JP4536788B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4536788B2 JP4536788B2 JP2008096464A JP2008096464A JP4536788B2 JP 4536788 B2 JP4536788 B2 JP 4536788B2 JP 2008096464 A JP2008096464 A JP 2008096464A JP 2008096464 A JP2008096464 A JP 2008096464A JP 4536788 B2 JP4536788 B2 JP 4536788B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- contact region
- region
- breakdown
- differential communication
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
本発明は、差動通信線路に接続される半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device connected to a differential communication line.
差動通信線路に接続される半導体装置が、例えば、特開2007−318734号公報(特許文献1)と特開2006−67543号公報(特許文献2)に開示されている。 A semiconductor device connected to a differential communication line is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-318734 (Patent Document 1) and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-67543 (Patent Document 2).
図15は、特許文献1に開示された差動通信ネットワークの構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram of a differential communication network disclosed in
図15に示す差動通信ネットワークは、車両に搭載される、ノード間の制御通信のために複数のノードが並列にバス接続されたネットワークである。この差動通信ネットワークは、複数のノード(半導体装置)10と、それら複数のノード10を互いに接続させる差動通信線路(バスライン)12と、を備えている。
The differential communication network shown in FIG. 15 is a network that is mounted on a vehicle and in which a plurality of nodes are connected in parallel by bus for control communication between the nodes. The differential communication network includes a plurality of nodes (semiconductor devices) 10 and a differential communication line (bus line) 12 that connects the plurality of
各ノード10はそれぞれ、車両の状態を検出するためのセンサ類やセンサからの情報に基づいてアクチュエータをコントロールする制御用のコントローラ(以下、ECUと称す)である。また、差動通信線路12は、センサやECUの間での制御通信信号を媒介する線路であって、2本一組のツイスト線よりなっている。以下、この差動通信線路12の各相導体を12a,12bとする。差動通信線路12の各相導体12a,12bには、互いに逆相の差動モード電流が流れ、電位差が生じるような差動信号が流れる。
Each
各ノード10にはそれぞれ、通信回路が設けられている。ノード10は、通信回路において差動通信線路12での通信プロトコルに従って送信データや受信データを変換して他のノード10との差動通信線路12を介した通信を行う。
Each
差動通信線路12は、車両のボデー14上に搭載され、車体前後左右に張り巡らされる。差動通信線路12の途中には、適宜、その差動通信線路12を分岐するための2本のバスバーを内蔵するハブ16、及び、ネットワークとの分離・着脱を自在にするためのスルーコネクタ18が設けられる。
The differential communication line 12 is mounted on the body 14 of the vehicle and is stretched around the vehicle body in the front-rear and left-right directions. In the middle of the differential communication line 12, a
差動通信線路12には、差動通信ネットワークとは異なる車載システムに用いられる種類の異なる通信線路やアクチュエータを駆動するパワーライン等のハーネス群20が並走する部分(図15においてはその一部)がある。並走ハーネス群20には、差動ハーネスや車両ボデーを帰路とするシングルエンドハーネス等が混在する。差動通信線路12と並走ハーネス群20との並走部分は、予めテープ等で密接に束ねられたハーネス束22となっている。このハーネス束22の位置は、例えば、車両前部と後部とを繋ぐ車両ドア下の部位などである。
図15に示す差動通信ネットワークの構成図では、差動通信線路12の各相導体12a,12bにESD(Electro Static Discharge)等のサージが印加されると、各ノード10の半導体装置が破壊されるおそれがある。また、各ノード10の半導体装置において、各相導体12a,12bからの入力信号の電圧立ち上り及び立ち下り時にオーバーシュート(リンギング)があると、該半導体装置において誤動作が生じてしまう。
In the configuration diagram of the differential communication network illustrated in FIG. 15, when a surge such as ESD (Electro Static Discharge) is applied to the phase conductors 12 a and 12 b of the differential communication line 12, the semiconductor device of each
そこで本発明の目的は、差動通信線路に接続される半導体装置であって、差動通信線路の各相導体にサージが印加された場合に当該半導体装置へのサージ電流の流れ込みを防止すると共に、各相導体からの入力信号波形に重畳するオーバーシュート(リンギング)を抑制して当該半導体装置の誤動作を防止することのできる半導体装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is a semiconductor device connected to a differential communication line, and prevents surge current from flowing into the semiconductor device when a surge is applied to each phase conductor of the differential communication line. An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of preventing malfunction of the semiconductor device by suppressing overshoot (ringing) superimposed on the input signal waveform from each phase conductor.
請求項1に記載の半導体装置は、差動通信線路に接続される半導体装置であって、入力回路として、前記差動通信線路の各相導体と接地ラインまたは電源ラインの間に挿入配置され、前記各相導体に所定電圧以上のサージが印加された時にブレークダウンして、サージを前記接地ラインまたは電源ラインに逃すブレークダウン素子と、前記差動通信線路の各相導体間に挿入配置され、前記各相導体間の電位差が所定電圧より大きい場合に自身のインピーダンスを小さく変化させるインピーダンス制御回路とを有してなり、前記ブレークダウン素子が形成される半導体基板に、前記インピーダンス制御回路に接続する配線の第3コンタクト領域が、前記ブレークダウン素子の前記接地ラインまたは電源ラインに接続する配線の第2コンタクト領域を間に挟んで、前記ブレークダウン素子の前記各相導体に接続する配線の第1コンタクト領域と反対側に形成されてなることを特徴としている。
The semiconductor device according to
上記半導体装置は、入力回路として、各相導体と接地ラインまたは電源ラインの間に挿入配置されるブレークダウン素子と、差動通信線路の各相導体間に挿入配置されるインピーダンス制御回路とを有している。ブレークダウン素子は、当該半導体装置の通常動作時には影響を与えず、差動通信線路の各相導体にサージが印加された時にブレークダウンしてサージ電流を接地ラインまたは電源ラインに逃し、当該半導体装置へのサージ電流の流れ込みを防止する。また、インピーダンス制御回路は、差動通信線路の各相導体からの入力信号波形にオーバーシュート(リンギング)があると、自身のインピーダンスを小さく変化させてオーバーシュート(リンギング)を抑制し、当該半導体装置の誤動作を防止する。 The semiconductor device has, as an input circuit, a breakdown element inserted between each phase conductor and a ground line or a power supply line, and an impedance control circuit inserted between each phase conductor of the differential communication line. is doing. The breakdown element does not affect the normal operation of the semiconductor device, breaks down when a surge is applied to each phase conductor of the differential communication line, and releases the surge current to the ground line or the power supply line. Prevents surge current from flowing into the. The impedance control circuit also suppresses overshoot (ringing) by changing its own impedance to a small extent when the input signal waveform from each phase conductor of the differential communication line has overshoot (ringing). Prevents malfunction.
さらに、上記ブレークダウン素子の各相導体に接続する第1コンタクト領域にサージが印加された場合には、サージ電流が第1コンタクト領域から接地ラインまたは電源ラインに接続する第2コンタクト領域に速やかに流れ込む。このため、第2コンタクト領域を間に挟んで第1コンタクト領域と反対側に配置されたインピーダンス制御回路に接続する第3コンタクト領域へのサージ電流の流れ込みを抑制することができる。従って、当該半導体装置においては、サージ電流の内部回路への流れ込みだけでなく、上記インピーダンス制御回路への流れ込みも抑制することができ、インピーダンス制御回路のサージ電流による破壊を防止することができる。 Further, when a surge is applied to the first contact region connected to each phase conductor of the breakdown element, the surge current is promptly applied from the first contact region to the second contact region connected to the ground line or the power supply line. Flows in. For this reason, the surge current can be prevented from flowing into the third contact region connected to the impedance control circuit arranged on the opposite side of the first contact region with the second contact region interposed therebetween. Therefore, in the semiconductor device, not only the surge current flows into the internal circuit but also the impedance control circuit can be suppressed, and the impedance control circuit can be prevented from being destroyed by the surge current.
以上のようにして、上記半導体装置は、差動通信線路に接続される半導体装置であって、差動通信線路の各相導体にサージが印加された場合に当該半導体装置へのサージ電流の流れ込みを防止すると共に、各相導体からの入力信号波形に重畳するオーバーシュート(リンギング)を抑制して誤動作を防止することのできる半導体装置となっている。 As described above, the semiconductor device is a semiconductor device connected to a differential communication line, and when a surge is applied to each phase conductor of the differential communication line, a surge current flows into the semiconductor device. In addition, the semiconductor device can prevent malfunction by suppressing overshoot (ringing) superimposed on the input signal waveform from each phase conductor.
上記半導体装置における前記ブレークダウン素子は、例えば請求項2に記載のように、2個の対称的に直列接続された横型MOSトランジスタまたはダイオードで構成することができる。これによれば、差動通信線路の各相導体の入力信号が正電圧と負電圧の両方をとり得る場合にも対応することができる。
The breakdown element in the semiconductor device can be composed of, for example, two symmetrical MOS transistors or diodes connected in series as described in
一方、差動通信線路の各相導体の入力信号が正電圧か負電圧のいずれか一方だけの場合には、例えば請求項3に記載のように、前記ブレークダウン素子を、1個の横型MOSトランジスタまたはダイオードで構成してもよい。 On the other hand, when the input signal of each phase conductor of the differential communication line is only one of a positive voltage and a negative voltage, for example, as in claim 3, the breakdown element is connected to one lateral MOS. You may comprise with a transistor or a diode.
上記半導体装置は、例えば請求項4に記載のように、前記半導体基板が、埋め込み酸化膜を有するSOI構造の半導体基板であり、前記ブレークダウン素子が、横型MOSトランジスタで構成されてなり、該横型MOSトランジスタが、前記埋め込み酸化膜に達する絶縁分離トレンチで取り囲まれたSOI層領域内に形成されてなり、前記第1コンタクト領域が、該横型MOSトランジスタのドレイン領域であり、前記第2コンタクト領域が、該横型MOSトランジスタのソース領域であり、前記第3コンタクト領域が、前記SOI層領域内に形成されてなる構成とすることができる。 In the semiconductor device, for example, the semiconductor substrate is an SOI structure semiconductor substrate having a buried oxide film, and the breakdown element is formed of a lateral MOS transistor. A MOS transistor is formed in an SOI layer region surrounded by an insulating isolation trench that reaches the buried oxide film, the first contact region is a drain region of the lateral MOS transistor, and the second contact region is The third MOS region may be a source region of the lateral MOS transistor, and the third contact region may be formed in the SOI layer region.
また、例えば請求項5に記載のように、前記半導体基板が、埋め込み酸化膜を有するSOI構造の半導体基板であり、前記ブレークダウン素子が、ダイオードで構成されてなり、該ダイオードが、前記埋め込み酸化膜に達する絶縁分離トレンチで取り囲まれたSOI層領域内に形成されてなり、前記第1コンタクト領域が、該ダイオードのカソード領域であり、前記第2コンタクト領域が、該ダイオードのアノード領域であり、前記第3コンタクト領域が、前記SOI層領域内に形成されてなる構成としてもよい。 Further, for example, as in claim 5, the semiconductor substrate is an SOI structure semiconductor substrate having a buried oxide film, the breakdown element is formed of a diode, and the diode is formed of the buried oxide. Formed in an SOI layer region surrounded by an insulating isolation trench reaching the film, wherein the first contact region is a cathode region of the diode, and the second contact region is an anode region of the diode; The third contact region may be formed in the SOI layer region.
上記半導体装置においては、請求項6に記載のように、前記第3コンタクト領域と前記第2コンタクト領域の間に、絶縁トレンチが配置されてなることが好ましい。該絶縁トレンチによって、最短電流経路を遮るようにして、サージ電流のインピーダンス制御回路および内部回路への流れ込みを抑制することができる。 In the semiconductor device described above, it is preferable that an insulating trench is disposed between the third contact region and the second contact region. The insulation trench can block the shortest current path to suppress the surge current from flowing into the impedance control circuit and the internal circuit.
また、請求項7に記載のように、前記第3コンタクト領域と前記第2コンタクト領域の間に、前記半導体基板と逆導電型の拡散領域が配置されてなるようにしてもよい。この場合にも、該拡散領域によって、最短電流経路を遮るようにして、サージ電流のインピーダンス制御回路および内部回路への流れ込みを抑制することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, a diffusion region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate may be disposed between the third contact region and the second contact region. Also in this case, the shortest current path is blocked by the diffusion region, so that the surge current can be prevented from flowing into the impedance control circuit and the internal circuit.
上記半導体装置における前記インピーダンス制御回路は、例えば請求項8に記載のように、MOSトランジスタまたはバイポーラトランジスタで構成することができる。 The impedance control circuit in the semiconductor device can be configured by a MOS transistor or a bipolar transistor, as described in claim 8, for example.
以上のようにして、上記半導体装置は、差動通信線路に接続される半導体装置であって、差動通信線路の各相導体にサージが印加された場合に当該半導体装置へのサージ電流の流れ込みを防止すると共に、各相導体からの入力信号波形に重畳するオーバーシュート(リンギング)を抑制して当該半導体装置の誤動作を防止することができる。 As described above, the semiconductor device is a semiconductor device connected to a differential communication line, and when a surge is applied to each phase conductor of the differential communication line, a surge current flows into the semiconductor device. In addition, the overshoot (ringing) superimposed on the input signal waveform from each phase conductor can be suppressed, and malfunction of the semiconductor device can be prevented.
従って、上記半導体装置は、請求項9に記載のように、上記サージやオーバーシュート(リンギング)が発生し易い過酷な環境下で使用される、車載用の半導体装置として好適である。 Therefore, as described in claim 9, the semiconductor device is suitable as an in-vehicle semiconductor device that is used in a harsh environment where the surge or overshoot (ringing) is likely to occur.
本発明は、差動通信線路に接続される半導体装置に関する。以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。 The present invention relates to a semiconductor device connected to a differential communication line. The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の半導体装置の一例で、半導体装置100のブロック図である。図2は、図1の半導体装置100を回路素子により具体化した図で、半導体装置100の等価回路図である。また、図3と図4は、図2の半導体装置100をより具体化した図で、それぞれ半導体装置100の構造を模式的に示した断面図と上面図である。
FIG. 1 is a block diagram of a
図1に示す半導体装置100は、差動通信線路(バスライン)に接続される車載用の半導体装置で、図15に示されている差動通信ネットワークで各ノード10に相当する半導体装置である。図1では、差動通信線路の各相導体を、BP(バスラインプラス)とBM(バスラインマイナス)で示している。
A
半導体装置100は、図1に示すように、入力回路として、ブレークダウン素子E1,E2とインピーダンス制御回路K1とを有している。
As shown in FIG. 1, the
ブレークダウン素子E1,E2は、差動通信線路の各相導体BP,BMと接地ラインの間に挿入配置され、各相導体BP,BMに所定電圧以上のサージが印加された時にブレークダウンして、サージを接地ラインに逃す。半導体装置100におけるブレークダウン素子E1,E2は、それぞれ、図2に示すように2個の対称的に直列接続された横型MOSトランジスタL11,L12とL21,L22で構成されている。尚、半導体装置100では、ブレークダウン素子E1,E2のどちらについても、差動通信線路の各相導体BP,BMと接地ラインの間に挿入配置されている。しかしながら、これに限らず、ブレークダウン素子E1,E2のいずれか一方あるいは両者を各相導体BP,BMと電源ラインの間に挿入配置して、各相導体BP,BMに所定電圧以上のサージが印加された時にサージを電源ラインに逃すようにしてもよい。
Breakdown elements E1 and E2 are inserted between the phase conductors BP and BM of the differential communication line and the ground line, and break down when a surge of a predetermined voltage or higher is applied to each phase conductor BP and BM. , Miss surge to ground line. The breakdown elements E1 and E2 in the
以上のように、ブレークダウン素子E1,E2は、半導体装置100の通常動作時には影響を与えず、差動通信線路の各相導体BP,BMにサージが印加された時にブレークダウンしてサージ電流を接地ラインまたは電源ラインに逃し、半導体装置100へのサージ電流の流れ込みを防止する。
As described above, the breakdown elements E1 and E2 do not affect the normal operation of the
インピーダンス制御回路K1は、差動通信線路の各相導体BP,BM間に挿入配置され、各相導体BP,BM間の電位差が所定電圧より大きい場合に自身のインピーダンスを小さく変化させる。図2に示すように、半導体装置100のインピーダンス制御回路K1はMOSトランジスタM1,M2で構成されているが、これに限らず、例えばバイポーラトランジスタで構成するようにしてもよい。
The impedance control circuit K1 is inserted between the phase conductors BP and BM of the differential communication line, and changes its own impedance small when the potential difference between the phase conductors BP and BM is larger than a predetermined voltage. As shown in FIG. 2, the impedance control circuit K1 of the
図5は、インピーダンス制御回路K1の機能を説明する図である。図5(a)は、差動通信線路の各相導体BP,BMからのオーバーシュート(リンギング)がある入力信号波形を示した図であり、図5(b)は、インピーダンス制御回路K1通過後の各相導体BP,BMの信号波形を示した図である。図5に示すように、インピーダンス制御回路K1は、差動通信線路の各相導体BP,BMからの入力信号波形にオーバーシュート(リンギング)があると、自身のインピーダンスを小さく変化させてオーバーシュート(リンギング)を抑制し、当該半導体装置100の誤動作を防止する。
FIG. 5 is a diagram illustrating the function of the impedance control circuit K1. FIG. 5A is a diagram showing an input signal waveform with overshoot (ringing) from the phase conductors BP and BM of the differential communication line, and FIG. 5B is a diagram after passing through the impedance control circuit K1. It is the figure which showed the signal waveform of each phase conductor BP, BM. As shown in FIG. 5, when there is an overshoot (ringing) in the input signal waveforms from the phase conductors BP and BM of the differential communication line, the impedance control circuit K1 changes its own impedance to a small value to overshoot ( Ringing) and the malfunction of the
より詳細に説明すると、インピーダンス制御回路K1では、各相導体BP,BM間の電圧を検出し、その電位差により各相導体BP,BM間のインピーダンスを調整する。各相導体BP,BM間の電位差が小さい場合は、ハイインピーダンスとし、高速にスイッチングを行う。電位差がある閾値より大きくなった場合には、インピーダンスを低下させ、スイッチングスピードを低下させる。これにより電圧のリンギングが減少し、ノイズの放出を減少させることができるとともに、通信に必要な各相導体BM,BM間の電位差を充分確保できるようになる。 More specifically, the impedance control circuit K1 detects the voltage between the phase conductors BP and BM, and adjusts the impedance between the phase conductors BP and BM based on the potential difference. When the potential difference between the phase conductors BP and BM is small, the impedance is high and switching is performed at high speed. When the potential difference becomes larger than a certain threshold value, the impedance is lowered and the switching speed is lowered. As a result, voltage ringing is reduced, noise emission can be reduced, and a sufficient potential difference between the phase conductors BM and BM necessary for communication can be secured.
尚、前述したように、半導体装置100におけるブレークダウン素子E1,E2は、それぞれ、2個の対称的に直列接続された横型MOSトランジスタL11,L12とL21,L22で構成されていた。これは、図5に示す差動通信線路の各相導体BP,BMの入力信号が正電圧と負電圧の両方をとり得る場合に対応したものである。
As described above, the breakdown elements E1 and E2 in the
図3に示すように、半導体装置100は、埋め込み酸化膜2を有するSOI構造の半導体基板(SOI層)1に形成されている。また、ブレークダウン素子E1,E2を構成する横型MOSトランジスタL11,L12,L21,L22が、埋め込み酸化膜2に達する絶縁分離トレンチT1で取り囲まれたSOI層領域内に形成されている。さらに、ブレークダウン素子E1の横型MOSトランジスタL11が形成されているSOI層領域内においては、インピーダンス制御回路K1に接続する配線SPの第3コンタクト領域C3が、接地ラインに接続する配線の第2コンタクト領域(ソース領域)C2を間に挟んで、各相導体BPに接続する配線の第1コンタクト領域(ドレイン領域)C1と反対側に形成されている。同様に、ブレークダウン素子E2の横型MOSトランジスタL21が形成されているSOI層領域内においては、インピーダンス制御回路K1に接続する配線SMの第3コンタクト領域C6が、接地ラインに接続する配線の第2コンタクト領域(ソース領域)C5を間に挟んで、各相導体BMに接続する配線の第1コンタクト領域(ドレイン領域)C4と反対側に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
上記半導体装置100においては、ブレークダウン素子E1,E2の横型MOSトランジスタL11,L21における各相導体BP,BMに接続する第1コンタクト領域(ドレイン領域)C1,C4にサージが印加された場合には、サージ電流が第1コンタクト領域C1,C4から接地ライン(または電源ライン)に接続する第2コンタクト領域(ソース領域)C2,C5に速やかに流れ込む。このため、第2コンタクト領域C2,C5を間に挟んで第1コンタクト領域C1,C4と反対側に配置されたインピーダンス制御回路に接続する第3コンタクト領域C3,C6へのサージ電流の流れ込みを抑制することができる。従って、半導体装置100においては、サージ電流の内部回路への流れ込みだけでなく、インピーダンス制御回路K1への流れ込みも抑制することができ、インピーダンス制御回路K1のサージ電流による破壊を防止することができる。
In the
以上のようにして、図1〜図4に示す半導体装置100は、差動通信線路に接続される半導体装置であって、差動通信線路の各相導体BP,BMにサージが印加された場合に当該半導体装置100へのサージ電流の流れ込みを防止すると共に、各相導体BP,BMからの入力信号波形に重畳するオーバーシュート(リンギング)を抑制して誤動作を防止することのできる半導体装置となっている。
As described above, the
図6〜図8は、別の半導体装置の例で、図6は、半導体装置101の等価回路図である。また、図7と図8は、それぞれ半導体装置101の構造を模式的に示した断面図と上面図である。尚、以下に例示する各半導体装置において、図1〜図4に示した半導体装置100と同様の部分については、同じ符号を付した。また、以下に例示する各半導体装置の断面図では、簡単化のため、インピーダンス制御回路K1の図示を省略している。
6 to 8 are examples of other semiconductor devices, and FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the
図1〜図4に示した半導体装置100では、ブレークダウン素子E1,E2が、それぞれ、2個の対称的に直列接続された横型MOSトランジスタL11,L12とL21,L22で構成されていた。これに対して、図6〜図8に示す半導体装置101では、ブレークダウン素子E3,E4を、それぞれ、1個の横型MOSトランジスタL11とL21で構成している。図5に示す差動通信線路の各相導体BP,BMの入力信号が正電圧か負電圧のいずれか一方だけの場合には、図6〜図8に示す半導体装置101のように、1個の素子でサージ電流を接地ラインまたは電源ラインに逃すようにしてもよい。
In the
また、半導体装置101においても、図7に示すように、それぞれ、ブレークダウン素子E3,E4の横型MOSトランジスタL11,L21が形成されているSOI層領域内において、インピーダンス制御回路K1に接続する配線SPの第3コンタクト領域C3,C6が、接地ラインに接続する配線の第2コンタクト領域(ソース領域)C2,5を間に挟んで、各相導体BP,BMに接続する配線の第1コンタクト領域(ドレイン領域)C1,C4と反対側に形成されている。従って、図6〜図8に示す半導体装置101においても、図1〜図4に示した半導体装置100と同様に、サージ電流の内部回路への流れ込みだけでなく、インピーダンス制御回路K1への流れ込みも抑制することができ、インピーダンス制御回路K1のサージ電流による破壊を防止することができる。
Also in the
上記効果を、図1〜図4の半導体装置100に較べてより簡単な図6〜図8の半導体装置101でより詳細に説明する。半導体装置101のブレークダウン素子E3では、例えば各相導体BPに印加された正電圧のESDサージは、横型MOSトランジスタL11の第1コンタクト領域(ドレイン領域n+)C1からドレイン領域nを通り、半導体基板(SOI層n−)1に印加される。そこで、横型MOSトランジスタL11のボディ領域pとの間でブレークダウンを生じて、第2コンタクト領域(ソース領域)C2を通って、低インピーダンスで接続された接地ライン(または電源ライン)にサージ電流が流れ去る。
The above effect will be described in more detail with the
上記電流経路の外に、第3コンタクト領域(拡散領域n+)C3が配置されて、配線SPで、インピーダンス制御回路K1へ接続されている。このため、サージ電流の大部分が第2コンタクト領域(ソース領域)C2に流れ込み、サージ電流のインピーダンス制御回路K1への流れ込みが抑制される。また、第3コンタクト領域C3は、各相導体BPが接続する横型MOSトランジスタL11の第1コンタクト領域(ドレイン領域n+)C1と同じN導電型の半導体層で繋がっており、各相導体BPとインピーダンス制御回路K1へ接続されている配線SPは、ほぼ同一の電位となる。以上のようにして、半導体装置101では、各相導体BPに接続されたインピーダンス制御回路K1のサージ電流による破壊を防止することができる。半導体装置101のブレークダウン素子E4も、上記と同様に機能する。
A third contact region (diffusion region n +) C3 is disposed outside the current path, and is connected to the impedance control circuit K1 by a wiring SP. For this reason, most of the surge current flows into the second contact region (source region) C2, and the surge current is prevented from flowing into the impedance control circuit K1. The third contact region C3 is connected by the same N conductivity type semiconductor layer as the first contact region (drain region n +) C1 of the lateral MOS transistor L11 to which each phase conductor BP is connected. The wiring SP connected to the control circuit K1 has substantially the same potential. As described above, in the
以上のようにして、半導体装置101では、各相導体BP,BMの電位を配線SP,SMでインピーダンス制御回路K1に導き、各相導体BP,BMの電位差(配線SP,SMの電位差)により、インピーダンス制御回路K1のインピーダンスを変化させる。
As described above, in the
図9と図10も、別の半導体装置の例で、図9は、半導体装置102の等価回路図であり、図10は、半導体装置102の構造を模式的に示した断面図である。
9 and 10 are also examples of another semiconductor device. FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the
図1〜図4に示した半導体装置100では、ブレークダウン素子E1,E2が、それぞれ、2個の対称的に直列接続された横型MOSトランジスタL11,L12とL21,L22で構成されていた。これに対して、図9と図10に示す半導体装置102では、ブレークダウン素子E5,E6を、2個の対称的に直列接続されたダイオードD11,D12とD21,D22で構成している。
In the
半導体装置102においても、図10に示すように、それぞれ、ブレークダウン素子E5,E6のダイオードD11,D21が形成されているSOI層領域内において、インピーダンス制御回路K1に接続する配線SPの第3コンタクト領域C3,C6が、接地ラインに接続する配線の第2コンタクト領域(アノード領域)C2,5を間に挟んで、各相導体BP,BMに接続する配線の第1コンタクト領域(カソード領域)C1,C4と反対側に形成されている。従って、図9と図10に示す半導体装置102においても、図1〜図4に示した半導体装置100と同様に、サージ電流の内部回路への流れ込みだけでなく、インピーダンス制御回路K1への流れ込みも抑制することができ、インピーダンス制御回路K1のサージ電流による破壊を防止することができる。
Also in the
尚、半導体装置102におけるブレークダウン素子E5,E6は、それぞれ、2個の対称的に直列接続されたダイオードD11,D12とD21,D22で構成されている。これは、図5に示す差動通信線路の各相導体BP,BMの入力信号が正電圧と負電圧の両方をとり得る場合に対応したものである。横型MOSトランジスタでブレークダウン素子が構成されている半導体装置100,101の場合と同様にして、図5に示す差動通信線路の各相導体BP,BMの入力信号が正電圧か負電圧のいずれか一方だけの場合には、ダイオードでブレークダウン素子が構成される半導体装置についても、ブレークダウン素子をそれぞれ1個のダイオードで構成することが可能である。
The breakdown elements E5 and E6 in the
次に、上記半導体装置100〜102のより好ましい形態について説明する。
Next, a more preferable form of the
図11は、半導体装置103の構造を模式的に示した断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
図11の半導体装置103におけるブレークダウン素子E7,E8の構造では、図7に示す半導体装置101のブレークダウン素子E3,E4の構造と比較して、第3コンタクト領域C3,C6と第2コンタクト領域C2,C5の間に、最短電流経路を遮るようにして、埋め込み酸化膜2に達していない絶縁トレンチT2が配置されている。該絶縁トレンチT2によって、図11の半導体装置103では、図7の半導体装置101に較べて、サージ電流のインピーダンス制御回路および内部回路への流れ込みをより抑制することができる。
In the structure of the breakdown elements E7 and E8 in the
図12と図13は、それぞれ、半導体装置104,105の構造を模式的に示した上面図である。
12 and 13 are top views schematically showing the structures of the
図12と図13の半導体装置104,105におけるブレークダウン素子E9,E10およびE11,E12の構造では、図8に示す半導体装置101におけるブレークダウン素子E3,E4の構造と比較して、第3コンタクト領域C3,C6と第2コンタクト領域C2,C5の間に、最短電流経路を遮るようにして、絶縁分離トレンチT1から突き出るように形成された絶縁トレンチT3,T4が配置されている。該絶縁トレンチT3,T4によって、図12と図13の半導体装置104,105では、図8の半導体装置101に較べて、サージ電流のインピーダンス制御回路および内部回路への流れ込みをより抑制することができる。図12と図13の半導体装置104,105における絶縁トレンチT3,T4は、絶縁分離トレンチT1の形成工程により同時に形成できるため、工程コストが安い。また、絶縁トレンチT3,T4の隙間間隔で、第1コンタクト領域C1,C4と第3コンタクト領域C3,C6の間のインピーダンスを制御すことができる。
The structure of the breakdown elements E9, E10 and E11, E12 in the
図14は、半導体装置106の構造を模式的に示した断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
図14の半導体装置103におけるブレークダウン素子E13,E14の構造では、図7に示す半導体装置101のブレークダウン素子E3,E4の構造と比較して、第3コンタクト領域C3,C6と第2コンタクト領域C2,C5の間に、最短電流経路を遮るようにして、半導体基板1と逆導電型の拡散領域S1が配置されている。該拡散領域S1によって、図14の半導体装置106では、図7の半導体装置101に較べて、サージ電流のインピーダンス制御回路および内部回路への流れ込みをより抑制することができる。
In the structure of the breakdown elements E13 and E14 in the
以上、図11〜図14では、1個の横型MOSトランジスタで構成されたブレークダウン素子を例にして説明したが、2個の対称的に直列接続された横型MOSトランジスタで
構成されるブレークダウン素子や、ダイオードで構成されるブレークダウン素子についても、絶縁トレンチT2〜T4や拡散領域S1を配置することで同様の効果が得られる。
As described above, in FIGS. 11 to 14, the breakdown element composed of one lateral MOS transistor has been described as an example. However, the breakdown element composed of two symmetrical series-connected lateral MOS transistors. In addition, the same effect can be obtained for the breakdown element constituted by a diode by disposing the insulating trenches T2 to T4 and the diffusion region S1.
また、半導体装置100〜106ではSOI構造の半導体基板が用いられていたが、これに限らず、半導体基板としてバルクシリコン単結晶基板を用い、例えば各素子をPN接合分離するようにしてもよい。
The
以上のようにして、上記半導体装置は、差動通信線路に接続される半導体装置であって、差動通信線路の各相導体にサージが印加された場合に当該半導体装置へのサージ電流の流れ込みを防止すると共に、各相導体からの入力信号波形に重畳するオーバーシュート(リンギング)を抑制して当該半導体装置の誤動作を防止することができる。 As described above, the semiconductor device is a semiconductor device connected to a differential communication line, and when a surge is applied to each phase conductor of the differential communication line, a surge current flows into the semiconductor device. In addition, the overshoot (ringing) superimposed on the input signal waveform from each phase conductor can be suppressed, and malfunction of the semiconductor device can be prevented.
従って、上記半導体装置は、サージやオーバーシュート(リンギング)が発生し易い過酷な環境下で使用される、車載用の半導体装置として好適である。 Therefore, the semiconductor device is suitable as a vehicle-mounted semiconductor device that is used in a harsh environment in which surge and overshoot (ringing) are likely to occur.
100〜106 半導体装置
BP,BM 各相導体
E1〜E14 ブレークダウン素子
L11,L12,L21,L22 横型MOSトランジスタ
D11,D12,D21,D22 ダイオード
C1 第1コンタクト領域
C2 第2コンタクト領域
C3 第3コンタクト領域
SP,SM 配線
K1 インピーダンス制御回路
M1,M2 MOSトランジスタ
1 半導体基板(SOI層)
2 埋め込み絶縁膜
T1 絶縁分離トレンチ
T2〜T4 絶縁トレンチ
S1 拡散領域
100 to 106 Semiconductor device BP, BM Phase conductors E1 to E14 Breakdown elements L11, L12, L21, L22 Horizontal MOS transistors D11, D12, D21, D22 Diode C1 First contact region C2 Second contact region C3 Third contact region SP, SM wiring K1 Impedance control circuit M1,
2 buried insulating film T1 insulating isolation trench T2 to T4 insulating trench S1 diffusion region
Claims (9)
入力回路として、
前記差動通信線路の各相導体と接地ラインまたは電源ラインの間に挿入配置され、前記各相導体に所定電圧以上のサージが印加された時にブレークダウンして、サージを前記接地ラインまたは電源ラインに逃すブレークダウン素子と、
前記差動通信線路の各相導体間に挿入配置され、前記各相導体間の電位差が所定電圧より大きい場合に自身のインピーダンスを小さく変化させるインピーダンス制御回路とを有してなり、
前記ブレークダウン素子が形成される半導体基板に、前記インピーダンス制御回路に接続する配線の第3コンタクト領域が、前記ブレークダウン素子の前記接地ラインまたは電源ラインに接続する配線の第2コンタクト領域を間に挟んで、前記ブレークダウン素子の前記各相導体に接続する配線の第1コンタクト領域と反対側に形成されてなることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device connected to a differential communication line,
As an input circuit,
The differential communication line is inserted and disposed between each phase conductor and a ground line or a power supply line, and breaks down when a surge of a predetermined voltage or more is applied to each phase conductor, and the surge is broken into the ground line or power supply line. Breakdown element to miss,
An impedance control circuit that is inserted between the phase conductors of the differential communication line, and that changes its own impedance when the potential difference between the phase conductors is greater than a predetermined voltage;
A third contact region of the wiring connected to the impedance control circuit is interposed between the second contact region of the wiring connected to the ground line or the power supply line of the breakdown device on the semiconductor substrate on which the breakdown device is formed. A semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed on the opposite side of the first contact region of the wiring connected to each phase conductor of the breakdown element.
前記ブレークダウン素子が、横型MOSトランジスタで構成されてなり、
該横型MOSトランジスタが、前記埋め込み酸化膜に達する絶縁分離トレンチで取り囲まれたSOI層領域内に形成されてなり、
前記第1コンタクト領域が、該横型MOSトランジスタのドレイン領域であり、
前記第2コンタクト領域が、該横型MOSトランジスタのソース領域であり、
前記第3コンタクト領域が、前記SOI層領域内に形成されてなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor substrate is an SOI structure semiconductor substrate having a buried oxide film;
The breakdown element is composed of a lateral MOS transistor,
The lateral MOS transistor is formed in an SOI layer region surrounded by an insulating isolation trench reaching the buried oxide film;
The first contact region is a drain region of the lateral MOS transistor;
The second contact region is a source region of the lateral MOS transistor;
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the third contact region is formed in the SOI layer region. 5.
前記ブレークダウン素子が、ダイオードで構成されてなり、
該ダイオードが、前記埋め込み酸化膜に達する絶縁分離トレンチで取り囲まれたSOI層領域内に形成されてなり、
前記第1コンタクト領域が、該ダイオードのカソード領域であり、
前記第2コンタクト領域が、該ダイオードのアノード領域であり、
前記第3コンタクト領域が、前記SOI層領域内に形成されてなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor substrate is an SOI structure semiconductor substrate having a buried oxide film;
The breakdown element is composed of a diode;
The diode is formed in an SOI layer region surrounded by an insulating isolation trench reaching the buried oxide film;
The first contact region is a cathode region of the diode;
The second contact region is an anode region of the diode;
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the third contact region is formed in the SOI layer region. 5.
MOSトランジスタまたはバイポーラトランジスタで構成されてなることことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体装置。 The impedance control circuit is
The semiconductor device according to claim 1, comprising a MOS transistor or a bipolar transistor.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008096464A JP4536788B2 (en) | 2008-04-02 | 2008-04-02 | Semiconductor device |
| US12/320,802 US8396164B2 (en) | 2008-03-17 | 2009-02-05 | Receiving device including impedance control circuit and semiconductor device including impedance control circuit |
| DE102009061073.1A DE102009061073B4 (en) | 2008-03-17 | 2009-02-10 | Semiconductor device with impedance control circuit |
| DE102009008182.8A DE102009008182B4 (en) | 2008-03-17 | 2009-02-10 | Receiving device with impedance control circuit |
| CN200910128016.XA CN101540627B (en) | 2008-03-17 | 2009-03-17 | Receiving device comprising impedance control circuit and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008096464A JP4536788B2 (en) | 2008-04-02 | 2008-04-02 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009252844A JP2009252844A (en) | 2009-10-29 |
| JP4536788B2 true JP4536788B2 (en) | 2010-09-01 |
Family
ID=41313295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008096464A Expired - Fee Related JP4536788B2 (en) | 2008-03-17 | 2008-04-02 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4536788B2 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5892717A (en) * | 1998-01-29 | 1999-04-06 | Fairchild Semiconductor Corporation | Clamp for differential drivers |
| JP2001327069A (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Nec Saitama Ltd | Surge protector, method of surge protection, and transmission system |
| JP2005086662A (en) * | 2003-09-10 | 2005-03-31 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device |
| TW200721064A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-01 | Novatek Microelectronics Corp | Timing controller chip |
| JP5053579B2 (en) * | 2006-06-28 | 2012-10-17 | 寛治 大塚 | ESD protection circuit |
-
2008
- 2008-04-02 JP JP2008096464A patent/JP4536788B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009252844A (en) | 2009-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104969355B (en) | ESD self-protections and the DMOS semiconductor devices of LIN bus drivers containing the protection | |
| JP6384201B2 (en) | Integrated circuit device and electronic apparatus | |
| US7746114B2 (en) | Bus switch and electronic switch | |
| US8396164B2 (en) | Receiving device including impedance control circuit and semiconductor device including impedance control circuit | |
| US10262990B2 (en) | Electrostatic discharge protection device for differential signal devices | |
| CN104157644A (en) | Power transistor, power transistor circuit, and operating methods therefor | |
| CN101373768A (en) | Semiconductor device with a plurality of transistors | |
| CN101540627B (en) | Receiving device comprising impedance control circuit and semiconductor device | |
| CN103311901A (en) | Power module including leakage current protection circuit | |
| WO2018211933A1 (en) | Relay welding detection device, power supply control device including same, and welding detection method | |
| JPWO2014155959A1 (en) | Power semiconductor element | |
| JP2009218296A (en) | Protection circuit | |
| JP4917394B2 (en) | Output circuit | |
| JP3848263B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP4536788B2 (en) | Semiconductor device | |
| US11031778B2 (en) | High-voltage tolerant bi-directional electrostatic discharge protection circuit | |
| JP2012109535A (en) | Resistance element and inverting buffer circuit | |
| JP2008305852A (en) | Semiconductor device | |
| JP5849670B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP2018098375A (en) | Semiconductor device and protection element | |
| JP5721967B2 (en) | Protection circuit | |
| CN115764828A (en) | Electrostatic protection circuit, array substrate and display device | |
| JP4513920B2 (en) | Constant current control circuit | |
| JP5018262B2 (en) | Signal output device and communication driver device | |
| CN110164863B (en) | Device for inhibiting reverse current of CAN bus transceiver bus end |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100127 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100615 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100616 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4536788 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140625 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |