JPS5863157A - 半導体装置とこれを用いた高電圧回路 - Google Patents

半導体装置とこれを用いた高電圧回路

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JPS5863157A
JPS5863157A JP56162278A JP16227881A JPS5863157A JP S5863157 A JPS5863157 A JP S5863157A JP 56162278 A JP56162278 A JP 56162278A JP 16227881 A JP16227881 A JP 16227881A JP S5863157 A JPS5863157 A JP S5863157A
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Toshihide Kuriyama
敏秀 栗山
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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】 本発明は半導体装置及びその応用回路に関し、特に絶縁
基板上に形成された高耐圧特性をもつオフセットゲート
構造の絶縁ゲート電性効果トランジスタ(以下IQ l
i’ffTと略す)及び11亥オフセツトゲート構造I
GIi’[1liTを用いて構成される高電圧回路に関
するものである。
従来、I(] FETはディジタル回路及びアナログ回
路において、回路の構成素子として広く使用されてきて
いる。これらの従来の回路では、1j4IGPETの動
作電圧は一般に数ボルト、ないし十数ボルトであり、通
常使用される厚さxooo、*4i度のゲート酸化膜は
該IG PI!1Tの動作電圧よりも十分高い絶縁耐圧
をもっていた。そのためインバータ回路で該IG FE
Tのドレイン電圧を出力として取り出し、他のIG F
ETのゲート電極に印加しても、ゲートe化膜が破壊さ
れるという問題は生じなかった。
一方、近年集積化でき高電圧を扱えるIG PETとし
て第1図に示すような絶縁基板上に形成されたオフセッ
トゲート構造を持つIG FETが知られてきている。
第1図は該絶縁基板上オフセットゲート構造IQ FE
Tの断面構造を示し、nチャネル形の場合、1はザファ
イ7基板、2はp形シリコン基板層、3,4はそれぞれ
高不純物濃度n形ソース領域及びドレイン領域である。
5はドレイン耐圧を高める働きをもつn形面抵抗表面層
、6は多結晶シリコンで形成されるゲート電極、7はソ
ース電極、8はトンイン電極、9id絶縁膜である。
該絶縁基板上オフセットゲート構造IG FETは、ド
レイン電圧上昇時にオフセットゲート領域のn形高抵抗
表面層5がピンチオフしドレイン電圧の増加を吸収する
ことにより高いドレイン耐圧特性を持つ、また、該絶縁
基板上オフセットゲート構造IG FFtTはnチャネ
ル形及びpチャネル形素子の両方を同一チ、ブ上に容易
に集積化できるので高電圧回路用素子としてすぐれた特
性を持っていた。
しかしながら、高電圧回路において、従来低電圧回路で
行なわれていたIG Ii’JIITのドレイン電圧を
直接他のIG NETのゲートに印加する方法は、高ド
レイン電圧によりゲート絶縁膜を破壊する恐れがあるの
で一般には不可能である。特に、該絶縁基板上オフセッ
トゲート構造IGb’謂゛を用いた高電圧インバータ回
路において、トンイン電圧ケ出力として次段のIOli
’l打に印加する場合次段のIG FBTのゲート酸化
膜が高電圧により破壊されるという欠点が生じた。
高電圧回路における上に述べたゲート破壊はIG Fg
Tのゲート酸化膜を厚くしてゲート+1i411:を高
めることにより防ぐことができるが、ゲート酸化膜を厚
くするとiG FE’rの相互コンダクタンスが小さく
なるという欠点が生じるので望ましくない。
5一 本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、?t6電圧回路において品ドレイン耐圧をもちながら
次段のIG FETのゲート耐圧以下の出力電圧をつく
ることができゲート破壊を生じ式せないことが可能な半
導体装置及びこれを用いた高電圧回路を提供することに
ある。
本発明によれば、絶縁基板上に設けられた島状半導体層
を用いて構成されるオフセットゲート構造絶縁ゲート電
界効果トランジスタにおいて、ドレイン領域と同じ導電
性をもつ高折抗表面層及び該ドレイン領域と反対の導電
性をもつ半導体基板層で形成されたオフセットゲート@
賊の一部Gで該ドレイン領域と同じ導電性をもつ高不純
物酸度領域が設けられ、該高不純物a度領賦がオフセッ
トゲート領域から突起状に該絶縁基板上(C延長され、
該突起状i不純物濃度領域により中間端子が形成された
ことを特徴とする半導体装置が得られる。
さらに本発明によれば絶縁基板上に設けられた島状半導
体層を用いて構成されるオフセットゲート構造絶縁ゲー
ト電界効果トランジスタにおい゛C16一 ドレイン領域と同じ導電性をもつ高抵抗表面層及び該ド
レイン領域と反対の導電性をもつ半導体基板層で形成さ
れたオフセットゲート領域の一部に該ドレイン領1犬と
同じ導電性をもつ高不純物濃度領域が設けられ、該高不
純物濃度領域がオフセットゲート領域から突起状に該絶
縁基板上に延長され、該突起状高不純物濃度領域により
中間端子が形成されたことを特徴とする半導体装置をイ
ンバータ回路のドライバートランジスタとし2て用い、
該半導体装置の上記中間端子から出力を取り出すことを
特徴とする高電圧回路及び絶縁基板上に設けられた島状
半導体層を用いて構成されるオフセ、トグート構造絶縁
ゲート電界効果トランジスタにおいて、ドレイン領域と
同じ導電性をもつ高抵抗表面層及び該ドレイン領域と反
対の導電性をもつ半導体基板層で形成されたオフセット
ゲート領域の一部に該ドレイン領域と同じ導電性をもつ
高不純物濃度領域が設けられ、該高不純物濃度領域がオ
フセットゲート領域から突起状に該絶縁基板上に延長さ
れ、該突起状高不純物濃度領域により中間端子が形成さ
れたことを特徴とする半導体装置をインバータ回路の能
動負荷として用い、該半導体装置の上記中間端子から出
力を取り出すことを特徴とする高電圧回路が得られる。
以下本発明について実施例を示す図面を参照して説明す
る。
第2図、第3図、第4図及び第5図は本発明による半導
体装置の一実施例を示す図で、第2図は平面構造を示し
、第3図、第4図及び第5図は、それぞれ第2図の一点
鎖線a  a’、b  l)’、c −C′における断
面構造を示す、nチャネル形の場合、第3図と第4図に
おいて1はサファイア基板、2はp形シリコン基板ノー
、3,4はそれぞれ高不純物ll1Rn形ソース領域及
びドレイン領域である。
5けn形高抵抗表面層、6は多結晶シリコンで形成され
るゲート電極、7はソース電極、8はドレイン電極、9
は絶縁膜・:′である。10は本発明にかかる高不糺物
颯度n形領域でオフセットゲート領域の一部に設けられ
ている。第5図は該オフセットゲート領域の中間端子部
分の断面構造を示し、1はサファイア基板、2はp形シ
リコン基板層、5はn形高抵抗表面層、9は絶縁膜、1
0は11X6不純物濃度n形額城、11は中間端子?!
極である。
上記本発明による絶縁基板」ユトフセ、トグート構造I
G PETは、従来構造の絶縁基板」二オフセットゲー
ト構造IG pgrとほぼ同じ耐圧を?>らながら、ド
レイン電圧よりも低い電圧が中間DiiJ子屯極1Bc
lいて得られる。)lk中間端子月1「r6不純1勿濃
度n形領域lOを、ゲート電極6の近傍に位置させるこ
とにより、中間端子の電圧を1ゲート酸化膜の耐圧以下
に選ぶことが可能で、たとえばオフセットゲート領域の
長さが50μm1ゲート’Its II 6と該中間端
子用高不純I吻濃度n形領域100間の距離が8μmの
場合、ドレイン電圧が100Vに1封しても、中間端子
′vL極の電圧tよ30V以下におさえられた。このよ
うに本発明によればlI′J+電圧回路においても、ゲ
ート酸化膜の破壊電圧を越えない出力電圧を容易に優る
ことができる。
本発明による絶縁基板上オフセットゲート構造IG P
ETの他の例を第6図と第7図及び第8図と49− 第9図に示す。第6図と第7図はそれぞれ第2図の一点
鎖線a  a’、c  c’における断面構造図で、ソ
ース電極がオフセットゲート領域上に延長されソースフ
ィールドプレートとなり、該ソースフィールドプレート
下のオフセットゲート領域に本発明による高不純物濃度
n影領域10が設けられている。また、第8図と第9図
はそれぞれ第2図の一点鎖線a  a’、c  c’に
おける断面構造図で、ゲート電極6と電気的に接続され
オフセットゲート領域上に延長されたゲートフィールド
プレート12の下のオフセットゲート領域に高不純物濃
度n形領唆10が設げられている。上記の第6図と第7
図及び第8図と第9図において、フィールドプレート下
のn形高抵抗表面層5は、ドレインフィールドプレート
のない場合に比べより低電圧で空乏層する。したがって
、高不純物濃度n影領域10の4位はより低い電圧範囲
に制限され、中間端子電極の出力電圧は、十分ゲート絶
縁耐圧以下に保たれる。
本発明による半導体装置はnチャネル形につい−l〇− て説明したが、pチャネル形にも適用できることは明ら
かである。
次に本発明による半導体装置を用いた高電圧回路を第1
0図〜第12図に示す、第1O図は本発明のnチャネル
形絶縁基板上オフセ、トゲート構造IG FIT(TI
)をドライバートランジスタとして用いた高耐圧回路で
ある。1@10図で、負荷として抵抗(樽を用いている
が飽和形抵抗あるいはトランジスタを負荷として用いる
ことも、低電圧回路の場合と同様に可イdiである。第
10図でs 11石電圧インバータの出力は該ドラ・r
バートう/ジスタ(TI)の中間端子から取り出される
。該中間端子の電圧はソース電位に近い低電圧に保たれ
るため、次段のトランジスタのゲートに印加されても該
次段トランジスタのゲート酸化膜は破壊されない。
第11図は本発明による11チャネル形絶縁基板上才フ
セ、トグート構造IG Fg’r(’r、 )とpチャ
ネル形絶縁基板上オ7セ、トゲートー造IG FJli
tT(Tりを使用し死相補形の高電圧インバータで出力
はそれぞれの中間端子η・ら取り出される。第12図は
本発明によるnチャネル形絶縁基板上オフセットゲート
構造IG PET(T、 ) 、 (T、 )  を能
動負荷に用いた高電圧インバータによって構成される高
電圧差動増幅回路である。トランジスタ(T2)及び(
T4)はpチャネル形絶縁基板上オフセットゲート構造
IG PETで高ドレイン耐圧特性をもつ。能動負荷ト
ランジスタ(Tl)のドレイン電圧が高い場合において
も、(T□)の中間端子の出力電圧は低い範囲に制限さ
れ、次段にIG FF1Tを使用してもそのゲート絶縁
膜を破174することはない。上記のように、本発明に
よる絶縁基板上オフセットゲート構造IQ FETはそ
れ目体が出力電圧をレベルシフトする機能をもつ。
第1O図〜第12図の高電圧回路は本発明によるnチャ
ネル形トランジスタを用いて構成されているが、pチャ
ネル形トランジスタを用いて構成することも可能である
′虞
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の絶縁基板上に形成されたオフセ、トゲー
ト構造IG PBTの断面構造図、第2図は本発明の一
実施例を示す平面図で、第3図、第4図及び第5図りそ
れぞれ第2図の一点鎮線a −a’。 b  b’、c  c’における断面構造図である。第
6図と第7図及び第8図と第9図はそれぞれ本発明の他
の実施例を示す断面構造図である。第10図〜第12図
は本発明による絶縁基板上オフセットゲート構造IGF
FiTを用いた高電圧回路でi15る。 図において、1はサファイア基板、2はp形シリコン基
板層、3,4.はそJLぞれ高不純物濃度n形ソース領
域及びドレイン領域、5はn形高抵抗表面層、6はグー
)ThC極、7はソース電極、8はドレイン電極、9は
絶縁膜、lOは高不純物一度n形領域、11は中間端子
電極、12はゲートフィールドプレートである。 代I+11入り「111士内原  晋 13− 第1図      第2図 第10図       第11図 v′DD 第12図   V、、。 SS 27

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁基板上に設けられた島状半導体層を用いて構成
    されるオフセットゲート構造絶縁ゲート電界効果トラン
    ジスタにおいて、ドレイン領域と同じ導電性をもつ高抵
    抗表面層及び該ドレイン領域と反対の導電性をもつ半導
    体基板層で形成されたオフセットゲート領域の一部に該
    ドレイン領域と同じ導電性をもつ高不純物濃度領域が設
    けられ、該高不純物濃度領域がオフセットゲート領域か
    ら突起状に該絶縁基板上に延長され、該突起状高不純物
    濃度領域により中間端子が形成されたことを特徴とする
    半導体装置。 2、 絶縁基板上に設けられた島状半導体層を用いて構
    成されるオフセットゲート構造絶縁ゲート電界効果トラ
    ンジスタにおいて、ドレイン領域と同じ導電性をもつ高
    抵抗表面層及び該ドレイン領域と反対の導電性をもつ半
    導体基板層で形成されたオフセットゲート領域の一部に
    該ドレイン領域と同じ導電性をもつ高不純物濃度領域が
    設けられ、該高不純物濃度領域がオフセットゲート領域
    から突起状に該絶縁基板上に延長され、該突起状高不純
    物濃度領域により中間端子が形成されたことを特徴とす
    る半導体装置をインバータ回路のドライバートランジス
    タとして用い、該半導体装置の上記中間端子から出方を
    取り出すことを特徴とする高電圧回路。 3、絶縁基板上に設けられた島状半導体層を用いて構成
    されるオフセットゲート構造絶縁ゲート電界効果トラン
    ジスタにおいて、ドレイン領域と同じ導電性をもつ高抵
    抗表面層及び該ドレイン領域と反対の導電性をもつ半導
    体基板層で形成されたオフセットゲート領域の一部に該
    ドレイン領域と同じ導電性をもつ高不純物濃度領域が設
    けられ、該高不純物濃度領域がオフセットゲート領域か
    ら突起状に該絶縁基板上に延長され、該突起状高不純物
    濃度領域に上り中間端子が形成されたことを特徴とする
    半導体装置をインバータ回路の能動負荷として用い、該
    半導体装置の上記中間端子から出力なSatり出すこと
    を特徴とする高電圧回路。
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