專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體集成電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路裝置，用于防止寄生效應(yīng)造成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的誤動(dòng)作。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中，公開(kāi)了以下結(jié)構(gòu)將直流電源VCC、GND間串聯(lián)連接的晶體管(Tr1-Tr2、Tr3-Tr4、Tr5-Tr6)并聯(lián)連接。將從Tr1-Tr2、Tr3-Tr4和Tr5-Tr6之間取出的輸出端子連接到電機(jī)M。然后，隨著電機(jī)的旋轉(zhuǎn)/停止，產(chǎn)生正/反方向的電動(dòng)勢(shì)。在晶體管的集電極/發(fā)射極間連接保護(hù)二極管，將電動(dòng)勢(shì)向固定電位靠近，保護(hù)包含串聯(lián)連接的晶體管的IC內(nèi)部(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
此外，公開(kāi)了以往的DC電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路(例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
特開(kāi)平6-104459號(hào)公報(bào)(第13-14頁(yè)、第16-第17圖)[非專(zhuān)利文獻(xiàn)1]三浦宏文‘メカトロニクス’ォ一ム社、P.204-205在現(xiàn)有的半導(dǎo)體集成電路裝置中，例如，在從驅(qū)動(dòng)元件的導(dǎo)通動(dòng)作向截止動(dòng)作轉(zhuǎn)移時(shí)，從電機(jī)產(chǎn)生反方向的電動(dòng)勢(shì)(以下稱(chēng)為反電動(dòng)勢(shì))。因此，通過(guò)這種反電動(dòng)勢(shì)，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的集電極區(qū)施加負(fù)電位。由此，從驅(qū)動(dòng)元件、襯底、控制元件構(gòu)成的寄生晶體管的發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)的PN結(jié)區(qū)，產(chǎn)生自由載流子(電子)。該自由載流子(電子)經(jīng)由襯底從形成驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)流入其他島區(qū)。特別是對(duì)驅(qū)動(dòng)元件進(jìn)行控制的控制元件流入自由載流子(電子)的情況下，控制元件將產(chǎn)生誤動(dòng)作。其結(jié)果，隨著控制元件的誤動(dòng)作，處于截止動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)元件進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作，向電機(jī)傳送錯(cuò)誤的信號(hào)，有妨礙電機(jī)的正常動(dòng)作的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述各種狀況，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，包括半導(dǎo)體層；以及將所述半導(dǎo)體層區(qū)分為多個(gè)島區(qū)的分離區(qū)，在所述多個(gè)島區(qū)中，至少形成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件、以及控制該驅(qū)動(dòng)元件的控制元件，其特征在于在形成所述控制元件的島區(qū)中，形成被施加電源電位的一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，配置所述一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)以區(qū)分構(gòu)成所述半導(dǎo)體層的逆導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底和形成所述控制元件的區(qū)域。因此，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，形成控制元件的島區(qū)通過(guò)被施加電源電位的一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)來(lái)與襯底區(qū)分。由此，可防止由于電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)而從驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的自由載流子(電子)通過(guò)襯底流入控制元件。而且，該自由載流子(電子)經(jīng)由該一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)而被抽出。其結(jié)果，可防止由于驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的自由載流子(電子)而使控制元件誤動(dòng)作。
此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，其特征在于，在形成所述控制元件的島區(qū)中，形成接地狀態(tài)的逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，配置所述逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)以使其比所述一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)更靠近所述半導(dǎo)體層表面?zhèn)?。因此，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，在形成控制元件的島區(qū)中，逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，比一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)更靠近半導(dǎo)體層表面?zhèn)?。該逆?dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)被接地，另一方面，一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)被施加電源電位。由此，由于電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)而從驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的自由載流子(電子)經(jīng)由該一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)而被抽出。因此，逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)承擔(dān)作為襯底的作用。
此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，包括半導(dǎo)體層；以及將所述半導(dǎo)體層區(qū)分為多個(gè)島區(qū)的分離區(qū)，在所述多個(gè)島區(qū)中，至少形成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件、以及控制該驅(qū)動(dòng)元件的控制元件，其特征在于在形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)中，形成被施加電源電位的一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，配置所述一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)以區(qū)分構(gòu)成所述半導(dǎo)體層的逆導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底和形成所述控制元件的區(qū)域。因此，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，形成驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)通過(guò)被施加電源電位的一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)來(lái)與襯底區(qū)分。由此，可防止由于電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)而從驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的自由載流子(電子)通過(guò)襯底流入控制元件。而且，該自由載流子(電子)經(jīng)由該一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)而被抽出。其結(jié)果，可防止由于驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的自由載流子(電子)而使控制元件誤動(dòng)作。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，至少具有形成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)和形成控制該驅(qū)動(dòng)元件的控制元件的島區(qū)。而且，形成控制元件的島區(qū)通過(guò)被施加電源電位的一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)來(lái)與襯底區(qū)分。由此，在本發(fā)明中，可防止由于電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)而從驅(qū)動(dòng)元件的PN結(jié)區(qū)產(chǎn)生的自由載流子(電子)通過(guò)該一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)流入控制元件內(nèi)。其結(jié)果，可以防止由于該自由載流子(電子)而使控制元件誤動(dòng)作，通過(guò)防止控制元件的誤動(dòng)作，也可防止驅(qū)動(dòng)元件的誤動(dòng)作。
此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，在形成控制元件的島區(qū)中，形成逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，以使其形成區(qū)與一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)重疊。而且，該逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)位于比一導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)更靠近半導(dǎo)體層上表面?zhèn)?。而且，該逆?dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)經(jīng)由分離區(qū)而成為接地狀態(tài)。由此，在本發(fā)明中，該逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)可承擔(dān)作為控制元件的襯底的作用。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，至少具有形成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)和形成控制該驅(qū)動(dòng)元件的控制元件的島區(qū)。而且，形成驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)通過(guò)被施加電源電位的一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)來(lái)與襯底區(qū)分。由此，在本發(fā)明中，可防止由于電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)而從驅(qū)動(dòng)元件的PN結(jié)區(qū)產(chǎn)生的自由載流子(電子)通過(guò)該一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)流入襯底。其結(jié)果，可以防止該自由載流子(電子)通過(guò)襯底而流入控制元件，所以可防止控制元件誤動(dòng)作。而且，通過(guò)防止控制元件的誤動(dòng)作，也可防止驅(qū)動(dòng)元件的誤動(dòng)作。


圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路裝置的剖面圖。
圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路裝置的電路圖。
圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路裝置的剖面圖。
圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路裝置的剖面圖。
圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路裝置的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照?qǐng)D1～圖5詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置的一實(shí)施方式。
圖1、圖3、圖4以及圖5是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖2是本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置的一部分電路圖。
如圖1所示，在P型的單晶硅襯底4上，形成厚度為2～10μm的N型的外延層5。然后，在襯底4以及外延層5上，通過(guò)貫通它們的P型的分離區(qū)6形成第一島區(qū)7、第二島區(qū)8、第三島區(qū)9以及第四島區(qū)10。另外，雖然未圖示，但在襯底4以及外延層5上通過(guò)分離區(qū)6還形成其它的島區(qū)，并配置IIL(Integrated Injection Logic)等的各種元件。
該分離區(qū)6由從襯底4表面向上下方向擴(kuò)散的第一分離區(qū)11、和從外延層5表面形成的第二分離區(qū)12構(gòu)成。而且，通過(guò)兩者11、12相連，將襯底4和外延層5分離成島狀。
在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路裝置1中，在第一以及第二島區(qū)7、8中形成構(gòu)成小信號(hào)部2的NPN晶體管、橫向PNP晶體管，在第三島區(qū)9中形成作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管3。而且，在本實(shí)施方式中，形成第四島區(qū)10，使其包圍構(gòu)成小信號(hào)部2的第一以及第二島區(qū)7、8。
而且，雖然未圖示，但在外延層5上表面堆積LOCOS氧化膜、氧化硅膜等。而且，經(jīng)由在氧化硅膜等上形成的接觸孔，堆積阻擋金屬(barrier metal)層以及鋁層，并形成電極。以下，說(shuō)明第一島區(qū)7、第二島區(qū)8、第三島區(qū)9以及第四島區(qū)10中形成的元件。
首先，說(shuō)明第一島區(qū)7中形成的NPN晶體管。如圖所示，在襯底4和外延層5的邊界部分形成N型的埋入擴(kuò)散區(qū)13。而且，在作為集電極區(qū)使用的外延層5上，從其表面形成P型的擴(kuò)散區(qū)14以及N型的擴(kuò)散區(qū)15。例如，P型的擴(kuò)散區(qū)14作為基極區(qū)，N型的擴(kuò)散區(qū)15作為集電極導(dǎo)出區(qū)。而且，從P型的擴(kuò)散區(qū)14的表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)16。因?yàn)镹型的擴(kuò)散區(qū)16作為發(fā)射極區(qū)使用，所以構(gòu)成NPN晶體管。
接著，說(shuō)明在第二島區(qū)8形成的橫向PNP晶體管。如圖所示，在襯底4和外延層5的邊界部分形成N型的埋入擴(kuò)散區(qū)17。而且，在作為基極區(qū)使用的外延層5上，從該表面形成P型的擴(kuò)散區(qū)18、19以及N型的擴(kuò)散區(qū)20。例如，P型的擴(kuò)散區(qū)18作為發(fā)射極區(qū)，P型的擴(kuò)散區(qū)19作為集電極區(qū)。另外，在圖中，P型的擴(kuò)散區(qū)19被獨(dú)立繪制，但實(shí)際上，被一體地形成以包圍P型的擴(kuò)散區(qū)18。另一方面，將N型的擴(kuò)散區(qū)20作為基極導(dǎo)出區(qū)使用。通過(guò)該結(jié)構(gòu)構(gòu)成橫向PNP晶體管。
接著，說(shuō)明在第三島區(qū)9中形成的功率NPN晶體管3。如圖所示，在襯底4和外延層5的邊界部分形成N型的埋入擴(kuò)散區(qū)21。從外延層5的表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)22，擴(kuò)散區(qū)22和埋入擴(kuò)散區(qū)21相連。而且，在由N型的擴(kuò)散區(qū)22包圍的區(qū)中，從外延層5的表面形成P型的擴(kuò)散區(qū)23。在P型的擴(kuò)散區(qū)23中，從其表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)24。而且，在本實(shí)施方式中，將N型的外延層5作為集電極區(qū)，將N型的埋入擴(kuò)散區(qū)21、擴(kuò)散區(qū)22作為集電極導(dǎo)出區(qū)。將P型的擴(kuò)散區(qū)23作為基極區(qū)，將N型的擴(kuò)散區(qū)24作為發(fā)射極區(qū)，構(gòu)成功率NPN晶體管3。
這里，在本實(shí)施方式中，例如將流過(guò)數(shù)mA左右的主電流的情況稱(chēng)作NPN晶體管，例如將流過(guò)數(shù)A左右的主電流的情況稱(chēng)作功率NPN晶體管。
接著，說(shuō)明施加在第四島區(qū)10中形成的被施加電源電位的N型的擴(kuò)散區(qū)。如圖所示，在襯底4和外延層5的邊界部分形成N型的埋入擴(kuò)散區(qū)25，從外延層5表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)26，并將兩者連結(jié)。而且，對(duì)N型的擴(kuò)散區(qū)26施加電源電壓。由此，可將在對(duì)功率NPN晶體管3施加電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的自由載流子(電子)吸取。因此，在本實(shí)施方式中，第四島區(qū)中不形成構(gòu)成IC的元件，而作為虛擬島區(qū)使用。
如上所述，在本實(shí)施方式中，配置第四島區(qū)10，使其包圍構(gòu)成小信號(hào)部2的第一以及第二島區(qū)7、8。而且，在第一、第二以及第四島區(qū)7、8、10中，N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27與襯底4和外延層5的邊界部分一體形成。在第四島區(qū)10中，N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27與N型的埋入擴(kuò)散區(qū)25連結(jié)。因此，在本實(shí)施方式中，形成小信號(hào)部2的第一及第二島區(qū)7、8等成為被連結(jié)的N型的擴(kuò)散區(qū)25、26、27包圍的構(gòu)造。即，第四島區(qū)10中，N型擴(kuò)散區(qū)26施加了電源電位，而形成小信號(hào)部2的區(qū)域是由施加了電源電位的N型的擴(kuò)散區(qū)25、26、27包圍的構(gòu)造。
另外，如上所述，不必限定于第四島區(qū)10包圍小信號(hào)部2的結(jié)構(gòu)。例如，也可以在構(gòu)成小信號(hào)部2的各個(gè)島區(qū)配置第四島區(qū)10。在這種情況下，也可以在第四島區(qū)10的任意部位配置施加了電源電位的N型的擴(kuò)散區(qū)。
而且，在本實(shí)施方式中，如圖所示，在構(gòu)成小信號(hào)部2的第一以及第二島區(qū)7、8中，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)28在襯底4和外延層5的邊界部分一體形成。而且，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)28與區(qū)分個(gè)島區(qū)7和8的分離區(qū)6連結(jié)，成為接地狀態(tài)。另外，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)28使N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27與其形成區(qū)重疊，位于比N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27更靠近外延層5表面?zhèn)?。由此，在?gòu)成小信號(hào)部2的島區(qū)7、8中，接地狀態(tài)的P型的埋入擴(kuò)散區(qū)28承擔(dān)作為襯底的作用。
接著，如圖2所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路裝置1是用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器IC，將該電路圖的一部分進(jìn)行圖示。例如，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)用電源線(xiàn)上連結(jié)作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管A的集電極電極。功率NPN晶體管A的發(fā)射極電極與電機(jī)的輸出端子連接。另一方面，作為控制元件的橫向PNP晶體管C的集電極電極和功率NPN晶體管A的基極電極經(jīng)由電阻R1連結(jié)。而且，橫向PNP晶體管C的發(fā)射極電極連接到電源線(xiàn)?；鶚O電極與例如作為電流鏡電路形成的另一個(gè)橫向PNP晶體管的基極電極連接。而且，經(jīng)由該橫向PNP晶體管連接到電源線(xiàn)。
在本實(shí)施方式中，通過(guò)設(shè)為所述電路，例如在從作為驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管3的導(dǎo)通動(dòng)作轉(zhuǎn)移到截止動(dòng)作時(shí)，從電機(jī)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，并對(duì)功率NPN晶體管3施加該反電動(dòng)勢(shì)。由此，功率NPN晶體管3的集電極區(qū)被施加負(fù)電位。另一方面，P型的襯底4經(jīng)由區(qū)分第三島區(qū)9的分離區(qū)6而接地。由此，在由功率NPN晶體管3的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)21、P型的襯底4、以及小信號(hào)部2的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27組成的寄生NPN晶體管中，在發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)的結(jié)區(qū)(以下稱(chēng)作寄生結(jié)區(qū))施加正向偏置，并產(chǎn)生自由載流子(電子)。
但是，在本實(shí)施方式中，通過(guò)設(shè)為所述的元件結(jié)構(gòu)，防止從功率NPN晶體管3的寄生結(jié)區(qū)產(chǎn)生的自由載流子(電子)經(jīng)由襯底4流入小信號(hào)部2。具體來(lái)說(shuō)，在形成小信號(hào)部2的島區(qū)7、8被第四島區(qū)10包圍，在第四島區(qū)10中形成被施加了電源電位的N型的擴(kuò)散區(qū)25、26。而且，N型的埋入擴(kuò)散區(qū)25和N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27連結(jié)。由此，在小信號(hào)部2中，由被施加了電源電壓的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27，區(qū)分襯底4和外延層5。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施方式中，從功率NPN晶體管3產(chǎn)生的自由載流子(電子)通過(guò)襯底4流入施加了電源電位的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27。而且，流入的自由載流子(電子)經(jīng)由在第四島區(qū)10中形成的N型的擴(kuò)散區(qū)25、26被抽出。
此時(shí)，在形成小信號(hào)部2的島區(qū)7、8中、外延層5和N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27通過(guò)處于接地狀態(tài)的P型的埋入擴(kuò)散區(qū)28被分離。由此，在構(gòu)成小信號(hào)部2的NPN晶體管、橫向PNP晶體管中流入自由載流子(電子)，在進(jìn)行截止動(dòng)作時(shí)，不會(huì)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作。而且，可防止基于構(gòu)成小信號(hào)部2的NPN晶體管、橫向PNP晶體管的誤動(dòng)作而使作為驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管3在截止動(dòng)作時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作。
接著，如圖3所示，在本實(shí)施方式中，例如作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件也可以使用功率MOS晶體管31。另外，在第一島區(qū)7、第二島區(qū)8以及第四島區(qū)10中形成的元件與圖1的情況同樣，所以在這里參照其說(shuō)明。而且，在以下的說(shuō)明中，對(duì)與在圖1所示的半導(dǎo)體集成電路裝置中說(shuō)明的各結(jié)構(gòu)元件相同的結(jié)構(gòu)元件賦予相同的符號(hào)。
在P型的單晶硅襯底4上形成例如厚度為2～10μm的N型的外延層5。在襯底4以及外延層5中，通過(guò)貫通它們的P型的分離區(qū)6，形成第一島區(qū)7、第二島區(qū)8、第三島區(qū)9以及第四島區(qū)10。而且，和圖1所示的情況相同，在第一島區(qū)7形成NPN晶體管，在第二島區(qū)8形成橫向NPN晶體管，通過(guò)在這些島區(qū)7、8中形成的元件構(gòu)成小信號(hào)部2。
另一方面，在本實(shí)施方式中，作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件，也可以使用功率MOS晶體管31。如圖所示，在第三島區(qū)9中，在襯底4和外延層5的邊界部分形成N型的埋入擴(kuò)散區(qū)32。從外延層5的表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)33、35、P型的擴(kuò)散區(qū)34。在P型的擴(kuò)散區(qū)34中，從其表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)36。在外延層5的表面上經(jīng)由柵極氧化膜37形成柵極電極38。而且，在本實(shí)施方式中，將N型的擴(kuò)散區(qū)33、35作為漏極區(qū)，將N型的擴(kuò)散區(qū)36作為源極區(qū)，將P型的擴(kuò)散區(qū)34作為溝道形成區(qū)，構(gòu)成功率MOS晶體管31。這里，在本實(shí)施方式中，將流過(guò)例如數(shù)A左右的主電流的情況稱(chēng)作功率MOS晶體管。
在本實(shí)施方式中，作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件，在使用功率MOS晶體管31的情況，也與使用功率NPN晶體管3的情況相同，例如在從作為驅(qū)動(dòng)元件的功率MOS晶體管31的導(dǎo)通動(dòng)作向截止動(dòng)作轉(zhuǎn)移時(shí)，由于電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，在功率MOS晶體管31的漏極區(qū)中，施加負(fù)電位。而且，在由功率MOS晶體管31的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)32、P型的襯底4、以及小信號(hào)部2的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27組成的寄生NPN晶體管中，在發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)的結(jié)區(qū)(以下稱(chēng)作寄生結(jié)區(qū))施加正向偏置，并產(chǎn)生自由載流子(電子)。
但是，如用圖1所述的那樣，在形成小信號(hào)部2的島區(qū)7、8中，由被施加了電源電位的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27，區(qū)分襯底4和外延層5。由此，可防止自由載流子(電子)流入構(gòu)成小信號(hào)部2的島區(qū)。另外，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)28使N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27與其形成區(qū)的一部分重疊。因此，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)28位于比N型的埋入擴(kuò)散區(qū)27更靠近外延層5表面?zhèn)?。由此，在?gòu)成小信號(hào)部2的島區(qū)7、8中，接地狀態(tài)的P型的埋入擴(kuò)散區(qū)28承擔(dān)作為襯底的作用。
接著，如圖4所示，在本實(shí)施方式中，例如作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件使用功率NPN晶體管3。在形成該驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)中，在施加電源電位的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)中，區(qū)分襯底4和外延層5的情況也可以。另外，在第一島區(qū)7、第二島區(qū)8以及第三島區(qū)9中形成的元件與圖1的情況相同，所以這里參照其說(shuō)明。而且，在以下的說(shuō)明中，對(duì)于與在圖1所示的半導(dǎo)體集成電路裝置中說(shuō)明的各構(gòu)成元件相同的構(gòu)成元件賦予相同的符號(hào)。
在P型的單晶硅襯底4上，形成例如厚度為2～10μm的N型的外延層5。而且，在襯底4和外延層5上，通過(guò)貫通它們的P型的分離區(qū)6形成第一島區(qū)7、第二島區(qū)8、第三島區(qū)9以及第四島區(qū)10。而且，與圖1所示的情況相同，在第一島區(qū)7形成NPN晶體管，在第二島區(qū)8形成橫向NPN晶體管，由在這些島區(qū)7、8中形成的元件構(gòu)成小信號(hào)部2。
在本實(shí)施方式中，使用功率NPN晶體管3作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件，在第三島區(qū)9中，形成功率NPN晶體管3。而且，形成第四島區(qū)10以包圍第三島區(qū)9。因此，與圖1所示的情況同樣，在第四島區(qū)10中，形成施加電源電位的N型的擴(kuò)散區(qū)43、44。另一方面，在第三以及第四島區(qū)9、10中，N型的埋入擴(kuò)散區(qū)41在襯底4和外延層5的邊界部分一體形成。而且，N型的擴(kuò)散區(qū)43與N型的埋入擴(kuò)散區(qū)41連結(jié)。功率NPN晶體管3由被施加了電源電位的N型的擴(kuò)散區(qū)41、43、44包圍。
再有，如上所述，第四島區(qū)10并不限定為包圍小信號(hào)部2的構(gòu)造。例如，也可以在構(gòu)成小信號(hào)部2的每個(gè)島區(qū)配置第四島區(qū)10。此情況下，也可以再第四島區(qū)10的任意位置配置被施加電源電位的N型的擴(kuò)散區(qū)。
另外，在本實(shí)施方式中，如圖所示，在構(gòu)成功率NPN晶體管3的第三島區(qū)9中，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)42在襯底4和外延層5的邊界部分形成。而且，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)42與區(qū)分各島區(qū)9的分離區(qū)6連結(jié)，成為接地狀態(tài)。另外，P型的埋如擴(kuò)散區(qū)42與N型的埋如擴(kuò)散區(qū)41在其形成區(qū)的一部分重疊。而且，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)42位于比N型的埋如擴(kuò)散區(qū)41更靠近外延層5表面?zhèn)?。由此，在第三島區(qū)9中，接地狀態(tài)的P型的埋如擴(kuò)散區(qū)42承擔(dān)作為襯底4的作用。
在本實(shí)施方式中，如上所述，例如在從作為驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管3的導(dǎo)通動(dòng)作向截止動(dòng)作轉(zhuǎn)移時(shí)，由于電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，在功率NPN晶體管3的集電極區(qū)施加負(fù)電位。而且，在由功率NPN晶體管3的N型的坦入擴(kuò)散區(qū)21、P型的埋入擴(kuò)散區(qū)42、被施加電源電位的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)41組成的寄生NPN晶體管中，在發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)的結(jié)區(qū)(以下稱(chēng)作寄生結(jié)區(qū))施加正向偏置，產(chǎn)生自由載流子(電子)。
但是，由于第三島區(qū)9被施加電源電壓的N型的擴(kuò)散區(qū)41、43、44所包圍，所以可防止自由載流子(電子)流入構(gòu)成小信號(hào)部2的島區(qū)。即，在上述寄生結(jié)區(qū)施加正向偏置而產(chǎn)生的自由載流子(電子)流向N型的擴(kuò)散區(qū)41、43、44而被抽出。其結(jié)果，在構(gòu)成小信號(hào)部2的NPN晶體管、橫向PNP晶體管中流入自由載流子(電子)，在截止動(dòng)作時(shí)，不進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作。而且，可防止基于構(gòu)成小信號(hào)部2的NPN晶體管、橫向PNP晶體管的誤動(dòng)作而使作為驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管3在截止動(dòng)作時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作。
接著，如圖5所示，在本實(shí)施方式中，在圖4所示的半導(dǎo)體集成電路裝置中，例如作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件也可以使用功率MOS晶體管31。另外，在第一島區(qū)7、第二島區(qū)8以及第四島區(qū)10中形成的元件與圖4的情況相同，所以這里參考其說(shuō)明。而且，在以下的說(shuō)明中，對(duì)于與在圖1、圖3以及圖4所示的半導(dǎo)體集成電路裝置中說(shuō)明的各構(gòu)成元件相同的構(gòu)成元件賦予相同的符號(hào)。
在P型的單晶硅襯底4上，形成厚度為2～10μm的N型的外延層5。在襯底4和外延層5上，通過(guò)貫通它們的P型的分離區(qū)6形成第一島區(qū)7、第二島區(qū)8、第三島區(qū)9以及第四島區(qū)10。而且，與圖1所示的情況相同，在第一島區(qū)7形成NPN晶體管，在第二島區(qū)8形成橫向NPN晶體管，由在這些島區(qū)7、8中形成的元件構(gòu)成小信號(hào)部2。
另一方面，在本實(shí)施方式中，也可以用功率NPN晶體管31作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件。如圖所示，在第三島區(qū)9中，N型的埋入擴(kuò)散區(qū)32在襯底4和外延層5的邊界部分形成。從外延層5的表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)33、35、P型的擴(kuò)散區(qū)34，在P型的擴(kuò)散區(qū)34上，從其表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)36。在外延層5表面上，經(jīng)由柵極氧化膜37形成柵極電極38。而且，在本實(shí)施方式中，將N型的擴(kuò)散區(qū)33、35作為漏極區(qū)，將N型的擴(kuò)散區(qū)36作為源極區(qū)，將P型的擴(kuò)散區(qū)34作為溝道形成區(qū)，構(gòu)成功率MOS晶體管31。這里，在本實(shí)施方式中，例如將流過(guò)數(shù)A左右的主電流的情況稱(chēng)為功率MOS晶體管。
另外，在本實(shí)施方式中，如圖所示，在構(gòu)成功率MOS晶體管31的第三島區(qū)9中，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)42在襯底4和外延層5的邊界部分一體形成。而且，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)42與區(qū)分各島區(qū)9的分離區(qū)6連結(jié)，成為接地狀態(tài)。另外，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)42與N型的埋入擴(kuò)散區(qū)41在其形成區(qū)的一部分重疊。而且，P型的埋入擴(kuò)散區(qū)42位于比N型的埋入擴(kuò)散區(qū)41更靠近外延層5表面?zhèn)取Ｓ纱?，在第三島區(qū)9中，接地狀態(tài)的P型的埋入擴(kuò)散區(qū)42承擔(dān)作為襯底4的作用。
在本實(shí)施方式中，如上所述，例如在從作為驅(qū)動(dòng)元件的功率MOS晶體管31的導(dǎo)通動(dòng)作向截止動(dòng)作轉(zhuǎn)移時(shí)，由于電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，在功率MOS晶體管31的漏極極區(qū)施加負(fù)電位。而且，在由功率MOS晶體管31的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)32、P型的埋入擴(kuò)散區(qū)42、被施加電源電位的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)41組成的寄生NPN晶體管中，在發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)的結(jié)區(qū)(以下稱(chēng)作寄生結(jié)區(qū))施加正向偏置，產(chǎn)生自由載流子(電子)。
但是，與圖4所示情況相同，由于第三島區(qū)9被施加電源電壓的N型的擴(kuò)散區(qū)41、43、44所包圍，所以可防止自由載流子(電子)流入構(gòu)成小信號(hào)部2的島區(qū)。即，在上述寄生結(jié)區(qū)施加正向偏置而產(chǎn)生的自由載流子(電子)流向N型的擴(kuò)散區(qū)41、43、44而被抽出。其結(jié)果，在構(gòu)成小信號(hào)部2的NPN晶體管、橫向PNP晶體管中流入寄生電流，在截止動(dòng)作時(shí)，不進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作。而且，可防止基于構(gòu)成小信號(hào)部2的NPN晶體管、橫向PNP晶體管的誤動(dòng)作而使作為驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管3在截止動(dòng)作時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作另外，如上所述，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了施加電源電位的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)在驅(qū)動(dòng)元件形成區(qū)的襯底和外延層之間形成的情況，或在小信號(hào)部的襯底和外延層之間形成的情況，但不必限定于該情況。例如N型的埋入擴(kuò)散區(qū)分別形成于驅(qū)動(dòng)元件形成區(qū)以及控制元件形成區(qū)的情況也可以，而且，N型的埋入擴(kuò)散區(qū)形成于驅(qū)動(dòng)元件形成區(qū)以外的整個(gè)區(qū)的情況也可以。另外，在不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)可以有各種變更。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體集成電路裝置，包括半導(dǎo)體層；以及將所述半導(dǎo)體層區(qū)分為多個(gè)島區(qū)的分離區(qū)，在所述多個(gè)島區(qū)中，至少形成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件、以及控制該驅(qū)動(dòng)元件的控制元件，其特征在于在形成所述控制元件的島區(qū)中，形成被施加電源電位的一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，配置所述一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，以區(qū)分構(gòu)成所述半導(dǎo)體層的逆導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底和形成所述控制元件的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，在形成所述控制元件的島區(qū)中，形成接地狀態(tài)的逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，配置所述逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，以使其比所述一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)更靠近所述半導(dǎo)體層表面?zhèn)取?br> 3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，在以可包圍形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)而配置的環(huán)形島區(qū)中，形成被施加電源電位的一導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層由所述半導(dǎo)體襯底和一導(dǎo)電型的外延層構(gòu)成，在所述半導(dǎo)體襯底和所述外延層之間，使所述一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)和所述逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)的形成區(qū)重疊。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，在所述一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)上表面的所述半導(dǎo)體層中，形成多個(gè)形成所述控制元件的島區(qū)。
6.一種半導(dǎo)體集成電路裝置，包括半導(dǎo)體層；以及將所述半導(dǎo)體層區(qū)分為多個(gè)島區(qū)的分離區(qū)，在所述多個(gè)島區(qū)中，至少形成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件、以及控制該驅(qū)動(dòng)元件的控制元件，其特征在于在形成所述控制元件的島區(qū)中，形成被施加電源電位的一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，配置所述一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，以區(qū)分構(gòu)成所述半導(dǎo)體層的逆導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底和形成所述驅(qū)動(dòng)元件的區(qū)域。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，在形成所述控制元件的島區(qū)中，形成接地狀態(tài)的逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，配置所述逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)，以使其比所述一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)更靠近所述半導(dǎo)體層表面?zhèn)取?br> 8.如權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，在以可包圍形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)而配置的環(huán)形島區(qū)中，形成被施加電源電位的一導(dǎo)電型的擴(kuò)散區(qū)。
9.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層由所述半導(dǎo)體襯底和一導(dǎo)電型的外延層構(gòu)成，在所述半導(dǎo)體襯底和所述外延層之間，使所述一導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)和所述逆導(dǎo)電型的埋入擴(kuò)散區(qū)的形成區(qū)重疊。
全文摘要
在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置(1)中，在構(gòu)成小信號(hào)部(2)的第一以及第二島區(qū)(7、8)中，在襯底(4)和外延層(5)之間形成N型的埋入擴(kuò)散區(qū)(27)。而且，N型的埋入擴(kuò)散區(qū)(27)與被施加了電源電位的N型的擴(kuò)散區(qū)(25、26)連結(jié)。由此，在構(gòu)成小信號(hào)部(2)的區(qū)域(7、8)中，由被施加了電源電位的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)(27)來(lái)區(qū)分襯底(4)和外延層(5)。其結(jié)果，可防止由于電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)而從功率NPN晶體管(3)產(chǎn)生的自由載流子(電子)流入小信號(hào)部(2)，可以防止小信號(hào)部(2)的誤動(dòng)作。
文檔編號(hào)H01L21/8226GK1604327SQ20041008252
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者神田良, 大川重明, 吉武和廣 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社