JP2007134615A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 発熱部から放熱部に至る部分の熱抵抗が考慮されておらず、充分な放熱効果を得ることが出来ない場合があった。
【解決手段】 絶縁体上の半導体層に形成された電界効果トランジスタを有する半導体装置であって、前記電界効果トランジスタのドレイン領域上方に形成されたドレイン電極配線と、前記電界効果トランジスタのソース領域上方に形成されたソース電極配線と、前記ドレイン領域と前記ドレイン電極配線を接続する第1のコンタクトプラグと、前記ソース領域と前記ソース電極配線を接続し、前記第1のコンタクトプラグよりも多数形成された第2のコンタクトプラグとを有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は半導体装置に関し、特にSOI(Silicon On Insulator)構造を用いた半導体装置に関する。
近年、半導体装置の高速化、低消費電力化に伴い、SOI構造を用いた半導体装置が普及してきている。SOI構造とは、シリコンなどの支持基板上に絶縁層を形成し、絶縁層上に、さらに形成したシリコン層に、トランジスタなどの回路素子を形成する構造である。そのため、SOI構造を用いた半導体装置では、回路素子がその周囲を絶縁体で覆われた構造となっている。このような絶縁体は、支持基板であるシリコンなどに比べて熱伝導率が低い。そのためSOI構造の半導体装置は、例えば、トランジスタで発生した熱が外部に逃げにくく、自己発熱(セルフヒーティング)をしてしまう。この自己発熱によって、半導体装置の温度が上昇するとトランジスタの動作が不安定となってしまうため、従来からいくつかの対策が考慮されている。
特許文献1および2には、シリコン層から絶縁層を貫通して支持基板に達する孔部を形成し、孔の内部に熱伝導率の高い材質を埋めこむ技術が開示されている。特許文献3および4には、放熱用配線や、上層配線までいたる熱伝導部を形成し、放熱にシリコン層上の配線層を用いる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1、2に記載の技術では、絶縁体に孔部を設ける工程が必要となってしまう。特許文献3、4に記載の技術では放熱用の配線層などのために、回路配線のレイアウトの自由度が制限されてしまう。また、上記の技術では、発熱部であるトランジスタから、どのようにして放熱部である配線層や孔部に熱を伝達させるかが考慮されておらず、トランジスタから放熱部までの熱抵抗が大きい場合は、その放熱効果は小さくなってしまう。
ここで、半導体装置の発熱と放熱、および上記の熱抵抗の関係について説明する。
一般的な、吸熱と発熱の関係を考えた場合、発熱量をQ(W)、温度差をT(℃)、熱抵抗をΘ(℃/W)として、以下の式のような関係が成立する。
Θ=T/Q ・・・(1)
トランジスタを発熱部として考えた場合、上記の式における熱抵抗は拡散層と配線間のプラグによる熱抵抗Θp、配線の熱抵抗Θh、層間絶縁膜(あるいはパッケージ材料)の熱抵抗としてΘe、またトランジスタ自身の熱抵抗Θjが考えられる。そこで、上記の式の温度差Tは、拡散層の温度Tjと層間絶縁膜(あるいはパッケージ材料)の周囲温度Teとの差に相当するので、トランジスタの発熱量をQとして上記(1)式に当てはめると以下のような関係が成立する。
Tj−Te=Q*(Θj+Θp+Θh+Θe) ・・・(2)
この(2)式においてTjとΘjは、半導体装置の構造によって決まる値であり、TeおよびΘeは、周囲条件とパッケージ材料やパッケージ形状によって決まる値である。Θhは、配線幅や形状で決定することが出来る値であり、上記した特許文献3、4に記載の技術は、このΘhを低減させるための技術である。
つまり、上記した従来技術においては、放熱効果を大きくするためにΘhを低減させているものの発熱部であるトランジスタから配線に至る部分までの熱抵抗Θpに関してはなんら考慮されておらず、このΘpが大きくなってしまった場合は、発熱部であるトランジスタから熱が伝播されず、上記した技術では放熱効果を充分に大きくすることが出来ない場合があった。
また、特許文献1、2に記載の技術でも発熱部となる拡散層から孔部までの熱抵抗、つまりΘpに対応する熱抵抗についてはなんら考慮されておらず、また、絶縁層に孔部を空けるための別工程などが必要となっていた。
特開平11−354807号公報 特開2004−349537号公報 特開2004−72017号公報 特開2000−31487号公報
上述したように、従来の技術では放熱用の孔を設ける別工程が必要になる、あるいは放熱用配線のためにレイアウト上の制限を受ける場合があった。また、発熱部から放熱部に至る部分の熱抵抗が考慮されておらず、充分な放熱効果を得ることが出来ない場合があった。
本発明の1態様による半導体装置は、絶縁体上の半導体層に形成された電界効果トランジスタを有する半導体装置であって、前記電界効果トランジスタのドレイン領域上方に形成されたドレイン電極配線と、前記電界効果トランジスタのソース領域上方に形成されたソース電極配線と、前記ドレイン領域と前記ドレイン電極配線を接続する第1のコンタクトプラグと、前記ソース領域と前記ソース電極配線を接続し、前記第1のコンタクトプラグよりも多数形成された第2のコンタクトプラグとを有する。
また、本発明の1態様による半導体装置は、絶縁体上の半導体層に形成された複数の電界効果トランジスタを有する半導体装置であって、第1のトランジスタのドレイン領域上方に形成された第1のドレイン電極配線と、第2のトランジスタのドレイン領域上方に形成された第2のドレイン電極配線と、前記第1および第2のトランジスタに共通して形成されるソース領域と、前記ソース領域上方に形成されるソース電極配線と、前記第1のトランジスタのドレイン領域と前記第1のドレイン電極配線を接続する第1のコンタクトプラグと、前記第2のトランジスタのドレイン領域と前記第2のドレイン電極配線を接続する第2のコンタクトプラグと、前記ソース領域と前記ソース電極配線を接続し、前記第1のコンタクトプラグと第2のコンタクトプラグを足し合わせた数よりも多数形成された第3のコンタクトプラグとを有する。
発熱部であるトランジスタから効率よく熱を他の部分へと伝播させることが可能となり、放熱効果を向上させることが可能である。
実施の形態1
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態1における半導体装置の構造を示す図である。図1(a)は、本実施の形態の電界効果トランジスタ部の上面図を示し、図1(b)は、図1(a)におけるA−A断面図を示している。図1(b)に示すように本実施の形態の半導体装置は支持基板1、絶縁層2およびシリコン層3を有している。ここで、支持基板1は、例えばシリコンなどで構成されている。絶縁層2は、支持基板1上に形成されたシリコン酸化膜などで構成されている。シリコン層3は、絶縁層2上に形成されている。半導体装置の回路素子である電界効果トランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)は、このシリコン層3に形成されている。本実施の形態では、このシリコン層3は、完全空乏型のSOI構造となっている。
シリコン層3には、所定領域に不純物が拡散され、ドレイン領域4、ソース領域5が形成されている。ここで、ドレイン領域4とソース領域5に挟まれたシリコン層3は、チャネル形成領域6となっている。図1(a)においては、このドレイン領域4、ソース領域5およびチャネル形成領域6をまとめて、破線で囲って示している。
また、ドレイン領域4、ソース領域5の外周(図1(a)破線の外側)には、素子分離のための酸化膜7(例えばSiO膜)が形成されている。基板上のドレイン領域4上にはドレイン電極配線8が形成され、ソース領域5上にはソース電極配線9が形成されている。ドレイン電極配線8とドレイン領域4は、ドレインコンタクトプラグ(以下、単にドレインプラグと呼ぶ)10を介して接続されている。ソース電極配線9とソース領域5は、ソースコンタクトプラグ(以下、単にソースプラグと呼ぶ)11を介して接続されている。また、チャネル形成領域6上には、ゲート酸化膜(図示せず)、ゲート電極12が形成されている。
また、図示されていないが、基板上には層間絶縁膜なども形成されている。
図1に示されるように、本実施の形態ではドレインプラグ10の数に対してソースプラグ11の数が充分に多くなるように形成されている。また、ソース電極配線9は、ソース領域5の全面を覆うように形成されている。このようにソースプラグ11をドレインプラグ10よりも多く形成した場合の、放熱動作について説明する。
ソースプラグ11などのコンタクトプラグは、導電体で形成されるため、熱伝導率が高く、トランジスタで発生した熱を速やかに配線へと伝達することが可能である。また、一般的な半導体装置において、トランジスタのソースは電源配線、あるいはグランド配線へと接続される。半導体装置において電源、およびグランド電位は、幅の広い配線、厚さが厚い配線、あるいは最上層近辺の配線を利用した電源メッシュなどから与えられるため、電源配線が最も放熱効果が高い配線となる。そのため、本実施の形態のようにドレインプラグ10よりも充分に多い数のソースプラグ11を用いてソース電極配線9とソース領域5を接続することにより、トランジスタで発生した熱はソースプラグ11、ソース電極配線9を介して電源配線、グランド配線に伝達される。その結果、半導体装置における放熱効果が向上し、セルフヒーティング効果による誤動作などを低減させることが可能となる。
また、ドレイン側のコンタクトプラグ数を増加させた場合、ドレイン側からドレイン電極配線に対して熱が伝播されやすくなるが、ドレイン容量も増加してしまう。ドレイン容量の増加は回路特性に影響を与える場合がある。ソース側の配線が電源、あるいはグランド配線に接続されるのであればソース容量は増加しても問題とならないため、1つのシリコン層3内に形成されるトランジスタであればソース側から放熱することがより好適である。また、ソース電極配線9から、電源配線などの上層配線までいたる経路における熱抵抗が高い場合でも、ソースプラグを多く形成することで、トランジスタ自体の熱は1層目のソース電極配線9に伝播され、1層目配線からも放熱は行われるため、トランジスタ自体の発熱を低減させることは可能である。
つまり、従来の半導体装置では、多層配線などを用いることにより、配線の熱抵抗Θhを低減させて放熱効果を得るものであったのに対し、本実施の形態の半導体装置ではプラグによる熱抵抗Θpを低減させることにより、従来の効果に加えさらに放熱効果を向上させることが可能である。
また、本実施の形態のように完全空乏型のSOI構造を有する半導体装置では、トランジスタが形成されるシリコン層3が、シリコン層3下部の絶縁層2、および素子分離領域である絶縁膜7によって覆われた状態となる。SOI構造を有さない半導体装置ではシリコン基板を介してトランジスタで発生した熱が伝播して行くことが可能であるのに対し、完全空乏型のSOI構造では基板部分を介した放熱経路が存在しないため、本実施の形態のように配線までの熱抵抗を低減させることで放熱効果が極めて大きくなる。本実施の形態において、放熱効果を大きくするためにはソースプラグの数がドレインプラグの数に対して2倍以上形成されることが好ましい。
実施の形態2
図2(a)は、本発明の第2の実施の形態の構造を示す上面図である。実施の形態2は、実施の形態1に示したトランジスタの構造を用いてインバータを構成した例である。図2(a)はインバータを2段直列に接続した構成を示している。図2において図面上側にはP型のトランジスタが形成され、図面下側にはN型のトランジスタが形成されている。また、図2において実施の形態1と説明が重複する構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図2に示すように、インバータでは、P型トランジスタのソースには電源電位VCCが供給される。そのため、P型トランジスタのソース電極配線9Pは共通接続されている。また、インバータのN型トランジスタのソースにはグランド電位が供給される。そのため、N型トランジスタのソース電極配線は9Nは、共通接続されている。インバータが多段接続される場合は、図2のドレイン電極配線8に示すようにT字状のドレイン電極配線が、P型、N型トランジスタのドレインと次段のトランジスタのゲート電極とを接続している。このように電源配線、グランド配線に接続されるインバータのソースプラグ数をドレインプラグ数よりも多くしておくことで放熱効果が向上する。
なお、このようにインバータを多段接続するような構成は、リングオシレータなどの発振回路に使用される。半導体装置内において発振回路などは常時動作する回路であり、より発熱が大きい回路である。そのため、本実施の形態の構造を発振回路など、常時動作する回路部分に適用することにより、半導体装置の放熱効果を大きくすることが可能である。
図2(b)は、本実施の形態の変形例を示す上面図である。図2(a)に示したトランジスタでは、ソースプラグの数を増加させるために、ソース領域5をゲート長L方向に延在させてソースプラグの数を増加させている。しかしながらソース領域5からソース電極配線9へと熱を伝播させるためであれば、ソース領域5が延在する方向はゲート長L方向でなくてもよい。そこで、この変形例ではゲート幅W方向に、ソース領域5を延在させて形成している。言い換えれば、この変形例のソース領域5は、ゲート電極に隣接するゲート隣接部5Aと、ゲート幅方向に延在させたソース延在部5Bとを有している。そして、延在部とゲート幅方向に延在しているソース電極9との間にソースプラグ11を形成している。ソース電極配線9がゲート幅方向に延在している場合は、ソース領域5の延在部にソースプラグ11を形成することにより、半導体装置としてゲート長方向の長さを小さく形成することが可能となり、全体としての半導体装置を縮小することも可能となる。
実施の形態3
図3は、本発明の実施の形態3の構成を示す上面図である。図3においても実施の形態1および2と説明が共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図3は、実施の形態2と同様、インバータが2段直列に接続された場合の構成を示している。実施の形態3においては、各トランジスタの構造が実施の形態1および2と異なっている。実施の形態3のトランジスタは、ゲート電極12がリング状に形成されている。また、チャネル形成領域6(図示せず)もゲート電極12の下部にリング状に構成されている。このようにゲート電極12を構成した場合は、ドレイン領域4はリング状の内側部分に形成され、ソース領域5は、このリング状のゲート電極12およびドレイン領域4を囲うように形成される。このような形状のトランジスタとすることで、ソースプラグ11の数をドレインプラグ10の数よりも充分に多くすることが出来、第1、第2の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。また、ゲートをリング状に形成することにより、より効率よくソースプラグの数をドレインプラグの数より多くすることが可能となる。
実施の形態4
図4は、本発明の実施の形態4の構成を示す上面図である。図4においても他の実施の形態と説明が共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図4は、実施の形態2、3と同様、インバータが2段直列に接続された場合の構成を示している。実施の形態4においては、各トランジスタの構造が他の実施の形態と異なっている。実施の形態4のトランジスタは、ゲート電極12がU字状に形成されている。また、チャネル形成領域6(図示せず)もゲート電極12の下部にU字状に構成されている。このようにゲート電極12を構成した場合は、ドレイン領域4はU字状の内側部分に形成され、ソース領域5は、このU字状のゲート電極12を囲うように形成される。このような形状のトランジスタとすることで、ソースプラグ11の数をドレインプラグ10の数よりも充分に多くすることが出来、他の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
実施の形態5
図5は、本発明の実施の形態5の構成を示す上面図である。図3においても他の実施の形態と説明が共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図5は、実施の形態2〜4と同様、インバータが2段直列に接続された場合の構成を示している。実施の形態5においては、各トランジスタの構造が他の実施の形態と異なっている。実施の形態5のトランジスタは、ゲート電極12がL字状に形成されている。また、チャネル形成領域6(図示せず)もゲート電極12の下部にL字状に構成されている。このようにゲート電極12を構成した場合は、ドレイン領域4はL字状の内側部分に形成され、ソース領域5は、このL字状のゲート電極12の外側に形成される。このような形状のトランジスタとすることで、ソースプラグ11の数をドレインプラグ10の数よりも充分に多くすることが出来、他の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
実施の形態6
図6は、本発明の実施の形態6の構成を示す上面図である。図6においても他の実施の形態と説明が共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図6は、実施の形態2〜5と同様、インバータが2段直列に接続された場合の構成を示している。実施の形態6においては、各トランジスタのソース領域5が他の実施の形態と異なっている。例えば実施の形態2に示したトランジスタでは、各トランジスタのソース領域5が規定されソース電極9の下部全体に渡ってソース領域5は形成されていない。しかしながら、放熱効果を考えた場合、ソース領域5とソース電極9を接続するコンタクトプラグは出来る限り多く設けたほうがその効果も大きくなる。そのため、本実施の形態ではソース領域5を形成する拡散層を、ソース電極9の下部に位置する範囲内でデザインルールなどが許す限りまで拡張するものである。そのため、例えばインバータが直列に接続されるような例では、隣接するP型トランジスタ同士のソース領域を1つの拡散層として形成し、P型トランジスタのソースに共通接続されるソース電極9の下部にもソースプラグを形成することでより大きな放熱効果を得ることが可能となる。また、電源電位、グランド電位を与えるソース電極配線は半導体装置上の広範囲にわたって形成されるため、ソース電極配線9の下部を利用するようにソース領域5を拡張することで、より広い領域においてSOI基板におけるシリコン層の放熱を行うことが可能である。
実施の形態7
図7は、本発明の実施の形態7の構成を示す上面図である。図7においても他の実施の形態と説明が共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図7は、実施の形態2の様なインバータなどの機能素子がアレイ状に複数配置された場合の構成を示している。例えば図2に示した構造のトランジスタで、横方向に一列に並べられた複数のインバータを1つの回路ブロックとする。この回路ブロックを縦方向に2つ並べる場合、縦方向に隣接する回路ブロックでは、N型トランジスタを上部に、P型トランジスタを下部に配置すればN型トランジスタのソース電極を隣接するブロックと共有させることが可能となる。図7はこのようにインバータを8個配列した場合の模式図を示している。図7に示すように、8個のインバータの各列では2つのN型トランジスタが隣接して配置され、その2つのインバータを挟み込むように2つのP型トランジスタが配置されている。そして、N型トランジスタのソース電極9は図面略中央に共通配線として形成されている。
一般的に、電源やグランド電位を供給する配線は信号を伝播する配線より太く形成されている。そのため、このように隣接するブロック間で電源、グランドの配線に相当するソース電極配線を共通して形成することにより配線としてより放熱効果の高い配線とすることが可能となり、より一層の放熱効果の向上が可能となる。
なお、さらに図面縦方向に回路ブロックが連続して形成される場合は、図2と同一構成のブロックをさらに図7の下方に配置し、P型トランジスタのソース電極配線を共通とさせることが可能である。
実施の形態8
図8は、本発明の実施の形態7の構成を示す上面図である。実施の形態1〜7においては、トランジスタから配線にいたる部分の熱抵抗を低減させるための実施形態であったが本実施の形態ではソース電極配線自体の放熱効果を高めるための実施の形態である。
図8に示すように本実施の形態のソース電極配線9は、その表面に複数の凹部81を有している。このようにソース電極配線9表面に複数の凹部、凸部または切り抜き部を形成すると、ソース電極配線9の表面積が増加する。ソース電極配線9の表面積が大きくなると、その分だけソース電極配線9の放熱を行う部分の面積が増加するためより一層放熱効果が大きくなる。
このように本実施の形態のようにソース電極配線9による放熱効果を高めた上、さらに実施の形態1〜7のようにソース電極配線までの熱抵抗を低減してやることでより一層の放熱効果の向上が可能となる。
実施の形態9
図9は、本発明の実施の形態9の構成を示す上面図である。実施の形態9は、実施の形態8における配線の放熱効果を向上する場合の変形例である。図8に示した実施の形態8は、その表面に凹凸部や切り抜き部を設けることで配線の表面積を増加させていたが、実施の形態9では、その形状自体(側面)が凹凸を有することで配線の表面積を増加させている。図9ではその配線形状が矩形状の切れ込みを複数有する例を示している。このように配線の形状を凹凸を有する波形とすることで、より一層の放熱効果を得ることが可能である。
変形例
図10は、フィン型電界効果トランジスタと呼ばれるトランジスタに本発明を適用した場合を示す模式図である。図10(a)は、フィン型トランジスタの斜視図を示し、図10(b)は図10(a)のX−X部における断面図を示している。
フィン型電界効果トランジスタとは、絶縁体上にソース、ドレインとなる領域を形成し、その領域をフィンと呼ばれるシリコン層で接続したトランジスタである。フィン型トランジスタでは、ゲート電極は、ゲート酸化膜100を介してこのフィンを例えば「コ」の字型のように覆うように形成される。つまり、フィン型トランジスタは、チャネルを複数面に形成したトランジスタである。
図10では、トランジスタとして図1と共通な構成要素に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
以上実施の形態に基づいて本発明に関して説明したが、本発明は、本発明の主旨を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。例えば、ソースプラグのプラグ間ピッチをドレインプラグのプラグ間ピッチよりも狭く設定して、ソースプラグ数を増加させることも可能である。また、ソース領域からソース電極配線へ効率よく熱を伝播するためにソースプラグの数を用いて説明したが、例えばソースプラグのコンタクト面積がドレインプラグのコンタクト面積よりも大きければ本発明と同様の効果を奏することが可能である。この場合、ソースプラグとドレインプラグの個数は同じであっても、個々のソースプラグのコンタクト面積がドレインプラグのコンタクト面積よりも大きければ本発明と同様の効果を奏することが可能である。
本発明は、当該半導体装置を構成する全ての電界効果トランジスタに適用することが可能であるが、特に動作時に発熱量が多い回路に適用することが好ましい。上記の実施の形態ではリングオシレータを例に説明したが、常時動作する回路としては発振回路、位相同期回路(PLL回路)などに用いられる電界効果トランジスタに本発明が適用可能である。また発熱量の多い電界効果トランジスタとして、出力トランジスタなどの大電流を流すトランジスタに部分的に本発明を適用することも可能である。
また、それぞれの実施例は互いに組み合わせることが可能であり、例えばリング状のゲートを有するトランジスタのソース領域を、ソース電極配線の下部まで拡張しソースプラグを増加させることなども可能である。また、SOI構造として酸化膜上にシリコン層を形成した場合について説明したが絶縁体上の半導体層を利用して半導体装置を形成するものであればSON(Silicon On Nothing)構造あるいはガラス基板を用いた構成などであってもよい。
本発明の実施の形態1に関わる半導体装置を示す図である。 本発明の実施の形態2に関わる半導体装置を示す図である。 本発明の実施の形態3に関わる半導体装置を示す図である。 本発明の実施の形態4に関わる半導体装置を示す図である。 本発明の実施の形態5に関わる半導体装置を示す図である。 本発明の実施の形態6に関わる半導体装置を示す図である。 本発明の実施の形態7に関わる半導体装置を示す図である。 本発明の実施の形態8に関わる半導体装置を示す図である。 本発明の実施の形態9に関わる半導体装置を示す図である。 フィン型電界効果トランジスタに本発明を適用した場合を示す図である。
符号の説明
1 支持基板
2 絶縁層
3 シリコン層
4 ドレイン領域
5 ソース領域
6 チャネル形成領域
7 酸化膜
8 ドレイン電極配線
9 ソース電極配線
10 ドレインプラグ
11 ソースプラグ
12 ゲート電極
81 凹部

Claims (17)

  1. 絶縁体上の半導体層に形成された電界効果トランジスタを有する半導体装置であって、
    前記電界効果トランジスタのドレイン領域上方に形成されたドレイン電極配線と、
    前記電界効果トランジスタのソース領域上方に形成されたソース電極配線と、
    前記ドレイン領域と前記ドレイン電極配線を接続する第1のコンタクトプラグと、
    前記ソース領域と前記ソース電極配線を接続し、前記第1のコンタクトプラグよりも多数形成された第2のコンタクトプラグとを有する半導体装置。
  2. 前記第2のコンタクトプラグ数は前記第1のコンタクトプラグ数の2倍以上形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記ソース電極配線は前記ソース領域上方略全面に形成されていることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の半導体装置。
  4. 前記ソース領域は、前記ドレイン領域を囲うように形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
  5. 前記電界効果トランジスタは、さらに、
    前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟まれた実質的にリング状のゲート電極を有していることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
  6. 前記電界効果トランジスタは、さらに、
    前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟まれた実質的にU字状のゲート電極を有していることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
  7. 前記電界効果トランジスタは、さらに、
    前記ソース領域と前記ドレイン領域に挟まれた実質的にL字状のゲート電極を有していることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
  8. 前記電界効果トランジスタは、さらに、
    略矩形状に形成されたゲート電極を有し、
    前記ソース領域は、前記ゲート電極に隣接するゲート隣接部と、前記ゲート電極のゲート幅方向に延在する延在部とを有し、当該ゲート隣接部および延在部に前記第2のコンタクトプラグが形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
  9. 前記ソース電極配線は、複数の回路ブロックの共通ソース電極配線であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置。
  10. 前記ソース電極配線は、前記回路ブロック間に挟まれていることを特徴とする請求項9記載の半導体装置。
  11. 絶縁体上の半導体層に形成された複数の電界効果トランジスタを有する半導体装置であって、
    第1のトランジスタのドレイン領域上方に形成された第1のドレイン電極配線と、
    第2のトランジスタのドレイン領域上方に形成された第2のドレイン電極配線と、
    前記第1および第2のトランジスタに共通して形成されるソース領域と、
    前記ソース領域上方に形成されるソース電極配線と、
    前記第1のトランジスタのドレイン領域と前記第1のドレイン電極配線を接続する第1のコンタクトプラグと、
    前記第2のトランジスタのドレイン領域と前記第2のドレイン電極配線を接続する第2のコンタクトプラグと、
    前記ソース領域と前記ソース電極配線を接続し、前記第1のコンタクトプラグと第2のコンタクトプラグを足し合わせた数よりも多数形成された第3のコンタクトプラグとを有する半導体装置。
  12. 前記ソース領域は、前記第1、第2のトランジスタとは異なる他のトランジスタのソース領域とも共通して形成されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
  13. 前記ソース電極配線は、表面に複数の凹部、凸部、切抜き部または切れ込みが形成されていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の半導体装置。
  14. 前記ソース電極配線は、電源配線またはグランド配線に接続される配線であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置。
  15. 前記電界効果トランジスタは、発振回路、PLL回路または基準電圧発生回路、アナログ−デジタル信号変換回路、デジタル−アナログ信号変換回路を構成することを特徴とする請求項1または11に記載の半導体装置。
  16. 前記電界効果トランジスタのドレイン領域およびソース領域の一部が前記絶縁体に接していることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の半導体装置。
  17. 前記電界効果トランジスタは、フィン型電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の半導体装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100338392C (zh) * 2004-07-31 2007-09-19 王和 水管炉胆燃油燃气锅炉
JP2009289837A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Oki Semiconductor Co Ltd 半導体装置
JP2011222971A (ja) * 2010-03-25 2011-11-04 Seiko Instruments Inc 半導体装置およびその製造方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010050311A (ja) 2008-08-22 2010-03-04 Elpida Memory Inc 半導体装置及びその製造方法
US8637135B2 (en) * 2009-11-18 2014-01-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Non-uniform semiconductor device active area pattern formation
CN102456731A (zh) * 2010-10-18 2012-05-16 联华电子股份有限公司 半导体结构及其制造方法
JP5960961B2 (ja) * 2010-11-16 2016-08-02 キヤノン株式会社 固体撮像素子及び撮像システム
CN102916051B (zh) * 2012-10-11 2015-09-02 京东方科技集团股份有限公司 一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置
US9397217B2 (en) * 2012-12-28 2016-07-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Contact structure of non-planar semiconductor device
WO2014158180A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Intel Corporation Multigate resonant channel transistor
CN104882487B (zh) 2015-05-15 2017-12-08 合肥鑫晟光电科技有限公司 薄膜晶体管、阵列基板及其制造方法和显示装置
US10741469B2 (en) * 2016-11-14 2020-08-11 Mediatek Inc. Thermal via arrangement for multi-channel semiconductor device
US10572620B2 (en) * 2017-08-02 2020-02-25 Oracle International Corporation Custom piecewise digital layout generation
CN115621319A (zh) * 2017-12-04 2023-01-17 联华电子股份有限公司 半导体元件及其制作方法
CN109545802B (zh) * 2018-12-14 2021-01-12 上海微阱电子科技有限公司 一种绝缘体上半导体器件结构和形成方法
CN111599862A (zh) * 2020-05-21 2020-08-28 Oppo广东移动通信有限公司 晶体管以及集成电路

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11354807A (ja) 1998-06-10 1999-12-24 Nissan Motor Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2000031487A (ja) 1998-07-15 2000-01-28 Hitachi Ltd 半導体装置とその製造方法
JP2002231721A (ja) * 2001-02-06 2002-08-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP3976089B2 (ja) * 2002-08-09 2007-09-12 株式会社リコー 半導体集積回路装置及びその製造方法
JP4869546B2 (ja) 2003-05-23 2012-02-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100338392C (zh) * 2004-07-31 2007-09-19 王和 水管炉胆燃油燃气锅炉
JP2009289837A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Oki Semiconductor Co Ltd 半導体装置
JP2011222971A (ja) * 2010-03-25 2011-11-04 Seiko Instruments Inc 半導体装置およびその製造方法

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