JP2004172405A - Lateral semiconductor component - Google Patents

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JP2004172405A
JP2004172405A JP2002336974A JP2002336974A JP2004172405A JP 2004172405 A JP2004172405 A JP 2004172405A JP 2002336974 A JP2002336974 A JP 2002336974A JP 2002336974 A JP2002336974 A JP 2002336974A JP 2004172405 A JP2004172405 A JP 2004172405A
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electrode
drain
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gate electrode
layer
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JP2002336974A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsukasa Uchihara
原 士 内
Yasunori Usui
氷 康 典 碓
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lateral semiconductor component that has an appropriate blocking characteristic for a high-frequency signal even if microfabrication is applied thereto. <P>SOLUTION: The lateral semiconductor component is provided with a semiconductor substrate 110; a source layer 140 and a drain layer 150 that are formed in a surface area of the semiconductor substrate; a gate electrode 130 that is formed above a channel area between the source layer and the drain layer; insulation films 122, 124, 126, and 128 formed on the source layer or the drain layer; a plurality of contact holes 160 and 180 that are formed in the insulation films so as to reach the source layer and the drain layer; and a source electrode 170 or a drain electrode 190 that includes contact areas 172 and 192 that are connected with the source layer or the drain layer through the contact hole, and are apart from the gate electrode by a first distance and wiring areas 174 and 194 that are formed apart from the gate electrode by a second distance larger than the first distance. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は横型半導体素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来からLDMOS(Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor)は、スイッチング動作を行う半導体リレー回路等に頻繁に用いられている。この場合、LDMOSのソース電極、ドレイン電極およびゲート電極には高周波信号が供給される。
【0003】
図6は典型的なLDMOS100の模式的な平面図を示す。図6に示すように、ゲート電極30は半導体基板10上に延在している。コンタクトホール60およびコンタクトホール80は図6において破線で示されている。コンタクトホール60およびコンタクトホール80はゲート電極30が延びている方向に対してほぼ平行に延在している。ソース電極70およびドレイン電極90もゲート電極30が延びている方向に対してほぼ平行に延在している。
【0004】
図7は、図6に示すX−X線に沿った断面図を示す。ゲート絶縁膜20が半導体基板10の表面上に形成されている。ゲート電極30がゲート絶縁膜20の上に形成されている。半導体基板10の表面領域にはソース拡散層40およびドレイン拡散層50が形成されている。ソース電極70がソース拡散層40にコンタクトホール60を介して接続されている。ドレイン電極90がドレイン拡散層50にコンタクトホール80を介して接続されている。
【0005】
【特許文献1】
特開昭62−242365号公報
【特許文献2】
特開平11−340468号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体素子の微小化に伴い、ソース電極70とドレイン電極90との間の間隔Ddsが狭くなる。それによって、ソース−ドレイン間容量Cdsが大きくなる。
【0007】
また、ソース電極70とドレイン電極90との間の間隔Ddsが狭くなることによって、ソース電極70とゲート電極30との間の間隔Dgsおよびドレイン電極90とゲート電極30との間の間隔Dgdも狭くなる。よって、ゲート−ソース間容量Cgsおよびゲート−ドレイン間の容量Cgdも大きくなる。
【0008】
ソース−ドレイン間容量Cdsが大きくなると、ソース電極70とドレイン電極90との間に高周波信号が与えられたときにソース電極70とドレイン電極90とが容易に接続されてしまう。ゲート−ソース間容量Cgsが大きくなると、ゲート電極30とソース電極70との間に高周波信号が与えられたときにゲート電極30とソース電極70とが容易に接続されてしまう。ゲート−ドレイン間容量Cgdが大きくなると、ゲート電極30とドレイン電極90との間に高周波信号が与えられたときにソース電極70とドレイン電極90とが容易に接続されてしまう。換言すると、容量Cds、容量Cgdおよび容量Cgsが大きくなることによって、LDMOS100における高周波信号の遮断特性が悪化する。
【0009】
LDMOS100が微細化されることによって、間隔Dds、間隔Dgsおよび間隔Dgdが狭くなり、それによって、容量Cds、容量Cgdおよび容量Cgsが大きくなる。即ち、LDMOS100の微細化とその高周波信号の遮断特性とはトレードオフの関係にある。
【0010】
そこで、本発明の目的は、微細化されても高周波信号の遮断特性が良好な横型半導体素子を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に従った実施の形態による横型半導体素子は、半導体基板と、該半導体基板の表面領域に設けられたソース層およびドレイン層と、前記ソース層と前記ドレイン層との間のチャネル領域の上方に形成されたゲート電極と、前記ソース層上または前記ドレイン層上に設けられた絶縁膜と、前記ソース層および前記ドレイン層に達するように前記絶縁膜に形成された複数のコンタクトホールと、前記複数のコンタクトホールを介して前記ソース層または前記ドレイン層に接続し、前記ゲート電極から第1の距離だけ離れたコンタクト領域、および、前記ゲート電極から第1の距離よりも大きな第2の距離だけ離れて形成された配線領域を含むソース電極またはドレイン電極とを備える。
【0012】
好ましくは、前記ソース電極および前記ドレイン電極は櫛形に成形されており、複数の前記コンタクト領域が前記配線領域から前記ゲート電極に向かって突出している。
【0013】
好ましくは、前記ソース電極に含まれる前記コンタクト領域と前記ドレイン電極に含まれる前記コンタクト領域とは互い違いに前記ゲート電極に向かって突出している。
【0014】
好ましくは、前記ソース電極の前記コンタクト領域は、前記ドレイン電極の隣り合う前記コンタクト領域のほぼ中間へ向かって突出していおり、
前記ドレイン電極の前記コンタクト領域は、前記ソース電極の隣り合う2つの前記コンタクト領域のほぼ中間へ向かって突出している。
【0015】
好ましくは、前記コンタクト領域は、前記半導体基板の表面上方から見て、前記ゲート電極に向かって円弧状に成形されている。
【0016】
好ましくは、前記複数のコンタクトホールは、前記半導体基板の表面上方から見て、前記ゲート電極に向かって円弧状に成形されている。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明による実施の形態を説明する。実施の形態は本発明を限定するものではない。実施の形態における各構成要素の導電型は、p型とn型とを交替させても本発明の効果を失わない。
【0018】
図1は、本発明に係る実施の形態に従ったLDMOS200の模式的な拡大平面図である。図1に示すように、ゲート電極130は半導体基板110上に延在している。コンタクトホール160およびコンタクトホール180は図1において破線で示されている。コンタクトホール160およびコンタクトホール180は、それぞれ複数個形成され、ゲート電極30が延びている方向に対してほぼ平行に離散して配列されている。
【0019】
ソース電極170は、図1に示すように櫛形の形状をしており、コンタクト領域172および配線領域174から成る。コンタクト領域172は、配線領域174からゲート電極130の方向へ突出している。コンタクト領域172は、半導体基板110の表面領域に形成されたソース拡散層140(図3参照)にコンタクトホール160を介して接続している。配線領域174は、ゲート電極130が延びている方向に対してほぼ平行に延びている。
【0020】
ドレイン電極190も、ソース電極170と同様に、櫛形の形状をしており、コンタクト領域192および配線領域194から成る。コンタクト領域192は、配線領域194からゲート電極130の方向へ突出している。コンタクト領域192は、半導体基板110の表面領域に形成されたドレイン拡散層150(図3参照)にコンタクトホール180を介して接続している。配線領域194は、ゲート電極130が延びている方向に対してほぼ平行に延びている。
【0021】
ソース電極170はゲート電極130を挟んでドレイン電極190に対向して配置されている。ソース電極170およびドレイン電極190は、対称的な形状をしているが、それらに含まれるコンタクト領域172とコンタクト領域192とは互い違いにゲート電極130に向かって突出している。コンタクト領域172とコンタクト領域192とは交互にゲート電極130に向かって突出していると換言してもよい。コンタクト領域172は、互いに隣り合う2つのコンタクト領域192のほぼ中間に位置している。コンタクト領域192は、互いに隣り合う2つのコンタクト領域172のほぼ中間に位置している。即ち、ソース電極170およびドレイン電極190は互いに向かい合い、尚且つ、コンタクト領域172とコンタクト領域192とは半ピッチずれているといってもよい。
【0022】
コンタクトホール160および180は、ゲート電極130に向かって半円形状を成す。コンタクト領域172および192も、コンタクトホール160および180に従い、ゲート電極130に向かって円弧状に成形されている。これらの半円形の曲率は任意に設定してよい。
【0023】
図2は、図1に示すLDMOS200をさらに拡大した平面図である。図3は、図2に示すA−A線に沿った断面図である。図4は、図2に示すB−B線に沿った断面図である。図5は、図2に示すC−C線に沿った断面図である。
【0024】
図3に示すように、半導体基板110はP型の半導体から成る。ゲート絶縁膜120が半導体基板110の表面上に形成されている。ゲート電極130がゲート絶縁膜120上に形成されている。
【0025】
型の電界緩和層152が半導体基板110のドレイン側の表面領域に形成されている。N型のドレイン層150が、半導体基板110の表面領域において電界緩和層152の内側に形成されている。ドレイン層150は、コンタクトホール180を介してドレイン電極190と電気的に接続されている。
【0026】
P型の横方向拡散層142およびソース層140が半導体基板110のソース側の表面領域に形成されている。ソース層140は半導体基板110の表面領域において横方向拡散層142の内側に形成されている。
【0027】
ゲート電極120上には、層間絶縁膜124および層間絶縁膜126が設けられている。ソース層140およびドレイン層150上には、層間絶縁膜122が設けられている。さらに、層間絶縁膜126上には保護膜128が形成されている。ソース電極170およびドレイン電極190は、保護膜128上に形成されている。尚、図2に示すように、A−A線はコンタクトホール160を横切らないので、コンタクト領域172は図3には現れていない。
【0028】
半導体基板110は、代表的にはシリコン単結晶であるが、ガリウムを含む半導体でもよい。ゲート電極130は、代表的にはドープトポリシリコンであるが、金属から成るゲートでもよい。ソース電極170およびドレイン電極190は、代表的にはアルミニウムであるが、銅を含む金属であってもよい。ゲート絶縁膜120、層間絶縁膜122、124、126および保護膜128は、代表的にはシリコン酸化膜であるが、シリコン窒化膜等であってもよい。
【0029】
コンタクトホール180とゲート電極130との間の距離は、図7に示すコンタクトホール80とゲート電極30との間の距離と等しい。従って、図3に示すゲート電極130とドレイン電極190との距離Dgd1は、図7に示す距離Dgdと等しい。
【0030】
一方で、ソース電極170は図3に示す断面図においてはソース層140と接続していないので、ソース電極170とドレイン電極190との距離Dds1は、図7に示す距離Ddsよりも大きい。その結果、LDMOS200のソース−ドレイン間の容量Cdsは、従来例のそれよりも小さくなる。ソース電極170とゲート電極130との距離Dgs1は、図7に示す距離Dgsよりも大きい。その結果、LDMOS200のソース−ゲート間の容量Cgsは、従来例のそれよりも小さくなる。
【0031】
図2に示すB−B線に沿った断面図では、図4に示すように、コンタクトホール160がある。よって、コンタクトホール160とゲート電極130との間の距離は、図7に示すコンタクトホール60とゲート電極30との間の距離と等しい。従って、図4に示すゲート電極130とソース電極170との距離Dgs2は、図7に示す距離Dgsと等しい。
【0032】
一方で、図4では、コンタクトホール180は現れていない。ドレイン電極190は図4に示す断面図においてはドレイン層150と接続していないので、ソース電極170とドレイン電極190との距離Dds2は、図7に示す距離Ddsよりも大きい。その結果、LDMOS200のソース−ドレイン間の容量Cdsは、従来例のそれよりも小さくなる。ドレイン電極190とゲート電極130との距離Dgd2は、図7に示す距離Dgdよりも大きい。その結果、LDMOS200のドレイン−ゲート間の容量Cgdは、従来例のそれよりも小さくなる。
【0033】
距離Dds2は距離Dds1と等しくしてもよい。それによって、ソース電極170およびドレイン電極190を形成するためのマスクの設計が容易になる。
【0034】
尚、ソース電極170は、ソース層140とP型のグランド層144とを接続している。
【0035】
図2に示すC−C線に沿った断面図では、図5に示すように、コンタクトホール160および180はともに現れていない。従って、ソース電極170とドレイン電極190との距離Dds3は、図7に示す距離Ddsよりも著しく大きい。距離Dds3は、図3に示す距離Dds1および図4に示す距離Dds2よりもさらに大きい。その結果、LDMOS200のドレイン−ゲート間の容量Cgdは、従来例のそれよりも小さくなる。
【0036】
ドレイン電極190とゲート電極130との距離Dgd3は、図7に示す距離Dgdよりも大きい。その結果、LDMOS200のドレイン−ゲート間の容量Cdsは、従来例のそれよりも小さくなる。
【0037】
さらに、ソース電極170とゲート電極130との距離Dgs3は、図7に示す距離Dgsよりも大きい。その結果、LDMOS200のソース−ゲート間の容量Cgsは、従来例のそれよりも小さくなる。その結果、LDMOS200のソース−ゲート間の容量Cgsは、従来例のそれよりも小さくなる。
【0038】
尚、距離Dgd3は図4に示す距離Dgd2に等しい。距離Dgs3は図3に示す距離Dgd1に等しい。それによって、ソース電極170およびドレイン電極190を形成するためのマスクの設計が容易になる。
【0039】
LDMOS200の各電極は、A−A線に沿った断面領域の各電極、B−B線に沿った断面領域の各電極、並びに、C−C線に沿った断面領域の各電極を並列に接続して形成されていると考えることができる。このように考えると、LDMOS200の各電極の容量は、A−A線に沿った断面領域における各電極間の容量、B−B線に沿った断面領域における各電極間の容量、並びに、C−C線に沿った断面領域における各電極間の容量の合計である。従って、LDMOS200は、従来のLDMOS100に比べて、ソース−ドレイン間の容量Cds、ソース−ゲート間の容量Cgsおよびドレイン−ゲート間の容量Cgdの総てにおいて小さくなる。その結果、本実施の形態によるLDMOS200は、微細化されたとしても、従来例と比べて高周波信号の遮断特性が良好になる。
【0040】
本実施の形態によれば、ソース電極170とソース層140とのコンタクト面積、並びに、ドレイン電極190とドレイン層150とのコンタクト面積が従来例よりも小さくなる。よって、LDMOS200のオン抵抗Ronの上昇が懸念される。しかし、ソース層140およびドレイン層150の不純物濃度を充分に高くすることによって対処できる。
【0041】
また、従来例では、ソース電極70とドレイン電極90との間の距離を大きくした場合に、コンタクトホール60とコンタクトホール80との間の距離も大きくしなければならなかった。しかし、本実施の形態によれば、ソース電極170およびドレイン電極190が櫛形であり、かつ、コンタクト領域172およびコンタクト領域192が半ピッチずれている。従って、ソース電極170の配線領域174とドレイン電極190の配線領域194との間の距離を大きくしても、コンタクトホール160とコンタクトホール180との間の距離は変更する必要がない。よって、ソース電極とドレイン電極との配線間距離を大きくしても、オン抵抗Ronの上昇が防止される。
【0042】
コンタクト領域172およびコンタクト領域192は半ピッチずれている。即ち、コンタクト領域172およびコンタクト領域192は交互に突出している。よって、コンタクト領域192および172が突出している部分であっても、距離Dds1およびDds2を従来よりも大きくすることができる。
【0043】
さらに、コンタクト領域172は、互いに隣り合う2つのコンタクト領域192のほぼ中間に位置し、コンタクト領域192は、互いに隣り合う2つのコンタクト領域172のほぼ中間に位置している。これにより、ソース電極170およびドレイン電極190の形成工程において、フォトリソグラフィのアライメントが図2の上下方向にある程度ずれても、距離Dds1およびDds2を大きく維持することができる。
【0044】
さらに、本実施の形態によれば、コンタクト領域172は、ゲート電極130に向かって円弧状に形成されている。これによって、コンタクト領域172が方形に形成された場合よりも、コンタクト領域172からゲート電極130またはドレイン電極190までの距離を大きくすることができる。即ち、コンタクト領域172からゲート電極130までの最小距離Dgs2またはコンタクト領域172からドレイン電極190までの最小距離Dds2の領域が小さくなる。
【0045】
同様に、コンタクト領域192は、ゲート電極130に向かって円弧状に形成されている。これによって、コンタクト領域192が方形に形成された場合よりも、コンタクト領域192からゲート電極130またはソース電極170までの距離を大きくすることができる。即ち、コンタクト領域192からゲート電極130までの最小距離Dgd1またはコンタクト領域192からソース電極170までの最小距離Dds1の領域が小さくなる。
【0046】
ゲート電極130、ソース電極170およびドレイン電極190の各電極間の容量を小さくすることによって、これらの各電極は高周波信号に対して短絡し難くなる。
【0047】
尚、特開昭62−242365号公報は、ソース拡散層とドレイン拡散層とが互いにくし歯状に入り込み、ドレイン拡散層周辺をゲート電極で囲む構造を有するMOS型出力回路素子を開示している。
【0048】
しかし、この構成は各電極間の容量を考慮していない。むしろ、このような構成を採用することによって、各電極間の距離は小さくなり、その結果、各電極間の容量は大きくなってしまう。
【0049】
また、特開平11−340468号公報は、略くし型のドレイン領域を有するLDMOSを開示している。この構成によれば、ドレイン電極の面積を小さくすることで、出力容量を低減させることができる。
【0050】
しかし、この構成は、各電極間の距離が不変であるので、本実施の形態とは出力容量を低減させる方策が本質的に異なる。
【0051】
【発明の効果】
本発明に従った横型半導体素子によれば、微細化されても高周波信号の遮断特性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施の形態に従ったLDMOS200の模式的な拡大平面図。
【図2】図1に示すLDMOS200をさらに拡大した平面図。
【図3】図2に示すA−A線に沿った断面図。
【図4】図2に示すB−B線に沿った断面図。
【図5】図2に示すC−C線に沿った断面図。
【図6】典型的なLDMOS100の模式的な平面図。
【図7】図6に示すX−X線に沿った断面図。
【符号の説明】
200 LDMOS
110 半導体基板
120 ゲート絶縁膜
122、124、126 層間絶縁膜
128 保護膜
130 ゲート電極
140 ソース層
142 横方向拡散層
150 ドレイン層
160、180 コンタクトホール
170 ソース電極
172 コンタクト領域
174 配線領域
190 ドレイン電極
192 コンタクト領域
194 配線領域
Cgs ソース−ゲート間の容量
Cds ソース−ドレイン間の容量
Cgd ドレイン−ゲート間の容量
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lateral semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an LDMOS (Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor) has been frequently used in a semiconductor relay circuit or the like which performs a switching operation. In this case, a high-frequency signal is supplied to the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode of the LDMOS.
[0003]
FIG. 6 shows a schematic plan view of a typical LDMOS 100. FIG. As shown in FIG. 6, the gate electrode 30 extends on the semiconductor substrate 10. The contact holes 60 and the contact holes 80 are indicated by broken lines in FIG. The contact holes 60 and 80 extend substantially parallel to the direction in which the gate electrode 30 extends. The source electrode 70 and the drain electrode 90 also extend substantially parallel to the direction in which the gate electrode 30 extends.
[0004]
FIG. 7 is a sectional view taken along the line XX shown in FIG. Gate insulating film 20 is formed on the surface of semiconductor substrate 10. Gate electrode 30 is formed on gate insulating film 20. A source diffusion layer 40 and a drain diffusion layer 50 are formed in a surface region of the semiconductor substrate 10. Source electrode 70 is connected to source diffusion layer 40 via contact hole 60. The drain electrode 90 is connected to the drain diffusion layer 50 via the contact hole 80.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-242365 [Patent Document 2]
JP-A-11-340468
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, with the miniaturization of semiconductor elements, the distance Dds between the source electrode 70 and the drain electrode 90 has been reduced. Thereby, the source-drain capacitance Cds increases.
[0007]
Further, as the distance Dds between the source electrode 70 and the drain electrode 90 is reduced, the distance Dgs between the source electrode 70 and the gate electrode 30 and the distance Dgd between the drain electrode 90 and the gate electrode 30 are also reduced. Become. Therefore, the gate-source capacitance Cgs and the gate-drain capacitance Cgd also increase.
[0008]
When the source-drain capacitance Cds increases, the source electrode 70 and the drain electrode 90 are easily connected when a high-frequency signal is applied between the source electrode 70 and the drain electrode 90. When the gate-source capacitance Cgs increases, the gate electrode 30 and the source electrode 70 are easily connected when a high-frequency signal is applied between the gate electrode 30 and the source electrode 70. When the gate-drain capacitance Cgd increases, the source electrode 70 and the drain electrode 90 are easily connected when a high-frequency signal is applied between the gate electrode 30 and the drain electrode 90. In other words, as the capacitances Cds, Cgd, and Cgs increase, the cutoff characteristics of the high-frequency signal in the LDMOS 100 deteriorates.
[0009]
As the LDMOS 100 is miniaturized, the interval Dds, the interval Dgs, and the interval Dgd become narrower, so that the capacitance Cds, the capacitance Cgd, and the capacitance Cgs increase. That is, there is a trade-off relationship between the miniaturization of the LDMOS 100 and the cutoff characteristics of the high-frequency signal.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a horizontal semiconductor device having a good high-frequency signal cutoff characteristic even when miniaturized.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A lateral semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate, a source layer and a drain layer provided in a surface region of the semiconductor substrate, and a channel region between the source layer and the drain layer. A gate electrode, an insulating film provided on the source layer or the drain layer, a plurality of contact holes formed in the insulating film to reach the source layer and the drain layer, A contact region connected to the source layer or the drain layer via a plurality of contact holes and separated from the gate electrode by a first distance, and a second region larger than the first distance from the gate electrode A source electrode or a drain electrode including a separately formed wiring region.
[0012]
Preferably, the source electrode and the drain electrode are formed in a comb shape, and the plurality of contact regions protrude from the wiring region toward the gate electrode.
[0013]
Preferably, the contact region included in the source electrode and the contact region included in the drain electrode alternately protrude toward the gate electrode.
[0014]
Preferably, the contact region of the source electrode projects substantially toward the middle of the contact region adjacent to the drain electrode,
The contact region of the drain electrode protrudes substantially toward the center between two adjacent contact regions of the source electrode.
[0015]
Preferably, the contact region is formed in an arc shape toward the gate electrode when viewed from above a surface of the semiconductor substrate.
[0016]
Preferably, the plurality of contact holes are formed in an arc shape toward the gate electrode when viewed from above a surface of the semiconductor substrate.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments do not limit the present invention. Even if the conductivity type of each component in the embodiment is switched between p-type and n-type, the effect of the present invention is not lost.
[0018]
FIG. 1 is a schematic enlarged plan view of an LDMOS 200 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the gate electrode 130 extends on the semiconductor substrate 110. The contact holes 160 and 180 are indicated by broken lines in FIG. A plurality of contact holes 160 and a plurality of contact holes 180 are formed, and are arranged discretely substantially parallel to the direction in which the gate electrode 30 extends.
[0019]
The source electrode 170 has a comb shape as shown in FIG. 1, and includes a contact region 172 and a wiring region 174. The contact region 172 projects from the wiring region 174 toward the gate electrode 130. The contact region 172 is connected to the source diffusion layer 140 (see FIG. 3) formed in the surface region of the semiconductor substrate 110 via a contact hole 160. The wiring region 174 extends substantially parallel to the direction in which the gate electrode 130 extends.
[0020]
Similarly to the source electrode 170, the drain electrode 190 has a comb shape, and includes a contact region 192 and a wiring region 194. The contact region 192 protrudes from the wiring region 194 toward the gate electrode 130. The contact region 192 is connected via a contact hole 180 to a drain diffusion layer 150 (see FIG. 3) formed in a surface region of the semiconductor substrate 110. The wiring region 194 extends substantially parallel to the direction in which the gate electrode 130 extends.
[0021]
The source electrode 170 is arranged to face the drain electrode 190 with the gate electrode 130 interposed therebetween. Although the source electrode 170 and the drain electrode 190 have symmetric shapes, the contact regions 172 and the contact regions 192 included therein alternately project toward the gate electrode 130. In other words, the contact region 172 and the contact region 192 may alternately protrude toward the gate electrode 130. The contact region 172 is located substantially in the middle between two contact regions 192 adjacent to each other. The contact region 192 is located substantially in the middle between two contact regions 172 adjacent to each other. That is, the source electrode 170 and the drain electrode 190 face each other, and the contact region 172 and the contact region 192 may be shifted by a half pitch.
[0022]
Contact holes 160 and 180 have a semicircular shape toward gate electrode 130. Contact regions 172 and 192 are also formed in an arc shape toward gate electrode 130 according to contact holes 160 and 180. These semicircular curvatures may be set arbitrarily.
[0023]
FIG. 2 is an enlarged plan view of the LDMOS 200 shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line BB shown in FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC shown in FIG.
[0024]
As shown in FIG. 3, the semiconductor substrate 110 is made of a P type semiconductor. A gate insulating film 120 is formed on the surface of the semiconductor substrate 110. The gate electrode 130 is formed on the gate insulating film 120.
[0025]
An N type electric field relaxation layer 152 is formed in a surface region on the drain side of the semiconductor substrate 110. An N + type drain layer 150 is formed inside the electric field relaxation layer 152 in the surface region of the semiconductor substrate 110. The drain layer 150 is electrically connected to the drain electrode 190 via the contact hole 180.
[0026]
A P-type lateral diffusion layer 142 and a source layer 140 are formed in a source-side surface region of the semiconductor substrate 110. The source layer 140 is formed inside the lateral diffusion layer 142 in the surface region of the semiconductor substrate 110.
[0027]
Over the gate electrode 120, an interlayer insulating film 124 and an interlayer insulating film 126 are provided. On the source layer 140 and the drain layer 150, an interlayer insulating film 122 is provided. Further, a protective film 128 is formed on the interlayer insulating film 126. The source electrode 170 and the drain electrode 190 are formed on the protective film 128. Note that, as shown in FIG. 2, the AA line does not cross the contact hole 160, so that the contact region 172 does not appear in FIG.
[0028]
The semiconductor substrate 110 is typically a silicon single crystal, but may be a semiconductor containing gallium. Gate electrode 130 is typically doped polysilicon, but may be a gate made of metal. The source electrode 170 and the drain electrode 190 are typically aluminum, but may be a metal containing copper. The gate insulating film 120, the interlayer insulating films 122, 124, 126, and the protective film 128 are typically silicon oxide films, but may be silicon nitride films or the like.
[0029]
The distance between contact hole 180 and gate electrode 130 is equal to the distance between contact hole 80 and gate electrode 30 shown in FIG. Therefore, the distance Dgd1 between the gate electrode 130 and the drain electrode 190 shown in FIG. 3 is equal to the distance Dgd shown in FIG.
[0030]
On the other hand, since the source electrode 170 is not connected to the source layer 140 in the cross-sectional view shown in FIG. 3, the distance Dds1 between the source electrode 170 and the drain electrode 190 is larger than the distance Dds shown in FIG. As a result, the capacitance Cds between the source and the drain of the LDMOS 200 becomes smaller than that of the conventional example. Distance Dgs1 between source electrode 170 and gate electrode 130 is larger than distance Dgs shown in FIG. As a result, the capacitance Cgs between the source and the gate of the LDMOS 200 becomes smaller than that of the conventional example.
[0031]
In the cross-sectional view along the line BB shown in FIG. 2, there is a contact hole 160 as shown in FIG. Therefore, the distance between contact hole 160 and gate electrode 130 is equal to the distance between contact hole 60 and gate electrode 30 shown in FIG. Therefore, the distance Dgs2 between the gate electrode 130 and the source electrode 170 shown in FIG. 4 is equal to the distance Dgs shown in FIG.
[0032]
On the other hand, in FIG. 4, the contact hole 180 does not appear. Since the drain electrode 190 is not connected to the drain layer 150 in the cross-sectional view shown in FIG. 4, the distance Dds2 between the source electrode 170 and the drain electrode 190 is larger than the distance Dds shown in FIG. As a result, the capacitance Cds between the source and the drain of the LDMOS 200 becomes smaller than that of the conventional example. The distance Dgd2 between the drain electrode 190 and the gate electrode 130 is larger than the distance Dgd shown in FIG. As a result, the capacitance Cgd between the drain and the gate of the LDMOS 200 becomes smaller than that of the conventional example.
[0033]
The distance Dds2 may be equal to the distance Dds1. This facilitates designing of a mask for forming the source electrode 170 and the drain electrode 190.
[0034]
The source electrode 170 connects the source layer 140 and the P + type ground layer 144.
[0035]
In the cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG. 2, neither of the contact holes 160 and 180 appear as shown in FIG. Therefore, the distance Dds3 between the source electrode 170 and the drain electrode 190 is significantly larger than the distance Dds shown in FIG. The distance Dds3 is even larger than the distance Dds1 shown in FIG. 3 and the distance Dds2 shown in FIG. As a result, the capacitance Cgd between the drain and the gate of the LDMOS 200 becomes smaller than that of the conventional example.
[0036]
The distance Dgd3 between the drain electrode 190 and the gate electrode 130 is larger than the distance Dgd shown in FIG. As a result, the capacitance Cds between the drain and the gate of the LDMOS 200 becomes smaller than that of the conventional example.
[0037]
Further, distance Dgs3 between source electrode 170 and gate electrode 130 is greater than distance Dgs shown in FIG. As a result, the capacitance Cgs between the source and the gate of the LDMOS 200 becomes smaller than that of the conventional example. As a result, the capacitance Cgs between the source and the gate of the LDMOS 200 becomes smaller than that of the conventional example.
[0038]
Note that the distance Dgd3 is equal to the distance Dgd2 shown in FIG. The distance Dgs3 is equal to the distance Dgd1 shown in FIG. This facilitates designing of a mask for forming the source electrode 170 and the drain electrode 190.
[0039]
Each electrode of the LDMOS 200 is connected in parallel with each electrode in the cross-sectional area along the line AA, each electrode in the cross-sectional area along the line BB, and each electrode in the cross-sectional area along the line CC. Can be considered to be formed. When considered in this way, the capacitance of each electrode of the LDMOS 200 is the capacitance between each electrode in the cross-sectional area along the line AA, the capacitance between each electrode in the cross-sectional area along the line BB, and C- This is the total capacitance between the electrodes in the cross-sectional area along the line C. Therefore, in the LDMOS 200, the source-drain capacitance Cds, the source-gate capacitance Cgs, and the drain-gate capacitance Cgd are all smaller than the conventional LDMOS 100. As a result, even if the LDMOS 200 according to the present embodiment is miniaturized, the cutoff characteristic of the high-frequency signal is improved as compared with the conventional example.
[0040]
According to the present embodiment, the contact area between source electrode 170 and source layer 140 and the contact area between drain electrode 190 and drain layer 150 are smaller than in the conventional example. Therefore, there is a concern that the ON resistance Ron of the LDMOS 200 may increase. However, the problem can be solved by sufficiently increasing the impurity concentration of the source layer 140 and the drain layer 150.
[0041]
Further, in the conventional example, when the distance between the source electrode 70 and the drain electrode 90 is increased, the distance between the contact hole 60 and the contact hole 80 also needs to be increased. However, according to the present embodiment, source electrode 170 and drain electrode 190 are comb-shaped, and contact region 172 and contact region 192 are shifted by a half pitch. Therefore, even if the distance between the wiring region 174 of the source electrode 170 and the wiring region 194 of the drain electrode 190 is increased, the distance between the contact holes 160 and 180 does not need to be changed. Therefore, even if the distance between the wirings between the source electrode and the drain electrode is increased, an increase in the on-resistance Ron is prevented.
[0042]
Contact region 172 and contact region 192 are shifted by a half pitch. That is, the contact regions 172 and the contact regions 192 project alternately. Therefore, even in the portions where the contact regions 192 and 172 protrude, the distances Dds1 and Dds2 can be made larger than before.
[0043]
Further, the contact region 172 is located substantially in the middle between two contact regions 192 adjacent to each other, and the contact region 192 is located almost in the middle between two contact regions 172 adjacent to each other. Thus, in the process of forming the source electrode 170 and the drain electrode 190, the distances Dds1 and Dds2 can be kept large even if the alignment of photolithography is shifted to some extent in the vertical direction in FIG.
[0044]
Further, according to the present embodiment, contact region 172 is formed in an arc shape toward gate electrode 130. Accordingly, the distance from contact region 172 to gate electrode 130 or drain electrode 190 can be made longer than when contact region 172 is formed in a rectangular shape. That is, the minimum distance Dgs2 from the contact region 172 to the gate electrode 130 or the minimum distance Dds2 from the contact region 172 to the drain electrode 190 is reduced.
[0045]
Similarly, contact region 192 is formed in an arc shape toward gate electrode 130. Accordingly, the distance from contact region 192 to gate electrode 130 or source electrode 170 can be increased as compared with the case where contact region 192 is formed in a rectangular shape. That is, the minimum distance Dgd1 from the contact region 192 to the gate electrode 130 or the minimum distance Dds1 from the contact region 192 to the source electrode 170 is reduced.
[0046]
By reducing the capacitance between the gate electrode 130, the source electrode 170, and the drain electrode 190, these electrodes are less likely to be short-circuited to a high-frequency signal.
[0047]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-242365 discloses a MOS type output circuit element having a structure in which a source diffusion layer and a drain diffusion layer enter each other in a comb-like manner and surrounds the periphery of the drain diffusion layer with a gate electrode. .
[0048]
However, this configuration does not consider the capacitance between the electrodes. Rather, by adopting such a configuration, the distance between the electrodes is reduced, and as a result, the capacitance between the electrodes is increased.
[0049]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-340468 discloses an LDMOS having a substantially comb-shaped drain region. According to this configuration, the output capacitance can be reduced by reducing the area of the drain electrode.
[0050]
However, in this configuration, since the distance between the electrodes is invariable, a measure for reducing the output capacitance is essentially different from that of the present embodiment.
[0051]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the horizontal semiconductor element according to this invention, the cutoff characteristic of a high frequency signal is favorable even if it is miniaturized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic enlarged plan view of an LDMOS 200 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged plan view of the LDMOS 200 shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB shown in FIG. 2;
FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC shown in FIG. 2;
FIG. 6 is a schematic plan view of a typical LDMOS 100.
FIG. 7 is a sectional view taken along the line XX shown in FIG. 6;
[Explanation of symbols]
200 LDMOS
Reference Signs List 110 semiconductor substrate 120 gate insulating films 122, 124, 126 interlayer insulating film 128 protective film 130 gate electrode 140 source layer 142 lateral diffusion layer 150 drain layer 160, 180 contact hole 170 source electrode 172 contact region 174 wiring region 190 drain electrode 192 Contact region 194 Wiring region Cgs Source-gate capacitance Cds Source-drain capacitance Cgd Drain-gate capacitance

Claims (6)

半導体基板と、
該半導体基板の表面領域に設けられたソース層およびドレイン層と、
前記ソース層と前記ドレイン層との間のチャネル領域の上方に形成されたゲート電極と、
前記ソース層上または前記ドレイン層上に設けられた絶縁膜と、
前記ソース層および前記ドレイン層に達するように前記絶縁膜に形成された複数のコンタクトホールと、
前記複数のコンタクトホールを介して前記ソース層または前記ドレイン層に接続し、前記ゲート電極から第1の距離だけ離れたコンタクト領域、および、前記ゲート電極から第1の距離よりも大きな第2の距離だけ離れて形成された配線領域を含むソース電極またはドレイン電極とを備えた横型半導体素子。
A semiconductor substrate;
A source layer and a drain layer provided in a surface region of the semiconductor substrate;
A gate electrode formed above a channel region between the source layer and the drain layer;
An insulating film provided on the source layer or the drain layer,
A plurality of contact holes formed in the insulating film to reach the source layer and the drain layer;
A contact region connected to the source layer or the drain layer via the plurality of contact holes and separated from the gate electrode by a first distance; and a second distance larger than the first distance from the gate electrode. A lateral semiconductor element including a source electrode or a drain electrode including a wiring region formed only apart from each other.
前記ソース電極および前記ドレイン電極は櫛形に成形されており、
複数の前記コンタクト領域が前記配線領域から前記ゲート電極に向かって突出していることを特徴とする請求項1に記載の横型半導体素子。
The source electrode and the drain electrode are formed in a comb shape,
2. The lateral semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of contact regions protrude from the wiring region toward the gate electrode.
前記ソース電極に含まれる前記コンタクト領域と前記ドレイン電極に含まれる前記コンタクト領域とは互い違いに前記ゲート電極に向かって突出していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の横型半導体素子。The lateral semiconductor device according to claim 1, wherein the contact region included in the source electrode and the contact region included in the drain electrode alternately protrude toward the gate electrode. 4. . 前記ソース電極の前記コンタクト領域は、前記ドレイン電極の隣り合う前記コンタクト領域のほぼ中間へ向かって突出していおり、
前記ドレイン電極の前記コンタクト領域は、前記ソース電極の隣り合う2つの前記コンタクト領域のほぼ中間へ向かって突出していることを特徴とする請求項3に記載の横型半導体素子。
The contact region of the source electrode projects substantially toward the middle of the contact region adjacent to the drain electrode,
4. The lateral semiconductor device according to claim 3, wherein the contact region of the drain electrode protrudes toward substantially the middle between two contact regions adjacent to the source electrode. 5.
前記コンタクト領域は、前記半導体基板の表面上方から見て、前記ゲート電極に向かって円弧状に成形されていることを特徴とする請求項1に記載の横型半導体素子。2. The lateral semiconductor device according to claim 1, wherein the contact region is formed in an arc shape toward the gate electrode when viewed from above a surface of the semiconductor substrate. 3. 前記複数のコンタクトホールは、前記半導体基板の表面上方から見て、前記ゲート電極に向かって円弧状に成形されていることを特徴とする請求項5に記載の横型半導体素子。6. The lateral semiconductor device according to claim 5, wherein the plurality of contact holes are formed in an arc shape toward the gate electrode when viewed from above a surface of the semiconductor substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016171102A (en) * 2015-03-11 2016-09-23 株式会社ジャパンディスプレイ Thin film transistor

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