半导体器件的制作方法
【专利说明】半导体器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]2013年10月30日提交的日本专利申请N0.2013-225360的公开的包括说明书、附图和摘要的全文以引用的方式全部并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种半导体器件以及一种适用于半导体器件的技术，该半导体器件例如具有电源电压彼此不同的两个电路。
【背景技术】
[0004]作为半导体器件中的一种，已知有一种集成有控制电路半导体器件，该控制电路生成用于功率控制元件的控制信号。在这类半导体器件中，用于功率控制元件的电源电压高于用于控制电路的电源电压。因此，可以在控制电路与功率控制元件之间设置第二控制电路，以向功率控制元件输入控制信号。用于第二控制电路的电源电压一般高于用于控制电路的电源电压。因此，在这类半导体器件中，第二控制电路需要与各个低电源电压的电路分隔开。
[0005]在例如专利文件I中已经描述了，通过电平位移电路来向作为第二控制电路的高电压侧驱动电路输入信号。进一步地，在专利文件I中，通过使用用于控制电路的电源电压来生成用于高电压侧驱动电路的电源电压。然后，通过使用P沟道型MOS晶体管来使得用于控制电路的电源电压与用于高电压侧驱动电路的电源电压彼此分隔开。
[0006][相关技术文件]
[0007][专利文件]
[0008][专利文件I]日本特开平2006-5182号公报
【发明内容】
[0009]一般而言，在防止电流在两个电路之间逆流时，常常使用二极管。本发明者发现，当在第一电路以及电源电压比第一电路更低的第二电路形成在一个衬底中的、将用于第一电路的电源电压与用于第二电路的电源电压彼此分隔开的结构中，使用了二极管，并且利用用于第二电路的电源电压生成用于第一电路的电源电压时，出现了以下问题。具体而言，由于二极管由PN结构造而成，所以，当使得电流在正向方向上流动时，要求在P侧端子与N侧端子之间施加至少0.7V左右的电压。换言之，当将用于第二电路的电源电压输送至用于第一电路的电源电压时，当插入PN结时，由于该结的影响，发生了电压损失。结果是，有可能降低了电源电压，由此造成功率损失的增加以及故障的发生。
[0010]顺便提及，由于在专利文件I中所描述的结构中要求设置P沟道型晶体管，所以半导体器件的大小也相应地增加了。
[0011]因此，本发明者已经论述了一种结构，该结构能够在不使用PN结的情况下使得用于第一电路的电源电压与用于第二电路的电源电压彼此分隔开，并且防止半导体器件的大小增加。其他目的和新颖特征将通过对本说明书和附图的说明而变得显而易见。
[0012]根据一个实施例，半导体器件具有:第一电路区域、第二电路区域和分隔区域。第一电路设置在第一电路区域中，而第二电路设置在第二电路区域中。用于第二电路的电源电压低于用于第一电路的电源电压。分隔区域包围第一电路区域。第二电路区域定位在分隔区域之外。分隔区域具有:第二导电类型层、第一高浓度第二导电类型区域、第二高浓度第二导电类型、元件隔离膜、第一绝缘层和第一导电膜。第一高浓度第二导电类型区域和第二高浓度第二导电类型区域形成在第二导电类型层中。第一高浓度第二导电类型区域与第二高浓度第二导电类型区域彼此分隔开。元件隔离膜定位在第一高浓度第二导电类型区域与第二高浓度第二导电类型区域之间并且远离第二高浓度第二导电类型区域。第一绝缘层形成在区域之上，该区域定位在外延层中、在第二高浓度第二导电类型区域与元件隔离膜之间。第一导电膜形成在第一绝缘层之上。第一接触耦合至第一高浓度第二导电类型区域，第二接触耦合至第二高浓度第二导电类型区域，以及第三接触耦合至第一导电膜。第一、第二和第三接触彼此分隔开。
[0013]根据该一个实施例，可以在不使用PN结的情况下使得用于第一电路的电源电压与用于第二电路的电源电压彼此分隔开，并且抑制半导体器件大小的增加。
【附图说明】
[0014]图1是使用了根据第一实施例的半导体器件的电气设备的功能框图；
[0015]图2是示出了半导体器件的配置的平面图；
[0016]图3是沿着图2的线A-A’所作的截面图；
[0017]图4是沿着图2的线B-B’所作的截面图；
[0018]图5是示出了半导体器件的操作的定时图；
[0019]图6是图示了根据对比示例的半导体器件的配置的框图；
[0020]图7是示出了在两个电源配线之间的电位差与在电容元件中流动的电流之间的关系的不意图；
[0021]图8是示出了通过电压控制电路施加至第一导电膜的电位Vg与在整流元件中电压损失之间的关系，并且示出了在电位Vg与第一高浓度第二导电类型区域的电位之间的关系的不意图；
[0022]图9A是示出了第一导电类型区域的下部的宽度Wbdif与在整流元件中电压损失之间的关系的示意图，图9B是示出了宽度Wbdif与第一高浓度第二导电类型区域的电位之间的关系的示意图，以及图9C是示出了在宽度Wbdif与当整流元件断开时逆流通过整流元件的电流之间的关系的示意图；
[0023]图10是用于描述根据第二实施例的半导体器件的配置的截面图；以及
[0024]图11是用于描述根据第三实施例的半导体器件的配置的截面图。
【具体实施方式】
[0025]下面将使用附图对优选实施例进行描述。顺便提及，在所有附图中相同的附图标记分别表示所有附图中相同的部件，并适当地省略了对其的说明。
[0026]<第一实施例>
[0027]图1是使用了根据第一实施例的半导体器件SD的电气设备的功能框图。半导体器件SD是用于向功率控制电路OPC施加控制信号的装置。功率控制OPC控制负载LD，例如向电机输入的功率。S卩，半导体器件SD通过功率控制电路OPC来控制负载LD。
[0028]功率控制电路OPC具有:例如，多个平面型高击穿电压MOS晶体管、竖直MOS晶体管、双极晶体管或IGBT (绝缘栅双极型晶体管)ο在本图所图示的示例中，功率控制电路OPC配置为如下的一种功率控制电路OPC，其中第一晶体管HM的源极和第二晶体管LM的漏极串联耦合，并且在第一晶体管HM与第二晶体管LM之间设置有输出端子。顺便提及，第一晶体管HM的漏极耦合至用于功率的电源配线(电压为HV)。第二晶体管LM的源极耦合至用于功率的接地配线GND。
[0029]半导体器件SD配备有信号处理电路LGC (第二电路)、电平位移电路LSC、高侧驱动电路HDC (第一电路)和低侧驱动电路LDC。高侧驱动电路HDC耦合至功率控制电路OPC的第一晶体管HM的栅极电极。低侧驱动电路LDC耦合至其第二晶体管LM的栅极电极。然后，高侧驱动电路HDC和低侧驱动电路LDC由信号处理电路LGC控制。换言之，信号处理电路LGC通过高侧驱动电路HDC和低侧驱动电路LDC来控制功率控制电路0PC。
[0030]信号处理电路LGC为逻辑电路，该逻辑电路对从外部输入的信号进行处理，以生成控制信号用于控制功率控制电路0PC。该控制信号包括用于控制低侧驱动电路LDC的信号和用于控制高侧驱动电路HDC的信号。
[0031 ] 由于用于低侧驱动电路LDC的电源电压约等于用于信号处理电路LGC的电源电压V。。，所以用于控制低侧驱动电路LDC的信号从信号处理电路LGC直接输入至低侧驱动电路LDC0相反地，由于用于高侧驱动电路HDC的电源电压Vb(第一电压)高于用于信号处理电路LGC的电源电压V。。(第二电压)，因此用于控制高侧驱动电路HDC的信号通过电平位移电路LSC输入至高侧驱动电路HDC。顺便提及，电平位移电路LSC具有耦合晶体管TR。稍后将对耦合晶体管TR进行详细描述。
[0032]用于高侧驱动电路HDC的电源电压Vb是从用于信号处理电路LGC的电源电压Vcx而生成的。电源电压V。。、整流元件HDR、功率控制电路OPC和电容元件BSC用于生成电源电压Vb。例如，电容元件BSC是自举电容器。电容元件BSC的一个端子耦合至功率控制电路OPC的输出端子，而电容元件BSC的另一端子耦合至高侧驱动电路HDC的电源配线VINC2。
[0033]整流元件HRD设置在电源配线VINC2与信号处理电路LGC的电源配线VINCl之间。电压控制电路PCC耦合至整流元件HRD。电压控制电路PCC向整流元件HRD输入信号。稍后将对整流元件HRD和电压控制电路PCC进行详细描述。
[0034]顺便提及，用于控制第一晶体管HM的控制信号HIN和用于控制第二晶体管LM的控制信号LIN被输入至信号处理电路LGC。信号处理电路基于控制信号HIN来控制高侧驱动电路HDC并且基于控制信号LIN来控制低侧驱动电路LDC。
[0035]进一步地，控制信号LIN甚至还被输入至电压控制电路PCC。电压控制电路PCC基于控制信号LIN来向整流元件HRD输入信号。因此，向整流元件HRD输入的信号可以与第二晶体管LM的0N/0FF同步。在本文中，控制信号HIN可以用于代替控制信号LIN。在