專利名稱：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)[非專利文獻(xiàn)1]三浦宏文‘メカトロニクス’ォ-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、基板、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)由基板從形成驅(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；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，其特征在于在其他島區(qū)中形成二極管元件，所述二極管元件的陽(yáng)極區(qū)與形成所述控制元件的島區(qū)的分離區(qū)電連接，所述二極管元件的陰極區(qū)與形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)電連接。因此，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，形成二極管元件，將該二極管元件的陽(yáng)極區(qū)和形成控制元件的島區(qū)的分離區(qū)電連接。另一方面，將該二極管元件的陰極區(qū)和形成驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)電連接。由此，通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，形成控制元件的島區(qū)的分離區(qū)與其他島區(qū)的分離區(qū)相比，其電位變低。因此，可以防止驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的自由載流子(電子)流入控制元件，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，在以可包圍形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)而配置的分離島區(qū)中，形成所述二極管元件。因此，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，以分離島區(qū)來(lái)包圍產(chǎn)生自由載流子(電子)的驅(qū)動(dòng)元件形成區(qū)的周圍。因此，在該分離島區(qū)中形成二極管元件。即，在本發(fā)明中，由于還從二極管元件產(chǎn)生自由載流子(電子)，所以通過(guò)在附近區(qū)中形成產(chǎn)生自由載流子(電子)的元件，可以容易地進(jìn)行寄生效應(yīng)對(duì)策。
此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，其特征在于，在所述分離島區(qū)中，形成被施加電源電位的擴(kuò)散區(qū)。因此，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，以分離島區(qū)來(lái)包圍產(chǎn)生自由載流子(電子)的驅(qū)動(dòng)元件形成區(qū)的周圍。因此，在該分離島區(qū)中形成被施加電源電位的擴(kuò)散區(qū)。由此，可在其附近區(qū)抽取由驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的自由載流子(電子)，可以防止控制元件的誤動(dòng)作。
此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，包括半導(dǎo)體層，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，其特征在于將形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)的分離區(qū)和形成所述控制元件的島區(qū)的分離區(qū)電連接。因此，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，可以使形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)的分離區(qū)和形成所述控制元件的島區(qū)的分離區(qū)實(shí)質(zhì)上同電位。由此，通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，形成控制元件的島區(qū)的分離區(qū)比其他島區(qū)的分離區(qū)的電位低。其結(jié)果，可以防止驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的自由載流子(電子)流入控制元件，防止控制元件誤動(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)。此外，在其他島區(qū)中形成二極管元件。而且，二極管元件的陽(yáng)極區(qū)與形成控制元件的島區(qū)的分離區(qū)電連接。二極管元件的陰極區(qū)與形成驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)電連接。由此，通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，在形成控制元件的島區(qū)中，與其他島區(qū)相比，被電位低的分離區(qū)包圍。其結(jié)果，由驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生自由載流子(電子)，但該自由載流子(電子)流入其他島區(qū)，控制元件不誤動(dòng)作。因而，通過(guò)防止控制元件的誤動(dòng)作，也可以防止驅(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，形成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)的周圍被分離島區(qū)包圍。在該分離島區(qū)中，至少形成二極管元件。因而，通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，從二極管元件也產(chǎn)生自由載流子(電子)。因此，在本發(fā)明中，產(chǎn)生該自由載流子(電子)的驅(qū)動(dòng)元件和二極管元件形成在附近區(qū)。由此，在本發(fā)明中，通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，將產(chǎn)生該自由載流子(電子)的元件集中在一區(qū)，從而容易進(jìn)行寄生效應(yīng)對(duì)策。
此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中，形成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)被分離島區(qū)包圍。而且，在該分離島區(qū)中，形成二極管元件和施加電源電位的擴(kuò)散區(qū)。由此，通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，從驅(qū)動(dòng)元件和二極管元件產(chǎn)生自由載流子(電子)，但產(chǎn)生的自由載流子(電子)可經(jīng)由形成于分離島區(qū)中的擴(kuò)散區(qū)抽取。其結(jié)果，可以防止控制元件的誤動(dòng)作，還可以防止驅(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，形成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)的分離區(qū)和形成控制該驅(qū)動(dòng)元件的控制元件的島區(qū)的分離區(qū)通過(guò)布線層連接。由此，通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，在從驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生自由載流子(電子)時(shí)，隨著驅(qū)動(dòng)元件形成區(qū)的分離區(qū)的負(fù)電位，控制元件形成區(qū)的分離區(qū)也為負(fù)電位。其結(jié)果，在本發(fā)明中，還通過(guò)半導(dǎo)體層上表面的布線結(jié)構(gòu)，與采用二極管元件的情況同樣，可以防止從驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的自由載流子(電子)造成的控制元件的誤動(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)體集成電路裝置中使用的二極管的圖，圖3(A)是剖面圖，圖3(B)是另一剖面圖。
圖4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。
圖6是用于說(shuō)明本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路裝置的上表面圖。
圖7(A)與本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路裝置中元件結(jié)構(gòu)有關(guān)，是表示功率NPN晶體管的寄生電流值和橫向PNP晶體管的基極電流值的關(guān)系的曲線圖，圖7(B)與施加電位有關(guān)，是表示功率NPN晶體管的寄生電流值和橫向PNP晶體管的基極電流值的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照?qǐng)D1～圖7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2和圖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3是形成在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置內(nèi)的二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖4是本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置中的一部分電路圖。再有，在本實(shí)施方式中，在半導(dǎo)體集成電路裝置中，作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件，說(shuō)明功率NPN晶體管的情況，但不限定于這種情況。例如，也可以使用功率MOS晶體管，取代功率NPN晶體管。此外，在圖1和圖2的剖面圖中，圖示了橫向PNP晶體管元件，而在其他區(qū)中，形成NPN晶體管元件等。
如圖1所示，在P型的單晶硅襯底5上，形成厚度2～10μm的N型的外延層6。然后，襯底5和外延層6通過(guò)貫通它們的P型的分離區(qū)7而形成第一島區(qū)8、第二島區(qū)9和第三島區(qū)10。
這種分離區(qū)7由從襯底5表面上下方向擴(kuò)散的第一分離區(qū)11、從外延層6表面形成的第二分離區(qū)12構(gòu)成。然后，通過(guò)連結(jié)兩者，將襯底5和外延層6島狀分離。
在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體集成電路裝置1中，在第一島區(qū)8中形成橫向PNP晶體管2，在第二島區(qū)9中形成二極管3，在第三島區(qū)10中形成功率NPN晶體管4。雖然未圖示，但在外延層6上表面中，堆積LOCOS氧化膜、氧化硅膜等。然后，經(jīng)由形成于氧化硅膜等中的接觸孔，堆積阻擋金屬層和Al層，形成電極。以下，說(shuō)明形成于第一島區(qū)8、第二島區(qū)9和第三島區(qū)10中的元件2、3、4。
首先，說(shuō)明形成于第一島區(qū)8中的功率NPN晶體管2。如圖所示，在襯底5和外延層6的邊界部分中形成N型的埋入擴(kuò)散區(qū)13。然后，在用作基極區(qū)的外延層6中，從其表面起，形成P型的擴(kuò)散區(qū)14、15、16和N型的擴(kuò)散區(qū)17。例如，將P型的擴(kuò)散區(qū)15作為發(fā)射極區(qū)，將P型的擴(kuò)散區(qū)14、16作為集電極區(qū)。再有，在圖中，將P型的擴(kuò)散區(qū)14、16獨(dú)立描繪，但實(shí)際上被一體地形成，以便包圍發(fā)射極區(qū)的P型的擴(kuò)散區(qū)15。另一方面，通過(guò)將N型的擴(kuò)散區(qū)17用作基極導(dǎo)出區(qū)，從而構(gòu)成功率NPN晶體管2。
下面，說(shuō)明形成于第二島區(qū)9中的二極管3。如圖所示，在襯底5和外延層6的邊界部分中形成N型的埋入擴(kuò)散區(qū)18。從外延層6的表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)19，擴(kuò)散區(qū)19與埋入擴(kuò)散區(qū)18連結(jié)。然后，在被N型的擴(kuò)散區(qū)19包圍的區(qū)中，從外延層6的表面形成P型的擴(kuò)散區(qū)20，在P型的擴(kuò)散區(qū)20中，從其表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)21。
在本實(shí)施方式中，設(shè)P型的擴(kuò)散區(qū)20為陽(yáng)極區(qū)。然后，在外延層6的上表面中，將P型的擴(kuò)散區(qū)20和N型的擴(kuò)散區(qū)21短路，形成陽(yáng)極電極。由此，可以防止P型的擴(kuò)散區(qū)20和N型的擴(kuò)散區(qū)21的寄生效應(yīng)。另一方面，將N型的外延層6、N型的擴(kuò)散區(qū)18、19作為陰極區(qū)。然后，在外延層6上表面中，形成陰極電極。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，形成二極管3。
如圖所示，在本實(shí)施方式中，在形成二極管3時(shí)，可以利用形成于半導(dǎo)體集成電路裝置1的其他島區(qū)中的元件結(jié)構(gòu)。然后，通過(guò)元件上表面的電極、布線結(jié)構(gòu)來(lái)形成二極管3。因此，作為二極管3的結(jié)構(gòu)，例如，如圖3(A)所示，還可以利用橫向PNP晶體管的結(jié)構(gòu)。這種情況下，將P型的擴(kuò)散區(qū)43、44、45作為陽(yáng)極區(qū)，在外延層42上表面中，形成陽(yáng)極電極。另一方面，將N型的外延層42、N型的擴(kuò)散區(qū)46作為陰極區(qū)。然后，在外延層42上表面中，形成陰極電極。
此外，通過(guò)圖3(B)所示的結(jié)構(gòu)，也可以形成二極管3。這種情況下，將P型的埋入擴(kuò)散層54、P型的擴(kuò)散區(qū)55作為陽(yáng)極區(qū)。然后，在外延層52上表面中，將P型的擴(kuò)散區(qū)55和N型的擴(kuò)散區(qū)57短路，形成陽(yáng)極電極。由此，可以防止由P型的擴(kuò)散區(qū)54、55構(gòu)成的發(fā)射極區(qū)和N型的擴(kuò)散區(qū)53、56、57構(gòu)成的基極區(qū)及P型的襯底51構(gòu)成的集電極區(qū)所構(gòu)成的寄生PNP晶體管造成的對(duì)襯底51的漏電流。另一方面，將N型的外延層52、N型的擴(kuò)散區(qū)58作為陰極區(qū)，在外延層52上表面中，形成陰極電極。
下面，說(shuō)明形成于第三島區(qū)10中的功率NPN晶體管4。如圖所示，在襯底5和外延層6的邊界部分中形成N型的埋入擴(kuò)散區(qū)22。從外延層6的表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)23，擴(kuò)散區(qū)23與埋入擴(kuò)散區(qū)22連結(jié)。然后，在被N型的擴(kuò)散區(qū)23包圍的區(qū)中，從外延層6的表面形成P型的擴(kuò)散區(qū)24。在P型的擴(kuò)散區(qū)24中，從其表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)25。然后，在本實(shí)施方式中，將N型的外延層6作為集電極區(qū)，將N型的埋入擴(kuò)散區(qū)22、擴(kuò)散區(qū)23作為集電極導(dǎo)出區(qū)。將P型的擴(kuò)散區(qū)24作為基極區(qū)，將N型的擴(kuò)散區(qū)25作為發(fā)射極區(qū)。
再有，在本實(shí)施方式中，為了包圍形成作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管4的第三島區(qū)10，配置第二島區(qū)9。然后，說(shuō)明了在第二島區(qū)9中形成二極管元件的情況，但不必限定于這種情況。例如，也可以形成圖2所示的結(jié)構(gòu)。如圖所示，在第二島區(qū)9中，在襯底5和外延層6的邊界部分中形成N型的埋入擴(kuò)散區(qū)26。然后，從外延層6表面形成N型的擴(kuò)散區(qū)27，將兩者連結(jié)。在N型的擴(kuò)散區(qū)27上施加電源電壓。由此，在功率NPN晶體管4中施加電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，從功率NPN晶體管4產(chǎn)生的自由載流子(電子)可從該N型的擴(kuò)散區(qū)26、27吸取。即，在圖1和圖2的剖面圖中，分別表示形成二極管3的情況和被施加電源電壓的形成了擴(kuò)散區(qū)26、27的情況。但是，在第二島區(qū)9中，形成兩者。
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為NPN晶體管，例如將流過(guò)數(shù)A左右的主電流的情況稱為功率NPN晶體管。
其次，如圖4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)IC，表示該電路圖的一部分。例如，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電源線上，連接作為電機(jī)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)射極電極和電機(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來(lái)連接。然后，橫向PNP晶體管C的發(fā)射極電極連接到電源線路。基極電極例如與作為電流鏡電路形成的另一方的橫向PNP晶體管的基極電極連接。然后，經(jīng)由該橫向PNP晶體管連接到電源線。
如上述那樣，在本實(shí)施方式中，在第二島區(qū)9中形成二極管3。然后，將第二島區(qū)9進(jìn)行配置，以包圍形成功率NPN晶體管4的第三島區(qū)10?；蛘撸瑢⒌诙u區(qū)9配置在第三島區(qū)10的附近區(qū)。形成于第二島區(qū)9中的二極管3通過(guò)外延層6上表面的布線，其陽(yáng)極區(qū)與形成功率NPN晶體管2的第一島區(qū)8的分離區(qū)7電連接。另一方面，二極管3的陰極區(qū)通過(guò)外延層6上表面的布線，與功率NPN晶體管4的集電極區(qū)電連接。
根據(jù)這種布線結(jié)構(gòu)，例如，在作為驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管4從導(dǎo)通動(dòng)作向截止動(dòng)作轉(zhuǎn)移時(shí)，從電機(jī)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，在功率NPN晶體管4上施加該反電動(dòng)勢(shì)。由此，在功率NPN晶體管4的集電極區(qū)中，施加負(fù)的電位，例如-2V左右。另一方面，P型的襯底5經(jīng)由劃分第三島區(qū)10的分離區(qū)7被接地。由此，在由功率NPN晶體管4的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)22、P型的襯底5、橫向PNP晶體管2的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)13構(gòu)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，稱為寄生結(jié)區(qū))中施加正向偏置，產(chǎn)生自由載流子(電子)。
再有，如上述那樣，在本實(shí)施方式中，通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，在功率NPN晶體管4的集電極區(qū)中，以施加-2V左右的情況為例，以下進(jìn)行說(shuō)明。但是，在功率NPN晶體管4的集電極區(qū)中，不限定于施加-2V左右的情況。
此外，在二極管3中，同樣通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，在二極管3的陽(yáng)極區(qū)中，施加負(fù)的電位，例如-2V左右。另一方面，襯底5被接地。由此，在由二極管3的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)18、P型的襯底5、橫向PNP晶體管2的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)13構(gòu)成的NPN晶體管中，在發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)的結(jié)區(qū)(以下，稱為寄生結(jié)區(qū))中施加正向偏置，產(chǎn)生自由載流子(電子)。
但是，在本實(shí)施方式中，通過(guò)具有上述的布線結(jié)構(gòu)，二極管3的陽(yáng)極區(qū)為接地狀態(tài)，而陰極區(qū)通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)被施加負(fù)的電位，例如施加-2V左右。由此，在二極管3的PN結(jié)區(qū)中施加正向偏置，二極管3為導(dǎo)通動(dòng)作，在陽(yáng)極電極上施加負(fù)的電位，例如施加-1.3V左右。而且，在本實(shí)施方式中，陽(yáng)極電極通過(guò)布線層與第一島區(qū)8的分離區(qū)7電連接。其結(jié)果，第一島區(qū)8例如為被施加了-1.3V左右的負(fù)電位的分離區(qū)7包圍的狀態(tài)。
即，在本實(shí)施方式中，防止從二極管3和功率NPN晶體管4的寄生結(jié)區(qū)產(chǎn)生的自由載流子(電子)經(jīng)由襯底5流入橫向PNP晶體管2。如橫向PNP晶體管2那樣，與其他島區(qū)的分離區(qū)7的電位相比，將形成控制驅(qū)動(dòng)元件的小信號(hào)類元件的島區(qū)的分離區(qū)7的電位降低。由此，從二極管3和功率NPN晶體管4產(chǎn)生的自由載流子(電子)流向被處于接地狀態(tài)的分離區(qū)7包圍的其他島區(qū)。而且，在橫向PNP晶體管2中，自由載流子(電子)流入基極區(qū)，在截止動(dòng)作時(shí)，不進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作。其結(jié)果，在本實(shí)施方式中，基于作為控制元件的橫向PNP晶體管2的寄生效應(yīng)造成的導(dǎo)通動(dòng)作，可以防止作為驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管4在截止動(dòng)作時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作。
下面，如圖5所示，在本實(shí)施方式中，例如，即使采用在外延層6上表面中的Al布線，也可以獲得與采用上述二極管3的情況同樣的效果。
具體地說(shuō)，形成橫向PNP晶體管2的第一島區(qū)8的分離區(qū)7和形成功率NPN晶體管4的第三島區(qū)10的分離區(qū)7在外延層6上表面中通過(guò)Al布線進(jìn)行電連接。然后，在功率NPN晶體管4的集電極區(qū)中，例如，在作為驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管4從導(dǎo)通動(dòng)作向截止動(dòng)作轉(zhuǎn)移時(shí)，通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，被施加負(fù)的電位，例如施加-2V左右。在P型的襯底5中，經(jīng)由劃分第三島區(qū)10的分離區(qū)7被接地。因此，在由功率NPN晶體管4的P型的襯底5和N型的外延層6及埋入擴(kuò)散區(qū)22構(gòu)成的寄生結(jié)區(qū)中施加正向偏置，產(chǎn)生自由載流子(電子)。
由此，在功率NPN晶體管4的寄生結(jié)區(qū)中施加正向偏置，在劃分第三島區(qū)10的分離區(qū)7中施加負(fù)的電位，例如施加-1.3V左右。而且，在本實(shí)施方式中，形成功率NPN晶體管4的第三島區(qū)10的分離區(qū)7和形成橫向PNP晶體管2的第一島區(qū)8的分離區(qū)7通過(guò)Al布線進(jìn)行連接。盡管有Al布線造成的電壓降，但通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，在形成橫向PNP晶體管2的第一島區(qū)8的分離區(qū)7中，施加-1.0V～-1.3V左右的電壓。
即，在形成橫向PNP晶體管2的第一島區(qū)8的分離區(qū)7中，與處于接地狀態(tài)的其他島區(qū)的分離區(qū)7相比，被施加低的電位。其結(jié)果，在第一島區(qū)8中，如上述采用二極管元件3那樣，可以防止流入自由載流子(電子)。而且，可以防止寄生效應(yīng)造成的橫向PNP晶體管2的誤動(dòng)作。在本實(shí)施方式中，與采用二極管3的情況同樣，可以防止作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管4的誤動(dòng)作。
除此之外，通過(guò)期望防止寄生效應(yīng)造成的誤動(dòng)作的島區(qū)的分離區(qū)7通過(guò)Al布線與第三島區(qū)10的分離區(qū)7電連接，從而防止流入自由載流子(電子)。再有，在本實(shí)施方式中，在以包圍第三島區(qū)10來(lái)配置的第二島區(qū)9內(nèi)，通過(guò)形成施加了電源電位的N型的埋入擴(kuò)散區(qū)26、擴(kuò)散區(qū)27，可以高效率抽取從寄生結(jié)區(qū)產(chǎn)生的自由載流子(電子)。
下面，圖6是本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置1的一部分上表面圖，圖7是表示本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)元件中的寄生電流值與控制元件中的基極電流值之間關(guān)系的特性圖。
如圖6所示，在本實(shí)施方式中，在半導(dǎo)體芯片61的左側(cè)配置作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)元件的功率NPN晶體管用的地線62。在地線62的附近區(qū)中，將功率NPN晶體管在Y軸方向上四元件配置。而且，在本實(shí)施方式中，如點(diǎn)劃線所示，配置分離島區(qū)，以包圍功率NPN晶體管。
另一方面，在半導(dǎo)體芯片61的右側(cè)和上下側(cè)中，配置其他元件用的地線63。然后，在地線63的附近區(qū)中，配置IIL(Integrated Injection Logic)。然后，在功率NPN晶體管的配置區(qū)和IIL的配置區(qū)之間，將控制信號(hào)傳送到功率NPN晶體管的橫向PNP晶體管在Y軸方向上四元件配置。如圖所示，功率NPN晶體管和橫向PNP晶體管通過(guò)分離島區(qū)來(lái)隔離。
在圖7(A)中，表示如圖6所示那樣配置各元件，在Y軸上表示從寄生結(jié)區(qū)產(chǎn)生自由載流子(電子)情況下的橫向PNP晶體管的基極電流值，在X軸上表示流過(guò)功率NPN晶體管的寄生電流值。而且，用實(shí)線所示的線為現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，不配置二極管，或者表示沒(méi)有進(jìn)行金屬布線的情況。虛線表示不配置二極管，通過(guò)上述的布線連接，將橫向PNP晶體管的分離區(qū)和功率NPN晶體管的分離區(qū)連接的情況。點(diǎn)劃線表示在分離島區(qū)中形成二極管，通過(guò)上述的布線連接，將二極管和橫向PNP晶體管的分離區(qū)及功率NPN晶體管的集電極區(qū)連接的情況。
如圖所示，在用實(shí)線表示的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，隨著對(duì)功率NPN晶體管的寄生電流的增大，橫向PNP晶體管中的基極電流增大。即，在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，隨著來(lái)自功率NPN晶體管的寄生結(jié)區(qū)的自由載流子(電子)的產(chǎn)生量的增加，對(duì)橫向PNP晶體管的基極電流值增加。而且，通過(guò)基極電流流過(guò)大于或等于一定值，如果本來(lái)是橫向PNP晶體管的截止動(dòng)作時(shí)，則可能進(jìn)行導(dǎo)通動(dòng)作。即，因該橫向PNP晶體管的誤動(dòng)作而使功率NPN晶體管也變?yōu)閷?dǎo)通動(dòng)作，向電機(jī)傳送錯(cuò)誤的信號(hào)，妨礙電機(jī)的正常動(dòng)作。
另一方面，在本實(shí)施方式中，如虛線和點(diǎn)劃線所示，與形成由自由載流子(電子)引起誤動(dòng)作的橫向PNP晶體管的島區(qū)有關(guān)，形成為在分離區(qū)中施加比其他島區(qū)低的電位的結(jié)構(gòu)。由此，隨著來(lái)自功率NPN晶體管的自由載流子(電子)的增大，可以抑制對(duì)橫向PNP晶體管中的基極電流值的增大。而且，在橫向PNP晶體管中，可以防止自由載流子(電子)造成的誤動(dòng)作。再有，如圖所示，與采用二極管元件的情況相比，橫向PNP晶體管的分離區(qū)比其他分離區(qū)的電位低。因此，在橫向PNP晶體管中，可以防止自由載流子(電子)造成的基極電流值的增大。
在圖7(B)中，表示如圖6所示來(lái)配置各元件，并表示在改變施加在形成橫向PNP晶體管的島區(qū)的分離區(qū)上的電位情況下的橫向PNP晶體管的基極電流值的變化。再有，在圖7(B)中，是將電壓直接施加在形成橫向PNP晶體管的島區(qū)的分離區(qū)情況的數(shù)據(jù)。此外，在Y軸上，表示從寄生結(jié)區(qū)產(chǎn)生自由載流子(電子)情況的橫向PNP晶體管的基極電流值，在X軸上，表示流過(guò)功率NPN晶體管的寄生電流值。
如圖所示，如用實(shí)線所示，在分離區(qū)為接地狀態(tài)(0V)的情況下，被與其他島區(qū)的分離區(qū)同電位的分離區(qū)包圍。因此，隨著對(duì)功率NPN晶體管的寄生電流的增大，橫向PNP晶體管中的基極電流值增大。另一方面，如用虛線所示，在分離區(qū)中施加-0.1V的情況下，與其他島區(qū)的分離區(qū)相比為低電位。由此，橫向PNP晶體管中的基極電流值下降。同樣，如用點(diǎn)劃線和兩點(diǎn)點(diǎn)劃線所示，設(shè)施加在分離區(qū)中的電位為-0.2V、-0.3V。這種情況下，形成橫向PNP晶體管的島區(qū)與其他島區(qū)相比，被低電位的分離區(qū)包圍。由此，橫向PNP晶體管中的基極電流值進(jìn)一步下降。
即，從圖7(A)和圖7(B)可知，在本實(shí)施方式中，在電機(jī)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，通過(guò)從驅(qū)動(dòng)元件的寄生結(jié)區(qū)產(chǎn)生的自由載流子(電子)，與引起誤動(dòng)作的元件的島區(qū)有關(guān)，在分離區(qū)中形成與其他島區(qū)相比施加低電位的結(jié)構(gòu)。由此，可以防止通過(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，從驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生的自由載流子(電子)流入形成控制元件的島區(qū)而引起誤動(dòng)作。此時(shí)，在本實(shí)施方式中，通過(guò)二極管和金屬布線，可以在要求的分離區(qū)中施加比其他分離區(qū)低的電位。此外，在形成二極管的分離島區(qū)中，通過(guò)形成施加電源電位的N型擴(kuò)散區(qū)，可以吸上自由載流子(電子)。而且，可以有效地防止控制元件的誤動(dòng)作。
再有，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了將二極管裝入同一襯底構(gòu)成的半導(dǎo)體集成電路裝置內(nèi)的情況，但不限定于這種情況。例如，準(zhǔn)備單獨(dú)形成的二極管，即使進(jìn)行外部連接，也可獲得同樣的效果。此外，也可以置換為形成受到寄生效應(yīng)影響的元件的島區(qū)的分離區(qū)的電位與其他島區(qū)的分離區(qū)的電位相比可為低電位的任意的結(jié)構(gòu)。另外，在不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)，可進(jìn)行各種變更。
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；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，其特征在于在其他島區(qū)中形成二極管元件，所述二極管元件的陽(yáng)極區(qū)與形成所述控制元件的島區(qū)的分離區(qū)電連接，所述二極管元件的陰極區(qū)與形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)電連接。
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，所述二極管元件形成于所述驅(qū)動(dòng)元件的附近區(qū)。
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)而配置的分離島區(qū)中，形成所述二極管元件。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，在所述分離島區(qū)中，形成被施加電源電位的擴(kuò)散區(qū)。
5.一種半導(dǎo)體集成電路裝置，包括半導(dǎo)體層；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，其特征在于將形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)的分離區(qū)和形成所述控制元件的島區(qū)的分離區(qū)電連接。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)的分離區(qū)和形成所述控制元件的島區(qū)的分離區(qū)通過(guò)所述半導(dǎo)體層上面的金屬布線進(jìn)行電連接。
7.如權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體集成電路裝置，其特征在于，在以可包圍形成所述驅(qū)動(dòng)元件的島區(qū)而配置的分離島區(qū)中，形成被施加電源電位的擴(kuò)散區(qū)。
全文摘要
在本發(fā)明的半導(dǎo)體集成電路裝置(1)中，在第二島區(qū)(9)配置二極管(3)。二極管(3)的陽(yáng)極區(qū)和橫向PNP晶體管(2)形成的第一島區(qū)(8)的分離區(qū)(7)電連接，二極管(3)的陰極區(qū)和功率NPN晶體管(4)的集電極區(qū)電連接。由此，橫向PNP晶體管(2)形成的第一島區(qū)(8)的分離區(qū)(7)與其他島區(qū)的分離區(qū)相比為低電位，可以防止流入自由載流子(電子)。
文檔編號(hào)H01L27/04GK1604328SQ20041008252
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