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JP2009266934A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2009266934A
JP2009266934A JP2008112484A JP2008112484A JP2009266934A JP 2009266934 A JP2009266934 A JP 2009266934A JP 2008112484 A JP2008112484 A JP 2008112484A JP 2008112484 A JP2008112484 A JP 2008112484A JP 2009266934 A JP2009266934 A JP 2009266934A
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Japan
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support substrate
reference circuit
potential
potential reference
low potential
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Withdrawn
Application number
JP2008112484A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Sone
曽根  弘樹
Akira Yamada
山田  明
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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Abstract

【課題】支持基板を介した電位干渉を抑制し、埋込酸化膜による寄生容量に起因する変位電流が流れることを抑制することにより、回路の誤作動を防止する。
【解決手段】支持基板2の不純物濃度を1×1014cm-3以下とし、かつ、支持基板2の電位をGNDにする。これにより、高電位基準回路部HV側では、支持基板2の不純物濃度を低くして空乏層が広がるようにすることで空乏層容量を大きくし、埋込酸化膜3との合成容量を小さくすることで変位電流を抑制できる。また、低電位基準回路部LV側では、支持基板2の電位をGNDに固定することで、埋込酸化膜3にかかる電圧を抑制することができる。したがって、低電位基準回路部LVと高電位基準回路部HVの双方において変位電流を抑制することが可能となる。これにより、回路の誤作動を防止することが可能となる。
【選択図】図1
A malfunction of a circuit is prevented by suppressing potential interference through a support substrate and suppressing a displacement current caused by a parasitic capacitance caused by a buried oxide film from flowing.
The impurity concentration of the support substrate is set to 1 × 10 14 cm −3 or less, and the potential of the support substrate is set to GND. Thereby, on the high potential reference circuit portion HV side, the depletion layer capacity is increased by lowering the impurity concentration of the support substrate 2 so that the depletion layer spreads, and the combined capacity with the buried oxide film 3 is decreased. Thus, the displacement current can be suppressed. Further, on the low potential reference circuit portion LV side, the voltage applied to the buried oxide film 3 can be suppressed by fixing the potential of the support substrate 2 to GND. Therefore, it is possible to suppress the displacement current in both the low potential reference circuit unit LV and the high potential reference circuit unit HV. As a result, malfunction of the circuit can be prevented.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、モータ等の機器を駆動させるためのインバータ制御用の素子等に用いられる半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device used for an inverter control element or the like for driving a device such as a motor.

モータ等の負荷を駆動させるためのインバータ制御用の素子等に用いられる半導体装置として、HVIC(High Voltage Integrated Circuit)がある。このHVICにより、負荷を駆動するためのインバータ内に備えられるパワーデバイスを制御する。   As a semiconductor device used for an inverter control element or the like for driving a load such as a motor, there is an HVIC (High Voltage Integrated Circuit). The HVIC controls the power device provided in the inverter for driving the load.

従来、インバータの駆動には、図9に示すように、モータ100の駆動を行うインバータ回路101のハイサイド側のIGBT102aを駆動する高電位基準回路に相当する高電位基準ゲート駆動回路が形成された素子103とローサイド側のIGBT102bを駆動する低電位基準回路に相当する低電位基準ゲート駆動回路が形成された素子104を別チップで構成し、これら2チップの間にフォトカプラ105a、105bおよび制御回路106を備えた回路が用いられていた。この回路では、フォトカプラ105a、105bを通じて信号伝達を行うことにより高電位基準回路と低電位基準回路における基準電圧のレベルシフトを行っている。   Conventionally, for driving the inverter, as shown in FIG. 9, a high potential reference gate drive circuit corresponding to a high potential reference circuit for driving the IGBT 102a on the high side of the inverter circuit 101 that drives the motor 100 is formed. An element 104 in which a low-potential reference gate drive circuit corresponding to a low-potential reference circuit for driving the element 103 and the low-side IGBT 102b is formed in a separate chip, and photocouplers 105a and 105b and a control circuit are provided between these two chips. A circuit with 106 was used. In this circuit, the level shift of the reference voltage in the high potential reference circuit and the low potential reference circuit is performed by transmitting a signal through the photocouplers 105a and 105b.

近年、インバータの小型化の為に、1チップ化(HVIC化)が進められており、図10に示すように、モータ200の駆動を行うインバータ回路201に備えられるIGBT202a、202bを制御する高電位基準回路203と低電位基準回路204に加えて高耐圧のレベルシフト素子205(例えばLDMOS)を備えた半導体装置(HVIC)206が用いられている。   In recent years, in order to reduce the size of the inverter, one-chip (HVIC) has been promoted. As shown in FIG. 10, a high potential for controlling the IGBTs 202 a and 202 b provided in the inverter circuit 201 that drives the motor 200. In addition to the reference circuit 203 and the low potential reference circuit 204, a semiconductor device (HVIC) 206 provided with a high voltage level shift element 205 (for example, LDMOS) is used.

しかしながら、このように1チップ化した半導体装置206では、高電位基準回路203と低電位基準回路204との間で電位の干渉が発生し、回路を誤動作させるという問題があった。このため、従来では、JI分離構造、誘電体分離構造、SOI(Silicon on insulator)基板を用いたトレンチ分離構造(例えば、特許文献1参照)などにより素子分離を行っているが、いずれもレベルシフトにおける低電位(例えば0V)から高電位(例えば750V)に切り替えるときに高電圧(例えば1200Vを超える電圧)が数十kV/μsecという早い立ち上がり速度で生じることから、この立ち上がりの早い高電圧サージ(以下、立上がり時間に対する電圧上昇が高いことからdv/dtサージという)を回路の誤動作無く扱うことが難しい。特に、ノイズに敏感なアナログ素子を含む回路を使用する場合はロジック回路よりも誤動作が顕著に発生し、問題となる。   However, in the semiconductor device 206 that is made into one chip in this way, there is a problem that potential interference occurs between the high potential reference circuit 203 and the low potential reference circuit 204, causing the circuit to malfunction. For this reason, conventionally, element isolation is performed by a JI isolation structure, a dielectric isolation structure, a trench isolation structure using an SOI (Silicon on insulator) substrate (see, for example, Patent Document 1), and all of them are level shifted. When switching from a low potential (for example, 0 V) to a high potential (for example, 750 V), a high voltage (for example, a voltage exceeding 1200 V) is generated at a fast rising speed of several tens of kV / μsec. Hereinafter, it is difficult to handle (without dv / dt surge) without malfunction of the circuit because the voltage rise with respect to the rise time is high. In particular, when a circuit including an analog element sensitive to noise is used, a malfunction occurs more remarkably than a logic circuit, which causes a problem.

上述した素子分離手法の中では、SOI基板を用いたトレンチ分離構造が最もノイズに強く、素子分離としては最もポテンシャルが高いと考えられる。ところが、この構造を用いて高耐圧のレベルシフト素子を開発してきたところ、SOI基板を用いたトレンチ分離構造のHVICにおいても、dv/dtサージが印加された際に支持基板を介して電位が干渉し、支持基板と活性層(SOI層)との間に配置された埋込酸化膜(BOX:Buried Oxide)にて形成される寄生容量を充放電する変位電流が発生し、回路を誤動作させてしまうという問題が生じた。   Among the element isolation methods described above, the trench isolation structure using the SOI substrate is considered to be the most resistant to noise, and has the highest potential for element isolation. However, when a high voltage level shift element has been developed using this structure, even in a trench isolation structure HVIC using an SOI substrate, the potential interferes with the support substrate when a dv / dt surge is applied. In addition, a displacement current that charges and discharges a parasitic capacitance formed by a buried oxide film (BOX) disposed between the support substrate and the active layer (SOI layer) is generated, causing the circuit to malfunction. The problem of end.

ここで、基準電位を複数持たない高耐圧素子における電位干渉抑制の従来技術としては、支持基板を介した電位干渉を抑制する方法があり、特許文献2に開示されている。具体的には、支持基板の内部抵抗が低い場合(比抵抗<1.5Ωcm)は支持基板の電位をGNDに固定(接地)し、支持基板の内部抵抗が高い場合(比抵抗>15Ωcm)は支持基板の電位をフローティングにするという手法である。   Here, as a conventional technique for suppressing potential interference in a high-breakdown-voltage element that does not have a plurality of reference potentials, there is a method for suppressing potential interference through a support substrate, which is disclosed in Patent Document 2. Specifically, when the internal resistance of the support substrate is low (specific resistance <1.5 Ωcm), the potential of the support substrate is fixed (grounded) to GND, and when the internal resistance of the support substrate is high (specific resistance> 15 Ωcm) This is a method of floating the potential of the support substrate.

前者は支持基板の電位を確実にGND電位に固定することで活性層側と支持基板の電位差をなくして埋込酸化膜による寄生容量を無効化する方法であり、後者は支持基板の内部抵抗を高くしてサージの伝播を抑制するという手法である。このような手法をHVICを備える半導体装置に対して適用すれば、HVICを備える半導体装置においても電位干渉抑制を行うことが可能になる。
特開2006−93229号公報 特開2002‐343947号公報
The former is a method of eliminating the potential difference between the active layer side and the support substrate by securely fixing the potential of the support substrate to the GND potential and invalidating the parasitic capacitance due to the buried oxide film. This is a technique of suppressing the propagation of surge by increasing the value. If such a method is applied to a semiconductor device including an HVIC, the potential interference can be suppressed even in the semiconductor device including the HVIC.
JP 2006-93229 A JP 2002-343947 A

しかしながら、HVICのように基準電位を複数持つ素子においては、前者の方法では、支持基板がGNDになるため、高電位基準回路側の埋込酸化膜に高電圧が印加されてしまい、埋込酸化膜による寄生容量に起因する変位電流が発生する。後者の方法では、支持基板の電位が低電位基準回路と高電位基準回路の中間の電位になるため、低電位、高電位側それぞれの埋込酸化膜に高電圧が印加されてしまい、埋込酸化膜による寄生容量に起因する変位電流が発生する。さらに、従来の高耐圧ICではせいぜい数100Vであったのに対して、HVICでは600〜1200Vもの高電圧を扱うため、支持基板を介した電位干渉の影響がさらに大きくなる。   However, in the case of an element having a plurality of reference potentials such as HVIC, in the former method, the support substrate becomes GND, so that a high voltage is applied to the buried oxide film on the high potential reference circuit side, and buried oxide Displacement current due to the parasitic capacitance caused by the film is generated. In the latter method, since the potential of the support substrate becomes an intermediate potential between the low potential reference circuit and the high potential reference circuit, a high voltage is applied to the buried oxide films on the low potential and high potential sides, and the buried substrate is buried. Displacement current due to parasitic capacitance due to the oxide film is generated. Furthermore, since the conventional high voltage IC is several hundreds V at most, the HVIC handles a high voltage of 600 to 1200 V, so that the influence of potential interference through the support substrate is further increased.

本発明は上記点に鑑みて、HVICを備える半導体装置において、支持基板を介した電位干渉を抑制し、埋込酸化膜による寄生容量に起因する変位電流が流れることを抑制することにより、回路の誤作動を防止することを目的とする。   In view of the above points, the present invention suppresses potential interference through a support substrate in a semiconductor device including an HVIC, and suppresses displacement current caused by parasitic capacitance due to a buried oxide film from flowing. The purpose is to prevent malfunction.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、活性層(1)と支持基板(2)とが埋込絶縁膜(3)を介して貼り合わされたSOI基板(4)を有し、SOI基板(4)における活性層(1)に、第1の電位を基準電位として動作する低電位基準回路部(LV)と、第1の電位よりも高電位な第2の電位を基準電位として動作する高電位基準回路部(HV)と、低電位基準回路部(LV)と高電位基準回路部(HV)との間での基準電位のレベルシフトを行うためのレベルシフト素子(20)が備えられたレベルシフト素子形成部(LS)とが形成されてなる半導体装置において、支持基板(2)を不純物濃度が1×1014cm-3以下に設定すると共に、接地することを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the active layer (1) and the support substrate (2) have an SOI substrate (4) bonded with a buried insulating film (3). The active layer (1) in the SOI substrate (4) has a low potential reference circuit portion (LV) that operates using the first potential as a reference potential, and a second potential that is higher than the first potential as a reference potential. And a level shift element (20) for performing a level shift of the reference potential between the low potential reference circuit unit (LV) and the high potential reference circuit unit (HV). In the semiconductor device formed with the level shift element forming portion (LS) provided with the above, the support substrate (2) is set to an impurity concentration of 1 × 10 14 cm −3 or less and grounded. Yes.

このように、支持基板(2)の不純物濃度を低濃度、具体的には1×1014cm-3以下とし、かつ、支持基板(2)の電位を接地にすることにより、低電位基準回路部(LV)と高電位基準回路部(HV)の双方において変位電流を抑制することが可能となる。これにより、回路の誤作動を防止することが可能となる。 Thus, by setting the impurity concentration of the support substrate (2) to a low concentration, specifically 1 × 10 14 cm −3 or less, and setting the potential of the support substrate (2) to ground, the low potential reference circuit The displacement current can be suppressed in both the portion (LV) and the high potential reference circuit portion (HV). As a result, malfunction of the circuit can be prevented.

請求項2に記載の発明では、支持基板(2)における低電位基準回路部(LV)と対応する部分の埋込絶縁膜(3)側の表面部には、支持基板(2)と同導電型で、かつ、支持基板(2)よりも高不純物濃度となる不純物層(31)が形成されていることを特徴としている。   According to the second aspect of the present invention, the surface of the support substrate (2) corresponding to the low potential reference circuit portion (LV) on the side of the buried insulating film (3) has the same conductivity as the support substrate (2). An impurity layer (31) which is a mold and has a higher impurity concentration than the support substrate (2) is formed.

このように、支持基板(2)の内部抵抗を下げる不純物層(31)を支持基板(2)の表面部に配置することにより、低電位基準回路部(LV)における埋込絶縁膜(3)の直下の電位をより確実に接地することができる。これにより、埋込絶縁膜(3)に掛かる電圧をより低減することが可能となり、低電位基準回路部(LV)側の変位電流を抑制することが可能となる。   Thus, by disposing the impurity layer (31) for reducing the internal resistance of the support substrate (2) on the surface portion of the support substrate (2), the buried insulating film (3) in the low potential reference circuit portion (LV). Can be grounded more reliably. As a result, the voltage applied to the buried insulating film (3) can be further reduced, and the displacement current on the low potential reference circuit portion (LV) side can be suppressed.

請求項3に記載の発明では、低電位基準回路部(LV)側の活性層(1)と埋込絶縁膜(3)とを貫通して不純物層(31)に達するトレンチ(34)と、トレンチ(34)の内壁を覆うように形成された内壁絶縁膜(35)と、内壁絶縁膜(35)内においてトレンチ(34)を埋め込みかつ不純物層(31)と電気的に接続された貫通電極(33)とを備え、貫通電極(33)が低電位基準回路部(LV)内に備えられる接地配線に電気的に接続されていることを特徴としている。   In the invention according to claim 3, a trench (34) that penetrates the active layer (1) and the buried insulating film (3) on the low potential reference circuit portion (LV) side and reaches the impurity layer (31), An inner wall insulating film (35) formed so as to cover the inner wall of the trench (34), and a through electrode embedded in the inner wall insulating film (35) and embedded in the trench (34) and electrically connected to the impurity layer (31) (33), and the through electrode (33) is electrically connected to a ground wiring provided in the low potential reference circuit portion (LV).

このような構成によれば、貫通電極(33)を通じて、不純物層(31)の電位をより確実に接地することができる。このため、さらに埋込絶縁膜(3)に掛かる電圧を低減することが可能となり、低電位基準回路部(LV)側の変位電流をより一層抑制することが可能となる。   According to such a configuration, the potential of the impurity layer (31) can be more reliably grounded through the through electrode (33). For this reason, the voltage applied to the buried insulating film (3) can be further reduced, and the displacement current on the low potential reference circuit portion (LV) side can be further suppressed.

請求項4に記載の発明では、支持基板(2)における埋込絶縁膜(3)と反対側となる裏面部のうち低電位基準回路部(LV)と対応する部分には、支持基板(2)と同導電型で、かつ、支持基板(2)よりも高不純物濃度となる不純物層(32)が形成されていることを特徴としている。   According to the fourth aspect of the present invention, a portion of the back surface of the support substrate (2) opposite to the buried insulating film (3) that corresponds to the low potential reference circuit portion (LV) is provided on the support substrate (2 ) And an impurity layer (32) having a higher impurity concentration than that of the support substrate (2).

このように、支持基板(2)における低電位基準回路部(LV)側の裏面部に不純物層(32)を備えることで、さらに埋込絶縁膜(3)に掛かる電圧を低減することが可能となり、低電位基準回路部(LV)側の変位電流をより一層抑制することが可能となる。   Thus, by providing the impurity layer (32) on the back surface portion on the low potential reference circuit portion (LV) side of the support substrate (2), it is possible to further reduce the voltage applied to the buried insulating film (3). Thus, the displacement current on the low potential reference circuit part (LV) side can be further suppressed.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかる半導体装置(HVIC)の断面図である。また、図2は、図1に示す半導体装置を上面側から見た時のレイアウト図である。なお、図1は、本図のA−A断面図に相当する図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device (HVIC) according to the present embodiment. FIG. 2 is a layout diagram when the semiconductor device shown in FIG. 1 is viewed from the upper surface side. FIG. 1 is a diagram corresponding to a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

以下、これらの図を参照して、本実施形態の半導体装置の構成について説明する。なお、以下の説明では、図1の紙面上方を半導体装置の表面側、紙面下方を半導体装置の裏面側として説明する。   Hereinafter, the configuration of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to these drawings. In the following description, the upper side in FIG. 1 is described as the front side of the semiconductor device, and the lower side in FIG. 1 is described as the back side of the semiconductor device.

図1に示すように、本実施形態の半導体装置は、例えばn型シリコンにて構成されたSOI層1と支持基板2とが埋込酸化膜3を介して接合されたSOI基板4を用いて形成されている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device of this embodiment uses an SOI substrate 4 in which an SOI layer 1 made of, for example, n-type silicon and a support substrate 2 are bonded via a buried oxide film 3. Is formed.

SOI層1は、半導体装置の表面側に配置され、シリコン基板を所定膜厚に研削することにより構成されている。このSOI層1は、複数のトレンチ分離部5により素子分離されている。各トレンチ分離部5は、SOI層1の表面から埋込酸化膜3に達するトレンチ6とトレンチ6内に配置された絶縁膜7によって構成されており、例えば同等幅にて構成されている。   The SOI layer 1 is disposed on the surface side of the semiconductor device, and is configured by grinding a silicon substrate to a predetermined film thickness. The SOI layer 1 is element-isolated by a plurality of trench isolation parts 5. Each trench isolation portion 5 is configured by a trench 6 reaching the buried oxide film 3 from the surface of the SOI layer 1 and an insulating film 7 disposed in the trench 6, for example, having an equal width.

複数のトレンチ分離部5は多重リング構造とされており、最も外側とそれよりも1つ内側のトレンチ分離部5の間に形成される領域(つまり図1、図2の紙面左側の領域)が低電位基準回路部LV、最も内側のトレンチ分離部5内の領域(つまり紙面右側の領域)が高電位基準回路部HV、これら低電位基準回路部LVと高電位基準回路部HVの間に形成される領域がレベルシフト素子形成部LSとされている。   The plurality of trench isolation portions 5 have a multi-ring structure, and a region formed between the outermost trench isolation portion 5 and the innermost trench isolation portion 5 (that is, the region on the left side in FIG. 1 and FIG. 2). The low potential reference circuit portion LV, and the region in the innermost trench isolation portion 5 (that is, the region on the right side of the drawing) is formed between the high potential reference circuit portion HV and the low potential reference circuit portion LV and the high potential reference circuit portion HV. The region to be formed is a level shift element forming portion LS.

SOI層1における低電位基準回路部LVには、小電位にて駆動されるロジック回路などの信号処理回路が構成されており、これらは0V(第1の電位)を基準電位として動作する。低電位基準回路部LVは、トレンチ分離部5にて半導体装置の他の部分から素子分離されている。この低電位基準回路部LVには、CMOS10などのように信号処理回路を構成する各種素子が備えられている。具体的には、SOI層1内がSTI(Shallow Trench Isolation)やLOCOS酸化膜等の素子分離用の絶縁膜11にて素子分離されており、素子分離された各領域はnウェル層12aもしくはpウェル層12bとされている。nウェル層12a内にはp+型ソース領域13aおよびp+型ドレイン領域14aが構成され、pウェル層12b内にはn+型ソース領域13bおよびn+型ドレイン領域14bが構成されている。そして、p+型ソース領域13aとp+型ドレイン領域14aの間に位置するnウェル層12aの表面、および、n+型ソース領域13bおよびn+型ドレイン領域14bの間に位置するpウェル層12bの表面に、ゲート絶縁膜15a、15bを介してゲート電極16a、16bが形成されている。これにより、nチャネルMOSFETとpチャネルMOSFETにて構成されたCMOS10が構成されている。 The low potential reference circuit portion LV in the SOI layer 1 includes a signal processing circuit such as a logic circuit driven at a small potential, and these operate with 0 V (first potential) as a reference potential. The low potential reference circuit part LV is isolated from other parts of the semiconductor device by the trench isolation part 5. The low potential reference circuit unit LV includes various elements that constitute a signal processing circuit such as the CMOS 10. Specifically, the SOI layer 1 is element-isolated by an element isolation insulating film 11 such as STI (Shallow Trench Isolation) or LOCOS oxide film, and each element-isolated region is divided into an n-well layer 12a or p The well layer 12b is formed. A p + type source region 13a and a p + type drain region 14a are formed in the n well layer 12a, and an n + type source region 13b and an n + type drain region 14b are formed in the p well layer 12b. The surface of the n well layer 12a located between the p + type source region 13a and the p + type drain region 14a and the p well layer located between the n + type source region 13b and the n + type drain region 14b. Gate electrodes 16a and 16b are formed on the surface of 12b via gate insulating films 15a and 15b. Thus, a CMOS 10 composed of an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET is configured.

なお、SOI層1の表面側には、CMOS10を構成するゲート電極16a、16bや各ソース領域13a、13bもしくは各ドレイン領域14a、14bと電気的に接続される配線部や層間絶縁膜などが形成されているが、ここでは図示を省略してある。また、CMOS10の他にも、バイポーラトランジスタや拡散抵抗、さらにはメモリなども備えられるが、これらの構造は周知であるため、ここでは代表してCMOS10のみを示してある。   Incidentally, on the surface side of the SOI layer 1, gate electrodes 16a and 16b constituting the CMOS 10, wiring portions electrically connected to the source regions 13a and 13b or the drain regions 14a and 14b, an interlayer insulating film, and the like are formed. However, the illustration is omitted here. In addition to the CMOS 10, a bipolar transistor, a diffused resistor, and a memory are also provided. Since these structures are well known, only the CMOS 10 is shown here as a representative.

SOI層1における高電位基準回路部HVには、高電位にて駆動されるロジック回路などの信号処理回路が構成されている。これらは低電位基準回路部LVの基準電位よりも高い電位(第2の電位)を基準電位として動作する。高電位基準回路部HVは、トレンチ分離部5にて半導体装置の他の部分から素子分離されている。この高電位基準回路部HVにも、低電位基準回路部LVと同様の構造のCMOS10が備えられており、図示しないがバイポーラトランジスタや拡散抵抗、さらにはメモリなども備えられている。   The high potential reference circuit portion HV in the SOI layer 1 is configured with a signal processing circuit such as a logic circuit driven at a high potential. These operate using a potential (second potential) higher than the reference potential of the low potential reference circuit portion LV as a reference potential. The high potential reference circuit portion HV is isolated from other portions of the semiconductor device by the trench isolation portion 5. The high potential reference circuit portion HV is also provided with a CMOS 10 having a structure similar to that of the low potential reference circuit portion LV, and is also provided with a bipolar transistor, a diffused resistor, and a memory (not shown).

また、SOI層1におけるレベルシフト素子形成部LSには、レベルシフト素子として高耐圧LDMOS20が形成されている。高耐圧LDMOS20は、SOI層1の表層にそれぞれ位置するn型ドレイン領域21、p型チャネル領域22、n+型ソース領域23を有している。n型ドレイン領域21の表層にはn+型コンタクト層24が形成されており、p型チャネル領域22の表層にはp+型コンタクト層25が形成されている。また、n型ドレイン領域21とp型チャネル領域22は、いわゆるLOCOS酸化膜26により、分離されている。そして、p型チャネル領域22上には、ゲート絶縁膜27を介して、ゲート電極28が配置されている。これにより、高耐圧LDMOS20が構成されている。 In the level shift element forming portion LS in the SOI layer 1, a high breakdown voltage LDMOS 20 is formed as a level shift element. The high breakdown voltage LDMOS 20 includes an n-type drain region 21, a p-type channel region 22, and an n + -type source region 23 that are located on the surface layer of the SOI layer 1. An n + -type contact layer 24 is formed on the surface layer of the n-type drain region 21, and a p + -type contact layer 25 is formed on the surface layer of the p-type channel region 22. The n-type drain region 21 and the p-type channel region 22 are separated by a so-called LOCOS oxide film 26. A gate electrode 28 is disposed on the p-type channel region 22 via a gate insulating film 27. Thereby, a high breakdown voltage LDMOS 20 is configured.

なお、SOI層1の表面側には、ゲート電極28、n+型ソース領域23およびp+型コンタクト層25、もしくは、n+型コンタクト層24と電気的に接続される配線部や層間絶縁膜が形成されているが、ここでは図示を省略してある。 Note that, on the surface side of the SOI layer 1, the gate electrode 28, the n + -type source region 23 and the p + -type contact layer 25, or the wiring portion or interlayer insulating film electrically connected to the n + -type contact layer 24 However, the illustration is omitted here.

このような構造の高耐圧LDMOS20は複数セル形成されており、低電位基準回路部LVと高電位基準回路部HVとの間において複数セルが配置されると共に、各セルがトレンチ分離部5によって素子分離されている。   The high breakdown voltage LDMOS 20 having such a structure is formed with a plurality of cells, and a plurality of cells are arranged between the low potential reference circuit portion LV and the high potential reference circuit portion HV, and each cell is separated by the trench isolation portion 5. It is separated.

一方、支持基板2は、p型不純物がドーピングされたp-型シリコン基板にて構成されている。支持基板2は、p型不純物の不純物濃度が1×1014cm-3以下に設定されている。このため、支持基板2の内部抵抗が高抵抗(比抵抗が100Ωcm以上)となっている。 On the other hand, the support substrate 2 is composed of a p type silicon substrate doped with p type impurities. In the support substrate 2, the impurity concentration of the p-type impurity is set to 1 × 10 14 cm −3 or less. For this reason, the internal resistance of the support substrate 2 is high resistance (specific resistance is 100 Ωcm or more).

また、図1に示されるように、低電位基準回路部LVから高電位基準回路部HVを含むように、支持基板2の裏面全面に裏面電極30が配置されている。この裏面電極30は、GNDに接続(接地)されている。このため、支持基板2は、低電位基準回路部LVから高電位基準回路部HVにわたる全域において、電位がGNDとされている。   Further, as shown in FIG. 1, the back electrode 30 is disposed on the entire back surface of the support substrate 2 so as to include the low potential reference circuit portion LV to the high potential reference circuit portion HV. The back electrode 30 is connected (grounded) to GND. For this reason, the potential of the support substrate 2 is set to GND in the entire region from the low potential reference circuit unit LV to the high potential reference circuit unit HV.

このように構成された半導体装置では、支持基板2を高抵抗(比抵抗が100Ωcm以上)にしつつ、支持基板2の電位をGNDに固定(接地)している。このため、以下のような効果を得ることができる。これについて、図3〜図5を参照して説明する。   In the semiconductor device configured as described above, the potential of the support substrate 2 is fixed (grounded) to GND while the support substrate 2 has a high resistance (specific resistance of 100 Ωcm or more). For this reason, the following effects can be acquired. This will be described with reference to FIGS.

図3は、低電位基準回路部LV側と高電位基準回路部HV側それぞれについて、変位電流の支持基板濃度依存性をシミュレーションによって調べた結果を示したグラフである。具体的には、dv/dtサージが印加された際に流れる変位電流が支持基板2の不純物濃度を変化させた場合にどのように変化するかについて、本実施形態のように支持基板2の電位をGNDに固定した場合とフローティングとした場合それぞれについて調べた。その結果、図3に示されるように、低電位基準回路部LVでは、支持基板2の電位をGNDに固定すると、フローティングにした場合と比較して、不純物濃度が変化しても全体的に変位電流を小さくすることができるが、高電位基準回路部HVでは、支持基板2の電位をGNDに固定すると、フローティングにした場合と比較して、不純物濃度が1×1014cm-3以下であれば変位電流はほぼ同等であるが、不純物濃度が1×1014cm-3以上であれば変位電流が大きくなることが確認された。このことから、支持基板2の不純物濃度を1×1014cm-3以下とし、かつ、支持基板2の電位をGNDにすることにより、低電位基準回路部LVと高電位基準回路部HVの双方において変位電流を抑制することができる。 FIG. 3 is a graph showing the results of examining the dependence of the displacement current on the support substrate concentration by simulation for each of the low potential reference circuit unit LV side and the high potential reference circuit unit HV side. Specifically, with respect to how the displacement current flowing when the dv / dt surge is applied changes when the impurity concentration of the support substrate 2 is changed, the potential of the support substrate 2 is changed as in this embodiment. Was examined for each of the case of fixing to GND and the case of floating. As a result, as shown in FIG. 3, in the low potential reference circuit portion LV, when the potential of the support substrate 2 is fixed to GND, the entire displacement is caused even if the impurity concentration is changed as compared with the case of floating. Although the current can be reduced, in the high potential reference circuit portion HV, when the potential of the support substrate 2 is fixed to GND, the impurity concentration should be 1 × 10 14 cm −3 or less as compared with the case of floating. It was confirmed that the displacement current is almost the same, but the displacement current increases when the impurity concentration is 1 × 10 14 cm −3 or more. Therefore, both the low potential reference circuit unit LV and the high potential reference circuit unit HV are obtained by setting the impurity concentration of the support substrate 2 to 1 × 10 14 cm −3 or less and setting the potential of the support substrate 2 to GND. The displacement current can be suppressed.

また、図4および図5は、支持基板2の不純物濃度を4.4×1014cm-3と2×1013cm-3とした場合について、支持基板2の電位をGNDに固定した場合とフローティングにした場合それぞれの場合のdv/dtサージ(10kV/μsec、1300V)が印加された時の電位分布および空乏層の広がり方をシミュレーションにより調べた結果を示した図である。 4 and 5 show a case where the potential of the support substrate 2 is fixed to GND when the impurity concentration of the support substrate 2 is 4.4 × 10 14 cm −3 and 2 × 10 13 cm −3. It is the figure which showed the result of having investigated by simulation the potential distribution when the dv / dt surge (10 kV / μsec, 1300 V) in each case was applied when floating and how the depletion layer spreads.

dv/dtサージが印加されると、支持基板2のうち高電位基準回路部HVと対応する場所に空乏層が広がる。このとき、サージ電圧は埋込酸化膜3による寄生容量と支持基板2における空乏層による容量(以下、空乏層容量)の合成容量に印加されることになる。このとき、空乏層容量が大きい方が埋込酸化膜3による寄生容量に印加される電圧分が小さくなり、変位電流を抑制できる。つまり、印加されるサージ電圧が同じ場合、支持基板2が低濃度の場合の方が空乏層が大きく広がるため、埋込酸化膜3に印加される電圧分が小さくなり、変位電流を抑制できる。   When a dv / dt surge is applied, a depletion layer spreads in a place corresponding to the high potential reference circuit portion HV in the support substrate 2. At this time, the surge voltage is applied to the combined capacitance of the parasitic capacitance due to the buried oxide film 3 and the capacitance due to the depletion layer in the support substrate 2 (hereinafter referred to as depletion layer capacitance). At this time, the larger the depletion layer capacitance, the smaller the voltage applied to the parasitic capacitance due to the buried oxide film 3, and the displacement current can be suppressed. That is, when the applied surge voltage is the same, the depletion layer spreads more greatly when the support substrate 2 has a lower concentration, so that the voltage applied to the buried oxide film 3 becomes smaller and the displacement current can be suppressed.

支持基板2の不純物濃度を4.4×1014cm-3という高濃度にした場合には、比抵抗ρが30Ωcm程度となる。
このとき、低電位基準回路部LVの基準電位を0V、高電位基準回路部HVの基準電位を1300Vのdv/dtサージとした場合、支持基板2の電位をGNDに固定すると、図4に示すように、支持基板2のうち低電位基準回路部LVと対応する場所の電位は、支持基板2の表面側(埋込酸化膜3側)と裏面側共に0Vとなるが、高電位基準回路部HVと対応する場所の電位は、支持基板2の表面側が400V、裏面側が0Vとなる。つまり、低電位基準回路部LV側の埋込酸化膜3には殆ど電圧が掛からないが、高電位基準回路部HV側では、空乏層容量が小さいため、サージ電圧の大部分(1300−400V)が埋込酸化膜3に印加されてしまう。
When the impurity concentration of the support substrate 2 is as high as 4.4 × 10 14 cm −3 , the specific resistance ρ is about 30 Ωcm.
At this time, when the reference potential of the low potential reference circuit unit LV is 0 V and the reference potential of the high potential reference circuit unit HV is dv / dt surge of 1300 V, the potential of the support substrate 2 is fixed to GND as shown in FIG. As described above, the potential of the location corresponding to the low potential reference circuit portion LV in the support substrate 2 is 0 V on both the front surface side (the buried oxide film 3 side) and the back surface side of the support substrate 2, but the high potential reference circuit portion. The potential at a location corresponding to HV is 400 V on the front surface side of the support substrate 2 and 0 V on the back surface side. That is, almost no voltage is applied to the buried oxide film 3 on the low potential reference circuit portion LV side, but on the high potential reference circuit portion HV side, since the depletion layer capacitance is small, most of the surge voltage (1300-400V). Is applied to the buried oxide film 3.

一方、支持基板2の電位をフローティングにすると、支持基板2の電位をGNDに固定する場合と比べて支持基板2の電位が高くなるため、dv/dtサージが印加された際に高電位基準回路部HV側の埋込酸化膜3に掛かる電圧(1300−1004V)は小さくなるものの、低電位基準回路部LV側の埋込酸化膜3にも高い電圧(588V)がかかってしまう。   On the other hand, if the potential of the support substrate 2 is made floating, the potential of the support substrate 2 becomes higher than when the potential of the support substrate 2 is fixed to GND, so that a high potential reference circuit is applied when a dv / dt surge is applied. Although the voltage (1300-1004V) applied to the buried oxide film 3 on the portion HV side is reduced, a high voltage (588V) is also applied to the buried oxide film 3 on the low potential reference circuit portion LV side.

支持基板2の不純物濃度を2×1013cm-3という低濃度にした場合には、比抵抗ρが700Ωcm程度となる。 When the impurity concentration of the support substrate 2 is as low as 2 × 10 13 cm −3 , the specific resistance ρ is about 700 Ωcm.

このとき、低電位基準回路部LVの基準電位を0V、高電位基準回路部HVの基準電位を1300Vのdv/dtサージとした場合、支持基板2の不純物濃度を4.4×1014cm-3にした場合と比べて空乏層が大きく広がるため、空乏層容量が大きくなる。このため、支持基板2の電位をGNDに固定すると、図5に示すように低電位基準回路部LVと対応する場所の電位は、支持基板2の表面側(埋込酸化膜3側)と裏面側共にほぼ0Vとなり、高電位基準回路部HVと対応する場所の電位は、支持基板2の表面側が1171V、裏面側が0Vとなる。つまり、低電位基準回路部LV側の埋込酸化膜3には殆ど電圧がかからず、高電位基準回路部HV側の埋込酸化膜3にかかる電圧(1300−1171V)も支持基板2の濃度が4.4×1014cm-3の場合と比較して大幅に小さくできる。 At this time, when the reference potential of the low potential reference circuit unit LV is 0 V and the reference potential of the high potential reference circuit unit HV is 1300 V dv / dt surge, the impurity concentration of the support substrate 2 is 4.4 × 10 14 cm −. Compared with the case of 3 , the depletion layer expands greatly, so the depletion layer capacity increases. For this reason, when the potential of the support substrate 2 is fixed to GND, as shown in FIG. 5, the potential at the location corresponding to the low potential reference circuit portion LV is the surface side (the buried oxide film 3 side) and the back surface of the support substrate 2. Both sides are almost 0 V, and the potential of the location corresponding to the high potential reference circuit portion HV is 1171 V on the front surface side of the support substrate 2 and 0 V on the back surface side. That is, almost no voltage is applied to the buried oxide film 3 on the low potential reference circuit portion LV side, and the voltage (1300-1171 V) applied to the buried oxide film 3 on the high potential reference circuit portion HV side is also on the support substrate 2. Compared with the case where the concentration is 4.4 × 10 14 cm −3 , the concentration can be significantly reduced.

一方、支持基板2の電位をフローティングにした場合には、高電位基準回路部HV側では、支持基板2をGNDにした場合と同様に埋込酸化膜3にかかる電圧(1300−1211V)を大幅に抑制することができるが、低電位基準回路部LV側では、支持基板2の不純物濃度を4.4×1014cm-3にした場合と同様に埋込酸化膜3に高い電圧(559V)が掛かってしまう。 On the other hand, when the potential of the support substrate 2 is made floating, the voltage (1300-1211V) applied to the buried oxide film 3 is greatly increased on the high potential reference circuit portion HV side as in the case where the support substrate 2 is set to GND. However, on the low potential reference circuit portion LV side, a high voltage (559 V) is applied to the buried oxide film 3 as in the case where the impurity concentration of the support substrate 2 is 4.4 × 10 14 cm −3. Will be applied.

したがって、高電位基準回路部HV側では、支持基板2の不純物濃度を低くして空乏層が広がるようにすることで空乏層容量を大きくし、埋込酸化膜による寄生容量にかかる電圧を小さくすることで変位電流を抑制できると言える。また、低電位基準回路部LV側では、支持基板2の電位をGNDに固定することで、埋込酸化膜3にかかる電圧を抑制することができると言える。   Therefore, on the high potential reference circuit portion HV side, the depletion layer capacitance is increased by lowering the impurity concentration of the support substrate 2 so that the depletion layer expands, and the voltage applied to the parasitic capacitance due to the buried oxide film is decreased. It can be said that the displacement current can be suppressed. On the low potential reference circuit portion LV side, it can be said that the voltage applied to the buried oxide film 3 can be suppressed by fixing the potential of the support substrate 2 to GND.

このように、支持基板2の不純物濃度を低濃度、具体的には1×1014cm-3以下とし、かつ、支持基板2の電位をGNDにすることにより、低電位基準回路部LVと高電位基準回路部HVの双方において変位電流を抑制することが可能となる。 Thus, by setting the impurity concentration of the support substrate 2 to a low concentration, specifically 1 × 10 14 cm −3 or less, and setting the potential of the support substrate 2 to GND, the low potential reference circuit portion LV and the high potential reference circuit portion LV are increased. It is possible to suppress the displacement current in both of the potential reference circuit units HV.

以上説明したように、本実施形態では、支持基板2の不純物濃度を1×1014cm-3以下とし、かつ、支持基板2の電位をGNDにしている。これにより、低電位基準回路部LVと高電位基準回路部HVの双方において変位電流を抑制することが可能となる。これにより、回路の誤作動を防止することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the impurity concentration of the support substrate 2 is set to 1 × 10 14 cm −3 or less, and the potential of the support substrate 2 is set to GND. As a result, the displacement current can be suppressed in both the low potential reference circuit unit LV and the high potential reference circuit unit HV. As a result, malfunction of the circuit can be prevented.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第1実施形態に対して低電位基準回路部LV側の支持基板2の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of the present embodiment is obtained by changing the configuration of the support substrate 2 on the low potential reference circuit unit LV side with respect to the first embodiment, and is otherwise the same as the first embodiment. Only portions different from the embodiment will be described.

図6は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、支持基板2における低電位基準回路部LV側の表面部にp型不純物層31を備えている。このp型不純物層31は、支持基板2における低電位基準回路部LVと対応する部分全域に形成されており、支持基板2を構成するp-型シリコン基板よりもp型不純物濃度が高くされている。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, in this embodiment, a p-type impurity layer 31 is provided on the surface portion of the support substrate 2 on the low potential reference circuit portion LV side. The p-type impurity layer 31 is formed over the entire portion of the support substrate 2 corresponding to the low potential reference circuit portion LV, and has a higher p-type impurity concentration than the p -type silicon substrate constituting the support substrate 2. Yes.

上述したように、低電位基準回路部LV側においては、支持基板2の電位をGNDに固定することで、埋込酸化膜3にかかる電圧を抑制することができる。このため、低電位基準回路部LVでは、埋込酸化膜3の直下の電位をより確実にGNDにするために、支持基板2の内部抵抗を下げるp型不純物層31を配置している。これにより、埋込酸化膜3に掛かる電圧をより低減することが可能となり、更に低電位基準回路部LV側の変位電流を抑制することが可能となる。   As described above, on the low potential reference circuit portion LV side, the voltage applied to the buried oxide film 3 can be suppressed by fixing the potential of the support substrate 2 to GND. Therefore, in the low potential reference circuit portion LV, the p-type impurity layer 31 that lowers the internal resistance of the support substrate 2 is disposed in order to make the potential immediately below the buried oxide film 3 more reliably GND. As a result, the voltage applied to the buried oxide film 3 can be further reduced, and the displacement current on the low potential reference circuit portion LV side can be further suppressed.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第2実施形態に対して更に低電位基準回路部LV側の支持基板2の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of the present embodiment is obtained by further changing the configuration of the support substrate 2 on the low potential reference circuit unit LV side with respect to the second embodiment, and is otherwise the same as the first embodiment. Only parts different from the first embodiment will be described.

図7は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、第2実施形態で示したp型不純物層31に加えて、さらに、支持基板2における低電位基準回路部LV側の裏面部にp型不純物層32を備えている。このp型不純物層32も、支持基板2における低電位基準回路部LVと対応する部分全域に形成されており、支持基板2を構成するp-型シリコン基板よりもp型不純物濃度が高くされている。 FIG. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, in this embodiment, in addition to the p-type impurity layer 31 shown in the second embodiment, a p-type impurity layer is further formed on the back surface of the support substrate 2 on the low potential reference circuit portion LV side. 32. This p-type impurity layer 32 is also formed over the entire portion of the support substrate 2 corresponding to the low potential reference circuit portion LV, and has a higher p-type impurity concentration than the p -type silicon substrate constituting the support substrate 2. Yes.

支持基板2にける低電位基準回路部LV側をより確実にGNDにするためには、支持基板2のうち低電位基準回路部LVと対応する部分全域においてp型不純物の濃度を高くしてやれば良い。しかしながら、支持基板2の厚み分の深さのイオン注入を行うことは困難であるため、支持基板2のうち低電位基準回路部LVと対応する部分全域にp型不純物を注入することは容易ではない。したがって、本実施形態のように、支持基板2における低電位基準回路部LV側の裏面部にp型不純物層32を備えることで、さらに埋込酸化膜3に掛かる電圧を低減することが可能となり、低電位基準回路部LV側の変位電流をより一層抑制することが可能となる。   In order to make the low potential reference circuit portion LV side of the support substrate 2 more reliably GND, it is only necessary to increase the concentration of the p-type impurity in the entire portion of the support substrate 2 corresponding to the low potential reference circuit portion LV. . However, since it is difficult to perform ion implantation with a depth corresponding to the thickness of the support substrate 2, it is not easy to implant p-type impurities throughout the portion of the support substrate 2 corresponding to the low potential reference circuit portion LV. Absent. Therefore, as in the present embodiment, by providing the p-type impurity layer 32 on the back surface portion of the support substrate 2 on the low potential reference circuit portion LV side, it is possible to further reduce the voltage applied to the buried oxide film 3. Further, it is possible to further suppress the displacement current on the low potential reference circuit unit LV side.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、第2実施形態に対してp型不純物層31の電位をより確実にGNDにできる構造としたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device of this embodiment has a structure in which the potential of the p-type impurity layer 31 can be more reliably set to GND than that of the second embodiment, and is otherwise the same as that of the first embodiment. Only parts different from the first embodiment will be described.

図8は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、第2実施形態で示したp型不純物層31を備えるのに加え、低電位基準回路部LV側のSOI層1内に、低電位基準回路部LV内のGND配線(接地配線)と電気的に接続される貫通電極33を形成している。具体的には、低電位基準回路部LV側において、SOI層1および埋込酸化膜3を貫通してp型不純物層31に達するトレンチ34が形成されていると共に、トレンチ34の内壁に熱酸化等で形成された内壁絶縁膜35が備えられ、その中に貫通電極33が形成されている。   FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in this figure, in this embodiment, in addition to the p-type impurity layer 31 shown in the second embodiment, the low potential reference circuit section is included in the SOI layer 1 on the low potential reference circuit section LV side. A through electrode 33 that is electrically connected to the GND wiring (ground wiring) in the LV is formed. Specifically, a trench 34 that penetrates the SOI layer 1 and the buried oxide film 3 and reaches the p-type impurity layer 31 is formed on the low potential reference circuit portion LV side, and thermal oxidation is performed on the inner wall of the trench 34. An inner wall insulating film 35 formed of, for example, is provided, and a through electrode 33 is formed therein.

このような構成によれば、貫通電極33を通じて、p型不純物層31の電位をより確実にGNDにできる。このため、さらに埋込酸化膜3に掛かる電圧を低減することが可能となり、低電位基準回路部LV側の変位電流をより一層抑制することが可能となる。   According to such a configuration, the potential of the p-type impurity layer 31 can be more reliably set to GND through the through electrode 33. Therefore, the voltage applied to the buried oxide film 3 can be further reduced, and the displacement current on the low potential reference circuit portion LV side can be further suppressed.

(他の実施形態)
上記第1〜第4実施形態では、低電位基準回路部LVや高電位基準回路部HVおよびレベルシフト素子形成部LSを構成する素子の一例を記載しているが、これらを構成する素子の種類に関しては適宜変更可能である。また、低電位基準回路部LVや高電位基準回路部HVおよびレベルシフト素子形成部LSのレイアウト等に関しても、適宜変更可能である。
(Other embodiments)
In the first to fourth embodiments, an example of elements constituting the low potential reference circuit unit LV, the high potential reference circuit unit HV, and the level shift element forming unit LS is described. Can be changed as appropriate. Further, the layout of the low potential reference circuit unit LV, the high potential reference circuit unit HV, and the level shift element formation unit LS can be appropriately changed.

また、上記第3実施形態と第4実施形態とを組み合わせること、つまり第3実施形態に示したp型不純物層32を第4実施形態のように貫通電極33を備える構造に適用することも可能である。さらに、第3実施形態で示したp型不純物層31、32のうちp型不純物層32のみを備えるような構造とすることもできる。   Further, the third embodiment and the fourth embodiment can be combined, that is, the p-type impurity layer 32 shown in the third embodiment can be applied to a structure including the through electrode 33 as in the fourth embodiment. It is. Furthermore, it can also be set as the structure provided only with the p-type impurity layer 32 among the p-type impurity layers 31 and 32 shown in 3rd Embodiment.

なお、ここでは支持基板2をp型で構成する場合について説明したが、n型とする場合であっても同様に本発明を適用することができる。その場合において、第2〜第4実施形態の構造を適用する場合には、支持基板2には、p型不純物層31、32に代えて支持基板2と同導電型となるn型不純物層を形成すれば良い。   In addition, although the case where the support substrate 2 is configured as a p-type has been described here, the present invention can be similarly applied even when the support substrate 2 is configured as an n-type. In that case, when the structures of the second to fourth embodiments are applied, the support substrate 2 is provided with an n-type impurity layer having the same conductivity type as the support substrate 2 instead of the p-type impurity layers 31 and 32. What is necessary is just to form.

本発明の第1実施形態にかかる半導体装置(HVIC)の断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor device (HVIC) according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す半導体装置を上面側から見た時のレイアウト図である。FIG. 2 is a layout diagram when the semiconductor device shown in FIG. 1 is viewed from the upper surface side. 変位電流の支持基板濃度依存性をシミュレーションによって調べた結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of having investigated the dependence of the displacement current on the support substrate concentration by simulation. 支持基板2の不純物濃度を4.4×1014cm-3とした場合について、支持基板2の電位をGNDに固定した場合とフローティングにした場合それぞれの場合のdv/dtサージが印加された時の電位分布および空乏層の広がり方を示した図である。When the impurity concentration of the support substrate 2 is 4.4 × 10 14 cm −3 , when the potential of the support substrate 2 is fixed to GND and when the dv / dt surge is applied in each case floating It is the figure which showed how the electric potential distribution and the depletion layer spread. 支持基板2の不純物濃度を2×1013cm-3とした場合について、支持基板2の電位をGNDに固定した場合とフローティングにした場合それぞれの場合のdv/dtサージが印加された時の電位分布および空乏層の広がり方を示した図である。When the impurity concentration of the support substrate 2 is 2 × 10 13 cm −3 , the potential when the dv / dt surge is applied in the case where the potential of the support substrate 2 is fixed to GND and in the case where the potential is floating. It is the figure which showed how the distribution and the depletion layer spread. 本発明の第2実施形態にかかる半導体装置(HVIC)の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device (HVIC) concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態にかかる半導体装置(HVIC)の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device (HVIC) concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態にかかる半導体装置(HVIC)の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device (HVIC) concerning 4th Embodiment of this invention. 従来のモータを駆動するインバータ回路を駆動するための回路構成を示した図である。It is the figure which showed the circuit structure for driving the inverter circuit which drives the conventional motor. 従来のモータを駆動するインバータ回路を駆動するための回路構成を示した図である。It is the figure which showed the circuit structure for driving the inverter circuit which drives the conventional motor.

符号の説明Explanation of symbols

1 SOI層
2 支持基板
3 埋込酸化膜
4 SOI基板
5 トレンチ分離部
10 CMOS
20 LDMOS
30 裏面電極
31 p型不純物層
32 p型不純物層
33 貫通電極
34 トレンチ
35 内壁絶縁膜
LS レベルシフト素子形成部
LV 低電位基準回路部
HV 高電位基準回路部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SOI layer 2 Support substrate 3 Buried oxide film 4 SOI substrate 5 Trench isolation part 10 CMOS
20 LDMOS
30 Back electrode 31 p-type impurity layer 32 p-type impurity layer 33 through electrode 34 trench 35 inner wall insulating film LS level shift element forming part LV low potential reference circuit part HV high potential reference circuit part

Claims (4)

活性層(1)と支持基板(2)とが埋込絶縁膜(3)を介して貼り合わされたSOI基板(4)を有し、
前記SOI基板(4)における前記活性層(1)に、第1の電位を基準電位として動作する低電位基準回路部(LV)と、前記第1の電位よりも高電位な第2の電位を基準電位として動作する高電位基準回路部(HV)と、前記低電位基準回路部(LV)と前記高電位基準回路部(HV)との間での基準電位のレベルシフトを行うためのレベルシフト素子(20)が備えられたレベルシフト素子形成部(LS)とが形成されてなる半導体装置において、
前記支持基板(2)は、不純物濃度が1×1014cm-3以下に設定されていると共に、接地されていることを特徴とする半導体装置。
An SOI substrate (4) in which an active layer (1) and a supporting substrate (2) are bonded together through a buried insulating film (3);
The active layer (1) of the SOI substrate (4) has a low potential reference circuit portion (LV) that operates using the first potential as a reference potential, and a second potential that is higher than the first potential. A high potential reference circuit section (HV) that operates as a reference potential, and a level shift for performing a level shift of the reference potential between the low potential reference circuit section (LV) and the high potential reference circuit section (HV) In a semiconductor device in which a level shift element forming portion (LS) provided with an element (20) is formed,
The semiconductor device, wherein the support substrate (2) has an impurity concentration set to 1 × 10 14 cm −3 or less and is grounded.
前記支持基板(2)における前記低電位基準回路部(LV)と対応する部分の前記埋込絶縁膜(3)側の表面部には、前記支持基板(2)と同導電型で、かつ、前記支持基板(2)よりも高不純物濃度となる不純物層(31)が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The surface portion on the buried insulating film (3) side of the portion corresponding to the low potential reference circuit portion (LV) in the support substrate (2) has the same conductivity type as the support substrate (2), and 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity layer (31) having an impurity concentration higher than that of the support substrate (2) is formed. 前記低電位基準回路部(LV)側の前記活性層(1)と前記埋込絶縁膜(3)とを貫通して前記不純物層(31)に達するトレンチ(34)と、前記トレンチ(34)の内壁を覆うように形成された内壁絶縁膜(35)と、前記内壁絶縁膜(35)内において前記トレンチ(34)を埋め込みかつ前記不純物層(31)と電気的に接続された貫通電極(33)とを備え、
前記貫通電極(33)が前記低電位基準回路部(LV)内に備えられる接地配線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
A trench (34) reaching the impurity layer (31) through the active layer (1) and the buried insulating film (3) on the low potential reference circuit part (LV) side; and the trench (34) An inner wall insulating film (35) formed so as to cover the inner wall of the inner wall insulating film, and a through electrode (in which the trench (34) is embedded in the inner wall insulating film (35) and electrically connected to the impurity layer (31)) 33)
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the through electrode (33) is electrically connected to a ground wiring provided in the low potential reference circuit portion (LV).
前記支持基板(2)における前記埋込絶縁膜(3)と反対側となる裏面部のうち前記低電位基準回路部(LV)と対応する部分には、前記支持基板(2)と同導電型で、かつ、前記支持基板(2)よりも高不純物濃度となる不純物層(32)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の半導体装置。   Of the back surface portion of the support substrate (2) opposite to the buried insulating film (3), the portion corresponding to the low potential reference circuit portion (LV) has the same conductivity type as the support substrate (2). The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity layer (32) having a higher impurity concentration than that of the support substrate (2) is formed.
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