JP2003142596A - 半導体装置及びその製造方法並びにインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大電流、高耐圧で高速駆動、省エネルギー、
高集積化、および低コスト化が達成できる、ＭＩＳ型電
界効果トランジスタを含む高性能な半導体装置を提供す
ること。 【解決手段】 第１導電型の半導体基体の一主面に設け
られた第２導電型の第１の半導体領域と、前記第１の半
導体領域に設けられた第１導電型の第２の半導体領域
と、前記第２の半導体領域と前記第１の半導体領域のＰ
Ｎ接合が終端する表面に絶縁膜を介して設けられた第１
のゲート電極と、前記第２の半導体領域の表面側に前記
第１のゲート電極の一方の端部に整合した第２導電型の
第１のソース領域と、前記第１の半導体領域の表面側に
設けられた第２導電型の第１のドレイン領域と、を有す
る第１のＭＩＳ型電界効果トランジスタであるスイッチ
素子を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＩＳ（Metal In
sulator Semiconductor）型電界効果トランジスタを含
む半導体装置に関し、特に複写機、ファクシミリ、ワー
ドプロセッサ、コンピュータ等の出力用端末として用い
るインクジェットプリンタのような記録装置に搭載する
のに好適となる半導体装置及びその製造方法並びにイン
クジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種出力用端未として用いられる
記録装置には、その記録ヘッドとして、電気熱変換素子
とこの電気熱変換素子をスイッチする素子（以下、スイ
ッチ素子）、およびそのスイッチ素子を駆動するための
回路が同一基体上に搭載されている。

【０００３】図８は、従来の構成による記録ヘッドの一
部分を示す模式的な断面図である。

【０００４】９０１は単結晶シリコンからなる半導体基
体である。９１２はｐ型のウェル領域、９０８はｎ型の
ドレイン領域、９１６はｎ型の電界緩和ドレイン領域、
９０７はｎ型のソース領域、９１４はゲート電極であ
り、これらでＭＩＳ型電界効果トランジスタを用いたス
イッチ素子９３０を形成している。９１７は蓄熱層、お
よび絶縁層としての酸化シリコン層、９１８は熱抵抗層
としての窒化タンタル膜、９１９は配線としてのアルミ
ニウム合金膜、および９２０は保護層としての窒化シリ
コン膜であり、以上で記録ヘッドの基体９４０を形成し
ている。ここでは９５０が発熱部となり、インク吐出部
９６０からインクが吐出される。また、天板９７０は基
体９４０と協働して液路９８０を形成している。

【０００５】ところで、前記構造の記録ヘッドおよびス
イッチ素子に対して数多くの改良が加えられてきたが、
近年製品に対して、高速駆動化、省エネルギー化、高集
積化、低コスト化、および高性能化がより一層求められ
るようになった。このため、図８に示すようなスイッチ
素子として使用されるＭＩＳ型電界効果トランジスタ９
３０を半導体基体９０１内に複数個作り込み、これらの
ＭＩＳ型電界効果トランジスタ９３０を単独、または複
数個同時に動作させ、結線されている電気熱変換素子を
駆動させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気熱
変換素子を駆動させるために必要となる大電流下におい
ては、従来のＭＩＳ型電界効果トランジスタ９３０を機
能させると、ドレイン−ウェル間のｐｎ逆バイアス接合
部では高電界に耐えられずにリーク電流が発生し、スイ
ッチ素子として要求される耐圧を満足することができな
かった。更に、スイッチ素子として使用されるＭＩＳ型
電界効果トランジスタのオン抵抗が大きいと、ここでの
電流の無駄な消費によって、電気熱変換素子を躯動する
ために必要な電流が得られなくなるという解決すべき問
題があった。

【０００７】また、耐圧の問題を解決するためには、図
９に示すようなＭＩＳ型電界効果トランジスタ１０３０
が考えられる。

【０００８】図９中の、半導体基体１００１、ｎ型のソ
ース領域１００７、ｎ型のドレイン領域１００８、ゲー
ト電極１０１４、蓄熱層および絶縁層としての酸化シリ
コン層１０１７、熱抵抗層としての窒化タンタル膜１０
１８、配線としてのアルミニウム合金膜１０１９、保護
層としての窒化シリコン膜１０２０、記録ヘッドの基体
１０４０、発熱部１０５０、インク吐出部１０６０、天
板１０７０、液路１０８０のそれぞれは図８に示した、
半導体基体９０１、ｎ型のソース領域９０７、ｎ型のド
レイン領域９０８、ゲート電極９１４、蓄熱層および絶
縁層としての酸化シリコン層９１７、熱抵抗層としての
窒化タンタル膜９１８、配線としてのアルミニウム合金
膜９１９、保護層としての窒化シリコン膜９２０、記録
ヘッドの基体９４０、発熱部９５０、インク吐出部９６
０、天板９７０、液路９８０と同様のものである。

【０００９】図９に示すＭＩＳ型電界効果トランジスタ
の構造は通常の構造とは異なるもので、ｐ型の半導体基
板１００１には、ｎ型のソース領域１００７の周囲をｐ
型のベース領域１００５で囲む形状とすることにより、
ｎ型のウェル領域１００２の一部をドレインとするもの
である、このように、ｎ型のウェル領域１００２を利用
してドレインの中にチャネルを作り込むことによって、
耐圧を決定しているドレインの深さを深く、また、低濃
度で作り込むことが可能となり、耐圧の問題を解決する
ことができるものとなっている。

【００１０】しかしながら、このＭＩＳ型電界効果トラ
ンジスタ１０３０はスイッチ素子としての特性は前述の
とおり高性能ではあるが、アナログ素子としては不自由
な面を有する素子であった。一般的なアナログ素子では
マスクでチャネル長を調整することにより、任意のしき
い値電圧を設定することができる。また、基板にバック
ゲート電圧がかかる回路構成に耐えるものであることが
要求される。

【００１１】図９に示したＭＩＳ型電界効果トランジス
タ１０３０のチャネル長はベース層とソース層の横方向
拡散量の差で決定される。そのため、チャネル長は通常
のＭＩＳ型電界効果トランジスタに比べて短く、また、
マスクで調整することもできないので、任意のしきい値
電圧を設定することは困難であった。

【００１２】また、スイッチ素子として図９に示したＭ
ＩＳ型電界効果トランジスタ１０３０を用い、その他の
部分には通常のＭＩＳトランジスタを用いた場合には、
耐圧が充分なスイッチ素子を駆動するレベルシフト素子
にも高い耐圧が要求されるが通常のＭＩＳトランジスタ
では上述したように耐圧が充分なものとならない。

【００１３】具体的に述べると、一般的なドライバＩＣ
の信号は図１０に示すように伝わる。まず、５．０Ｖな
いし３．３Ｖの入力信号がＨｉとして与えられる。その
信号がデコーダにより、任意のＢｉｔに伝わる。その
後、信号はソース接地のＣＭＯＳ構成のインバータ回路
をとおり、スイッチ素子であるＭＯＳトランジスタのゲ
ートに入力される。

【００１４】ここで重要となるのは、ＣＭＯＳ構成のイ
ンバータ回路に与えられるＶＨＴという任意の電圧であ
る。ＭＯＳトランジスタのオン抵抗を最小とすることに
より、スイッチ素子であるＭＯＳの寸法を最小にするこ
とができるため、電圧ＶＨＴはＭＯＳトランジスタのオ
ン抵抗が最小になるように設定される。

【００１５】電圧ＶＨＴは外部からは入力されないた
め、ＩＣ内で電圧レベルを変換する必要がある。このよ
うに電圧レベルを変換するレベルシフト回路としては、
図１１に示すように複数個のダイオードを順方向に直列
に接続して定電圧を得る方法もあるが、１個のダイオー
ドの特性ばらつきが乗数で効いてくるうえに、電流に依
存する電圧変動を防ぐためにダイオードのサイズを大き
くする必要があり、これらのことから現実的な方法とは
いえない。

【００１６】一般的に用いられるレベルシフト回路とし
て、ソースホロワのトランジスタを介在させて電圧を得
るものが挙げられる。図１２は図１０に示した回路にソ
ースホロワのトランジスタを介在させた回路の構成を示
す図である。

【００１７】図１２に示す回路において、スイッチＭＯ
Ｓを駆動するドレイン電圧ＶＨを３０Ｖ，ＶＧＮＤＨを
０Ｖとして、ゲート電圧ＶＨＴを１２Ｖにする場合、レ
ベルシフトに用いるソースホロワのトランジスタには、
−１２Ｖのバックゲート電圧がかかり、またドレイン−
ソース間耐圧が１８Ｖ以上必要になることがわかる。

【００１８】このようにスイッチ素子をスイッチ特性の
優れたＭＩＳ型電界効果トランジスタ構造にすると、任
意のしきい値電圧を設定できず、また、バックゲート電
圧に耐えるアナログ特性を有する耐圧素子が不足すると
いう解決すべき問題があった。

【００１９】そこで本発明は、前述の課題を解決し、大
電流、高耐圧で高速駆動、省エネルギー、高集積化、お
よび低コスト化が達成できる、ＭＩＳ型電界効果トラン
ジスタを含む高性能な半導体装置を提供することを目的
とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
スイッチ素子とこのスイッチ素子を駆動するための回路
を同一基体上に形成した半導体装置において、前記スイ
ッチ素子は、第１導電型の半導体基体の一主面に設けら
れた第２導電型の第１の半導体領域と、前記第１の半導
体領域に設けられた第１導電型の第２の半導体領域と、
前記第２の半導体領域と前記第１の半導体領域のＰＮ接
合が終端する表面に絶縁膜を介して設けられた第１のゲ
ート電極と、前記第２の半導体領域の表面側に前記第１
のゲート電極の一方の端部に整合した第２導電型の第１
のソース領域と、前記第１の半導体領域の表面側に設け
られた第２導電型の第１のドレイン領域と、を有する第
１のＭＩＳ型電界効果トランジスタであり、前記スイッ
チ素子を駆動するための回路は、第１導電型の半導体基
体の一主面に設けられた第２導電型の第３の半導体領域
と、前記第３の半導体領域の表面上に絶縁膜を介して設
けられた第２のゲート電極と、前記第２のゲート電極の
一方の端部側で、且つ前記第３の半導体領域に設けられ
た第２導電型の低濃度ドレイン領域と、前記第２のゲー
ト電極の他方の端部に整合して前記第３の半導体領域に
設けられた第２導電型の第２のソース領域と、前記第２
のゲート電極の前記一方の端部側の前記低濃度ドレイン
領域の端部から離れて設けられた第２導電型の第２のド
レイン領域と、を有する第２のＭＩＳ型電界効果トラン
ジスタを具備することを特徴とする。

【００２１】この場合、スイッチ素子を構成する第２の
半導体領域と、該スイッチ素子を駆動するための回路を
構成する低濃度ドレイン領域は同時に形成されているこ
ととしてもよい。

【００２２】本発明の半導体装置の製造方法は、スイッ
チ素子とこのスイッチ素子を駆動するための回路を同一
基体上に形成する半導体装置の製造方法であって、第１
導電型の半導体基体の表面に、第２導電型の第１の半導
体領域および第２の半導体領域を形成する工程と、前記
第１および第２の半導体領域上に、ゲート絶縁膜を形成
する工程と、前記第１および第２の半導体領域上の表面
に前記ゲート絶縁膜を介して第１および第２のゲート電
極を形成する工程と、前記第１のゲート電極をマスクと
した第１導電型の不純物のイオン注入により、前記第１
の半導体領域中に、この第１の半導体領域より高濃度な
第１導電型の第３の半導体領域を形成し、前記第２のゲ
ート電極をマスクとした第２導電型の不純物のイオン注
入により、前記第２の半導体領域中に、第２導電型の低
濃度ドレイン領域を形成する工程と、前記第３の半導体
領域の表面側に前記第１のゲート電極をマスクとしたイ
オン注入により第２導電型の第１のソース領域を形成
し、前記第１の半導体領域の表面側に第２導電型の第１
のドレイン領域を形成する工程と、前記半導体基体の表
面側に前記第２のゲート電極をマスクとしたイオン注入
により第１導電型の第２のソース領域を形成し、前記第
２のゲート電極側の前記低濃度ドレイン領域の端部から
離して第１導電型の第２のドレイン領域を形成する工程
と、を含むことを特徴とする。

【００２３】本発明のインクジェットヘッドは、上記の
いずれかに記載の半導体装置と、前記半導体装置のスイ
ッチ素子に接続された電気熱変換体と、インクを吐出す
る吐出口とを備えたことを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。

【００２５】図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明に
よるスイッチ素子および駆動回路素子の断面構造図であ
り、図２はそれを用いた模式的な回路の構成を示す回路
図である。

【００２６】図１（ａ）は、本発明に用いられるスイッ
チ素子の一例を示しており、１０１は第１導電型（本実
施例においてはｐ型）の半導体基体、１０２は第１の半
導体基体１０１の中に形成される第２導電型（本実施例
においてはｎ型）のウェル領域、１０３はゲート絶縁
膜、１０４はゲート電極、１０５は第２の半導体領域で
あるウェル領域１０２の中に形成される第１導電型のベ
ース領域、１０７はゲート電極１０４の左端部に整合し
ているソース領域、１０８はウェル領域１０２とベース
領域１０５とのＰＮ接合端部から図中右側に離れ、ま
た、ゲート電極１０４からも横方向に離れた高濃度のド
レイン領域である。

【００２７】図１（ａ）に示されるスイッチ素子は、予
め十分に深く形成したウェル領域１０２上にベース領域
１０５を形成する。このウェル領域１０２とベース領域
１０５は、それぞれＭＩＳ型電界効果トランジスタにお
いて、ドレインとチャネルの役割を果たすこととなる。
そのため、通常のチャネルとなる領域内に不純物を導入
してドレインを形成する順序とは逆に、ドレインとなる
領域内に不純物を導入してチャネルを形成することか
ら、ドレインの渡度をチャネルの濃度より低く設定する
ことが可能である。トランジスタの耐圧はこのドレイン
の耐圧で決定され、その耐圧は通常、ドレインの濃度が
低いほど、ドレインの深さが深いほど高くなる。

【００２８】このため、定格電圧を高く設定でき、大電
流化を可能とし、高速動作を実現できる。

【００２９】また、本発明によるＭＩＳ型電界効果トラ
ンジスタの実効チャネル長は、ベース領域１０５とソー
ス領域１０７との横方向拡散量の差で決定される。この
横方向拡散量は各領域を構成する物質の物理的係数に基
づいて決定されるため、実効チャネル長は従来のものよ
りも短く設定することができ、オン抵抗を低減すること
ができる。このオン抵抗の低減は、単位寸法における最
大電流量を大きくすることにつながり、高速動作、省エ
ネルギー、および高集積化が可能となる。

【００３０】また、このベース領域１０５とソース領域
１０７はどちらもゲート電極１０４をマスクとしたイオ
ンの導入により自己整合的（セルフアライン）に形成さ
れるため、アライメントによる寸法差が生じることはな
く、ＭＩＳ型電界効果トランジスタをしきい値がばらつ
くことなく製造することができ、高歩留りを実現し、高
信頼性を得ることができるものとなっている。

【００３１】図１（ｂ）は、図１（ａ）のスイッチ素子
を駆動するための同じ半導体集積回路中に形成される素
子であり、１１１は第１導電型（本実施例においてはｐ
型）の半導体基体、１１９は第１の半導体基体１０１の
中に形成される第２導電型（本実施例においてはｎ型）
のウェル領域、１１３はゲート絶縁膜、１１４はゲート
電極、１１６はウェル領域１１９の中に形成される電界
緩和ドレイン領域（低濃度ドレイン領域）、１１７はゲ
ート電極の左端部に整合しているソース領域、１１８は
ゲート電極から横方向に離れた高濃度のドレイン領域で
ある。

【００３２】ドレイン領域１１８側に電界緩和ドレイン
領域（低濃度ドレイン領域）１１６を備え、チャネルと
低濃度ドレイン領域１１６とのＰＮ接合端部から、高濃
度ドレイン領域１１８が離れ、更にはゲート電極１１４
からも離れているため、通常のゲート電極に対してセル
フアラインでソース−ドレイン領域を形成するＭＩＳ型
電界効果トランジスタに比してソース−ドレイン間の耐
圧を高く設定できる。

【００３３】さらに、図１（ａ）に示したスイッチ素子
と同様に、予め十分に深く形成したウェル領域１１９上
に低濃度ドレイン領域１１６を形成する。このウェル領
域１１９と低濃度ドレイン領域１１６は、それぞれＭＩ
Ｓ型電界効果トランジスタにおいて、ドレインとチャネ
ルの役割を果たすこととなり、このことからも、図１
（ａ）に示したスイッチ素子と同様に定格電圧を高く設
定でき、大電流化を可能とし、高速動作を実現できる。

【００３４】また、本発明によるＭＩＳ型電界効果トラ
ンジスタの実効チャネル長は、低濃度ドレイン領域１１
６とソース領域１１７との横方向拡散量の差で決定され
る。この横方向拡散量は各領域を構成する物質の物理的
係数に基づいて決定されるため、実効チャネル長は従来
のものよりも短く設定することができ、オン抵抗を低減
することができる。このオン抵抗の低減は、単位寸法に
おける最大電流量を大きくすることにつながり、高速動
作、省エネルギー、および高集積化が可能となる。

【００３５】また、この低濃度ドレイン領域１１６とソ
ース領域１１７はどちらもゲート電極１１４をマスクと
したイオンの導入により自己整合的（セルフアライン）
に形成されるため、アライメントによる寸法差が生じる
ことはなく、ＭＩＳ型電界効果トランジスタをしきい値
がばらつくことなく製造することができ、高歩留りを実
現し、高信頼性を得ることができるものとなっている。
また、チャネル長を自由に設計できるため、任意のしき
い値電圧を設定でき、バックゲート電圧に耐えるアナロ
グ特性を有し、自由な設計が可能となる。

【００３６】そして、図１の（ａ），（ｂ）に示したト
ランジスタは、基体１０１と１１１をシリコン基板など
の共通基体を用いて一体化できる。これにより、図２に
示すような簡単な回路構成にて実現することができる。

【００３７】図２において、ＲＨは電気熱変換体のよう
な負荷であり、その低電位側ＶＧＮＤＨには、図１
（ａ）のようなトランジスタがスイッチ素子として接続
されている。スイッチ素子のゲートにはＣＭＯＳインバ
ータが接続され、ＣＭＯＳインバータの入力端子にはア
ンドゲートが接続されている。ＣＭＯＳインバータの高
電位側の基準電圧ＶＨＴを与えるレベルシフト素子に
は、図１（ｂ）に示したようなトランジスタが用いられ
ている。ＣＭＯＳインバータを構成するトランジスタや
アンドゲートを構成するトランジスタは、図１（ａ），
（ｂ）に示したトランジスタとは異なる低濃度ドレイン
領域（電界緩和ドレイン領域）のない一般的なＭＯＳト
ランジスタで構成できる。

【００３８】図３は図１（ａ）に示したスイッチ素子を
アレイ状に配置した半導体装置の構成を示す断面図であ
り、一つの電気熱変換体のような素子に接続された一つ
のスイッチ素子の断面図である。

【００３９】図３中、３０１は半導体基板、３０２はｎ
型のウェル層、３０３はゲート酸化膜、３０４はゲート
電極、３０５はｐ型のベース領域、３０７はｎ型のソー
ス領域、３０８はｎ型のドレイン領域であり、これらの
それぞれは、図１（ａ）における半導体基板１０１、ｎ
型のウェル層１０２、ゲート酸化膜１０３、ゲート電極
１０４、ｐ型のベース領域１０５、ｎ型のソース領域１
０７、ｎ型のドレイン領域１０８に対応するもので同様
に形成されたものである。

【００４０】図３に示すように、一つの電気熱変換体の
ような素子に、互いに並列に接続された複数のトランジ
スタからなる一つのスイッチ素子を、接続することによ
り、大きな電流を流すことができる。これにより、本発
明の半導体装置をアレイ状に配置し、記録装置として使
用する場合でも、図４に示すような各ユニットに対して
スイッチ素子を個々に設けるという簡単な回路構成で実
現でき、低コスト化が可能となる。図４において、ユニ
ット１〜ユニット３は電気熱変換体のような負荷を、ト
ランジスタＴｒｌ〜Ｔｒ３は上述した一つのトランジス
タ或いは並列接続された複数のトランジスタからなるス
イッチ素子を示している。

【００４１】次に、本発明による半導体装置の製造工程
を示すが、以下の実施の形態に限定されることはなく、
本発明の目的が達成され得るものであれば良い。

【００４２】図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る半導
体装置の製造工程毎の断面図である。図５（ａ）に示す
ように、ｐ型半導体基体５０１の表面に、ｎ型のウェル
領域５０２，５１２を形成する。このｎ型のウェル領域
５０２，５１２はｐ型半導体基体５０１上にイオン注入
法等を用いて、選択的に形成する。また、ｎ型のウェル
領域５０２，５１２をｐ型半導体基体５０１全面にエピ
タキシャル成長法を用いて形成して、ｐ型のウェル領域
を選択的に形成することも可能である。

【００４３】次に、図５（ｂ）に示すように、ｐ型半導
体基体５０１、ｎ型のウェル領域５０２，５１２の上面
に、例えば、水素燃焼酸化により膜厚約５０ｎｍのゲー
ト酸化膜５０３を成長させ、続いて、ゲート酸化膜５０
３上に、例えばＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Va
por Deposition）法により膜厚約３００ｎｍの多結晶シ
リコンを堆積させる。この多結晶シリコンは、ＬＰＣＶ
Ｄ法で堆積させると同時に、リンをドーピングしたり、
または堆積後に、イオン注入法や固相拡散法を用いて、
リンをドーピングして所望の配線抵抗値とする。その
後、フォトリソグラフィーによりパターニングを行な
い、多結晶シリコン膜をエッチングする。これによりＭ
ＩＳ型電界効果トランジスタのゲート電極５０４、５１
４が形成できる。この際、第１のゲート電極５０４はｎ
型のウェル領域５０２上に形成し、第２のゲート電極５
１４はｎ型のウェル領域５１２上に形成する。

【００４４】次に図５（ｃ）に示すように、不図示のフ
ォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによりパ
ターニングを行ない、また、ゲート電極５０４，５１４
をマスクとして、選択的にｐ型の不純物、例えばボロン
をイオン注入して、さらに電気炉で熱処理を行ない、ウ
ェル領域５０２，５１２中にベース領域５０５，電界緩
和層５１５を形成する。この熱処理は、ＭＩＳ型電界効
果トランジスタ５３０のチャネル領域を決定することに
なるため、ウェル領域５０２，５１２の深さ、濃度、不
純物の種類、またベース領域５０５，電界緩和層５１５
の濃度、および不純物の種類により決定される。

【００４５】次に、図５（ｄ）に示すように、第１のソ
ース領域５０７、第１のドレイン領域５０８を、例えば
ヒ素をイオン注入して、さらに電気炉で例えば９５０
℃、３０分の熱処理を行なって形成する。このうち第１
のソース領域５０７をゲート電極５０４をマスクにした
イオン注入により形成することで、第１のソース領域５
０７をゲート電極５０４に自己整合させることができ
る。次に、図５（ｅ）に示すように、第２のソース領域
５１７、第２のドレイン領域５１８を、例えばボロンを
イオン注入して、さらに電気炉で例えば９５０℃、３０
分の熱処理を行なって形成する。このうち第２のソース
領域５１７をゲート電極５１４をマスクにしたイオン注
入により形成することで、第２のソース領域５１７をゲ
ート電極５１４に自己整合させることができる。その
後、図示しないがＣＶＤ法により酸化膜を堆積して層間
絶縁膜を形成し、コンタクトを開口し、配線を結線し集
積回路を完成させる。必要に応じて多層配線を用いても
良い。

【００４６】ここで、主要部のより詳しい製造法につい
て説明する。ＭＩＳ型電界効果トランジスタ５４０は、
ＭＩＳ型電界効果トランジスタ５３０に比して、オン抵
抗は高くても支障ない。これは大電流を流す必要がない
ためである。また、動作耐圧もある程度確保されていれ
ば支障ない。そのため、電界緩和層５１５を形成する際
のイオン打込量は、第２のドレイン領域５１８の１／１
０〜１／１００００程度が適当で、またその深さもベー
ス領域５０５の２／３〜１／１０程度で十分である。

【００４７】このようにして作成されたＭＩＳ型電界効
果トランジスタ５３０のＶＤＳ−ＩＤ（ドレイン電圧−
ドレイン電流）特性と、ＶＧ−ＩＤ（ゲート電圧一ドレ
イン電流）特性、ＶＧ−ＡＢＳＩＷ（ゲート電圧−ウェ
ハ電流の絶対値）特性を図６（ａ），（ｂ）に示し、同
様にＭＩＳ型電界効果トランジスタ５４０のＶＤＳ−Ｉ
Ｄ特性と、ＶＧ−ＩＤ，ＡＢＳＩＷ特性を図７（ａ），
（ｂ）に示す。このようにＭＩＳ型電界効果トランジス
タの動作範囲は負荷抵抗Ｒにより制御され、またその動
作耐圧はＡＢＳＩＷで表せる基板（ウェハ）電流値の動
作範囲内での最大値により決定される。

【００４８】上記のように作成された、ＭＩＳ型電界効
果トランジスタ５４０は、ＭＩＳ型電界効果トランジス
タ５３０に対し、オン抵抗が１倍以上で、且つ動作耐圧
が２／３倍以下とすることができる。また、ＭＩＳ型電
界効果トランジスタ５４０は、ＭＩＳ型電界効果トラン
ジスタ５３０に対し、オン抵抗が１倍以上で、且つ動作
範囲内での最大基板電流が１０倍以上とすることができ
る。

【００４９】以上述べたように、本発明の半導体装置お
よびその製造方法においては、スイッチ素子のドレイン
の濃度をチャネルの濃度より低く設定でき、且つドレイ
ンを十分深く形成できるため、高耐圧により大電圧化を
可能とし、低いオン抵抗による高速動作と大電流化を可
能とし、延いては高集積化と省エネルギー化が得られ、
またスイッチ素子を駆動するための回路には、アナログ
特性を有した中耐圧素子を有するため、製造コストを大
幅に上げることなく、自由な設計と高性能な半導体装置
が実現できる。

【００５０】本発明の実施形態によるインクジェットヘ
ッドは、上述したように作製した半導体装置の不図示の
絶縁層上にアルミニウムなどからなる配線と窒化タンタ
ルなどからなる発熱抵抗層とを有する発熱抵抗体を形成
し、吐出口やそれに連通するインク通路を形成するため
に、成形樹脂やフィルムなどからなる天板などの吐出口
形成部材を組合わすことにより作製することができる
（図８参照）。そして、インクタンクを接続して、プリ
ンター本体に搭載すればインクジェットプリンタとな
る。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スイッチ素子に用いるＭＩＳ型電界効果トランジスタの
ドレインの濃度をチャネルの濃度より低く設定でき、且
つドレインを十分深く形成できるため、高耐圧により大
電流化を可能とし、低いオン抵抗による高速動作を可能
とし、延いては高集積化と省エネルギー化が実現でき
る。

【００５２】さらにスイッチ素子を駆動するための回路
に、任意のしきい値電圧を設定でき、バックゲート電圧
に耐えるアナログ特性を有した中耐圧素子を形成できる
ため、自由な設計と高性能な半導体装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明によるスイッチ素子、（ｂ）は
本発明による駆動回路素子の断面構造図。

【図２】本発明の半導体装置を記録装置に使用する場合
の結線例を示す図。

【図３】本発明によるスイッチ素子を配置した半導体装
置の断面構造図。

【図４】本発明のアレイ状に素子を配置した半導体装置
を用いる場合の結線例を示す図。

【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る第１の実施形
態の製造工程を示す断面図。

【図６】（ａ），（ｂ）は本発明によるスイッチ素子の
電気特性を示す図。

【図７】（ａ），（ｂ）は本発明による駆動回路素子の
電気特性を示す図。

【図８】従来の記録ヘッドの模式的断面図。

【図９】記録ヘッドの模式的断面図。

【図１０】一般的なドライバＩＣの信号結線例を示す
図。

【図１１】レベルシフト結線例を示す図。

【図１２】ソースホロワのトランジスタをレベルシフト
回路に組み込んだときのドライバＩＣ結線例を示す図。

【符号の説明】

１０１，１１１，３０１，５０１，８０１，９０１，１
００１ ｐ型の半導体基体 １０２，３０２，５０２，８０２，１００２ ｎ型の
ウェル領域 ９１２ ｐ型のウェル領域 １０３，１１３，３０３，５０３，８０３ ゲート酸
化膜 １０４，１１４，３０４，５０４，８０４，８１４，９
１４，１０１４ ゲート電極 ３０５，５０５，８０５，１００５ ｐ型のベース領
域 １１６，５１６，８１６，９１６ ｎ型の電界緩和ド
レイン領域 １０７，１１７，３０７，５０７，５１７，８０７，８
１７，９０７，１００７ ｎ型のソース領域 １０８，１１８，３０８，５０８，５１８，８０８，８
１８，９０８，１００８ ｎ型のドレイン領域 ９１７，１０１７ 蓄熱層 ９１８，１０１８ 熱抵抗層 ９１９，１０１９ 配線 ９２０，１０２０ 保護層 ５３０，８３０，９３０，１０３０ スイッチ素子 ５４０，８４０ レベルシフト素子 ９４０，１０４０ 記録ヘッドの基体 ９５０，１０５０ 発熱部 ９６０，１０６０ インク吐出部 ９７０，１０７０ 天板 ９８０，１０８０ 液路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/092 Ｆターム(参考） 2C057 AG46 AG83 AP53 AP56 BA03 BA13 5F048 AA05 AA07 AB10 AC01 AC03 BA01 BC01 BC03 BC05 BC20 BE01 BE02 BE03 BE04 BH01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチ素子とこのスイッチ素子を駆動
   するための回路を同一基体上に形成した半導体装置にお
   いて、 前記スイッチ素子は、 第１導電型の半導体基体の一主面に設けられた第２導電
   型の第１の半導体領域と、 前記第１の半導体領域に設けられた第１導電型の第２の
   半導体領域と、 前記第２の半導体領域と前記第１の半導体領域のＰＮ接
   合が終端する表面に絶縁膜を介して設けられた第１のゲ
   ート電極と、 前記第２の半導体領域の表面側に前記第１のゲート電極
   の一方の端部に整合した第２導電型の第１のソース領域
   と、 前記第１の半導体領域の表面側に設けられた第２導電型
   の第１のドレイン領域と、を有する第１のＭＩＳ型電界
   効果トランジスタであり、 前記スイッチ素子を駆動するための回路は、 第１導電型の半導体基体の一主面に設けられた第２導電
   型の第３の半導体領域と、 前記第３の半導体領域の表面上に絶縁膜を介して設けら
   れた第２のゲート電極と、 前記第２のゲート電極の一方の端部側で、且つ前記第３
   の半導体領域に設けられた第２導電型の低濃度ドレイン
   領域と、 前記第２のゲート電極の他方の端部に整合して前記第３
   の半導体領域に設けられた第２導電型の第２のソース領
   域と、 前記第２のゲート電極の前記一方の端部側の前記低濃度
   ドレイン領域の端部から離れて設けられた第２導電型の
   第２のドレイン領域と、 を有する第２のＭＩＳ型電界効果トランジスタを具備す
   ることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、 スイッチ素子を構成する第２の半導体領域と、該スイッ
   チ素子を駆動するための回路を構成する低濃度ドレイン
   領域は同時に形成されていることを特徴とする半導体装
   置。
3. 【請求項３】 スイッチ素子とこのスイッチ素子を駆動
   するための回路を同一基体上に形成する半導体装置の製
   造方法であって、 第１導電型の半導体基体の表面に、第２導電型の第１の
   半導体領域および第２の半導体領域を形成する工程と、 前記第１および第２の半導体領域上に、ゲート絶縁膜を
   形成する工程と、 前記第１および第２の半導体領域上の表面に前記ゲート
   絶縁膜を介して第１および第２のゲート電極を形成する
   工程と、 前記第１のゲート電極をマスクとした第１導電型の不純
   物のイオン注入により、前記第１の半導体領域中に、こ
   の第１の半導体領域より高濃度な第１導電型の第３の半
   導体領域を形成し、前記第２のゲート電極をマスクとし
   た第２導電型の不純物のイオン注入により、前記第２の
   半導体領域中に、第２導電型の低濃度ドレイン領域を形
   成する工程と、 前記第３の半導体領域の表面側に前記第１のゲート電極
   をマスクとしたイオン注入により第２導電型の第１のソ
   ース領域を形成し、前記第１の半導体領域の表面側に第
   ２導電型の第１のドレイン領域を形成する工程と、 前記半導体基体の表面側に前記第２のゲート電極をマス
   クとしたイオン注入により第１導電型の第２のソース領
   域を形成し、前記第２のゲート電極側の前記低濃度ドレ
   イン領域の端部から離して第１導電型の第２のドレイン
   領域を形成する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の半導体装置と、前
   記半導体装置のスイッチ素子に接続された電気熱変換体
   と、インクを吐出する吐出口とを備えたことを特徴とす
   るインクジェットヘッド。