JP3232343B2 - Horizontal MOS field-effect transistor - Google Patents
Horizontal MOS field-effect transistorInfo
- Publication number
- JP3232343B2 JP3232343B2 JP13963594A JP13963594A JP3232343B2 JP 3232343 B2 JP3232343 B2 JP 3232343B2 JP 13963594 A JP13963594 A JP 13963594A JP 13963594 A JP13963594 A JP 13963594A JP 3232343 B2 JP3232343 B2 JP 3232343B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- offset gate
- drain
- gate region
- effect transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、SOI(Silicon On I
nsulator)基板上に形成される高耐圧・大電流容量の横
形MOS電界効果トランジスタに関するものである。The present invention relates to SOI (Silicon On I
The present invention relates to a high-voltage, large-current-capacity, lateral MOS field-effect transistor formed on a substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】図10はSOI基板上に形成された従来
の横形MOS電界効果トランジスタの断面図、図11は
このトランジスタにトレンチ分離技術を適用してセル間
分離を行った横形MOS電界効果トランジスタの鳥かん
図である。図10において、1は厚さが400〜700
μmの単結晶シリコン、ポリシリコン、ダイヤモンド、
シリコンカーバイド、または窒化アルミニウムからなる
基板、2は厚さが0.05〜4μmの酸化シリコン、窒
化シリコン、SiON、フッ化カルシウム、アルミナ、
又は5酸化タンタルからなる埋め込み絶縁層、3はn+
型シリコンからなるソース領域、4はn+ 型シリコンか
らなるドレイン領域、5はP型シリコンからなるチャネ
ル領域、6はn- 型シリコンからなるオフセットゲート
領域である。2. Description of the Related Art FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional lateral MOS field effect transistor formed on an SOI substrate. FIG. 11 is a lateral MOS field effect transistor obtained by applying a trench isolation technique to this transistor to perform cell isolation. It is a birdcage figure of. In FIG. 10, 1 is 400 to 700 in thickness.
μm single crystal silicon, polysilicon, diamond,
A substrate made of silicon carbide or aluminum nitride; and 2, silicon oxide, silicon nitride, SiON, calcium fluoride, alumina having a thickness of 0.05 to 4 μm;
Or, a buried insulating layer made of tantalum pentoxide and 3 are n +
A source region 4 of n-type silicon; a drain region 5 of n + -type silicon; a channel region 5 of p-type silicon; and an offset gate region 6 of n -- type silicon.
【0003】また、7は厚さが30〜100nmの酸化
シリコン、SiON、又は5酸化タンタルからなるゲー
ト絶縁膜、8は厚さが0.5〜2μmのアルミニウム又
は銅からなるソース電極、9は厚さが0.5〜2μmの
アルミニウム又は銅からなるドレイン電極、10は厚さ
が0.5μm程度のポリシリコン、モリブデン、タング
ステン、チタンシリサイド、又はタンタルシリサイドか
らなるゲート電極、11は厚さが1μm程度の酸化シリ
コン、PSG、BPSG、又は窒化シリコンからなる層
間絶縁膜、12は厚さが0.5〜2μmのアルミニウム
又は銅からなるゲート配線である。Further, 7 is a gate insulating film made of silicon oxide, SiON or tantalum pentoxide having a thickness of 30 to 100 nm, 8 is a source electrode made of aluminum or copper having a thickness of 0.5 to 2 μm, and 9 is a source electrode. A drain electrode made of aluminum or copper having a thickness of 0.5 to 2 μm, a gate electrode made of polysilicon, molybdenum, tungsten, titanium silicide, or tantalum silicide having a thickness of about 0.5 μm; An interlayer insulating film made of silicon oxide, PSG, BPSG, or silicon nitride having a thickness of about 1 μm, and a gate wiring 12 made of aluminum or copper having a thickness of 0.5 to 2 μm.
【0004】また、13はソース領域3、ドレイン領域
4、チャネル領域5、及びオフセットゲート領域6から
なる半導体活性領域であり、その厚さは0.1〜1μm
で望ましくは0.3μm以下である。図11において、
14は酸化シリコン等からなる分離領域である。なお、
図11では便宜上、ソース電極8、ドレイン電極9、層
間絶縁膜11、ゲート配線12は示しておらず、分離領
域14も片側のみ示している。Reference numeral 13 denotes a semiconductor active region comprising a source region 3, a drain region 4, a channel region 5, and an offset gate region 6, and has a thickness of 0.1 to 1 μm.
And desirably 0.3 μm or less. In FIG.
Reference numeral 14 denotes an isolation region made of silicon oxide or the like. In addition,
In FIG. 11, for convenience, the source electrode 8, the drain electrode 9, the interlayer insulating film 11, and the gate wiring 12 are not shown, and only one side of the isolation region 14 is shown.
【0005】図10、11に示した従来の横形MOS電
界効果トランジスタにおいては、高いドレイン耐圧を得
るため、RESURF(REduced SURface Field )効果
が利用される。RESURF効果は、当初、バルク基板
の横形デバイスに適用され(H.M.J.Vaes and J.A.Appel
s,"High Voltage,High Current Lateral Devices",inIE
DM Technical Digest,1980,pp.87-90)、その後、SO
I基板の横形デバイスについても同様の効果が確認され
た(W.Wondrak,R.Held,E.Stein and J.Korec,"A New Ci
ncept for High-Voltage SOI Devices",in Proceeding
of ISPED,1992,pp.278-281)。In the conventional lateral MOS field effect transistor shown in FIGS. 10 and 11, the RESURF (reduced surface field) effect is used to obtain a high drain breakdown voltage. The RESURF effect was initially applied to bulk substrate lateral devices (HMJVaes and JAAppel
s, "High Voltage, High Current Lateral Devices", inIE
DM Technical Digest, 1980, pp. 87-90) and then SO
Similar effects have been confirmed for lateral devices with I-substrate (W. Wondrak, R. Held, E. Stein and J. Korec, "A New Ci
ncept for High-Voltage SOI Devices ", in Proceeding
of ISPED, 1992, pp. 278-281).
【0006】RESURF効果を実現するための条件で
あるRESURF条件は、次式のようにオフセットゲー
ト領域6の不純物濃度Noffと半導体活性領域13の
厚さtとの積が一定値Pになるという関係で与えられ
る。 Noff×t=P ・・・(1) この一定値Pは埋め込み絶縁層2の厚さに依存する。横
形MOS電界効果トランジスタがRESURF条件を満
足しているときに、ドレイン電圧を高めていくと、埋め
込み絶縁層2側から半導体活性領域13内に延びる空乏
層によるオフセットゲート領域6内の空間電荷は、オフ
セットゲート領域6内の電界を均一にするように作用
し、最大のドレイン耐圧が得られる。[0006] The RESURF condition, which is a condition for realizing the RESURF effect, is a relation that the product of the impurity concentration Noff of the offset gate region 6 and the thickness t of the semiconductor active region 13 becomes a constant value P as shown in the following equation. Given by Noff × t = P (1) This constant value P depends on the thickness of the buried insulating layer 2. When the drain voltage is increased while the lateral MOS field-effect transistor satisfies the RESURF condition, the space charge in the offset gate region 6 due to the depletion layer extending from the buried insulating layer 2 side into the semiconductor active region 13 becomes: It acts to make the electric field in the offset gate region 6 uniform, and a maximum drain breakdown voltage is obtained.
【0007】Noffとtの積がRESURF条件より
も大きい値の場合、オフセットゲート領域6に延びる空
乏層は小さくなり、チャネル領域5とオフセットゲート
領域6間のpn接合に高い電界が加わり、ドレイン耐圧
はRESURF条件の下で得られる最大のドレイン耐圧
よりも低くなる。逆にNoffとtの積がRESURF
条件よりも小さい値の場合、オフセットゲート領域6に
延びる空乏層が大きくなり、オフセットゲート領域6と
ドレイン領域4間のnn+ 接合部に高い電界が加わり、
ドレイン耐圧はRESURF条件の下で得られる最大の
ドレイン耐圧よりも低くなる。When the product of Noff and t is larger than the RESURF condition, the depletion layer extending to the offset gate region 6 becomes small, a high electric field is applied to the pn junction between the channel region 5 and the offset gate region 6, and the drain breakdown voltage is increased. Becomes lower than the maximum drain withstand voltage obtained under the RESURF condition. Conversely, the product of Noff and t is RESURF
When the value is smaller than the condition, the depletion layer extending to the offset gate region 6 increases, and a high electric field is applied to the nn + junction between the offset gate region 6 and the drain region 4,
The drain withstand voltage is lower than the maximum drain withstand voltage obtained under the RESURF condition.
【0008】図12は図11の横形MOS電界効果トラ
ンジスタのオフ状態における3次元電位分布を示す図で
あり、簡略化のためにトランジスタの代わりにpn接合
ダイオードを用い、このpn接合ダイオードを逆バイア
ス状態にして3次元デバイスシミュレーションにより電
位分布を求めたシミュレーション結果である。x、y、
zは座標方向を示し、数字は各方向の原点(0)からの
距離を示す。また、図12の上面、すなわちZ座標−
0.5μmのxy平面におけるます目は半導体活性領域
13であることを示しており、半導体活性領域13はy
座標1.3〜10.7μm、Z座標−0.5〜0μmの
範囲にある。FIG. 12 is a diagram showing a three-dimensional potential distribution of the lateral MOS field effect transistor of FIG. 11 in an off state. For simplification, a pn junction diode is used in place of the transistor, and this pn junction diode is reverse-biased. It is the simulation result which calculated | required the electric potential distribution by the three-dimensional device simulation in the state. x, y,
z indicates the coordinate direction, and the number indicates the distance from the origin (0) in each direction. Further, the upper surface of FIG.
The grid in the xy plane of 0.5 μm indicates that the semiconductor active region 13 is provided.
The coordinates are in the range of 1.3 to 10.7 μm, and the Z coordinate is in the range of −0.5 to 0 μm.
【0009】この領域13内で、x座標0〜1μmがチ
ャネル領域5(pn接合ダイオードのp型のカソード領
域)であり、1〜11μmがオフセットゲート領域6
(n型のアノード領域)であり、11〜12μmがドレ
イン領域4(n+ 型のアノード領域)である。また、y
座標0〜1.3μm、10.7〜12μmの領域は分離
領域14であり、Z座標0〜1μmが埋め込み絶縁層2
である。そして、このようなpn接合ダイオードにおい
て、x座標0のカソード領域を接地し、x座標12μm
のアノード領域に100Vを印加して逆バイアス状態に
した。In this region 13, the x coordinate 0 to 1 μm is a channel region 5 (p-type cathode region of a pn junction diode), and 1 to 11 μm is an offset gate region 6.
(N-type anode region), and 11 to 12 μm is a drain region 4 (n + -type anode region). Also, y
The area of coordinates 0 to 1.3 μm and 10.7 to 12 μm is the separation area 14, and the Z coordinate of 0 to 1 μm corresponds to the embedded insulating layer 2.
It is. Then, in such a pn junction diode, the cathode region at the x coordinate 0 is grounded, and the x coordinate 12 μm
100V was applied to the anode region of No. 3 to bring it into a reverse bias state.
【0010】図13は図12の半導体活性領域13の底
面、すなわちZ座標0のxy平面における2次元電位分
布を示す図、図14はこの底面の電界強度分布を示す図
であり、A−AA線はセル(半導体活性領域13)中央
部を示し、B−BB線は半導体活性領域13と分離領域
14が接する領域13の外縁部を示している。図13か
ら明らかなように、外縁部B−BBでは等電位線がドレ
イン領域4側(x座標12μm側)に集中していること
が分かる。また図14より、ドレイン領域4側における
電界強度のピーク値はセル中央部A−AAで2.6×1
05 V/cmであるのに対し、外縁部B−BBでは3.
8×105 V/cmと50%近く高い。このため、RE
SURF効果が有効に作用するセル中央部A−AAの耐
圧が素子の耐圧とならず、より電界強度の高い外縁部B
−BBの耐圧が素子のドレイン耐圧を支配する。FIG. 13 is a diagram showing a two-dimensional potential distribution on the bottom surface of the semiconductor active region 13 in FIG. 12, that is, an xy plane at Z coordinate 0, and FIG. 14 is a diagram showing an electric field intensity distribution on this bottom surface, which is A-AA. The line indicates the center of the cell (semiconductor active region 13), and the line B-BB indicates the outer edge of the region 13 where the semiconductor active region 13 and the isolation region 14 are in contact. As is clear from FIG. 13, in the outer edge portion B-BB, the equipotential lines are concentrated on the drain region 4 side (x coordinate 12 μm side). Further, from FIG. 14, the peak value of the electric field intensity on the drain region 4 side is 2.6 × 1 in the cell central portion A-AA.
0 5 V / cm, whereas the outer edge B-BB is 3.
8 × 10 5 V / cm, which is nearly 50% higher. Therefore, RE
The withstand voltage of the cell central portion A-AA where the SURF effect works effectively does not become the withstand voltage of the element, and the outer edge portion B having a higher electric field strength
The breakdown voltage of -BB governs the drain breakdown voltage of the element.
【0011】また、トレンチ分離の代わりにLOCOS
(LOCal Oxidation of Silicon)分離技術を用いた場
合、図15に示すように半導体活性領域13のy方向の
断面形状は台形となる。このため、外縁部では式(1)
のtが薄くなることに相当し、不純物濃度Noffが一
定の場合には、Noffとtの積が外縁部の先端ほど小
さくなり、前述した原理により等電位線はオフセットゲ
ート領域6とドレイン領域4間のnn+ 接合に集中し、
電界強度のピーク値が高くなってドレイン耐圧が低下す
る。Further, LOCOS is used instead of the trench isolation.
When the (LOCal Oxidation of Silicon) isolation technique is used, the cross-sectional shape of the semiconductor active region 13 in the y direction becomes a trapezoid as shown in FIG. For this reason, the formula (1)
In the case where the impurity concentration Noff is constant, the product of Noff and t becomes smaller toward the tip of the outer edge portion, and the equipotential lines become the offset gate region 6 and the drain region 4 according to the principle described above. Concentrate on the nn + junction between
The peak value of the electric field intensity increases and the drain breakdown voltage decreases.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】SOI基板に形成され
たトレンチ分離あるいはLOCOS分離の横形MOS電
界効果トランジスタでは、半導体活性領域中央部でRE
SURF条件を満足するようにオフセットゲート領域の
不純物濃度を設定した場合、上記のようにオフセットゲ
ート領域とドレイン領域間のnn+ 接合に高電界が生
じ、素子のドレイン耐圧が低下するという問題点があっ
た。本発明は、SOI基板に形成された横形MOS電界
効果トランジスタにおいて、オフセットゲート領域とド
レイン領域間の接合に生じる高電界を抑制して高いドレ
イン耐圧を得ることを目的とする。In a lateral MOS field effect transistor formed on an SOI substrate by trench isolation or LOCOS isolation, the RE is formed at the center of the semiconductor active region.
When the impurity concentration of the offset gate region is set so as to satisfy the SURF condition, a high electric field is generated at the nn + junction between the offset gate region and the drain region, and the drain breakdown voltage of the element is reduced. there were. An object of the present invention is to obtain a high drain breakdown voltage by suppressing a high electric field generated at a junction between an offset gate region and a drain region in a lateral MOS field effect transistor formed on an SOI substrate.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明のオフセットゲー
ト領域は、チャネル領域とドレイン領域との間に形成さ
れた第1のオフセットゲート領域と、この第1のオフセ
ットゲート領域と一体でドレイン領域の横方向の外縁部
とフィールド領域との間に形成された第2のオフセット
ゲート領域とからなるものである。また、第1のオフセ
ットゲート領域は、横方向に対する直角方向の幅がチャ
ネル領域側よりもドレイン領域側で大きくなるように形
成され、第2のオフセットゲート領域は、ドレイン領域
側で第1のオフセットゲート領域と連結されるものであ
る。According to the present invention, an offset gate region includes a first offset gate region formed between a channel region and a drain region, and a drain region integrated with the first offset gate region. It comprises a second offset gate region formed between the lateral outer edge and the field region. The first offset gate region is formed such that the width in the direction perpendicular to the lateral direction is larger on the drain region side than on the channel region side, and the second offset gate region is formed on the drain region side with the first offset gate region. It is connected to the gate region.
【0014】[0014]
【作用】本発明によれば、ドレイン領域の横方向の外縁
部とフィールド領域との間に第2のオフセットゲート領
域を形成することにより、オフセットゲート領域とドレ
イン領域間に生じる電界の強度を低下させることができ
る。また、第1のオフセットゲート領域は、横方向に対
する直角方向の幅がチャネル領域側よりもドレイン領域
側で大きくなるように形成される。According to the present invention, the intensity of the electric field generated between the offset gate region and the drain region is reduced by forming the second offset gate region between the lateral outer edge of the drain region and the field region. Can be done. Further, the first offset gate region is formed such that the width in the direction perpendicular to the horizontal direction is larger on the drain region side than on the channel region side.
【0015】[0015]
【実施例】図1は本発明の1実施例を示す横形MOS電
界効果トランジスタの鳥かん図であり、図11と同一の
部分には同一の符号を付してある。6aは図11のオフ
セットゲート領域6と同様の第1のオフセットゲート領
域、13aはソース領域3、チャネル領域5、オフセッ
トゲート領域6a、ドレイン領域4、後述する第2のオ
フセットゲート領域からなる半導体活性領域、16はこ
の第1のオフセットゲート領域6aと一体でドレイン領
域4とフィールド領域である分離領域14との間に形成
された第2のオフセットゲート領域である。FIG. 1 is a perspective view of a lateral MOS field effect transistor showing one embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 6a denotes a first offset gate region similar to the offset gate region 6 in FIG. 11, and 13a denotes a semiconductor active region including a source region 3, a channel region 5, an offset gate region 6a, a drain region 4, and a second offset gate region described later. A region 16 is a second offset gate region formed integrally with the first offset gate region 6a and between the drain region 4 and the isolation region 14 which is a field region.
【0016】なお、図1では便宜上、ソース電極、ドレ
イン電極、層間絶縁膜、ゲート配線は示しておらず、分
離領域14も片側のみ示している。この横形MOS電界
効果トランジスタは図11のトランジスタとほぼ同様で
あるが、ドレイン領域4の横方向、すなわちx方向の外
縁部と分離領域14との間にオフセットゲート領域16
を形成した。この第2のオフセットゲート領域16のy
方向の幅は2μmである。In FIG. 1, for convenience, the source electrode, the drain electrode, the interlayer insulating film, and the gate wiring are not shown, and the isolation region 14 is shown only on one side. This lateral MOS field-effect transistor is substantially the same as the transistor of FIG. 11, except that an offset gate region 16 is provided between the outer edge of the drain region 4 in the x direction and the isolation region 14.
Was formed. Y of the second offset gate region 16
The width in the direction is 2 μm.
【0017】図2はこの横形MOS電界効果トランジス
タのオフ状態における3次元電位分布を示す図、図3は
図2の半導体活性領域13aの底面、すなわちZ座標0
のxy平面における2次元電位分布を示す図、図4はこ
の底面の電界強度分布を示す図である。図2〜4はそれ
ぞれ図12〜14と同様にして求めたシミュレーション
結果である。FIG. 2 is a diagram showing a three-dimensional potential distribution in the off state of the lateral MOS field effect transistor. FIG. 3 is a bottom view of the semiconductor active region 13a of FIG.
FIG. 4 shows a two-dimensional potential distribution on the xy plane of FIG. 2 to 4 are simulation results obtained in the same manner as in FIGS.
【0018】図2が模擬した素子構造は図12の例とほ
ぼ同様であるが、第1のオフセットゲート領域6aはx
座標1〜11μm、y座標1.3〜10.7μmに設け
られ、第2のオフセットゲート領域16は手前側、すな
わちy座標0側に設けられている。また、y座標12μ
m側は図12の例と同様の構成である。The device structure simulated in FIG. 2 is almost the same as the example in FIG. 12, except that the first offset gate region 6a has x
The second offset gate region 16 is provided at coordinates 1 to 11 μm and the y coordinate 1.3 to 10.7 μm, and is provided on the near side, that is, on the y coordinate 0 side. Also, the y coordinate 12μ
The m side has the same configuration as the example in FIG.
【0019】つまり、第2のオフセットゲート領域16
は、x座標11〜12μm、y座標1.3〜3.3μm
の範囲にあることになる。この結果、図3では下側に第
2のオフセットゲート領域16があり、上側はB−BB
線からも明らかなように従来の図12の例の構造となっ
ている。That is, the second offset gate region 16
Are x-coordinates 11 to 12 μm, y-coordinates 1.3 to 3.3 μm
It will be in the range of. As a result, in FIG. 3, the second offset gate region 16 is on the lower side, and B-BB is on the upper side.
As is clear from the line, the structure of the conventional example shown in FIG. 12 is obtained.
【0020】また、図3におけるC−CC線はドレイン
領域4の横方向の外縁部を示し、D−DD線は本実施例
の半導体活性領域13aと分離領域14が接する領域1
3a(ここでは、チャネル領域5、第1、第2のオフセ
ットゲート領域6a、16)の外縁部を示している。こ
の図3のドレイン領域4側(x座標12μm側)で、本
実施例の外縁部C−CC、D−DDと従来構造の外縁部
B−BBとを比較すると、外縁部C−CC、D−DDで
は等電位線の集中が緩和されていることが分かる。The C-CC line in FIG. 3 indicates the lateral outer edge of the drain region 4, and the D-DD line indicates the region 1 where the semiconductor active region 13a of this embodiment is in contact with the isolation region 14.
3a (here, the outer edge portion of the channel region 5, the first and second offset gate regions 6a and 16) is shown. A comparison between the outer edges C-CC and D-DD of the present embodiment and the outer edges B-BB of the conventional structure on the drain region 4 side (x-coordinate 12 μm side) in FIG. 3 shows that the outer edges C-CC and D It can be seen that the concentration of equipotential lines is reduced in -DD.
【0021】そして図4より、ドレイン領域4側におけ
る電界強度のピーク値は従来構造のセル中央部A−A
A、外縁部B−BBについては図14の例と同様で、そ
れぞれ2.6×105 V/cm、3.8×105 V/c
mである。これに対し、本実施例の外縁部C−CCの電
界強度のピーク値は2.8×105 V/cmであり、従
来構造の外縁部B−BBの75%に低減され、セル中央
部A−AAとほぼ同等である。このように、図1の構成
によってドレイン領域4側のオフセットゲート領域に生
じる電界の強度を低下させることができる。FIG. 4 shows that the peak value of the electric field intensity on the drain region 4 side is the central portion AA of the conventional structure.
A, the outer edge portions B-BB are the same as in the example of FIG. 14, and are 2.6 × 10 5 V / cm and 3.8 × 10 5 V / c, respectively.
m. On the other hand, the peak value of the electric field intensity at the outer edge portion C-CC of the present embodiment is 2.8 × 10 5 V / cm, which is reduced to 75% of the outer edge portion B-BB of the conventional structure, It is almost equivalent to A-AA. As described above, the configuration of FIG. 1 can reduce the intensity of the electric field generated in the offset gate region on the drain region 4 side.
【0022】図5は本発明の他の実施例を示す横形MO
S電界効果トランジスタの鳥かん図であり、図1と同一
の部分には同一の符号を付してある。6bはドレイン領
域4側のy方向の幅がチャネル領域5側よりも大きくな
るように形成された第1のオフセットゲート領域、13
bはソース領域3、チャネル領域5、オフセットゲート
領域6b、ドレイン領域4、第2のオフセットゲート領
域16からなる半導体活性領域である。FIG. 5 is a horizontal MO showing another embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a bird's-eye view of the S field effect transistor, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 6b denotes a first offset gate region formed so that the width in the y direction on the drain region 4 side is larger than that on the channel region 5 side.
“b” is a semiconductor active region including the source region 3, the channel region 5, the offset gate region 6b, the drain region 4, and the second offset gate region 16.
【0023】図1の例では、ドレイン領域4と分離領域
14との間に第1のオフセットゲート領域6aを延ばす
ようにして第2のオフセットゲート領域16を設けた
が、そのため、セル面積に制約がある場合にはドレイン
領域4のy方向の幅が小さくなるという結果をもたら
し、電流容量などの制約からドレイン領域4の面積を広
くとりたいときには不利となる場合がある。In the example shown in FIG. 1, the second offset gate region 16 is provided so as to extend the first offset gate region 6a between the drain region 4 and the isolation region 14. However, the cell area is limited. In some cases, the result is that the width of the drain region 4 in the y direction is reduced, and this may be disadvantageous when it is desired to increase the area of the drain region 4 due to restrictions such as current capacity.
【0024】そこで、上記の横方向に対する直角方向、
すなわちy方向の幅がチャネル領域5側よりもドレイン
領域4側で大きくなるような第1のオフセットゲート領
域6bを形成する。これにより、第2のオフセットゲー
ト領域16は第1のオフセットゲート領域6bの幅が広
くなった部分と連結されるような構造となる。Therefore, in the direction perpendicular to the above-mentioned lateral direction,
That is, the first offset gate region 6b is formed such that the width in the y direction is larger on the drain region 4 side than on the channel region 5 side. Thereby, the second offset gate region 16 has a structure that is connected to the portion where the width of the first offset gate region 6b is increased.
【0025】図6は図2と同様にこの横形MOS電界効
果トランジスタのオフ状態における3次元電位分布を示
す図、図7は図6の半導体活性領域13bの底面におけ
る2次元電位分布を示す図、図8はこの底面の電界強度
分布を示す図である。図6が模擬した素子構造は図2の
例とほぼ同様であるが、第1のオフセットゲート領域6
aはx座標1〜9μm、y座標3.3〜10.7μmと
x座標9〜11μm、y座標1.3〜10.7μmの範
囲に設けられており、第2のオフセットゲート領域16
は図2の例と同じ位置に設けられている。FIG. 6 is a diagram showing a three-dimensional potential distribution in the off state of the lateral MOS field-effect transistor as in FIG. 2, and FIG. 7 is a diagram showing a two-dimensional potential distribution on the bottom surface of the semiconductor active region 13b in FIG. FIG. 8 is a diagram showing the electric field intensity distribution on the bottom surface. The device structure simulated in FIG. 6 is almost the same as the example in FIG.
a is provided in the range of x coordinate 1 to 9 μm, y coordinate 3.3 to 10.7 μm, x coordinate 9 to 11 μm, y coordinate 1.3 to 10.7 μm, and the second offset gate region 16
Are provided at the same positions as in the example of FIG.
【0026】よって、図7でも下側に第2のオフセット
ゲート領域16があり、上側は従来の図12の例の構造
となっている。また、図7におけるE−EE線はドレイ
ン領域4の横方向の外縁部を示し、F−FF線は本実施
例のオフセットゲート領域16(又はオフセットゲート
領域6bの幅が広くなった部分)と分離領域14が接す
る半導体活性領域13bの外縁部を示している。Therefore, FIG. 7 also has the second offset gate region 16 on the lower side, and the upper side has the structure of the conventional example of FIG. In addition, the E-EE line in FIG. 7 indicates the lateral outer edge of the drain region 4, and the F-FF line corresponds to the offset gate region 16 (or the portion where the width of the offset gate region 6b is increased) of the present embodiment. The outer edge of the semiconductor active region 13b in contact with the isolation region 14 is shown.
【0027】この図7のドレイン領域4側で、本実施例
の外縁部E−EE、F−FFと従来構造の外縁部B−B
Bとを比較すると、外縁部E−EE、F−FFでは等電
位線の集中が緩和されていることが分かる。そして図8
より、ドレイン領域4側における電界強度のピーク値は
従来構造のセル中央部A−AA、外縁部B−BBについ
ては図4の例と同様である。これに対し、本実施例の外
縁部E−EEの電界強度のピーク値は3.0×105 V
/cmであり、従来構造の外縁部B−BBの80%に低
減され、図1の例とほぼ同様の効果を得ることができ
る。On the drain region 4 side in FIG. 7, the outer edges E-EE and F-FF of this embodiment and the outer edges BB of the conventional structure are used.
Comparing with B, it can be seen that the concentration of equipotential lines is reduced in the outer edge portions E-EE and F-FF. And FIG.
Accordingly, the peak value of the electric field intensity on the drain region 4 side is the same as that of the example of FIG. 4 for the central portion A-AA and the outer edge portion B-BB of the conventional structure. On the other hand, the peak value of the electric field intensity at the outer edge E-EE of the present embodiment is 3.0 × 10 5 V
/ Cm, which is reduced to 80% of the outer edge portion B-BB of the conventional structure, and almost the same effect as the example of FIG. 1 can be obtained.
【0028】ドレイン領域4と分離領域14との間の距
離は小さすぎると効果が得られず、大きすぎるとセル面
積が大きくなる。図1、5の例では第2のオフセットゲ
ート領域16のy方向の幅を2μmとしたが、素子の構
造パラメータ、ドレイン耐圧に応じて適当に設定する必
要がある。なお、図1、5の例ではNチャネルMOSの
例について説明したが、PチャネルMOSについても同
様の構成で効果を得ることができる。If the distance between the drain region 4 and the isolation region 14 is too small, no effect is obtained, and if it is too large, the cell area becomes large. In the examples of FIGS. 1 and 5, the width of the second offset gate region 16 in the y direction is set to 2 μm. However, it is necessary to appropriately set the width in accordance with the structural parameters of the element and the drain breakdown voltage. Although the example of the N-channel MOS has been described in the examples of FIGS. 1 and 5, an effect can be obtained with a similar configuration for the P-channel MOS.
【0029】また、図1、5の例では分離領域14を片
側のみに示していたが、全体の上面を上から見ると、そ
れぞれ図9(a)、(b)に示すようになる。このよう
に、図1、5の例ではドレイン領域4の1方向が直接分
離領域14と接していたが、図9(c)、(d)に示す
ようにドレイン領域4の全周をオフセットゲート領域で
囲むようにしても良い。In the examples of FIGS. 1 and 5, the separation region 14 is shown on only one side. However, when the entire upper surface is viewed from above, it is as shown in FIGS. 9A and 9B, respectively. As described above, in one example of FIGS. 1 and 5, one direction of the drain region 4 is in direct contact with the isolation region 14, but as shown in FIGS. It may be surrounded by a region.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明によれば、ドレイン領域の横方向
の外縁部とフィールド領域との間に第2のオフセットゲ
ート領域を形成することにより、ドレイン領域側のオフ
セットゲート領域に生じる電界の強度を低下させること
ができ、従来構造に比べて高いドレイン耐圧を実現する
ことができる。また、第1のオフセットゲート領域をチ
ャネル領域側よりもドレイン領域側で幅が大きくなるよ
うに形成することにより、同様に高いドレイン耐圧を実
現することができると共に、ドレイン領域の面積を広く
とることができる。According to the present invention, the intensity of the electric field generated in the offset gate region on the drain region side is formed by forming the second offset gate region between the lateral outer edge of the drain region and the field region. Can be reduced, and a higher drain breakdown voltage can be realized as compared with the conventional structure. In addition, by forming the first offset gate region to have a larger width on the drain region side than on the channel region side, a high drain withstand voltage can be realized similarly, and the area of the drain region can be increased. Can be.
【図1】 本発明の1実施例を示す横形MOS電界効果
トランジスタの鳥かん図である。FIG. 1 is a perspective view of a lateral MOS field-effect transistor showing one embodiment of the present invention.
【図2】 図1の横形MOS電界効果トランジスタのオ
フ状態における3次元電位分布を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a three-dimensional potential distribution in an off state of the lateral MOS field-effect transistor of FIG.
【図3】 図1の半導体活性領域底面の2次元電位分布
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a two-dimensional potential distribution on the bottom surface of the semiconductor active region in FIG. 1;
【図4】 図1の半導体活性領域底面の電界強度分布を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an electric field intensity distribution on the bottom surface of the semiconductor active region in FIG. 1;
【図5】 本発明の他の実施例を示す横形MOS電界効
果トランジスタの鳥かん図である。FIG. 5 is a bird's-eye view of a lateral MOS field-effect transistor showing another embodiment of the present invention.
【図6】 図5の横形MOS電界効果トランジスタのオ
フ状態における3次元電位分布を示す図である。6 is a diagram showing a three-dimensional potential distribution in an off state of the lateral MOS field effect transistor of FIG.
【図7】 図5の半導体活性領域底面の2次元電位分布
を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a two-dimensional potential distribution on the bottom surface of the semiconductor active region in FIG. 5;
【図8】 図5の半導体活性領域底面の電界強度分布を
示す図である。8 is a diagram showing an electric field intensity distribution on the bottom surface of the semiconductor active region in FIG. 5;
【図9】 本発明の他の実施例を示す横形MOS電界効
果トランジスタの平面図である。FIG. 9 is a plan view of a lateral MOS field-effect transistor showing another embodiment of the present invention.
【図10】 従来の横形MOS電界効果トランジスタの
断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional lateral MOS field-effect transistor.
【図11】 トレンチ分離技術を適用してセル間分離を
行った従来の横形MOS電界効果トランジスタの鳥かん
図である。FIG. 11 is a bird's-eye view of a conventional lateral MOS field-effect transistor in which cell isolation is performed by applying a trench isolation technique.
【図12】 図11の横形MOS電界効果トランジスタ
のオフ状態における3次元電位分布を示す図である。12 is a diagram showing a three-dimensional potential distribution in an off state of the lateral MOS field-effect transistor of FIG.
【図13】 半導体活性領域の底面の2次元電位分布を
示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a two-dimensional potential distribution on the bottom surface of the semiconductor active region.
【図14】 半導体活性領域の底面の電界強度分布を示
す図である。FIG. 14 is a diagram showing an electric field intensity distribution on the bottom surface of the semiconductor active region.
【図15】 LOCOS分離技術を適用してセル間分離
を行った従来の横形MOS電界効果トランジスタの鳥か
ん図である。FIG. 15 is a bird's-eye view of a conventional lateral MOS field-effect transistor in which inter-cell isolation is performed by applying the LOCOS isolation technique.
1…基板、2…埋め込み絶縁層、3…ソース領域、4…
ドレイン領域、5…チャネル領域、6a、6b…第1の
オフセットゲート領域、7…ゲート絶縁膜、10…ゲー
ト電極、13…半導体活性領域、14…分離領域、16
…第2のオフセットゲート領域。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... substrate, 2 ... buried insulating layer, 3 ... source region, 4 ...
Drain region, 5 channel region, 6a, 6b first offset gate region, 7 gate insulating film, 10 gate electrode, 13 semiconductor active region, 14 isolation region, 16
... Second offset gate region.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 逸中 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 谷内 利明 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 福滿 高雄 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 菅井 昭彦 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業 株式会社内 (72)発明者 越後谷 天恒 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業 株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 29/786 H01L 21/336 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kim Itsunaka 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Toshiaki Yachi 1-16-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Takao Fuman Mitsui 1-6-1 Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Akihiko Sugai 10-13 Minamimachi, Hanno City, Saitama Prefecture Shindengen Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Tengo Echigoya 10-13 Minamicho, Hanno-shi, Saitama Shindengen Kogyo Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 29 / 786 H01L 21/336
Claims (2)
ャネル領域、このチャネル領域と接するオフセットゲー
ト領域、このオフセットゲート領域と接するドレイン領
域が横方向に配列された半導体活性領域と、各半導体活
性領域を分離するためのフィールド領域とが基板の絶縁
層上に形成された横形MOS電界効果トランジスタにお
いて、 前記オフセットゲート領域は、前記チャネル領域とドレ
イン領域との間に形成された第1のオフセットゲート領
域と、この第1のオフセットゲート領域と一体でドレイ
ン領域の前記横方向の外縁部と前記フィールド領域との
間に形成された第2のオフセットゲート領域とからなる
ことを特徴とする横形MOS電界効果トランジスタ。1. A semiconductor active region in which a source region, a channel region in contact with the source region, an offset gate region in contact with the channel region, a drain region in contact with the offset gate region are arranged in a lateral direction, and each semiconductor active region is In a lateral MOS field-effect transistor in which a field region for isolation is formed on an insulating layer of a substrate, the offset gate region includes a first offset gate region formed between the channel region and a drain region. And a second offset gate region formed integrally with the first offset gate region between the lateral outer edge of the drain region and the field region. .
ンジスタにおいて、 前記第1のオフセットゲート領域は、前記横方向に対す
る直角方向の幅がチャネル領域側よりもドレイン領域側
で大きくなるように形成され、 前記第2のオフセットゲート領域は、前記ドレイン領域
側で前記第1のオフセットゲート領域と連結されること
を特徴とする横形MOS電界効果トランジスタ。2. The lateral MOS field-effect transistor according to claim 1, wherein the first offset gate region is formed such that a width in a direction perpendicular to the lateral direction is larger on a drain region side than on a channel region side. The lateral MOS field effect transistor, wherein the second offset gate region is connected to the first offset gate region on the drain region side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13963594A JP3232343B2 (en) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | Horizontal MOS field-effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13963594A JP3232343B2 (en) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | Horizontal MOS field-effect transistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07326758A JPH07326758A (en) | 1995-12-12 |
JP3232343B2 true JP3232343B2 (en) | 2001-11-26 |
Family
ID=15249877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13963594A Expired - Fee Related JP3232343B2 (en) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | Horizontal MOS field-effect transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3232343B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW444257B (en) * | 1999-04-12 | 2001-07-01 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device and method for fabricating the same |
JP5978031B2 (en) * | 2012-07-03 | 2016-08-24 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor device |
-
1994
- 1994-05-31 JP JP13963594A patent/JP3232343B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07326758A (en) | 1995-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6794716B2 (en) | SOI MOSFET having body contact for preventing floating body effect and method of fabricating the same | |
US9698216B2 (en) | Semiconductor device having a breakdown voltage holding region | |
US10074743B2 (en) | Trench MOSFET shield poly contact | |
US6407427B1 (en) | SOI wafer device and a method of fabricating the same | |
US6593621B2 (en) | LDMOS field effect transistor with improved ruggedness in narrow curved areas | |
JP4610786B2 (en) | Semiconductor device | |
JPH0766428A (en) | Thin film soi device and its manufacture | |
JP2001102586A (en) | High breakdown voltage semiconductor device | |
US20140346590A1 (en) | Semiconductor Device, Method of Manufacturing a Semiconductor Device and Integrated Circuit | |
CN100420034C (en) | Isolated LDMOS IC technology | |
US6541804B2 (en) | Junction-isolated lateral MOSFET for high-/low-side switches | |
JP2006108208A (en) | Semiconductor device containing ldmos transistor | |
US6022790A (en) | Semiconductor process integration of a guard ring structure | |
US11437506B2 (en) | Wide-gap semiconductor device | |
JP2003526949A (en) | Trench gate semiconductor device | |
JP3232343B2 (en) | Horizontal MOS field-effect transistor | |
US9525058B2 (en) | Integrated circuit and method of manufacturing an integrated circuit | |
US11127850B2 (en) | Semiconductor device | |
US8232579B2 (en) | Semiconductor device and method for producing a semiconductor device | |
JPH07142731A (en) | Power device and method for forming it | |
JP3217488B2 (en) | High voltage semiconductor device | |
JP3217552B2 (en) | Horizontal high voltage semiconductor device | |
JP3495498B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5191513B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4577948B2 (en) | Offset gate field effect transistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080921 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080921 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090921 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090921 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100921 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100921 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110921 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |