と接
続された多結晶シリコン6が堆積され、この端子60を
高電圧電源VDHと接続する。この多結晶シリコン6によ
ってグランド配線51の電位はシールドされ、p形拡散
層2にグランド配線51の影響が現われないようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高耐圧パワーI
Cや集積回路などの半導体装置において、拡散層を利用
した抵抗素子が半導体基板の表面層に形成される半導体
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、接合分離や誘電体分離などの分離
技術の進歩により、横型のダイオードや絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ(以下、IGBTと略す)、MO
SFETなどの高耐圧デバイスと、その駆動・制御・保
護回路を一つのシリコン基板上に集積した高耐圧パワー
ICの開発が盛んに行われている。特に、貼り合わせ基
板(以下SOI基板と略す)とトレンチ技術を組み合わ
せた誘電体分離技術の進歩は、複数の高耐圧デバイスの
集積を可能とし、パワーICの適用分野を高耐圧領域へ
大幅に拡げた。例えば、IGBTを適用したトーテムポ
ール回路の1チップ化や、ディスプレイ駆動用ICなど
のマルチ出力を持った集積回路へIGBTが適用されて
いる。
【0003】上記のような高耐圧部と低耐圧部を1つの
チップ上に集積したパワーICでは数kΩから数百kΩ
の高抵抗素子が必要になる。その一例を図5に示す。こ
の回路では高耐圧のpチャネル型MOSFETであるP
1をハイサイドスイッチとして使用したものであるが、
このP1を駆動するための駆動回路Aが前段に構成され
ている。この駆動回路Aは高耐圧のnチャネル型MOS
FETであるN1とR1、R2の2つの抵抗が含まれた
ソースフォロア回路になっており、高電圧電源VDHから
N1経由の電流を流すことによりR1に電圧ドロップを
発生させる。これがP1のゲート電圧となる。
【0004】ここでR1およびR2はともに数十kΩ以
上の高抵抗である。この抵抗の形成には拡散層を利用す
る方法と多結晶シリコンを利用する方法がある。1μm
ルールなどの微細化プロセスにおける多結晶シリコンは
通常ドーピングされたものが使われ、このシート抵抗値
は25〜30Ω/□と非常に低い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そのため多結晶シリコ
ンを使った高抵抗素子の形成には大きな面積を必要と
し、ICのチップサイズの観点から多結晶シリコンの利
用は好ましくない。シート抵抗値の高いドーピングされ
ていない多結晶シリコンの形成も可能であるが、これは
標準工程ではなく追加工程となる。したがってドーピン
グされていない多結晶シリコンを利用することは工程数
の増加を招くため好ましくない。
【0006】一方、拡散層は、ICを構成するデバイス
を形成するために、高濃度のものから低濃度のものまで
形成することができる。よってシート抵抗値の高い低濃
度の拡散層を高抵抗体に利用すれば面積的に有利にな
る。しかし低濃度の拡散層は周囲の電位の影響を受けや
すい。特に高耐圧パワーICなどでは高電圧電源やグラ
ンドなどの配線が縦横に張り巡らされ、その配線下に抵
抗素子となる拡散層が形成されるため、低濃度の拡散層
で形成された抵抗素子ではその抵抗値が、その拡散層と
交差する配線の電位の影響を受けて変動する危険性があ
る。
【0007】前記の現象について図6および図7を用い
て説明する。図6、図7では半導体基板をn形、拡散層
をp形で説明するが、逆の導電形であっても勿論よい。
図6、図7は拡散層で形成した抵抗素子の断面図を表し
たものである。両図ともn形半導体基板1の表面層にp
形拡散層2が形成され、このp形拡散層2の両端にp+
拡散層3a、3bが形成され、このp+ 拡散層3上に電
極50a、50bが形成されている。このp+ 拡散層3
が形成されのは、電極50a、50bとオーミックコン
タクトさせるためである。p形拡散層2で抵抗素子を形
成するは、一般的にこのような構造が適用される。
【0008】図6、図7の抵抗素子では電極50とのコ
ンタクト部以外は厚いフィールド酸化膜4によって覆わ
れている。このフィールド酸化膜4の有無はp形拡散層
2のシート抵抗値に影響する(フィールド酸化膜4が厚
いと、p形拡散層2が薄くなりシート抵抗値が高くな
る)だけであるので、p形拡散層2を単に抵抗素子して
使用し、その上に横断する配線を形成しなければ、この
フィールド酸化膜は形成しなくてもよい。
【0009】図6の抵抗素子を図5のR1に適用した場
合を考えてみる。そして図6の端子60が高電圧側の接
続点1aに接続され、もう一方の端子61がpチャネル
MOSFETであるP1のゲート側の接続点2aに接続
されているとする。R1は高電圧電源VDH側に接続され
ているため、p形拡散層2そのものの電位は高い。ここ
で図6のようにこのp形拡散層2の上部にグランド配線
51が交差すると、p形拡散層2は高電位であるために
この配線直下にp型の蓄積層70が形成される。そして
この蓄積層70の存在は、p形拡散層2の抵抗値が低下
するように変動する。図5の高電圧電源VDHが数V程度
であれば、p形拡散層2にフィールド酸化膜4などのよ
うな厚い酸化膜を形成することで蓄積層70の形成は避
けられるが、VDHが数十Vから数百Vまでの範囲で使用
される高耐圧パワーICでは、厚いフィールド酸化膜4
だけでは、この蓄積層70の形成を回避することはでき
ない。
【0010】つぎに図7の抵抗素子を図5のR2に適用
した場合を考えてみる。そして図7の端子62がグラン
ド側の接続点4aに接続され、もう一方の端子63がN
1のソース側の接続点3aに接続されているとする。図
7において、R2はグランド側に接続されているためp
形拡散層2の電位は低い。高電圧配線52がこのp形拡
散層2上を交差すると、図中に示すように反転層71が
形成される。そしてこの反転層71の形成により、p形
拡散層2の抵抗値が増大するように変動する。しかもこ
の反転層71の形成は、p形拡散層2上部に厚い酸化膜
等を形成しても、高耐圧のパワーICでは避けることが
困難である。
【0011】前記の問題を回避するためにはp形拡散層
2の上部にグランド配線51や高電圧配線52を配置し
ないことであるが、これはIC(集積回路のこと)を構
成する素子の配置に制限を与え、しかもICのチップ面
積増加を招く。したがって、低濃度の拡散層を利用した
抵抗素子の形成においては、そのp形拡散層2と交差す
る配線の電位の影響をいかに取り除くかが課題となる。
【0012】前記のように、低濃度の拡散層を利用した
抵抗素子の形成においては、その上部に引き回される配
線の電位の影響を取り除き、安定した抵抗値をいかに確
保するかが課題となる。この発明の目的は、前記の課題
を解決し、拡散層上の配線の電位の影響を受けない、低
濃度の拡散層で形成する抵抗素子を有する半導体装置を
提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めには、半導体基板の表面層に選択的に、抵抗素子とな
る拡散層が形成され、該拡散層の上部が絶縁膜を介して
多結晶シリコンで被覆され、前記拡散層の一端が前記多
結晶シリコン層と電気的に接続し、グランド配線もしく
は高電圧配線が前記多結晶シリコンの上に層間絶縁膜を
介して形成される構成とする。また抵抗素子となる拡散
層のシート抵抗値が0.1kΩ/□以上で5kΩ/□以
下とすると効果的である。前記の拡散層の一端と多結晶
シリコンとが接続する端子部を除いて、拡散層が選択的
に厚い酸化膜で被覆されているとよい。
【0014】前記のように、抵抗素子となる拡散層と交
差する配線の下部に多結晶シリコンを堆積し、その多結
晶シリコンの電位を抵抗素子の一端と同電位とすればよ
い。これにより拡散層と交差する配線の電位はこの多結
晶シリコンによってシールドされ、拡散層にその影響が
及ぶことを回避することができる。この方法においては
電位を有する多結晶シリコンによる拡散層への影響が心
配になるが、多結晶シリコンの電位は拡散層の一端と同
電位であること、抵抗素子の電圧ドロップは通常数Vで
あること、また拡散層の上部にはフィールド酸化膜など
の厚い酸化膜が形成されていることなどからこの影響は
現れない。さらに交差する配線を多結晶シリコンと接続
する端子側に近ずけることも確実な方法となる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1実施例の抵
抗素子となる拡散層の要部断面図である。この図は図6
に多結晶シリコンを形成したものである。以下の説明で
は半導体基板をn形、抵抗素子となる拡散層をp形とし
たが、逆の導電形であっても勿論構わない。
【0016】図1において、n形半導体基板1の表面層
に抵抗素子となるp形拡散層2が形成され、p形拡散層
2の両端には金属電極50a、50bとオーミック接触
させるためにp+ 拡散層3a、3bが形成される。ま
た、p+ 拡散層3a、3bに挟まれて厚い酸化膜である
フィールド酸化膜4が形成され、このフィールド酸化膜
4の表面に多結晶シリコン6が形成され、この多結晶シ
リコン6の一端の表面に金属電極50cが形成される。
金属電極50aと金属電極50cは共に端子60に接続
され、金属電極50bは端子61と接続する。この端子
60は図5の高電圧電源VDHと接続する。この端子60
と端子61が抵抗素子の端子となる。また多結晶シリコ
ン6上に図示されない層間絶縁膜を介してグランド配線
51が形成される。 図1ではグランド配線51の直下
に、端子60と金属電極50cで接続された多結晶シリ
コン6が形成され、この端子60が図5の高電圧電源V
DHと接続しているため、この多結晶シリコン6の電位は
高電圧電源VDHと等しい。この多結晶シリコン6によっ
てグランド配線51の電位はシールドされ、p形拡散層
2にグランド配線51の影響が現われない。勿論、グラ
ンド配線51は多結晶シリコン6から外れないように形
成する。尚、フィールド酸化膜4の働きは、グランド配
線51の電位の影響をp形拡散層2に与え難くすること
である。
【0017】図2はこの発明の第2実施例の拡散抵抗と
なる拡散層の要部断面図である。この図は図7に多結晶
シリコンを形成したものである。図2において、端子6
2が図5のグランドGNDと接続し、金属電極50bが
金属端子63と接続している点が図1と異なる。図2で
は高電圧配線52の直下に、端子62と接続された多結
晶シリコン6が形成され、この端子62は図5のグラン
ドGNDと接続しているため、この多結晶シリコン6の
電位はグランド電位と等しい。高電圧配線52の電位は
この多結晶シリコン6によってシールドされ、p形拡散
層2に高電圧配線52の影響が現われることはない。勿
論、高電圧配線52は多結晶シリコン6から外れないよ
うに形成する。尚、フィールド酸化膜4の働きは、高電
圧配線52の電位の影響をp形拡散層2に与え難くする
ことである。
【0018】前記のように、p形拡散層2をグランド配
線51が横切る箇所は多結晶シリコン6上の金属電極5
0cと接続する端子60を高電圧電源VDHと接続して、
グランド配線51の電位の影響を防止し、高電圧配線5
2が横切る箇所では多結晶シリコン6上の金属電極50
cと接続する端子62をグランドGNDに接続して、高
電圧配線52の電位の影響を防止することができる。
【0019】図3はこの発明の第3実施例で、図1の抵
抗素子において、拡散層2上部の厚いフィールド酸化膜
4を取り除いたものである。この構造においてもグラン
ド配線51の電位の影響は多結晶シリコン6によってシ
ールドされ、p形拡散層2にグランド配線51の影響が
現われることはない。
【0020】図4はこの発明の第4実施例で、図2の抵
抗素子において、拡散層2上部の厚いフィールド酸化膜
を取り除いたものある。これは、図3のグランド配線5
1の代わりに高電圧配線52を配線したものもある。こ
の場合も全く同様の効果となることは勿論である。尚、
図示されていないが多結晶シリコン6とグランド配線5
1または高電圧配線52の間には層間絶縁膜が形成され
ている。
【0021】また、p形拡散層2を高耐圧ICを構成す
るMOSFET形成プロセスと同一のプロセスで形成す
ることが多いために、シート抵抗値の下限値は、ウエル
領域形成プロセスを利用すると、0.1kΩ/□とな
る。また、シート抵抗が0.1kΩ/□以上の場合で
は、多結晶シリコン6が無い場合に、グランド配線51
の電位の影響を受け易くなるので、多結晶シリコン6を
設けることは極めて大きな効果がある。
【0022】一方、シート抵抗値の上限値は、オフセッ
ト領域形成プロセスを利用すると5kΩ/□となる。ま
た5kΩ/□以上になるとシート抵抗値の製造ばらつき
が大きくなり、5kΩ/□以下が実用的な値となる。
【0023】
【発明の効果】低濃度の拡散層(シート抵抗値の高い拡
散層)を用いて抵抗素子を形成し、その上部を配線が交
差する場合、この配線下部に多結晶シリコンを形成す
る。そしてこの多結晶シリコンを抵抗素子の一端と同電
位とすることにより交差する配線の電位をシールドする
ことができる。その結果、拡散層に配線電位の影響が及
ぶことを防ぐことができ、配線交差による拡散抵抗の変
動を取り除くことが可能となる。また抵抗値の変動にと
もなう集積回路の特性変動も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例である配線電位シールド
用の多結晶シリコンを形成した抵抗素子となる拡散層の
要部断面図(グランド配線の場合)
【図2】この発明の第2実施例である配線電位シールド
用の多結晶シリコンを形成した抵抗素子となる拡散層の
要部断面図(高電圧配線の場合)
【図3】この発明の第3実施例で、図1の抵抗素子にお
いて、拡散層2上部の厚いフィールド酸化膜4を取り除
いた要部断面図
【図4】この発明の第4実施例で、図2の抵抗素子にお
いて、拡散層2上部の厚いフィールド酸化膜4を取り除
いた要部断面図
【図5】高耐圧パワーICの出力回路図
【図6】従来構造を有する抵抗素子である拡散層の要部
断面図(グランド配線の場合)
【図7】従来構造を有する抵抗素子である拡散層の要部
断面図(高電圧配線の場合)
【符号の説明】
1 n形半導体基板 2 p形拡散層 3a p+ 拡散層 3b p+ 拡散層 4 フィールド酸化膜 6 多結晶シリコン 50a 金属電極 50b 金属電極 50c 金属電極 51 グランド配線 52 高電圧配線 60〜63 端子 70 蓄積層 71 反転層 R1 抵抗 R2 抵抗 P1 pチャネルMOSFET N1 nチャネルMOSFET D1 ダイオード VDH 高電圧電源 VIN 入力信号 VOUT 出力信号 GND グランド A 駆動回路部 1a〜4a 接続点

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板の表面層に選択的に、抵抗素子
    となる拡散層が形成され、該拡散層の上部が絶縁膜を介
    して多結晶シリコンで被覆され、前記拡散層の一端が前
    記多結晶シリコン層と電気的に接続し、グランド配線も
    しくは高電圧配線が前記多結晶シリコンの上に層間絶縁
    膜を介して形成されることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】抵抗素子となる拡散層のシート抵抗値が
    0.1kΩ/□以上で、5kΩ/□以下であることを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】拡散層の一端と多結晶シリコンとが接続す
    る端子部を除いて、前記拡散層が選択的に厚い酸化膜で
    被覆されていることを特徴とする請求項1または2記載
    の半導体装置。
JP33833597A 1997-12-09 1997-12-09 半導体装置 Pending JPH11177023A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6661095B2 (en) 2002-02-20 2003-12-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device
JP2010034492A (ja) * 2008-06-23 2010-02-12 Fuji Electric Systems Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2010141094A (ja) * 2008-12-11 2010-06-24 Fuji Electric Systems Co Ltd 半導体装置およびその製造方法

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