NL8902345A - A semiconductor device having a high voltage integrated circuit. - Google Patents

A semiconductor device having a high voltage integrated circuit. Download PDF

Info

Publication number
NL8902345A
NL8902345A NL8902345A NL8902345A NL8902345A NL 8902345 A NL8902345 A NL 8902345A NL 8902345 A NL8902345 A NL 8902345A NL 8902345 A NL8902345 A NL 8902345A NL 8902345 A NL8902345 A NL 8902345A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
island
semiconductor
secondary
zone
semiconductor device
Prior art date
Application number
NL8902345A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Priority to NL8902345A priority Critical patent/NL8902345A/en
Priority to NL8902345 priority
Publication of NL8902345A publication Critical patent/NL8902345A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0623Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors

Abstract

The power supply uses two discrete NMOS switching transistors (PT1, PT2) in series between the a.c supply and earth to produce the output (OUT). The remainder of the circuit, which is produced as a single integrated circuit, consists of two driver circuits (I,II), a high frequency level shifting circuit (III) and a bootstrap circuit (D,C). The integrated circuit has surface isolation barriers around parts of the circuit and a buried layer which can support voltages of up to 100 volts without the danger of 'punch through'.

Description

NV Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven NV Philips' Gloeilampenfabrieken Eindhoven

Halfgeleiderinrichting met een hoogspannings geïntegreerde schakeling. A semiconductor device having a high voltage integrated circuit.

De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderinrichting met halfgeleiderlichaam voorzien van een hoogspannings geïntegreerde schakeling, omvattende een substraat van een eerste geleidingstype dat is bedekt met een halfgeleiderlaag van een tweede, tegenstelde geleidingstype, waarbij in de halfgeleiderlaag een isolatiezone is aangebracht die zich over de gehele dikte van de halfgeleiderlaag uitstrekt en een eilandvormig deel daarvan omringt. The present invention relates to a semiconductor device having semiconductor body is provided with a high voltage integrated circuit, comprising a substrate of a first conductivity type which is covered with a semiconductor layer of a second, opposite conduction type, in which an insulation area is disposed in the semiconductor layer which extends over the entire thickness of the semiconductor layer extends and surrounds an island-shaped portion thereof.

Een dergelijke inrichting is bekend uit "IEEE Trans on El. Devices, Vol. ED-33, No. 12 Dec. 1986", waarin een halfgeleiderinrichting wordt beschreven waarbij een op een p-type silicumsubstraat liggende n-type epitaxiale laag door betrekkelijk zwaar gedoteerde p-type isolatiezones in een aantal afzonderlijke geïsoleerde n-type eilandvormige delen is verdeeld. Such a device is known from "IEEE Trans on El. Devices, Vol. ED-33, No. 12, Dec. 1986," in which a semiconductor device is described in which a on a p-type silicon substrate exposed n-type epitaxial layer by relatively heavy doped p-type isolation regions into a plurality of separate insulated n-type island-shaped parts is divided. In een dergelijk eilandvormig deel is een hoogspanning transistor aangebracht, bijvoorbeeld een verticale of laterale DMOS-transistor, die tijdens bedrijf tussen de aan- en afvoerzone daarvan een spanning tot circa 290V resp. In such an island-like part there is arranged a high-voltage transistor, for example, a vertical or lateral DMOS transistor, which, during operation, a voltage between the source and drain zones thereof up to approximately 290V, respectively. 300V kan weerstaan. can withstand 300V.

Hot substraat ligt daarbij aan aarde, zodat tussen het eilandvormig deel waarin de DM0S is aangebracht en het substraat althans nagenoeg dezelfde hoge spanning staat. Hot substrate is thereby connected to earth, so that between the island-shaped portion in which the DM0S is disposed, and the substrate is at least substantially the same high voltage.

Vooral de laatste jaren winnen geïntegreerde schakelingen veld waarin behalve een of meer van dergelijke hoogspanningstransistoren, tevens laagspanningsschakelelementen aanwezig zijn. Especially in recent years, integrated circuits win field, which in addition to one or more of such high-voltage transistors, also low-voltage switching elements are provided. De laagspanningselementen zijn in hetzelfde halfgeleiderlichaam geïntegreerd als de hoogspanningstransistor(en) en vormen samen elektrische schakeling bijvoorbeeld om de hoogspanningstransistor(en) aan te sturen. The low voltage elements are integrated in the same semiconductor body as the high voltage transistor (s) and together form electrical circuit, for example, to control the high-voltage transistor (s).

Een dergelijke geïntegreerde schakeling wordt in de engelstalige literatuur gemeenlijk aangeduid als "smart power IC" of "intelligent power IC" en ook zogenaamde “smart/intelligent power switches" kunnen tot de hier bedoelde categorie worden gerekend. Such an integrated circuit is commonly referred to in the English-language literature as "smart power IC", or "smart power IC", and also so-called "smart / intelligent power switches" can be included in the category referred to here.

Halfgeleiderinrichtingen voorzien van een intelligent power IC of switch kunnen bijvoorbeeld worden toegepast voor de elektronische ontsteking van verbrandingsmotoren voor de aansturing van gasontladingsbuize, in het bijzonder verlichting zoals TL, SL en PL, en voor de toerentalregeling van elektromotoren en dergelijke. Semiconductor devices equipped with an intelligent power switch IC, or may be used for example for the electronic ignition of internal combustion engines for controlling gasontladingsbuize, in particular, lighting such as fluorescent, SL and PL, and for the speed control of electric motors and the like. Daarnaast is het mogelijk dat de halfgeleiderinrichting alleen het aanstuurcircuit bevat en voor de hoogspanningstransistoren discrete transistoren worden toegepast. In addition, it is possible that the semiconductor device includes only the driving circuit and be used for the high-voltage transistors discrete transistors.

Hoewel tijdens bedrijf de spanningsverschillen binnen de laagspannings schakelelementen betrekkelijk laag zijn, voeren ie ten opzichte van het gemeenschappelijk substraat althans nagenoeg dezelfde hoge spanning als die waarbij de hoogspanningstransistoren worden bedreven. Although during operation, the voltage differences within the low-voltage switching elements are relatively low, ie, perform with respect to the common substrate, at least substantially the same high voltage as that at which the high-voltage transistors are operated.

In de bekende halfgeleiderinrichting stelt dit speciale eisen aan de ligging van een dergelijk laagspanningselement ten opzichte van het substraat en de daarmee verbonden p-type isolatiezone die het eilandvormig deel, waarin het schakelelement is aangebracht, omringt. In the prior art semiconductor device, this enables special requirements on the position of such a low-voltage element with respect to the substrate and the associated p-type isolation zone that the island-shaped portion, wherein the switching element is arranged, surrounds. Om doorslag te voorkomen dient tussen het schakelelement enerzijds en de isolatiezone en het substraat anderzijds een afstand te liggen van ongeveer 0,1 pm per Volt spanningsverschil, wat bij een spanningsverschil van 250V neerkomt op 25 pm. In order to prevent breakdown should be present between the switching element on the one hand, and the isolation zone and the substrate on the other hand are situated a distance of approximately 0.1 m per volt of the voltage difference, which is equivalent to 25 pm at a voltage difference of 250V. Dit kost ruimte, welke reeds bij een betrekkelijk laag aantal laagspanningsschakelelementen aangebracht in afzonderlijke, eilandvormige delen een substantieel deel van het totale oppervlak van de inrichting kan uitmaken. This requires space, which is already arranged at a relatively low number of low-voltage switching elements in discrete, island-shaped members a substantial part of the total surface area of ​​the device may form part.

Bovendien kan de plaatsing van laagspanningsschakelelementen in afzonderlijke eilandvormige delen van de bekende inrichting gemakkelijk leiden tot signaalverliezen. In addition, the placement of low-voltage circuit elements in a separate island-shaped portions of the known device may readily lead to signal losses. Dit wordt veroorzaakt doordat onderlinge bedrading tussen laagspanningsschakelelementen uit verschillende eilandvormige delen de aan aarde liggende p-type isolatiezone dient te kruisen. This is caused by mutual wiring between the low-voltage circuit elements of various island-shaped portions, the need to traverse p-type isolation zone lying at earth. De bedrading zal daarbij door een dielektrische laag van de isolatiezone zijn geïsoleerd. The wiring will thereby be insulated by a dielectric layer of the isolation zone. Het door de bedrading gevoerde hoogspannings wisselsignaal zal door de capacitieve koppeling van de bedrading met de isolatiezone gedeeltelijk naar aarde weglekken. By wiring carried high voltage AC signal will capacitive coupling of the wiring insulation zone partially leak to earth.

Met de uitvinding wordt ondermeer beoogd in een halfgeleiderinrichting met een hoogspannings geïntegreerde schakeling te voorzien, waarin laagspanningsschakelelementen bij hoge spanning kunnen worden bedreven, maar waarbij de genoemde bezwaren althans in veel mindere mate optreden. The invention has for its object inter alia to provide a semiconductor device having a high voltage integrated circuit, in which low-voltage switching elements can be operated at high voltage, but in which the said disadvantages at least to a much lesser extent, occur.

Volgens de uitvinding is ee halfgeleiderinrichting van de in de aanhef genoemde soort daardoor gekenmerkt dat in het genoemde, primair eilandvormig deel van de halfgeleiderlaag een secundair eilandvormig deel geheel door een isolatiegebied is omgeven, dat het isolatiegebied een begraven laag van het eerste geleidingstype omvat, dat de begraven laag door een deel van de halfgeleiderlaag van het substraat is gescheiden, dat de doteringsconcentratie en dikte van het tussen de begraven laag en het substraat gelegen deel van de halfgeleiderlaag zodanig zijn dat tussen de begraven laag en het substraat een spanning van ten minste 100V kan worden aangelegd zonder dat doorslag optreedt en dat in het secundair eilandvormig deel een aktief schakelelement van de geïntegreerde schakeling althans gedeeltelijk is opgenomen. According to the invention ee semiconductor device of the kind thus specified in the opening paragraph is characterized in that a secondary island-shaped part is completely surrounded by an isolation region into said primary island-shaped part of the semiconductor layer, that the insulating region comprises a buried layer of the first conductivity type, in that the buried layer being separated by a portion of the semiconductor layer of the substrate, that the doping concentration and thickness of the between the buried layer and the substrate are located portion of the semiconductor layer in such a way that, between the buried layer and the substrate, a voltage of at least 100V can be applied without breakdown occurring, and in that an active switching element of the integrated circuit in the island-shaped secondary portion is at least partially accommodated.

In een bijzondere uitvoeringsvorm omvat het isolatiegebied bovendien een halfgeleiderzone van het eerste geleidingstype, die het secundair eilandvormig deel omringt en zich uitstrekt van de begraven laag tot aan het oppervlak. In a particular embodiment, the isolation region further comprises a semiconductor zone of the first conductivity type, which is the secondary island-shaped part surrounds and extends from the buried layer to the surface.

Het isolatiegebied kan worden opgevat als een quasi-substraat dat aan een van het substraat afwijkende potentiaal kan worden gelegd. The isolation region can be interpreted as a quasi-substrate that can be applied to a substrate of the different potential. Tijdens bedrijf wordt het isolatiegebied op althans nagenoeg dezelfde potentiaal gezet als de bedrijfsspanning van het aktieve schakelelement. During operation, the isolation region is to put at least almost the same potential as the operating voltage of the active switching element. Het spanningsverschil tussen het aktieve schakelelement en de omringende isolatie is daardoor klein in vergelijking met het verschil tussen de bedrijfsspanning van het schakelelement en de spanning van het substraat. The voltage difference between the active switching element and the surrounding insulation is thereby small compared to the difference between the operating voltage of the switching element and the voltage of the substrate. Door dit geringe spanningsverschil kan het schakelelement ondanks diens hoge bedrijfsspanning op geringe afstand van het isolatiegebied worden aangebracht. Because of this low voltage, the switching element may be high in spite of the latter's operating voltage are arranged at a small distance from the isolation region. Vooral indien het isolatiegebied een aantal secundaire eilandvormige delen omgeeft, waarbij in de secundaire eilandvormige delen een aantal aktieve schakelelementen zijn aangebracht, leidt dit tot een aanmerkelijke ruimtebesparing vergeleken met de bekende inrichting. In particular, if the isolation region a number of second island-like portions surrounding, wherein a plurality of active switching elements are arranged in the secondary island-shaped parts, this leads to a considerable saving in space compared with the known device.

Bovendien behoeft in de inrichting volgens de uitvinding de onderlinge bedrading tussen schakelelementen die in verschillende, door het isolatiegebied omgeven, secundaire eilandvormige delen zijn aangebracht, alleen het isolatiegebied te kruisen dat op nagenoeg dezelfde spanning staat als de bedrading. Furthermore, the requirement in the device according to the invention, the mutual wiring between circuit elements which are in different, surrounded by the isolation region, island-shaped secondary parts are arranged, only cross the isolation region at substantially the same voltage as the wiring. Signaalverliezen als gevolg van de capacitieve koppeling tussen de bedrading en het isolatiegebied kunnen hierdoor tot een minimum worden beperkt. Signal losses may thus be kept to a minimum as a result of the capacitive coupling between the wiring and the isolation region. Dit is in het bijzonder het geval, indien op het isolatiegebied althans nagenoeg hetzelfde (wissel)signaal wordt aangelegd als op de bedrading. This is particularly the case, if, on the isolation region at least substantially the same (AC) signal is applied as well as on the wiring. Een inrichting van de hier beschreven soort wordt vaak gebruikt voor de aansturing van een inductieve belasting, bijvoorbeeld de electronische ontsteking van een verbrandingsmotor, een gasontladingsbuis of een electromotor. A device of the kind described here is often used for the control of an inductive load, for example, the electronic ignition of an internal combustion engine, a gas discharge tube or an electric motor. Wanneer een bij het schakelen van een dergelijke belasting optredende inductiespanning direct over de pn-overgang van het substraat met de halfgeleiderlaag komt te staan, kan deze pn-overgang in geleiding raken waardoor het substraat met de halfgeleiderlaag wordt kortgesloten. When a in the switching of such load occurring induction voltage directly will be placed across the p-n junction of the substrate with the semiconductor layer, may become conductive in these pn junction whereby the substrate is short-circuited with the semiconductor layer.

De inrichting volgens de uitvinding biedt de mogelijkheid het isolatiegebied als uitgang te gebruiken. The device according to the invention offers the possibility of using the isolation region as a starting. Hierdoor kan in de inrichting volgens de uitvinding een dergelijke kortsluiting worden vermeden althans aanmerkelijk worden tegengegaan. As a result, can be avoided or at least be prevented considerably such a short circuit in the device according to the invention. De tijdens bedrijf over de pn-overgang tusen het isolatiegebied en de halfgeleiderlaag aangelegde sperspanning, vormt in dat geval een buffer waarmee een eventuele inductiespanning kan worden opgevangen. The during operation across the p-n junction tusen the isolation region and the semiconductor layer is applied reverse voltage, in that case, constitutes a buffer that allows a possible induction voltage can be compensated for. Indien de inductiespanning kleiner is dan de sperspanning blijft zowel de pn-overgang tussen de halfgeleiderlaag en het isolatiegebied als de pn-overgang tussen de halfgeleiderlaag en het substraat in de keerrichting gespannen. If the induced voltage is smaller than the cut-off voltage continues to both the p-n junction between the semiconductor layer and the isolation region and the pn-junction between the semiconductor layer and the substrate is biased in the reverse direction.

In het navolgende zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden en een tekening. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to a few embodiments and a drawing. In de tekening toont: figuur 1 een elektrisch blokschema van een halve-brugschakeling; In the drawing: Figure 1 is an electrical block diagram of a half-bridge circuit; figuur 2 een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding, waarin de brugschakeling van figuur 1 is geïntegreerd; Figure 2 is a cross-sectional view of an embodiment of the semiconductor device according to the invention, in which the bridge circuit of Figure 1 is incorporated; figuur 3 een elektrisch vervangingsschema van een gedeelte van de halve-brugschakeling van figuur 1; Figure 3 is an electrical equivalent circuit diagram of a portion of the half-bridge circuit of figure 1;

De figuren zijn zuiver schematisch en niet op schaal getekend. The figures are purely schematic and not drawn to scale. In het bijzonder zijn ter wille van de duidelijkheid sommige dimensies sterk overdreven weergegeven. In particular, for the sake of clarity, some dimensions are exaggerated strongly. Halfgeleidergebieden van eenzelfde geleidingstype zijn in dwarsdoorsnede in eenzelfde richting gearceerd en zoveel mogelijk zijn in verschillende figuren overeenkomstige delen met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid. Semiconductor regions of the same conductivity type are cross-hatched in cross-section in the same direction and are denoted as much as possible in the various Figures corresponding parts with the same reference numeral.

Figuur 1 toont schematisch een elektrisch blokschema van een hoogspanningsschakeling, in dit geval een zogenaamde halve-brugschakeling. Figure 1 schematically shows an electrical block diagram of a high voltage circuit, in this case a so-called half-bridge circuit. Van een dergelijke schakeling wordt in de praktijk veel gebruik gemaakt voor de aansturing van gasontladingsbuizen, in het bijzonder verlichting zoals TL, SL en PL, en voor de toerentalregeling van elektromotoren. From such a circuit is widely used in practice for the control of gas discharge tubes, in particular, lighting such as fluorescent, SL and PL, and for the speed control of electric motors.

De brugschakeling omvat twee hoogspanningstransistoren PT1, PT2, die in serie tussen een voedingsgelijkspanning V++ en aarde zijn geschakeld. The bridge circuit comprises two high-voltage transistors PT1, PT2, which are connected in series between a DC supply voltage V ++ and ground. Hier zij overigens opgemerkt dat binnen het kader van de uitvinding geen onderscheid behoeft te worden gemaakt tussen hoogspannings- en vermogenstransistoren, en dienen beide onder de eerste term te worden verstaan. Here, it should be noted that, incidentally, does not distinguish within the scope of the invention to be made between high-voltage and power transistors, and are both to be understood by the first term. De voedingspanning is bijvoorbeeld afkomstig van het openbaar elektriciteitsnet dat een wisselspanning van circa 220 Volt (RMS) voert. The supply voltage for example from the national grid carrying an alternating voltage of approximately 220 V (RMS). Rekening houdend met spanningspieken op het elektriciteitsnet, wordt ervan uitgegaan dat de voedingsspanning V++ maximaal circa 600 Volt bedraagt. Taking into account voltage spikes on the power supply, it is assumed that the supply voltage V ++ is a maximum of approximately 600 volts. De hoogspanningstransistoren PT1, PT2 zijn in dit voorbeeld discrete NMOS-transistoren, terwijl de rest van de halve- brugschakeling in een halfgeleiderlichaam is geïntegreerd. The high-voltage transistors PT1, PT2 in this example are discrete NMOS-transistors, while the rest of the half-bridge circuit is integrated in a semiconductor body. De uitvinding is evenwel ook toepasbaar in het geval dat de hoogspanningstransistoren PT1,PT2 samen met de hoogspanningsschakeling in hetzelfde halfgeleiderlichaam zijn geïntegreerd. However, the invention is also applicable in the case where the high-voltage transistors PT1, PT2, together with the high voltage circuit are integrated in the same semiconductor body. Vooral indien slechts betrekkelijk weinig vermogen behoeft te worden geleverd, verdient de laatste uitvoeringsvorm de voorkeur. Especially if only relatively little power needs to be delivered, the latter embodiment is preferred. Een dergelijke halfgeleiderinrichting, waarin zowel een of meer hoogspanningstransistoren als een schakeling opgebouwd uit laagspanningsschakelelementen zijn geïntegreerd wordt in de engelstalige literatuur gewoonlijk aangeduid als "smart"-of "intelligent power IC" en ook zogenaamde "smart"- of "intelligent power switches" behoren tot de hier bedoelde categorie waarin de uitvinding met voordeel kan worden toegepast. Such a semiconductor device, in which both one or more high-voltage transistors as a circuit built up of low-voltage switching elements are integrated is commonly referred to in the English-language literature as "smart" -or "smart power IC", and also so-called "smart" - or "intelligent power switches" include the category referred to here, in which the invention may advantageously be used.

Aan een ingang IN wordt een hoogfrequent logisch signaal aangeboden met een amplitude van de orde van grootte van 5 Volt. To an input IN is brought to a high frequency logic signal having an amplitude of the order of magnitude of 5 Volt. De frequentie van het signaal kan daarbij van de orde van grootte van enkele tientallen kHz zijn. The frequency of the signal may thereby be of the order of magnitude of a few tens of kHz. Voor de sturing van de poortelektroden 15, 25 van de transistoren PT1, PT2, beschikt de brugschakeling over twee driver-circuits I, II die ieder een transistor besturen. For the control of the gate electrodes 15, 25 of the transistors PT1, PT2, the bridge circuit has two driver circuits I, II, each of which control a transistor.

Met behulp van een levelshift-circuit III wordt het niveau van het logisch signaal aangepast aan de hoogte van het uitgangssignaal, dat aan de uitgang OUT kan worden afgenomen, voordat het logische signaal aan de driver-circuits wordt aangeboden. With the aid of a level shift circuit III, the level of the logic signal is adjusted to the level of the output signal, which can be derived at the output OUT, before the logic signal is applied to the driver circuits. Met behulp van de driver-circuits I, II worden afwisselend de eerste- en de tweede hoogspanningstransistor PT1 resp. With the aid of the driver circuits I, II are alternately the first and the second high-voltage transistor PT1, respectively. PT2 aan en uit geschakeld. PT2 turned on and off. Aan de uitgang OUT verschijnt een bloksignaal Vqut met een amplitude van althans nagenoeg V++ en met de frequentie van het aan de ingang IN aangeboden logische signaal. At the output OUT a signal block Vqut is displayed with an amplitude of at least substantially V ++, and with the frequency of the input IN to the logic signal presented. Dit uitgangssignaal vormt het stuursignaal dat aan de gasontladingsbuis of de elektromotor kan worden toegevoerd. This output signal is the control signal which may be supplied to the gas discharge tube, or the electric motor.

Om de tweede hoogspanningstransistor PT2 te schakelen moet aan de poortelektrode daarvan een stuurspanning worden geleverd die hoger is dan de uitgangsspanning Vqut* Om dit te bereiken is de schakeling voorzien van een zogenaamde bootstrap-configuratie, die een capaciteit C en een diode D omvat. In order to turn the second high-voltage transistor PT2 is to be supplied a control voltage to the gate electrode thereof which is higher than the output voltage Vqut * In order to achieve this, the circuit is provided with a so-called bootstrap configuration, which includes a capacitor C and a diode D. Met behulp hiervan kan de stuurspanning op de poortelektrode van de tweede transistor PT2 circa 15 Volt boven de uitgangsspanning vOUT worden opgeregeld, wat ruimschoots voldoende is om de transistor PT2 in geleiding te brengen. With the aid of this, the control voltage can be on the gate electrode of the second transistor PT2 Vout approximately 15 volts above the output voltage to be up-regulated, which is amply sufficient to bring the transistor PT2 in conduction.

Op de hoogspanningstransistoren PT1, PT2 na, is de halve-brugschakeling volledig in dezelfde halfgeleiderinrichting geïntegreerd wat in figuur 2 voor het driver-circuit II van de tweede hoogspanningstransistor PT2 is weergegeven. On the high-voltage transistors PT1, PT2 after, the half-bridge circuit is fully integrated in the same semiconductor device which is shown in Figure 2 for the driver-circuit II of the second high-voltage transistor PT2. In figuur 3 is een elektrisch vervangingsschema van het tweede driver-circuit II getekend. In figure 3 is an electrical equivalent circuit diagram of the second driver circuit shown II. Afgezien van de aangeboden spanningen, heeft het ander driver-circuit I dezelfde opbouw. Aside from the provided voltages, has the other driver circuit I the same structure.

De inrichting omvat een halfgeleiderlichaam met een substraat 1 van een eerste geleidingstype, in dit geval van p-type silicium, en een daarop liggende halfgeleiderlaag 2 van het tegengestelde geleidingstype, hier een ongeveer 22 ^m dikte n-type siliciumlaag die epitaxiaal op het substraat 1 is gegroeid. The device comprises a semiconductor body having a substrate 1 of a first conductivity type, in this case of p-type silicon, and an overlying semiconductor layer 2 of the opposite conductivity type, here an approximately 22 um thick n-type silicon layer is epitaxially grown on the substrate 1 has been grown. Het substraat 1 is met boor en de epitaxiale laag 2 is met arseen gedoteerd met een concentratie van respectievelijk circa 1,2.104 en 7.104 atomen/cm3. The substrate 1 with boron and the epitaxial layer 2 has been doped with arsenic at a concentration of respectively about 1,2.104, and 7104 atoms / cm3. Lokaal is de epitaxiale laag 2 zwaar met boor gedoteerd, ter vorming van een p-type isolatiezone 4 die zich uitstrekt van het substraat 1 tot het oppervlak 3 van de epitaxiale laag 2. De isolatiezone omringt een eilandvormig deel 5 van de epitaxiale laag 2, dat aan de onderzijde door het substraat 1 is begrensd. Locally, the epitaxial layer 2 is heavily doped with boron to form a p-type isolation region 4 which extends from the substrate 1 to the surface 3 of the epitaxial layer 2. The insulation area surrounds an island-shaped portion 5 of the epitaxial layer 2, in that at the bottom side is bounded by the substrate 1.

In het eilandvormig deel 5, in het navolgende aangeduid als primair eilandvormig deel, bevindt zich volgens de uitvinding een isolatiegebied 6,7 dat een secundair eilandvormig deel 8 van de epitaxiale laag 2 geheel omgeeft. In the island-shaped portion 5, referred to hereinafter as the primary island-shaped part, there is according to the invention, an isolation region 6,7 which includes a secondary island shaped portion 8 of the epitaxial layer 2 entirely surrounds. In dit voorbeeld omgeeft het isolatiegebied een aantal van dergelijke secundaire eilandvormige gebieden, waarvan er in figuur 2 vier zijn getekend. In this example, the isolation region surrounds a plurality of such secondary island-shaped areas, which are shown in Figure 2 four. De secundaire eilandvormige gebieden 8 zijn daardoor elektrisch volledig van elkaar geïsoleerd. The secondary island-shaped regions 8 are thus completely insulated electrically from each other. Het isolatiegebied 6,7 omvat een p-type begraven laag 6 alsmede een aantal p-type halfgeleiderzones 7 die de secundaire eilandvormige delen geheel omringen en zich uitstrekken van de begraven laag 6 tot aan het oppervlak 3. De begraven laag 6 en de halfgeleiderzones 7 zijn evenals de isolatiezone 4 betrekkelijk zwaar met boor gedoteerd en kunnen in dezelfde processtap als de isolatiezone 4 worden aangebracht. The isolation region 6,7 comprises a p-type buried layer 6 and a plurality of p-type semiconductor regions 7 which completely surround the secondary island-shaped portions and extending from the buried layer 6 to the surface 3. The buried layer 6 and the semiconductor zones 7 are as well as the isolation zone 4 are relatively heavy doped with boron and can be included in the same process step as the isolation zone 4 can be applied. Een dergelijke processtap is in veel bestaande fabricageprocessen voorhanden, zodat een dergelijk proces voor de toepassing van de uitvinding niet behoeft te worden uitgebreid. Such a process step is available in many existing manufacturing processes, so that such a process does not need to be expanded for the purposes of the invention. De begraven laag 6 heeft in dit voorbeeld een dikte van circa 6 um en een dosis van ongeveer 1,4.1014 atomen/cm2. The buried layer 6 in this example has a thickness of about 6 um and a dose of about 1,4.1014 atoms / cm 2.

In het primair eilandvormig deel 5 bevindt zich bovendien een tweede begraven laag 9, die van het n-type is en die de eerste, p-type begraven laag 6 van het substraat 1 scheidt en die grenst aan een n-type contactzone 10 welke zich tot het oppervlak 3 uitstrekt. In primary island-shaped section 5 there is in addition a second buried layer 9, which is of the n-type, and which separates the first, p-type buried layer 6 of the substrate 1 and which is adjacent to an n-type contact zone 10, which extends extending to the surface 3. De tweede begraven laag is circa 14 μιη dik en bevat zowel antimoon als fosfor in een dosis van respectievelijk ongeveer 1.1015 en 3.1015 atomen/cm3. The second buried layer is about 14 μιη thick and contains both antimony and phosphorus in a dose of approximately 1.1015 and 3.1015 atoms / cm3. In de praktijk is gebleken dat bij deze dikte en doteringsconcentratie van de tweede begraven laag 9 in combinatie met de hiervoor gegeven dotering van het substraat 1, tussen het isolatiegebied 6,7 en het substraat 1 een spanning kan worden aangelegd van meer dan 700 Volt zonder dat doorslag optreedt. In practice it has been found that with this thickness and doping concentration of the second buried layer 9, in combination with the above-given doping of the substrate 1, between the isolation region 6.7 and the substrate 1, a voltage can be applied to more than 700 volts without breakdown occurring.

In plaats van antimoon kan ook arseen worden toegepast. Instead of arsenic, antimony, may also be used. In beginsel is het ook mogelijk om alleen arseen of antimoon voor de begraven laag 9 toe te passen. In principle it is also possible to only use arsenic or antimony for the buried layer 9. In dat geval dient de begraven laag echter gedurende enige tijd te worden uitgestookt voordat het boor voor de eerste begraven laag wordt aangebracht, om te compenseren voor de aanmerkelijk grotere diffusiesnelheid van boor ten opzichte van antimoon of arseen. In that case, however, the buried layer is to be fired before the drill is arranged in front of the first buried layer for some time, in order to compensate for the considerably greater rate of diffusion of boron with respect to arsenic or antimony. Zonder een dergelijke compensatie is het gevaar groot dat tijdens latere temperatuurstappen, in het bijzonder de groei van de epitaxiale laag, het boor van de eerste begraven laag 6 voorbij de tweede begraven laag 9 diffundeerd en daar de doteringsconcentratie van het substraat 1 verhoogt. Without such a compensation is a great risk that increases during subsequent temperature steps, in particular the growth of the epitaxial layer, the drilling of the first buried layer 6 beyond the second buried diffused layer 9, and as the doping concentration of the substrate 1. Dit leidt tot een sterk verlaagde doorslagspanning van de pn-overgang tussen de tweede begraven laag 9 en het substraat 1, wat de inrichting onbruikbaar kan maken. This leads to a greatly reduced breakdown voltage of the pn junction between the second buried layer 9 and the substrate 1, which the device can render it unusable. Een dergelijke verlaging van de doorslagspanning kan ook worden tegengegaan door, zoals hier, behalve antimoon of arseen tevens fosfor in de tweede begraven laag toe te passen. Such a lowering of the breakdown voltage can also be counteracted by, as here, other than antimony or arsenic is also to apply phosphor in the second buried layer. Fosfor heeft een met boor vergelijkbare diffusiesnelheid waarmee voldoende voor de diffusie van boor kan worden gecompenseerd en een additionele temperatuurstap achterwege kan blijven. Phosphorus has a drill with similar diffusion rate which can be sufficiently compensated for the diffusion of boron, and can be omitted, an additional temperature step.

Een aantal aktieve schakelelementen NI, Tl, P2, N2 van de hoogspanningsschakeling zijn volgens de uitvinding in de secundaire eilandvormige delen 8 aangebracht en onderling verbonden door middel van bedrading 11, die voor de duidelijkheid in de figuur slechts schematisch is weergegeven. A plurality of active switching elements NI, Tl, P2, N2 of the high voltage circuit according to the invention is mounted in the secondary island-shaped parts 8 and interconnected by means of wiring 11, which is shown only schematically for the sake of clarity in the figure. Tijdens bedrijf voeren deze elementen NI, Tl, P2, N2 ten opzichte van het substraat 1 nagenoeg de uitgangsspanning VquT' circa 600 Volt kan bedragen. During operation, these elements perform NI, Tl, P2, N2 with respect to the substrate 1 is substantially the output voltage VquT 'may amount to approximately 600 volts. Doordat echter binnen de schakelelementen NI, Tl, P2, N2 de spanningsverschillen betrekkelijk gering zijn, kunnen desalniettemin "normale" laagspanningselementen worden toegepast. However, because within the switching elements NI, Tl, P2, N2, the voltage differences are relatively small, can nonetheless "normal" low voltage elements are used. In dit geval liggen in de secundaire eilandvormige delen 8 twee laagspanings NMOS-transistoren NI, N2, een laagspannings PMOS-transistor P2 en een laagspannings bipolaire NPN-transistor Tl. In this case, are located in the secondary island-shaped portions 8 laagspanings two NMOS-transistors Nl, N2, a low-voltage PMOS transistor P2 and a low voltage bipolar NPN transistor Tl.

De NMOS-transistoren NI, N2 omvatten, beide in een afzonderlijk n-type eilandvormig gebied 8, een n-type aanvoerzone 61,71 en een n-type afvoerzone 62,72. The NMOS transistors Nl, N2 include, either in a separate island-shaped n-type region 8, an n-type source zone 61,71 and an n-type drain zone 62.72. Daarbij ligt bij de ene transistor NI de aanvoerzone 61 en bij de andere transistor N2 de afvoerzone 72 geheel in een p-type halfgeleiderzone 63 resp. In addition, one transistor is located at the NI at the supply zone 61 and the other transistor N2, the drain region 72 entirely in a p-type semiconductor region 63, respectively. 73, die de zone 61,72 van het overige deel het eilandvormig deel 8 scheidt. 73, that of the remaining part separates the island shaped portion 8 of the zone 61.72. Dit overige deel vormt samen met de andere n-type zone 62 resp. This remaining portion forms, together with the other n-type zone 62, respectively. 71 transistor de afvoerzone resp. Transistor 71 or the drain zone. de aanvoerzone daarvan. the supply zone thereof. De p-type halfgeleiderzone 63, 73 omvat een kanaalgebied van de transistor waarboven een van het halfgeleiderlichaam geïsoleerde poortelektrode 64 resp. The p-type semiconductor region 63, 73 comprises a channel region of the transistor, above which a semiconductor body of the insulated gate electrode 64, respectively. 74 is aangebracht. 74 is disposed.

De PMOS-transistor P2 omvat een in een secundair eilandvormig deel 8 gelegen p-type aan- en afvoerzone 91, 92. Tussen de aan- en afvoerzone 91, 92 is boven een kanaalgebied van de transistor een geïsoleerde poortelektrode 94 aangebracht. The PMOS transistor P2 has a secondary in an island-shaped part 8 is located in p-type source and drain zones 91, 92. Between the source and drain zones 91, 92 is an insulated gate electrode 94 disposed above a channel region of the transistor. De aanvoerzone 91 is via een n-type contactzone 93 met het eilandvormige deel 8 kortgesloten.. The source zone 91 is connected via an n-type contact zone 93 short-circuited with the island-shaped portion 8 ..

In een vierde secundair eilandvormig deel 8 is een bipolaire transistor Tl aangebracht met een n-type emittergebied 51 dat geheel door een p-type basisgebied 52 is omgeven. In a fourth secondary island-shaped part 8 is a bipolar transistor Tl provided with an n-type emitter region 51 which is entirely surrounded by a p-type base region 52. Het omringende eilandvormige deel 8 omvat het collectorgebied van de transistor, dat via een contactzone 53 kan worden aangesloten. The surrounding island-shaped portion 8 comprises the collector region of the transistor, which can be connected via a contact zone 53.

In een p-type halfgeleiderzone 7 is een n-type kathodezone 32 van een diode D2 aangebracht, waarvoor de halfgeleiderzone 7 de anode vormt. In a p-type semiconductor region 7 is an n-type cathode region 32 is arranged of a diode D2, to which the semiconductor zone 7 forms the anode.

Behalve inde secundaire eilandvormige delen 8 zijn in het primaire eilandvormige deel 5 ook een aantal laagspanningsschakelelementen Dl, T2, PI, R aangebracht. In addition to indene secondary island-shaped portions 8 are in the primary island-shaped portion 5 is also a number of low-voltage switch elements Dl, T2, PI, R is arranged. In het primaire eilandvormig deel 5 ligt een p-type kathode 31 van een diode Dl, waarvoor de contactzone 10 de anode vormt. In the primary island-shaped portion 5 is a p-type cathode 31 of a diode Dl, to which the contact zone 10 forms the anode. Verder omvat het primaire eilandvormige deel een p-type basisgebied 42 en een daarin liggend n-type emittergebied 41 van een bipolaire transistor T2, waarvan het eilandvormige deel 5 het collectorgebied omvat en zijn in het eilandvormige deel 5 p-type aan- en afvoerzone 81, 82 van een PMOS-transistor PI met een geïsoleerde poortelektrode 84 aangebracht. Further, the primary island-shaped portion, a p-type base region 42 and a therein underlying n-type emitter region 41 of a bipolar transistor T2, of which the island-shaped portion 5, the collector region comprises and are in the island-shaped portion 5 of p-type source and drain zones 81 , 82 of a PMOS transistor PI with an insulated gate electrode 84 is provided. De aanvoerzone 81 is via een n-type contactzone 83 met het eilandvormige deel 5 kortgesloten. The source zone 81 is connected via an n-type contact zone 83 short-circuited with the island-shaped portion 5. Naast de PMOS-transistor ligt in het eilandvormig deel 5 een p-type weerstandszone 100 van een weerstand R. In addition, the PMOS transistor is located in the island-shaped portion 5, a p-type resistance zone 100 of a resistor R.

Tijdens bedrijf wordt het substraat aan de meest negatieve potentiaal, in dit geval aan aarde, gelegd. During operation, the substrate to the most negative potential, grounded in this case. Het isolatiegebied vormt de uitgang van de brugschakeling en voert de uitgangsspanning VquT die tussen aarde en de voedingsspanning V++ afwisselend hoog en laag is. The isolation region forms the output of the bridge circuit and outputs the output voltage VquT between earth and the supply voltage V ++ is alternately high and low. Tussen het primaire eilandvormige deel 5 en het isolatiegebied 6,7 wordt via de tweede epitaxiale laag een sperspanning van circa 15 Volt gelegd, afkomstig van de bootstrap C, D, zie figuur 1. Binnen primaire eilandvormige deel 5 en binnen de secundaire eilandvormige delen 8 voeren alle zones van de daarin aangebrachte schakelelementen een spanning van minimaal V0ut tot maximaal 15 Volt daarboven. Between the primary island-shaped portion 5 and the isolation region 6,7 is applied a reverse voltage of approximately 15 Volts over the second epitaxial layer, originating from the bootstrap C, D, as shown in Figure 1. Within primary island-shaped portion 5, and within the secondary island-shaped parts 8 perform all the zones of the switching elements arranged therein, a voltage of at least V0ut up to above a maximum of 15 Volts. Door deze geringe potentiaalverschillen kunnen alle zones zeer dicht bij elkaar worden aangebracht, waardoor een aanzienlijke hoeveelheid ruimte wordt bespaard in vergelijking met het geval waarin alle laagspanningsschakelelementen door een aan aarde liggend isolatiegebied zouden zijn omringd. Because of the small potential differences in all of the zones can be arranged very close to each other, so that a considerable amount of space is saved compared with the case where all the low-voltage circuit elements would be surrounded by a horizontal isolation region connected to ground. In dat geval zou voor ieder laagspanningsschakelelement een afstand van ongeveer 0,1 /xm per Volt spanningsverschil moeten worden aangehouden, wat in het beschreven geval met een voedingsspanning van maximaal circa 600 V neerkomt op een afstand van ongeveer 60 μιη per element. In that case, for each low-voltage switching element is a distance to be maintained from about 0.1 / xm per volt potential difference, which in the described case to a supply voltage of up to approximately 600 V is equivalent to a distance of about 60 μιη per element. Doordat volgens de uitvinding de volle voedingsspanning V++ alleen tussen enerzijds het primaire eilandvormig gebied 5 en anderzijds de isolatiezone en het substraat 1 kan komen te staan, behoeft een dergelijke afstand in de hier beschreven halfgeleiderinrichting alleen tussen de isolatiezone 4 en de contactzone 10 te worden aangehouden. Because according to the invention, the full supply voltage V ++ is only possible between on the one hand the primary island-shaped region 5 and on the other hand, the isolation zone and the substrate 1 may come to be, in need of such distance in the semiconductor device described here only to be maintained between the isolation zone 4 and the zone of contact 10 . Om in dit gebied het elektrisch veld aan het oppervlak 3 te reduceren, zijn hier zogenaamde Mguard"-ringen 12 aangebracht. In order to reduce the electric field at the surface 3, in this field, so-called mGuard 'rings 12 are provided here.

Binnen het primaire eilandvormig gebied 5 en de secundaire eilandvormige gebieden gaan alle spanningen met V0ut op en neer, in het bijzonder ook de spanningen op de onderlinge bedrading 11. Hierdoor is er althans nagenoeg geen capacitieve koppeling tussen de bedrading en de onderlinge isolatie en kan de bedrading de onderlinge isolatie 7 zonder signaalverliezen kruisen. Within the primary island-shaped region 5 and the secondary island-shaped regions, all voltages with V0ut up and down, in particular, also the voltages on the common wiring 11. As a result, there is substantially no capacitive coupling between the wiring and the mutual insulation, and may be the wiring crosses the mutual insulation 7 without a signal loss.

Een verder voordeel van de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding is dat door de sperspanning van 15 Volt tussen het primaire eilandvormig deel 5 en de uitgang van de inrichting, ie het isolatiegebied 6,7, een buffer wordt gevormd tegen inductiespanningen afkomstig van een inductieve belasting aan de uitgang. A further advantage of the semiconductor device according to the invention is that by the reverse voltage of 15 volts between the primary island-shaped part 5 and the output of the device, ie, the isolation region 6.7, a buffer is formed against inductive overvoltages caused by an inductive load to the Exit. Zolang een dergelijke inductiespanning in absolute waarde lager dan 15 Volt is, blijven de pn-overgang tussen het isolatiegebied 6,7 en het primair eilandvormig gebied 5 en tussen het eilandvormig gebied 5 en het substraat 1 gesperd. As long as such an induction voltage in absolute value is lower than 15 volts, the p-n junction remaining between the isolation region 6.7 and the primary island-shaped region 5 and between the island-shaped region 5 and the substrate 1 is cut off.

Hoewel de uitvinding in het voorgaande aan de hand van slechts een uitvoeringsvoorbeeld is beschreven, zijn binnen het kader van de uitvinding nog vele variatie mogelijk. Although the invention has in the foregoing with reference to only one embodiment has been described, many variations are still possible within the scope of the invention. Zo kunnen in de eerste plaats in het beschreven voorbeeld gegeven geleidingstypen, alle tegelijk, door hun tegengestelde worden vervangen, onder aanpassing van de polariteit van de aangeboden spanningen. Thus, in the first place, in the described exemplary conductivity types, all at the same time, to be replaced by their opposite types, with adaptation of the polarity of the voltages presented.

Zoals reeds is opgemerkt kunnen behalve de hoogspannings geïntegreerde schakeling ook de aan te sturen hoogspanningstransistoren in de inrichting zijn geïntegreerd. As already stated, in addition to the high voltage integrated circuit may also send high-voltage transistors are integrated in the apparatus at the. De hoogspanningstransistoren zijn in dat geval bijvoorbeeld laterale DMOS-transistoren met een n-type aan en afvoerzone, waarbij de transistoren ieder in ee afzonderlijk, door de isolatiezone omgeven eilandvormig deel van de halfgeleiderlaag zijn aangebracht. The high-voltage transistors are in that case, for example, lateral DMOS transistors having an n-type, and drain zone, wherein the transistors in each ee separately, by the isolation zone surrounding island-shaped part of the semiconductor layer are arranged.

In plaats van een pn-overgang kan de isolatiezone ook dielektrische isolatie, zoals locos of een al dan niet met isolerend materiaal gevulde groef, omvatten. Instead of a p-n junction, the insulating zone may also dielectric insulation, such as a locos or whether or not with insulating material-filled groove, include. Ditzelfde geldt voor de zijdelingse isolatie van de secundaire eilandvormige gebieden. The same is true for lateral insulation of the secondary island-shaped areas.

Verder is het mogelijk om de tweede begraven laag van het tweede geleidingstype weg te laten, waarbij het isolatiegebied door een deel van de halfgeleiderlaag van het substraat is gescheiden. Further, it is possible to omit the second buried layer of the second conductivity type, wherein the isolation region is separated by a part of the semiconductor layer of the substrate. In het hierboven gegeven voorbeeld wordt in dat geval een additionele n-type zone aangebracht ter vorming van een anodezone voor de diode Dl. In the example given above is in that case arranged an additional n-type zone in order to form an anode region of the diode Dl.

Behalve in de hier gegeven uitvoeringsvorm van een halve brugschakeling kan de uitvinding in het algemeen steeds met voordeel worden toegepast in halfgeleiderinrichtingen waarin andere uitvoeringsvormen van de brugschakeling of andere hoogspanningsschakelingen zijn geïntegreerd. In addition to be used in semiconductor devices in which other embodiments of the bridge circuit, or other high-voltage circuits are integrated in the given here embodiment of a half-bridge circuit, the invention can, in general, always with advantage.

Claims (11)

1. Halfgeleiderinrichting met halfgeleiderlichaam voorzien van een hoogspannings geïntegreerde schakeling, omvattende een substraat van een eerste geleidingstype dat is bedekt met een halfgeleiderlaag van een tweede, tegengestelde geleidingstype, waarbij in de halfgeleiderlaag een isolatiezone is aangebracht die zich over de gehele dikte van de halfgeleiderlaag uitstrekt en een eilandvormig deel daarvan omringt, met het kenmerk, dat in het genoemde, primair eilandvormig deel van de halfgeleiderlaag een secundair eilandvormig deel geheel door een isolatiegebied is omgeven, dat het isolatiegebied een begraven laag van het eerste geleidingstype omvat, dat de begraven laag door een deel van de halfgeleiderlaag van het substraat is gescheiden, dat de doteringsconcentratie en dikte van het tussen de begraven laag en het substraat gelegen deel van de halfgeleiderlaag zodanig zijn dat tussen de begraven laag en het substraat een spanning van ten minste 100 v kan worden aangelegd zonder dat do 1. A semiconductor device having semiconductor body is provided with a high voltage integrated circuit, comprising a substrate of a first conductivity type which is covered with a semiconductor layer of a second, opposite conductivity type, in which is arranged an insulation zone in the semiconductor layer that extends over the entire thickness of the semiconductor layer and surrounds an island-shaped part of it, characterized in that a secondary island-shaped part is completely surrounded by an isolation region into said primary island-shaped part of the semiconductor layer, that the insulating region comprises a buried layer of the first conductivity type, in that the buried layer by a portion of the semiconductor layer of the substrate has been separated, that the doping concentration and thickness of the between the buried layer and the substrate portion of the semiconductor layer such that a voltage of at least 100 v can be applied between the buried layer and the substrate do without orslag optreedt en dat in het secundair eilandvormig deel een aktief schakelelement van de geïntegreerde schakeling althans gedeeltelijk is opgenomen. orslag occurs and that an active circuit element of the integrated circuit in the island-shaped secondary portion is at least partially accommodated.
2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat. 2. A semiconductor device as claimed in claim 1, characterized in that. het isolatiegebied een halfgeleiderzone van het eerste geleidingstype omvat die het secundair eilandvormig deel omringt en zich uitstrekt van de begraven laag tot aan het oppervlak van het halfgeleiderlichaam. the insulating region comprises a semiconductor zone of the first conductivity type that surrounds the secondary island-shaped part and extending from the buried layer to the surface of the semiconductor body.
3. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat de isolatiezone een halfgeleiderzone van het eerste geleidingstype omvat, die zich uitstrekt van het substraat tot aan het. 3. A semiconductor device as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the insulating zone comprises a semiconductor zone of the first conductivity type, those of the substrate extending down to the. oppervlak van het halfgeleiderlichaam. surface of the semiconductor body.
4. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk dat in het primair eilandvormig deel van de halfgeleiderlaag zich een tweede begraven laag van het tweede geleidingstype bevindt, die de eerste begraven laag van het substraat scheidt. 4. A semiconductor device as claimed in claim 1, 2 or 3, characterized in that, in the primary portion of the island-shaped semiconductor layer is a second buried layer of the second conductivity type, which separates the first buried layer from the substrate.
5. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 4 met het kenmerk dat de eerste begraven laag van het p-type is en met boor is gedoteerd en dat. 5. A semiconductor device as claimed in claim 4, characterized in that said first buried layer of the p-type and is doped with boron and that. de tweede begraven laag van het n-type is en zowel met fosfor als met arseen of antimoon is gedoteerd. the second buried layer of the n-type and both with phosphorus as well as with arsenic or antimony is doped.
6. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorafgaande conclusies met het kenmerk dat het schakelelement een veldeffecttransistor omvat met een in het secundair eilandvormig deel gelegen aanvoerzone en afvoerzone die door een kanaalgebied van een tegengesteld geleidingstype van elkaar zijn gescheiden en met een boven het kanaalgebied liggende poortelektrode. 6. A semiconductor device according to any one of the preceding claims, characterized in that the switching element comprises a field effect transistor having a secondary island-shaped part located source zone and drain zone, which are separated by a channel region of an opposite conductivity type from each other, and with a gate electrode situated above the channel region.
7. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 6 met het kenmerk dat. 7. A semiconductor device as claimed in claim 6, characterized in that. de aan- en afvoerzone van het tweede geleidingstype zijn, dat in het secundair eilandvormig deel een halfgeleiderzone van het eerste geleidingstype is aangebracht die de aanvoerzore of de afvoerzone geheel omgeeft en dat het secundair eilandvormig deel respectievelijk de afvoerzone of de aanvoerzone van de transistor vormt. the source and drain zones are of the second conductivity type, which is arranged in the secondary island-shaped part, a semiconductor zone of the first conductivity type, which completely surrounds the aanvoerzore or the drain zone, and which forms the secondary island-shaped part, respectively, the drain region or the source zone of the transistor.
8. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorafgaande conclusies met het kenmerk dat het isolatiegebied een aantal secundaire eilandvormige delen geheel omgeeft en onderling van elkaar isoleerd en dat in de secundaire eilandvormige delen een aantal aktieve schakelelementen althans gedeeltelijk zijn aangebracht die door bedrading onderling zijn verbonden. 8. A semiconductor device according to any one of the preceding claims, characterized in that the isolation region completely surrounds a number of second island-like portions and mutually insulated from each other and that a plurality of active switching elements are disposed at least partly in the secondary island-shaped portions which are interconnected by wiring.
9. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 8 met het kenmerk dat in een eerste secundair eilandvormig deel een aan- en afvoerzone van een veldeffecttransistor zijn gelegen en dat in een tweede secundair eilandvormig deel zich een bipolaire transistor bevindt. 9. A semiconductor device as claimed in claim 8, characterized in that a source and drain zones of a field effect transistor are located in a secondary first island-shaped part, and that in a second island-shaped secondary part is located a bipolar transistor.
10. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 9 met het kenmerk dat de bipolaire transistor een een emittergebied en een colectorgebied van het tweede geleidingstype en een tussenliggend basisgebied van het eerste geleidingstype omvat, dat het basisgebied een in het tweede secundair eilandvormig deel gelegen halfgeleiderzone van het eerste geleidingstype omvat en dat het overige deel van het tweede secundair eilandvormig deel het collectorgebied omvat. 10. A semiconductor device according to claim 9, characterized in that the bipolar transistor includes an emitter region, and a colectorgebied of the second conductivity type and an intermediate base region of the first conductivity type, in that the base region comprises a second secondary island-shaped part situated semiconductor zone of the first conductivity type and which comprises the remaining part of the secondary second island-shaped part the collector region.
11. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat buiten het isolatiegebied in het primaire eilandvormige deel van de halfgeleiderlaag een tweede actief schakelelement is aangebracht. 11. A semiconductor device according to any one of the preceding claims, characterized in that a second active switching element is disposed outside of the isolation region in the primary portion of the island-shaped semiconductor layer.
NL8902345A 1989-09-20 1989-09-20 A semiconductor device having a high voltage integrated circuit. NL8902345A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8902345A NL8902345A (en) 1989-09-20 1989-09-20 A semiconductor device having a high voltage integrated circuit.
NL8902345 1989-09-20

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8902345A NL8902345A (en) 1989-09-20 1989-09-20 A semiconductor device having a high voltage integrated circuit.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8902345A true NL8902345A (en) 1991-04-16

Family

ID=19855331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8902345A NL8902345A (en) 1989-09-20 1989-09-20 A semiconductor device having a high voltage integrated circuit.

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL8902345A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6169801B1 (en) 1998-03-16 2001-01-02 Midcom, Inc. Digital isolation apparatus and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6169801B1 (en) 1998-03-16 2001-01-02 Midcom, Inc. Digital isolation apparatus and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1145326B1 (en) Cellular trench-gate field-effect transistors
CA1131801A (en) Semiconductor device
US4961100A (en) Bidirectional field effect semiconductor device and circuit
US4145703A (en) High power MOS device and fabrication method therefor
US6911694B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating such device
US4412142A (en) Integrated circuit incorporating low voltage and high voltage semiconductor devices
JP3575908B2 (en) Semiconductor device
EP1231645B1 (en) Thin film SOI semiconductor device
US5079608A (en) Power MOSFET transistor circuit with active clamp
EP0634798A1 (en) Semiconductor device with an MOST provided with an extended drain region for high voltages
EP0760529A2 (en) Lateral IGBT
US6388286B1 (en) Power semiconductor devices having trench-based gate electrodes and field plates
JP4129306B2 (en) Vertical semiconductor device controllable by field effect and manufacturing method thereof
EP0081269B1 (en) Insulated-gate field-effect transistors
US5164802A (en) Power vdmosfet with schottky on lightly doped drain of lateral driver fet
US6362505B1 (en) MOS field-effect transistor with auxiliary electrode
US5365099A (en) Semiconductor device having high energy sustaining capability and a temperature compensated sustaining voltage
US6190948B1 (en) Method of forming power semiconductor devices having overlapping floating field plates for improving breakdown voltage capability
US4667393A (en) Method for the manufacture of semiconductor devices with planar junctions having a variable charge concentration and a very high breakdown voltage
EP0557253B1 (en) VDMOS transistor with improved breakdown characteristics
US5041895A (en) Mixed technology integrated device comprising complementary LDMOS power transistors, CMOS and vertical PNP integrated structures having an enhanced ability to withstand a relatively high supply voltage
US20030218186A1 (en) Semiconductor device
US4862233A (en) Integrated circuit device having vertical MOS provided with Zener diode
KR100374898B1 (en) Integrated circuit with semiconductor comprising a structure for protection against electrostatic discharges
US6445038B1 (en) Silicon on insulator high-voltage switch

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed