JPS6182476A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS6182476A
JPS6182476A JP59204414A JP20441484A JPS6182476A JP S6182476 A JPS6182476 A JP S6182476A JP 59204414 A JP59204414 A JP 59204414A JP 20441484 A JP20441484 A JP 20441484A JP S6182476 A JPS6182476 A JP S6182476A
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JP
Japan
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region
substrate
conductivity type
type
impurity
Prior art date
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Pending
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JP59204414A
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English (en)
Inventor
Takao Aoki
青木 隆生
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6182476A publication Critical patent/JPS6182476A/ja
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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]
    • H10D30/601Insulated-gate field-effect transistors [IGFET] having lightly-doped drain or source extensions, e.g. LDD IGFETs or DDD IGFETs 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/102Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H10D62/103Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices
    • H10D62/105Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] 
    • H10D62/108Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]  having localised breakdown regions, e.g. built-in avalanching regions 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/124Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of semiconductor bodies or of junctions between the regions
    • H10D62/126Top-view geometrical layouts of the regions or the junctions

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に高電圧動作を必要とす
る電界効果トランジスタに関する。
(発明の技術的背景とその問題点) 周知の如く、Llはコストダウンの要求と性能向上の要
求からますます微細化される方向に進んでおり、それに
伴うゲート膜厚のnil化、実効的な基板濃度の増大、
接合ふ、いかさの減少等により、そのドレイン耐圧は低
下している。一方、EPROMや1、高電圧動作を必要
とするデシトロンなどを制御するためのICでi、t、
そのドレイン電圧を比較的高い耐圧に設定する必要があ
る。これらの要求を満足させるトランジスタ構造として
、ソース、ドレイン領域の周囲に低濃度の不純物領域を
設け、ソース、ドレインliIM!と基板との接合にか
かる電界を弱める構造が従来用いられている。
このトランジスタについて第3図を参照して説明する。
図中の1.は、表面にフィールド領域2を有する半導体
基板である。前記フィールド領1g2&:IIまれた素
子領域には、N型のソース、ドレイン領域3.4が設け
られている。前記ソース3は、N4″型の不純物領7域
5aと、この周囲のN−型の不純物領域6aとから構成
されている。同様に、ドレイン領域4は、N+型の不純
物領域5bと、N−里の不純物領域6bとから構成され
ている。前記ソース、ドレイン領域3.4間のゲート領
域上には、ゲート絶縁117を介してゲート電極8が設
けられている。前記基板1上には層間絶縁膜9が設けら
れ、ドレイン領域4の不純物領域5aに対応する層間絶
縁膜9にはコンタクトホール10が設けられている。こ
のコンタクトホール10には、AQ電極11が設けられ
ている。なお、図中の12は、フィールド反転防止層で
ある。
ここで、第1図の電界効果トランジスタの降伏経路を説
明する。図中の■〜■は考えられる降伏経路を示すもの
で、以下に述べる通りでる。■;ドレイン領域4の一部
を構成するN−型の不純物領域6bの降伏であり、不純
物領域6b、基板1の濃度、不純物領域6bの曲率の他
、ゲート絶縁l117の膜厚、ゲート電位の影響を受け
る。■ニゲ−8部以外での不純物領域6bの降伏で、不
純物領域6bの濃度、曲率の他、フィールド反転防止層
と接する場合には、その濃度の影響を受ける。
■:N+型の不純物′fR域5bとN−型の不純物領域
6bとの境界近傍でのllI伏で、基板1の濃度、不純
物領域5bの曲率の他、不純物領域6bの影響も受1す
る。■:不純物!i域5bと基板1との降伏で、基板1
のS度によって決まる。■:トランジスタのソース、ド
レイン鋼酸3,4門のバンチスルー現象であり、一般に
高耐圧トランジスタの場合はこの現象が起きないような
ゲート長に設定されている。こうした降伏において、■
、@での降伏は、通常N4型不純物領域5bの濃度が十
分^いため基板濃度、不純物領域5bの曲率(不純物領
域5b、6bの夫々の深さ等により決まる)により、略
決定されるが、基板濃度、不純物領域5bの深σは他の
要因例えばトランジスタの特性(バックゲート効果、モ
ビリティ−等)、不純物領域5bの抵抗、コンタクトホ
ール10での信頼性の問題等により制約され、一般には
目標とする動作電圧よりも十分^い。一方、■、■にお
ける降伏は、不純物領域6bの濃度を適当に設定する事
で変えることが出来る。例えば、不純物領域6bの濃度
を下げる程不純物領域6bと基板1との電界は弱まり、
耐圧は向上する。しかし、不純物領域6bの濃度を下げ
ると、不純物領域6bの寄生抵抗が増大し、トランジス
タの駆動力を低下させる。そこで、トランジスタの動作
電圧規格を満足しつる加減の耐圧に設定し、駆動能力の
低下を最少限に押えるのが望ましい。従って、通常、上
記トランジスタの耐圧は■または■の降伏電圧で決定さ
れる。この場合、ドレイン領域4に過度な電圧が加わっ
た場合の降伏電流は、コンタクトホール10より、不I
@掬領域5b、6b及び■、■の接合部を通り、基板1
に抜ける。ところが、上記の経路でN流が流れた場合、
不純物領域6bの寄生抵抗、コンタクトホールエツジで
の電流集中により局部的な発熱を生じ易く、接合の破壊
、A℃電極11の基板1への突き抜けが起り、永久破壊
に至ることが多い。勿論、一般にはトランジスタの動作
は、降伏の起こらない電圧にて行われるが、静電気や動
作中のノイズによる過渡的な過電圧つは、しばしば経験
される現象であり、その為上記トランジスタは著しく信
頼性を欠くものとなっている。以上の破壊現象は、耐圧
が高い程、また不純物領域の深さが浅くなるほど顕著に
現われる。
ここで、前述した電流の集中による発熱を避けるには、
■、■の耐圧を■、■の耐圧よりも低く設定する事で降
伏電流の経路をコンタクトホール10より不純物領域5
b及び■、■の接合部を通り基板1に抜けるようにすれ
ば良い。その為には不純物領域6bの濃度を下げて■、
■の耐圧を上げるか、あるいは逆に基板濃度を上げ又は
不純物層1m!5b、6bの深さの比を一定以上に保っ
たまま不純物領域5bの深さを下げる等の方法で■、■
の耐圧を下げる方法が必要である。しかしながら、前者
の場合、必要以上に耐圧を上げることになって不純物層
域6bの寄生抵抗が増え、好ましくない。一方、後者に
おいて、基板濃度を上げることは、バックゲート効果の
増大等トランジスタの動作特性に悪影響を及ぼす。また
、不純物領域5b、6bの深さを下げることには信頼性
上、技術上の限界がある。
〔発明の目的〕
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、基板濃度
、不純物領域の深さによらずに必要最少限の耐圧に設定
できるとともに、寄生抵抗の増加を抑制し、かつ降伏電
流の集中による破壊を防止できる半導体装置を提供する
ことを目的とする。
〔発明の概要〕
本願第1の発明は、少なくとも第2導電型の高濃度不純
物よりなる第1の領域(ドレイン領域の一部)の直下に
、該領域と接するように第1導電型で前記基板より高濃
度不純物よりなる第3の領域を設けることにより、前記
目的の達成を図ったことを骨子とするものである。
本願第2の発明は、少なくともドレイン領域から離間す
るとともに同領域に電気的に接続する第2の導電型の高
濃度不純物よりなる第4の領域に、該領域と接するよう
に第1導電型で基板より高濃度不純物よりなる第6の領
域を設けることによって、本願第1の発明と同様な効果
を得ることを図プたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例に係るNチャネル型の° 電界
効果トランジスタを製造工程順に第1図(a)〜(e)
及び第2図を参照して説明する。
(1)、まず、濃度〜I X 101S/an3程度の
P型のシリコン基板21表面に、周知の方法例えばコブ
シナ法により、P“型のフィールド反転防止層22、フ
ィールド酸化1123を形成した。つづいて、前記フィ
ールド酸化膜23で囲まれた素子領域に、厚さ〜700
人のゲート酸化11124を形成した後、多結晶シリコ
ン層の堆積、パターニングを行なって、ゲート電極25
を形成した(第1図(a)図示)。ついで、全面に第1
のレジスト層26を形成した後、写真蝕刻(PEP)法
により後記ソース、ドレイン領域形成予定部の一部に対
応するレジスト層26を開口した。更に、レジスト層2
6をマスクとして、例えばボロンを加速電圧140Ke
v、ドーズ11.2xlO12/ciの条件でイオン注
入し、P+型の不純物層27.28を形成したく第1図
(b)図示)。
(2)、次に、第1のレジスト層26を剥離した後、前
記不純物層27.28のプロファイルをなだらかにしプ
ロセスの安定を図る為に1000℃、120分の熱処理
を行なって、第3の領域としてのP+型の不純物層vt
<p+領領域29.30を形成した。つづいて1、後記
ソース、ドレイン領域形成予定部の一部に対応する部分
が開口した第2のレジスト層(図示せず)を形成した。
しかる後、このレジスト層をマスクとして基板21に例
えばヒ素をイオン注入あるいは固相拡散等の方法により
導入し、第1の領域としてのN′″型の不純物領域(N
’″領戚)31.32を形成した。なお、N+領域31
.32の表面濃度は最終工程終了後〜10/cIR3、
深さは0.4μ扉程度であった。
この後、第2のレジスト層を剥離した(第1図(C)図
示)。更に、例えばリンを加速電圧100KeV、ドー
ズ置2X1012/ciの条件下で基板21にイオン注
入し、前記N+領滅31.32の夫々の周囲に第2の領
域としてのN−型の不鈍物領域(N−領域)33.34
を形成した。ここで、N“領域31とこの周囲のN−領
域33からソース領域35が形成され、N+領域32と
この周囲のN−領域34からドレイン領域36が形成さ
れた。また、前記P1領域29.30は、N+領域31
.33の直下にこれら領域と接するように位置した(第
1図(d)及び第2図図示)。
なお、第1図(d)は第2図のx−X線に沿う断面図で
ある。また、第1図(d)のN+領域32、P1領域3
0における不純物プロファイルは、第4図に示す通りで
ある。ひきつづき、全面に層間絶縁膜37を形成した後
、前記N”l域31.32の一部に対応する層間絶縁1
I37を開口し、コンタクトホール38.38を形成し
、更にこのコンタクトホール38.38にAβ電極39
.39を形成してNチャネル型の電界効果トランジスタ
を製造した(第1図(e)図示)。
本発明に係る電界効果トランジスタは、第1図(e)に
示す如く、ソース、ドレイン領域35.36の一部を構
成するN”領域31,32の夫々の直下にP+領域29
.30が設けられた構造となっている。
しかして、本発明によれば、P+領域29.30を所定
の位置に設けることにより、以下に示す効果を有する。
■、第4図の不純物プロファイルに見られるように、P
9側のlI[が〜2.2X 10” @/cm3の片側
毒殺接合となっており、この部分での耐圧は略〜3.5
V程度になっている。また、N−領域34〜基板21蜀
の耐圧は、45V程度で有る為、降伏は〜35VでN+
〜P4″接合を通して起こる。その為、従来と比べ、電
流の経路は抵抗の高いN−領域34を通ることがないと
ともに、電流の集中を防ぎ、もって局部的な発熱による
破壊を防ぐことができる。なお、第1図(e)の矢印は
、降伏による電流経路を示す。
■、N+〜P−接合での耐圧は、略P4″領域30の濃
度によって決定されるため、P+領域30の形成条件を
最適化することでその制御性は非常に良いものとなる。
なお、上記実施例では、ソース、ドレイン領域共に高耐
圧化している場合について述べたが、これに限らず、ト
ランジスタの使用条件によって&よドレイン側のみ高耐
圧化してもよい。
上記実施例では、N−領域をソース、ドレイン領域の両
方に設けた場合について述べたが、これに限らず、トレ
インa域側のみに設けた場合でもよい。
上記実施例では、P1領域はその効果の安定性等を考慮
してN3領域の平坦部のみに形成したが。
N“WA域、N−領域の境界に接してもよい。
本発明に係る半導体装置としては、上記実施例のものに
限らず、パターン的に余裕が有れば、例えば第5図に示
すものでもよい。同図において1、 41は第4の領域
としてのN+型の不純物領域である。この領域41の周
囲には、第5の領域としてのN−型の不純物領域42が
設けられている。
前記領域41の直下には、第6の領域としてのP+型の
不純物領域43が領域41に接するように設けられてい
る。前記N+型の不純物領bA41は、コンタクトホー
ル44に設けられたA2電極45を介してN′″領域3
2と電気的に接続されている。
上記実施例では、Nチャネル型の電界効果トランジスタ
の場合について述べたが、これに限らず、Pチャネル型
の電界効果トランジスタ、あるいは相補型電界効果トラ
ンジスタにも同様に適用できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、耐圧を所定の値に制
御できるとともに、wi伏電電流よる破壊を防ぐことが
できる等顕著な効果を有する信頼性の島い半導体装置を
提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は本発明に係るNチャネル型の電
界効果トランジスタを製造工程順に示す断面図、第2図
は第1図<1Ei)の平面図、第3図は従来の電界効果
トランジスタの断面図、第4図は本発明に係るトランジ
スタの不純物lI域の不純物特性図、第5図は本発明の
他の実施例に係る電界効果トランジスタの断面図である
。 21・・・P型のシリコン基板、23・・・フィールド
反転防止層、24・・・ゲート酸化膜、25・・・ゲー
ト電慟、29.30.43・−P+型の不純物領域(P
”領域) 、31.32.41・・・N+型の不純物領
域(N+領領域、33.34.42・−N ”型の不純
物領域(N−領域)、35・・・ソース領域、36・・
・ドレイン領域、38・・・フンタクトホール、39・
・・AQN極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、第1導電型の半導体基板と、この基板表面に設
    けられた第2導電型の高濃度不純物よりなる第1の領域
    及び同基板表面に第1の領域を囲むとともにゲート領域
    と接するように設けられた第2導電型の低濃度不純物よ
    りなる第2の領域から構成される第2導電型のドレイン
    領域と、前記ゲート領域上にゲート絶縁膜を介して設け
    られたゲート電極と、前記第1の領域の直下に該領域と
    接するように設けられた第1導電型の前記基板より高濃
    度不純物よりなる第3の領域とを具備し、第1の領域と
    第3の領域で形成される接合の降伏電圧が、第2の領域
    と基板とで形成される接合の降伏電圧よりも低いことを
    特徴とする半導体装置。
  2. (2)、第1導電型の半導体基板と、この基板表面に設
    けられた第2導電型の高濃度不純物よりなる第1の領域
    及び同基板表面に第1の領域を囲むとともにゲート領域
    と接するように設けられた第2導電型の低濃度不純物よ
    りなる第2の領域から構成される第2導電型のドレイン
    領域と、前記ゲート領域上にゲート絶縁膜を介して設け
    られたゲート電極と、前記基板表面に前記ドレイン領域
    から離間するとともに同領域に電気的に接続して設けら
    れた第2導電型の高濃度不純物よりなる第4の領域と、
    この第4の領域を囲むように設けられた第2導電型の低
    濃度不純物よりなる第5の領域と、少なくとも前記第4
    の領域の直下に該領域と接するように設けられた第1導
    電型の前記基板より高濃度不純物よりなる第6の領域と
    を具備し、第3の領域と第5の領域で形成される接合の
    降伏電圧が、第2の領域と基板とで形成される接合の降
    伏電圧より低いことを特徴とする半導体装置。
JP59204414A 1984-09-29 1984-09-29 半導体装置 Pending JPS6182476A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0428261A (ja) * 1990-05-23 1992-01-30 Sharp Corp 半導体集積回路の静電破壊保護素子
JPH05211332A (ja) * 1992-01-22 1993-08-20 Nec Corp 半導体装置
JPH06216380A (ja) * 1992-10-07 1994-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

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