JPH03178170A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH03178170A
JPH03178170A JP31672389A JP31672389A JPH03178170A JP H03178170 A JPH03178170 A JP H03178170A JP 31672389 A JP31672389 A JP 31672389A JP 31672389 A JP31672389 A JP 31672389A JP H03178170 A JPH03178170 A JP H03178170A
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Japan
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drain
diffusion region
inverter
insulating film
electrode
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JP31672389A
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Shinichi Kawai
真一 川合
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the drain breakdown strength of an offset gate MOSFET of SOI(silicon on insulator) structure, and at the same time increase ON-current, by electrically connecting a drain lower part electrode with a gate electrode via an inverter. CONSTITUTION:Under a drain diffusion layer 7 and an adjacent semiconductor layer 3, a drain lower part electrode 9 is formed via an insulating film 10 in an adjacent manner. In the OFF-state of an MOSFET, the same potential VCC as a potential to be applied to the drain diffusion region 7, e.g. a high potential VCC, is applied to the drain lower electrode 9, via an inverter. In the ON-state of the FET, a potential to be applied to the drain diffusion region 7, e.g. a low potential VSS opposite to the potential VCC, is applied to the drain lower part electrode 9, via the inverter. Thereby the drain breakdown strength of an offset gate type MOSFET of SOI structure can be improved, and at the same time, the ON-current can be increased, so that the driving capability and the operating speed of a semiconductor IC using MOSFET's can be increased.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔概 要〕 半導体装置、特にSOI構造のパワーMO8FETの素
子構造の改良に関し、 Sol構造でオフセットゲート型を有するパワーMO8
FETのドレイン耐圧を向上させ、しかもオン電流の増
大を同時に図ることを目的とし、半導体基板と、該半導
体基板上に設けられた下地絶縁膜と、該下地絶縁膜上に
設けられた半導体層と、該半導体層に相離間して形成さ
れたソース拡散領域及びドレイン拡散領域と、該ソース
拡散領域と該ドレイン拡散領域の離間部に、該ドレイン
拡散領域に接し、且つ該ソース拡散領域から離間して形
成されたオフセット領域と、該半導体層上に形成された
ゲート絶縁膜と、該ソース拡散領域と該オフセット領域
との離間部上の該ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電
極と、該ドレイン拡散領域とオフセット領域の直下部に
選択的に、絶縁膜を介し隣接して設けられたドレイン下
部電極とを有し、該ドレイン下部電極がインバータを介
して該ゲート電極に電気的に接続されて構成される。 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置、特にSot構造のパワーMO8F
ETの素子構造の改良に関する。 パワーMO8FETを組み込んだICは、デイスプレー
パネル駆動、モータ直接駆動など高電圧で、且つ高度な
制御を必要とする用途でその需要が拡大しており、より
高ドレイン耐圧を有し且つオン抵抗の低いパワーMO8
FETが要望されている。 〔従来の技術〕 従来開発されているパワーMO8FETのうちS OI
 (Silicon On In5ulator)構造
のものの従来構造を模式的に示したのが第4図の側断面
図で、図中、lは半導体基板、2は下地絶縁膜、3は半
導体層(例えばp−型)、4はゲート絶縁膜、5はゲー
ト電極、6はソース拡散領域(例えば n“型)、7は
ドレイン拡散領、域(例えばn+型)、8はオフセット
低濃度領域(例えばn−型)、A。trはオフセット部
を示している。 上記Sol構造においては、素子形成領域の半導体層3
が下地絶縁膜2上に形成されているために、横方向の素
子分離を行うことにより個々の素子が電気的に完全に分
離される。そのため素子形成領域の半導体層3を薄くす
ることにより、図中のオフセット部Aattを上下(厚
さ)方向に容易に完全空乏化することができ、−度この
部分が完全空乏化すると、ドレイン電圧を更に上げても
縦方向の電界は増大しないために、バルク半導体に直接
形成したMOSFETのようなドレイン拡散領域7と基
板1間の接合ブレークダウンが起こらない。そこでバル
ク半導体即ち半導体基板に直接形成されるものに比べて
高ドレイン耐圧を有するMOSFETが形成される。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしSOI構造のオフセットゲート型パワーMO8F
ETにおいては、下地絶縁膜2が多くは高絶縁耐力を有
する熱酸化膜により形成され余り厚く出来ないために、
上記従来構造において、ドレイン拡散領域7に高電圧が
印加された際には、第5図に示すように、ドレイン拡散
領域7近傍の半導体層3中にも上記高電圧による高い電
位差に起因する強い電界Eか生じ、これによってドレイ
ン拡散領域7の接合にアバランシェ・ブレークダウン(
AB)が起こりドレイン耐圧が低下する。そのために、
需要を十分に満たすような高耐圧の素子が得られないと
いう問題があった。 また上記従来の構造においては、オン状態の時ソース拡
散領域6とドレイン拡散領域7間に流れる電流はオフセ
ット低濃度領域8の抵抗(オン抵抗)で規定され、駆動
電流が制限されるという問題もあった。 そこで本発明は、SOI構造のオフセットゲート型MO
8FETのドレイン耐圧を向上させ、しかもオン電流の
増大を同時に図ることを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 上記課題は、半導体基板と、該半導体基板上に設けられ
た下地絶縁膜と、該下地絶縁膜上に設けられた半導体層
と、該半導体層に相離間して形成されたソース拡散領域
及びドレイン拡散領域と、該ソース拡散領域と該ドレイ
ン拡散領域の離間部に、該ドレイン拡散領域に接し、且
つ該ソース拡散領域から離間して形成されたオフセット
領域と、該半導体層上に形成されたゲート絶縁膜と、該
ソース拡散領域と該オフセット領域との離間部上の該ゲ
ート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、該ドレイン拡
散領域とオフセット領域の直下部に選択的に、絶縁膜を
介し隣接して設けられたドレイン下部電極とを有し、該
ドレイン下部電極がインバータを介して該ゲート電極に
電気的に接続されている本発明による半導体装置によっ
て解決される。 〔作 用〕 第1図は本発明の原理説明用模式図で、図中、(a)は
オフ状態、(b)はオン状態、■は半導体基板、2は下
地絶縁膜、3は半導体層、4はゲート絶縁膜、7はドレ
イン拡散領域、8はオフセット低濃度領域、9はドレイ
ン下部電極、lOは絶縁膜を示す。 本発明によれば第1図(a)及び(b)に示すように、
ドレイン拡散領域7及びその近傍の半導体層3の下部に
絶縁膜lOを介し隣接してドレイン下部電極9を設け、
MOSFETのオフ状態においては、同図(a)に示す
ように、ドレイン拡散領域7に印加される例えば高電位
VCCと同じVCC電位を上記ドレイン下部電極9にイ
ンバータを介して印加し、ドレイン拡散領域7と見掛は
上の基板(本来の基板lではない)間の電位差を無くし
て、この電位差に起因するドレイン−基板間の強電界に
よるドレイン接合のアバランシェブレークダウンを防止
し、ソース−ドレイン間耐圧を上昇させる。 またFETのオン状態においては、同図(b)に示すよ
うに、ドレイン下部電極9にドレイン拡散領域7に印加
される例えばV。C電位と逆の低電位Vss電位をイン
バータを介して印加し、このドレイン拡散領域7に対し
て大きな電位差を有する上記ドレイン下部電極9によっ
てドレイン接合部に強い電界(E)を形成し、この強電
界(E)によりドレイン接合にアバランシェブレークダ
ウン(AB)を起こさる。そしてこれによって発生した
キャリア(+)または(−)をソース−ドレイン間の通
電に寄与せしめてオン電流を増大(オン抵抗を減少)さ
せる。 以上により、SOI構造のオフセットゲート型MO8F
ETのドレイン耐圧を向上させ、しかもオン電流の増大
を同時に図ることができる。 〔実施例〕 以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。 第2図は本発明の一実施例の模式図で、(a)は回路図
、(blは側断面図、第3図は本発明の他の実施例の模
式図で、(a)は回路図、(b)は平面図、(C)はA
A矢視断面図である。 企図を通じ同一対象物は同一符合で示す。 第2図は単一(n)チャネルMO8による増幅回路に本
発明を適用した一実施例である。 図において、 lは半導体基板、 2は熱酸化により形成した厚さ1μm程度の5iOzか
らなる下地酸化膜、 3A、3Bは多結晶シリコン層をレーザビーム照射によ
り再結晶化した半導体層、 3Afl、3B、及び3B、はそれぞれ選択的の不純物
をイオン注入して形成したl X 10”am−’程度
の不純物濃度を有する第1のn−型半導体層、第2のn
−型半導体層及びp−型半導体層、4は熱酸化により形
成された厚さ500〜100OA程度のゲート酸化膜、 5A、5B+、5B!は高導電性を付与した多結晶シリ
コンからなるゲート電極、 6A、、6B、はそれぞれゲート電極の側面に整合して
形成されたlo I I、、、 t o 10程度の不
純物濃度を有するn+型ソース拡散領域、 6B、はゲート電極の側面に整合して形成された1ol
ll、、t6!(l程度の不純物濃度を有するp”型ソ
ース拡散領域、 ?A、、7B、はそれぞれレジストマスク等を用いゲー
ト電極直下部から離間して形成された10目〜xotO
程度の不純物濃度を有するn+型ドレイン拡散領域、 7B、は同じくゲート電極直下部から離間して形成され
た1olS−to!O程度の不純物濃度を有するp+型
ドレイン拡散領域、 8A、、8B、はそれぞれ一端部がゲート電極に整合し
他端部がドレイン拡散領域内に包含されて形成された2
〜3XlO”程度の不純物濃度を有するn型オフセット
低濃度領域、 8B。は一端部がゲート電極に整合し他端部がドレイン
拡散領域内に包含されて形成された2〜3X10”程度
の不純物濃度を有するp型オフセット低濃度領域、 9は高導電性を付与した多結晶シリコン、高融点金属或
いは高融点金属シリサイド等からなり、主トランジスタ
(T1)のドレイン拡散領域及びその近傍領域の下部に
選択的に設けられた厚さ200OA程度のドレイン下部
電極、 10はドレイン下部電極と半導体層とを絶縁するCCV
D−3to等による厚さ3000A程度の層間絶縁膜、
11は燐珪酸ガラス(PSG)からなる厚さ1μm程度
の被覆絶縁膜、 12は配線コンタクト窓、 13Gl、13Gx、13G!はアルミニウム等からな
るゲート配線、 13s+、 13s2.13ssは同じくソース配線、
13D+、13D、、13Dsは同じくドレイン配線、
D、は入力信号またはその端子、 Demlは出力端子、 Vccは高電位電源、 ■、8は接地電源、 Rtは負荷抵抗、 T1は増幅用のnチャネル型主トランジスタ、Tomは
nチャネル型副トランジスタ、T□はpチャネル型側ト
ランジスタ INVはドレイン下部電極電圧印加用インバータを示し
ている。 上記構成において、主トランジスタ(T1)を動作させ
る入力信号D Imが同時にドレイン下部電極電圧印加
用インバータINVにも入力される。そしてこの信号D
IMが
[Summary] Regarding the improvement of the element structure of semiconductor devices, especially power MO8FETs with an SOI structure, we have developed a power MO8FET with a Sol structure and an offset gate type.
In order to improve the drain breakdown voltage of the FET and increase the on-current at the same time, a semiconductor substrate, a base insulating film provided on the semiconductor substrate, and a semiconductor layer provided on the base insulating film are used. , a source diffusion region and a drain diffusion region formed apart from each other in the semiconductor layer, and a space between the source diffusion region and the drain diffusion region, in contact with the drain diffusion region and spaced apart from the source diffusion region. a gate insulating film formed on the semiconductor layer; a gate electrode provided on the gate insulating film on a space between the source diffusion region and the offset region; A lower drain electrode is selectively provided directly below the diffusion region and the offset region adjacent to each other through an insulating film, and the lower drain electrode is electrically connected to the gate electrode via an inverter. configured. [Industrial Application Field] The present invention relates to semiconductor devices, particularly power MO8F with Sot structure.
This article relates to improvements in the element structure of ET. Demand for ICs incorporating power MO8FETs is increasing in applications that require high voltage and advanced control, such as display panel drives and direct motor drives, and they have higher drain withstand voltage and lower on-resistance. low power MO8
FET is required. [Conventional technology] Among the conventionally developed power MO8FETs, SOI
The conventional structure of the (Silicon On In5ulator) structure is schematically shown in the side cross-sectional view of FIG. ), 4 is a gate insulating film, 5 is a gate electrode, 6 is a source diffusion region (e.g. n" type), 7 is a drain diffusion region (e.g. n+ type), and 8 is an offset low concentration region (e.g. n-type). , A. tr indicates an offset portion. In the above Sol structure, the semiconductor layer 3 in the element formation region
is formed on the base insulating film 2, the individual elements can be completely electrically isolated by performing element isolation in the lateral direction. Therefore, by thinning the semiconductor layer 3 in the element formation region, the offset portion Aatt in the figure can be easily completely depleted in the vertical (thickness) direction. Since the vertical electric field does not increase even if the voltage is further increased, junction breakdown between the drain diffusion region 7 and the substrate 1 does not occur as in a MOSFET formed directly on a bulk semiconductor. Therefore, a MOSFET is formed that has a higher drain breakdown voltage than a bulk semiconductor, that is, a MOSFET that is formed directly on a semiconductor substrate. [Problem to be solved by the invention] However, the offset gate type power MO8F with SOI structure
In ET, the underlying insulating film 2 is often formed of a thermal oxide film having high dielectric strength and cannot be made very thick.
In the above conventional structure, when a high voltage is applied to the drain diffusion region 7, as shown in FIG. An electric field E is generated, which causes avalanche breakdown (
AB) occurs and the drain breakdown voltage decreases. for that,
There has been a problem in that it has not been possible to obtain elements with a high withstand voltage that satisfactorily meet the demand. Furthermore, in the conventional structure described above, the current flowing between the source diffusion region 6 and the drain diffusion region 7 in the on state is determined by the resistance (on resistance) of the offset low concentration region 8, and there is also the problem that the drive current is limited. there were. Therefore, the present invention proposes an offset gate type MO with an SOI structure.
The purpose is to improve the drain breakdown voltage of 8FET and increase the on-current at the same time. [Means for Solving the Problem] The above problem is such that a semiconductor substrate, a base insulating film provided on the semiconductor substrate, a semiconductor layer provided on the base insulating film, and a phase separation between the semiconductor layer. an offset region formed in a space between the source diffusion region and the drain diffusion region, in contact with the drain diffusion region and spaced apart from the source diffusion region; A gate insulating film formed on the semiconductor layer, a gate electrode provided on the gate insulating film on a spaced part between the source diffusion region and the offset region, and directly below the drain diffusion region and the offset region. A semiconductor device according to the present invention selectively includes a lower drain electrode provided adjacently through an insulating film, and the lower drain electrode is electrically connected to the gate electrode via an inverter. be done. [Function] Fig. 1 is a schematic diagram for explaining the principle of the present invention, in which (a) is an off state, (b) is an on state, ■ is a semiconductor substrate, 2 is a base insulating film, and 3 is a semiconductor layer. , 4 is a gate insulating film, 7 is a drain diffusion region, 8 is an offset low concentration region, 9 is a drain lower electrode, and lO is an insulating film. According to the present invention, as shown in FIGS. 1(a) and (b),
A drain lower electrode 9 is provided adjacent to the lower part of the drain diffusion region 7 and the semiconductor layer 3 in the vicinity thereof with an insulating film 1O interposed therebetween,
In the OFF state of the MOSFET, as shown in FIG. 2(a), for example, the same VCC potential as the high potential VCC applied to the drain diffusion region 7 is applied to the drain lower electrode 9 via an inverter, and the drain diffusion region 7 and the apparent upper substrate (not the original substrate 1) to prevent avalanche breakdown of the drain junction due to the strong electric field between the drain and the substrate caused by this potential difference, and to Increases pressure resistance. Further, in the ON state of the FET, as shown in FIG. 2B, for example, V is applied to the drain diffusion region 7 to the lower drain electrode 9. A low potential Vss potential opposite to the C potential is applied via an inverter, and a strong electric field (E) is formed at the drain junction by the drain lower electrode 9 having a large potential difference with respect to the drain diffusion region 7. The electric field (E) causes avalanche breakdown (AB) at the drain junction. The carriers (+) or (-) generated thereby contribute to current flow between the source and the drain, thereby increasing the on-current (reducing the on-resistance). As described above, offset gate type MO8F with SOI structure
It is possible to improve the drain breakdown voltage of the ET and increase the on-current at the same time. [Example] The present invention will be specifically described below with reference to illustrated examples. FIG. 2 is a schematic diagram of one embodiment of the present invention, (a) is a circuit diagram, (bl is a side sectional view, and FIG. 3 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention, (a) is a circuit diagram. Figure, (b) is a plan view, (C) is A
It is a sectional view taken along arrow A. Identical objects are designated by the same reference numerals throughout the plan. FIG. 2 shows an embodiment in which the present invention is applied to an amplifier circuit using a single (n) channel MO8. In the figure, l is a semiconductor substrate, 2 is a base oxide film made of 5iOz with a thickness of about 1 μm formed by thermal oxidation, 3A and 3B are semiconductor layers obtained by recrystallizing a polycrystalline silicon layer by laser beam irradiation, 3Afl, 3B , and 3B are a first n-type semiconductor layer and a second n-type semiconductor layer each having an impurity concentration of about l×10"am-' formed by selectively ion-implanting impurities.
- type semiconductor layer and p- type semiconductor layer, 4 is a gate oxide film with a thickness of about 500 to 100 OA formed by thermal oxidation, 5A, 5B+, 5B! 6A, 6B are gate electrodes made of polycrystalline silicon with high conductivity, and 6A, 6B are n+ type gate electrodes having an impurity concentration of about 10 to 10, respectively. The source diffusion region, 6B, is a 1ol layer formed in alignment with the sides of the gate electrode.
ll,,t6! (The p'' type source diffusion regions with an impurity concentration of about 1, ?A, , 7B are the 10th to
The n+ type drain diffusion region 7B, which has an impurity concentration of about 1olS-to!, is also formed apart from directly below the gate electrode. The p+ type drain diffusion regions 8A, 8B, each having an impurity concentration of approximately O, are formed with one end aligned with the gate electrode and the other end included within the drain diffusion region.
The n-type offset low concentration region 8B has an impurity concentration of about 2 to 3X10'' and is formed with one end aligned with the gate electrode and the other end included in the drain diffusion region. 9 is made of polycrystalline silicon imparted with high conductivity, a refractory metal, a refractory metal silicide, etc., and is selected below the drain diffusion region of the main transistor (T1) and its neighboring region. 10 is a CCV for insulating the lower drain electrode and the semiconductor layer.
Interlayer insulation film with a thickness of about 3000A by D-3to etc.
11 is a coating insulating film made of phosphosilicate glass (PSG) with a thickness of about 1 μm, 12 is a wiring contact window, 13Gl, 13Gx, 13G! is the gate wiring made of aluminum etc., 13s+, 13s2.13ss are the source wiring,
13D+, 13D, 13Ds are also drain wiring,
D is the input signal or its terminal, Deml is the output terminal, Vcc is the high potential power supply, ■, 8 is the ground power supply, Rt is the load resistance, T1 is the n-channel type main transistor for amplification, Tom is the n-channel type sub-transistor , T□ indicates a p-channel type side transistor INV, which is an inverter for applying a voltage to the lower drain electrode. In the above configuration, the input signal D Im for operating the main transistor (T1) is simultaneously input to the inverter INV for applying voltage to the lower drain electrode. And this signal D
I.M.

〔0〕即ち−oVの場合、主トランジスタ(T1
)はオフになり、そのドレイン拡散領域?A、にVc。 電圧が印加され出力端子り。、にVCC電圧が出力され
、それと共にドレイン下部電極電圧印加用インバータI
NVのpチャネルトランジスタ(Tt−)がオンになり
、nチャネルトランジスタ(Tt、)がオフになって主
トランジスタ(T1)のドレイン下部電極9にもvcc
電位が印加される。 従って主トランジスタ(T1)のドレイン拡散領域?A
、とその下部に隣接して配設されたドレイン下部電極9
との電位差が0になり、ドレイン拡散領域7A、の接合
付近に強い電界が形成されることがなく、接合のアバラ
ンシェブレークダウンが防止され、本来の高い接合耐圧
に見合った高いドレイン耐圧が得られる。 また入力信号D1が〔l〕即ち+5vの場合、主トラン
ジスタ(T1)はオンしてそのソース拡散領域6A、と
ドレイン拡散領域7A、との間にチャネル部及びn型オ
フセット低濃度領域8A、を介してオン電流が流れるが
、この際、インバータ(INV)のpチャネルトランジ
スタ(T□)がオフになり、nチャネルトランジスタ(
T□)がオンになって主トランジスタ(Tt)のドレイ
ン下部電極9にVSS電位が印加されて、初期にVCC
電位が印加されているドレイン拡散領域7A、との間に
強い電界が形成され、ドレイン接合がアバランシェブレ
ークダウンを起こし、これによって形成されたキャリア
(+)がソース拡散領域6A、に流れ込んでオン電流に
寄与し、その分、従来のチャネル電流のみの場合よりオ
ン電流が増大する。 なお上記構成において、従来150V程度しか得られな
かった素子のドレイン耐圧を200V以上に高め、且つ
30mA程度しか得られなかったオン電流を60mA程
度に増大させることができた。 第3図はCMOSインバータに本発明を適用した他の実
施例を示す回路図(a)、平面図(b)及びA−A断面
図(C)である。 図において、 101は半導体基板、102は下地酸化膜、103A、
、103B、はn−型半導体層、103A、 、103
B、はp−型半導体層、104はゲート酸化膜、105
はゲート電極、106A、 、106B、はn+型ソー
ス拡散領域、106A、 、106B、はp+型ソース
拡散領域、107A。 、107B、はn+型ドレイン拡散領域、107A、、
107B、はp+型ドレイン領域、108A、 、10
8B、はn型オフセット低濃度領域、108A、、 1
08B、はp型オフセット低濃度領域、109はドレイ
ン下部電極、llOは層間絶縁膜、lllは被覆絶縁膜
、12は配線コンタクト窓、113は金属配線、D。 は入力信号またはその端子、Dealは出力端子、Vo
oは高電位電源、Vssは接地電源、T、は外部制御用
の主インバータを構成するnチャネル型主トランジスタ
、Tlpは同じくpチャネル型主トランジスタ、T2+
+はドレイン下部電極電圧印加用の副インバータを構成
するnチャネル型副トランジスタ、Tapは同じくpチ
ャネル型副トランジスタ、INvlは外部制御用の主イ
ンバータ、INV、はドレイン下部電極電圧印加用の副
インバータを示している。 この構成においては、入力端子(D、、)にOVの信号
が入力された際、主インバータ(INVI)のTlpが
オンし、TI+がオフになってD611LにVCC電位
が出力され、また主インバータ(INV、)のn+型ド
レイン拡散領域107A、とp−型半導体層103A、
間の接合にVCCに対応する高電圧が印加されるが、こ
の際同時に副インバータ(INV2)も同様に動作して
主インバータ(INVI)のドレイン下部電極109に
も同様にV。。電位が印加されるので、上記ドレイン接
合に基板に向かう高電界が形成されることがなくなり、
接合のアバランシェブレークダウンが防止され上記n+
型ドレイン領域107A。 の接合耐圧が向上する。 上記作用は主インバータ(INV、)のpチャネルトラ
ンジスタTipがオフする際にも同様である。 また、D I++に[1)の信号即ち+5Vが入力され
て主インバータ(INVI)のnチャネル型上トランジ
スタTeaがオンする際、同一人力信号により副インバ
ータ(INV2)のnチャネル型副トランジスタTa1
1もオンしてドレイン下部電極109に上記主トランジ
スタT、。のn+型ドレイン拡散領域107A。 と等しいVS11電位が印加されるが、この際、同図(
b)から明らかなように、副インバータ(INVt)を
主インバータ(INVI)に比べて小型小容量に構成す
ることにより、主トランジスタのドレイン拡散領域10
’ilA、に比べてドレイン下部電極109の電位の切
り換えの方を速くし、それにより過渡的にドレイン領域
107A、の接合にアバランシェブレークダウンを発生
させ、そこに生じたキャリアを徐々に立ち上がるチャネ
ルを介しての電流に加えることによってオン電流の立ち
上がりが速められる。 上記作用は、主インバータ(rNVI)のpチャネル型
土トランジスタTlpがオンする際においても同様であ
り、上記各々のトランジスタのオン電流の立ち上がりの
促進により、主インバータ(INVI)のスイッチング
速度の向上が図れるという効果が得られる。 〔発明の効果〕 以上説明のように本発明によれば、SOI構造のオフセ
ットゲート型MO8FETのドレイン耐圧を向上させ、
しかもオン電流の増大を同時に図ることができるので、
上記MOSFETを用いた半導体ICの駆動能力及び動
作速度を高めることができる。
[0] That is, in the case of -oV, the main transistor (T1
) is that drain diffusion region off? A, Vc. Voltage is applied to the output terminal. , the VCC voltage is output to the drain lower electrode voltage applying inverter I.
The p-channel transistor (Tt-) of NV is turned on, the n-channel transistor (Tt, ) is turned off, and the drain lower electrode 9 of the main transistor (T1) is also connected to vcc.
A potential is applied. Therefore, the drain diffusion region of the main transistor (T1)? A
, and a drain lower electrode 9 disposed adjacent to the lower part thereof.
Since the potential difference between the drain diffusion region 7A and the drain diffusion region 7A becomes 0, a strong electric field is not formed near the junction of the drain diffusion region 7A, and avalanche breakdown of the junction is prevented, and a high drain breakdown voltage commensurate with the originally high junction breakdown voltage can be obtained. . Further, when the input signal D1 is [l], that is, +5V, the main transistor (T1) is turned on and a channel portion and an n-type offset low concentration region 8A are formed between its source diffusion region 6A and drain diffusion region 7A. On-current flows through the inverter (INV), but at this time, the p-channel transistor (T□) of the inverter (INV) is turned off, and the n-channel transistor (
T□) is turned on, VSS potential is applied to the drain lower electrode 9 of the main transistor (Tt), and VCC
A strong electric field is formed between the drain diffusion region 7A to which a potential is applied, the drain junction causes avalanche breakdown, and carriers (+) formed thereby flow into the source diffusion region 6A, increasing the on-current. , and the on-current increases accordingly compared to the conventional case of only channel current. In addition, in the above configuration, it was possible to increase the drain breakdown voltage of the element, which could conventionally only be obtained at about 150 V, to 200 V or more, and to increase the on-current, which was only about 30 mA, to about 60 mA. FIG. 3 is a circuit diagram (a), a plan view (b), and an A-A sectional view (C) showing another embodiment in which the present invention is applied to a CMOS inverter. In the figure, 101 is a semiconductor substrate, 102 is a base oxide film, 103A,
, 103B are n-type semiconductor layers, 103A, , 103
B, p-type semiconductor layer, 104, gate oxide film, 105
106A, 106B are n+ type source diffusion regions, 106A, 106B are p+ type source diffusion regions, and 107A are gate electrodes. , 107B are n+ type drain diffusion regions, 107A, .
107B, p+ type drain region, 108A, , 10
8B, n-type offset low concentration region, 108A, 1
08B is a p-type offset low concentration region, 109 is a drain lower electrode, llO is an interlayer insulating film, ll is a covering insulating film, 12 is a wiring contact window, 113 is a metal wiring, and D. is the input signal or its terminal, Deal is the output terminal, Vo
o is a high potential power supply, Vss is a ground power supply, T is an n-channel type main transistor that constitutes the main inverter for external control, Tlp is also a p-channel type main transistor, T2+
+ is an n-channel sub-transistor that constitutes a sub-inverter for applying voltage to the lower drain electrode, Tap is also a p-channel sub-transistor, INvl is a main inverter for external control, and INV is a sub-inverter for applying voltage to the lower drain electrode. It shows. In this configuration, when the OV signal is input to the input terminals (D, ,), Tlp of the main inverter (INVI) is turned on, TI+ is turned off, VCC potential is output to D611L, and the main inverter (INVI) is (INV,) n+ type drain diffusion region 107A and p- type semiconductor layer 103A,
A high voltage corresponding to VCC is applied to the junction between them, but at the same time, the sub-inverter (INV2) also operates in the same way, and the drain lower electrode 109 of the main inverter (INVI) also receives V. . Since a potential is applied, a high electric field directed toward the substrate is not formed at the drain junction, and
Avalanche breakdown of the junction is prevented and the above n+
Type drain region 107A. The junction breakdown voltage is improved. The above operation is similar when the p-channel transistor Tip of the main inverter (INV, ) is turned off. Further, when the signal [1], that is, +5V is input to D I++ and the n-channel type upper transistor Tea of the main inverter (INVI) is turned on, the n-channel type upper transistor Tea of the sub-inverter (INV2) is turned on by the same human input signal.
1 is also turned on and the main transistor T is connected to the lower drain electrode 109. n+ type drain diffusion region 107A. A VS11 potential equal to is applied, but at this time, in the same figure (
As is clear from b), by configuring the sub-inverter (INVt) to be smaller and smaller in capacity than the main inverter (INVI), the drain diffusion region 10 of the main transistor is
'ilA, the potential of the lower drain electrode 109 is switched faster than that of the lower drain electrode 109, thereby transiently causing avalanche breakdown at the junction of the drain region 107A, and causing the carriers generated there to gradually rise into a channel. The rise of the on-current is accelerated by adding the current to the current through the capacitor. The above effect is the same when the p-channel type soil transistor Tlp of the main inverter (rNVI) is turned on, and by promoting the rise of the on-current of each of the above transistors, the switching speed of the main inverter (INVI) is improved. The effect of being able to achieve this goal is obtained. [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the drain breakdown voltage of the SOI structure offset gate type MO8FET is improved,
Moreover, since it is possible to increase the on-current at the same time,
The driving ability and operating speed of a semiconductor IC using the above MOSFET can be increased.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の原理説明用模式図で、(a)はオフ状
態、(b)はオン状態、 第2図は本発明の一実施例の模式図で、(a)は回路図
、(b)は側断面図、 第3図は本発明の他の実施例の模式図で、(a)は回路
図、(b)は平面図、(C)はA−A断面図、第4図は
従来構造の模式側断面図、 第5図は従来構造の問題点を示す図 である。 図において 1は半導体基板、 2は下地絶縁膜、 3は半導体層、 4はゲート絶縁膜、 7はドレイン拡散領域、 8はオフセット低濃度領域、 9はドレイン下部電極、 lOは絶縁膜 を示す。 ((W)オフ状態 (b)オン状旭 杢発明の原理説明用預式図 (α)回 路 図 (b)側断面図 /15宏明の一実施例の模式図
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the principle of the present invention, in which (a) is an OFF state, (b) is an ON state, and FIG. 2 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention. (a) is a circuit diagram, (b) is a side sectional view, FIG. 3 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention, (a) is a circuit diagram, (b) is a plan view, and (C) is an A -A sectional view, FIG. 4 is a schematic side sectional view of the conventional structure, and FIG. 5 is a diagram showing problems of the conventional structure. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a base insulating film, 3 is a semiconductor layer, 4 is a gate insulating film, 7 is a drain diffusion region, 8 is an offset low concentration region, 9 is a drain lower electrode, and lO is an insulating film. ((W) OFF state (b) ON state Asahimoku A schematic diagram for explaining the principle of the invention (α) Circuit diagram (b) Side sectional view / 15 Schematic diagram of one embodiment of Hiroaki

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体基板と、 該半導体基板上に設けられた下地絶縁膜と、該下地絶縁
膜上に設けられた半導体層と、 該半導体層に相離間して形成されたソース拡散領域及び
ドレイン拡散領域と、 該ソース拡散領域と該ドレイン拡散領域の離間部に、該
ドレイン拡散領域に接し、且つ該ソース拡散領域から離
間して形成されたオフセット領域と、 該半導体層上に形成されたゲート絶縁膜と、該ソース拡
散領域と該オフセット領域との離間部上の該ゲート絶縁
膜上に設けられたゲート電極と、 該ドレイン拡散領域とオフセット領域の直下部に選択的
に、絶縁膜を介し隣接して設けられたドレイン下部電極
とを有し、 該ドレイン下部電極がインバータを介して該ゲート電極
に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置
[Scope of Claims] A semiconductor substrate, a base insulating film provided on the semiconductor substrate, a semiconductor layer provided on the base insulating film, and a source diffusion region formed in a spaced manner in the semiconductor layer. and a drain diffusion region, an offset region formed in a space between the source diffusion region and the drain diffusion region, in contact with the drain diffusion region and spaced apart from the source diffusion region, and an offset region formed on the semiconductor layer. a gate insulating film, a gate electrode provided on the gate insulating film on a spaced part between the source diffusion region and the offset region, and an insulating film selectively provided directly below the drain diffusion region and the offset region. and a drain lower electrode provided adjacent to the drain lower electrode via an inverter, the drain lower electrode being electrically connected to the gate electrode via an inverter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6191408B1 (en) 1998-04-15 2001-02-20 Honda Giken Koygo Kabushiki Kaisha Photosensor signal processing apparatus
US6774440B1 (en) 1997-05-30 2004-08-10 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method for driving the same

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