JP5205803B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体基板上に複数の回路が形成された半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a plurality of circuits are formed on a semiconductor substrate.
従来より信号の振幅中心をシフトさせるレベルシフト回路が知られている(例えば、特許文献1参照)。このレベルシフト回路は、初段のオペアンプで入力信号を受け、後段のオペアンプにおいて振幅中心をシフトさせた出力信号を生成する。
この場合、初段のオペアンプに必要とされるダイナミックレンジと後段のオペアンプで必要とされるダイナミックレンジは相違する。
In this case, the dynamic range required for the first operational amplifier is different from the dynamic range required for the subsequent operational amplifier.
ところで、上述したレベルシフト回路を集積回路等の半導体装置で構成する場合、半導体装置の耐圧は、少なくとも初段及び後段のオペアンプにおけるダイナミックレンジの最大値と最小値との間の電圧を超えるように設定する必要がある。
すなわち、ダイナミックレンジの異なる複数の回路を一つの集積回路に形成する場合には、全ての回路が動作できるように、耐圧を設定する必要があった。このため、各回路のダイナミックレンジが大きく相違する場合には、半導体プロセスの制約から、1個の集積回路に組み込むことができないといった問題があった。あるいは、より高耐圧の半導体プロセスを用いて集積回路を形成しなければならなかった。
By the way, when the level shift circuit described above is configured by a semiconductor device such as an integrated circuit, the breakdown voltage of the semiconductor device is set to exceed a voltage between the maximum value and the minimum value of the dynamic range in at least the first-stage and subsequent-stage operational amplifiers. There is a need to.
That is, when a plurality of circuits having different dynamic ranges are formed in one integrated circuit, it is necessary to set a withstand voltage so that all the circuits can operate. For this reason, when the dynamic range of each circuit is greatly different, there is a problem that it cannot be incorporated into one integrated circuit due to restrictions on the semiconductor process. Alternatively, an integrated circuit has to be formed using a semiconductor process having a higher breakdown voltage.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、異なる電源電圧で動作する複数の回路を同一半導体基板上に形成するための技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technique for forming a plurality of circuits that operate at different power supply voltages on the same semiconductor substrate.
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様である半導体装置は、P型とN型との伝導型の一方を第1伝導型(例えば、P型)、他方を第2伝導型(例えば、N型)としたとき、前記第1伝導型の半導体基板上に第1領域と第2領域とが形成されたものであって、前記第1領域に形成された第1半導体素子と(例えば、図2に示す22、32、及び42)、前記第2領域に形成された前記第1伝導型の第1ウェルと(例えば、図2に示す50)、前記第2領域に形成され前記第1ウェルと前記半導体基板とを電気的に分離するための前記第2伝導型の第2ウェルと(例えば、図2に示す60)、前記第1ウェルに形成された第2半導体素子と(例えば、図2に示す52)、前記第1半導体素子で形成された第1回路(例えば、図2に示す回路A)と、前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子、又は前記第2半導体素子で形成された第2回路(例えば、図2に示す回路B)とを備え、前記第2ウェルと前記半導体基板とが逆バイアスされるように前記半導体基板の電位と前記第2ウェルとの電位が設定され、前記第1回路の電源電圧は、第1電源電位と第2電源電位とからなり、前記第2回路の電源電圧は、第3電源電位と第4電源電位とからなり、前記半導体基板に前記第2電源電位を供給し、前記第2ウェルに前記第3電源電位を供給し、前記第1回路の電源電圧と前記第2回路の電源電圧とは、前記第3電源電位から前記第2電源電位までの範囲で重なり、前記第1回路と前記第2回路との間で伝送される信号のレベルは、前記第3電源電位から前記第2電源電位までの範囲となるように設定されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a semiconductor device according to the first aspect of the present invention includes one of a P-type conductivity and an N-type conductivity type as a first conductivity type (for example, P-type) and the other as a second conductivity type ( For example, N type), a first region and a second region are formed on the first conductivity type semiconductor substrate, and the first semiconductor element formed in the first region ( For example, 22, 32, and 42 shown in FIG. 2, the first well of the first conductivity type formed in the second region (for example, 50 shown in FIG. 2), and formed in the second region. A second well of the second conductivity type for electrically separating the first well and the semiconductor substrate (for example, 60 shown in FIG. 2), a second semiconductor element formed in the first well ( For example, 52 shown in FIG. 2), a first circuit formed of the first semiconductor element (for example, the circuit shown in FIG. 2). In A), but the first semiconductor element and the second semiconductor element, and the second circuit formed by the second semiconductor element (e.g., comprising a circuit B) and shown in FIG. 2, the said second well semiconductor The potential of the semiconductor substrate and the potential of the second well are set so that the substrate is reverse-biased. The power supply voltage of the first circuit is composed of a first power supply potential and a second power supply potential. The power supply voltage of the two circuits is composed of a third power supply potential and a fourth power supply potential, supplies the second power supply potential to the semiconductor substrate, supplies the third power supply potential to the second well, The power supply voltage of the circuit and the power supply voltage of the second circuit overlap in the range from the third power supply potential to the second power supply potential, and the signal transmitted between the first circuit and the second circuit The level is from the third power supply potential to the second power supply potential. Characterized in that it is set to be enclosed.
この発明によれば、第2ウェルにより半導体基板と第1ウェルとを電気的に分離することができるので、第2半導体素子の耐圧を第1半導体素子から独立して設定することができる。この結果、第1半導体素子の耐圧が第1回路の電源電圧で規定されたとしても、第2半導体素子の耐圧には影響しないので、第1回路と第2回路の電源電圧を異ならせることができる。つまり、第1回路及び第2回路の電源電圧の最大値から最小値までの電圧を印加電圧としたとき、第1半導体素子の耐圧は、第1回路の電源電圧より大きく、印加電圧より小さい。また、第2半導体素子の耐圧は、第2回路の電源電圧より大きく、印加電圧より小さい。これによって、低い耐圧プロセスで、電源電圧が異なる複数の回路を半導体装置に組み込むことが可能となる。なお、第1半導体素子は、P型の半導体素子のみ、N型の半導体素子のみ、P型及びN型の半導体素子で形成されてもよい。 According to the present invention, since the semiconductor substrate and the first well can be electrically separated by the second well, the breakdown voltage of the second semiconductor element can be set independently of the first semiconductor element. As a result, even if the withstand voltage of the first semiconductor element is defined by the power supply voltage of the first circuit, it does not affect the withstand voltage of the second semiconductor element, so the power supply voltages of the first circuit and the second circuit can be made different. it can. That is, when the voltage from the maximum value to the minimum value of the power supply voltage of the first circuit and the second circuit is the applied voltage, the withstand voltage of the first semiconductor element is larger than the power supply voltage of the first circuit and smaller than the applied voltage. The breakdown voltage of the second semiconductor element is larger than the power supply voltage of the second circuit and smaller than the applied voltage. Accordingly, a plurality of circuits having different power supply voltages can be incorporated into the semiconductor device with a low withstand voltage process. The first semiconductor element may be formed of only P-type semiconductor elements, only N-type semiconductor elements, and P-type and N-type semiconductor elements.
また、この発明では、前記第2ウェルと前記半導体基板とが逆バイアスされるように前記半導体基板の電位と前記第2ウェルとの電位を設定する。これにより、半導体基板と第2ウェルとの間に電流が流れることがないので、両者を電気的に分離できる。 Further, in this invention, the second well and said semiconductor substrate to set the potential of the potential of the semiconductor substrate and the second well to be reverse biased. Thereby, since no current flows between the semiconductor substrate and the second well, both can be electrically separated.
また、前記第1回路の電源電圧は、第1電源電位と第2電源電位とからなり、前記第2回路の電源電圧は、第3電源電位と第4電源電位とからなり、前記半導体基板に前記第2電源電位を供給し、前記第2ウェルに前記第3電源電位を供給する。これにより、第1回路及び第2回路に供給する電源電位で第2ウェルと半導体基板とを逆バイアスするので、特別な電源が不要となる。 The power supply voltage of the first circuit includes a first power supply potential and a second power supply potential, and the power supply voltage of the second circuit includes a third power supply potential and a fourth power supply potential. supplying said second power supply potential, for supplying the third power supply potential to the second well. As a result , the second well and the semiconductor substrate are reverse-biased with the power supply potential supplied to the first circuit and the second circuit, so that no special power supply is required.
また、前記第1回路の電源電圧と前記第2回路の電源電圧とは、前記第3電源電位から前記第2電源電位までの範囲で重なり、前記第1回路と前記第2回路との間で伝送される信号のレベルは、前記第3電源電位から前記第2電源電位までの範囲となるように設定される。
伝送される信号レベルを電源電圧が重なる範囲に設定したので、第1回路を構成するトランジスタと第2回路を構成するトランジスタに許容される耐圧の範囲で信号の受け渡しを行うことができる。
Further , the power supply voltage of the first circuit and the power supply voltage of the second circuit overlap in a range from the third power supply potential to the second power supply potential, and between the first circuit and the second circuit. level of the transmitted signal, Ru is set to be in the range from the third power supply potential to the second power supply potential.
Since the signal level to be transmitted is set in a range where the power supply voltages overlap, the signal can be transferred within the range of withstand voltage allowed for the transistors constituting the first circuit and the transistors constituting the second circuit.
また上述した半導体装置において、前記第1半導体素子は、前記第1伝導型の第1トランジスタと前記第2伝導型の第2トランジスタとを含み、前記第2半導体素子は、前記第2伝導型の第3トランジスタを含み、前記第1回路に含まれるトランジスタは、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタであり、前記第2回路に含まれるトランジスタは、前記第1トランジスタ及び前記第3トランジスタであることが好ましい。この場合には、第1回路及び第2回路をCMOSで構成することができる。 In the semiconductor device described above, the first semiconductor element includes the first transistor of the first conductivity type and the second transistor of the second conductivity type, and the second semiconductor element includes the second conductivity type. The transistors included in the first circuit are the first transistor and the second transistor, and the transistors included in the second circuit are the first transistor and the third transistor. Is preferred. In this case, the first circuit and the second circuit can be composed of CMOS.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明を適用する回路構成の一例を示す構成図である。図1(a)は回路の概要を示し、図1(b)は回路に供給する電圧の生成例を示している。この回路は、例えば、ヘッドホンアンプのレベルシフト回路として機能する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a circuit configuration to which the present invention is applied. FIG. 1A shows an outline of a circuit, and FIG. 1B shows an example of generation of a voltage supplied to the circuit. This circuit functions as a level shift circuit of a headphone amplifier, for example.
図1(a)に示すようにレベルシフト回路は信号入力端子In、信号出力端子Out、演算増幅器OpAmpと、反転増幅器InvAmp、抵抗R1〜R4を備える。すなわち、本回路は、演算増幅器OpAmpと、反転増幅器InvAmpとの2つの増幅器を備えている。演算増幅器OpAmpには、駆動用電源として+Vsと−Vsとが供給される。また、反転増幅器InvAmpには、駆動用電源としてVdが供給され、他方の電源端子はGNDに接地されている。つまり、演算増幅器OpAmpの電源電圧範囲は、−Vs〜+Vsとなり、反転増幅器InvAmpの電源電圧範囲は、0〜Vdとなる。これらの電源電圧には以下の関係がある。Vd>+Vs>GND>−Vs。 As shown in FIG. 1A, the level shift circuit includes a signal input terminal In, a signal output terminal Out, an operational amplifier OpAmp, an inverting amplifier InvAmp, and resistors R1 to R4. That is, this circuit includes two amplifiers, an operational amplifier OpAmp and an inverting amplifier InvAmp. The operational amplifier OpAmp is supplied with + Vs and −Vs as driving power supplies. The inverting amplifier InvAmp is supplied with Vd as a driving power supply, and the other power supply terminal is grounded to GND. That is, the power supply voltage range of the operational amplifier OpAmp is −Vs to + Vs, and the power supply voltage range of the inverting amplifier InvAmp is 0 to Vd. These power supply voltages have the following relationship. Vd> + Vs> GND> −Vs.
ここで、演算増幅器OpAmpに供給する正極性の+Vsは、反転増幅器InvAmpに供給するVdよりも小さい電圧値とし、演算増幅器OpAmpに供給する負極性の−Vsの大きさは、演算増幅器OpAmpに供給する正極性の+Vsの大きさと等しいものとする。これらの電源電圧は、例えば、図1(b)に示すような構成で供給することができる。すなわち、外部電源電圧としてVdを用い、この電圧を反転増幅器InvAmpに供給する。また、Vdを降圧レギュレータ100等を用いて+Vsに降圧し、演算増幅器OpAmpの正極性の電源電圧として用いる。さらに、+Vsからチャージポンプ110等を用いて反対極性の−Vsを生成し、演算増幅器OpAmpの負極性の電源電圧として用いるようにする。ただし、+VsをVdから生成せずに、外部の別電源を用いるようにしてもよい。
Here, the positive polarity + Vs supplied to the operational amplifier OpAmp is a voltage value smaller than Vd supplied to the inverting amplifier InvAmp, and the negative polarity −Vs supplied to the operational amplifier OpAmp is supplied to the operational amplifier OpAmp. It is assumed that the positive polarity is equal to + Vs. These power supply voltages can be supplied, for example, in a configuration as shown in FIG. That is, Vd is used as the external power supply voltage, and this voltage is supplied to the inverting amplifier InvAmp. Also, Vd is stepped down to + Vs using the step-down
このレベルシフト回路において、入力端子Inに電圧Vrefを振幅中心とする入力交流信号Vinが印加された場合を想定する。この場合、演算増幅器OpAmpの出力交流信号Voutの振幅中心をVxとすると、演算増幅器OpAmpの正入力端子の電圧V1は、以下に示す式(1)で与えられ、演算増幅器OpAmpの負入力端子の電圧V2は、以下に示す式(2)で与えられる。
V1=(Vref−Vin)R3/(R3+R4)……式(1)
V2=(Vref+Vin−(Vout+Vx))R2/(R1+R2)+(Vout+Vx)
……式(2)
ここで、R1=R2=R3=R4とすれば、レベルシフト回路の増幅率は−2倍となり、演算増幅器OpAmpではイマジナリーショートが成立するため式(1)及び式(2)よりVout+Vxは、以下に示す式(3)で与えられる。
Vout+Vx=−2Vin……式(3)
即ち、Vx=0となり、交流出力信号Voutは、入力交流信号Vinをレベルシフトして接地電位GND(=0V)を振幅中心とする信号となる。これにより、カップリングコンデンサを用いることなく、交流入力信号Vinをレベルシフトさせることができる。このレベルシフトによって、演算増幅器OpAmpの出力信号をスピーカに直接接続しても、スピーカには直流電圧が印加されないので、スピーカを保護することができる。
In this level shift circuit, it is assumed that an input AC signal Vin having an amplitude center at the voltage Vref is applied to the input terminal In. In this case, assuming that the amplitude center of the output AC signal Vout of the operational amplifier OpAmp is Vx, the voltage V1 of the positive input terminal of the operational amplifier OpAmp is given by the following equation (1), and the negative input terminal of the operational amplifier OpAmp is The voltage V2 is given by the following equation (2).
V1 = (Vref−Vin) R3 / (R3 + R4) (1)
V2 = (Vref + Vin- (Vout + Vx)) R2 / (R1 + R2) + (Vout + Vx)
...... Formula (2)
Here, if R1 = R2 = R3 = R4, the amplification factor of the level shift circuit is -2, and an imaginary short circuit is established in the operational amplifier OpAmp. Therefore, Vout + Vx is expressed by Equation (1) and Equation (2) as follows: It is given by the following equation (3).
Vout + Vx = -2Vin ... Formula (3)
That is, Vx = 0, and the AC output signal Vout becomes a signal centered on the ground potential GND (= 0V) by level-shifting the input AC signal Vin. As a result, the AC input signal Vin can be level shifted without using a coupling capacitor. By this level shift, even if the output signal of the operational amplifier OpAmp is directly connected to the speaker, no DC voltage is applied to the speaker, so that the speaker can be protected.
また、V1と+Vsとは以下に示す式(4)の関係がある。
+Vs>V1>0……式(4)
つまり、反転増幅器InvAmpの電源電圧の範囲(VdからGND)と演算増幅器OpAmpの電源電圧の範囲(+Vsから−Vs)とが重なる範囲で、信号の伝送が行われる。
Moreover, V1 and + Vs have the relationship of the following formula (4).
+ Vs>V1> 0 ...... Formula (4)
That is, signal transmission is performed in a range where the power supply voltage range (Vd to GND) of the inverting amplifier InvAmp and the power supply voltage range (+ Vs to −Vs) of the operational amplifier OpAmp overlap.
上述したレベルシフト回路は、異なる電源電圧範囲で動作する回路部位を含んでおり、特に、同一の基板上に形成される回路に適用される。より具体的な構成で、本発明について詳細に説明する。以下に説明する半導体装置は、図1(a)に示した増幅器の一部を構成する回路として用いることができる。なお、本実施形態では、半導体装置の基本回路として広く用いられているCMOS(Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor)を例にするが、本発明は他の回路にも適用することができる。 The level shift circuit described above includes circuit portions that operate in different power supply voltage ranges, and is particularly applied to circuits formed on the same substrate. The present invention will be described in detail with a more specific configuration. The semiconductor device described below can be used as a circuit that forms part of the amplifier shown in FIG. In this embodiment, a CMOS (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor) widely used as a basic circuit of a semiconductor device is taken as an example, but the present invention can also be applied to other circuits.
図2は、本実施形態の半導体装置の構造を模式的に示す断面図である。図2に示す半導体装置は、P型の半導体基板10上に第1領域AAと第2領域BBとを備える。第1領域AAには回路Aと回路Bの一部とが形成され、第2領域BBには回路Bの他部が形成される。回路Aは図1に示す反転増幅器InvAmpの一部であり、回路Bは図1に示す演算増幅器OpAmpの一部である。また、Vd=5.5V、+Vs=+2.75V、−Vs=−2.75Vである。回路Aは5.5V−GNDの電源電圧で動作し、回路Bは、±2.75Vの電源電圧で動作する。このように回路Aと回路Bとは異なる電源電圧で動作する。それぞれの回路はCMOSにより構成され、等価回路は図3に示すとおりである。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the semiconductor device of this embodiment. The semiconductor device shown in FIG. 2 includes a first region AA and a second region BB on a P-
すなわち、回路Aは、ソースおよびサブストレートが5.5Vの電源に接続されたP型MOS22と、ソースおよびサブストレートがGNDに接地されたN型MOS32とが直列に接続されている。そして、共通のゲート信号IN_Aが入力され、P型MOS22とN型MOS32のドレイン電圧がOUT_Aとして出力される。
That is, in the circuit A, a P-
また、回路Bは、ソースおよびサブストレートが2.75Vの電源に接続されたP型MOS42と、ソースおよびサブストレートが−2.75Vの電源に接地されたN型MOS52とが直列に接続されている。そして、共通のゲート信号IN_Bが入力され、P型MOS42とN型MOS52のドレイン電圧がOUT_Bとして出力される。
In the circuit B, a P-
説明を図2に戻す。回路AのP型MOS22は、P型の基板10上に形成されたNウェル(N Well)20内に形成される。Nウェル20には、ウェルコンタクト層24を介して5.5Vの電圧が印加される。この電圧は、P型MOS22のソースにも印加される。回路AのN型MOS32は、P型の基板10上に形成されたPウェル(P Well)30内に形成される。ただし、Pウェル30は形成しなくてもよいし、P型の基板10の不純物濃度と異なる不純物濃度で形成するようにしてもよい。このPウェル30は、ウェルコンタクト層34を介してGNDに接地される。N型MOS32のソースも同様にGNDに接地される。これにより、P型の基板10はGNDに接地される。この場合、P型の基板10とNウェル20との間には寄生ダイオードが付随するが、逆バイアスされるので電流が流れることはない。回路Aの構造で耐圧が最も問題となるのは、P型MOS22及びN型MOS32のゲートである。この例では、ゲート信号IN_Aの振幅は回路Aの電源電圧である5.5V−GNDを想定する。このため、ゲート酸化膜は5.5Vの耐圧を有するように設計されている。
Returning to FIG. The P-
回路BのP型MOS42は、P型の基板10上に形成されたNウェル40内に形成される。Nウェル40には、ウェルコンタクト層44を介して2.75Vの電圧が印加される。この電圧は、P型MOS42のソースにも印加される。P型の基板10とNウェル40との間にも寄生ダイオードが付随するが、逆バイアスされるので電流が流れることはない。
The P-
そして、回路BのN型MOS52は、P型の基板10上に形成されたNウェル60の内側に形成されたPウェル50内に形成される。すなわち、回路BのN型MOS52は、トリプルウェル構造を有している。なお、Nウェル60は、断面図においてDeep_Nウェル60a、Nウェル60b、Nウェル60cの部分から成り立っているが、これは製造工程の問題であり、単一のNウェル60として捉えてよい。
The N-
Nウェル60には、ウェルコンタクト層64を介して2.75Vの電圧が印加される。Pウェル50には、ウェルコンタクト層54を介して−2.75Vの電圧が印加される。この電圧は、N型MOS52のソースにも印加される。P型の基板10とNウェル60との間にも寄生ダイオードが付随するが、逆バイアスされるので電流が流れることはない。Nウェル60によって、−2.75VにバイアスされたPウエル50とGNDにバイアスされたP型の基板10とを電気的に分離することができる。
回路Bの構造で耐圧が最も問題となるのは、P型MOS42及びN型MOS52のゲートである。この例では、ゲート信号IN_Bの振幅は回路Bの電源電圧である±2.75を想定する。このため、ゲート酸化膜は5.5Vの耐圧を有するように設計されている。
A voltage of 2.75 V is applied to the N well 60 via the
It is the gates of the P-
なお、それぞれ印加される電圧は、図1(b)に示したように、例えば、以下のように生成することができる。すなわち、電源電圧として5.5Vを用い、回路AのP型MOS22に印加する。この電源電圧5.5Vをシリーズレギュレータ等の降圧レギュレータで2.75Vに降圧して回路BのP型MOS42に印加する電圧として用いる。さらに、2.75Vからチャージポンプ等を用いて−2.75Vを生成して回路BのN型MOS52に印加する電圧として用いるようにする。ただし、この方法に限られず、例えば、5.5Vと2.75Vとで別系統の電源を用いるようにしてもよい。
In addition, as shown in FIG.1 (b), the voltage applied respectively can be produced | generated as follows, for example. That is, 5.5 V is used as the power supply voltage and applied to the P-
図2に示したように、本実施形態によれば、N型MOS52が形成されるPウェル50は、Nウェル60によりP型基板10から電気的に分離される。このため、N型MOS52の基板電位を独自に設定可能となり、異なる電源電圧を有する回路を同一半導体基板上に形成することができるようになる。具体的には、同一半導体基板上に形成された回路Aと回路Bとで電源電圧を異ならせたり、異なる耐圧の回路を用いることができる。さらには、一方の回路に電源電圧とは逆極性の電圧を印加することもできる。
As shown in FIG. 2, according to the present embodiment, the P well 50 in which the
図4は、図2に示した半導体装置のマスクレイアウトの概略を示す平面図である。図2の断面図は、本図のA−A’での断面に相当する。本図において図2と同じ対象には同じ符号を付している。本図にもNウェル60内にPウェル50が形成され、さらにN型MOS52が形成されることが示されている。
FIG. 4 is a plan view schematically showing the mask layout of the semiconductor device shown in FIG. The cross-sectional view of FIG. 2 corresponds to a cross section taken along the line A-A ′ of FIG. In this figure, the same reference numerals are given to the same objects as those in FIG. This figure also shows that a P-
本実施形態では、P型基板上にDeep_Nウェルを形成して、Deep_Nウェル内に形成されたPウェルをP型基板から電気的に分離するようにしていたが、N型基板上にDeep_Pウェルを形成して、Deep_Pウェル内に形成されたNウェルをN型基板から電気的に分離するようにしてもよい。また、本実施形態の電源電圧は一例であり、本発明は、これらに限定されるものではない。
なお、回路Aを含む反転増幅器InvAmpと、回路Bを含む演算増幅器OpAmpとは、上述したように電源電圧が重なる範囲で信号の伝送を行うので、信号の伝送によって、回路A又は回路Bの耐圧を超えることがない。
In this embodiment, the Deep_N well is formed on the P-type substrate, and the P-well formed in the Deep_N well is electrically separated from the P-type substrate. However, the Deep_P well is formed on the N-type substrate. The N well formed in the Deep_P well may be electrically separated from the N-type substrate. Moreover, the power supply voltage of this embodiment is an example and this invention is not limited to these.
Note that the inverting amplifier InvAmp including the circuit A and the operational amplifier OpAmp including the circuit B perform signal transmission in a range where the power supply voltages overlap as described above, so that the withstand voltage of the circuit A or the circuit B is increased by signal transmission. Is not exceeded.
10…基板、20…Nウェル、22…P型MOS、24…Nウェルコンタクト層、30…Pウェル、32…N型MOS、34…Pウェルコンタクト層、40…Nウェル、42…P型MOS、44…Nウェルコンタクト層、50…Pウェル、52…N型MOS、54…Pウェルコンタクト層、60…Nウェル、64…Nウェルコンタクト層、100…降圧レギュレータ、110…チャージポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1領域に形成された第1半導体素子と、
前記第2領域に形成された前記第1伝導型の第1ウェルと、
前記第2領域に形成され前記第1ウェルと前記半導体基板とを電気的に分離するための前記第2伝導型の第2ウェルと、
前記第1ウェルに形成された第2半導体素子と、
前記第1半導体素子で形成された第1回路と、
前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子、又は前記第2半導体素子で形成された第2回路とを備え、
前記第2ウェルと前記半導体基板とが逆バイアスされるように前記半導体基板の電位と前記第2ウェルとの電位が設定され、
前記第1回路の電源電圧は、第1電源電位と第2電源電位とからなり、
前記第2回路の電源電圧は、第3電源電位と第4電源電位とからなり、
前記半導体基板に前記第2電源電位を供給し、
前記第2ウェルに前記第3電源電位を供給し、
前記第1回路の電源電圧と前記第2回路の電源電圧とは、前記第3電源電位から前記第2電源電位までの範囲で重なり、
前記第1回路と前記第2回路との間で伝送される信号のレベルは、前記第3電源電位から前記第2電源電位までの範囲となるように設定される、
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor in which a first region and a second region are formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type when one of P-type and N-type conductivity is a first conductivity type and the other is a second conductivity type. A device,
A first semiconductor element formed in the first region;
A first well of the first conductivity type formed in the second region;
A second well of the second conductivity type formed in the second region for electrically separating the first well and the semiconductor substrate;
A second semiconductor element formed in the first well;
A first circuit formed of the first semiconductor element;
The first semiconductor element and the second semiconductor element, or a second circuit formed of the second semiconductor element,
A potential of the semiconductor substrate and a potential of the second well are set so that the second well and the semiconductor substrate are reverse-biased;
The power supply voltage of the first circuit is composed of a first power supply potential and a second power supply potential,
The power supply voltage of the second circuit is composed of a third power supply potential and a fourth power supply potential,
Supplying the second power supply potential to the semiconductor substrate;
Supplying the third power supply potential to the second well;
The power supply voltage of the first circuit and the power supply voltage of the second circuit overlap in a range from the third power supply potential to the second power supply potential,
A level of a signal transmitted between the first circuit and the second circuit is set to be in a range from the third power supply potential to the second power supply potential;
A semiconductor device.
前記第2半導体素子は、前記第2伝導型の第3トランジスタを含み、
前記第1の回路に含まれるトランジスタは、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタであり、
前記第2の回路に含まれるトランジスタは、前記第1トランジスタ及び前記第3トランジスタである、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The first semiconductor element includes a first transistor of the first conductivity type and a second transistor of the second conductivity type,
The second semiconductor element includes a second transistor of the second conductivity type,
The transistors included in the first circuit are the first transistor and the second transistor,
The transistors included in the second circuit are the first transistor and the third transistor.
The semiconductor device according to claim 1 .
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