DE102014212521B4

DE102014212521B4 - Halbleitervorrichtungen

Info

Publication number: DE102014212521B4
Application number: DE102014212521.9A
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Electric Corp. Shimizu Kazuhiro
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2034-06-28
Also published as: JP2015046549A; US20150061070A1; DE102014212521A1; CN104425454B; US9000554B2; CN104425454A; JP6115408B2

Abstract

Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst:
ein Substrat (1) mit einer Isolationsschicht (2);
eine Halbleiterschicht (3) auf der Isolationsschicht (2) mit einem Bereich (4) mit niedriger Spannung, einem Bereich (5) mit hoher Spannung und einem Verbindungsbereich (6);
einen ersten Isolationsgraben (7), der den Bereich (4) mit niedriger Spannung, den Bereich (5) mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich (6) voneinander isoliert und trennt;
eine Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential im Bereich (4) mit niedriger Spannung, die mit einem ersten Potential arbeitet, ein eingegebenes erstes Signal verarbeitet und ein zweites Wechselstromsignal ausgibt,
eine Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential im Bereich (5) mit hoher Spannung, die mit einem zweiten Potential arbeitet, das höher ist als das erste Potential, das zweite Wechselstromsignal verarbeitet und ein drittes Signal ausgibt; und
einen Kondensator im Verbindungsbereich (6), der das zweite Wechselstromsignal von der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential zur Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential überträgt,
wobei der Kondensator eine Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential verbunden ist, und eine Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential verbunden ist, umfasst,
die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential mehrere erste Verdrahtungsschichten (20a-20e) umfasst, die gestapelt sind,
die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential mehrere zweite Verdrahtungsschichten (22a-22e) umfasst, die gestapelt sind,
die ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) kapazitiv gekoppelt sind, und
Seitenwandoberflächen der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und Seitenwandoberflächen der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) einander gegenüberliegen,
wobei die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential eine erste und eine zweite Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential umfasst, die voneinander beabstandet sind,
die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential eine erste und eine zweite Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die voneinander beabstandet sind, umfasst,
die erste Elektrode (15a) mit niedrigem Potential und die erste Elektrode (15b) mit hohem Potential einen ersten Kondensator (15) bilden,
die zweite Elektrode (17a) mit niedrigem Potential und die zweite Elektrode (17b) mit hohem Potential einen zweiten Kondensator (17) bilden, und
eine Abschirmungselektrode (26), die mit einem festen Potential verbunden ist, zwischen dem ersten Kondensator (15) und dem zweiten Kondensator (17) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung zum Steuern eines Leistungshalbleiterelements, an das eine hohe Spannung von mehreren hundert Volt angelegt wird.
Als eine Art von Halbleitervorrichtung zum Steuern eines Leistungshalbleiterelements, an das eine hohe Spannung von mehreren hundert Volt angelegt wird, ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Signalverarbeitungsschaltung mit niedrigem Potential und eine Signalverarbeitungsschaltung mit hohem Potential aufweist und die eine Signalübertragung mittels eines elektrischen Wechselstromfeldes zwischen der Signalverarbeitungsschaltung mit niedrigem Potential und der Signalverarbeitungsschaltung mit hohem Potential, die durch einen Kondensator miteinander verbunden sind und zwischen denen eine große Potentialdifferenz erzeugt wird, ausführt. In einer solchen herkömmlichen Halbleitervorrichtung sind die Signalverarbeitungsschaltung mit niedrigem Potential und die Signalverarbeitungsschaltung mit hohem Potential in separaten Chips ausgebildet: einem Chip auf der Seite mit niedriger Spannung und einem Chip auf der Seite mit hoher Spannung. Der Kondensator ist durch einen Zwischenschicht-Isolationsfilm, der auf dem Chip auf der Seite mit hoher Spannung ausgebildet ist, und Elektroden, die den Zwischenschicht-Isolationsfilm einfügen, ausgebildet. Die Signalverarbeitungsschaltung mit niedrigem Potential und der Kondensator sind durch einen Draht miteinander verbunden (siehe beispielsweise Patentschrift US 6 873 065 B2 ).
Ein Siliziumoxidfilm wird gewöhnlich als Zwischenschicht-Isolationsfilm durch CVD oder dergleichen bei niedriger Temperatur ausgebildet. Die Isolationsstehkapazität pro Filmdicke eines Zwischenschicht-Isolationsfilms, der in einer solchen Weise ausgebildet wird, ist kleiner als jene eines thermischen Oxidfilms wie z. B. eines Feldoxidfilms. Daher besteht ein Bedarf, auf dem Chip einen dicken Zwischenschicht-Isolationsfilm auszubilden, der der Potentialdifferenz zwischen der Seite mit niedriger Spannung und der Seite mit hoher Spannung standhalten kann. Im Fall des Erhaltens einer Isolationsstehspannung von 4,0 kV Effektivwert gleich jener eines Photokopplers ist es beispielsweise erforderlich, die Filmdicke des Zwischenschicht-Isolationsfilms auf 15 µm oder mehr zu erhöhen. Wenn die Dicke des Zwischenschicht-Isolationsfilms erhöht wird, wird die Kapazität des Kondensators verringert und daher entsteht ein Bedarf, die Fläche der Elektroden zu vergrößern, um die gewünschte Kapazität zu erhalten, was zu einer Vergrößerung der Chipfläche führt. Ein Prozess muss auch vorbereitet werden, in dem die Filmdicke des Zwischenschicht-Isolationsfilms gemäß der erforderlichen Stehspannung geändert wird. Überdies sind zwei Chips auf der Seite mit niedriger Spannung und mit hoher Spannung erforderlich. Folglich bestand ein Problem darin, dass die Herstellungskosten hoch sind.
Andererseits werden die Längen von Drähten zum Durchführen einer Signalübertragung zwischen dem Chip auf der Seite mit niedriger Spannung und dem Chip auf der Seite mit hoher Spannung mit der Vergrößerung des Chipabstandes erhöht. Gewöhnliche Montagetechniken erfordern einen Chipabstand von 1 mm oder mehr. Längen von Drähten, die größer sind als dieser Wert, sind erforderlich und Drähte mit Längen von 2 bis 5 mm sind gewöhnlich erforderlich. Diese Längen sind eine oder mehrere Größenordnungen größer als jene von Stücken einer Verdrahtung, die in den IC-Chips ausgebildet ist. Daher werden die Verdrahtungskapazität und die parasitäre Induktivität, die zwischen den Drähten erzeugt wird, erhöht, Nebensprechen und Rauschen treten leicht auf und das Auftreten von Funktionsstörungen wird vermehrt. Aufgrund der Interferenz zwischen den Drähten und des externen elektromagnetischen Rauschens treten auch Signalfehler leicht auf und die Operation ist instabil.
Die Druckschrift JP H08 - 204 130 A beschreibt eine Integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung. Sie enthält auf einen Niederspannungsbereich, der von einem Isolationsgraben umgeben ist, einen Hochspannungsbereich, der von einem Isolationsgraben umgeben ist, und einen Verbindungsbereich zwischen ihnen, die auf einer Isolationsschicht desselben Substrats gebildet sind. Dabei sind eine niederpotentialseitige Signalverarbeitungsschaltung und eine hochpotentialseitige Signalverarbeitungsschaltung über einen Kondensator miteinander verbunden.
Die Druckschrift JP 2010 - 016 815 A beschreibt eine hochpotentialseitige Treiberschaltung mit kapazitiver Kopplung. Der Koppelkondensator enthält eine niederpotentialseitige Elektrode, die mit einer niederpotentialseitigen Signalverarbeitungsschaltung verbunden ist, und eine hochpotentialseitige Elektrode, die mit der hochpotentialseitigen Signalverarbeitungsschaltung verbunden ist.
Die Druckschrift JP 2005 - 197 396 A beschreibt eine Halbleitervorrichtung, die einen Kondensator enthält. Die beiden Elektroden des Kondensators sind jeweils aus mehreren übereinanderliegenden Verdrahtungsschichten gebildet, wobei Seitenwandoberflächen der Verdrahtungsschichten beider Elektroden einander gegenüberliegen.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die mit verringerten Kosten hergestellt werden kann und mit verbesserter Stabilität arbeiten kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Halbleitervorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gelöst.
Die vorliegende Erfindung macht es möglich, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die mit verringerten Kosten hergestellt werden kann und die mit verbesserter Stabilität arbeiten kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

1 eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 eine Schnittansicht entlang der Linie I-II in 1.
3 eine Draufsicht der Kondensatoren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 eine Schnittansicht entlang einer Linie I-II in 3.
5 eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ein Diagramm, das eine Struktur für eine einzelne Grabenisolation (a), eine Struktur für eine vierfache Grabenisolation (b) und Spannungsverteilungen und Verteilungen des elektrischen Feldes in den Strukturen zeigt.
8 eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 eine Draufsicht von Kondensatoren gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 eine Schnittansicht eines Kondensators gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 eine Draufsicht eines Kondensators gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts, der von der gestrichelten Linie in 11 umgeben ist.
13 eine Draufsicht von Kondensatoren gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 eine Schnittansicht entlang der Linie I-II in 13.
15 eine Draufsicht von Kondensatoren gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 eine vergrößerte Draufsicht eines äußeren Umfangsabschnitts der in 16 gezeigten Vorrichtung.
18 eine Schnittansicht entlang der Linie I-II in 17.
19 eine Schnittansicht entlang der Linie III-IV in 17.
20 eine Schnittansicht entlang der Linie V-VI in 17.
21 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VIII in 17.
22 eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel.
23 eine vergrößerte Draufsicht eines äußeren Umfangsabschnitts einer Halbleitervorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
24 eine Schnittansicht entlang der Linie I-II in 23.
25 eine Schnittansicht entlang der Linie III-IV in 23.
26 eine Schnittansicht entlang der Linie V-VI in 23.
27 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
28 eine Schnittansicht eines Kondensators gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Eine Halbleitervorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dieselben Komponenten werden mit denselben Symbolen bezeichnet und auf die wiederholte Beschreibung derselben kann verzichtet werden.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-II in 1. Ein vergrabener Oxidfilm 2 ist auf der oberen Stirnseite eines Trägersubstrats 1 vorgesehen, das beispielsweise aus einkristallinem Silizium besteht, und eine aktive Siliziumschicht 3 ist auf dem vergrabenen Oxidfilm 2 vorgesehen. Das Trägersubstrat 1, der vergrabene Oxidfilm 2 und die aktive Siliziumschicht 3 bilden ein Substrat von Silizium auf Isolator (SOI).
Die aktive Siliziumschicht 3 weist einen Bereich 4 mit niedriger Spannung, einen Bereich 5 mit hoher Spannung und einen Verbindungsbereich 6 auf. Der Verbindungsbereich 6 ist zwischen dem Bereich 4 mit niedriger Spannung und dem Bereich 5 mit hoher Spannung angeordnet. Ein Isolationsgraben 7 isoliert elektrisch den Bereich 4 mit niedriger Spannung, den Bereich 5 mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich 6 voneinander.
Eine Signalverarbeitungsschaltung 8 mit niedrigem Potential ist im Bereich 4 mit niedriger Spannung vorgesehen, verarbeitet ein erstes Signal, das beispielsweise von außen zugeführt wird, und gibt ein zweites Wechselstromsignal aus. Eine Signalverarbeitungsschaltung 9 mit hohem Potential ist im Bereich 5 mit hoher Spannung vorgesehen und arbeitet mit einem Potential, das höher ist als jenes, mit dem die Signalverarbeitungsschaltung 8 mit niedriger Spannung arbeitet. Die Signalverarbeitungsschaltung 9 mit hohem Potential verarbeitet das zweite Wechselspannungssignal und gibt ein drittes Signal zum Ansteuern eines externen Leistungshalbleiterelements (z. B. eines IGBT oder Leistungs-MOSFET) aus.
Drähte 11 sind an Kontaktstellen 10 für die Signalverarbeitungsschaltung 8 mit niedrigem Potential gebondet und sind mit einer externen Schaltung elektrisch verbunden. Drähte 13 sind an Kontaktstellen 12 für die Signalverarbeitungsschaltung 9 mit hohem Potential gebondet und sind mit dem externen Leistungshalbleiterelement elektrisch verbunden. Ein Oberflächenschutzfilm 14 bedeckt die Chipoberfläche und weist Öffnungen an den Kontaktstellen 10 und 12 auf.
Kondensatoren 15 und 17 sind im Verbindungsbereich 6 vorgesehen, um das zweite Wechselstromsignal von der Signalverarbeitungsschaltung 8 mit niedrigem Potential zur Signalverarbeitungsschaltung 9 mit hohem Potential zu übertragen. Der Kondensator 15 ist ein Paar von einander gegenüberliegenden Elektroden: einer Elektrode 15a mit niedrigem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung 8 mit niedrigem Potential durch eine Verdrahtung 16a verbunden ist, und einer Elektrode 15b mit hohem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung 9 mit hohem Potential durch eine Verdrahtung 16b verbunden ist. Der Kondensator 17 ist ein Paar von einander gegenüberliegenden Elektroden: einer Elektrode 17a mit niedrigem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung 8 mit niedrigem Potential durch eine Verdrahtung 18a verbunden ist, und einer Elektrode 17b mit hohem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung 9 mit hohem Potential durch eine Verdrahtung 18b verbunden ist. Die Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und die Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential sind um einen bestimmen Abstand voneinander entfernt, um eine hohe Isolationsstehkapazität zu erhalten, und sind durch eine kapazitive Kopplung elektrisch miteinander verbunden, um eine Übertragung von Signalen zu ermöglichen.
3 ist eine Draufsicht der Kondensatoren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential sind voneinander beabstandet und die Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential sind auch voneinander beabstandet. Die Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und die Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential sind jeweils ein Element in Kammform mit mehreren Zinken, wie in Draufsicht betrachtet. Die Zahlen von Zinken der Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential sind um eins größer als jene der Zähne der Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential. Die Zähne der Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential sind mit den Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential in drei anderen Richtungen als der Richtung, in der sie der Signalverarbeitungsschaltung 8 mit niedrigem Potential zugewandt sind, wie in Draufsicht betrachtet, umhüllt (wobei sie an ihren drei Seiten den Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential gegenüberliegen) .
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-II in 3. Obwohl die Beschreibung der Struktur der Elektrode 15a mit niedrigem Potential und der Elektrode 15b mit hohem Potential nachstehend durchgeführt wird, gilt dieselbe Beschreibung für die Elektrode 17a mit niedrigem Potential und die Elektrode 17b mit hohem Potential.
Die Elektrode 15a mit niedrigem Potential ist eine mehrlagige Verdrahtungsstruktur mit ersten bis fünften Verdrahtungsschichten 20a bis 20e, die auf der aktiven Siliziumschicht 3 gestapelt sind, wobei der Oxidfilm 19 dazwischen eingefügt ist, und Leiterabschnitten 21a bis 21d, die die Verdrahtungsschichten 20a bis 20e miteinander verbinden. Die Elektrode 15b mit hohem Potential ist eine mehrlagige Verdrahtungsstruktur mit ersten bis fünften Verdrahtungsschichten 22a bis 22e, die auf der aktiven Siliziumschicht 3 gestapelt sind, wobei der Oxidfilm 19 dazwischen eingefügt ist, und Leiterabschnitten 23a bis 23d, die die Verdrahtungsschichten 22a bis 22e miteinander verbinden. Die Zwischenschicht-Isolationsfilme 24a bis 24d sind jeweils zwischen den Verdrahtungsschichten 20a bis 20d und den Verdrahtungsschichten 22a bis 22d ausgebildet. Die mehreren Verdrahtungsschichten 20a bis 20e (und die Leiterabschnitte 21a bis 21d) und die mehreren Verdrahtungsschichten 22a bis 22e (und die Leiterabschnitte 23a bis 23d) sind kapazitiv gekoppelt, indem ihre Seitenwandoberflächen einander gegenüberliegen.
Wenn die Höhe von den Unterseiten der ersten Verdrahtungsschichten 20a und 23a zu den Oberseiten der fünften Verdrahtungsschichten 20e und 23e h ist; der Abstand zwischen der Elektrode 15a mit niedrigem Potential und der Elektrode 15b mit hohem Potential d ist; die gesamte Kriechstrecke des Gegensatzes zwischen der Elektrode 15a mit niedrigem Potential und der Elektrode 15b mit hohem Potential L ist; und die Dielektrizitätskonstante der Zwischenschicht-Isolationsfilme 24a bis 24d ε ist, wird die elektrostatische Kapazität C, die zwischen der Elektrode 15a mit niedrigem Potential und der Elektrode 15b mit hohem Potential erzeugt wird, durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt: $C = ε \cdot h \cdot L/d$
Der Kapazitätswert C, der zum Durchführen der Signalübertragung zwischen der Seite mit niedriger Spannung und der Seite mit hoher Spannung erforderlich ist, kann mit den Werten von h, L und d festgelegt werden. Der Elektrodenabstand d wird durch die erforderliche Isolationsstehspannung zwischen den Elektroden (ein Entwurfswert der Isolationsstehspannung in Bezug auf die zwischen der Seite mit niedriger Spannung und der Seite mit hoher Spannung erzeugte Potentialdifferenz) bestimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform kann die Stehspannung zwischen den Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und den Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential durch den Elektrodenabstand d eingestellt werden. Das Ändern der Filmdicke des Zwischenschicht-Isolationsfilms gemäß der gewünschten Stehspannung ist nicht erforderlich. Folglich kann die gewünschte Kapazität unter Verwendung desselben Herstellungsprozesses erhalten werden. Die Signalverarbeitungsschaltung 8 mit niedrigem Potential und die Signalverarbeitungsschaltung 9 mit hohem Potential, die sich im Betriebspotential unterscheiden, sind durch den Isolationsgraben 7 und den Oxidfilm 19 elektrisch voneinander getrennt. Daher können die Herstellungskosten im Vergleich zur artverwandten Vorrichtung, die durch zwei Chips gebildet ist, verringert werden.
Es besteht kein Bedarf, eine Drahtverbindung zwischen der Seite mit niedriger Spannung und der Seite mit hoher Spannung wie z. B. jene im Stand der Technik herzustellen. Daher werden die Verdrahtungskapazität und die parasitäre Induktivität merklich klein gemacht, was folglich eine Funktionsstörung aufgrund von Nebensprechen oder Rauschen verhindert und die Operationsstabilität verbessert.
Die Elektrode 15a mit niedrigem Potential ist mit der Elektrode 15b mit hohem Potential in drei Richtungen umhüllt. Daher kann eine kapazitive Kopplung mit der Elektrode 17b mit hohem Potential verhindert werden. Folglich kann eine Funktionsstörung aufgrund von Nebensprechen verhindert werden. Ebenso ist die Elektrode 17a mit niedrigem Potential mit der Elektrode 17b mit hohem Potential in drei anderen Richtungen als der Richtung umhüllt, in der sie der Signalverarbeitungsschaltung 8 mit niedrigem Potential in Draufsicht betrachtet zugewandt ist. Daher kann eine kapazitive Kopplung mit der Elektrode 15b mit hohem Potential verhindert werden.
Es ist bevorzugt, dass die Breite der Verdrahtungsschichten 20a bis 20e gleich der Breite der Leiterabschnitte 21a bis 21d ist und dass die Breite der Verdrahtungsschichten 22a bis 22e gleich der Breite der Leiterabschnitte 23a bis 23d ist. Durch Abgleichen dieser Breiten können die Seitenwandoberflächen der Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und der Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential mit Vorsprüngen und Aussparungen fast zu flachen Oberflächen gemacht werden. In dem Fall, in dem Vorsprünge in den Seitenwandoberflächen der Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und der Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential existieren, wird das elektrische Feld daran konzentriert. Die Konzentration des elektrischen Feldes kann gemäßigt werden, indem die Seitenwandoberflächen mit Vorsprüngen und Aussparungen fast zu flachen Oberflächen gemacht werden.
Zweite Ausführungsform
5 ist eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Isolationsgraben 7 umgibt vollständig jeden des Bereichs 4 mit niedriger Spannung, des Bereichs 5 mit hoher Spannung und des Verbindungsbereichs 6. Die Isolation jedes Bereichs wird dadurch verbessert. Selbst wenn ein teilweiser Ausfall der Isolation durch den Isolationsgraben 7 bei der tatsächlichen Herstellung auftritt, kann insbesondere ein bestimmter Isolationseffekt aufrechterhalten werden, wobei somit eine Verringerung der Ausbeute verhindert wird und eine Verringerung der Herstellungskosten erreicht wird.
Dritte Ausführungsform
6 ist eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mehrere Isolationsgräben 7, die in Draufsicht vervielfacht sind (dreifache Isolation in der vorliegenden Ausführungsform), sind vorgesehen.
7 ist ein Diagramm, das eine Struktur für eine einzelne Grabenisolation (a), eine Struktur für eine vierfache Grabenisolation (b) und Spannungsverteilungen und Verteilungen des elektrischen Feldes in den Strukturen zeigt. Mit jeder Struktur wird eine Isolation für eine Potentialdifferenz von 600 V erreicht. Im Fall einer einzelnen Grabenisolation wird ein großes elektrisches Feld lokal erzeugt und es besteht eine Möglichkeit einer Entladung an der Oberfläche und eines Isolationsdurchbruchs. Im Fall der Isolation durch die mehreren Isolationsgräben sinkt die Spannung schrittweise ab; daher wird lokal kein großes elektrisches Feld erzeugt; und das Auftreten eines Fehlers wie z. B. einer Oberflächenentladung kann verhindert werden.
Vierte Ausführungsform
8 ist eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der dritten Ausführungsform weist die aktive Siliziumschicht 3 zwischen jedem benachbarten Paar von Isolationsgräben 7 ein gleichmäßiges Potential auf und daher weist die aktive Siliziumschicht 3 kapazitive Kopplungen über die Isolationsgräben entlang des ganzen Umfangs jedes Bereichs auf. Wenn eine steile Potentialdifferenz in einigen der Bereiche auftritt, wird daher Rauschen wie z. B. ein Verschiebungsstrom aufgrund der kapazitiven Kopplung über die Isolationsgräben 7 erzeugt. In der vorliegenden Ausführungsform trennen daher Isolationsgräben 25 die aktive Siliziumschicht 3 zwischen jedem benachbarten Paar von Isolationsgräben 7 in mehrere Abschnitte in einer isolierenden Weise. Dadurch werden keine kapazitiven Kopplungen über die Isolationsgräben entlang des ganzen Umfangs jedes Bereichs hergestellt, wobei folglich die Verschiebungsströme verringert werden.
Fünfte Ausführungsform
9 ist eine Draufsicht von Kondensatoren gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Abschirmungselektrode 26, die mit einem festen Potential verbunden ist, ist zwischen dem Kondensator 15 und dem Kondensator 17 angeordnet. Die Abschirmungselektrode 26 verwendet dieselbe Struktur (Querschnitt) wie jene der Elektrode 15a mit niedrigem Potential und anderen ähnlichen Elektroden, führt eine Abschirmung gegen elektrische Signalfelder, die jeweils in den Kondensatoren 15 und 17 erzeugt werden, durch und kann daher eine Funktionsstörung aufgrund einer Interferenz zwischen den elektrischen Signalfeldern verhindern. Es ist erwünscht, das Potential an der Abschirmungselektrode 26 auf ein virtuelles Massepotential auf der Seite desselben Potentials wie die Elektrode 15a mit niedrigem Potential oder die Elektrode 17a mit niedrigem Potential zu setzen, da das Potential dadurch stabilisiert wird.
Sechste Ausführungsform
10 ist eine Schnittansicht eines Kondensators gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der sechsten Ausführungsform ist jeder der Leiterabschnitte 21a bis 21d und der Leiterabschnitte 23a bis 23d in mehrere Abschnitte, die nebeneinander angeordnet sind, unterteilt. Die mehreren Leiterabschnitte 21a bis 21d sind zumindest an entgegengesetzten Enden der Verdrahtungsschichten 20a bis 20e in der Breitenrichtung angeordnet und die mehreren Leiterabschnitte 23a bis 23d sind zumindest an entgegengesetzten Enden der Verdrahtungsschichten 22a bis 22e in der Breitenrichtung angeordnet.
Jeder der Leiterabschnitte 21a bis 21d und 23a bis 23d ist gewöhnlich ein Wolframstecker, der durch Einbetten von Wolfram in ein Kontaktloch (in linearer Form) von 0,5 µm oder weniger, das in jedem der Zwischenschicht-Isolationsfilme 24a bis 24d ausgebildet ist, ausgebildet wird. In einem gewöhnlichen Fall des Ausbildens eines Wolframsteckers ist die Breite des Wolframsteckers höchstens etwa 0,5 µm. Wenn die Breite der Verdrahtungsschichten 20a bis 20e und 22a bis 22e und die Breite der Leiterabschnitte 21a bis 21d und 23a bis 23d abgeglichen werden, wird folglich die Breite der Verdrahtungsschichten 20a bis 20e und 22a bis 22e auf 1,0 µm oder weniger begrenzt. In diesem Fall wird, wenn eine Anordnung, in der die Länge (gesamte Kriechstrecke) L des Gegensatzes zwischen den Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und der Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential erhöht wird, um die Kapazität C zu erhöhen, hergestellt wird, jedes Stück der Verdrahtung in der Länge vergrößert und der Widerstandswert R wird erhöht. Eine Ersatzschaltung für die Kondensatoren 15 und 17 ist nicht eine einfache Schaltung des Kapazitätswerts C, sondern eine verteilte konstante Schaltung des Kapazitätswerts C und des Widerstandswerts R. Daher wird die Verstärkung, mit der ein Signal durch kapazitive Kopplung übertragen wird, verringert, wenn der Widerstandswert erhöht wird.
In der vorliegenden Ausführungsform weist daher jeder der Leiterabschnitte 21a bis 21d und 23a bis 23d mehrere Stecker auf, die jeweils in mehreren Bereichen der Verdrahtungsschichten 20a bis 20e und 22e bis 22e angeordnet sind, einschließlich entgegengesetzter Enden dieser Schichten in der Breitenrichtung. Diese Konstruktion stellt sicher, dass die Breite der Verdrahtungsschichten 20a bis 20e und 22a bis 22e festgelegt werden kann, ohne auf die Breite der Leiterabschnitte 21a bis 21d und 23a bis 23d begrenzt zu sein, während die Erhöhung des Widerstandes begrenzt wird. Die Breite der Verdrahtungsschichten 20a bis 20e und 22a bis 22e kann daher erhöht werden, wobei folglich eine Verringerung der parasitären Widerstände der Kondensatoren 15 und 17 ermöglicht wird.
Siebte Ausführungsform
11 ist eine Draufsicht eines Kondensators gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 12 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts, der von der gestrichelten Linie in 11 umgeben ist, die ein Beispiel eines Falls der Verwendung der Struktur gemäß der sechsten Ausführungsform (10) darstellt. Die Elektrode 15b mit hohem Potential weist einen konvexen Abschnitt 27 auf, während die Elektrode 15a mit niedrigem Potential einen konkaven Abschnitt 28 aufweist, der den konvexen Abschnitt 27 umgibt. Der konvexe Abschnitt 27 und der konkave Abschnitt 28 sind in Draufsicht betrachtet konzentrisch abgerundet. Eine Verringerung der Isolationsstehkapazität kann durch Begrenzen der Konzentration des elektrischen Feldes am konvexen Abschnitt 27 in dieser Weise verhindert werden. Der Kapazitätswert kann auch erhöht werden, da der Abstand d zwischen den Elektroden konstant gemacht werden kann.
Achte Ausführungsform
13 ist eine Draufsicht von Kondensatoren gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 14 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-II in 13. Ein Isolationsgraben 29 ist in der aktiven Siliziumschicht 3 zwischen den Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und den Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential vorgesehen, um die aktive Siliziumschicht 3 unter den Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und die aktive Silizium-schicht 3 unter den Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential voneinander zu isolieren und zu trennen.
In dem Fall, in dem kein Isolationsgraben 29 vorgesehen ist, sind die aktive Siliziumschicht 3 unter den Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und die aktive Siliziumschicht 3 unter den Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential miteinander kontinuierlich und daher sind die Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und die Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential nur durch den Oxidfilm 19 auf der aktiven Siliziumschicht 3 isoliert. In der vorliegenden Ausführungsform trägt der Isolationsgraben 29 auch zur Isolation bei und die Isolationsstehkapazität der Kondensatoren 15 und 17 kann daher verbessert werden.
Neunte Ausführungsform
15 ist eine Draufsicht von Kondensatoren gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Isolationsgraben 30 ist in der aktiven Siliziumschicht 3 zwischen dem Kondensator 15 und dem Kondensator 17 vorgesehen, um die aktive Siliziumschicht 3 unter dem Kondensator 15 und die aktive Siliziumschicht 3 unter dem Kondensator 17 voneinander zu isolieren und zu trennen. Die kapazitive Kopplung zwischen dem Kondensator 15 und dem Kondensator 17 durch die aktive Siliziumschicht 3 kann dadurch geschwächt werden, was folglich das Verhindern einer Funktionsstörung aufgrund von Nebensprechen ermöglicht. 15 stellt einen Fall mit doppelten Isolationsstrukturen von Isolationsgräben 29 und 30 dar.
Zehnte Ausführungsform
16 ist eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine vergrößerte Draufsicht eines äußeren Umfangsabschnitts der in 16 gezeigten Vorrichtung. Mehrere Elektrodenstrukturen 31 sind entlang des Umfangs (Zertrennlinie) des Trägersubstrats 1 so verteilt angeordnet, dass sie den Bereich 4 mit niedriger Spannung, den Bereich 5 mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich 6 umgeben. Ein Isolationsgraben 32 isoliert und trennt die mehreren Elektrodenstrukturen 31 voneinander. Der Isolationsgraben 7 ist innerhalb der mehreren Elektrodenstrukturen 31 angeordnet.
18 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-II in 17. 19 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-IV in 17. 20 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-VI in 17. 21 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VIII in 17. Jede Elektrodenstruktur 31 ist eine mehrlagige Verdrahtungsstruktur mit Verdrahtungsschichten 33a bis 33d und Leiterabschnitten 34a bis 34d, die die Verdrahtungsschichten 33a bis 33d miteinander verbinden. Der unterste Leiterabschnitt 34a, der die Elektrodenstruktur 31 bildet, ist durch den Oxidfilm 19 hindurch ausgebildet und steht mit der aktiven Siliziumschicht 3 in Kontakt.
Obwohl der Oberflächenschutzfilm 14 die Chipoberfläche bedeckt, liegt eine Hälfte der Verdrahtungsschicht 33d als oberste Schicht in der Elektrodenstruktur 31 auf der äußeren Umfangsseite des Trägersubstrats 1 (d. h. auf der Zertrennlinienseite) frei. Die Elektrodenstrukturen 31 verhindern, dass ein Riss oder Bruch, der in der aktiven Siliziumschicht 3 zum Zeitpunkt des Zertrennens verursacht wird, das Trägersubstrat 1 durchdringt, so dass die Vorrichtung mechanisch beschädigt wird.
Der Effekt in der vorliegenden Ausführungsform wird im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel beschrieben. 22 ist eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel. Im Vergleichsbeispiel umgibt eine Elektrodenstruktur 35 in Form einer kontinuierlichen Schleife die Vorrichtung am Umfang des Trägersubstrats 1. Daher weist die aktive Siliziumschicht 3 in Kontakt mit der Elektrodenstruktur 35 an einem äußeren Umfangsabschnitt des Trägersubstrats 1 ein gleichmäßiges Potential auf und kann einen Stromkriechpfad mit elektrischer Leitfähigkeit zwischen dem Bereich 4 mit niedriger Spannung und dem Bereich 5 mit hoher Spannung bilden. In der vorliegenden Ausführungsform isoliert und trennt der Isolationsgraben 32 die mehreren Elektrodenstrukturen 31 voneinander, wobei somit ermöglicht wird zu verhindern, dass die aktive Siliziumschicht 3 am äußeren Umfangsabschnitt des Trägersubstrats 1 zu einem Stromkriechpfad wird.
Elfte Ausführungsform
23 ist eine vergrößerte Draufsicht eines äußeren Umfangsabschnitts einer Halbleitervorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 24 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-II in 23. 25 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-IV in 23. 26 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-VI in 23.
Aktive Siliziumschichten 3, die durch Isolationsgräben 32 unterteilt sind, und Elektrodenstrukturen 31 sind in Zwischenpositionen geknickt, so dass benachbarte Paare der Elektrodenstrukturen 31 entlang des Umfangs des Trägersubstrats 1 einander überlappen, wobei folglich ermöglicht wird zu verhindern, dass ein Riss, der zum Zeitpunkt des Zertrennens verursacht wird, den Chip durch den Raum zwischen den zueinander benachbarten Elektrodenstrukturen 31 durchdringt.
Zwölfte Ausführungsform
27 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der zwölften Ausführungsform sind Oberflächenschutzfilme 33 und 34 zusätzlich zum Oberflächenschutzfilm 14 vorgesehen. Der Oberflächenschutzfilm 33 bedeckt nur den Verbindungsbereich 6. Der Oberflächenschutzfilm 34 bedeckt den Bereich 4 mit niedriger Spannung, den Bereich 5 mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich 6.
Die Elektroden 15a und 17a mit niedrigem Potential und die Elektroden 15b und 17b mit hohem Potential sind mit einem minimalen Abstand angeordnet, der eine Isolationsstehspannung erfüllt, die zum Erhalten des gewünschten Kapazitätswerts erforderlich ist. Wenn beispielsweise die Stehspannungsklasse in der Größenordnung von 600 V liegt, ist der Abstand etwa 10 µm. Wenn die Stehspannungsklasse in der Größenordnung von 1200 V liegt, ist der Abstand etwa 20 µm. Wenn eine hohe Potentialdifferenz zwischen den Elektroden angelegt wird, die in einer solchen unmittelbaren Nähe zueinander angeordnet sind, besteht eine Möglichkeit des Auftretens einer Entladung an der Oberfläche des Oberflächenschutzfilms zwischen den Elektroden. Um dies zu verhindern, ist die Chipoberfläche mit einem Harzbeschichtungsmaterial wie z. B. Polyimid beschichtet. Es besteht jedoch eine Grenze von etwa 10 µm für die Dicke des Harzbeschichtungsmaterials in Bezug auf die Viskosität. Es besteht auch ein Bedarf am Ausbilden von Öffnungen in Bereichen der Kontaktstellen 10 und 12. Daher ist es schwierig, das Harzbeschichtungsmaterial mit einer erhöhten Dicke aufzubringen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird daher der Oberflächenschutzfilm 33, der aus einem Film eines organischen Materials wie z. B. Polyimid ausgebildet wird, zuerst durch Aufbringen des Materials ausgebildet und dann wird Strukturieren durchgeführt, um den Oberflächenschutzfilm 33 nur auf dem Verbindungsbereich 6 zu belassen. Als nächstes wird der Oberflächenschutzfilm 34, der aus einem Film aus einem organischen Material wie z. B. Polyimid ausgebildet wird, durch Aufbringen des Materials ausgebildet und Strukturieren wird durchgeführt, um Öffnungen an den Kontaktstellen 10 und 12 auszubilden. Der Oberflächenschutzfilm kann in dieser Weise mit einer erhöhten Dicke nur im Verbindungsbereich 6 ausgebildet werden, wobei somit das Verhindern einer Oberflächenentladung zwischen den Elektroden ermöglicht wird.
Dreizehnte Ausführungsform
28 ist eine Schnittansicht eines Kondensators gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der dreizehnten Ausführungsform ist eine Struktur, die nicht die Verdrahtungsschicht 20e und den Leiterabschnitt 21d in der obersten Schicht der Elektrode 15a mit niedrigem Potential in der ersten Ausführungsform (4) aufweist, vorgesehen. Die Verdrahtungsschichten 20a bis 20d weisen eine um eine oder mehrere Schichten kleinere Anzahl als die Verdrahtungsschichten 22a bis 22e auf. Eine oberste Schicht der Verdrahtungsschichten 20a bis 20d weist eine niedrigere Höhe als eine oberste Schicht der Verdrahtungsschichten 22a bis 22e auf. Folglich ist die effektive Dicke des Schutzfilms, der die Oberfläche der Elektrode 15a mit niedrigem Potential bedeckt, erhöht, was folglich das Verhindern einer Oberflächenentladung ermöglicht.

Claims

Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (1) mit einer Isolationsschicht (2); eine Halbleiterschicht (3) auf der Isolationsschicht (2) mit einem Bereich (4) mit niedriger Spannung, einem Bereich (5) mit hoher Spannung und einem Verbindungsbereich (6); einen ersten Isolationsgraben (7), der den Bereich (4) mit niedriger Spannung, den Bereich (5) mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich (6) voneinander isoliert und trennt; eine Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential im Bereich (4) mit niedriger Spannung, die mit einem ersten Potential arbeitet, ein eingegebenes erstes Signal verarbeitet und ein zweites Wechselstromsignal ausgibt, eine Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential im Bereich (5) mit hoher Spannung, die mit einem zweiten Potential arbeitet, das höher ist als das erste Potential, das zweite Wechselstromsignal verarbeitet und ein drittes Signal ausgibt; und einen Kondensator im Verbindungsbereich (6), der das zweite Wechselstromsignal von der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential zur Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential überträgt, wobei der Kondensator eine Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential verbunden ist, und eine Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential verbunden ist, umfasst, die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential mehrere erste Verdrahtungsschichten (20a-20e) umfasst, die gestapelt sind, die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential mehrere zweite Verdrahtungsschichten (22a-22e) umfasst, die gestapelt sind, die ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) kapazitiv gekoppelt sind, und Seitenwandoberflächen der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und Seitenwandoberflächen der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) einander gegenüberliegen, wobei die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential eine erste und eine zweite Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential umfasst, die voneinander beabstandet sind, die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential eine erste und eine zweite Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die voneinander beabstandet sind, umfasst, die erste Elektrode (15a) mit niedrigem Potential und die erste Elektrode (15b) mit hohem Potential einen ersten Kondensator (15) bilden, die zweite Elektrode (17a) mit niedrigem Potential und die zweite Elektrode (17b) mit hohem Potential einen zweiten Kondensator (17) bilden, und eine Abschirmungselektrode (26), die mit einem festen Potential verbunden ist, zwischen dem ersten Kondensator (15) und dem zweiten Kondensator (17) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (1) mit einer Isolationsschicht (2); eine Halbleiterschicht (3) auf der Isolationsschicht (2) mit einem Bereich (4) mit niedriger Spannung, einem Bereich (5) mit hoher Spannung und einem Verbindungsbereich (6); einen ersten Isolationsgraben (7), der den Bereich (4) mit niedriger Spannung, den Bereich (5) mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich (6) voneinander isoliert und trennt; eine Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential im Bereich (4) mit niedriger Spannung, die mit einem ersten Potential arbeitet, ein eingegebenes erstes Signal verarbeitet und ein zweites Wechselstromsignal ausgibt, eine Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential im Bereich (5) mit hoher Spannung, die mit einem zweiten Potential arbeitet, das höher ist als das erste Potential, das zweite Wechselstromsignal verarbeitet und ein drittes Signal ausgibt; und einen Kondensator im Verbindungsbereich (6), der das zweite Wechselstromsignal von der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential zur Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential überträgt, wobei der Kondensator eine Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential verbunden ist, und eine Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential verbunden ist, umfasst, die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential mehrere erste Verdrahtungsschichten (20a-20e) umfasst, die gestapelt sind, die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential mehrere zweite Verdrahtungsschichten (22a-22e) umfasst, die gestapelt sind, die ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) kapazitiv gekoppelt sind, und Seitenwandoberflächen der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und Seitenwandoberflächen der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) einander gegenüberliegen, wobei von der Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential und der Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential die eine einen konvexen Abschnitt (27) aufweist und von der Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential und der Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential die andere einen konkaven Abschnitt (28) aufweist, der den konvexen Abschnitt (27) umgibt, und der konvexe Abschnitt (27) und der konkave Abschnitt (28) in Draufsicht betrachtet konzentrisch abgerundet sind.
Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (1) mit einer Isolationsschicht (2); eine Halbleiterschicht (3) auf der Isolationsschicht (2) mit einem Bereich (4) mit niedriger Spannung, einem Bereich (5) mit hoher Spannung und einem Verbindungsbereich (6); einen ersten Isolationsgraben (7), der den Bereich (4) mit niedriger Spannung, den Bereich (5) mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich (6) voneinander isoliert und trennt; eine Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential im Bereich (4) mit niedriger Spannung, die mit einem ersten Potential arbeitet, ein eingegebenes erstes Signal verarbeitet und ein zweites Wechselstromsignal ausgibt, eine Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential im Bereich (5) mit hoher Spannung, die mit einem zweiten Potential arbeitet, das höher ist als das erste Potential, das zweite Wechselstromsignal verarbeitet und ein drittes Signal ausgibt; und einen Kondensator im Verbindungsbereich (6), der das zweite Wechselstromsignal von der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential zur Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential überträgt, wobei der Kondensator eine Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential verbunden ist, und eine Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential verbunden ist, umfasst, die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential mehrere erste Verdrahtungsschichten (20a-20e) umfasst, die gestapelt sind, die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential mehrere zweite Verdrahtungsschichten (22a-22e) umfasst, die gestapelt sind, die ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) kapazitiv gekoppelt sind, und Seitenwandoberflächen der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und Seitenwandoberflächen der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) einander gegenüberliegen, wobei die Halbleitervorrichtung ferner einen dritten Isolationsgraben (29) umfasst, der die Halbleiterschicht (3) unter der Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential und die Halbleiterschicht (3) unter der Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential voneinander isoliert und trennt.
Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (1) mit einer Isolationsschicht (2); eine Halbleiterschicht (3) auf der Isolationsschicht (2) mit einem Bereich (4) mit niedriger Spannung, einem Bereich (5) mit hoher Spannung und einem Verbindungsbereich (6); einen ersten Isolationsgraben (7), der den Bereich (4) mit niedriger Spannung, den Bereich (5) mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich (6) voneinander isoliert und trennt; eine Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential im Bereich (4) mit niedriger Spannung, die mit einem ersten Potential arbeitet, ein eingegebenes erstes Signal verarbeitet und ein zweites Wechselstromsignal ausgibt, eine Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential im Bereich (5) mit hoher Spannung, die mit einem zweiten Potential arbeitet, das höher ist als das erste Potential, das zweite Wechselstromsignal verarbeitet und ein drittes Signal ausgibt; und einen Kondensator im Verbindungsbereich (6), der das zweite Wechselstromsignal von der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential zur Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential überträgt, wobei der Kondensator eine Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential verbunden ist, und eine Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential verbunden ist, umfasst, die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential mehrere erste Verdrahtungsschichten (20a-20e) umfasst, die gestapelt sind, die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential mehrere zweite Verdrahtungsschichten (22a-22e) umfasst, die gestapelt sind, die ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) kapazitiv gekoppelt sind, und Seitenwandoberflächen der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und Seitenwandoberflächen der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) einander gegenüberliegen, wobei die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential eine erste und eine zweite Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential, die voneinander beabstandet sind, umfasst, die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential eine erste und eine zweite Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die voneinander beabstandet sind, umfasst, die erste Elektrode (15a) mit niedrigem Potential und die erste Elektrode (15b) mit hohem Potential einen ersten Kondensator (15) bilden, die zweite Elektrode (17a) mit niedrigem Potential und die zweite Elektrode (17b) mit hohem Potential einen zweiten Kondensator (17) bilden, und die Halbleitervorrichtung ferner einen vierten Isolationsgraben (30) umfasst, der die Halbleiterschicht (3) unter dem ersten Kondensator (15) und die Halbleiterschicht (3) unter dem zweiten Kondensator (17) voneinander isoliert und trennt.
Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (1) mit einer Isolationsschicht (2); eine Halbleiterschicht (3) auf der Isolationsschicht (2) mit einem Bereich (4) mit niedriger Spannung, einem Bereich (5) mit hoher Spannung und einem Verbindungsbereich (6); einen ersten Isolationsgraben (7), der den Bereich (4) mit niedriger Spannung, den Bereich (5) mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich (6) voneinander isoliert und trennt; eine Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential im Bereich (4) mit niedriger Spannung, die mit einem ersten Potential arbeitet, ein eingegebenes erstes Signal verarbeitet und ein zweites Wechselstromsignal ausgibt, eine Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential im Bereich (5) mit hoher Spannung, die mit einem zweiten Potential arbeitet, das höher ist als das erste Potential, das zweite Wechselstromsignal verarbeitet und ein drittes Signal ausgibt; und einen Kondensator im Verbindungsbereich (6), der das zweite Wechselstromsignal von der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential zur Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential überträgt, wobei der Kondensator eine Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential verbunden ist, und eine Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential verbunden ist, umfasst, die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential mehrere erste Verdrahtungsschichten (20a-20e) umfasst, die gestapelt sind, die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential mehrere zweite Verdrahtungsschichten (22a-22e) umfasst, die gestapelt sind, die ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) kapazitiv gekoppelt sind, und Seitenwandoberflächen der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und Seitenwandoberflächen der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) einander gegenüberliegen, wobei die Halbleitervorrichtung ferner mehrere Elektrodenstrukturen (31) umfasst, die verteilt entlang eines Umfangs des Substrats (1) angeordnet sind und den Bereich (4) mit niedriger Spannung, den Bereich (5) mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich (6) umgeben; und einen fünften Isolationsgraben (32), der die mehreren Elektrodenstrukturen (31) voneinander isoliert und trennt.
Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (1) mit einer Isolationsschicht (2); eine Halbleiterschicht (3) auf der Isolationsschicht (2) mit einem Bereich (4) mit niedriger Spannung, einem Bereich (5) mit hoher Spannung und einem Verbindungsbereich (6); einen ersten Isolationsgraben (7), der den Bereich (4) mit niedriger Spannung, den Bereich (5) mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich (6) voneinander isoliert und trennt; eine Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential im Bereich (4) mit niedriger Spannung, die mit einem ersten Potential arbeitet, ein eingegebenes erstes Signal verarbeitet und ein zweites Wechselstromsignal ausgibt, eine Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential im Bereich (5) mit hoher Spannung, die mit einem zweiten Potential arbeitet, das höher ist als das erste Potential, das zweite Wechselstromsignal verarbeitet und ein drittes Signal ausgibt; und einen Kondensator im Verbindungsbereich (6), der das zweite Wechselstromsignal von der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential zur Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential überträgt, wobei der Kondensator eine Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential verbunden ist, und eine Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential verbunden ist, umfasst, die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential mehrere erste Verdrahtungsschichten (20a-20e) umfasst, die gestapelt sind, die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential mehrere zweite Verdrahtungsschichten (22a-22e) umfasst, die gestapelt sind, die ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) kapazitiv gekoppelt sind, und Seitenwandoberflächen der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und Seitenwandoberflächen der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) einander gegenüberliegen, wobei die Halbleitervorrichtung ferner einen ersten Oberflächenschutzfilm (33) umfasst, der nur den Verbindungsbereich (6) bedeckt; und einen zweiten Oberflächenschutzfilm (34), der den Bereich (4) mit niedriger Spannung, den Bereich (5) mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich (6) bedeckt.
Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (1) mit einer Isolationsschicht (2); eine Halbleiterschicht (3) auf der Isolationsschicht (2) mit einem Bereich (4) mit niedriger Spannung, einem Bereich (5) mit hoher Spannung und einem Verbindungsbereich (6); einen ersten Isolationsgraben (7), der den Bereich (4) mit niedriger Spannung, den Bereich (5) mit hoher Spannung und den Verbindungsbereich (6) voneinander isoliert und trennt; eine Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential im Bereich (4) mit niedriger Spannung, die mit einem ersten Potential arbeitet, ein eingegebenes erstes Signal verarbeitet und ein zweites Wechselstromsignal ausgibt, eine Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential im Bereich (5) mit hoher Spannung, die mit einem zweiten Potential arbeitet, das höher ist als das erste Potential, das zweite Wechselstromsignal verarbeitet und ein drittes Signal ausgibt; und einen Kondensator im Verbindungsbereich (6), der das zweite Wechselstromsignal von der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential zur Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential überträgt, wobei der Kondensator eine Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (8) mit niedrigem Potential verbunden ist, und eine Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential, die mit der Signalverarbeitungsschaltung (9) mit hohem Potential verbunden ist, umfasst, die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential mehrere erste Verdrahtungsschichten (20a-20e) umfasst, die gestapelt sind, die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential mehrere zweite Verdrahtungsschichten (22a-22e) umfasst, die gestapelt sind, die ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) kapazitiv gekoppelt sind, und Seitenwandoberflächen der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und Seitenwandoberflächen der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) einander gegenüberliegen, wobei die Halbleitervorrichtung ferner einen Oberflächenschutzfilm (14) umfasst, der die ersten und die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) bedeckt, wobei entweder die ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) in der Anzahl um eine oder mehrere Schichten kleiner sind als die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e), und die oberste Schicht der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) eine geringere Höhe aufweist als die oberste Schicht der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) oder die zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) in der Anzahl um eine oder mehrere Schichten kleiner sind als die ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) und die oberste Schicht der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) eine geringere Höhe aufweist als die oberste Schicht der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e).
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Isolationsgraben (7) jeden des Bereichs (4) mit niedriger Spannung, des Bereichs (5) mit hoher Spannung und des Verbindungsbereichs (6) vollständig umgibt.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Isolationsgraben (7) mehrere Isolationsgräben umfasst, die in der Draufsicht betrachtet vervielfacht sind.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, die ferner einen zweiten Isolationsgraben (25) umfasst, der die Halbleiterschicht (3) in mehrere Abschnitte in einer isolierenden Weise trennt, wobei jeder Abschnitt zwischen jedem benachbarten Paar der Isolationsgräben angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Elektroden (15a, 17a) mit niedrigem Potential und die Elektroden (15b, 17b) mit hohem Potential jeweils ein Element in Kammform mit mehreren Zinken in Draufsicht betrachtet sind, und die Zinken von einer der Elektroden (15a, 17a) mit niedrigem Potential und der Elektroden (15b, 17b) mit hohem Potential mit einer anderen der Elektroden (15a, 17a) mit niedrigem Potential und der Elektroden (15b, 17b) mit hohem Potential in drei Richtungen in Draufsicht betrachtet umhüllt sind.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential einen ersten Leiterabschnitt umfasst, der jedes benachbarte Paar der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) miteinander verbindet, die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential einen zweiten Leiterabschnitt umfasst, der jedes benachbarte Paar der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) miteinander verbindet, eine Breite der ersten Verdrahtungsschicht gleich einer Breite des ersten Leiterabschnitts ist, und eine Breite der zweiten Verdrahtungsschicht gleich einer Breite des zweiten Leiterabschnitts ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Elektrode (15a, 17a) mit niedrigem Potential mehrere erste Leiterabschnitte (21a-21d) umfasst, die jedes benachbarte Paar der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) miteinander verbinden, an entgegengesetzten Enden der ersten Verdrahtungsschichten (20a-20e) in einer Breitenrichtung angeordnet sind und voneinander beabstandet sind, und die Elektrode (15b, 17b) mit hohem Potential mehrere zweite Leiterabschnitte (23a-23d) umfasst, die jedes benachbarte Paar der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) miteinander verbinden, an entgegengesetzten Enden der zweiten Verdrahtungsschichten (22a-22e) in einer Breitenrichtung angeordnet sind und voneinander beabstandet sind.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei benachbarte Paare der Elektrodenstrukturen (31) entlang des Umfangs des Substrats (1) einander überlappen.