JP2006237286A - Semiconductor device and its manufacturing method, and electronic device - Google Patents

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正敏 森川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide such a technology that can suppress the drain voltage dependency of feedback capacity affecting high-frequency characteristic, and can prevent the degradation of distortion characteristic in a liner type power amplifier. <P>SOLUTION: A gate electrode 45 is formed on a semiconductor substrate 40 with a gate insulating film 44. A field plate electrode 59a is formed in a manner to cover the side wall of the drain area side of the gate electrode 45. Then, the potential of the field plate electrode 59a is put into floating state. The field plate electrode 59a is formed of a polysilicon film for example. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、携帯電話機に使用されるRF(Radio Frequency)モジュールに適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a technique effective when applied to an RF (Radio Frequency) module used in a mobile phone.

日本特開2001−094094号公報(特許文献1)には、ドレインオフセット領域を有する高周波増幅用MISFETにおいて、微細化およびオン抵抗低減を図ることができる技術が開示されている。具体的にはソース領域、ドレイン領域およびリーチスルー層上に電極引き出し用の導体プラグが設けられている。そして、導体プラグにそれぞれ第1層配線が接続され、さらにそれら第1層配線上に導体プラグを介して裏打ち用の第2層配線が接続されている。   Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-094094 (Patent Document 1) discloses a technique capable of miniaturizing and reducing on-resistance in a high-frequency amplification MISFET having a drain offset region. Specifically, a conductor plug for extracting an electrode is provided on the source region, the drain region, and the reach through layer. The first-layer wirings are connected to the conductor plugs, respectively, and the second-layer wiring for backing is connected to the first-layer wirings via the conductor plugs.

日本特開2004−221344号公報(特許文献2)には、携帯電話用RFモジュールなどに使用されるMISFETの高周波特性の向上と信頼性の向上を図ることができる技術が開示されている。すなわち、携帯電話用RFモジュールに使用されるMISFETにおいて、ゲート電極のドレイン側の側面に、ソース電位に接続されたフィールドプレート電極を形成することで、ホットキャリアの発生を抑制するとともに、ゲート電極とドレイン間の容量(帰還容量)を低減している。また、ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成し、ゲート電極とフィールドプレート電極の距離を離すことで、ゲート電極の近傍にフィールドプレート電極を設けたことに起因するゲート電極とソースとの間の容量の増大を抑制している。
特開2001−094094号公報 特開2004−221344号公報
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-221344 (Patent Document 2) discloses a technique capable of improving the high-frequency characteristics and reliability of a MISFET used in an RF module for a mobile phone. That is, in the MISFET used for the mobile phone RF module, the field plate electrode connected to the source potential is formed on the drain side surface of the gate electrode, thereby suppressing the generation of hot carriers and the gate electrode The capacitance between the drains (feedback capacitance) is reduced. Further, a side wall spacer is formed on the side wall of the gate electrode, and the distance between the gate electrode and the field plate electrode is increased, thereby providing a gap between the gate electrode and the source resulting from the provision of the field plate electrode in the vicinity of the gate electrode. The increase in capacity is suppressed.
JP 2001-094094 A JP 2004-221344 A

携帯電話機には、送信信号を増幅する電力増幅器(RFモジュール)が搭載されている。この電力増幅器は、例えば複数段のMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)と電力増幅器の入力側、出力側およびMISFET間に設けられたインピーダンス整合回路などから構成されている。電力増幅器の性能は、複数段のMISFETのうち、最終段のMISFETの性能に依存している。   A mobile phone is equipped with a power amplifier (RF module) for amplifying a transmission signal. This power amplifier includes, for example, a plurality of MISFETs (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistors) and an impedance matching circuit provided between the input side and output side of the power amplifier and the MISFET. The performance of the power amplifier depends on the performance of the MISFET at the final stage among the plurality of MISFETs.

今後主流となると考えられる第3世代移動体通信方式(WCDMA:Wide-band Code Division Multiple Access、cdmaOneの拡張であるcdma2000など)を使用した携帯電話機では、デジタル変調を行なうシステムであるため、上述した電力増幅器として線型増幅を行なう線型の電力増幅器が必要となる。この線型の電力増幅器にとって最も重要なことは、増幅時の歪み特性である。すなわち、線型の電力増幅器では増幅歪みを生じさせないことが必要である。   Since mobile phones using third-generation mobile communication systems (WCDMA: Wide-band Code Division Multiple Access, cdma2000, which is an extension of cdmaOne), which are expected to become mainstream in the future, are systems that perform digital modulation, the above-mentioned As a power amplifier, a linear power amplifier that performs linear amplification is required. The most important thing for this linear power amplifier is the distortion characteristics during amplification. In other words, it is necessary that the linear power amplifier does not cause amplification distortion.

ここで、電力増幅器の低電力動作時には、最終段に設けられたMISFETのドレイン電圧はバイアス電圧(Vdd)からあまり変化しない。一方、高電力動作時には、最終段に設けられたMISFETのドレイン電圧はバイアス電圧を中心として大きく変化する。このため、高電力動作時に電力増幅器の出力に歪みが生じる。このように電力増幅器の出力に歪みが生じる原因は、MISFETのドレイン電圧が大きく変化することにより、帰還容量(ゲート電極とドレイン領域との間の容量)が大きく変化してしまい整合がずれてしまうことにある。   Here, during the low power operation of the power amplifier, the drain voltage of the MISFET provided in the final stage does not change much from the bias voltage (Vdd). On the other hand, at the time of high power operation, the drain voltage of the MISFET provided in the final stage changes greatly centering on the bias voltage. This causes distortion in the output of the power amplifier during high power operation. Thus, the distortion of the output of the power amplifier is caused by a large change in the drain voltage of the MISFET, so that the feedback capacitance (capacitance between the gate electrode and the drain region) changes greatly and the matching is shifted. There is.

電力増幅器に使用されるMISFETでは、上述したようなドレイン電圧の変化に対応するため、高いドレイン耐圧が必要とされる。例えば特許文献1(特開2001−094094号公報)に記載されたMISFETの構造のように、ゲート電極とドレイン領域の間に低不純物濃度のドレインオフセット領域が設けてドレイン耐圧を確保している。   In the MISFET used for the power amplifier, a high drain withstand voltage is required to cope with the change of the drain voltage as described above. For example, a drain offset region having a low impurity concentration is provided between the gate electrode and the drain region to ensure the drain breakdown voltage as in the MISFET structure described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-094094).

ドレインオフセット領域を形成したMISFETでは、高周波性能に影響を及ぼす帰還容量はフリンジ成分が支配的になっている。すなわち、ゲート電極とドレインオフセット領域との間の容量が主になっている。   In the MISFET in which the drain offset region is formed, the fringe component is dominant in the feedback capacitance that affects the high frequency performance. That is, the capacitance between the gate electrode and the drain offset region is mainly used.

このようにドレインオフセット領域を設けた電力増幅器の出力電力が増加すると、それに伴ってドレイン領域に印加される電圧が大きく変化する。そして、ドレイン領域に印加される電圧が変化すると、ゲート電極に隣接するドレインオフセット領域の空乏化の度合いが変化する。したがって、ドレインオフセット領域の空乏化していない領域(中性領域)とゲート電極との間の距離で決まる帰還容量も高周波的に大きく変化してしまい、電力増幅器の出力に歪みが生じるという問題点がある。特に線型の電力増幅器では、出力に歪みが生じると問題となる。   As the output power of the power amplifier provided with the drain offset region increases in this way, the voltage applied to the drain region greatly changes accordingly. When the voltage applied to the drain region changes, the degree of depletion of the drain offset region adjacent to the gate electrode changes. Therefore, the feedback capacitance determined by the distance between the gate electrode and the non-depleted region of the drain offset region (neutral region) also changes greatly in terms of high frequency, and the output of the power amplifier is distorted. is there. In particular, a linear power amplifier causes a problem when distortion occurs in the output.

また、線型の電力増幅器では、帰還容量自体の変化による歪みだけでなく帰還容量自体の大きさに依存した歪みも問題となる。   Further, in the linear power amplifier, not only distortion due to change in the feedback capacitance itself but also distortion depending on the size of the feedback capacitance itself becomes a problem.

ここで、特許文献2(特開2004−221344号公報)に記載されているように、ゲート電極のドレイン領域側の側面に、ソース電位に接続されたフィールドプレート電極を形成することによって、帰還容量を低減し高周波性能を向上させることが開示されている。すなわち、特許文献2に記載された技術では、帰還容量を低減し飽和アンプ(例えば、GSM(Global System for Mobile Communication)方式などに使用される線型性が必要とされない電力増幅器)としての効率を向上することが開示されている。   Here, as described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-221344), a field plate electrode connected to the source potential is formed on the side surface of the gate electrode on the drain region side, thereby providing a feedback capacitor. Is disclosed to improve high-frequency performance. In other words, the technique described in Patent Document 2 reduces the feedback capacitance and improves the efficiency as a saturation amplifier (for example, a power amplifier that does not require linearity used in the Global System for Mobile Communication (GSM) system). Is disclosed.

本発明の目的は、線型の電力増幅器において、高周波特性に影響を及ぼす帰還容量のドレイン電圧依存性を抑えて歪み特性の劣化を防ぐことができる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of preventing the deterioration of distortion characteristics by suppressing the drain voltage dependency of a feedback capacitor that affects high frequency characteristics in a linear power amplifier.

また、本発明の他の目的は、線型の電力増幅器において、帰還容量を低減して歪み特性の劣化を防止できる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing feedback capacitance and preventing deterioration of distortion characteristics in a linear power amplifier.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明による半導体装置は、MISFETを含む半導体装置であって、前記MISFETは、(a)半導体基板と、(b)前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、(c)前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、(d)第1導電型を有するソース領域と、(e)前記ゲート電極から離間して形成され、前記第1導電型を有する第1ドレイン領域と、(f)前記ゲート電極と前記第1ドレイン領域の間に形成され、前記第1導電型を有し、かつ前記第1ドレイン領域よりも不純物濃度が低い第2ドレイン領域と、(g)前記ゲート絶縁膜および前記ソース領域の下方に形成され、前記第1導電型と逆の第2導電型を有する半導体領域と、(h)前記ゲート電極の上面、側面および前記第2ドレイン領域上を覆う絶縁膜と、(i)前記第2ドレイン領域側に位置する前記ゲート電極の側壁に形成された前記絶縁膜上および前記第2ドレイン領域上の前記絶縁膜上に形成された導電膜を備え、前記導電膜は電源に電気的に接続されていないことを特徴とするものである。   The semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device including a MISFET, wherein the MISFET includes (a) a semiconductor substrate, (b) a gate insulating film formed on the semiconductor substrate, and (c) the gate insulating film. A gate electrode formed thereon, (d) a source region having a first conductivity type, (e) a first drain region formed away from the gate electrode and having the first conductivity type, and (f A second drain region formed between the gate electrode and the first drain region, having the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the first drain region; and (g) the gate insulating film. And a semiconductor region formed under the source region and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type, and (h) an insulating film covering the top surface, side surfaces and the second drain region of the gate electrode , (I) A conductive film formed on the insulating film formed on a side wall of the gate electrode located on the second drain region side and on the insulating film on the second drain region; It is characterized in that it is not connected.

また、本発明による半導体装置の製造方法は、MISFETを含む半導体装置の製造方法であって、(a)半導体基板に第1導電型と逆の第2導電型を有する半導体領域を形成する工程と、(b)前記半導体領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、(c)前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、(d)前記半導体領域内に前記第1導電型を有するソース領域を形成する工程と、(e)前記ゲート電極から離間して形成され、前記第1導電型を有する第1ドレイン領域を形成する工程と、(f)前記ゲート電極と前記第1ドレイン領域の間に、前記第1導電型を有し、かつ前記第1ドレイン領域よりも不純物濃度が低い第2ドレイン領域を形成する工程と、(g)前記ゲート電極の上面、側面および前記第2ドレイン領域上を覆う絶縁膜を形成する工程と、(h)前記第2ドレイン領域側に位置する前記ゲート電極の側壁に形成された前記絶縁膜上および前記第2ドレイン領域上の前記絶縁膜上に導電膜を形成する工程を備え、前記導電膜は電源に電気的に接続されていないことを特徴とするものである。   A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device including a MISFET, and (a) forming a semiconductor region having a second conductivity type opposite to the first conductivity type on a semiconductor substrate; (B) forming a gate insulating film on the semiconductor region; (c) forming a gate electrode on the gate insulating film; and (d) having the first conductivity type in the semiconductor region. Forming a source region; (e) forming a first drain region formed away from the gate electrode and having the first conductivity type; and (f) the gate electrode and the first drain region. Forming a second drain region having the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the first drain region, and (g) an upper surface, a side surface and the second drain of the gate electrode. Over the area Forming an insulating film; and (h) forming a conductive film on the insulating film formed on a side wall of the gate electrode located on the second drain region side and on the insulating film on the second drain region. And the conductive film is not electrically connected to a power source.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

ゲート電極のドレイン領域側の側面に、電位をフローティング状態にしたフィールドプレート電極を形成するようにしたので、高周波特性に影響を及ぼす帰還容量のドレイン電圧依存性を抑えることができる。したがって、電力増幅器の歪み特性の劣化を防止することができる。   Since the field plate electrode in which the potential is in a floating state is formed on the side surface of the gate electrode on the drain region side, the dependency of the feedback capacitance on the drain voltage that affects the high frequency characteristics can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent deterioration of distortion characteristics of the power amplifier.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.

また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。   Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc., of components, etc., unless otherwise specified, and in principle, it is considered that this is not clearly the case, it is substantially the same. Including those that are approximate or similar to the shape. The same applies to the above numerical values and ranges.

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are denoted by the same reference symbols in principle, and the repeated explanation thereof is omitted.

(実施の形態1)
スペクトル拡散方式とは、拡散符号系列に基づき、搬送波をデジタル変調したり搬送周波数を不連続量だけ偏移させることにより、情報を広い周波数帯域に拡散させる通信方式である。CDMA方式はそのうちの代表的な一群の方式の総称で、WCDMA方式はさらにそのCDMA方式の中の代表的な一群の方式の総称である。これらの方式では、単一の広帯域のチャネルを用いて情報を伝送する。なお、WCDMA方式の周波数帯は、1.92GHz〜1.98GHzである。
(Embodiment 1)
The spread spectrum system is a communication system that spreads information over a wide frequency band by digitally modulating a carrier wave or shifting a carrier frequency by a discontinuous amount based on a spread code sequence. The CDMA system is a generic name for a representative group of systems, and the WCDMA system is a generic name for a typical group of systems within the CDMA system. In these systems, information is transmitted using a single broadband channel. Note that the frequency band of the WCDMA system is 1.92 GHz to 1.98 GHz.

マルチキャリア方式とは、広い帯域中の複数のチャネルでパラレルに情報を伝送する通信方式の総称で、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式はそのうちの代表的な方式である。これらスペクトル拡散方式、マルチキャリア方式を総称して、広帯域デジタル変調方式とも称されている。スペクトル拡散方式やマルチキャリア方式に用いられる電力増幅器には、線型の電力増幅器(線型増幅機能を有する電力増幅器)が使用される。線型の電力増幅器において増幅歪みがある場合、チャネルのスペクトル波形が変形する。これらの方式では、スペクトル波形中に伝送情報が織り込まれているので、それが変形することによって、復調データに誤りが生じやすくなる。そのため、線型の電力増幅器においては、増幅歪みに対する規格が厳しくなっている。   The multicarrier scheme is a general term for communication schemes that transmit information in parallel over a plurality of channels in a wide band, and the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) scheme is a representative scheme. These spread spectrum systems and multicarrier systems are collectively referred to as broadband digital modulation systems. A linear power amplifier (a power amplifier having a linear amplification function) is used as a power amplifier used in a spread spectrum system or a multicarrier system. When there is amplification distortion in the linear power amplifier, the spectrum waveform of the channel is deformed. In these methods, since transmission information is woven into the spectrum waveform, an error is likely to occur in the demodulated data when it is deformed. Therefore, in the linear power amplifier, the standard for amplification distortion is strict.

図1は、例えばWCDMA方式を使用したデジタル携帯電話機(移動通信機器)の構成を示したブロック図である。図1において、デジタル携帯電話機は、制御表示部1、ベースバンド部2、RF(Radio Frequency)ブロック部3およびアンテナ4を有している。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital mobile phone (mobile communication device) using, for example, the WCDMA system. In FIG. 1, the digital cellular phone has a control display unit 1, a baseband unit 2, an RF (Radio Frequency) block unit 3, and an antenna 4.

制御表示部1は、例えば制御部を構成するマイコンやメモリを有するとともに、表示部として例えば液晶表示部を有している。   The control display unit 1 includes, for example, a microcomputer and a memory constituting the control unit, and also includes, for example, a liquid crystal display unit as the display unit.

ベースバンド部2は、音声信号を変調あるいは復調するように構成されており、例えばD/A変換器5を有している。   The baseband unit 2 is configured to modulate or demodulate an audio signal and includes, for example, a D / A converter 5.

RFブロック部3は、送信部と受信部から構成されており、送信部は直交変調器6、送信ミクサ7、電力増幅器(パワーアンプ)8およびアンテナスイッチ9を有している。直交変調器6および送信ミクサ7には発振器13およびPLL(Phase-locked Loop)回路より構成されたシンセサイザが接続されている。一方、受信部は、アンテナスイッチ9、低雑音増幅器10、受信ミクサ11およびIF(Intermediate Frequency)部12を有している。受信ミクサ11には発振器13およびPLL回路14より構成されたシンセサイザが接続されている。   The RF block unit 3 includes a transmission unit and a reception unit, and the transmission unit includes a quadrature modulator 6, a transmission mixer 7, a power amplifier (power amplifier) 8, and an antenna switch 9. A synthesizer composed of an oscillator 13 and a PLL (Phase-locked Loop) circuit is connected to the quadrature modulator 6 and the transmission mixer 7. On the other hand, the reception unit includes an antenna switch 9, a low noise amplifier 10, a reception mixer 11, and an IF (Intermediate Frequency) unit 12. A synthesizer composed of an oscillator 13 and a PLL circuit 14 is connected to the reception mixer 11.

次に、デジタル携帯電話機の動作について簡単に説明する。まず、信号を送信する場合について説明する。音声信号をデジタル化した信号はベースバンド部2内にあるD/A変換器5によりD/A変換され、I/Q信号としてRFブロック部3に入力する。そして、RFブロック部3では、直交変調器6によりI/Q信号をIF周波数の信号に変調する。続いて、IF周波数の信号は、送信ミクサ7により送信信号に変換された後、送信信号は電力増幅器8で増幅される。増幅された送信信号はアンテナスイッチ9を介してアンテナ4より送信される。   Next, the operation of the digital mobile phone will be briefly described. First, a case where a signal is transmitted will be described. A signal obtained by digitizing the audio signal is D / A converted by a D / A converter 5 in the baseband unit 2 and input to the RF block unit 3 as an I / Q signal. In the RF block unit 3, the quadrature modulator 6 modulates the I / Q signal into an IF frequency signal. Subsequently, the IF frequency signal is converted into a transmission signal by the transmission mixer 7, and then the transmission signal is amplified by the power amplifier 8. The amplified transmission signal is transmitted from the antenna 4 via the antenna switch 9.

次に、信号を受信する場合について説明する。まず、アンテナ4により受信した受信信号は、アンテナスイッチ9を介して低雑音増幅器10で増幅される。そして、増幅された受信信号は、受信ミクサ11により150〜250MHz程度のIF周波数の信号に変換される。続いて、この信号は、IF回路部12でさらに455kHz程度の信号に周波数変換された後、ベースバンド部2へ導かれて復調される。   Next, a case where a signal is received will be described. First, the received signal received by the antenna 4 is amplified by the low noise amplifier 10 via the antenna switch 9. The amplified reception signal is converted into a signal having an IF frequency of about 150 to 250 MHz by the reception mixer 11. Subsequently, this signal is further frequency-converted into a signal of about 455 kHz by the IF circuit unit 12, and then guided to the baseband unit 2 and demodulated.

上述したように、デジタル携帯電話機から信号を送信する際、電力増幅器によって送信信号は増幅される。この電力増幅器の回路構成の一例を図2に示す。図2において、電力増幅器は、第1のLDMISFET(Lateral Diffused Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)22による一段目の増幅段と第2のLDMISFET23による二段目の増幅段より構成されている。第1のLDMISFETは、例えばドライバFETとも呼ばれ、第2のLDMISFETは、例えばパワーFETとも呼ばれる。   As described above, when a signal is transmitted from the digital mobile phone, the transmission signal is amplified by the power amplifier. An example of the circuit configuration of this power amplifier is shown in FIG. In FIG. 2, the power amplifier includes a first amplification stage by a first LDMISFET (Lateral Diffused Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) 22 and a second amplification stage by a second LDMISFET 23. The first LDMISFET is also called, for example, a driver FET, and the second LDMISFET is also called, for example, a power FET.

電力増幅器の入力端子20は、コンデンサおよび整合回路24aを介して第1のLDMISFET22のゲート電極に接続されている。第1のLDMISFET22のゲート電極には、さらに所定の電圧を印加するためのバイアス回路が接続されている。また、第1のLDMISFET22のドレイン電極には、所定の電圧を印加するためのバイアス回路が接続されている。一方、第1のLDMISFET22のソース電極は接地(GND)されている。   The input terminal 20 of the power amplifier is connected to the gate electrode of the first LDMISFET 22 through a capacitor and matching circuit 24a. A bias circuit for applying a predetermined voltage is further connected to the gate electrode of the first LDMISFET 22. A bias circuit for applying a predetermined voltage is connected to the drain electrode of the first LDMISFET 22. On the other hand, the source electrode of the first LDMISFET 22 is grounded (GND).

次に、第1のLDMISFET22のドレイン電極は、コンデンサおよび整合回路24bを介して第2のLDMISFET23のゲート電極に接続されている。また、第2のLDMISFET23のゲート電極には、所定の電圧を印加するためのバイアス回路が接続されている。第2のLDMISFET23のドレイン電極には、所定の電圧を印加するためのバイアス回路が接続されているとともに、整合回路24cおよびコンデンサを介して出力端子21に接続されている。また、第2のLDMISFET23のソース電極は接地されている。   Next, the drain electrode of the first LDMISFET 22 is connected to the gate electrode of the second LDMISFET 23 via a capacitor and matching circuit 24b. Further, a bias circuit for applying a predetermined voltage is connected to the gate electrode of the second LDMISFET 23. A bias circuit for applying a predetermined voltage is connected to the drain electrode of the second LDMISFET 23, and is connected to the output terminal 21 through a matching circuit 24c and a capacitor. The source electrode of the second LDMISFET 23 is grounded.

このように構成された電力増幅器において、まず入力端子20に信号が入力されると、第1のLDMISFET22によって入力信号が増幅される。そして、増幅された入力信号は、第2のLDMISFET23でさらに増幅されて出力端子21から出力される。この電力増幅器の性能は、最もアンテナに近い(電力増幅器の出力側)第2のLDMISFET23の性能で決定される。したがって、第2のLDMISFET23の増幅歪みを抑制することが電力増幅器の性能向上に必要不可欠である。   In the power amplifier configured as described above, when a signal is first input to the input terminal 20, the input signal is amplified by the first LDMISFET 22. The amplified input signal is further amplified by the second LDMISFET 23 and output from the output terminal 21. The performance of the power amplifier is determined by the performance of the second LDMISFET 23 closest to the antenna (the output side of the power amplifier). Therefore, suppressing the amplification distortion of the second LDMISFET 23 is essential for improving the performance of the power amplifier.

次に、図3は、LDMISFET(図2の第1のLDMISFET22および第2のLDMISFET23)が形成されたICチップ(半導体チップ)25をモジュール基板(基板)26に搭載したRFパワーモジュールPM(電力増幅器)(電子装置)の一例を示した断面図である。図3に示すように、ICチップ25は、モジュール基板26の主面に形成されたチップ搭載用の電極27と接合されている。この電極27は、複数のサーマルビア28内の導体を通じてモジュール基板26の裏面にある電極29Gと電気的かつ熱的に接合されている。電極29Gには、基準電位(例えば接地電位で0V程度)が供給される。すなわち、モジュール基板26の裏面にある電極29Gに供給された基準電位は、サーマルビア28および電極27を通じてICチップ25に供給されるようになっている。また、逆にICチップ25の動作時に発生した熱は、ICチップ25の裏面から電極27およびサーマルビア28を通じてモジュール基板26の裏面にある電極29Gに伝わり放散される。また、モジュール基板26の裏面外周部には電極29Sが形成されている。この電極29Sは、信号用の電極を示している。さらにモジュール基板26の主面には、ICチップ25の他にコンデンサ、抵抗、インダクタなどの受動素子30が搭載されている。この受動素子は、ICチップ25と電気的に接続されている。なお、モジュール基板26は、複数枚の絶縁体板を積層して一体化した多層配線構造を有している。この絶縁体板は、例えばミリ波域まで誘電損失の少ないアルミナ(酸化アルミニウム、Al、比誘電率9〜9.7)などのようなセラミックからなるが、これに限定されるものではなく、例えばガラスエポキシ樹脂などを使用してもよい。なお、モジュール基板26としてリードフレームなどを用いてもよい。 Next, FIG. 3 shows an RF power module PM (power amplifier) in which an IC chip (semiconductor chip) 25 on which LDMISFETs (first LDMISFET 22 and second LDMISFET 23 in FIG. 2) are formed is mounted on a module substrate (substrate) 26. It is sectional drawing which showed an example of (electronic device). As shown in FIG. 3, the IC chip 25 is bonded to a chip mounting electrode 27 formed on the main surface of the module substrate 26. The electrode 27 is electrically and thermally bonded to the electrode 29G on the back surface of the module substrate 26 through conductors in the plurality of thermal vias 28. A reference potential (for example, about 0 V at the ground potential) is supplied to the electrode 29G. That is, the reference potential supplied to the electrode 29G on the back surface of the module substrate 26 is supplied to the IC chip 25 through the thermal via 28 and the electrode 27. Conversely, heat generated during the operation of the IC chip 25 is transferred from the back surface of the IC chip 25 to the electrode 29G on the back surface of the module substrate 26 through the electrode 27 and the thermal via 28, and is dissipated. An electrode 29 </ b> S is formed on the outer periphery of the back surface of the module substrate 26. The electrode 29S indicates a signal electrode. In addition to the IC chip 25, a passive element 30 such as a capacitor, a resistor, and an inductor is mounted on the main surface of the module substrate 26. This passive element is electrically connected to the IC chip 25. The module substrate 26 has a multilayer wiring structure in which a plurality of insulating plates are stacked and integrated. The insulator plate is made of a ceramic such as alumina (aluminum oxide, Al 2 O 3 , relative dielectric constant 9 to 9.7) having a low dielectric loss up to the millimeter wave region, but is not limited thereto. For example, a glass epoxy resin may be used. Note that a lead frame or the like may be used as the module substrate 26.

次に、図2に示した第2のLDMISFET23の動作について説明する。すなわち、電力増幅器に搭載されているLDMISFETのうち出力端子側(最もアンテナに近い)に形成されている第2のLDMISFET23の動作について説明する。図4は、第2のLDMISFET23におけるドレイン電圧とドレイン電流との関係を示したグラフである。横軸はドレイン電圧を示しており、縦軸はドレイン電流を示している。図4では、ゲート電極に印加するゲート電圧をそれぞれ所定の値に固定したときのドレイン電圧とドレイン電流の関係を示している。また、図4には負荷線が描かれている。第2のLDMISFET23が動作する際には、この負荷線上を動くことになる。さらに、負荷線の中央近傍には、バイアス点がある。すなわち、図4には、第2のLDMISFET23のドレイン電極に印加されるバイアス電圧(Vdd)が示されている。   Next, the operation of the second LDMISFET 23 shown in FIG. 2 will be described. That is, the operation of the second LDMISFET 23 formed on the output terminal side (closest to the antenna) among the LDMISFETs mounted on the power amplifier will be described. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the drain voltage and the drain current in the second LDMISFET 23. The horizontal axis shows the drain voltage, and the vertical axis shows the drain current. FIG. 4 shows the relationship between the drain voltage and the drain current when the gate voltage applied to the gate electrode is fixed to a predetermined value. FIG. 4 shows a load line. When the second LDMISFET 23 operates, it moves on this load line. Further, there is a bias point near the center of the load line. That is, FIG. 4 shows the bias voltage (Vdd) applied to the drain electrode of the second LDMISFET 23.

低電力出力時において、第2のLDMISFET23は、バイアス点近傍の負荷線上を動くだけである。したがって、第2のLDMISFET23のドレイン電圧はバイアス電圧(Vdd)からあまり変化しない。しかし、高電力出力時において、第2のLDMISFET23のドレイン電圧は、バイアス点を中心として負荷線上を大きく動く。このため、ドレイン電圧は、バイアス電圧(Vdd)を中心にして大きく変化することになる。   At the time of low power output, the second LDMISFET 23 only moves on the load line near the bias point. Therefore, the drain voltage of the second LDMISFET 23 does not change much from the bias voltage (Vdd). However, at the time of high power output, the drain voltage of the second LDMISFET 23 moves greatly on the load line around the bias point. For this reason, the drain voltage changes greatly with the bias voltage (Vdd) as the center.

このようにドレイン電圧が大きく変化すると、線型の電力増幅器の増幅歪みが大きくなってしまう。これは、ドレイン電圧が大きく変化すると、例えばゲート電極とドレイン領域との間に形成される帰還容量などのデバイスパラメータが大きく変化し、インピーダンス整合がずれてしまうためである。   If the drain voltage changes greatly in this way, the amplification distortion of the linear power amplifier increases. This is because, when the drain voltage changes greatly, for example, device parameters such as a feedback capacitance formed between the gate electrode and the drain region change greatly, and impedance matching shifts.

以下に、LDMISFETで、ドレイン電圧が大きく変化すると帰還容量が大きく変化することについて図5を参照しながら説明する。すなわち、帰還容量のドレイン電圧依存性について説明する。   Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 5 that the feedback capacitance greatly changes when the drain voltage changes greatly in the LDMISFET. That is, the drain voltage dependency of the feedback capacitance will be described.

図5は、本発明者らが検討したLDMISFETを示す断面図である。図5において、シリコンよりなる半導体基板40上には、p型不純物を導入したp型エピタキシャル層41が形成されている。p型エピタキシャル層41には、半導体基板40に達するp型半導体層42およびp型半導体層43が形成されている。p型半導体層43の端部上にはゲート絶縁膜44を介してゲート電極45が形成されており、このゲート電極45上にはキャップ絶縁膜46が形成されている。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing an LDMISFET studied by the present inventors. In FIG. 5, a p-type epitaxial layer 41 into which a p-type impurity is introduced is formed on a semiconductor substrate 40 made of silicon. A p-type semiconductor layer 42 and a p-type semiconductor layer 43 reaching the semiconductor substrate 40 are formed in the p-type epitaxial layer 41. A gate electrode 45 is formed on the end portion of the p-type semiconductor layer 43 via a gate insulating film 44, and a cap insulating film 46 is formed on the gate electrode 45.

ゲート電極45に整合してソース領域となるn型半導体領域47、ドレインオフセット領域となるn型半導体領域48およびドレイン領域となるn型半導体領域49が形成されている。ドレインオフセット領域であるn型半導体領域48には、n+型半導体領域49に比べ低濃度のn型不純物が導入されている。このように低濃度領域を形成する理由は、ドレイン耐圧を向上させるためである。 An n + type semiconductor region 47 serving as a source region, an n type semiconductor region 48 serving as a drain offset region, and an n + type semiconductor region 49 serving as a drain region are formed in alignment with the gate electrode 45. The n type semiconductor region 48 that is a drain offset region is doped with an n-type impurity having a lower concentration than the n + type semiconductor region 49. The reason for forming such a low concentration region is to improve the drain breakdown voltage.

さらにゲート電極45およびキャップ絶縁膜46を覆うように絶縁膜50が形成されており、この絶縁膜50には、n型半導体領域47に達する導電性のプラグ51およびn型半導体領域49に達する導電性のプラグ53が形成されている。 Further, an insulating film 50 is formed so as to cover the gate electrode 45 and the cap insulating film 46, and the conductive film 51 reaching the n + type semiconductor region 47 and the n + type semiconductor region 49 are formed on the insulating film 50. A conductive plug 53 is formed.

絶縁膜50上には絶縁膜55が形成されている一方、プラグ51上にはソース電極52および配線56が形成されている。また、プラグ53上にはドレイン電極54および配線57が形成されている。   An insulating film 55 is formed on the insulating film 50, while a source electrode 52 and a wiring 56 are formed on the plug 51. A drain electrode 54 and a wiring 57 are formed on the plug 53.

ここで、ドレインオフセット領域であるn型半導体領域48とp型エピタキシャル層41とのpn接合付近には空乏層が形成されるが、ドレイン領域に印加される電圧が小さい場合、例えばpn接合境界から破線Aまでの領域に空乏層が形成されているとする。このとき、ゲート電極45とn型半導体領域48の中性領域との間との距離はd1であり、この距離d1に反比例する帰還容量が発生する。 Here, although a depletion layer is formed in the vicinity of the pn junction between the n type semiconductor region 48 that is the drain offset region and the p type epitaxial layer 41, when the voltage applied to the drain region is small, for example, the pn junction boundary It is assumed that a depletion layer is formed in the region from to the broken line A. At this time, the distance between the gate electrode 45 and the neutral region of the n type semiconductor region 48 is d1, and a feedback capacitance inversely proportional to the distance d1 is generated.

次に、ドレイン領域に印加される電圧が大きくなると、空乏層となる領域が増加し、例えばpn接合境界から破線Bまでの領域が空乏層となる。すなわち、空乏層は破線Aから破線Bの方向に増加する。このとき、ゲート電極45とn型半導体領域48の中性領域との間との距離はd2であり、この距離d2に反比例する帰還容量が発生する。 Next, when the voltage applied to the drain region increases, the region that becomes the depletion layer increases, and for example, the region from the pn junction boundary to the broken line B becomes the depletion layer. That is, the depletion layer increases from the broken line A to the broken line B. At this time, the distance between the gate electrode 45 and the neutral region of the n type semiconductor region 48 is d2, and a feedback capacitance inversely proportional to the distance d2 is generated.

距離d2は距離d1に比べて長くなっているので、帰還容量は減少することになる。このように、ドレイン領域に印加される電圧が変化すると、ドレインオフセット領域に形成される空乏層が変化する。この結果、ゲート電極45とドレインオフセット領域の中性領域との距離が変化し、帰還容量が変化する。すなわち、ドレイン電圧が大きく変化すると帰還容量が大きく変化することがわかる。   Since the distance d2 is longer than the distance d1, the feedback capacity is reduced. Thus, when the voltage applied to the drain region changes, the depletion layer formed in the drain offset region changes. As a result, the distance between the gate electrode 45 and the neutral region of the drain offset region changes, and the feedback capacitance changes. That is, it can be seen that the feedback capacitance changes greatly when the drain voltage changes greatly.

上述したように、本発明者らが検討したLDMISFETの構造では、ドレイン電圧が大きく変化すると帰還容量(デバイスパラメータ)が大きく変化するため、線型の電力増幅器の増幅歪みが大きくなってしまう。そこで、本発明者らは、以下に示す構造のLDMISFETを提案する。   As described above, in the LDMISFET structure studied by the present inventors, when the drain voltage changes greatly, the feedback capacitance (device parameter) changes greatly, so that the amplification distortion of the linear power amplifier increases. Therefore, the present inventors propose an LDMISFET having the structure shown below.

図6は、本実施の形態1におけるLDMISFET(例えば、携帯電話機の電力増幅器に使用される)の形成領域を示したレイアウト図である。図6において、LDMISFET形成領域60の周辺には、LDMISFETのドレイン電極に電気的に接続されたドレインパッド(パッド電極、ボンディングパッド)61とLDMISFETのゲート電極に電気的に接続されたゲートパッド(パッド電極、ボンディングパッド)62が配置されている。   FIG. 6 is a layout diagram showing a formation region of an LDMISFET (for example, used for a power amplifier of a mobile phone) in the first embodiment. In FIG. 6, there are a drain pad (pad electrode, bonding pad) 61 electrically connected to the drain electrode of the LDMISFET and a gate pad (pad) electrically connected to the gate electrode of the LDMISFET around the LDMISFET formation region 60. Electrodes, bonding pads) 62 are arranged.

このドレインパッド61にドレイン電圧を供給することで、LDMISFET形成領域60に形成されているLDMISFETのドレイン領域にドレイン電圧が印加され、ゲートパッド62にゲート電圧を供給することで、LDMISFET形成領域60に形成されているLDMISFETのゲート電極にゲート電圧が印加される。また、LDMISFET形成領域の裏面にあるソース電極(図示せず)にソース電圧(例えば、接地電位または固定電位)を供給することで、LDMISFET形成領域60に形成されているLDMISFETのソース領域にソース電圧が印加される。固定電位は、ノイズ等の影響、または大電流が流れ込むことによって電位が変動する場合でも固定電位という。また、接地電位は、複数の電源電位の中で最も電位の低いものをいう。   By supplying the drain voltage to the drain pad 61, the drain voltage is applied to the drain region of the LDMISFET formed in the LDMISFET formation region 60, and by supplying the gate voltage to the gate pad 62, the drain voltage is applied to the LDMISFET formation region 60. A gate voltage is applied to the gate electrode of the formed LDMISFET. Further, by supplying a source voltage (for example, a ground potential or a fixed potential) to a source electrode (not shown) on the back surface of the LDMISFET formation region, the source voltage is applied to the source region of the LDMISFET formed in the LDMISFET formation region 60. Is applied. The fixed potential is referred to as a fixed potential even when the potential fluctuates due to an influence of noise or the like or a large current flows. The ground potential is the lowest potential among a plurality of power supply potentials.

LDMISFET形成領域60では、図6に示す単位セル領域60aが2次元的に複数設けられている。一つの単位セル領域60aのレイアウトを図7に示す。図7において、単位セル領域60aは、素子分離領域70と活性領域71が形成されている。単位セル領域60aには2本のゲート電極45が形成されており、2本のゲート電極45間にある活性領域71にはドレイン領域が形成され、2本のゲート電極45の外側にはそれぞれソース領域が形成されている。すなわち、単位セル領域60aには、2つのLDMISFETが形成されている。この2つのLDMISFETにおいて、ドレイン領域は共通となっている。   In the LDMISFET formation region 60, a plurality of unit cell regions 60a shown in FIG. 6 are provided two-dimensionally. FIG. 7 shows a layout of one unit cell region 60a. In FIG. 7, an element isolation region 70 and an active region 71 are formed in the unit cell region 60a. Two gate electrodes 45 are formed in the unit cell region 60 a, a drain region is formed in the active region 71 between the two gate electrodes 45, and a source is provided outside each of the two gate electrodes 45. A region is formed. That is, two LDMISFETs are formed in the unit cell region 60a. In these two LDMISFETs, the drain region is common.

ゲート電極45は活性領域71から素子分離領域70へ延在しており、素子分離領域70上においてプラグを介して上層配線と接続されている。そして、ゲート電極45は、最終的にゲートパッドと電気的に接続されている。このゲート電極45のドレイン領域側の側壁には絶縁膜(図示せず)を介してフィールドプレート電極59aが形成されている。   The gate electrode 45 extends from the active region 71 to the element isolation region 70 and is connected to the upper layer wiring via a plug on the element isolation region 70. The gate electrode 45 is finally electrically connected to the gate pad. A field plate electrode 59a is formed on the side wall of the gate electrode 45 on the drain region side through an insulating film (not shown).

ドレイン領域には、ドレインオフセット領域となるn型半導体領域48とn型半導体領域49が形成されており、n型半導体領域49はプラグ53を介してドレイン電極54に接続されている。一方、ソース領域は、p型半導体領域42とn半導体領域47が形成されており、このp型半導体領域42およびn半導体領域47は、プラグ51を介してソース電極52と接続されている。なお、図7においては、ソース電極52およびドレイン電極54より上部の構成の図示は省略している。 In the drain region, an n type semiconductor region 48 and an n + type semiconductor region 49 serving as a drain offset region are formed, and the n + type semiconductor region 49 is connected to the drain electrode 54 through a plug 53. On the other hand, the source region, p-type semiconductor region 42 and the n + semiconductor region 47 has been formed, the p-type semiconductor region 42 and the n + semiconductor region 47 is connected to the source electrode 52 through the plug 51 . In FIG. 7, the illustration of the configuration above the source electrode 52 and the drain electrode 54 is omitted.

図6に示すLDMISFET形成領域60においては、図7に示した構成を有する単位セル領域が2次元的に複数形成されていることで、複数のLDMISFETが形成され、これら複数のLDMISFETが電気的に並列接続されることにより、電力増幅器の各増幅段が形成されている。   In the LDMISFET formation region 60 shown in FIG. 6, a plurality of unit cell regions having the configuration shown in FIG. 7 are two-dimensionally formed, so that a plurality of LDMISFETs are formed, and the plurality of LDMISFETs are electrically connected. By being connected in parallel, each amplification stage of the power amplifier is formed.

次に、図8は、図7のA−A線で切断した断面図である。図8において、本実施の形態1におけるLDMISFETは、半導体基板40上には、p型エピタキシャル層41が形成されており、このp型エピタキシャル層41には、p型半導体領域42およびp型(第2導電型)半導体領域43が形成されている。このp型半導体領域(ソース打ち抜き層)42は、半導体基板40にまで達しており、半導体基板40よりなるソース電極にソース領域を接続する機能を有している。すなわち、後述するソース領域は、半導体基板の裏面に形成されたソース電極に電気的に接続されている。また、p型半導体領域43は、LDMISFETにおけるパンチスルーを防止するパンチスルーストッパ層としての役割を有する。このp型半導体領域43は、p型ウェルを構成しており、ゲート絶縁膜44およびn半導体領域47(ソース領域)の下方に形成されている。 Next, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 8, in the LDMISFET according to the first embodiment, a p-type epitaxial layer 41 is formed on a semiconductor substrate 40. The p-type epitaxial layer 41 includes a p + -type semiconductor region 42 and a p-type ( A second conductivity type) semiconductor region 43 is formed. The p + type semiconductor region (source punching layer) 42 reaches the semiconductor substrate 40 and has a function of connecting the source region to the source electrode made of the semiconductor substrate 40. That is, a source region described later is electrically connected to a source electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate. The p-type semiconductor region 43 has a role as a punch-through stopper layer that prevents punch-through in the LDMISFET. The p-type semiconductor region 43 constitutes a p-type well and is formed below the gate insulating film 44 and the n + semiconductor region 47 (source region).

p型半導体領域43の端部上には、ゲート絶縁膜44を介してゲート電極45が形成されており、このゲート電極45上にキャップ絶縁膜46が形成されている。そして、ゲート電極45を覆うように絶縁膜58が形成されており、この絶縁膜58上にフィールドプレート電極59aが形成されている。絶縁膜58は、ゲート電極45の上面、側面およびn型半導体領域48上を覆うように形成されている。フィールドプレート電極(導電膜)59aは、n型半導体領域48側に位置するゲート電極45の側壁に形成された絶縁膜58上およびn型半導体領域48上の絶縁膜58上に形成されている。このフィールドプレート電極59aを設けたことが本実施の形態1におけるLDMISFETの特徴の一つである。すなわち、フィールドプレート電極59aは、ゲート電極45のドレイン領域側の側壁を覆うように形成されており、フローティング状態にされている。すなわち、フィールドプレート電極59aは電源に電気的に接続されていない。このフィールドプレート電極59aは、例えば不純物を導入したポリシリコン膜などの導体膜から形成されている。 A gate electrode 45 is formed on the end portion of the p-type semiconductor region 43 via a gate insulating film 44, and a cap insulating film 46 is formed on the gate electrode 45. An insulating film 58 is formed so as to cover the gate electrode 45, and a field plate electrode 59 a is formed on the insulating film 58. Insulating film 58 is formed to cover the upper surface and side surfaces of gate electrode 45 and n type semiconductor region 48. Field plate electrode (conductive film) 59 a is formed on insulating film 58 formed on the side wall of gate electrode 45 located on the n type semiconductor region 48 side and on insulating film 58 on n type semiconductor region 48. Yes. The provision of the field plate electrode 59a is one of the features of the LDMISFET according to the first embodiment. That is, the field plate electrode 59a is formed so as to cover the side wall of the gate electrode 45 on the drain region side, and is in a floating state. That is, the field plate electrode 59a is not electrically connected to the power source. The field plate electrode 59a is formed of a conductor film such as a polysilicon film into which impurities are introduced.

このように、フローティング状態のフィールドプレート電極59aを設けることにより、帰還容量のドレイン電圧依存性を抑制することができる。具体的に説明すると、まず、図5に示した構成のLDMISFETにおいて、帰還容量はゲート電極45とドレインオフセット領域であるn半導体領域48の空乏化していない中性領域との間の容量である。これに対し、本実施の形態1では、図8に示すように、フローティング状態のフィールドプレート電極59aが設けられている。このため、帰還容量は、ゲート電極45とフィールドプレート電極59aとの間に生成される第1容量とフィールドプレート電極59aとn型(第1導電型)半導体領域48との間に生成される第2容量とを直列接続した容量となる。すなわち、ゲート電極45とフィールドプレート電極59aとの距離a2に対応した第1容量とフィールドプレート電極59aとn型半導体領域48との距離a1に対応した第2容量とを直列接続した容量が帰還容量となる。 Thus, by providing the field plate electrode 59a in a floating state, the drain voltage dependency of the feedback capacitance can be suppressed. More specifically, first, in the LDMISFET having the configuration shown in FIG. 5, the feedback capacitance is a capacitance between the gate electrode 45 and the neutral region of the n semiconductor region 48 which is the drain offset region, which is not depleted. . On the other hand, in the first embodiment, as shown in FIG. 8, a field plate electrode 59a in a floating state is provided. Therefore, the feedback capacitance is generated between the first capacitance generated between the gate electrode 45 and the field plate electrode 59a, the field plate electrode 59a, and the n type (first conductivity type) semiconductor region 48. The second capacitor is connected in series. That is, the first capacitance corresponding to the distance a2 between the gate electrode 45 and the field plate electrode 59a and the second capacitance corresponding to the distance a1 between the field plate electrode 59a and the n -type semiconductor region 48 are connected in series. It becomes capacity.

ここで、ドレイン領域に印加されるドレイン電圧を変化させるとn型半導体領域48に形成される空乏層が変化する。しかし、空乏層は、n型半導体領域48の表面においては、左側から右側に向かって広がるだけである。つまり、空乏層の領域が変化したとしても、フィールドプレート電極59aとn型半導体領域48の空乏化していない中性領域との間の距離a1は変化しない。したがって、帰還容量の変化を抑制できるのである。すなわち、本実施の形態1におけるLDMISFETの構造によれば、帰還容量に関係する距離a1および距離a2をドレイン電圧に依存しない量とすることができるので、帰還容量のドレイン依存性を抑制することができるのである。 Here, when the drain voltage applied to the drain region is changed, the depletion layer formed in the n type semiconductor region 48 changes. However, the depletion layer only spreads from the left side to the right side on the surface of the n type semiconductor region 48. That is, even if the region of the depletion layer changes, the distance a1 between the field plate electrode 59a and the neutral region of the n type semiconductor region 48 that is not depleted does not change. Therefore, the change of the feedback capacity can be suppressed. That is, according to the structure of the LDMISFET in the first embodiment, the distance a1 and the distance a2 related to the feedback capacitance can be set to an amount independent of the drain voltage, so that the drain dependency of the feedback capacitance can be suppressed. It can be done.

なお、絶縁膜58およびフィールドプレート電極59a上には、絶縁膜50が形成されており、この絶縁膜50には、n型半導体領域47に達する導電性のプラグ(ソース用プラグ)51およびn型半導体領域49に達する導電性のプラグ(ドレイン用プラグ)53が形成されている。プラグ51およびプラグ53はそれぞれソース用コンタクトホールおよびドレイン用コンタクトホールに導電材料を埋め込むことによって形成されている。さらに、絶縁膜50上には絶縁膜55が形成されている一方、プラグ51上にはソース電極(ソース用配線)52および配線56が形成されている。また、プラグ53上にはドレイン電極(ドレイン用配線)54および配線57が形成されている。図8では、図7では図示していないソース電極52およびドレイン電極54上の構成についても図示している。n型半導体領域(第2ドレイン領域)48は、ドレインオフセット領域であり、ゲート電極45とn型半導体領域(第1ドレイン領域)49の間に設けられている。すなわち、n型半導体領域(第2ドレイン領域)48は、ゲート電極45とこのゲート電極45から離間して設けられたn型半導体領域(第1ドレイン領域)49の間に設けられている。このn型半導体領域48の不純物濃度は、n型半導体領域49の不純物濃度よりも低くなっている。 An insulating film 50 is formed on the insulating film 58 and the field plate electrode 59a. The insulating film 50 includes conductive plugs (source plugs) 51 and n that reach the n + -type semiconductor region 47. A conductive plug (drain plug) 53 reaching the + -type semiconductor region 49 is formed. The plug 51 and the plug 53 are formed by embedding a conductive material in the source contact hole and the drain contact hole, respectively. Further, an insulating film 55 is formed on the insulating film 50, while a source electrode (source wiring) 52 and a wiring 56 are formed on the plug 51. A drain electrode (drain wiring) 54 and a wiring 57 are formed on the plug 53. In FIG. 8, the structure on the source electrode 52 and the drain electrode 54 not shown in FIG. 7 is also illustrated. The n type semiconductor region (second drain region) 48 is a drain offset region, and is provided between the gate electrode 45 and the n + type semiconductor region (first drain region) 49. In other words, the n type semiconductor region (second drain region) 48 is provided between the gate electrode 45 and the n + type semiconductor region (first drain region) 49 provided apart from the gate electrode 45. . The impurity concentration of the n type semiconductor region 48 is lower than the impurity concentration of the n + type semiconductor region 49.

次に、図9は、本実施の形態1のLDMISFET(図8参照)における帰還容量(Crss)のドレイン電圧依存性と検討例のLDMISFET(図5参照)における帰還容量(Crss)のドレイン電圧依存性とを比較した結果を示す図である。この図9は実際に図8に示す構造のLDMISFETを試作して帰還容量のドレイン電圧依存性を測定したものである。 Next, FIG. 9, the drain of the first embodiment LDMISFET feedback capacitance (C rss) in the drain voltage dependency and examination examples of LDMISFET feedback capacitor in (see FIG. 8) (C rss) (see FIG. 5) It is a figure which shows the result of having compared with voltage dependence. FIG. 9 shows an actual measurement of the drain voltage dependence of the feedback capacitance by making an LDMISFET having the structure shown in FIG.

図9において、検討例の構造では、ドレイン電圧が3.5(V)のとき帰還容量は1.38(pF)であり、ドレイン電圧が0(V)のとき帰還容量は2.20(pF)である。したがって、ドレイン電圧が3.5(V)から0(V)に変化した場合の帰還容量の変化率は約+60%になる。   9, in the structure of the study example, the feedback capacitance is 1.38 (pF) when the drain voltage is 3.5 (V), and the feedback capacitance is 2.20 (pF) when the drain voltage is 0 (V). ). Therefore, the change rate of the feedback capacitance when the drain voltage is changed from 3.5 (V) to 0 (V) is about + 60%.

これに対し、本実施の形態1の構造では、ドレイン電圧が3.5(V)のとき帰還容量は1.70(pF)であり、ドレイン電圧が0(V)のとき帰還容量は2.13(pF)である。したがって、ドレイン電圧が3.5(V)から0(V)に変化した場合の帰還容量の変化率は約+25%である。   On the other hand, in the structure of the first embodiment, when the drain voltage is 3.5 (V), the feedback capacitance is 1.70 (pF), and when the drain voltage is 0 (V), the feedback capacitance is 2. 13 (pF). Therefore, the change rate of the feedback capacitance when the drain voltage is changed from 3.5 (V) to 0 (V) is about + 25%.

以上のことから、本実施の形態1では、検討例に比べて帰還容量のドレイン電圧依存性を低く抑えることができることがわかる。このため、本実施の形態1におけるLDMISFETを線型の電力増幅器に使用すると増幅歪みを低減できる。   From the above, it can be seen that the drain voltage dependency of the feedback capacitance can be suppressed lower in the first embodiment than in the study example. For this reason, when the LDMISFET in the first embodiment is used in a linear power amplifier, amplification distortion can be reduced.

図10および図11は、本実施の形態1のLDMISFETを線型の電力増幅器に使用した場合、線型の電力増幅器の性能(効率)向上を図ることができることを示したものである。図10は、検討例と本実施の形態1とを比較するのに際して、歪み特性が概ね同じになるようにチューニングした結果を示すグラフである。横軸は電力増幅器の出力電力(dBm)を示したものであり、縦軸は歪み特性(dBc)を示している。   10 and 11 show that the performance (efficiency) of the linear power amplifier can be improved when the LDMISFET of the first embodiment is used for the linear power amplifier. FIG. 10 is a graph showing the results of tuning so that the distortion characteristics are substantially the same when comparing the study example and the first embodiment. The horizontal axis represents the output power (dBm) of the power amplifier, and the vertical axis represents the distortion characteristic (dBc).

図11は、電力増幅器の出力電力(dBm)と電力付加効率(%)との関係を示したグラフである。例えば、図10において、検討例と本実施の形態1で歪みが同じ−40(dBc)になる点をみると、そのときの出力電力は27.5(dBm)となる。そして、図11において、出力電力が27.5(dBm)のときの電力付加効率を見ると、検討例の場合、電力付加効率が46%であるのに対し、本実施の形態1の場合、電力付加効率が48%となっている。このことから、本実施の形態1では、増幅歪みを抑制できる結果、電力付加効率を検討例に比べて2%向上できる。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the output power (dBm) of the power amplifier and the power added efficiency (%). For example, in FIG. 10, when the point where the distortion is the same −40 (dBc) in the study example and the first embodiment, the output power at that time is 27.5 (dBm). Then, in FIG. 11, looking at the power added efficiency when the output power is 27.5 (dBm), the power added efficiency is 46% in the case of the study example, whereas in the case of the first embodiment, The power added efficiency is 48%. For this reason, in the first embodiment, amplification distortion can be suppressed, and as a result, power added efficiency can be improved by 2% compared to the study example.

次に、本実施の形態1におけるLDMISFETの製造方法について、図面を参照しながら説明する。   Next, a method for manufacturing the LDMISFET according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.

まず、図12に示すように、例えばホウ素(B)などのp型不純物を導入したp型エピタキシャル層41を半導体基板40上に形成する。そして、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して、p型エピタキシャル層41にp型半導体領域42を形成する。p型半導体領域42は、例えばホウ素をp型エピタキシャル層41に導入することにより、底部が半導体基板40に達するように形成される。続いて、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して、p型エピタキシャル層41にp型半導体領域43を形成する。その後、例えば熱酸化法を使用して、p型エピタキシャル層41の表面にゲート絶縁膜44を形成する。ゲート絶縁膜44は、例えば酸化シリコン膜から形成されるが、酸化シリコン膜より誘電率の高い、いわゆるHigh−k膜から形成してもよい。 First, as shown in FIG. 12, a p-type epitaxial layer 41 into which a p-type impurity such as boron (B) is introduced is formed on a semiconductor substrate 40. Then, a p + type semiconductor region 42 is formed in the p type epitaxial layer 41 by using a photolithography technique and an ion implantation method. The p + type semiconductor region 42 is formed so that the bottom reaches the semiconductor substrate 40 by introducing, for example, boron into the p type epitaxial layer 41. Subsequently, a p-type semiconductor region 43 is formed in the p-type epitaxial layer 41 using a photolithography technique and an ion implantation method. Thereafter, a gate insulating film 44 is formed on the surface of the p-type epitaxial layer 41 using, for example, a thermal oxidation method. The gate insulating film 44 is formed of, for example, a silicon oxide film, but may be formed of a so-called high-k film having a dielectric constant higher than that of the silicon oxide film.

次に、ゲート絶縁膜44上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法を使用してポリシリコン膜を形成した後、このポリシリコン膜上に、例えばCVD法を使用して絶縁膜を形成する。絶縁膜は、例えば酸化シリコン膜から形成されている。続いて、図13に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、絶縁膜およびポリシリコン膜を順次パターニングすることにより、ゲート電極45およびキャップ絶縁膜46を形成する。   Next, after a polysilicon film is formed on the gate insulating film 44 by using, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an insulating film is formed on this polysilicon film by using, for example, the CVD method. The insulating film is formed from, for example, a silicon oxide film. Subsequently, as shown in FIG. 13, the gate electrode 45 and the cap insulating film 46 are formed by sequentially patterning the insulating film and the polysilicon film using a photolithography technique and an etching technique.

次に、図14に示すように、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して、n型半導体領域47、n型半導体領域48およびn型半導体領域49を形成する。これらの領域は、例えばリン(P)や砒素(As)などのn型不純物を導入することにより形成される。n型半導体領域47はソース領域として機能し、n型半導体領域49はドレイン領域として機能する。また、n型半導体領域48はドレインオフセット領域として機能し、n型半導体領域49より低濃度にn型不純物が導入されている。 Next, as illustrated in FIG. 14, an n + type semiconductor region 47, an n type semiconductor region 48, and an n + type semiconductor region 49 are formed using a photolithography technique and an ion implantation method. These regions are formed by introducing n-type impurities such as phosphorus (P) and arsenic (As). The n + type semiconductor region 47 functions as a source region, and the n + type semiconductor region 49 functions as a drain region. The n type semiconductor region 48 functions as a drain offset region, and an n type impurity is introduced at a lower concentration than the n + type semiconductor region 49.

続いて、図15に示すように、半導体基板40の素子形成面上に絶縁膜58を形成した後、絶縁膜58上にポリシリコン膜59を形成する。絶縁膜58は、例えばCVD法によって形成された酸化シリコン膜よりなり、その膜厚は例えば約100nmである。同様に、ポリシリコン膜59も例えばCVD法を使用して形成され、その膜厚は例えば約100nmである。   Subsequently, as shown in FIG. 15, after an insulating film 58 is formed on the element formation surface of the semiconductor substrate 40, a polysilicon film 59 is formed on the insulating film 58. The insulating film 58 is made of, for example, a silicon oxide film formed by a CVD method and has a film thickness of, for example, about 100 nm. Similarly, the polysilicon film 59 is also formed by using, for example, a CVD method, and the film thickness thereof is, for example, about 100 nm.

次に、図16に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して
ポリシリコン膜59をパターニングしてフィールドプレート電極59aを形成する。このフィールドプレート電極59aは、ゲート電極45のドレイン領域側の側壁を覆うように形成され、フィールドプレート電極59aの電位がフローティング状態になるように形成する。
Next, as shown in FIG. 16, the polysilicon film 59 is patterned using a photolithography technique and an etching technique to form a field plate electrode 59a. The field plate electrode 59a is formed so as to cover the side wall on the drain region side of the gate electrode 45, and is formed so that the potential of the field plate electrode 59a is in a floating state.

続いて、図17に示すように、絶縁膜58およびフィールドプレート電極59a上に絶縁膜50を形成する。絶縁膜50は、例えば酸化シリコン膜からなり、例えばCVD法を使用して形成することができる。絶縁膜50の膜厚は、例えば約300nm〜500nmである。その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用してコンタクトホール51aおよびコンタクトホール53aを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 17, an insulating film 50 is formed on the insulating film 58 and the field plate electrode 59a. The insulating film 50 is made of, for example, a silicon oxide film, and can be formed using, for example, a CVD method. The film thickness of the insulating film 50 is, for example, about 300 nm to 500 nm. Thereafter, the contact hole 51a and the contact hole 53a are formed by using a photolithography technique and an etching technique.

その後、半導体基板40の素子形成面上に導体膜を形成することにより、コンタクトホール51a、53aを埋め込むプラグ51、53を形成する。続いて、半導体基板40の素子形成面上にアルミニウム合金膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用してパターニングすることによりソース電極52およびドレイン電極54を形成する。アルミニウム合金膜は例えばスパッタリング法を使用して形成することができる。   Thereafter, a conductor film is formed on the element formation surface of the semiconductor substrate 40, thereby forming plugs 51 and 53 for embedding the contact holes 51a and 53a. Subsequently, after forming an aluminum alloy film on the element formation surface of the semiconductor substrate 40, the source electrode 52 and the drain electrode 54 are formed by patterning using a photolithography technique and an etching technique. The aluminum alloy film can be formed using, for example, a sputtering method.

同様にして、絶縁膜55にアルミニウム合金膜よりなる配線56および配線57を形成する。このようにして、本実施の形態1におけるLDMISFET(半導体装置)を形成することができる。   Similarly, wiring 56 and wiring 57 made of an aluminum alloy film are formed in the insulating film 55. In this manner, the LDMISFET (semiconductor device) in the first embodiment can be formed.

(実施の形態2)
前記実施の形態1では、ゲート電極のドレイン領域側の側壁を覆うようにフィールドプレート電極が形成されている例について説明した。本実施の形態2では、ゲート電極のドレイン領域側の側壁を覆わないようにフィールドプレート電極を形成する例について説明する。なお、前記実施の形態1と同様な構成部分についての説明は省略する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the example in which the field plate electrode is formed so as to cover the side wall on the drain region side of the gate electrode has been described. In the second embodiment, an example in which the field plate electrode is formed so as not to cover the side wall of the gate electrode on the drain region side is described. A description of the same components as those in the first embodiment will be omitted.

本実施の形態2におけるLDMISFETは、ゲート電極45の側壁の両側に絶縁膜(例えば、酸化シリコン膜)よりなるサイドウォール72が形成されている。そして、ドレイン領域側の側壁に形成されたサイドウォール72の外側にフィールドプレート電極59bが形成されている。このフィールドプレート電極59bは、前記実施の形態1と異なり、ゲート電極45のドレイン領域側の側壁を覆うように形成されていない。   In the LDMISFET according to the second embodiment, side walls 72 made of an insulating film (for example, a silicon oxide film) are formed on both sides of the side wall of the gate electrode 45. A field plate electrode 59b is formed outside the side wall 72 formed on the side wall on the drain region side. Unlike the first embodiment, the field plate electrode 59b is not formed so as to cover the side wall of the gate electrode 45 on the drain region side.

このようにフィールドプレート電極59bを形成することにより、ゲート電極45とフィールドプレート電極59bの対向面積によって決まる帰還容量を低減することができる。なぜなら、ゲート電極45に対向するフィールドプレート電極59bの面積を低減することができるからである。すなわち、帰還容量の値はゲート電極45およびこれに対向するフィールドプレート電極59bの面積に比例するので、ゲート電極45を覆わないようにフィールドプレート電極59bを形成することにより、帰還容量の値を低減することができる。本実施の形態2では、帰還容量の値を低減できるので、線型の電力増幅器の増幅歪みを抑制することができ、線型の電力増幅器の性能(効率)を向上することができる。   By forming the field plate electrode 59b in this way, the feedback capacitance determined by the facing area between the gate electrode 45 and the field plate electrode 59b can be reduced. This is because the area of the field plate electrode 59b facing the gate electrode 45 can be reduced. That is, since the value of the feedback capacitance is proportional to the area of the gate electrode 45 and the field plate electrode 59b facing the gate electrode 45, the value of the feedback capacitance is reduced by forming the field plate electrode 59b so as not to cover the gate electrode 45. can do. In the second embodiment, since the value of the feedback capacitance can be reduced, the amplification distortion of the linear power amplifier can be suppressed, and the performance (efficiency) of the linear power amplifier can be improved.

また、フィールドプレート電極59bの電位は、フローティング状態にされているので、帰還容量は、距離a2に対応した第1容量と距離a1に対応した第2容量とを直列接続した容量となる。ここで、ドレイン電圧が変化するとドレインオフセット領域(n型半導体領域48)に形成される空乏層が変化する。しかし、前記実施の形態1と同様に、空乏層が変化しても、フィールドプレート電極59bとドレインオフセット領域との距離a1は変化しないので、帰還容量のドレイン電圧依存性を抑制することができる。したがって、線型の電力増幅器の増幅歪みを低減することができ、線型の電力増幅器の性能(効率)向上を図ることができる。 Further, since the potential of the field plate electrode 59b is in a floating state, the feedback capacitance is a capacitance in which a first capacitance corresponding to the distance a2 and a second capacitance corresponding to the distance a1 are connected in series. Here, when the drain voltage changes, the depletion layer formed in the drain offset region (n type semiconductor region 48) changes. However, as in the first embodiment, even if the depletion layer changes, the distance a1 between the field plate electrode 59b and the drain offset region does not change, so that the dependency of the feedback capacitance on the drain voltage can be suppressed. Therefore, the amplification distortion of the linear power amplifier can be reduced, and the performance (efficiency) of the linear power amplifier can be improved.

さらに、本実施の形態2では、ゲート電極45とフィールドプレート電極59bの間にサイドウォール72を形成している。このため、形成するサイドウォール72の幅を変化させることにより、ゲート電極45とフィールドプレート電極59bとの距離a2を変化させることができる。つまり、形成するサイドウォール72の幅を変えることにより、ゲート電極45とフィールドプレート電極59bとの間に形成される容量を調整できるので、LDMISFETの設計自由度が上がる効果が得られる。   Further, in the second embodiment, a sidewall 72 is formed between the gate electrode 45 and the field plate electrode 59b. Therefore, the distance a2 between the gate electrode 45 and the field plate electrode 59b can be changed by changing the width of the side wall 72 to be formed. That is, the capacitance formed between the gate electrode 45 and the field plate electrode 59b can be adjusted by changing the width of the side wall 72 to be formed, so that an effect of increasing the design freedom of the LDMISFET can be obtained.

次に、本実施の形態2におけるLDMISFETの製造方法について、図面を参照しながら説明する。   Next, a method for manufacturing the LDMISFET according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.

前記実施の形態1と同様の工程を経ることにより、半導体基板40上にp型エピタキシャル層41を形成し、このp型エピタキシャル層41にp半導体領域42およびp型半導体領域43を形成する。続いて、ゲート絶縁膜44を形成し、このゲート絶縁膜44上にゲート電極45およびキャップ絶縁膜46を形成する。そして、ゲート電極45に整合して、n型半導体領域47、n型半導体領域48およびn型半導体領域49を形成する。 Through the same process as in the first embodiment, a p-type epitaxial layer 41 is formed on the semiconductor substrate 40, and a p + semiconductor region 42 and a p-type semiconductor region 43 are formed in the p-type epitaxial layer 41. Subsequently, a gate insulating film 44 is formed, and a gate electrode 45 and a cap insulating film 46 are formed on the gate insulating film 44. Then, an n + type semiconductor region 47, an n type semiconductor region 48 and an n + type semiconductor region 49 are formed in alignment with the gate electrode 45.

次に、半導体基板40の素子形成面上に絶縁膜を形成する。この絶縁膜は例えば酸化シリコン膜よりなり、例えばCVD法を使用して形成することができる。その後、図19に示すように、絶縁膜を異方性エッチングすることにより、ゲート電極45の両側の側壁にサイドウォール72を形成する。このとき、エッチング条件を変化させることにより、サイドウォール72の幅を所定の値に調整することができる。   Next, an insulating film is formed on the element formation surface of the semiconductor substrate 40. This insulating film is made of, for example, a silicon oxide film, and can be formed by using, for example, a CVD method. Thereafter, as shown in FIG. 19, sidewalls 72 are formed on the sidewalls on both sides of the gate electrode 45 by anisotropically etching the insulating film. At this time, the width of the sidewall 72 can be adjusted to a predetermined value by changing the etching conditions.

続いて、図20に示すように、半導体基板40の素子形成面上に絶縁膜58を形成した後、絶縁膜58上にポリシリコン膜59を形成する。ポリシリコン膜59は、例えばCVD法を使用して形成することができる。なお、ポリシリコン膜59の代わりに別の導体膜を形成してもよい。   Subsequently, as shown in FIG. 20, after an insulating film 58 is formed on the element formation surface of the semiconductor substrate 40, a polysilicon film 59 is formed on the insulating film 58. The polysilicon film 59 can be formed using, for example, a CVD method. In place of the polysilicon film 59, another conductor film may be formed.

次に、図21に示すように、ポリシリコン膜59を異方性エッチングすることにより、ゲート電極45の両側の側壁にフィールドプレート電極59bを形成する。このとき、フィールドプレート電極59bは電位がフローティング状態になるように形成される。そして、図22に示すように、半導体基板40の素子形成面にレジスト膜73を塗布した後、
レジスト膜73に対して、露光・現像処理を施すことによりパターニングする。パターニングは、ゲート電極45の中央部からドレイン領域側がレジスト膜73で覆われる一方、ゲート電極45の中央部からソース領域側が露出するように行なわれる。すなわち、ゲート電極45のドレイン領域側の側壁に形成されたフィールドプレート電極59bがレジスト膜73で覆われる一方、ゲート電極45のソース領域側の側壁に形成されたフィールドプレート電極59bが露出するようにパターニングされる。
Next, as shown in FIG. 21, field plate electrodes 59 b are formed on the sidewalls on both sides of the gate electrode 45 by anisotropically etching the polysilicon film 59. At this time, the field plate electrode 59b is formed so that the potential is in a floating state. And after apply | coating the resist film 73 to the element formation surface of the semiconductor substrate 40 as shown in FIG.
The resist film 73 is patterned by performing exposure / development processing. The patterning is performed so that the drain region side is covered with the resist film 73 from the central portion of the gate electrode 45 while the source region side is exposed from the central portion of the gate electrode 45. That is, the field plate electrode 59b formed on the side wall on the drain region side of the gate electrode 45 is covered with the resist film 73, while the field plate electrode 59b formed on the side wall on the source region side of the gate electrode 45 is exposed. Patterned.

続いて、図23に示すように、パターニングしたレジスト膜73をマスクにしたエッチングにより、ソース領域側に形成されていたフィールドプレート電極59bを除去する。その後、パターニングしたレジスト膜73を除去する。   Subsequently, as shown in FIG. 23, the field plate electrode 59b formed on the source region side is removed by etching using the patterned resist film 73 as a mask. Thereafter, the patterned resist film 73 is removed.

次に、図24に示すように、半導体基板40の素子形成面上に絶縁膜50を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、絶縁膜50にコンタクトホール51a、53aを形成する。絶縁膜50は、例えば酸化シリコン膜から形成され、例えばCVD法を使用して形成することができる。   Next, as shown in FIG. 24, after the insulating film 50 is formed on the element formation surface of the semiconductor substrate 40, contact holes 51a and 53a are formed in the insulating film 50 by using a photolithography technique and an etching technique. . The insulating film 50 is formed of, for example, a silicon oxide film, and can be formed using, for example, a CVD method.

その後は、前記実施の形態1と同様にして、配線56および配線57まで形成する。このようにして、本実施の形態2におけるLDMISFETを形成することができる。   Thereafter, the wiring 56 and the wiring 57 are formed in the same manner as in the first embodiment. In this way, the LDMISFET in the second embodiment can be formed.

(実施の形態3)
前記実施の形態1および前記実施の形態2では、フィールドプレート電極の電位をフローティング状態にする例について説明した。本実施の形態3では、フィールドプレート電極をドレイン領域と電気的に接続する例について説明する。
(Embodiment 3)
In the first embodiment and the second embodiment, the example in which the potential of the field plate electrode is set to the floating state has been described. In the third embodiment, an example in which the field plate electrode is electrically connected to the drain region will be described.

図25は、本実施の形態3におけるLDMISFETのレイアウト構成を示した平面図である。図25は、前記実施の形態1におけるLDMISFETを示した図7と基本的に同じである。前記実施の形態1と異なる点は、図25に示すように、フィールドプレート電極59cがプラグ74を介してドレイン領域に接続されている配線57に接続されている点である。すなわち、本実施の形態3では、ドレイン領域に印加される電圧と同電位の電圧がフィールドプレート電極59cに印加されるようになっている。なお、図25に示すように、フィールドプレート電極59cとドレイン領域とは活性領域以外の領域(素子分離領域)において接続されている。   FIG. 25 is a plan view showing a layout configuration of the LDMISFET according to the third embodiment. FIG. 25 is basically the same as FIG. 7 showing the LDMISFET in the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the field plate electrode 59c is connected to the wiring 57 connected to the drain region via the plug 74, as shown in FIG. That is, in the third embodiment, a voltage having the same potential as the voltage applied to the drain region is applied to the field plate electrode 59c. As shown in FIG. 25, the field plate electrode 59c and the drain region are connected in a region (element isolation region) other than the active region.

図26は、図25のA−A線で切断した断面図である。フィールドプレート電極59cにはドレイン電圧が印加されているため、帰還容量は、ゲート電極45とオフセットドレイン領域との間ではなく、ゲート電極45とフィールドプレート電極59cとの間の容量となる。   26 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. Since the drain voltage is applied to the field plate electrode 59c, the feedback capacitance is not between the gate electrode 45 and the offset drain region, but is between the gate electrode 45 and the field plate electrode 59c.

ここで、フィールドプレート電極59cは例えばp型不純物あるいはn型不純物を導入したポリシリコン膜より構成されている。しかし、フィールドプレート電極59cは、周囲を絶縁膜で囲まれており、導電型の異なるシリコン層に接触していない。このため、空乏層が生じる原因となるpn接合が形成されていない。また、不純物が高濃度に導入されているので、空乏層は形成されない。したがって、フィールドプレート電極59cとゲート電極45との間の絶縁層の距離は、ドレイン電圧に依存しない。このため、帰還容量のドレイン電圧依存性を抑制することができるので、線型の電力増幅器の増幅歪みを抑制でき、線型の電力増幅器の性能(効率)向上を図ることができる。   Here, the field plate electrode 59c is made of, for example, a polysilicon film into which p-type impurities or n-type impurities are introduced. However, the field plate electrode 59c is surrounded by an insulating film and is not in contact with silicon layers having different conductivity types. For this reason, a pn junction that causes a depletion layer is not formed. Further, since impurities are introduced at a high concentration, a depletion layer is not formed. Therefore, the distance of the insulating layer between the field plate electrode 59c and the gate electrode 45 does not depend on the drain voltage. For this reason, since the drain voltage dependency of the feedback capacitance can be suppressed, the amplification distortion of the linear power amplifier can be suppressed, and the performance (efficiency) of the linear power amplifier can be improved.

なお、本実施の形態3におけるLDMISFETの製造方法は、前記実施の形態1とほぼ同様である。異なる点は、フィールドプレート電極59cをドレイン領域に電気的に接続するように形成している点である。   The manufacturing method of the LDMISFET in the third embodiment is almost the same as that in the first embodiment. The difference is that the field plate electrode 59c is formed to be electrically connected to the drain region.

(実施の形態4)
前記実施の形態3では、フィールドプレート電極をドレイン領域に電気的に接続する例を説明した。本実施の形態4では、WCDMA方式などに使用される線型の電力増幅器に含まれるMISFETにフィールドプレート電極を設け、このフィールドプレート電極をソース領域に電気的に接続する例について説明する。
(Embodiment 4)
In the third embodiment, the example in which the field plate electrode is electrically connected to the drain region has been described. In the fourth embodiment, an example will be described in which a field plate electrode is provided in a MISFET included in a linear power amplifier used in the WCDMA system and the field plate electrode is electrically connected to a source region.

図27は、本実施の形態4におけるLDMISFETのレイアウト構成を示した平面図である。図27は、前記実施の形態1におけるLDMISFETを示した図7と基本的に同じである。前記実施の形態1と異なる点は、図27に示すように、フィールドプレート電極59cがプラグ75を介してソース領域に接続されている配線56に接続されている点である。すなわち、本実施の形態4では、ソース領域に印加される電圧と同電位の電圧がフィールドプレート電極59dに印加されるようになっている。なお、図27に示すように、フィールドプレート電極59dとソース領域とは活性領域以外の領域(素子分離領域)において接続されている。   FIG. 27 is a plan view showing a layout configuration of the LDMISFET according to the fourth embodiment. FIG. 27 is basically the same as FIG. 7 showing the LDMISFET in the first embodiment. The difference from the first embodiment is that the field plate electrode 59c is connected to the wiring 56 connected to the source region via the plug 75 as shown in FIG. That is, in the fourth embodiment, a voltage having the same potential as that applied to the source region is applied to the field plate electrode 59d. As shown in FIG. 27, the field plate electrode 59d and the source region are connected in a region (element isolation region) other than the active region.

図27のA−A線で切断した断面図は基本的に図7と同じである。異なる点はフィールドプレート電極59dがソース電位、すなわち接地電位に接続されている点である。フィールドプレート電極59は、ゲート電極45のドレイン領域側の側壁を覆うように形成され、さらに接地電位に接続されている。帰還容量は、ゲート電極45とドレインオフセット領域(n−型半導体領域48)の間に形成されるが(フリンジ成分)、ゲート電極45とドレインオフセット領域の間に、接地電位に接続されたフィールドプレート電極59dが形成されている。この接地電位に接続されたフィールドプレート電極59dはシールドとして機能するので、帰還容量は大幅に低減される。したがって、線型の電力増幅器の増幅歪みを抑制することができるので、線型の電力増幅器の性能(効率)を向上させることができる。   A sectional view taken along line AA in FIG. 27 is basically the same as FIG. A different point is that the field plate electrode 59d is connected to a source potential, that is, a ground potential. The field plate electrode 59 is formed so as to cover the side wall of the gate electrode 45 on the drain region side, and is further connected to the ground potential. The feedback capacitor is formed between the gate electrode 45 and the drain offset region (n− type semiconductor region 48) (fringe component), but is a field plate connected to the ground potential between the gate electrode 45 and the drain offset region. An electrode 59d is formed. Since the field plate electrode 59d connected to the ground potential functions as a shield, the feedback capacitance is greatly reduced. Therefore, since the amplification distortion of the linear power amplifier can be suppressed, the performance (efficiency) of the linear power amplifier can be improved.

図28および図29は、本実施の形態4のLDMISFETを線型の電力増幅器に使用した場合、線型の電力増幅器の性能(効率)向上を図ることができることを示したものである。図28は、検討例と本実施の形態4とを比較するのに際して、歪み特性が概ね同じになるようにチューニングした結果を示すグラフである。横軸は電力増幅器の出力電力(dBm)を示したものであり、縦軸は歪み特性(dBc)を示している。   28 and 29 show that when the LDMISFET of the fourth embodiment is used for a linear power amplifier, the performance (efficiency) of the linear power amplifier can be improved. FIG. 28 is a graph showing the results of tuning so that the distortion characteristics are substantially the same when comparing the study example and the fourth embodiment. The horizontal axis represents the output power (dBm) of the power amplifier, and the vertical axis represents the distortion characteristic (dBc).

図29は、電力増幅器の出力電力(dBm)と電力付加効率(%)との関係を示したグラフである。例えば、図28において、検討例と本実施の形態4で歪みが同じ−40(dBc)になる点をみると、そのときの出力電力は27.5(dBm)となる。そして、図29において、出力電力が27.5(dBm)のときの電力付加効率を見ると、検討例の場合、電力付加効率が46%であるのに対し、本実施の形態4の場合、電力付加効率が48%となっている。このことから、本実施の形態4では、増幅歪みを抑制できる結果、電力付加効率を検討例に比べて2%向上できる。   FIG. 29 is a graph showing the relationship between the output power (dBm) of the power amplifier and the power added efficiency (%). For example, in FIG. 28, when the point where the distortion becomes the same −40 (dBm) in the study example and the fourth embodiment, the output power at that time is 27.5 (dBm). In FIG. 29, when the power added efficiency when the output power is 27.5 (dBm) is seen, the power added efficiency is 46% in the case of the study example, whereas in the case of the fourth embodiment, The power added efficiency is 48%. Therefore, in the fourth embodiment, amplification distortion can be suppressed, and as a result, the power added efficiency can be improved by 2% compared to the study example.

なお、本実施の形態4におけるLDMISFETの製造方法は、前記実施の形態1とほぼ同様である。異なる点は、フィールドプレート電極59dをソース領域に電気的に接続するように形成している点である。   The manufacturing method of the LDMISFET in the fourth embodiment is almost the same as that in the first embodiment. The difference is that the field plate electrode 59d is formed so as to be electrically connected to the source region.

(実施の形態5)
前記実施の形態1〜3では、WCDMA方式の携帯電話機に搭載されている電力増幅器について説明したが、本実施の形態5では、WCDMA方式とGSM(Global System for Mobile Communication)方式の両方式に対応した携帯電話機の電力増幅器に使用した例について説明する。
(Embodiment 5)
In the first to third embodiments, the power amplifier mounted on the WCDMA mobile phone has been described. However, in the fifth embodiment, both the WCDMA method and the GSM (Global System for Mobile Communication) method are supported. An example used for the power amplifier of the mobile phone will be described.

GSMは、デジタル携帯電話機に使用されている無線通信方式の一つまたは規格をいう。GSMには、使用する電波の周波数帯が3つあり、900MHz帯をGSM900または単にGSM、1800MHz帯をGSM1800またはDCS(Digital Cellular System)若しくはPCN、1900MHz帯をGSM1900またはDCS1900若しくはPCS(Personal Communication Services)という。なお、GSM1900は主に北米で使用されている。北米では、その他に850MHz帯のGSM850を使用する場合もある。   GSM refers to one or standard of wireless communication methods used in digital mobile phones. GSM has three frequency bands of radio waves to be used: GSM900 for the 900 MHz band or simply GSM, 1800 MHz band for GSM1800 or DCS (Digital Cellular System) or PCN, 1900 MHz band for GSM1900 or DCS1900 or PCS (Personal Communication Services) That's it. GSM1900 is mainly used in North America. In North America, GSM850 in the 850 MHz band may also be used.

図30は、WCDMA方式とGSM方式の両方式に対応した電力増幅器の回路構成を示す図である。図30において、入力端子80aと出力端子81aの間に形成されている回路がWCDMA方式の電力増幅器である。この電力増幅器は、入力端子80a側に整合回路82が形成され、この整合回路82に初段目のLDMISFET83が接続されている。そして、LDMISFET83には、整合回路84を介して二段目のLDMISFET85が形成されている。   FIG. 30 is a diagram illustrating a circuit configuration of a power amplifier that supports both the WCDMA system and the GSM system. In FIG. 30, a circuit formed between an input terminal 80a and an output terminal 81a is a WCDMA power amplifier. In this power amplifier, a matching circuit 82 is formed on the input terminal 80a side, and the first stage LDMISFET 83 is connected to the matching circuit 82. In the LDMISFET 83, a second-stage LDMISFET 85 is formed via a matching circuit 84.

一方、入力端子80bと出力端子81bの間に形成されている回路がGSM方式の電力増幅器である。この電力増幅器は、入力端子80b側に整合回路86が形成され、この整合回路82に初段目のLDMISFET87が接続されている。そして、LDMISFET87には、整合回路88を介して二段目のLDMISFET89が接続されている。なお、符号90、91は伝送線路を示している。   On the other hand, a circuit formed between the input terminal 80b and the output terminal 81b is a GSM power amplifier. In this power amplifier, a matching circuit 86 is formed on the input terminal 80 b side, and the first-stage LDMISFET 87 is connected to the matching circuit 82. The second stage LDMISFET 89 is connected to the LDMISFET 87 via a matching circuit 88. Reference numerals 90 and 91 denote transmission lines.

このように構成された回路において、WCDMA方式用のLDMISFET83、85およびGSM方式用のLDMISFET87、89は、例えば1チップに搭載されている。なお、1チップに搭載しない構成をしていてもよい。   In the circuit thus configured, WCDMA LDMISFETs 83 and 85 and GSM LDMISFETs 87 and 89 are mounted on, for example, one chip. It may be configured not to be mounted on one chip.

WCDMA方式用のLDMISFET85は、前記実施の形態で述べたようにゲート電極のドレイン領域側にフィールドプレート電極が形成されており、このフィールドプレート電極は電源に接続されておらず、フローティング状態となっている。このようにフローティング状態のフィールドプレート電極を設けることで、前記実施の形態1あるいは前記実施の形態2と同様の効果を得ることができる。また、GSM方式用のLDMISFET89においても、同様に、フローティング状態にしたフィールドプレート電極が形成されている。   In the LDMISFET 85 for the WCDMA system, the field plate electrode is formed on the drain region side of the gate electrode as described in the above embodiment, and this field plate electrode is not connected to the power source and is in a floating state. Yes. By providing the floating field plate electrode in this way, the same effect as in the first embodiment or the second embodiment can be obtained. Similarly, a field plate electrode in a floating state is also formed in the LDMISFET 89 for the GSM system.

なお、フィールドプレート電極は、例えば前記実施の形態3のようにドレイン領域に接続してもよい(ドレイン電位にしてもよい)。   Note that the field plate electrode may be connected to the drain region as in the third embodiment (the drain potential may be set).

図30では、2段の増幅段を用いて構成しているが、これに限らず、例えば3段の増幅段で構成するようにしてもよい。   In FIG. 30, the two amplification stages are used. However, the present invention is not limited to this. For example, three amplification stages may be used.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明は、例えば携帯電話機などの無線通信装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。   The present invention can be widely used in the manufacturing industry for manufacturing wireless communication devices such as mobile phones.

デジタル携帯電話機の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the digital mobile phone. 電力増幅器の回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of a power amplifier. RFパワーモジュール(電力増幅器)の一例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed an example of RF power module (power amplifier). LDMISFETにおいて、ドレイン電圧とドレイン電流との関係および負荷線を記載したグラフである。In LDMISFET, it is the graph which described the relationship between a drain voltage and drain current, and a load line. 本発明者らが検討したLDMISFETを示した断面図である。It is sectional drawing which showed LDMISFET which the present inventors examined. 本発明の実施の形態1におけるLDMISFETの形成領域を示したレイアウト図である。It is the layout figure which showed the formation area of LDMISFET in Embodiment 1 of this invention. LDMISFET形成領域の単位セル領域を示した平面図である。It is the top view which showed the unit cell area | region of the LDMISFET formation area. 図7のA−A線で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected by the AA line of FIG. 実施の形態1のLDMISFETにおける帰還容量のドレイン電圧依存性と検討例のLDMISFETにおける帰還容量のドレイン電圧依存性とを比較した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having compared the drain voltage dependence of the feedback capacity | capacitance in LDMISFET of Embodiment 1, and the drain voltage dependence of the feedback capacity | capacitance in LDMISFET of the examination example. 実施の形態1と検討例のそれぞれにおいて、電力増幅器の出力電力と増幅歪みとの関係を示したグラフである。5 is a graph showing the relationship between the output power of the power amplifier and the amplification distortion in each of the first embodiment and the study example. 実施の形態1と検討例のそれぞれにおいて、電力増幅器の出力電力と電力付加効率との関係を示したグラフである。5 is a graph showing a relationship between output power of a power amplifier and power added efficiency in each of the first embodiment and a study example. 実施の形態1におけるLDMISFETの製造工程を示した断面図である。6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the LDMISFET in the first embodiment. FIG. 図12に続くLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the LDMISFET subsequent to FIG. 12. 図13に続くLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the LDMISFET subsequent to FIG. 13. 図14に続くLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the LDMISFET subsequent to FIG. 14. 図15に続くLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the LDMISFET subsequent to FIG. 15. 図16に続くLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the LDMISFET subsequent to FIG. 16. 実施の形態2におけるLDMISFETを示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an LDMISFET in a second embodiment. 実施の形態2におけるLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the LDMISFET in the second embodiment. 図19に続くLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the LDMISFET subsequent to FIG. 19. 図20に続くLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the LDMISFET subsequent to FIG. 20. 図21に続くLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the LDMISFET subsequent to FIG. 21. 図22に続くLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the LDMISFET following FIG. 図23に続くLDMISFETの製造工程を示した断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the LDMISFET subsequent to FIG. 23. 実施の形態3におけるLDMISFETを示した平面図である。FIG. 6 is a plan view showing an LDMISFET according to a third embodiment. 図25のA−A線で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected by the AA line of FIG. 実施の形態4におけるLDMISFETを示した平面図である。FIG. 10 is a plan view showing an LDMISFET according to a fourth embodiment. 実施の形態4と検討例のそれぞれにおいて、電力増幅器の出力電力と増幅歪みとの関係を示したグラフである。6 is a graph showing the relationship between the output power of the power amplifier and the amplification distortion in each of the fourth embodiment and the study example. 実施の形態4と検討例のそれぞれにおいて、電力増幅器の出力電力と電力付加効率との関係を示したグラフである。6 is a graph showing a relationship between output power of a power amplifier and power added efficiency in each of Embodiment 4 and a study example. WCDMA方式とGSM方式の両方式に対応した電力増幅器の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the power amplifier corresponding to both a WCDMA system and a GSM system.

符号の説明Explanation of symbols

1 制御表示部
2 ベースバンド部
3 RFブロック部
4 アンテナ
5 D/A変換器
6 直交変調器
7 送信ミクサ
8 電力増幅器
9 アンテナスイッチ
10 低雑音増幅器
11 受信ミクサ
12 IF回路
13 発振器
14 PLL回路
20 入力端子
21 出力端子
22 第1のLDMISFET
23 第2のLDMISFET
24a 整合回路
24b 整合回路
24c 整合回路
25 ICチップ
26 モジュール基板
27 電極
28 サーマルビア
29G 電極
29S 電極
30 受動素子
40 半導体基板
41 p型エピタキシャル層
42 p型半導体領域
43 p型半導体領域
44 ゲート絶縁膜
45 ゲート電極
46 キャップ絶縁膜
47 n型半導体領域
48 n型半導体領域
49 n型半導体領域
50 絶縁膜
51 プラグ
51a コンタクトホール
52 ソース電極
53 プラグ
53a コンタクトホール
54 ドレイン電極
55 絶縁膜
56 配線
57 配線
58 絶縁膜
59 ポリシリコン膜
59a フィールドプレート電極
59b フィールドプレート電極
59c フィールドプレート電極
59d フィールドプレート電極
60 LDMISFET形成領域
60a 単位セル領域
61 ドレインパッド
62 ゲートパッド
70 素子分離領域
71 活性領域
72 サイドウォール
73 レジスト膜
74 プラグ
75 プラグ
80a 入力端子
80b 入力端子
81a 出力端子
81b 出力端子
82 整合回路
83 LDMISFET
84 整合回路
85 LDMISFET
86 整合回路
87 LDMISFET
88 整合回路
89 LDMISFET
90 伝送線路
91 伝送線路
PM RFパワーモジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control display part 2 Baseband part 3 RF block part 4 Antenna 5 D / A converter 6 Quadrature modulator 7 Transmission mixer 8 Power amplifier 9 Antenna switch 10 Low noise amplifier 11 Reception mixer 12 IF circuit 13 Oscillator 14 PLL circuit 20 Input Terminal 21 Output terminal 22 First LDMISFET
23 Second LDMISFET
24a matching circuit 24b matching circuit 24c matching circuit 25 IC chip 26 module substrate 27 electrode 28 thermal via 29G electrode 29S electrode 30 passive element 40 semiconductor substrate 41 p-type epitaxial layer 42 p + type semiconductor region 43 p-type semiconductor region 44 gate insulating film 45 gate electrode 46 cap insulating film 47 n + type semiconductor region 48 n type semiconductor region 49 n + type semiconductor region 50 insulating film 51 plug 51a contact hole 52 source electrode 53 plug 53a contact hole 54 drain electrode 55 insulating film 56 wiring 57 Wiring 58 Insulating film 59 Polysilicon film 59a Field plate electrode 59b Field plate electrode 59c Field plate electrode 59d Field plate electrode 60 LDMISFET formation region 6 a unit cell region 61 drain pad 62 gate pad 70 isolation region 71 the active region 72 side wall 73 resist film 74 plugs 75 Plug 80a input terminal
80b input terminal 81a output terminal 81b output terminal 82 matching circuit 83 LDMISFET
84 Matching circuit 85 LDMISFET
86 Matching circuit 87 LDMISFET
88 matching circuit 89 LDMISFET
90 Transmission line 91 Transmission line PM RF power module

Claims (17)

MISFETを含む半導体装置であって、
前記MISFETは、
(a)半導体基板と、
(b)前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
(c)前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
(d)第1導電型を有するソース領域と、
(e)前記ゲート電極から離間して形成され、前記第1導電型を有する第1ドレイン領域と、
(f)前記ゲート電極と前記第1ドレイン領域の間に形成され、前記第1導電型を有し、かつ前記第1ドレイン領域よりも不純物濃度が低い第2ドレイン領域と、
(g)前記ゲート絶縁膜および前記ソース領域の下方に形成され、前記第1導電型と逆の第2導電型を有する半導体領域と、
(h)前記ゲート電極の上面、側面および前記第2ドレイン領域上を覆う絶縁膜と、
(i)前記第2ドレイン領域側に位置する前記ゲート電極の側壁に形成された前記絶縁膜上および前記第2ドレイン領域上の前記絶縁膜上に形成された導電膜を備え、
前記導電膜は電源に電気的に接続されていないことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device including a MISFET,
The MISFET is
(A) a semiconductor substrate;
(B) a gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
(C) a gate electrode formed on the gate insulating film;
(D) a source region having a first conductivity type;
(E) a first drain region formed apart from the gate electrode and having the first conductivity type;
(F) a second drain region formed between the gate electrode and the first drain region, having the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the first drain region;
(G) a semiconductor region formed below the gate insulating film and the source region and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
(H) an insulating film covering the top and side surfaces of the gate electrode and the second drain region;
(I) comprising a conductive film formed on the insulating film formed on a side wall of the gate electrode located on the second drain region side and on the insulating film on the second drain region;
The semiconductor device is characterized in that the conductive film is not electrically connected to a power source.
前記導電膜は、ポリシリコン膜より形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive film is formed of a polysilicon film. 前記MISFETはLDMISFETあり、前記導電膜はフィールドプレート電極であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the MISFET is an LDMISFET, and the conductive film is a field plate electrode. 前記半導体装置は、さらに、
(j)前記導電膜上に形成された層間絶縁膜と、
(k)前記層間絶縁内に形成されたソース用コンタクトホールおよびドレイン用コンタクトホールと、
(l)前記ソース用およびドレイン用コンタクトホール内にそれぞれ形成されたソース用プラグおよびドレイン用プラグと、
(m)前記ソース用およびドレイン用プラグ上に形成され、前記ソース用およびドレイン用プラグとそれぞれ電気的に接続されたソース用配線およびドレイン用配線を備え、
前記ソース用配線およびドレイン用配線は、それぞれ前記ソース領域および第1ドレイン領域と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
(J) an interlayer insulating film formed on the conductive film;
(K) a source contact hole and a drain contact hole formed in the interlayer insulation;
(L) a source plug and a drain plug respectively formed in the source and drain contact holes;
(M) a source wiring and a drain wiring formed on the source and drain plugs and electrically connected to the source and drain plugs, respectively;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the source wiring and the drain wiring are electrically connected to the source region and the first drain region, respectively.
前記半導体装置は、前記半導体基板の裏面にソース電極を有し、前記ソース領域と前記ソース電極は電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a source electrode on a back surface of the semiconductor substrate, and the source region and the source electrode are electrically connected. 前記絶縁膜は、サイドウォールであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film is a sidewall. 前記半導体装置は、WCDMA方式の携帯電話機に搭載される電力増幅器であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a power amplifier mounted on a WCDMA mobile phone. 前記半導体装置は、移動通信機器に搭載される電力増幅器であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a power amplifier mounted on a mobile communication device. 前記電力増幅器は、線型増幅機能を有することを特徴とする請求項8記載の半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the power amplifier has a linear amplification function. MISFETを含む半導体装置であって、
前記MISFETは、
(a)半導体基板と、
(b)前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
(c)前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
(d)第1導電型を有するソース領域と、
(e)前記ゲート電極から離間して形成され、前記第1導電型を有する第1ドレイン領域と、
(f)前記ゲート電極と前記第1ドレイン領域の間に形成され、前記第1導電型を有し、かつ前記第1ドレイン領域よりも不純物濃度が低い第2ドレイン領域と、
(g)前記ゲート絶縁膜および前記ソース領域の下方に形成され、前記第1導電型と逆の第2導電型を有する半導体領域と、
(h)前記ゲート電極の上面、側面および前記第2ドレイン領域上を覆う絶縁膜と、
(i)前記第2ドレイン領域側に位置する前記ゲート電極の側壁に形成された前記絶縁膜上および前記第2ドレイン領域上の前記絶縁膜上に形成された導電膜を備え、
前記導電膜は、前記第1ドレイン領域と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device including a MISFET,
The MISFET is
(A) a semiconductor substrate;
(B) a gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
(C) a gate electrode formed on the gate insulating film;
(D) a source region having a first conductivity type;
(E) a first drain region formed apart from the gate electrode and having the first conductivity type;
(F) a second drain region formed between the gate electrode and the first drain region, having the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the first drain region;
(G) a semiconductor region formed below the gate insulating film and the source region and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
(H) an insulating film covering the top and side surfaces of the gate electrode and the second drain region;
(I) comprising a conductive film formed on the insulating film formed on a side wall of the gate electrode located on the second drain region side and on the insulating film on the second drain region;
The semiconductor device, wherein the conductive film is electrically connected to the first drain region.
前記導電膜には前記第1ドレイン領域に印加される電圧と同電位の電圧が印加されることを特徴とする請求項10記載の半導体装置。   11. The semiconductor device according to claim 10, wherein a voltage having the same potential as a voltage applied to the first drain region is applied to the conductive film. 前記導電膜は、前記第1ドレイン領域に接続するドレイン用配線と活性領域外において電気的に接続されていることを特徴とする請求項10記載の半導体装置。   11. The semiconductor device according to claim 10, wherein the conductive film is electrically connected to a drain wiring connected to the first drain region outside the active region. MISFETを含む半導体装置の製造方法であって、
(a)半導体基板に第1導電型と逆の第2導電型を有する半導体領域を形成する工程と、
(b)前記半導体領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
(d)前記半導体領域内に前記第1導電型を有するソース領域を形成する工程と、
(e)前記ゲート電極から離間して形成され、前記第1導電型を有する第1ドレイン領域を形成する工程と、
(f)前記ゲート電極と前記第1ドレイン領域の間に、前記第1導電型を有し、かつ前記第1ドレイン領域よりも不純物濃度が低い第2ドレイン領域を形成する工程と、
(g)前記ゲート電極の上面、側面および前記第2ドレイン領域上を覆う絶縁膜を形成する工程と、
(h)前記第2ドレイン領域側に位置する前記ゲート電極の側壁に形成された前記絶縁膜上および前記第2ドレイン領域上の前記絶縁膜上に導電膜を形成する工程を備え、
前記導電膜は電源に電気的に接続されていないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device including a MISFET,
(A) forming a semiconductor region having a second conductivity type opposite to the first conductivity type on the semiconductor substrate;
(B) forming a gate insulating film on the semiconductor region;
(C) forming a gate electrode on the gate insulating film;
(D) forming a source region having the first conductivity type in the semiconductor region;
(E) forming a first drain region formed away from the gate electrode and having the first conductivity type;
(F) forming a second drain region having the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the first drain region between the gate electrode and the first drain region;
(G) forming an insulating film covering an upper surface, a side surface and the second drain region of the gate electrode;
(H) forming a conductive film on the insulating film formed on a side wall of the gate electrode located on the second drain region side and on the insulating film on the second drain region;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the conductive film is not electrically connected to a power source.
前記導電膜はポリシリコン膜であることを特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方法。   14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the conductive film is a polysilicon film. MISFETを含む半導体装置の製造方法であって、
(a)半導体基板に第1導電型と逆の第2導電型を有する半導体領域を形成する工程と、
(b)前記半導体領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
(d)前記半導体領域内に前記第1導電型を有するソース領域を形成する工程と、
(e)前記ゲート電極から離間して形成され、前記第1導電型を有する第1ドレイン領域を形成する工程と、
(f)前記ゲート電極と前記第1ドレイン領域の間に、前記第1導電型を有し、かつ前記第1ドレイン領域よりも不純物濃度が低い第2ドレイン領域を形成する工程と、
(g)前記ゲート電極の上面、側面および前記第2ドレイン領域上を覆う絶縁膜を形成する工程と、
(h)前記第2ドレイン領域側に位置する前記ゲート電極の側壁に形成された前記絶縁膜上および前記第2ドレイン領域上の前記絶縁膜上に導電膜を形成する工程を備え、
前記導電膜は、前記第1ドレイン領域と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device including a MISFET,
(A) forming a semiconductor region having a second conductivity type opposite to the first conductivity type on the semiconductor substrate;
(B) forming a gate insulating film on the semiconductor region;
(C) forming a gate electrode on the gate insulating film;
(D) forming a source region having the first conductivity type in the semiconductor region;
(E) forming a first drain region formed away from the gate electrode and having the first conductivity type;
(F) forming a second drain region having the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the first drain region between the gate electrode and the first drain region;
(G) forming an insulating film covering an upper surface, a side surface and the second drain region of the gate electrode;
(H) forming a conductive film on the insulating film formed on a side wall of the gate electrode located on the second drain region side and on the insulating film on the second drain region;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the conductive film is electrically connected to the first drain region.
電力増幅器を構成するMISFETを含む半導体チップと、
前記半導体チップを搭載する基板を備える電子装置であって、
前記MISFETは、
(a)半導体基板と、
(b)前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
(c)前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
(d)第1導電型を有するソース領域と、
(e)前記ゲート電極から離間して形成され、前記第1導電型を有する第1ドレイン領域と、
(f)前記ゲート電極と前記第1ドレイン領域の間に形成され、前記第1導電型を有し、かつ前記第1ドレイン領域よりも不純物濃度が低い第2ドレイン領域と、
(g)前記ゲート絶縁膜および前記ソース領域の下方に形成され、前記第1導電型と逆の第2導電型を有する半導体領域と、
(h)前記ゲート電極の上面、側面および前記第2ドレイン領域上を覆う絶縁膜と、
(i)前記第2ドレイン領域側に位置する前記ゲート電極の側壁に形成された前記絶縁膜上および前記第2ドレイン領域上の前記絶縁膜上に形成された導電膜を備え、
前記導電膜は電源に電気的に接続されていないことを特徴とする電子装置。
A semiconductor chip including a MISFET constituting a power amplifier;
An electronic device comprising a substrate on which the semiconductor chip is mounted,
The MISFET is
(A) a semiconductor substrate;
(B) a gate insulating film formed on the semiconductor substrate;
(C) a gate electrode formed on the gate insulating film;
(D) a source region having a first conductivity type;
(E) a first drain region formed apart from the gate electrode and having the first conductivity type;
(F) a second drain region formed between the gate electrode and the first drain region, having the first conductivity type and having an impurity concentration lower than that of the first drain region;
(G) a semiconductor region formed below the gate insulating film and the source region and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
(H) an insulating film covering the top and side surfaces of the gate electrode and the second drain region;
(I) comprising a conductive film formed on the insulating film formed on a side wall of the gate electrode located on the second drain region side and on the insulating film on the second drain region;
The electronic device is characterized in that the conductive film is not electrically connected to a power source.
前記基板には、さらに、受動素子が搭載され、
前記受動素子は、前記半導体チップと電気的に接続されていることを特徴とする請求項16記載の電子装置。
The substrate further includes a passive element,
The electronic device according to claim 16, wherein the passive element is electrically connected to the semiconductor chip.
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JP7415088B1 (en) 2023-03-08 2024-01-16 三菱電機株式会社 amplifier

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