特許ウォッチ

公開番号2025063521
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-16
出願番号2023172800
出願日2023-10-04
発明の名称半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 84/83 20250101AFI20250409BHJP()
要約【課題】互いに異なる複数の電源電圧で動作する複数のハイサイド回路を有するハイサイド回路領域を備えた半導体装置を、装置を大型化することなく得る。
【解決手段】半導体装置101において、第1のハイサイド回路領域RH1にN型拡散層31aが設けられ、第2のハイサイド回路領域RH2にN型拡散層32aが設けられる。
N型拡散層31a及び32aに第1及び第2のハイサイド回路CH1及びCH2用の構成素子が設けられる。分離用トレンチ70がN型拡散層31aとN型拡散層32aとの間に設けられる。分離用トレンチ70の最深部はP型基板10のP型の基板領域に達している。内部に埋込絶縁膜78を有する分離用トレンチ70によって、N型拡散層31aとN型拡散層32aとが電気的に分離される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板に設けられ、第１の基準電位を受けるローサイド回路領域と、
前記半導体基板に設けられ、前記第１の基準電位と異なる第２の基準電位を受けるハイサイド回路領域と、
前記ローサイド回路領域と前記ハイサイド回路領域とを電気的に分離する第１の分離領域とを備え、
前記半導体基板は、前記ローサイド回路領域及び前記ハイサイド回路領域が設けられていない回路下地領域を有し、
前記ハイサイド回路領域は第１及び第２のハイサイド回路領域を含み、前記第１のハイサイド回路領域に第１のハイサイド回路が設けられ、前記第２のハイサイド回路領域に第２のハイサイド回路が設けられ、前記第１のハイサイド回路は前記第２の基準電位を基準とした第１の電源電圧で動作し、前記第２のハイサイド回路は前記第２の基準電位を基準とした第２の電源電圧で動作し、前記第１及び第２の電源電圧は異なる電圧値であり、
前記半導体装置は、
前記第１のハイサイド回路領域と前記第２のハイサイド回路領域とを電気的に分離する第２の分離領域をさらに備える、
半導体装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記回路下地領域は第１の導電型の基板領域を含み、
前記第１の分離領域は第２の導電型の第１の分離用拡散領域を含み、前記第１の分離用拡散領域は前記基板領域上に設けられ、
前記第１のハイサイド回路領域は第２の導電型の第１の回路用拡散領域を含み、前記第１の回路用拡散領域は前記基板領域上に設けられ、
前記第２のハイサイド回路領域は第２の導電型の第２の回路用拡散領域を含み、前記第２の回路用拡散領域は前記基板領域上に設けられ、
前記第１及び第２の回路用拡散領域は拡散領域深さ要件を満足し、前記拡散領域深さ要件は、前記第１及び第２の回路用拡散領域それぞれの形成深さが前記第１の分離用拡散領域の形成深さより深いという要件である、
半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置であって、
前記第２の分離領域は、
前記第１の回路用拡散領域と前記第２の回路用拡散領域との間に設けられ、最深部が前記基板領域に達する分離用トレンチを含み、
前記分離用トレンチは前記第１及び第２のハイサイド回路領域間を絶縁分離するための埋込絶縁膜を内部に有する、
半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置であって、
前記第１の回路用拡散領域は、前記基板領域上に選択的に設けられた第２の導電型の第１の埋込拡散層と前記第１の埋込拡散層上に選択的に設けられた第２の導電型の第１の表面拡散層とを含み、
前記第２の回路用拡散領域は、前記基板領域上に選択的に設けられた第２の導電型の第２の埋込拡散層と前記第２の埋込拡散層上に選択的に設けられた第２の導電型の第２の表面拡散層とを含む、
半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置であって、
前記分離用トレンチは前記第１及び第２の埋込拡散層と接触関係を有さず、
前記分離用トレンチはトレンチ深さ要件を満足し、前記トレンチ深さ要件は前記分離用トレンチの形成深さが前記第１及び第２の埋込拡散層それぞれの形成深さよりも浅いという要件である、
半導体装置。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記基板領域内において前記分離用トレンチの最深部の周辺に、前記分離用トレンチの最深部と接触して設けられる第１の導電型のトレンチ底部拡散領域をさらに備える、
半導体装置。
【請求項７】
請求項２記載の半導体装置であって、
前記第２の分離領域は、前記第１の回路用拡散領域と前記第２の回路用拡散領域との間に前記第１及び第２の回路用拡散領域と接触して設けられる第１の導電型の第２の分離用拡散領域を含む、
半導体装置。
【請求項８】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記半導体基板は支持基板、埋込酸化膜及びＳＯＩ層の積層構造からなるＳＯＩ基板を含み、
前記回路下地領域は前記支持基板及び前記埋込酸化膜を含み、
前記ローサイド回路領域、前記ハイサイド回路領域及び前記第２の分離領域は前記ＳＯＩ層内に設けられる、
半導体装置。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置であって、
前記第２の分離領域は、
前記第１のハイサイド回路領域と前記第２のハイサイド回路領域との間に設けられ、最深部が前記埋込酸化膜に達する分離用トレンチを含み、
前記分離用トレンチは内部に前記第１及び第２のハイサイド回路領域間を絶縁分離するための埋込絶縁膜を有する、
半導体装置。
【請求項１０】
請求項８記載の半導体装置であって、
前記第１のハイサイド回路領域は第２の導電型の第１の回路用拡散領域を含み、前記第１の回路用拡散領域は前記ＳＯＩ層内に設けられ、
前記第２のハイサイド回路領域は第２の導電型の第２の回路用拡散領域を含み、前記第２の回路用拡散領域は前記ＳＯＩ層内に設けられ、
前記第２の分離領域は、前記第１の回路用拡散領域と前記第２の回路用拡散領域との間に前記第１及び第２の回路用拡散領域と接触して設けられる第１の導電型の第２の分離用拡散領域を含む、
半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ハイサイド回路領域及びローサイド回路領域を有する半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
主に電力用半導体装置のゲートを駆動する用途に用いられる電力制御用のＨＶＩＣ（High Voltage Integrated Circuit）は、一般的に、接地（ＧＮＤ）電位を基準電位として動作するローサイド回路と、例えばフローティング電位などＧＮＤ電位とは異なる電位を基準電位として動作するハイサイド回路と、ローサイド回路とハイサイド回路との間の信号伝達を行うレベルシフト回路とを備えている。
【０００３】
従来のＨＶＩＣとして例えば特許文献１で開示された半導体装置がある。特許文献１で開示されたＨＶＩＣ構成の半導体装置は、ハイサイド回路が設けられたハイサイド回路領域の高耐圧終端構造と高耐圧レベルシフト素子をトレンチ分離により電気的に分離している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７００１０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＨＶＩＣ構成の従来の半導体装置は、ハイサイド回路領域の高耐圧終端構造と高耐圧レベルシフトについては分離可能であるが、ハイサイド回路領域の内部構成は一般的に同一のＮ型拡散領域内に素子が設けられる構成であるため、ハイサイド回路領域の電源電圧は単一の電源電圧となる。また、ハイサイド回路領域内に互いに異なる電源電圧で動作する複数のハイサイド回路を設ける場合であっても、素子耐圧を回路内の最大電圧の耐圧で設計することが必要なため、装置が大型化するという問題を有していた。
【０００６】
このように、ＨＶＩＣ構成の従来の半導体装置は、ハイサイド回路領域内に互いに異なる電源電圧で動作する複数のハイサイド回路を、装置を大型化することなく設けることができないという問題点があった。
【０００７】
本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、互いに異なる複数の電源電圧で動作する複数のハイサイド回路を有するハイサイド回路領域を備えた半導体装置を、装置を大型化することなく得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に設けられ、第１の基準電位を受けるローサイド回路領域と、前記半導体基板に設けられ、前記第１の基準電位と異なる第２の基準電位を受けるハイサイド回路領域と、前記ローサイド回路領域と前記ハイサイド回路領域とを電気的に分離する第１の分離領域とを備え、前記半導体基板は、前記ローサイド回路領域及び前記ハイサイド回路領域が設けられていない回路下地領域を有し、前記ハイサイド回路領域は第１及び第２のハイサイド回路領域を含み、前記第１のハイサイド回路領域に第１のハイサイド回路が設けられ、前記第２のハイサイド回路領域に第２のハイサイド回路が設けられ、前記第１のハイサイド回路は前記第２の基準電位を基準とした第１の電源電圧で動作し、前記第２のハイサイド回路は前記第２の基準電位を基準とした第２の電源電圧で動作し、前記第１及び第２の電源電圧は異なる電圧値であり、前記半導体装置は、前記第１のハイサイド回路領域と前記第２のハイサイド回路領域とを電気的に分離する第２の分離領域をさらに備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の半導体装置は第１及び第２のハイサイド回路領域間を電気的に分離する第２の分離領域を有するため、第１のハイサイド回路領域内に設けられる第１のハイサイド回路を第１の電源電圧で動作させ、第２のハイサイド回路領域に設けられる第２のハイサイド回路を第１の電源電圧と異なる第２の電源電圧で動作させても支障が生じない。
【００１０】
このため、本開示の半導体装置は、ハイサイド回路領域内において、第１及び第２のハイサイド回路を有する第１及び第２のハイサイド回路領域を、小型化を維持した構造で設けることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許