(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体支持基板主面上に誘電体を介して第２導電形の半導体領域を形成すると共に、該第２導電形の半導体領域の底面に第２導電形の高濃度埋込み領域を形成し、
前記第２導電形の半導体領域主面に第１導電形の半導体領域を該第２導電形の高濃度埋込み領域に面接触状態で接するように設け、
該第１導電形の半導体領域主面に第１導電形の高濃度領域を設けると共に、前記第２導電形の半導体領域主面に第２導電形の高濃度領域を設け、
前記第１導電形の半導体領域と第２導電形の半導体領域との間には第１のダイオードを形成すると共に、前記第１導電形の半導体領域と第２導電形の高濃度埋込み領域との間には第２のダイオードを形成し、
かつ該第１導電形の高濃度領域と第２導電形の高濃度領域との間に位置し、第２導電形の半導体領域主面に設けられ、前記誘電体に接すると共に、前記第１，第２のダイオードのｐｎ接合箇所に接触しないようにトレンチ溝型絶縁領域を形成し、
前記第１導電形の高濃度領域と第２導電形の高濃度領域とのうちいずれか一方を入力端子、出力端子、高電位端子、低電位端子のうちいずれかの端子に接続すると共に、他方を残余のいずれかの端子に接続し、
前記第１のダイオードから第２導電形の半導体領域を通じて第２導電形の高濃度領域に至る第１の電流経路と、前記第２のダイオードから第２導電形の高濃度埋込み領域を通じて第２導電形の高濃度領域に至る第２の電流経路とは、いずれも前記トレンチ溝型絶縁領域を迂回する構成としてなる半導体装置。
【請求項２】
前記第１導電形の高濃度領域主面上にパッド電極を設け、第１導電形の高濃度領域と該パッド電極とを接続してなる請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１導電形の高濃度領域を挟んで前記一の第２導電形の高濃度領域とは反対側に位置して第２導電形の半導体領域主面には他の第２導電形の高濃度領域を設け、
かつ前記第１導電形の高濃度領域と他の第２導電形の高濃度領域との間に位置し、第２導電形の半導体領域主面に設けられ、前記誘電体に接すると共に、前記第１，第２のダイオードのｐｎ接合箇所に接触しないように他のトレンチ溝型絶縁領域を形成し、
前記一のトレンチ溝型絶縁領域および他のトレンチ溝型絶縁領域は、いずれもコ字形状をなして互いに離間して配置し、
前記他の第２導電形高濃度領域を前記一の第２導電形の高濃度領域に接続してなる請求項１または２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体支持基板の表面（主面）上に誘電体を介して半導体領域が形成された半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置として、例えば半導体支持基板をなすシリコン基板上にシリコン酸化膜等の誘電体を介してｐ形シリコンまたはｎ形シリコンからなるシリコン領域を形成したものが知られている（例えば、特開平７−３１２４２４号公報等）。
【０００３】
このような従来技術の半導体装置にあっては、静電気やサージ電圧による過剰電流によってＭＯＳトランジスタが破壊されるのを防止するために大電流を流すことが可能なダイオードが形成されている。そして、このダイオードは、シリコン領域の表面にアノード側高濃度拡散領域とカソード側高濃度拡散領域とを形成したプレーナ構造を採用している。また、ダイオードのカソード側高濃度拡散領域は、例えばアノード側高濃度拡散領域の外周側を取り囲むように配置され、アノード側高濃度拡散領域とカソード側高濃度拡散領域との間には誘電体が設けられると共に、アノード側高濃度拡散領域とカソード側高濃度拡散領域とはこれらの底面側に設けられた多結晶シリコンを通じて電気的に接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術による半導体装置では、ダイオードのアノード側高濃度拡散領域とカソード側高濃度拡散領域とをいずれもシリコン領域の表面に形成したプレーナ構造を採用している。このため、サージ印加時には、サージ電流が抵抗が最小となる最短経路を流れるから、サージ電流はｐｎ接合の端部をなすアノード側高濃度拡散領域の外周端側に集中する。この結果、大電流となるサージ電流が微小なｐｎ接合の端部に集中して流れるから、ダイオードが損傷し易いという問題がある。
【０００５】
また、プレーナ構造のダイオードでは、破壊耐量を上げるためには、アノードとカソードとの間隔を広くし、抵抗成分を大きくする必要がある。しかし、このようにしてサージ電流の大きさを制限した場合には、サージ電流が内部回路に流れ込み、内部回路が損傷する虞れがある。
【０００６】
さらに、従来技術による半導体装置では、アノード側高濃度拡散領域とカソード側高濃度拡散領域との間には誘電体を設けるため、誘電体を形成するための工程を追加する必要があり、製造時間が長くなるという問題もある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、サージ電流の集中を防ぎ、耐久性、信頼性を向上できるようにした半導体装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために請求項１の発明による半導体装置は、半導体支持基板主面上に誘電体を介して第２導電形の半導体領域を形成すると共に、該第２導電形の半導体領域の底面に第２導電形の高濃度埋込み領域を形成し、前記第２導電形の半導体領域主面に第１導電形の半導体領域を該第２導電形の高濃度埋込み領域に面接触状態で接するように設け、該第１導電形の半導体領域主面に第１導電形の高濃度領域を設けると共に、前記第２導電形の半導体領域主面に第２導電形の高濃度領域を設け、前記第１導電形の半導体領域と第２導電形の半導体領域との間には第１のダイオードを形成すると共に、前記第１導電形の半導体領域と第２導電形の高濃度埋込み領域との間には第２のダイオードを形成し、かつ該第１導電形の高濃度領域と第２導電形の高濃度領域との間に位置し、第２導電形の半導体領域主面に設けられ、前記誘電体に接すると共に、前記第１，第２のダイオードのｐｎ接合箇所に接触しないようにトレンチ溝型絶縁領域を形成し、前記第１導電形の高濃度領域と第２導電形の高濃度領域とのうちいずれか一方を入力端子、出力端子、高電位端子、低電位端子のうちいずれかの端子に接続すると共に、他方を残余のいずれかの端子に接続し、前記第１のダイオードから第２導電形の半導体領域を通じて第２導電形の高濃度領域に至る第１の電流経路と、前記第２のダイオードから第２導電形の高濃度埋込み領域を通じて第２導電形の高濃度領域に至る第２の電流経路とは、いずれも前記トレンチ溝型絶縁領域を迂回する構成としている。
【０００９】
このように構成することにより、第１導電形の半導体領域と第２導電形の半導体領域との間には第１のダイオードを形成することができると共に、第１導電形の半導体領域と第２導電形の高濃度埋込み領域との間には第２のダイオードを形成することができ、これら２つのダイオードを保護ダイオードとして作用させることができる。このとき、第２導電形の高濃度埋込み領域は第２導電形の半導体領域よりも不純物濃度が高く、第１導電形の半導体領域と第２導電形の高濃度埋込み領域とは曲率の小さい面接触状態にできるから、第１のダイオードに比べて第２のダイオードのブレークダウン電圧を低くすることができる。
【００１０】
また、第１導電形の半導体領域と第２導電形の高濃度領域との間にはトレンチ溝型絶縁領域を形成したから、これらの間を流れる電流はトレンチ溝型絶縁領域を迂回して流れる。このため、第１のダイオードから第２導電形の半導体領域を通じて第２導電形の高濃度領域に至る第１の電流経路、第２のダイオードから第２導電形の高濃度埋込み領域を通じて第２導電形の高濃度領域に至る第２の電流経路は、いずれもトレンチ溝型絶縁領域を迂回する分だけ長くなる。また、第２導電形の高濃度埋込み領域は第２導電形の半導体領域よりも不純物濃度が高くなっているから、第１，第２の電流経路が長くなるほど第１の電流経路の寄生抵抗は第２の電流経路の寄生抵抗よりも顕著に大きくなる。
【００１１】
この結果、正負いずれの過電圧サージが印加されるときであっても、サージ電流の大部分を、ブレークダウン電圧が低く、かつ寄生抵抗が小さい第２のダイオードに流すことができる。そして、第２のダイオードは第１導電形の半導体領域と第２導電形の高濃度埋込み領域とを面接触させることによって形成できるから、サージ電流が微小な端部に集中するのを防ぐことができる。
また、トレンチ溝型絶縁領域が第１，第２のダイオードのｐｎ接合箇所に接触することがない。このため、ｐｎ接合がトレンチ溝型絶縁領域に接触したときにトレンチ溝型絶縁領域に沿って流れるリーク電流が発生することがないから、第１，第２のダイオードの整流特性等が劣化することがなく、高特性を維持することができる。
【００１２】
また、請求項２の発明は、前記第１導電形の高濃度領域主面上にパッド電極を設け、第１導電形の高濃度領域と該パッド電極とを接続したことにある。
【００１３】
これにより、パッド電極下に第２のダイオードを形成することができるから、半導体装置の集積度を損なうことなく、高集積度を保持することができる。また、サージ電流は互いに面接触するパッド電極と第１導電形の高濃度領域との間で流れるから、サージ電流を第１導電形の高濃度領域の全体に略均一に流すことができる。この結果、第１導電形の高濃度領域と第２導電形の高濃度埋込み領域との間に形成される第２のダイオードのｐｎ接合部分にも、電流密度がより均一な状態でサージ電流を流すことができ、第２のダイオードの耐量を高めることができる。
【００１４】
さらに、請求項３の発明は、前記第１導電形の高濃度領域を挟んで前記一の第２導電形の高濃度領域とは反対側に位置して第２導電形の半導体領域主面には他の第２導電形の高濃度領域を設け、かつ前記第１導電形の高濃度領域と他の第２導電形の高濃度領域との間に位置し、第２導電形の半導体領域主面に設けられ、前記誘電体に接すると共に、前記第１，第２のダイオードのｐｎ接合箇所に接触しないように他のトレンチ溝型絶縁領域を形成し、前記一のトレンチ溝型絶縁領域および他のトレンチ溝型絶縁領域は、いずれもコ字形状をなして互いに離間して配置し、前記他の第２導電形高濃度領域を前記一の第２導電形の高濃度領域に接続する構成としたことにある。
【００１５】
これにより、２つの第２導電形の高濃度領域を設けるから、単一の第２導電形の高濃度領域を設けたときに比べて第２導電形の高濃度領域全体の面積を大きくすることができる。このため、第１導電形の半導体領域と第２導電形の半導体領域との間に形成される第１のダイオード、第１導電形の半導体領域と第２導電形の高濃度埋込み領域との間に形成される第２のダイオードは、いずれも抵抗成分が小さくなる。従って、第１，第２のダイオード全体のインピーダンスが小さくなり、サージ印加時の入力端子電圧等の電位上昇をより確実に抑えることができ、内部回路に注入されるサージ電流を抑制することができる。
【００１６】
また、第１導電形の高濃度領域と２つの第２導電形の高濃度領域との間にはトレンチ溝型絶縁領域をそれぞれ設けると共に、これら２つのトレンチ溝型絶縁領域はいずれもコ字形状をなして互いに離間して配置したから、第１導電形の高濃度領域から第２導電形の半導体領域を通じて第２導電形の高濃度領域に至る第１の電流経路、第１導電形の高濃度領域から第２導電形の高濃度埋込み領域を通じて第２導電形の高濃度領域に至る第２の電流経路は、いずれもコ字形状のトレンチ溝型絶縁領域を迂回する分だけより一層長くなる。このため、第１の電流経路の寄生抵抗と第２の電流経路の寄生抵抗との抵抗差を大きくすることができ、第１の電流経路の寄生抵抗を第２の電流経路の寄生抵抗よりも一層大きくすることができる。従って、サージ電流のほとんどは第１導電形の高濃度領域と第２導電形の高濃度埋込み領域との間に形成される第２のダイオードを通じて流れるから、半導体装置の損傷を防ぐことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による半導体装置を図１ないし図８を参照して詳細に説明する。
【００１８】
まず、図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示し、図において、１は例えばシリコン材料からなるシリコン支持基板で、該シリコン支持基板１の表面上には、シリコン酸化膜等の誘電体膜２が設けられると共に、該誘電体膜２を介してｎ形シリコンからなるｎ形領域３が形成されている。これにより、シリコン支持基板１、誘電体膜２、ｎ形領域３はＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造をなすと共に、ｎ形領域３は、例えば単結晶シリコン材料に砒素等の不純物を低濃度（例えば１０15〜１０16ｃｍ-3程度）に添加することによって形成されている。
【００１９】
４はｎ形領域３に設けられた枠状トレンチ溝型絶縁領域で、該枠状トレンチ溝型絶縁領域４は、略四角形の枠状に形成され、その底部は誘電体膜２に達している。そして、枠状トレンチ溝型絶縁領域４は、ｎ形領域３をその内側に位置する内側ｎ形領域３Ａと外側に位置する外側ｎ形領域３Ｂとに区切り、これらを絶縁状態に分離している。また、内側ｎ形領域３Ａには後述のｐ形領域６等からなる保護ダイオードが形成されると共に、外側ｎ形領域３Ｂには例えば各種の処理を行う内部回路（図示せず）等が形成されている。
【００２０】
５はｎ形領域３の底面全体に設けられたｎ形高濃度埋込み領域で、該ｎ形高濃度埋込み領域５は、ｎ形領域３と誘電体膜２との間に配設され、砒素等の不純物を高濃度（例えば１０18〜１０19ｃｍ-3程度）に添加することによって形成されている。また、ｎ形高濃度埋込み領域５も枠状トレンチ溝型絶縁領域４に区切られ、枠状トレンチ溝型絶縁領域４の内側に位置する内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａと外側に位置する外側ｎ形高濃度埋込み領域５Ｂとは絶縁状態に分離されている。
【００２１】
６は内側ｎ形領域３Ａの表面に設けられたｐ形領域で、該ｐ形領域６は、略四角形状をなして内側ｎ形領域３Ａの中央に配置され、その底面が内側ｎ形高濃度埋め込み領域５Ａに面接触している。また、ｐ形領域６は、内側ｎ形領域３Ａの表面側から硼素等の不純物を低濃度（例えば１０15〜１０16ｃｍ-3程度）に拡散することによって形成されている。
【００２２】
７はｐ形領域６の表面に設けられたｐ形高濃度領域で、該ｐ形高濃度領域７は、略四角形状をなしてｐ形領域６の中央に配置されている。また、ｐ形高濃度領域７は、ｐ形領域６に硼素等の不純物を高濃度に拡散することによって形成されている。そして、ｐ形高濃度領域７は、例えば接地端子等の低電位端子に接続されている。
【００２３】
８は内側ｎ形領域３Ａの表面に設けられたｎ形高濃度領域で、該ｎ形高濃度領域８は、略四角形状をなすｐ形領域６の一辺に対して略中央側に位置し、ｐ形領域６から離間してｐ形領域６と枠状トレンチ溝型絶縁領域４との間に配置されている。また、ｎ形高濃度領域８は、内側ｎ形領域３Ａに砒素等の不純物を高濃度に拡散することによって形成されている。そして、ｎ形高濃度領域８は、低電位端子とは異なる端子として例えば入力端子に接続されている。
【００２４】
９はｐ形領域６とｎ形高濃度領域８との間に位置して内側ｎ形領域３Ａの表面に設けられたトレンチ溝型絶縁領域で、該トレンチ溝型絶縁領域９は、ｐ形領域６の一辺に対して略平行に延びた直線状に形成され、その長さ寸法はｐ形領域６の一辺よりも長くなっている。また、トレンチ溝型絶縁領域９は、その底部が全長に亘って誘電体膜２に接するものの、直線状に延びる両端は枠状トレンチ溝型絶縁領域４に接触せず、枠状トレンチ溝型絶縁領域４との間に隙間が形成されている。
【００２５】
本実施の形態による半導体装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００２６】
まず、ｐ形領域６は内側ｎ形領域３Ａの中央側に設けられているから、その外周側にはｐｎ接合による第１のダイオード１０が形成されている。また、ｐ形領域６の底面は略全面に亘って内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａに接触しているから、ｐ形領域６の底面側にもｐｎ接合による第２のダイオード１１が形成されている。このため、これらのダイオード１０，１１は、半導体装置の保護ダイオードとして作用する。
【００２７】
ここで、内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａの不純物濃度は内側ｎ形領域３Ａよりも高く設定されている。このため、第１のダイオード１０に比べて第２のダイオード１１のブレークダウン電圧は、低く設定されている。
【００２８】
また、以下の理由によって第２のダイオード１１の抵抗成分は、第１のダイオード１０の抵抗成分よりも小さい値となる。即ち、ｐ形領域６とｎ形高濃度領域８との間には、第１のダイオード１０のカソード側にてｐｎ接合から内側ｎ形領域３Ａを通る第１の電流経路と第２のダイオード１０のカソード側にてｐｎ接合から内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａを通る第２の電流経路とが形成される。ここで、ｐ形領域６とｎ形高濃度領域８との間にはトレンチ溝型絶縁領域９を形成したから、これらの間を流れる電流は、トレンチ溝型絶縁領域９を迂回して、トレンチ溝型絶縁領域９の長さ方向の両端側を通じて流れる。このため、第１，第２の電流経路は、トレンチ溝型絶縁領域９を設けないときに比べてトレンチ溝型絶縁領域９の長さ寸法に応じた分だけ長くなる。また、内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａの不純物濃度は１０18〜１０19ｃｍ-3に設定され内側ｎ形領域３Ａの不純物濃度である１０15〜１０16ｃｍ-3よりも高くなっているから、第２の電流経路（第２のダイオード１１のカソード側）の寄生抵抗は、第１の電流経路（第１のダイオード１０のカソード側）の寄生抵抗と比較して１０-3倍程度になる。このため、第１，第２の電流経路が長くなるほど第２のダイオード１１の寄生抵抗成分は、第１のダイオード１０の寄生抵抗成分よりも顕著に小さくなる。
【００２９】
この結果、入力端子に正の過電圧サージが印加された場合には、サージ電流の大部分は、ブレークダウン電圧が低く、寄生抵抗も小さい第２のダイオード１１を流れる。即ち、サージ電圧の立ち上がり時に第１のダイオード１０よりも先に第２のダイオード１１がブレークダウンし、その後も寄生抵抗の小さい第２のダイオード１１にほとんどの電流が流れることになる。
【００３０】
また、第２のダイオード１１のｐｎ接合はｐ形領域６と内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａとの間に形成されるから、ダイオード１１のｐｎ接合は平面接合とみなすことができる。また、内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａの抵抗は小さい値となっている。このため、ダイオード１１を流れる電流（ダイオード電流）は近似的に一元的に流れ、ｐｎ接合の全体に亘って略均一な電流密度となる。従って、ダイオード電流がｐｎ接合の一部に集中することがないから、ダイオードの損傷を防ぐことができる。
【００３１】
さらに、ダイオード１１自体の寄生抵抗成分が小さいので、サージによる入力端子電圧の上昇を抑えることができ、サージ電流が入力端子に接続された内部回路に流れ込むのを防ぐことができる。このため、内部回路の損傷も防ぐことができる。
【００３２】
また、ダイオード１１から内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａを通じて大部分のサージ電流を流すことができるから、サージ電流の上昇を抑制することができ、ｐ形領域６とｎ形高濃度領域８との間の間隔を拡げることによってダイオードの破壊耐量を大きくする必要がない。このため、半導体装置の集積度を損なうことがなく、高集積度を保持することができる。
【００３３】
さらに、トレンチ溝型絶縁領域９は枠状トレンチ溝型絶縁領域４と同様に誘電体膜２に接触する構成としたから、トレンチ溝型絶縁領域９を枠状トレンチ溝型絶縁領域４と同時に加工、形成することができる。このため、半導体装置の製造時にトレンチ溝型絶縁領域９を加工するための工程を独立して設ける必要がないから、追加の加工工程が必要となる従来技術に比べて製造時間を短縮でき、生産性を向上することができる。
【００３４】
また、トレンチ溝型絶縁領域９が第１，第２のダイオード１０，１１のｐｎ接合箇所に接触することがない。このため、ｐｎ接合がトレンチ溝型絶縁領域９に接触したときにトレンチ溝型絶縁領域９に沿って流れるリーク電流が発生することがないから、ダイオード１０，１１の整流特性等が劣化することがなく、高特性を維持することができる。
【００３５】
一方、入力端子に負の過電圧サージが印加された場合には、第１，第２のダイオード１０，１１は順バイアスされる。このとき、第１のダイオード１０に比べて第２のダイオード１１の方が抵抗成分が顕著に小さいから、正の過電圧サージが印加された場合と同様にサージ電流の大部分は、ダイオード１１を流れる。また、ダイオード１１を流れるダイオード電流は、近似的に一元的に流れ、ｐｎ接合の全体に亘って略均一な電流密度となるから、ダイオード電流の集中を防ぐことができる。このように、サージ電流が流れる方向以外は正の過電圧サージが印加された場合と変わることがないため、負の過電圧サージが印加された場合であっても前述と同様の作用効果を得ることができる。
【００３６】
かくして、本実施の形態では、ｐ形領域６を内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａに面接触状態で設けると共に、ｐ形領域６（ｐ形高濃度領域７）とｎ形高濃度領域８との間にはトレンチ溝型絶縁領域９を設けたから、正負いずれの過電圧サージが印加されるときであっても、サージ電流の大部分を、ブレークダウン電圧が低く、かつ寄生抵抗が小さい第２のダイオード１１に流すことができる。このとき、ダイオード電流がｐｎ接合の一部に集中することがないから、半導体装置の損傷を防ぐことができ、信頼性、耐久性を高めることができる。また、ｐ形領域６とｎ形高濃度領域８との間隔を狭くすることができるから、半導体装置の高集積度を維持できる。さらに、従来技術に比べて製造時間を短縮でき、生産性を向上できる等の種々の効果を奏する。
【００３７】
次に、図４は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ｐ形高濃度領域の表面上にパッド電極を設け、ｐ形高濃度領域と該パッド電極とを接続したことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００３８】
２１はｎ形領域３の表面に設けられた酸化膜で、該酸化膜２１はフィールド酸化膜をなし、ｐ形高濃度領域７の表面側が開口している。
【００３９】
２２はｐ形高濃度領域７の表面上に設けられたパッド電極で、該パッド電極は導電性金属材料からなり、ｐ形高濃度領域７に電気的に接続されると共に、低電圧端子に接続されている。
【００４０】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、パッド電極２２の直下にダイオード１１を形成することができるから、他の部位にパッド電極２２を設けた場合に比べて半導体装置の集積度を損なうことがなく、高集積度を保持することができる。
【００４１】
また、サージ電流はパッド電極２２から下方向（ｎ形領域３の厚さ方向）に均一に流れていくから、ｐ形領域６内部の電流も均一に分布し、ダイオード１１のｐｎ接合部分の電流密度もより一層均一化することができる。
【００４２】
然るに、サージ電流のような大きな電流が流れる場合、パッド電極２２等の金属配線領域の抵抗も大きく影響してくる。ここで、パッド電極２２がダイオード１１の上以外の位置に設けられていると、サージ電流は酸化膜２１上の配線領域を経てｐ形高濃度領域７に注入される。このとき、配線領域中の抵抗によって配線領域内部に電位分布が生じているため、サージ電流は最短経路として配線領域からｐ形高濃度領域７の端部（外周部）に流れ込む割合が多くなる。このため、ダイオード１１のｐｎ接合に流れる電流密度も完全に均一化することは難しい。
【００４３】
これに対し、本実施の形態では、ダイオード１１のｐｎ接合部分の電流密度をより一層完全に近い形で均一化することができるから、正負いずれの過電圧サージが印加されるときであってもダイオード１１等の損傷が生じにくくでき、ダイオード１１の耐圧を高め、信頼性、耐久性をさらに向上することができる。
【００４４】
次に、図５および図６は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ｎ形領域の表面上にｐ形高濃度領域を挟んで２つのｎ形高濃度領域を設けると共に、ｐ形高濃度領域と各ｎ形高濃度領域との間にはコ字形状のトレンチ溝型絶縁領域をそれぞれ設けたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４５】
３１は内側ｎ形領域３Ａの表面に設けられた第１のｎ形高濃度領域で、該ｎ形高濃度領域３１は、第１の実施の形態によるｎ形高濃度領域８と同様に内側ｎ形領域３Ａに砒素等の不純物を高濃度に拡散することによって形成されている。また、ｎ形高濃度領域３１は、略四角形状をなすｐ形領域６の一辺に対して略中央側に位置し、ｐ形領域６から離間してｐ形領域６と枠状トレンチ溝型絶縁領域４との間に配置されている。そして、ｎ形高濃度領域３１は、低電位端子とは異なる端子として例えば入力端子に接続されている。
【００４６】
３２は内側ｎ形領域３Ａの表面に設けられた第２のｎ形高濃度領域で、該ｎ形高濃度領域３２は、ｎ形高濃度領域８と同様に内側ｎ形領域３Ａに砒素等の不純物を高濃度に拡散することによって形成されている。また、ｎ形高濃度領域３２は、ｐ形高濃度領域７（ｐ形領域６）を挟んでｎ形高濃度領域８とは反対側に位置し、ｐ形領域６から離間してｐ形領域６と枠状トレンチ溝型絶縁領域４との間に配置されている。そして、ｎ形高濃度領域３２は、図６中に一点鎖線で示すように配線等によってｎ形高濃度領域３１に接続されている。
【００４７】
３３はｐ形領域６と第１のｎ形高濃度領域３１との間に位置して内側ｎ形領域３Ａの表面に設けられた第１のトレンチ溝型絶縁領域で、該トレンチ溝型絶縁領域３３は、ｐ形領域６の一辺に対して略平行な直線状に延びると共に、その両端がｐ形領域６に向けて屈曲したコ字形状に形成されている。これにより、トレンチ溝型絶縁領域３３は、ｐ形領域６の外周に沿って延び、ｐ形領域６を部分的に取り囲んでいる。また、トレンチ溝型絶縁領域３３は、その底部が全長に亘って誘電体膜２に接するものの、その両端は枠状トレンチ溝型絶縁領域４に接触せず、枠状トレンチ溝型絶縁領域４との間に隙間が形成されている。
【００４８】
３４はｐ形領域６と第２のｎ形高濃度領域３２との間に位置して内側ｎ形領域３Ａの表面に設けられた第２のトレンチ溝型絶縁領域で、該トレンチ溝型絶縁領域３４は、ｐ形領域６を挟んでトレンチ溝型絶縁領域３３と反対側の位置に配設され、その両端がｐ形領域６に向けて屈曲したコ字形状に形成されている。これにより、トレンチ溝型絶縁領域３４は、ｐ形領域６の外周に沿って延び、ｐ形領域６を部分的に取り囲んでいる。また、トレンチ溝型絶縁領域３４は、その底部が全長に亘って誘電体膜２に接するものの、その両端は枠状トレンチ溝型絶縁領域４、トレンチ溝型絶縁領域３３には接触せず、枠状トレンチ溝型絶縁領域４、トレンチ溝型絶縁領域３３との間に隙間が形成されている。
【００４９】
かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、内側ｎ形領域３Ａの表面上にｐ形高濃度領域７を挟んで２つのｎ形高濃度領域３１，３２を設けたから、第１の実施の形態のように単一のｎ形高濃度領域８を設けたときに比べてｎ形高濃度領域３１，３２全体の面積を大きくすることができる。このため、ｐ形領域６と内側ｎ形領域３Ａとの間に形成される第１のダイオード３５、ｐ形領域６と内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａとの間に形成される第２のダイオード３６は、いずれも抵抗成分が小さくなる。従って、第１，第２のダイオード３５，３６全体のインピーダンスが小さくなり、サージ印加時の入力端子電圧の電位上昇をより確実に抑えることができるから、内部回路に注入されるサージ電流をより一層抑制することができ、半導体装置の損傷を防ぎ、信頼性等を向上することができる。
【００５０】
また、トレンチ溝型絶縁領域３３，３４は両端が屈曲したコ字形状に形成したから、ｐ形高濃度領域７から内側ｎ形領域３Ａを通じてｎ形高濃度領域３１，３２に至る第１の電流経路、ｐ形高濃度領域７から内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａを通じてｎ形高濃度領域３１，３２の高濃度領域に至る第２の電流経路は、いずれも第１の実施の形態に比べてコ字形状のトレンチ溝型絶縁領域を迂回する分だけより一層長くなる。このため、第１の電流経路の寄生抵抗と第２の電流経路の寄生抵抗との抵抗差を大きくすることができ、第１の電流経路の寄生抵抗を第２の電流経路の寄生抵抗よりも一層大きくすることができる。従って、保護ダイオード全体の抵抗成分を小さくしつつ、サージ電流の大部分を内側ｎ形高濃度埋込み領域５Ａを通る第２のダイオード３６を通じて流すことができる。この結果、ｐ形高濃度領域７とｎ形高濃度領域３１，３２との間隔を拡げることなく、半導体装置の損傷をより確実に防ぐことができ、高集積度を保持しつつ信頼性等の向上を図ることができる。
【００５１】
なお、前記第３の実施の形態ではトレンチ溝型絶縁領域３３，３４の両端はｐ形領域６の外周に沿って屈曲させたコ字形状に形成するものとしたが、図７に示す第１の変形例のようにｎ形高濃度領域３１，３２を取り囲むようにｎ形高濃度領域３１，３２の外周に沿って屈曲したコ字形状のトレンチ溝型絶縁領域３３′，３４′としてもよい。
【００５２】
また、前記第１の実施の形態ではトレンチ溝型絶縁領域９は直線状の形成するものとしたが、図８に示す第２の変形例のように両端が屈曲したコ字形状のトレンチ溝型絶縁領域９′としてもよい。また、ｎ形高濃度領域８はトレンチ溝型絶縁領域９′と離間している必要はなく、図８中に二点鎖線で示すようにトレンチ溝型絶縁領域９′に接触した状態でｎ形高濃度領域８′を設ける構成としてもよい。
【００５３】
また、前記各実施の形態ではｎ形高濃度領域８，３１，３２は半導体装置の入力端子に接続するものとしたが、半導体装置の出力端子に接続する構成としてもよい。この場合、出力端子に印加されるサージに対して同様な作用効果を得ることができる。
【００５４】
また、ｐ形高濃度領域７を入力端子または出力端子に接続し、ｎ形高濃度領域８，３１，３２を高電位端子に接続してもよい。この場合、半導体装置に印加されたサージを高電位となる電源側等にバイパスすることができると共に、前述した各実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
さらに、ｐ形高濃度領域７を低電位端子（低電位電源端子）に接続し、ｎ形高濃度領域８，３１，３２を高電位端子（高電位電源端子）に接続してもよい。この場合には、電源端子に印加されたサージをすることができると共に、前述した各実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
また、前記各実施の形態では、誘電体膜２の表面にｎ形高濃度埋込み領域５とｎ形領域３とを形成するものとしたが、誘電体膜２の表面にｐ形高濃度埋込み領域とｎ形領域とを形成する構成としてもよい。この場合、各実施の形態中に記載したｎ形とｐ形とを入れ替え、かつ低電位端子（低電位電源端子）と高電位端子（高電位電源端子）とを入れ替えれば、前述と同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、第１導電形の半導体領域と第２導電形の半導体領域との間には第１のダイオードを形成することができると共に、第１導電形の半導体領域と第２導電形の高濃度埋込み領域との間には第２のダイオードを形成することができる。また、第１導電形の半導体領域を第２導電形の高濃度埋込み領域に面接触状態で接して設けると共に、第１導電形の高濃度領域と第２導電形の高濃度領域との間にはトレンチ溝型絶縁領域を設けたから、第１導電形の半導体領域を第２導電形の高濃度埋込み領域にはブレークダウン電圧が低く、かつ寄生抵抗が小さい第２のダイオードを形成することができる。
また、第１のダイオードから第２導電形の半導体領域を通じて第２導電形の高濃度領域に至る第１の電流経路と、第２のダイオードから第２導電形の高濃度埋込み領域を通じて第２導電形の高濃度領域に至る第２の電流経路とは、いずれもトレンチ溝型絶縁領域を迂回するから、第１，第２の電流経路はいずれもトレンチ溝型絶縁領域を迂回する分だけ長くなる。また、第２導電形の高濃度埋込み領域は第２導電形の半導体領域よりも不純物濃度が高くなっているから、第１，第２の電流経路が長くなるほど第１の電流経路の寄生抵抗は第２の電流経路の寄生抵抗よりも顕著に大きくなる。
このため、正負いずれの過電圧サージが印加されるときであっても、サージ電流の大部分をブレークダウン電圧が低く、かつ寄生抵抗が小さい第２のダイオードに流すことができる。このとき、ダイオード電流がｐｎ接合の一部に集中することがないから、半導体装置の損傷を防ぐことができ、信頼性、耐久性を高めることができる。
また、トレンチ溝型絶縁領域が第１，第２のダイオードのｐｎ接合箇所に接触することがないから、ｐｎ接合がトレンチ溝型絶縁領域に接触したときにトレンチ溝型絶縁領域に沿って流れるリーク電流が発生することがない。このため、第１，第２のダイオードの整流特性等が劣化することがなく、高特性を維持することができる。
また、第１導電形の半導体領域と第２導電形の高濃度領域との間隔を狭くすることができるから、半導体装置の高集積度を維持できる。さらに、従来技術に比べて製造時間を短縮でき、生産性を向上できる等の種々の効果を奏する。
【００５８】
また、請求項２の発明は、第１導電形の高濃度領域主面上にパッド電極を設け、第１導電形の高濃度領域と該パッド電極とを接続したから、半導体装置の高集積度を保持できると共に、サージ電流を第１導電形の高濃度領域の全体に略均一に流すことができる。これにより、第１導電形の高濃度領域と第２導電形の高濃度埋込み領域との間に形成される第２のダイオードのｐｎ接合部分にも、電流密度がより均一な状態でサージ電流を流すことができ、第２のダイオードの耐圧を高め、信頼性、耐久性をさらに向上することができる。
【００５９】
さらに、請求項３の発明は、第２導電形の半導体領域主面には第１導電形の高濃度領域を挟んで一の第２導電形の高濃度領域と反対側に他の第２導電形の高濃度領域を設け、かつ第１導電形の高濃度領域と他の第２導電形の高濃度領域との間には他のトレンチ溝型絶縁領域を形成したから、第２導電形の高濃度領域全体の面積を増加させることができる。このため、保護ダイオード全体のインピーダンスを減少させることができるから、内部回路等に注入させるサージ電流を小さく抑制でき、半導体装置の損傷を防止できる。
【００６０】
また、第１導電形の高濃度領域と２つの第２導電形の高濃度領域との間にはトレンチ溝型絶縁領域をそれぞれ設けると共に、これら２つのトレンチ溝型絶縁領域はいずれもコ字形状をなして互いに離間して配置したから、保護ダイオード全体の抵抗成分を小さくしつつ、サージ電流の大部分を第１導電形の高濃度領域と第２導電形の高濃度埋込み領域との間に形成される第２のダイオードを通じて流すことができる。これにより、半導体装置の第１導電形の高濃度領域と第２導電形の高濃度領域との間隔を拡げることなく、半導体装置の損傷をより確実に防ぐことができ、高集積度を保持しつつ信頼性等の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体装置を示す平面図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。
【図３】図１中の矢示 III−III 方向からみた断面図である。
【図４】第２の実施の形態による半導体装置を図３と同様位置からみた断面図である。
【図５】第３の実施の形態による半導体装置を示す平面図である。
【図６】図５中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。
【図７】第１の変形例による半導体装置を示す平面図である。
【図８】第２の変形例による半導体装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１  シリコン支持基板（半導体支持基板）
２  誘電体膜（誘電体）
３  ｎ形領域（第２導電形の半導体領域）
３Ａ  内側ｎ形領域
５  ｎ形高濃度埋込み領域（第２導電形の高濃度埋込み領域）
５Ａ  内側ｎ形高濃度埋込み領域
６  ｐ形領域（第１導電形の半導体領域）
７  ｐ形高濃度領域（第１導電形の高濃度領域）
８，８′  ｎ形高濃度領域（第２導電形の高濃度領域）
９，９′  トレンチ溝型絶縁領域
３１  第１のｎ形高濃度領域（一の第２導電形の高濃度領域）
３２  第２のｎ形高濃度領域（他の第２導電形の高濃度領域）
３３，３３′  第１のトレンチ溝型絶縁領域（一のトレンチ溝型絶縁領域）
３４，３４′  第２のトレンチ溝型絶縁領域（他のトレンチ溝型絶縁領域）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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