JPH05218403A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05218403A
JPH05218403A JP1635592A JP1635592A JPH05218403A JP H05218403 A JPH05218403 A JP H05218403A JP 1635592 A JP1635592 A JP 1635592A JP 1635592 A JP1635592 A JP 1635592A JP H05218403 A JPH05218403 A JP H05218403A
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JP
Japan
Prior art keywords
region
active region
gate
insulating film
gate electrode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1635592A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Nagai
弘昭 永井
Kiyoshi Yasui
清 安井
Hideki Yasuoka
秀記 安岡
Toyomasa Koda
豊正 幸田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Microcomputer System Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Microcomputer System Ltd
Priority to JP1635592A priority Critical patent/JPH05218403A/ja
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の動作特性を向上する。 【構成】 活性領域と非活性領域の境界領域上で、MI
SFETのゲート電極9のゲート長を大きくする。 【効果】 活性領域と非活性領域の境界領域で、ソー
ス、ドレイン領域10間の距離が大きくなる。これによ
り、結晶欠陥によるリークパスの長さが長くなる。ま
た、反転層が形成されにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に、MISFETを有する半導体装置に適用して有効な
技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MOSを有する半導体装置が使用されて
いる。この半導体装置は、半導体基板を主体に構成され
ている。この半導体基板は、単結晶珪素で構成される半
導体基板及びこの半導体基板上にエピタキシャル成長法
で形成した単結晶珪素層の夫々から構成されている。
【0003】前記MOSは、前記半導体基板の活性領域
の主面部またはウェル領域の主面部に設けられている。
前記ウェル領域は、前記半導体基板の主面部に設けられ
ている。前記MOSは、その周囲を素子間分離絶縁膜で
規定されている。この素子間分離絶縁膜は、半導体基板
の非活性領域の主面部に設けられている。この素子間分
離絶縁膜は、窒化珪素膜を耐酸化マスクとして、選択的
に半導体基板またはウェル領域の主面を熱酸化すること
により形成されている。また、この素子間分離絶縁膜の
形成工程と実質的に同一工程で、寄生MOSのオン動作
を低減するために、チャネルストッパ領域を構成する半
導体領域が素子間分離絶縁膜の下部に形成される。この
チャネルストッパ領域を構成する半導体領域は、半導体
基板またはウェル領域と同じ導電型で構成されている。
【0004】前記MOSは、主に、ゲート絶縁膜、ゲー
ト電極、ソース領域とドレイン領域を構成する一対の半
導体領域の夫々から構成されている。前記ゲート絶縁膜
は、酸化珪素膜で構成されている。この酸化珪素膜は、
前記半導体基板の活性領域の主面またはウェル領域の主
面を熱酸化して形成される。前記ゲート電極は、前記ゲ
ート絶縁膜上に設けられている。このゲート電極は、ゲ
ート幅方向において、その両端部が、前記活性領域のゲ
ート絶縁膜上から非活性領域の素子間分離絶縁膜上まで
延在して設けられている。前記素子間分離絶縁膜上の領
域において、ゲート電極には、配線が接続される。ま
た、素子間分離絶縁膜上の領域では、ゲート電極の抵抗
値を低減する目的で、活性領域上のゲート電極のゲート
長(配線幅)よりも、ゲート電極のゲート長(配線幅)
は大きく構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、前記従来技術を検討した結果、以下のような問題
点を見出した。
【0006】前記素子間分離絶縁膜を形成する熱酸化工
程において、熱応力によって、素子間分離絶縁膜の端部
すなわち、活性領域と非性領域との境界領域に結晶欠陥
が発生する。結晶欠陥がある場合には、リークパスが形
成される。このため、活性領域と非活性領域との境界領
域において、ソース領域とドレイン領域との間に結晶欠
陥によるリークパスが形成され、ソース領域とドレイン
領域との間でリーク電流が発生するという問題がある。
【0007】また、前記チャネルストッパ領域を構成す
る半導体領域は、主に、素子間分離絶縁膜の底部を覆う
ように形成されるため、素子間分離絶縁膜の端部すなわ
ち前記活性領域と非性領域との境界領域では、他の領域
よりも不純物濃度が低くなっている。更に、素子間分離
絶縁膜を形成する工程において、活性領域と非活性領域
との境界領域では、半導体基板またはウェル領域の主面
部の不純物濃度が低下する。これらにより、活性領域と
非活性領域の境界領域では、他の領域よりも不純物濃度
が低いので、反転層が形成され易い。一方、この境界領
域上には、MOSのゲート電極が延在しているため、こ
の境界領域は、MOSのチャネル領域の一部を構成して
いる。従って、MOSのチャネル領域の一部の不純物濃
度が低下するので、反転層が形成され易くなり、MOS
のしきい値電圧が低くなるという問題がある。
【0008】本発明の目的は、半導体装置において、動
作特性を向上することが可能な技術を提供することにあ
る。
【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0011】半導体基板の主面部の非活性領域で周囲を
規定された活性領域の主面部に設けられ、ゲート電極の
少なくとも一端が活性領域上から非活性領域上まで延在
し、ソース領域とドレイン領域が前記ゲート電極に対し
て自己整合で設けられたMISFETを有する半導体装
置において、前記活性領域と非活性領域との境界領域上
のゲート電極のゲート長を、活性領域のゲート電極のゲ
ート長より大きくする。
【0012】
【作用】前述した手段によれば、活性領域と非活性領域
との境界領域上において、ゲート電極のゲート長を活性
領域より大きくしたことにより、ソース領域とドレイン
領域との間の距離が大きくなるので、結晶欠陥によるリ
ークパスの長さが長くなる。従って、リークパスを介し
てのリーク電流は低減される。また、ソース領域とドレ
イン領域との間の距離が大きくなるので、ソース領域と
ドレイン領域との間に反転層は形成されにくくなり、M
OSのしきい値電圧の変動を低減できる。これらによ
り、半導体装置の動作特性を向上できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的
に説明する。なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。
【0014】本発明の実施例の半導体装置の構成を、図
1(要部平面図)及び図2(前記図1のA−A線で切っ
た要部斜視図)を用いて説明する。
【0015】図1及び図2に示すように、半導体装置
は、半導体基板1を主体に構成されている。この半導体
基板1は、例えば、単結晶珪素で構成される半導体基板
及びこの半導体基板上にエピタキシャル成長法で形成し
たn-型単結晶珪素層の夫々から構成されている。同図
1では、n-型単結晶珪素層部分のみ図示する。
【0016】前記半導体基板1の主面部には、p型ウェ
ル領域2が設けられている。このp型ウェル領域2及び
前記半導体基板1の非活性領域の主面部には、素子間分
離絶縁膜(フィールド絶縁膜)6が設けられている。こ
の素子間分離絶縁膜6は、例えば、酸化珪素膜で構成さ
れている。この酸化珪素膜は、例えば窒化珪素膜を耐酸
化マスクとして、前記半導体基板1及びp型ウェル領域
2の非活性領域の主面部を選択的に熱酸化して形成され
ている。この素子間分離絶縁膜6の下部には、チャネル
ストッパ領域を構成するp+型半導体領域5が設けられ
ている。このp+型半導体領域5は、前記素子間分離絶
縁膜6の形成工程で同時に形成されている。
【0017】同図1及び図2に示すように、前記素子間
分離絶縁膜6で周囲を規定された領域内において、前記
p型ウェル領域2の活性領域の主面部には、nチャネル
MISFETQが設けられている。
【0018】このnチャネルMISFETQは、主に、
ゲート絶縁膜8、ゲート電極9、ソース領域とドレイン
領域を構成する一対のn型半導体領域10の夫々から構
成されている。前記ゲート絶縁膜8は、例えば、酸化珪
素膜で構成されている。この酸化珪素膜は、前記p型ウ
ェル領域2の主面を熱酸化して形成されている。前記ゲ
ート電極9は、前記ゲート絶縁膜8上に設けられてい
る。このゲート電極9は、例えば、多結晶珪素膜で構成
されている。前記ソース領域とドレイン領域を構成する
一対のn型半導体領域10は、前記p型ウェル領域2の
主面部において、前記ゲート電極9の側部に自己整合で
設けられている。なお、同図1のA−A線で切った場合
n型半導体領域10は見えないが、同図2では、分かり
易くするために、n型半導体領域10を点線で示す。
【0019】同図1及び図2に示すように、素子間分離
絶縁膜6の端部、すなわち活性領域と非活性領域との境
界領域(図2の二点鎖線で囲った領域B)において、前
記ゲート電極9のゲート長は、活性領域上のゲート電極
9のゲート長よりも大きく構成されている。この領域B
では、前述したように、チャネルストッパ領域を構成す
るp+型半導体領域5及びp型ウェル領域2の不純物濃
度が低下している。また、素子間分離絶縁膜6を形成す
るための熱応力により、結晶欠陥が存在している。これ
に対して、本実施例の構成によれば、活性領域と非活性
領域との境界領域上において、ゲート電極9のゲート長
を大きくしたことにより、n型半導体領域10間の距離
が大きくなるので、結晶欠陥によるリークパスの長さが
長くなる。従って、リークパスを介してのリーク電流は
低減される。また、n型半導体領域10間の距離が大き
くなるので、これらのn型半導体領域8間に反転層は形
成されにくくなり、MISFETQのしきい値電圧の変
動を低減できる。これらにより、半導体装置の動作特性
を向上できる。
【0020】次に、nチャネルMISFETの活性領域
でのゲート電極9のゲート長を種々変化させた時の電圧
−電流特性を、図3乃至図6(電圧−電流特性図)に示
す。図3乃至図6では、横軸にゲート電圧(Vg)、縦
軸にドレイン電流(Id)を示す。また、図3乃至図6
において、Cで示す曲線はソース・ドレイン間電圧が0
Vの場合を示し、Dで示す曲線はソース・ドレイン間電
圧が5Vの場合を示す。図3は、ゲート長が2μm、図
3はゲート長が3μm、図4はゲート長が4μm、図6
はゲート長6μmの場合を示す。ゲート幅は、夫々、1
8μmの場合を示す。
【0021】同図6に示すように、ゲート長が6μmの
場合には、低電流領域(特に、−1E−8以下)におい
て、リーク電流による特性劣化はない。しかし、同図3
乃至図5に示すように、ゲート長が2乃至4μmの場合
には、前記低電流領域において、リーク電流による特性
劣化が発生している。従って、例えば、活性領域でのゲ
ート長が2乃至4μmの場合に、活性領域と非活性領域
との境界領域でのゲート長を、1.5乃至2倍程度、例
えば5乃至6μm程度にすることにより、MISFET
の特性劣化を低減または防止できる。
【0022】次に、図7(ゲート長とリーク電流との関
係を示す図)に、ゲート長とソース・ドレイン領域間の
リーク電流との関係を示す。同図7において、Eは従来
のMISFETの特性を、Fは本実施例のMISFET
の特性を示す。
【0023】同図7のEで示すように、ゲート長が小さ
くなると、リーク電流が増大する。これに対して、本実
施例の構成によれば、同図7のFで示すように、非活性
領域と活性領域との境界領域でのゲート電極のゲート長
を長くすることにより、活性領域のゲート長が同じ状態
で、リーク電流を低減できる。つまり、MISFETの
特性を向上できる。
【0024】以上、本発明を実施例にもとづき具体的に
説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可
能であることは言うまでもない。
【0025】例えば、前記実施例では、nチャネルMI
SFETを示したが、本発明は、pチャネルMISFE
Tにも適用できる。
【0026】また、前記実施例では、半導体基板の非活
性領域の主面部に素子間分離絶縁膜を設けた例を示した
が、本発明は、前記半導体基板の非活性領域の主面部に
溝を設け、この溝により素子間分離を行なう半導体装置
または溝及びこの溝内に埋込んだ絶縁膜により素子間分
離を行なう半導体装置に適用することもできる。
【0027】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0028】半導体装置において、動作特性を向上でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の半導体装置の要部平面図。
【図2】前記図1のA−A線で切った要部斜視図。
【図3】ゲート長に対するゲート電圧とドレイン電流と
の関係を示す図。
【図4】ゲート長に対するゲート電圧とドレイン電流と
の関係を示す図。
【図5】ゲート長に対するゲート電圧とドレイン電流と
の関係を示す図。
【図6】ゲート長に対するゲート電圧とドレイン電流と
の関係を示す図。
【図7】ゲート長とリーク電流との関係を示す図。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…p型ウェル領域、5…チャネルス
トッパ領域、6…素子間分離絶縁膜、8…ゲート絶縁
膜、9…ゲート電極、10…ソース領域,ドレイン領
域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安岡 秀記 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内 (72)発明者 幸田 豊正 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の主面部の非活性領域で周囲
    を規定された活性領域の主面部に設けられ、ゲート電極
    の少なくとも一端が活性領域上から非活性領域上まで延
    在し、ソース領域とドレイン領域が前記ゲート電極に対
    して自己整合で設けられたMISFETを有する半導体
    装置において、前記活性領域と非活性領域との境界領域
    上のゲート電極のゲート長を、活性領域のゲート電極の
    ゲート長より大きくしたことを特徴とする半導体装置。
JP1635592A 1992-01-31 1992-01-31 半導体装置 Withdrawn JPH05218403A (ja)

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JP1635592A JPH05218403A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 半導体装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0967637A1 (en) * 1998-06-24 1999-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Semiconductor device and manufacturing method
JP2001156268A (ja) * 1999-11-25 2001-06-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
KR20030058438A (ko) * 2001-12-31 2003-07-07 동부전자 주식회사 반도체 소자의 워드 라인 및 그 제조 방법
KR100573609B1 (ko) * 2000-02-01 2006-04-24 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 반도체 집적회로장치 및 그 제조방법
JP2007081230A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 19990408