半导体设备制造技术

半导体设备包括：连接到输出端子的n型半导体基板；形成在所述n型半导体基板中的第一p型阱；形成在所述第一p型阱中并且连接到所述控制端子的第一n型半导体区域；以及连接在所述第一p型阱与接地端子之间的电位分离部。当所述输出端子被保持在高于接地端子的电位时，所述电位分离部将所述第一p型阱和所述接地端子设置为相同的电位，并且当所述输出端子被保持在低于所述接地端子的电位时，将所述第一p型阱和所述输出端子设置为相同的电位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体设备
本专利技术涉及半导体设备。
技术介绍
常规地，不使用n型半导体基板而使用p型半导体基板的半导体设备(例如，具有垂直结构MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的低边开关IC)已经被使用在各种应用。所述常规技术的示例可见于下面指出的专利文献1和2。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-239242号公报专利文献2：日本特开平6-104440号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题图9是示意性示出半导体设备的常规结构(只有理解问题必要的最少构成要素)的垂直剖面图。图9中的半导体设备A具有n型半导体基板A1、形成在n型半导体基板A1中的p型阱A2、以及形成在p型阱A2中的n型半导体区域A3。具有这种结构的半导体设备A具有寄生晶体管QA(npn型双极晶体管)，该寄生晶体管QA将n型半导体基板A1作为其发射极，p型阱A2作为其基极，n型半导体区域A3作为其集电极。这里，考虑如下情况：n型半导体基板A1连接到输出端子OUT，p型阱A2连接到接地端子GND，并且n型半导体区域A3连接到控制端子IN。在此情况下，当输出端子OUT具有比低于接地端子GND的电位时，寄生晶体管QA在其基极和发射极之间正向偏置，因此寄生晶体管QA导通；相应地，电流IA流过从控制端子IN经由寄生晶体管QA通向输出端子OUT的路径。因此，馈送到控制端子IN的控制电压不便地减低；这可能对半导体设备A的操作造成不利影响。针对上面给出的理由，使用n型半导体基板A1的半导体设备A不能够应对输出端子OUT能够具有低于接地端子GND的电位的应用(例如，感应负载从外部连接到输出端子OUT的应用)。鉴于本专利技术人遇到的上述问题，这里公开的专利技术的目的是提供一种操作不受具有负电位的n型半导体基板影响的半导体设备。解决课题的手段根据在此公开的内容的一方面，半导体设备包括：连接到输出端子的n型半导体基板；形成在n型半导体基板中的第一p型阱；形成在第一p型阱中并且连接到控制端子的第一n型半导体区域；以及连接在第一p型阱与接地端子之间的电位分离器。电位分离器用于当输出端子具有高于接地端的电位时，给予第一p型阱和接地端子相等的电位，并且当输出端子具有低于接地端子的电位时，给予第一p型阱和输出端子相等的电位(第一配置)。在根据第一配置的半导体设备中，电位分离器可以具有：第二p型阱，其形成在n型半导体基板中并连接到接地端子；以及形成在第二p型阱中的第二n型半导体区域。第一p型阱和第二n型半导体区域可以经由共享电阻器连接到接地端子(第二配置)。根据在此公开的内容的另一方面，半导体设备包括：连接到输出端子的n型半导体基板；形成在n型半导体基板中的第一p型阱；形成在第一p型阱中并且连接到控制端子的第一n型半导体区域；以及连接在第一p型阱与接地端子之间的电位分离器。该电位隔离器具有：第二p型阱，其形成在n型半导体基板中并连接到接地端子；以及形成在第二p型阱中的第二n型半导体区域，并且第一p型阱和第二n型半导体区域经由共享电阻器连接到接地端子(第三配置)。根据第二或第三配置的半导体设备可以进一步包括用于从外部装配电阻器的外部端子(第四配置)。在根据第二至第四配置中的任一个的半导体设备中，第二n型半导体区域可以用于用作第二p型阱中形成的虚设pMOSFET的背栅(第五配置)。根据第一至第五配置中的任一个的半导体设备可以进一步包括：具有垂直结构的输出晶体管，其连接在输出端子和接地端子之间，并且用于根据从控制端子馈送的控制电压来导通和截止；以及控制器，其用于使用控制电压作为电源进行操作。第一p阱和第一n型半导体区域都可以是控制器的构成要素(第六配置)。在根据第六配置的半导体设备中，控制器可以包括：连接在控制端子与输出晶体管的栅极之间的pMOSFET；以及连接在输出晶体管的栅极与接地端子之间的nMOSFET。第一p型阱可以用于用作nMOSFET的背栅，并且第一n型半导体区域可以用于用作pMOSFET的背栅(第七配置)。根据在此公开的内容的又一方面，一种电子装置包括：根据第一至第七配置中的任一个的半导体设备；微控制器，用于向半导体设备的控制端子提供控制电压；以及从外部装配在半导体设备的输出端子的负载(第八配置)。在根据第八配置的电子设备中，负载可以是感应的(第九配置)。在根据第九配置的电子设备中，半导体设备可以是低边开关IC、开关电源IC或电动机驱动器IC(第十配置)。根据这里公开的内容的又一方面，一种车辆包括：根据第十配置的电子装置；以及用于向电子装置供电的电池(第十一配置)。专利技术的效果根据在此公开的专利技术，可以提供一种操作不受具有负电位的n型半导体基板影响的半导体设备。附图说明[图1]是示意性示出半导体设备的基本结构的垂直剖面图；[图2]是示出应用到低边开关IC的示例的应用示意图；[图3]是示意性示出半导体设备的第一结构示例的垂直剖面图；[图4]是示出当产生负输出时观察到的行为的波形图；[图5]是示出控制器和电位分离器的具体示例的电路图；[图6]是示意性示出半导体设备的第二结构示例的垂直剖面图；[图7]是示出电位分离器的变型示例的电路图；[图8]是示出车辆的配置示例的外观图；以及[图9]是示意性示出半导体设备的常规结构的垂直剖面图。具体实施方式<基本结构>图1是示意性示出半导体设备的基本结构(只有理解本专利技术必要的最少构成要素)的垂直剖面图。图1中的半导体设备10具有连接到输出端子OUT的n型半导体基板11、形成在n型半导体基板11中的p型阱12、形成在p型阱12中并且连接到控制端子IN的n型半导体区域13、以及连接在p型阱12与接地端子GND之间的电位分离器14。电位分离器14具有形成在n型半导体基板11中并且连接到接地端子GND的p型阱14a，以及形成在p型阱14a中的n型半导体区域14b。p型阱12和n型半导体区域14b经由共享的电阻器14c连接到接地端子GND。此后，p型阱12处的节点电压由GND_ref来表示。图1中的半导体设备10具有寄生晶体管Q1和Q2。寄生晶体管QA是npn型双极晶体管，其将n型半导体基板11作为其发射极，p型阱12作为其基极，n型半导体区域13作为其集电极。另一方面，寄生晶体管Q2是npn型双极晶体管，其将n型半导体基板11作为其发射极，p型阱14a作为其基极，n型半导体区域14b作为其集电极。首先，考虑输出端子OUT具有比接地端子GND高的电位的情况。在此情况下，寄生晶体管Q2在其基极与发射极之间反向偏置，因此寄生晶体管Q2未导通。因此，不存在电流I2流过从接地端子GND经由电阻器14c和寄生晶体管Q2通向输出端子OUT的路径。因此，p型阱12的电位等于接地端子GND的电位(GND_ref＝GND)，因此寄生晶体管Q1也在其基极与发射极之间反向偏置。相应地，寄生晶体管Q1也未导通，因此不存在电流I1流过从控制端子IN经由寄生晶体管Q1通向输出端子OUT的路径。接着，考虑输出端子OUT具有比接地端子GND电位低的情况。在此情况下，寄生晶体管Q2在其基极和发射极之间正向偏置，因此寄生晶体管Q2导通；相应地，电流I2流过从接地端子GND经由电阻器14c和寄生晶体管Q2通向输出端子OUT的路径。因此，一旦寄生晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体设备，包括：连接到输出端子的n型半导体基板；形成在所述n型半导体基板中的第一p型阱；第一n型半导体区域，形成在所述第一p型阱中并且连接到控制端子；以及连接在所述第一p型阱与接地端子之间的电位分离器，其中所述电位分离器用于当所述输出端子的电位高于所述接地端子的电位时，给予所述第一p型阱和所述接地端子相等的电位，并且当所述输出端子的电位低于所述接地端子的电位时，给予所述第一p型阱和所述接地端子相等的电位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.28 JP 2015-2571111.一种半导体设备，包括：连接到输出端子的n型半导体基板；形成在所述n型半导体基板中的第一p型阱；第一n型半导体区域，形成在所述第一p型阱中并且连接到控制端子；以及连接在所述第一p型阱与接地端子之间的电位分离器，其中所述电位分离器用于当所述输出端子的电位高于所述接地端子的电位时，给予所述第一p型阱和所述接地端子相等的电位，并且当所述输出端子的电位低于所述接地端子的电位时，给予所述第一p型阱和所述接地端子相等的电位。2.根据权利要求1所述的半导体设备，其中所述电位分离器具有：第二p型阱，其形成在所述n型半导体基板中并且连接到所述接地端子；以及形成在所述第二p型阱中的第二n型半导体区域，其中所述第一p型阱与所述第二n型半导体区域经由共享的电阻器连接到所述接地端子。3.一种半导体设备，包括：连接到输出端子的n型半导体基板；形成在所述n型半导体基板中的第一p型阱；第一n型半导体区域，形成在所述第一p型阱中并且连接到控制端子；以及连接在所述第一p型阱与接地端子之间的电位分离器，其中所述电位分离器具有：第二p型阱，其形成在所述n型半导体基板中并且连接到所述接地端子；以及形成在所述第二p型阱中的第二n型半导体区域，并且所述第一p型阱与所述第二n型半导体区域经由共享的电阻器连接到所述接地端子。4.根据权利要求2或3...

【专利技术属性】
技术研发人员：结城浩文，高桥俊太郎，古谷博司，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP