JPH0478170A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0478170A
JPH0478170A JP19227890A JP19227890A JPH0478170A JP H0478170 A JPH0478170 A JP H0478170A JP 19227890 A JP19227890 A JP 19227890A JP 19227890 A JP19227890 A JP 19227890A JP H0478170 A JPH0478170 A JP H0478170A
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JP
Japan
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insulating film
layer
conductivity type
offset layer
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP19227890A
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English (en)
Inventor
Shinichi Kawai
川合 眞一
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] デイスプレィ駆動用或いはメカトロニクス用として用い
られる高耐圧素子の性能を向上させた半導体装置に関し
、 オフセット層の形成にエネルギビームの選択的照射を不
必要とし、製造プロセスが容易で、閾値電圧のバラツキ
を生じない半導体装置を提供することを目的とし、 半導体基板と、前記半導体基板上に選択的に形成され、
素子領域を画定する素子分離絶縁膜と、前記素子領域表
面に形成された第1導電型ソース拡散層と、前記素子領
域の、前記第1導電型ソース拡散製に隣接した領域上に
ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲ
ート絶縁I?!!!を介して前記ゲート電極に隣接し、
前記素子領域表面に接して、前記素子分離絶縁膜上部に
まで・形成された低濃度の第2導電型オフセット層と、
前記ゲート#l!縁膜を介して前記ゲート電極にq4接
し、前記第2導電型オフセット層上部に形成された低濃
度の第1導電型オフセット層と、前記第1導電型オフセ
ット層と第2導電型オフセット層とに接して前記素子分
離絶縁膜上に形成された第1導電型ドレイン拡散層とを
有するように構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は、デイスプレィ駆動用或いはメカトロニクス用
として用いられる高耐圧素子の性能を向上させた半導体
装置に関する。
[従来の技術] 高電圧駆動装置の駆動用回路には、200■程度の電圧
をドレイン側に加えてスイッチング動作を行うMOSF
ETが用いられている。このMOSFETは、ドレイン
側に高い電圧を保持できるだけの耐圧を有することが必
要である。
しかし、通常のMOS F ETのようなゲートとドレ
インがVQ接する構造であると、高い耐圧を保持させる
ことができず、局所的に電界が集中することにより素子
が破壊される場合がある。
そこで、オフセットゲート型MO3FETが用いられる
。オフセットゲート型MOS F ETは、ゲート−ド
レイン間にオフセット層を設け、ゲート−ドレイン間に
一定の距離を持たせることにより電界を緩和させたもの
である。このオフセット層を設けたことにより、ドレイ
ン−ゲート間若しくはドレイン−チャネル間になだらか
な電位勾配を形成することができ、局所的な電界の集中
を避けることができる。
従来のオフセットゲート型MO3FETを第4図を用い
て説明する。
第4図に示すオフセットゲート型MO3FETは、半導
体基板1上のS t O2#e縁模20上に累イを形成
したSOI楕遺構造本m造としている。
絶縁膜20上にP型土導体層12が形成され、P型土導
体層12は片側をn型ソース拡散層8に接し、もう片側
をn−型オフセット層5およびp型オフセット層6に接
し、n−型オフセフl−層5およびP−型オフセット層
6はn型ドレイン拡散層9に接する。
ここでn−型オフセットWI5およびP−型オフセット
層6は、ゲート絶縁膜3直下に上下2層構造で形成され
ている。
ゲート電極4は、n型ソース拡散層8とn−型オフセッ
ト層5に挟まれたP型半導体層12上部にゲート絶縁W
!j!3を介して形成されている。 次に動作を説明す
る。
ゲート電極4とn型ドレイン拡散層9間のn型オフセッ
ト層5とp−型オフセット層6で形成された領域をオフ
セット層7とする。
オフセット層7の厚さを薄くすると、ドレイン電圧印加
時にn−型オフセット層5とそ力面下のP−型オフセッ
ト層6によって構成される縦型pn接合は、基板面に対
し垂直方向に容易に全域空乏化される。この時ドレイン
電圧のρn接合空乏化に要する電圧との差分は、空乏化
された縦型Pn接合の横方向電界の増大に寄与する。こ
のためオフセット層7の基板面に対し水平方向の長さを
長くすることにより、容易にドレイン耐圧を高くするこ
とができる。
また、縦型pn接合が基板面に対し垂直方向に容易に全
域空乏化することから、オフセット層7の厚さを薄くす
れば、上記の全域空乏化の状態を保持したままn−型オ
フセント層5とp−型オフセット層6の不純物濃度を高
くすることができ、ドレイン耐圧を高くしなままでオン
抵抗を下げることか可能になる(特願昭52−5285
7>。
このような効果は、オフセット層7がゲート絶縁膜3及
び基板側絶縁膜20に挟まれて完全に孤立し、さらに縦
型pn接合の厚さを十分に薄くすることができるという
SOI楕遺構造り達成される。
またオフセント層7を多結晶シリコンで形成することに
より、大きなドレイン耐圧を得ている。
こnについては、絶縁膜上に多結晶シリコンを堆積し、
エネルギビームにより再結晶化する溶融Solプロセス
を用い、この時オフセット層7のみは溶融単結晶化せず
に多結晶シリコンのまま残すという方法がすでに考案さ
れている(特願昭63−58721号)。
L発明が解決しようとする探訪1 上記のようにSOI型オフセットゲートMO3FETは
高耐圧、低オン抵抗素子構造として優れており、特にオ
フセット層7の多結晶化によりさらに耐圧向上が望める
しかし前述のようなオフセット層7のみを溶融単結晶化
せずに多結晶半導体層の状態で保つことは、エネルギビ
ームの選択的照射を必要とし、IC化した場合のレイア
ウトによっては製造プロセスが困難になるという問題が
ある。
またゲート電極下のチャネル領域についても、多結晶シ
リコンの再結晶化層でこれを形成すると閾値電圧のバラ
ツキなどの問題を生じる。
本発明の目的は、オフセット層の形成にエネルギビーム
の選択的照射を不必要とし、製造プロセスが容易で、閾
値電圧のバラツキを生じない半導体装置を堤供すること
にある。
9課題を解決するための手段j 上記目的は、半導体基板と、前記半導体基板上に選択的
に形成され、素子領域を画定する素子分離絶縁膜と、前
記素子領域表面に形成された第1導電型ソース拡散層と
、前記素子領域の、前記第1導電型ソース拡散層に隣接
した領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電
極と、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に隣接
し、前記素子領域上部に接して、前記素子分離絶縁膜上
部にまで形成された低濃度の第2導電型オフセット層と
、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に隣接し、
前記第2導電型オフセット層上部に形成された低:a変
の第1導電型τフセ・ソト層と、前記第1導電型オフセ
ット層と第2導電型オフセ・・lトルとに接して前記素
子分離絶縁膜上に形成された第1導電型ドレイン拡散層
とを有することを特徴とする半導体装置によって達成さ
れる。
[作用] 本発明によれば、オフセット層の形成に必要なエネルギ
辷−ムの選択的照射を必要とせず製造プロセスが容易で
、かつ閾値電圧のバラツキを生じない半導体装置を実現
できる。
[実施例] 本発明の第1の実施例による半導体装置を第1図を用い
て説明する。
本実施例は、オフセット層及びドレイン拡散層を素子分
離絶縁膜上に形成し、ソース拡散層を素子領域表面に、
ゲート電極を素子領域上に形成したことに特徴がある。
半導体基板1上にLOGO3分離されたSiO2素子分
雌絶縁WA2及び2′か選択的に形成されている。
素子分離絶縁M2上から素子領域である半導体基板1上
部に多結晶シリコンのρ−型オフセット層6が形成され
、P−型オフセット層6上部に同じく多結晶シリコンの
n−型オフセット層5か形成されている。
素子分離絶縁膜2上でn−型オフセット層5とp−型オ
フセット層6とに接してn+型トドレイン拡散層9形成
されている。
n−型オフセット層5とP−型オフセット層6にゲート
絶縁M3を介して接し、半導体基板1上部にゲート絶縁
膜3を介して接している多結晶シリコンのゲート電極4
が形成されている。
ゲート4Ij&極4に対し素子分離絶縁II!2と反対
側に形成された素子分離絶縁WA2’ とゲート電極4
間の半導体基板1表面にn++ソース拡散層8が形成さ
れている。
このように、ゲート電極下のチャネル領域に隣接して半
導体基板と多結晶シリコン層をコンタクトさせ、ニブ)
多結晶シリコン層を素子分離絶縁幌上まで延在させ、こ
nを素子分離絶縁膜上めオフセット層の縦型P!′1接
合としたので、従来オフセント層の形成に必要であった
エネルギビームの選択的照射か不要で 200V級の高
耐圧MO3か容易に形成て′きるようになり、高耐圧素
子として優れた半導体装Wを実現できる。
また、面方位か揃った≠結晶の半導体基板1表面にソー
ス拡散層8及びチャネル領域を形成することができるの
で、その閾値電圧の制御も0゜IV単位で行うことがで
きるようになった。従って、閾値電圧のバラツキの無い
トランジスタを形成て゛き、スイ・ソチング特性の優れ
た半導体装置を実現できる。
第2図に本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す。
まず、p型半導体基板1をLOCOS分離により選択的
に酸化し、厚さ1μm程度の素子分離絶縁WA2及び2
′の形成を行う。次に素子領域の半導体基板1上面に付
着した不要な酸化膜等を薬品処理によって除去し清浄化
を施した後、CVD法を用いて厚さQ、5μm程度の多
結晶シリコン層7′を形成する(同図(a))。
次にこの多結晶シリコン層7′の一部をエツチングによ
り除去し、半導体基板l上部の−゛部から素子分離絶縁
WA2上の一部まで伸びたオフセ・lト層7を形成する
。全体を0.1μm程度熱教化し、ゲート絶縁膜3及び
オフセットNJ7の保護絶縁膜を形成する(同図(b)
)。
この後、CVD法を用いて膜厚が0.5μm程度の多結
晶シリコン膜4′を全面に堆積する(同図(c))。
次に多結晶シリコン膜4′を燐拡散により低抵抗化する
。その後多結晶シリコン膜4′をバターニングし、オフ
セットj17の半導体基板1側端部の保護絶縁膜(ゲー
ト絶縁WR3)と接するゲート電極4を形成する。その
後ゲート電l#!4の保護膜を形成するための26化を
行う(同図(d))。
次に、基板全面にホウ素イオンを加速エネルギ120k
eV、イオン打込み量lXl0”cmにてイオン打込み
を行い、ρ゛型耳フセソト層6を形成する(同図(e)
)。
次に、リンイオンを加速エネル’i” 100 k e
 Vイオン打込み量2X1012cm−”にてイオン打
込みを行いn−型オフセット層うを形成そる(同図(f
))。
更に、レジスト層10をマスクとしてリンイオンを加速
エネル’f’ 100 k e V、イオン打込み量4
X10I5cm−”にてイオン打込みを行い、n++ソ
ース拡散層8及びドレイン拡散層9を形成する(同図(
g))。
次に、レジスト層10を除去した後に窒素雰囲気で85
0″C30分のアニール処理を施しく同図(h))、そ
の後に配線層(図示せず)の形成を行い半導体装置の製
造工程を終了する。
本発明の第2の実施例による半導体装置を第3図を用い
て説明する。
本実施例は、第1の実施例において素子分離絶縁膜上に
形成したオフセット層及びドレイン拡散層を、皇子領域
上に形成したC V D S i O2WA上に形成し
たことに特徴がある。
半導体基vXI上の5in2の素子分離絶縁襖2及び2
′で画定さ几た素子領域から累了分離絶縁Jl!2上部
まで、CVD法を用いて例えば厚さ1μmのCV D 
S i O2膜11が形成されている。
半導体基板1上部からCV D S i 02 W!A
 11上に多結晶シリコンのρ−型オフセント層6が形
成され、P−型オフセ、l−層6上部に多結晶シリコン
のn−型万フセ・ソト層5が形成されている。
CVDSiO2膜11上でn−型オフセット層5とP−
型オフセット層6とに接してn゛型トドレイン拡散層9
形成されている。
n−型オフセント層5とP−型オフセット層6にゲート
絶縁WA3を介して接し5半導体基板1上部にゲート絶
縁膜3を介してゲート電極4が形成されている。
ゲート電f!4に対し素子分離絶縁膜2と反対側に形成
された素子分離絶縁膜2′とゲートth′!f14間の
半導体基板1表面にn+型ソソー拡散!!8が形成され
ている。
こうすることにより、ドレイン直下の絶縁JNIにCV
D5iO□膜11を甲いると、ドレイン直下の絶縁膜層
を容易に厚く形成て′きるのて、ドレイン−半導体基板
間の電位差に起因する強電界を緩和することかできる。
本発明は上記実施例に限らず種々め変形か可能である5 例えば、本実施例においてはNチャネルのオフセットゲ
ートM OS F E、 Tについて説明したか、Pチ
ャネルのオフセットゲートMO3FETに応用すること
も可能である6 「発明の効果] 以上の通り、本発明によれば、オフセット層の形成に必
要な工木ルギビームの選択的照射を必要とせず製造プロ
セスが容易で、かつ閾値電圧のバラツキを生じない半導
体装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例による半導体装置を示す
図、 第2図は本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法の工程図、 第3図は本発明の第2の実施例による半導体装置を示す
図、 第71図は従来の半導体装置を示す図 である。 図において、 1・・・半導体基板 2・・・素子分離絶縁膜 3・・・ゲート絶縁膜 4・・・ゲート電極 4′・・・多結晶シリコン膜 5・・・n−型オフセット層 6・・・p−型オフセット層 7・・・オフセット層 7′・・・多結晶シリコン層 8・・・ソース拡散層 9・・・ドレイン拡散層 lO・・・レジスト層 11・・・CVD5iO□暎 12・・・半導体層 20・・・SiO□絶縁膜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板と、 前記半導体基板上に選択的に形成され、素子領域を画定
    する素子分離絶縁膜と、 前記素子領域表面に形成された第1導電型ソース拡散層
    と、 前記素子領域の、前記第1導電型ソース拡散層に隣接し
    た領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極
    と、 前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に隣接し、前
    記素子領域上部に接して、前記素子分離絶縁膜上部にま
    で形成された低濃度の第2導電型オフセット層と、 前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に隣接し、前
    記第2導電型オフセット層上部に形成された低濃度の第
    1導電型オフセット層と、 前記第1導電型オフセット層と第2導電型オフセット層
    とに接して前記素子分離絶縁膜上に形成された第1導電
    型ドレイン拡散層と を有することを特徴とする半導体装置。 2、請求項1記載の半導体装置において、 前記素子分離絶縁膜は、LOCOS法により形成された
    ことを特徴とする半導体装置。 3、半導体基板と、 前記半導体基板上部にCVD法を用いて形成されたシリ
    コン絶縁膜と、 前記半導体基板表面に形成された第1導電型ソース拡散
    層と、 前記半導体基板の、前記第1導電型ソース拡散層に隣接
    した領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電
    極と、 前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に隣接し、前
    記半導体基板上部に接して、前記シリコン絶縁膜上部に
    まで形成された低濃度の第2導電型オフセット層と、 前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極に隣接し、前
    記第2導電型オフセット層上部に形成された低濃度の第
    1導電型オフセット層と、 前記第1導電型オフセット層と第2導電型オフセット層
    とに接して前記シリコン絶縁膜上に形成された第1導電
    型ドレイン拡散層と を有することを特徴とする半導体装置。
JP19227890A 1990-07-20 1990-07-20 半導体装置 Pending JPH0478170A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007063908A1 (ja) * 2005-11-29 2007-06-07 Sharp Kabushiki Kaisha 半導体装置及びその製造方法

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