NL8902345A - HV integrated circuit for intelligent power supply - uses buried layer and isolation barrier to reduce risk of short circuits - Google Patents

HV integrated circuit for intelligent power supply - uses buried layer and isolation barrier to reduce risk of short circuits 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
zone
shaped part
conductivity type
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
Publication of NL8902345A publication Critical patent/NL8902345A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te EindhovenN.V. Philips' Incandescent lamp factories in Eindhoven

Halfgeleiderinrichting met een hoogspannings geïntegreerde schakeling.Semiconductor device with 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 invention relates to a semiconductor device with a semiconductor body comprising 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, wherein an insulation zone is arranged in the semiconductor layer over the entire thickness of the semiconductor layer 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. 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. 300V kan weerstaan.Such a device is known from "IEEE Trans on El. Devices, Vol. ED-33, No. 12 Dec. 1986", which describes a semiconductor device in which an n-type epitaxial layer lying on a p-type silicon substrate is relatively heavy doped p-type isolation zones are divided into a number of separate insulated n-type island-shaped parts. In such an island-shaped part, a high-voltage transistor is arranged, for example a vertical or lateral DMOS transistor, which, during operation, has a voltage of up to approximately 290V resp. 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.The hot substrate lies on earth, so that at least substantially the same high voltage is present between the island-shaped part in which the DM0S is applied and the substrate.

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

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

Halfgeleiderinrichtingen voorzien van een intelligent power I.C. 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. Daarnaast is het mogelijk dat de halfgeleiderinrichting alleen het aanstuurcircuit bevat en voor de hoogspanningstransistoren discrete transistoren worden toegepast.Semiconductor devices equipped with an intelligent power I.C. or switch can be used, for example, for the electronic ignition of internal combustion engines for controlling gas discharge tubes, in particular lighting such as TL, SL and PL, and for the speed control of electric motors and the like. In addition, it is possible that the semiconductor device only contains the driving circuit and discrete transistors are used for the high voltage transistors.

Hoewel tijdens bedrijf de spanningsverschillen binnen de laagspannings schakelelementen betrekkelijk laag zijn, voeren i.e. 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, i.e. with respect to the common substrate, they carry 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. 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. 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.In the known semiconductor device, this places special demands on the location of such a low-voltage element relative to the substrate and the p-type insulating zone associated therewith which surrounds the island-shaped part in which the switching element is arranged. To prevent breakdown, there must be a distance of approximately 0.1 µm per Volt voltage difference between the switching element on the one hand and the isolation zone and the substrate on the other, which amounts to 25 µm at a voltage difference of 250V. This takes up space which, even with a relatively low number of low-voltage switching elements arranged in separate, island-shaped parts, can form a substantial part of the total surface of the device.

Bovendien kan de plaatsing van laagspanningsschakelelementen in afzonderlijke eilandvormige delen van de bekende inrichting gemakkelijk leiden tot signaalverliezen. Dit wordt veroorzaakt doordat onderlinge bedrading tussen laagspanningsschakelelementen uit verschillende eilandvormige delen de aan aarde liggende p-type isolatiezone dient te kruisen. De bedrading zal daarbij door een dielektrische laag van de isolatiezone zijn geïsoleerd. Het door de bedrading gevoerde hoogspannings wisselsignaal zal door de capacitieve koppeling van de bedrading met de isolatiezone gedeeltelijk naar aarde weglekken.In addition, the placement of low voltage switching elements in separate island-shaped parts of the known device can easily lead to signal losses. This is due to the fact that inter-wiring between low-voltage switching elements from different island-shaped parts has to cross the earthed p-type isolation zone. The wiring will be insulated from the insulation zone by a dielectric layer. The high voltage AC signal carried by the wiring will partially leak to earth due to the capacitive coupling of the wiring to the insulation zone.

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 object of the invention is inter alia to provide a semiconductor device with a high-voltage integrated circuit, in which low-voltage switching elements can be operated at high voltage, but wherein the drawbacks mentioned at least occur to a much lesser extent.

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, a semiconductor device of the type mentioned in the preamble is characterized in that in the said primary island-shaped part of the semiconductor layer, a secondary island-shaped part is completely surrounded by an insulating region, the insulating region comprising a buried layer of the first conductivity type, which the buried layer is separated by a portion of the semiconductor layer from the substrate, such that the doping concentration and thickness of the portion of the semiconductor layer located between the buried layer and the substrate are such that a voltage of at least 100V between the buried layer and the substrate can be applied without breakdown occurring and that an active switching element of the integrated circuit is at least partly included in the secondary island-shaped part.

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 insulating region additionally comprises a semiconductor zone of the first conductivity type, which surrounds the secondary island-shaped part 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. Tijdens bedrijf wordt het isolatiegebied op althans nagenoeg dezelfde potentiaal gezet als de bedrijfsspanning van het aktieve schakelelement. 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. Door dit geringe spanningsverschil kan het schakelelement ondanks diens hoge bedrijfsspanning op geringe afstand van het isolatiegebied worden aangebracht. 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.The isolation area can be understood as a quasi-substrate which can be applied to a potential different from the substrate. During operation, the isolation area is set at substantially the same potential as the operating voltage of the active switching element. The voltage difference between the active switching element and the surrounding insulation is therefore small compared to the difference between the operating voltage of the switching element and the voltage of the substrate. Due to this small voltage difference, the switching element can be arranged at a small distance from the isolation area despite its high operating voltage. Especially if the insulating area surrounds a number of secondary island-shaped parts, wherein a number of active switching elements are arranged in the secondary island-shaped parts, this leads to a considerable saving of space compared to 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. Signaalverliezen als gevolg van de capacitieve koppeling tussen de bedrading en het isolatiegebied kunnen hierdoor tot een minimum worden beperkt. Dit is in het bijzonder het geval, indien op het isolatiegebied althans nagenoeg hetzelfde (wissel)signaal wordt aangelegd als op de bedrading. 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. 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.Moreover, in the device according to the invention, the mutual wiring between switching elements arranged in different secondary island-shaped parts surrounded by the insulating region need only cross the insulating region which is at substantially the same voltage as the wiring. Signal losses due to the capacitive coupling between the wiring and the isolation area can be minimized. This is in particular the case if at least substantially the same (alternating) signal is applied to the insulation area as to the wiring. A device of the type described here is often used for controlling an inductive load, for example the electronic ignition of a combustion engine, a gas discharge tube or an electric motor. When an induction voltage occurring when switching such a load is applied directly across the pn junction of the substrate with the semiconductor layer, this pn junction can become conductive, whereby the substrate is short-circuited with the semiconductor layer.

De inrichting volgens de uitvinding biedt de mogelijkheid het isolatiegebied als uitgang te gebruiken. Hierdoor kan in de inrichting volgens de uitvinding een dergelijke kortsluiting worden vermeden althans aanmerkelijk worden tegengegaan. 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. 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.The device according to the invention offers the possibility of using the isolation area as an exit. As a result, in the device according to the invention such a short circuit can be avoided or at least considerably counteracted. In this case, the reverse voltage applied across the pn junction between the insulating region and the semiconductor layer forms a buffer with which any induction voltage can be absorbed. If the induction voltage is less than the reverse voltage, both the pn junction between the semiconductor layer and the insulating region and the pn junction between the semiconductor layer and the substrate remain tense in the reverse direction.

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

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

Figuur 1 toont schematisch een elektrisch blokschema van een hoogspanningsschakeling, in dit geval een zogenaamde halve-brugschakeling. 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.Figure 1 schematically shows an electrical block diagram of a high-voltage circuit, in this case a so-called half-bridge circuit. In practice, such a circuit is widely used for the control of gas discharge tubes, in particular lighting such as TL, 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. 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. De voedingspanning is bijvoorbeeld afkomstig van het openbaar elektriciteitsnet dat een wisselspanning van circa 220 Volt (RMS) voert. Rekening houdend met spanningspieken op het elektriciteitsnet, wordt ervan uitgegaan dat de voedingsspanning V++ maximaal circa 600 Volt bedraagt. De hoogspanningstransistoren PT1, PT2 zijn in dit voorbeeld discrete NMOS-transistoren, terwijl de rest van de halve- brugschakeling in een halfgeleiderlichaam is geïntegreerd. De uitvinding is evenwel ook toepasbaar in het geval dat de hoogspanningstransistoren PT1,PT2 samen met de hoogspanningsschakeling in hetzelfde halfgeleiderlichaam zijn geïntegreerd. Vooral indien slechts betrekkelijk weinig vermogen behoeft te worden geleverd, verdient de laatste uitvoeringsvorm de voorkeur. 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 I.C." en ook zogenaamde "smart"- of "intelligent power switches" behoren tot de hier bedoelde categorie waarin de uitvinding met voordeel kan worden toegepast.The bridge circuit includes two high voltage transistors PT1, PT2, which are connected in series between a DC supply voltage V ++ and ground. It should also be noted here that, within the scope of the invention, no distinction must be made between high-voltage and power transistors, and both are to be understood by the first term. The supply voltage comes, for example, from the public electricity network that carries an alternating voltage of approximately 220 volts (RMS). Taking into account voltage peaks on the electricity grid, it is assumed that the supply voltage V ++ is maximum 600 volts. The high voltage transistors PT1, PT2 in this example are discrete NMOS transistors, while the rest of the semiconductor circuit is integrated in a semiconductor body. However, the invention is also applicable in the case where the high voltage transistors PT1, PT2 are integrated together with the high voltage circuit in the same semiconductor body. Especially if only relatively little power needs to be supplied, the latter embodiment is preferred. Such a semiconductor device, in which both one or more high-voltage transistors and a circuit built up of low-voltage switching elements are integrated, is commonly referred to in the English literature as "smart" or "intelligent power I.C." and so-called "smart" or "intelligent power switches" also belong to the category referred to herein in which the invention can be advantageously applied.

Aan een ingang IN wordt een hoogfrequent logisch signaal aangeboden met een amplitude van de orde van grootte van 5 Volt. De frequentie van het signaal kan daarbij van de orde van grootte van enkele tientallen kHz zijn. 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.A high-frequency logic signal with an amplitude of the order of magnitude of 5 volts is applied to an input IN. The frequency of the signal can be of the order of a few tens of kHz. For controlling the gate electrodes 15, 25 of the transistors PT1, PT2, the bridge circuit has two driver circuits I, II, each of which controls 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. Met behulp van de driver-circuits I, II worden afwisselend de eerste- en de tweede hoogspanningstransistor PT1 resp. PT2 aan en uit geschakeld. 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. Dit uitgangssignaal vormt het stuursignaal dat aan de gasontladingsbuis of de elektromotor kan worden toegevoerd.Using a levelshift circuit III, the level of the logic signal is adjusted to the level of the output signal that can be taken at the OUT output before the logic signal is applied to the driver circuits. With the aid of the driver circuits I, II, the first and second high voltage transistors PT1 and 1 are alternately switched. PT2 switched on and off. A block signal Vqut with an amplitude of at least substantially V ++ and with the frequency of the logic signal applied to the input IN appears at the output OUT. This output signal forms the control signal which can be applied 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. 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.In order to switch the second high voltage transistor PT2, a control voltage must be supplied to its gate electrode 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 capacitance C and a diode D. With the aid of this, the control voltage on the gate electrode of the second transistor PT2 can be adjusted approximately 15 Volt above the output voltage vOUT, which is amply sufficient to conduct the transistor PT2.

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. In figuur 3 is een elektrisch vervangingsschema van het tweede driver-circuit II getekend. Afgezien van de aangeboden spanningen, heeft het ander driver-circuit I dezelfde opbouw.Except for the high voltage transistors PT1, PT2, the half-bridge circuit is fully integrated in the same semiconductor device shown in Figure 2 for the driver circuit II of the second high voltage transistor PT2. Figure 3 shows an electrical replacement diagram of the second driver circuit II. Apart from the voltages offered, the other driver circuit I has 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. 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. 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.The device comprises a semiconductor body with a substrate 1 of a first conductivity type, in this case of p-type silicon, and a semiconductor layer 2 of the opposite conductivity type 2 lying thereon, here an approximately 22 µm thick n-type silicon layer which is epitaxial on the substrate 1 has grown. The substrate 1 is with boron and the epitaxial layer 2 is doped with arsenic at a concentration of about 1.2.104 and 7.104 atoms / cm 3, respectively. Locally, the epitaxial layer 2 is heavily doped with boron to form a p-type isolation zone 4 extending from the substrate 1 to the surface 3 of the epitaxial layer 2. The isolation zone surrounds an island-shaped portion 5 of the epitaxial layer 2, which is bounded at the bottom 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 dit voorbeeld omgeeft het isolatiegebied een aantal van dergelijke secundaire eilandvormige gebieden, waarvan er in figuur 2 vier zijn getekend. De secundaire eilandvormige gebieden 8 zijn daardoor elektrisch volledig van elkaar geïsoleerd. 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. Een dergelijke processtap is in veel bestaande fabricageprocessen voorhanden, zodat een dergelijk proces voor de toepassing van de uitvinding niet behoeft te worden uitgebreid. De begraven laag 6 heeft in dit voorbeeld een dikte van circa 6 um en een dosis van ongeveer 1,4.1014 atomen/cm2.In the island-shaped part 5, hereinafter referred to as the primary island-shaped part, according to the invention there is an insulating region 6,7 which completely surrounds a secondary island-shaped part 8 of the epitaxial layer 2. In this example, the isolation area surrounds a number of such secondary island-shaped areas, four of which are shown in Figure 2. The secondary island-shaped regions 8 are therefore electrically completely insulated from each other. The isolation area 6,7 comprises a p-type buried layer 6 as well as a number of p-type semiconductor zones 7 which completely surround the secondary island-shaped parts and extend from the buried layer 6 to the surface 3. The buried layer 6 and the semiconductor zones 7 Like the isolation zone 4, they are relatively heavily doped with boron and can be applied in the same process step as the isolation zone 4. Such a process step is available in many existing manufacturing processes, so that such a process need not be extended for the application of the invention. The buried layer 6 in this example has a thickness of about 6 µm and a dose of about 1.4.1014 atoms / cm2.

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. 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. 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 the primary island-shaped part 5 there is furthermore a second buried layer 9, which is of the n-type and which separates the first, p-type buried layer 6 from the substrate 1 and which is adjacent to an n-type contact zone 10 which is located until the surface 3 extends. The second buried layer is approximately 14 µm thick and contains both antimony and phosphorus at a dose of approximately 1.1015 and 3.1015 atoms / cm3, respectively. It has been found in practice that at this thickness and doping concentration of the second buried layer 9 in combination with the doping of the substrate 1 given above, a voltage of more than 700 Volts can be applied between the isolation area 6,7 and the substrate 1 without that breakdown occurs.

In plaats van antimoon kan ook arseen worden toegepast. In beginsel is het ook mogelijk om alleen arseen of antimoon voor de begraven laag 9 toe te passen. 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. 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. 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. 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. Fosfor heeft een met boor vergelijkbare diffusiesnelheid waarmee voldoende voor de diffusie van boor kan worden gecompenseerd en een additionele temperatuurstap achterwege kan blijven.Arsenic can also be used instead of antimony. In principle, it is also possible to use only arsenic or antimony for the buried layer 9. In that case, however, the buried layer must be fired for some time before the boron for the first buried layer is applied to compensate for the markedly greater diffusion rate of boron to antimony or arsenic. Without such compensation, there is a great risk that during subsequent temperature steps, in particular the growth of the epitaxial layer, the boron of the first buried layer 6 diffuses beyond the second buried layer 9 and increases the doping concentration of the substrate 1 there. This leads to a greatly reduced breakdown voltage of the pn junction between the second buried layer 9 and the substrate 1, which can render the device unusable. Such a decrease in the breakdown voltage can also be counteracted by, as here, in addition to using antimony or arsenic, also applying phosphorus in the second buried layer. Phosphorus has a diffusion rate comparable to boron, with which it is possible to compensate sufficiently for the diffusion of boron and to omit 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. Tijdens bedrijf voeren deze elementen NI, Tl, P2, N2 ten opzichte van het substraat 1 nagenoeg de uitgangsspanning VquT' circa 600 Volt kan bedragen. Doordat echter binnen de schakelelementen NI, Tl, P2, N2 de spanningsverschillen betrekkelijk gering zijn, kunnen desalniettemin "normale" laagspanningselementen worden toegepast. 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.According to the invention, a number of active switching elements N1, T1, P2, N2 of the high-voltage circuit are arranged in the secondary island-shaped parts 8 and interconnected by means of wiring 11, which is shown only schematically in the figure for the sake of clarity. During operation, these elements N1, T1, P2, N2 carry substantially the output voltage VquT 'relative to the substrate 1, which may amount to approximately 600 volts. However, because the voltage differences within the switching elements N1, T1, P2, N2 are relatively small, "normal" low-voltage elements can nevertheless be used. In this case, in the secondary island-shaped parts 8 there are two low-voltage NMOS transistors N1, N2, a low-voltage PMOS transistor P2 and a low-voltage bipolar NPN transistor T1.

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. 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. 73, die de zone 61,72 van het overige deel het eilandvormig deel 8 scheidt. Dit overige deel vormt samen met de andere n-type zone 62 resp. 71 transistor de afvoerzone resp. de aanvoerzone daarvan. De p-type halfgeleiderzone 63, 73 omvat een kanaalgebied van de transistor waarboven een van het halfgeleiderlichaam geïsoleerde poortelektrode 64 resp. 74 is aangebracht.The NMOS transistors N1, N2 include, both in a separate n-type island region 8, an n-type supply zone 61.71 and an n-type drain zone 62.72. At one transistor N1, the supply zone 61 and at the other transistor N2, the drain zone 72 lies entirely in a p-type semiconductor zone 63, respectively. 73, which separates the zone 61, 72 from the remaining part of the island-shaped part 8. This remaining part forms together with the other n-type zone 62 resp. 71 transistor the drain zone resp. its supply zone. The p-type semiconductor region 63, 73 comprises a channel region of the transistor above which a gate electrode 64 and 64 isolated from the semiconductor body, respectively. 74 has been applied.

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. De aanvoerzone 91 is via een n-type contactzone 93 met het eilandvormige deel 8 kortgesloten..The PMOS transistor P2 comprises a p-type supply and drain zone 91, 92 located in a secondary island-shaped part 8. An insulated gate electrode 94 is arranged between the supply and drain zone 91, 92 above a channel region of the transistor. The supply zone 91 is short-circuited with the island-shaped part 8 via an n-type contact zone 93.

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. Het omringende eilandvormige deel 8 omvat het collectorgebied van de transistor, dat via een contactzone 53 kan worden aangesloten.In a fourth secondary island-shaped part 8, a bipolar transistor T1 is provided with an n-type emitter region 51 completely surrounded by a p-type base region 52. The surrounding island-shaped part 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 zone 7, an n-type cathode zone 32 of a diode D2 is arranged, for 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 het primaire eilandvormig deel 5 ligt een p-type kathode 31 van een diode Dl, waarvoor de contactzone 10 de anode vormt. 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. De aanvoerzone 81 is via een n-type contactzone 83 met het eilandvormige deel 5 kortgesloten. Naast de PMOS-transistor ligt in het eilandvormig deel 5 een p-type weerstandszone 100 van een weerstand R.In addition to the secondary island-shaped parts 8, a number of low-voltage switching elements D1, T2, PI, R are also arranged in the primary island-shaped part 5. In the primary island-shaped part 5 there is a p-type cathode 31 of a diode D1, for which the contact zone 10 forms the anode. Furthermore, the primary island-shaped part comprises a p-type base region 42 and an n-type emitter region 41 therein of a bipolar transistor T2, the island-shaped part 5 of which comprises the collector region, and in the island-shaped part 5 the p-type supply and discharge zone 81 82 of a PMOS transistor PI with an insulated gate electrode 84 applied. The supply zone 81 is short-circuited via an n-type contact zone 83 with the island-shaped part 5. Next to the PMOS transistor, in the island-shaped part 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. 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. 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. 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. 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. 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. Om in dit gebied het elektrisch veld aan het oppervlak 3 te reduceren, zijn hier zogenaamde Mguard"-ringen 12 aangebracht.During operation, the substrate is applied to the most negative potential, in this case to ground. The isolation area forms the output of the bridge circuit and carries the output voltage VquT which is alternately high and low between ground and the supply voltage V ++. Between the primary island-shaped part 5 and the isolation area 6,7, a reverse voltage of approximately 15 volts is applied via the second epitaxial layer, originating from the bootstrap C, D, see figure 1. Within primary island-shaped part 5 and within the secondary island-shaped parts 8 all zones of the switching elements arranged therein carry a voltage of at least V0ut to a maximum of 15 Volt above. Due to these small potential differences, all zones can be arranged very close to each other, saving a considerable amount of space compared to the case where all low-voltage switch elements would be surrounded by an earthed insulating region. In that case, a distance of about 0.1 / xm per Volt of voltage difference should be maintained for each low-voltage switching element, which in the case described, with a supply voltage of a maximum of about 600 V, equates to a distance of about 60 µm per element. Since, according to the invention, the full supply voltage V ++ can only be placed between the primary island-shaped region 5 on the one hand and the insulating zone and the substrate 1 on the other, such a distance need only be maintained in the semiconductor device described here between the insulating zone 4 and the contact zone 10. . In order to reduce the electric field at the surface 3 in this area, 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 rise and fall with V0ut, in particular also the voltages on the mutual wiring 11. As a result, there is at least virtually no capacitive coupling between the wiring and the mutual insulation and the wiring cross the mutual insulation 7 without signal losses.

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, i.e. het isolatiegebied 6,7, een buffer wordt gevormd tegen inductiespanningen afkomstig van een inductieve belasting aan de uitgang. 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.A further advantage of the semiconductor device according to the invention is that the reverse voltage of 15 volts between the primary island-shaped part 5 and the output of the device, ie the insulation area 6,7, forms a buffer against induction voltages originating from an inductive load on the Exit. As long as such an induction voltage in absolute value is less than 15 volts, the pn junction between the isolation region 6,7 and the primary island-shaped region 5 and between the island-shaped region 5 and the substrate 1 remains blocked.

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. 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.Although the invention has been described above with reference to only one exemplary embodiment, many variations are still possible within the scope of the invention. For example, in the example described above, conductivity types, all at the same time, can be replaced by their opposite ones, while adjusting the polarity of the applied voltages.

Zoals reeds is opgemerkt kunnen behalve de hoogspannings geïntegreerde schakeling ook de aan te sturen hoogspanningstransistoren in de inrichting zijn geïntegreerd. 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.As already noted, in addition to the high-voltage integrated circuit, the high-voltage transistors to be controlled can also be integrated in the device. The high voltage transistors in that case are, for example, lateral DMOS transistors with an n-type supply and drain zone, the transistors each being arranged in a separate island-shaped part of the semiconductor layer surrounded by the insulation zone.

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. Ditzelfde geldt voor de zijdelingse isolatie van de secundaire eilandvormige gebieden.Instead of a pn junction, the isolation zone may also include dielectric isolation, such as locos or a groove filled or not with insulating material. The same applies to the lateral isolation 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. In het hierboven gegeven voorbeeld wordt in dat geval een additionele n-type zone aangebracht ter vorming van een anodezone voor de diode Dl.Furthermore, it is possible to omit the second buried layer of the second conductivity type, the isolation area being separated from the substrate by part of the semiconductor layer. In the example given above, an additional n-type zone is then provided to form an anode zone for the diode D1.

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.Except in the embodiment of a half-bridge circuit given here, the invention can generally always be advantageously applied in semiconductor devices in which other embodiments of the bridge circuit or other high-voltage circuits are integrated.

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 doorslag optreedt en dat in het secundair eilandvormig deel een aktief schakelelement van de geïntegreerde schakeling althans gedeeltelijk is opgenomen.A semiconductor device with a semiconductor body having a high-voltage integrated circuit, comprising a substrate of a first conductivity type covered with a semiconductor layer of a second, opposite conductivity type, wherein in the semiconductor layer an insulating zone extends over the entire thickness of the semiconductor layer and an island-shaped part thereof, characterized in that in said primary island-shaped part of the semiconductor layer, a secondary island-shaped part is completely surrounded by an insulating region, the insulating region comprising a buried layer of the first conductivity type, the buried layer by a part of the semiconductor layer is separated from the substrate, such that the doping concentration and thickness of the part of the semiconductor layer located between the buried layer and the substrate are such that a voltage of at least 100 v can be applied between the buried layer and the substrate without that do and an active switching element of the integrated circuit is included at least partly in the secondary island-shaped part. 2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat. 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.Semiconductor device according to claim 1, characterized in that. the insulating region comprises a semiconductor zone of the first conductivity type surrounding the secondary island-shaped portion 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. oppervlak van het halfgeleiderlichaam.A semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that the insulation zone comprises a semiconductor zone of the first conductivity type, which extends from the substrate to the. 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.Semiconductor device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that in the primary island-shaped part of the semiconductor layer there 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. de tweede begraven laag van het n-type is en zowel met fosfor als met arseen of antimoon is gedoteerd.Semiconductor device according to claim 4, characterized in that the first buried layer is of the p-type and is doped with boron and that. the second buried layer is n-type and is doped with both phosphorus and arsenic or antimony. 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.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, characterized in that the switching element comprises a field-effect transistor with a supply zone and a discharge zone located in the secondary island-shaped part, which are separated from each other by a channel region of an opposite conductivity type and with a gate electrode located above the channel region. 7. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 6 met het kenmerk dat. 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.Semiconductor device according to claim 6, characterized in that. the supply and drain zones of the second conductivity type are provided in the secondary island-shaped part which comprises a semiconductor zone of the first conductivity type which completely surrounds the supply zone or the drain zone and that the secondary island-shaped part forms the drain zone or the supply zone of the transistor, respectively. 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.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, characterized in that the insulating region fully surrounds and insulates a number of secondary island-shaped parts and that a number of active switching elements are arranged in the secondary island-shaped parts, which are at least partly connected 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.A semiconductor device according to claim 8, characterized in that a supply and discharge zone of a field-effect transistor is located in a first secondary island-shaped part and that a bipolar transistor is located in a second secondary island-shaped part. 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.A semiconductor device according to claim 9, characterized in that the bipolar transistor comprises an emitter region and a colector region of the second conductivity type and an intermediate base region of the first conductivity type, the base region comprising a semiconductor region of the first conductivity type located in the second secondary island-shaped part. and that the remaining part of the second secondary island-shaped part comprises the collector area. 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.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, characterized in that a second active switching element is arranged outside the insulating region in the primary island-shaped part of the semiconductor layer.
NL8902345A 1989-09-20 1989-09-20 HV integrated circuit for intelligent power supply - uses buried layer and isolation barrier to reduce risk of short circuits NL8902345A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8902345A NL8902345A (en) 1989-09-20 1989-09-20 HV integrated circuit for intelligent power supply - uses buried layer and isolation barrier to reduce risk of short circuits

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8902345 1989-09-20
NL8902345A NL8902345A (en) 1989-09-20 1989-09-20 HV integrated circuit for intelligent power supply - uses buried layer and isolation barrier to reduce risk of short circuits

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 HV integrated circuit for intelligent power supply - uses buried layer and isolation barrier to reduce risk of short circuits

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
US6288424B1 (en) Semiconductor device having LDMOS transistors and a screening layer
US6130458A (en) Power IC having SOI structure
US6690062B2 (en) Transistor configuration with a shielding electrode outside an active cell array and a reduced gate-drain capacitance
US6693327B2 (en) Lateral semiconductor component in thin-film SOI technology
US4939566A (en) Semiconductor switch with parallel DMOS and IGT
US5023678A (en) High power MOSFET and integrated control circuit therefor for high-side switch application
US6528826B2 (en) Depletion type MOS semiconductor device and MOS power IC
NL8103218A (en) FIELD-EFFECT TRANSISTOR WITH INSULATED HANDLEBAR ELECTRODE.
KR20150008816A (en) Electronic circuit with a reverse-conducting igbt and gate driver circuit
US4926074A (en) Semiconductor switch with parallel lateral double diffused MOS transistor and lateral insulated gate transistor
KR970004363B1 (en) Dc/ac converter
US6160304A (en) Semiconductor device comprising a half-bridge circuit
EP0596565B1 (en) Novel device configuration with multiple HV-LDMOS transistors and a floating well circuit
JP3730394B2 (en) High voltage semiconductor device
US20230207451A1 (en) Transfering informations across a high voltage gap using capactive coupling with dti integrated in silicon technology
US6765262B2 (en) Vertical high-voltage semiconductor component
JPS5943096B2 (en) Manufacturing method for power circuit switch circuits and MOS integrated switch circuits
US5412234A (en) Integrated semiconductor circuit having improved breakdown voltage characteristics
NL8902345A (en) HV integrated circuit for intelligent power supply - uses buried layer and isolation barrier to reduce risk of short circuits
US5440164A (en) MOS/bipolar device
EP0459578B1 (en) A monolithic semiconductor device and associated manufacturing process
CA2271313A1 (en) Lateral bipolar field effect mode hybrid transistor and method for the same
US6441445B1 (en) Integrated device with bipolar transistor and electronic switch in “emitter switching” configuration
US6979883B2 (en) Integrated device in emitter-switching configuration and related manufacturing process
NL8800922A (en) INTEGRATED CIRCUIT WITH COMPLEMENTARY MOS TRANSISTOR.

Legal Events

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