JP2022055943A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor device in which the occurrence of a hump can be suppressed without affecting the threshold voltage of a transistor.SOLUTION: A semiconductor device 100 includes a first well region 15 formed extending from one surface of a semiconductor substrate 10 to the inside, a second well region 16 extending from the one surface of the semiconductor substrate to the inside in a first region thereof and including a source region formed at one end part and a drain region formed at the other end part, a plurality of insulating parts 14 formed in a second region existing between the source region and the drain region and ranging from a plurality of regions disposed in an island-shape on the one surface of the semiconductor substrate to the inside of the second well, an element separation layer 11 formed in the semiconductor substrate so as to surround the periphery of the first region, a conductive layer (gate electrode 13) formed over the second region and the element separation layer on the one surface of the semiconductor substrate, and a gate oxide film 17 formed between a surface of the second well region and the conductive layer.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.

HVMOS(High Voltage Metal Oxide Semiconductor)等の半導体装置において、Id-Vg特性(ドレイン電流-ゲート電圧特性)に現れるハンプ特性が課題となっている。ハンプ特性は、STI(Shallow Trench Isolation)による素子分離層とゲート酸化膜との境界部に形成される寄生トランジスタに起因している。 In semiconductor devices such as HVMOS (High Voltage Metal Oxide Semiconductor), the hump characteristic that appears in the Id-Vg characteristic (drain current-gate voltage characteristic) has become an issue. The hump characteristic is caused by a parasitic transistor formed at the boundary between the device separation layer and the gate oxide film by STI (Shallow Trench Isolation).

寄生トランジスタの閾値電圧は、本来のトランジスタの閾値電圧よりも低い。このため、ゲート電圧が増加すると先に寄生トランジスタがオン状態となり、更なるゲート電圧の増加によって本来のトランジスタがオン状態となる。ゲート電圧が寄生トランジスタの閾値電圧以上であり且つ本来のトランジスタの閾値電圧よりも低くなると、寄生トランジスタに応じたドレイン電流がソース-ドレイン間を流れる。そして、ゲート電圧が本来のトランジスタの閾値電圧以上になると、寄生トランジスタ及び本来のトランジスタに応じたドレイン電流がソース-ドレイン間に流れる。これにより、Id-Vg特性にハンプが発生する。 The threshold voltage of the parasitic transistor is lower than the threshold voltage of the original transistor. Therefore, when the gate voltage increases, the parasitic transistor is turned on first, and when the gate voltage is further increased, the original transistor is turned on. When the gate voltage is equal to or higher than the threshold voltage of the parasitic transistor and lower than the threshold voltage of the original transistor, the drain current corresponding to the parasitic transistor flows between the source and the drain. When the gate voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage of the original transistor, the parasitic transistor and the drain current corresponding to the original transistor flow between the source and the drain. This causes a hump in the Id-Vg characteristics.

ハンプの発生により、半導体装置の特性は、設計とは異なる特性に変化する。このため、ハンプの発生は半導体装置の動作マージンの低下を招く。そこで、寄生トランジスタの形成領域に不純物を注入することにより、寄生トランジスタの閾値電圧を上昇させ、ハンプ特性の抑制を図る技術が提案されている(例えば、特許文献1)。 Due to the occurrence of the hump, the characteristics of the semiconductor device change to the characteristics different from the design. Therefore, the occurrence of hump causes a decrease in the operating margin of the semiconductor device. Therefore, a technique has been proposed in which an impurity is injected into a region where a parasitic transistor is formed to raise the threshold voltage of the parasitic transistor and suppress the hump characteristic (for example, Patent Document 1).

特開2011-176115号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-176115

寄生トランジスタが形成される領域はアクティブ領域の端部に位置しているため、上記従来技術のように不純物の注入を行う方法では、レジストパターンの形成工程で合わせずれが発生した場合に、不純物の注入位置にずれが生じ、トランジスタの閾値電圧が設計上の電圧値と異なるものになってしまう可能性がある。特に、アクティブ領域の幅が小さい場合には、不純物の注入位置のずれがトランジスタの閾値電圧に与える影響が大きいという問題があった。 Since the region where the parasitic transistor is formed is located at the end of the active region, in the method of injecting impurities as in the above-mentioned prior art, when misalignment occurs in the process of forming the resist pattern, the impurities are found. There is a possibility that the injection position will be displaced and the threshold voltage of the transistor will be different from the designed voltage value. In particular, when the width of the active region is small, there is a problem that the deviation of the injection position of impurities has a large influence on the threshold voltage of the transistor.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、トランジスタの閾値電圧に影響を与えることなくハンプの発生を抑制することが可能な半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing the occurrence of hump without affecting the threshold voltage of the transistor.

本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成されたトランジスタと、を有する半導体装置であって、前記トランジスタは、前記半導体基板の1の面から内部に向かって延在するように形成された第1ウェル領域と、前記第1ウェル領域の第1の領域において前記半導体基板の前記1の面から前記半導体基板の内部に向かって延在するように形成され、且つ1の方向に伸長し、前記1の方向における一端部に形成されたソース領域と他端部に形成されたドレイン領域とを有する第2ウェル領域と、前記第2ウェル領域の前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に位置する第2の領域に形成され、前記半導体基板の前記1の面に島状に配された複数の領域から前記第2ウェルの内部に至るまで各々が伸長する複数の絶縁部と、前記第1の領域の周縁を囲むように前記半導体基板に形成された素子分離層と、前記半導体基板の前記1の面上において前記1の方向と交差する方向に伸長し、且つ前記第2の領域及び前記素子分離層の上方に跨って形成された導電層と、前記第2ウェル領域の表面と前記導電層との間に形成された酸化膜と、を有することを特徴とする。 The semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a semiconductor substrate and a transistor formed on the semiconductor substrate, and the transistor extends inward from one surface of the semiconductor substrate. In the first well region formed in the above, and in the first region of the first well region, the semiconductor substrate is formed so as to extend from the first surface of the semiconductor substrate toward the inside of the semiconductor substrate, and one direction. A second well region having a source region formed at one end and a drain region formed at the other end in one direction, and the source region and the drain region of the second well region. With a plurality of insulating portions formed in a second region located between the semiconductor substrates and extending from a plurality of regions arranged in an island shape on the first surface of the semiconductor substrate to the inside of the second well. The element separation layer formed on the semiconductor substrate so as to surround the peripheral edge of the first region extends in a direction intersecting the direction 1 on the surface 1 of the semiconductor substrate, and the second It is characterized by having a conductive layer formed over the region and above the element separation layer, and an oxide film formed between the surface of the second well region and the conductive layer.

本発明の半導体装置によれば、トランジスタの閾値電圧に影響を与えることなくハンプの発生を抑制することが可能となる。 According to the semiconductor device of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of hump without affecting the threshold voltage of the transistor.

本発明に係る半導体装置の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the semiconductor device which concerns on this invention. 図1の半導体装置の一点鎖線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the one-dot chain line of the semiconductor device of FIG. 半導体装置の製造手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing procedure of a semiconductor device. 第1の比較例の半導体装置の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the semiconductor device of 1st comparative example. 第2の比較例の半導体装置の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the semiconductor device of the 2nd comparative example. 図5の半導体装置の一点鎖線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the one-dot chain line of the semiconductor device of FIG. 第3の比較例の半導体装置の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the semiconductor device of 3rd comparative example.

以下に本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下の実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一または等価な部分には同一の参照符号を付している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In the description and the accompanying drawings in the following examples, substantially the same or equivalent parts are designated by the same reference numerals.

図1は、本実施例に係る半導体装置100を素子形成面の上方から見た上面図である。半導体装置100は、半導体基板と、当該半導体基板に形成されたHVMOS(High Voltage Metal Oxide Semiconductor)からなるトランジスタと、から構成されている。半導体装置100を構成するトランジスタは、半導体基板に形成された素子分離層11と、素子分離層11により画定される半導体基板の素子領域に形成されたアクティブ領域12と、を有する。 FIG. 1 is a top view of the semiconductor device 100 according to the present embodiment as viewed from above the element forming surface. The semiconductor device 100 is composed of a semiconductor substrate and a transistor made of HVMOS (High Voltage Metal Oxide Semiconductor) formed on the semiconductor substrate. The transistor constituting the semiconductor device 100 has an element separation layer 11 formed on the semiconductor substrate and an active region 12 formed in the element region of the semiconductor substrate defined by the element separation layer 11.

素子分離層11は、半導体基板の1の面(以下、単に半導体基板の表面と称する)から内部に向かって延在するように形成されたトレンチに絶縁体(素子分離絶縁膜)を埋設することにより形成されている。素子分離層11は、半導体基板の素子形成領域の周縁を囲むように形成されている。 The element separation layer 11 has an insulator (element separation insulating film) embedded in a trench formed so as to extend inward from one surface of the semiconductor substrate (hereinafter, simply referred to as the surface of the semiconductor substrate). Is formed by. The element separation layer 11 is formed so as to surround the peripheral edge of the element forming region of the semiconductor substrate.

アクティブ領域12は、半導体基板の素子形成領域(第1の領域)に形成され、トランジスタのアクティブ領域を構成する領域である。アクティブ領域12は、半導体基板の表面から内部に向かって延在するように形成されたN型ウェル領域と、当該N型ウェル領域に形成されたP型ウェル領域と、から構成されている。 The active region 12 is a region formed in the element forming region (first region) of the semiconductor substrate and constituting the active region of the transistor. The active region 12 is composed of an N-type well region formed so as to extend inward from the surface of the semiconductor substrate and a P-type well region formed in the N-type well region.

アクティブ領域12は、例えば上面視で長方形の形状を有する。アクティブ領域12が伸長する長手方向の一端部はトランジスタのソース領域12Aとして機能する領域であり、他端部はトランジスタのドレイン領域12Bとして機能する領域である。従って、ソース領域12Aからドレイン領域12Bに向かう方向がトランジスタのチャネル方向となる。 The active region 12 has, for example, a rectangular shape when viewed from above. One end in the longitudinal direction in which the active region 12 extends is a region that functions as a source region 12A of the transistor, and the other end is a region that functions as a drain region 12B of the transistor. Therefore, the direction from the source region 12A to the drain region 12B is the channel direction of the transistor.

アクティブ領域12及び素子分離領域11の上面には、ゲート酸化膜を挟んでゲート電極13が形成されている。ゲート電極13は、上面視で長方形の形状を有し、アクティブ領域12の長手方向と交差する方向に伸長し、アクティブ領域12のソース領域12Aとドレイン領域12Bとの間の領域(第2の領域)の上面を覆い、素子分離層11に跨るように形成されている。ゲート電極13は、ポリシリコン膜からなる単層の導電層によって構成されている。 A gate electrode 13 is formed on the upper surfaces of the active region 12 and the element separation region 11 with a gate oxide film interposed therebetween. The gate electrode 13 has a rectangular shape when viewed from above, extends in a direction intersecting the longitudinal direction of the active region 12, and is a region (second region) between the source region 12A and the drain region 12B of the active region 12. ), It is formed so as to cover the upper surface of the element separation layer 11 and straddle the element separation layer 11. The gate electrode 13 is composed of a single conductive layer made of a polysilicon film.

アクティブ領域12のソース領域12Aとドレイン領域12Bとの間に位置する領域(第2の領域)には、複数の絶縁部14が形成されている。複数の絶縁部14は、アクティブ領域12の表面(すなわち、半導体基板の表面)に島状に形成された複数の領域(以下、開口領域と称する)から半導体基板の内部に向かって延伸するように形成されている。本実施例では、当該複数の領域は、上面視で矩形(例えば、正方形)の形状を有する。絶縁部14の各々は、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)によって形成され、トレンチに絶縁体が埋め込まれた構造を有する。 A plurality of insulating portions 14 are formed in a region (second region) located between the source region 12A and the drain region 12B of the active region 12. The plurality of insulating portions 14 extend toward the inside of the semiconductor substrate from the plurality of regions (hereinafter referred to as opening regions) formed in an island shape on the surface of the active region 12 (that is, the surface of the semiconductor substrate). It is formed. In this embodiment, the plurality of regions have a rectangular shape (for example, a square) when viewed from above. Each of the insulating portions 14 is formed by, for example, STI (Shallow Trench Isolation), and has a structure in which an insulator is embedded in a trench.

本実施例では、絶縁部14を構成する開口領域の各々は、少なくともアクティブ領域12とゲート電極13とが交差する領域において、アクティブ領域の伸長方向(すなわち、トランジスタのチャネル方向)及びこれに交差する方向の各々に沿って、マトリクス状に形成されている。換言すると、アクティブ領域12は、ソース領域12Aとドレイン領域12Bとの間の領域において、上面視で、絶縁部14の開口領域がマトリクス状に複数形成された格子状の形状を有する。 In this embodiment, each of the opening regions constituting the insulating portion 14 intersects the extension direction of the active region (that is, the channel direction of the transistor) and the region where the active region 12 and the gate electrode 13 intersect at least. It is formed in a matrix along each of the directions. In other words, the active region 12 has a grid-like shape in which a plurality of opening regions of the insulating portion 14 are formed in a matrix in a top view in the region between the source region 12A and the drain region 12B.

図2は、図1の一点鎖線に沿った断面図である。半導体装置100は、半導体基板10に形成された第1ウェル領域15及び第2ウェル領域16と、STIにより形成された素子分離層11及び絶縁部14と、第2ウェル領域16の上面に形成されたゲート酸化膜17及びゲート電極13と、から構成されている。なお、図2では、半導体装置100を構成する半導体基板10のうち、ウェル領域が形成されていない部分をシリコン基板18として示している。 FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line of FIG. The semiconductor device 100 is formed on the upper surface of the first well region 15 and the second well region 16 formed on the semiconductor substrate 10, the element separation layer 11 and the insulating portion 14 formed by STI, and the second well region 16. It is composed of a gate oxide film 17 and a gate electrode 13. In FIG. 2, the portion of the semiconductor substrate 10 constituting the semiconductor device 100 in which the well region is not formed is shown as the silicon substrate 18.

第1ウェル領域15は、半導体基板10に第1導電型(本実施例では、N型)の不純物を注入することにより形成された第1導電型のウェル領域である。第1ウェル領域15は、半導体基板10の1の面から内部に向かって延在するように形成されている。第1ウェル領域15の素子分離層11によって画定された領域には、第2ウェル領域16が形成されている。 The first well region 15 is a first conductive type well region formed by injecting a first conductive type (N type in this embodiment) impurities into the semiconductor substrate 10. The first well region 15 is formed so as to extend inward from the surface of 1 of the semiconductor substrate 10. The second well region 16 is formed in the region defined by the element separation layer 11 of the first well region 15.

第2ウェル領域16は、第1ウェル領域15に第2導電型(本実施例では、P型)の不純物を注入することにより形成された第2導電型のウェル領域である。第2ウェル領域16は、第1ウェル領域15の第1の領域(素子形成領域)において半導体基板10の1の面から半導体基板10の内部に向かって延在するように形成されている。第2ウェル領域16は、半導体装置100のアクティブ領域として機能する領域である。第2ウェル領域16の表面(すなわち、第2ウェル領域16とゲート電極13との間)には、ゲート酸化膜17が形成されている。 The second well region 16 is a second conductive type well region formed by injecting a second conductive type (P type in this embodiment) impurities into the first well region 15. The second well region 16 is formed so as to extend from one surface of the semiconductor substrate 10 toward the inside of the semiconductor substrate 10 in the first region (element forming region) of the first well region 15. The second well region 16 is a region that functions as an active region of the semiconductor device 100. A gate oxide film 17 is formed on the surface of the second well region 16 (that is, between the second well region 16 and the gate electrode 13).

ゲート酸化膜17は、例えばシリコン酸化膜から構成されている。ゲート酸化膜17は、第2ウェル領域16の絶縁膜14が形成されている部分以外の上面を覆うように形成されている。 The gate oxide film 17 is composed of, for example, a silicon oxide film. The gate oxide film 17 is formed so as to cover the upper surface of the second well region 16 other than the portion where the insulating film 14 is formed.

次に、本実施例の半導体装置100の製造方法について、図3に示す製造フローに沿って説明する。 Next, the manufacturing method of the semiconductor device 100 of this embodiment will be described along with the manufacturing flow shown in FIG.

まず、第2導電型の半導体基板10(例えば、P型のSi基板)の表面にフォトリソグラフィによりパターニングしたレジスト膜を形成し、イオン注入により第1導電型(本実施例では、N型)の不純物を注入する。これにより、第1ウェル領域15が形成される(STEP101)。 First, a resist film patterned by photolithography is formed on the surface of a second conductive type semiconductor substrate 10 (for example, a P-type Si substrate), and the first conductive type (N type in this embodiment) is implanted by ion implantation. Inject impurities. As a result, the first well region 15 is formed (STEP 101).

次に、第1ウェル領域15が形成された半導体基板10の表面にエッチングを行い、トレンチを形成する。具体的には、半導体基板10の表面の素子形成領域の周縁に素子分離のためのトレンチを形成するとともに、素子形成領域において上面視で略正方形の形状を有する複数のトレンチを形成する。そして、これらのトレンチを含む半導体基板10の表面全体にCVD(Chemical Vapor Deposition)法によってSiO2等の絶縁膜を形成する。これにより、素子分離層11及び複数の絶縁部14が形成される(STEP102)。 Next, the surface of the semiconductor substrate 10 on which the first well region 15 is formed is etched to form a trench. Specifically, a trench for element separation is formed on the peripheral edge of the element forming region on the surface of the semiconductor substrate 10, and a plurality of trenches having a substantially square shape in a top view are formed in the element forming region. Then, an insulating film such as SiO 2 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 10 including these trenches by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. As a result, the element separation layer 11 and the plurality of insulating portions 14 are formed (STEP 102).

次に、第1ウェル領域15の表面にレジスト膜を形成し、第2導電型(本実施例では、P型)の不純物を注入する。これにより、第2ウェル領域16が形成される(STEP103)。 Next, a resist film is formed on the surface of the first well region 15 and impurities of the second conductive type (P type in this embodiment) are injected. As a result, the second well region 16 is formed (STEP 103).

次に、熱酸化法により、第2ウェル領域16の表面の露出した部分を覆うシリコン酸化膜を形成する。これにより、当該部分にゲート酸化膜17が形成される(STEP104)。 Next, a silicon oxide film covering the exposed portion of the surface of the second well region 16 is formed by a thermal oxidation method. As a result, a gate oxide film 17 is formed on the portion (STEP 104).

次に、CVD法により素子分離層11、絶縁部14及びゲート酸化膜17の表面を覆うようにポリシリコン膜を形成する。これにより、ゲート電極13が形成される(STEP105)。 Next, a polysilicon film is formed so as to cover the surfaces of the element separation layer 11, the insulating portion 14, and the gate oxide film 17 by the CVD method. As a result, the gate electrode 13 is formed (STEP 105).

以上のような工程を経て、本実施例の半導体メモリ100が製造される。 Through the above steps, the semiconductor memory 100 of this embodiment is manufactured.

本実施例の半導体装置100では、アクティブ領域12に複数の絶縁部14が形成されている。絶縁部14は、上面視でアクティブ領域12とゲート電極13とが交差する領域(第2の領域)において、トランジスタのチャネル方向とこれに直交する方向とに沿って、縦横に複数配列されている。この構成により、本実施利の半導体装置100では、トランジスタのId-Vg特性におけるハンプの発生を抑制することが可能である。これについて、本実施例の半導体装置100を比較例の半導体装置と比較しつつ、以下説明する。 In the semiconductor device 100 of this embodiment, a plurality of insulating portions 14 are formed in the active region 12. A plurality of insulating portions 14 are arranged vertically and horizontally along the channel direction of the transistor and the direction orthogonal to the channel direction of the transistor in the region (second region) where the active region 12 and the gate electrode 13 intersect in the top view. .. With this configuration, in the semiconductor device 100 of the present implementation, it is possible to suppress the occurrence of hump in the Id-Vg characteristics of the transistor. This will be described below while comparing the semiconductor device 100 of this embodiment with the semiconductor device of the comparative example.

素子分離構造としてSTIによる素子分離層が形成された半導体装置では、素子分離層とゲート酸化膜との境界部分において、寄生トランジスタが形成される。寄生トランジスタは本来のトランジスタよりも閾値電圧が低いため、トランジスタに電圧を印加した際、寄生トランジスタの形成箇所において電界集中が発生する。 In a semiconductor device in which an element separation layer is formed by STI as an element separation structure, a parasitic transistor is formed at a boundary portion between the element separation layer and the gate oxide film. Since the parasitic transistor has a lower threshold voltage than the original transistor, when a voltage is applied to the transistor, electric field concentration occurs at the location where the parasitic transistor is formed.

図4は、第1の比較例の半導体装置200を素子形成面の上方から見た上面図である。第1の比較例の半導体装置200では、本願発明のような複数の絶縁部はアクティブ領域12に形成されていない。このため、アクティブ領域12の中央部の領域(第2の領域)における素子分離層11との境界に位置する端部AEにおいて、寄生トランジスタに起因する電界集中が発生する。このため、トランジスタのId-Vg特性には、本来のトランジスタの特性の他に寄生トランジスタの特性が表れることとなり、いわゆるハンプが発生する。 FIG. 4 is a top view of the semiconductor device 200 of the first comparative example as viewed from above the device forming surface. In the semiconductor device 200 of the first comparative example, a plurality of insulating portions as in the present invention are not formed in the active region 12. Therefore, electric field concentration due to the parasitic transistor occurs in the end AE located at the boundary with the element separation layer 11 in the central region (second region) of the active region 12. Therefore, the characteristics of the parasitic transistor appear in the Id-Vg characteristics of the transistor in addition to the characteristics of the original transistor, and a so-called hump occurs.

これに対し、本実施例の半導体装置100では、素子分離層11と同様にSTIによって形成された複数の絶縁部14がアクティブ領域12に設けられている。このため、素子分離層11とゲート酸化膜17の境界部分だけでなく、絶縁部14とゲート酸化膜17との境界部分においても寄生トランジスタが発生する。したがって、本実施例の半導体装置100では、図2において破線の丸で示す領域EPにおいて、寄生トランジスタに起因する電界集中が発生する。従って、アクティブ領域12の第2の領域(すなわち、ゲート電極13と交差する中央部付近の領域)の全体に亘って均一に電界集中が生じるため、トランジスタのId-Vg特性におけるハンプの発生が抑制される。 On the other hand, in the semiconductor device 100 of this embodiment, a plurality of insulating portions 14 formed by STI are provided in the active region 12 as in the device separation layer 11. Therefore, the parasitic transistor is generated not only at the boundary portion between the element separation layer 11 and the gate oxide film 17, but also at the boundary portion between the insulating portion 14 and the gate oxide film 17. Therefore, in the semiconductor device 100 of this embodiment, the electric field concentration due to the parasitic transistor occurs in the region EP indicated by the broken line circle in FIG. Therefore, since the electric field concentration is uniformly generated over the entire second region of the active region 12 (that is, the region near the central portion intersecting with the gate electrode 13), the occurrence of hump in the Id-Vg characteristics of the transistor is suppressed. Will be done.

図5は、第2の比較例の半導体装置300の構成を示す上面図である。図6は図5の一点鎖線に沿った断面図である。第2の比較例の半導体装置300では、第1の比較例で示したアクティブ領域12の端部AEに不純物注入領域21が形成され、ボロン等の不純物が注入されている。 FIG. 5 is a top view showing the configuration of the semiconductor device 300 of the second comparative example. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line of FIG. In the semiconductor device 300 of the second comparative example, the impurity injection region 21 is formed in the end AE of the active region 12 shown in the first comparative example, and impurities such as boron are injected.

第2の比較例の半導体装置300のように、寄生トランジスタが形成されるアクティブ領域12の端部AEに不純物を注入することにより、寄生トランジスタの閾値電圧を上昇させることができる。寄生トランジスタの閾値電圧が上がることにより、本来のトランジスタの閾値電圧に近づくため、図4に示す第1の比較例の半導体装置200と比べてハンプの発生を抑制することができる。 As in the semiconductor device 300 of the second comparative example, the threshold voltage of the parasitic transistor can be increased by injecting an impurity into the end AE of the active region 12 in which the parasitic transistor is formed. As the threshold voltage of the parasitic transistor rises, it approaches the threshold voltage of the original transistor, so that the occurrence of hump can be suppressed as compared with the semiconductor device 200 of the first comparative example shown in FIG.

しかしながら、第2の比較例の半導体装置300では、不純物形成領域21を形成する際のレジストパターンの形成工程で合わせずれが発生した場合に、不純物の注入がトランジスタの閾値電圧(すなわち、設計上要求される閾値電圧)に影響を与えてしまう可能性がある。 However, in the semiconductor device 300 of the second comparative example, when a misalignment occurs in the process of forming the resist pattern when forming the impurity forming region 21, the injection of impurities is required by the threshold voltage of the transistor (that is, design requirement). It may affect the threshold voltage).

これに対し、本実施例の半導体装置100では、第2の比較例のような不純物の注入を行わないため、不純物の注入による影響を受けることなくハンプの発生を抑制することができる。 On the other hand, in the semiconductor device 100 of the present embodiment, since the impurities are not injected as in the second comparative example, the generation of hump can be suppressed without being affected by the injection of the impurities.

図7は、第3の比較例の半導体装置400の構成を示す上面図である。第3比較例の半導体装置400では、アクティブ領域12に複数の絶縁部24が形成されている。絶縁部24の各々は、上面視で、トランジスタのチャネル方向(すなわち、ソース領域12Aからドレイン領域12Bに向かう方向)に沿って延伸する帯状の形状を有する。 FIG. 7 is a top view showing the configuration of the semiconductor device 400 of the third comparative example. In the semiconductor device 400 of the third comparative example, a plurality of insulating portions 24 are formed in the active region 12. Each of the insulating portions 24 has a strip-like shape extending along the channel direction of the transistor (that is, the direction from the source region 12A toward the drain region 12B) in the top view.

第3の比較例の半導体装置400では、上面視でチャネル方向に垂直な方向に沿って配列されるように、複数の絶縁部24形成されている。絶縁部24の各々は、素子分離層11と同様にトレンチ及び当該トレンチに埋設された絶縁体から構成されており、ゲート酸化膜との境界部分TE(図7に一点鎖線で示す部分)において寄生トランジスタが発生する。このため、電界集中箇所が複数できることになり、トランジスタのId-Vg特性におけるハンプの発生が抑制される。 In the semiconductor device 400 of the third comparative example, a plurality of insulating portions 24 are formed so as to be arranged along the direction perpendicular to the channel direction in the top view. Each of the insulating portions 24 is composed of a trench and an insulator embedded in the trench as in the element separation layer 11, and is parasitic on the boundary portion TE (the portion shown by the alternate long and short dash line in FIG. 7) with the gate oxide film. Transistors are generated. Therefore, a plurality of electric field concentration points are formed, and the occurrence of hump in the Id-Vg characteristics of the transistor is suppressed.

しかし、第3の比較例の半導体装置400では上面視でチャネル方向に延伸する帯状の絶縁部24がチャネル方向に直交する方向に沿って配列されているのに対し、本実施例の半導体装置100では、複数の絶縁部14が上面視で島状に(例えば、マトリクス状に)縦横に配列されている。したがって、本実施例の半導体装置100は、第3の比較例の半導体装置400よりも電界集中箇所が多く、ハンプの発生を抑制する効果が大きい。 However, in the semiconductor device 400 of the third comparative example, the band-shaped insulating portions 24 extending in the channel direction in the top view are arranged along the direction orthogonal to the channel direction, whereas the semiconductor device 100 of the present embodiment is arranged. Then, the plurality of insulating portions 14 are arranged vertically and horizontally in an island shape (for example, in a matrix shape) in a top view. Therefore, the semiconductor device 100 of this embodiment has more electric field concentration points than the semiconductor device 400 of the third comparative example, and has a great effect of suppressing the occurrence of hump.

また、第3の比較例の半導体装置400では、絶縁部24の各々がチャネル方向に延伸した帯状の形状を有しているため、チャネル方向に直交する方向におけるアクティブ領域12の幅は、最大でも絶縁部同士の間隔に限られる。これに対し、本実施例の半導体装置100では、絶縁部14が島状に配置されているため、チャネル方向に直交する方向において、ゲート電極13と交差するアクティブ領域12の幅を広く持つことができる。したがって、本実施例の半導体装置100では、第3の比較例の半導体装置400よりも多くの電流を流すことができる。 Further, in the semiconductor device 400 of the third comparative example, since each of the insulating portions 24 has a strip-shaped shape extended in the channel direction, the width of the active region 12 in the direction orthogonal to the channel direction is at most. Limited to the distance between the insulating parts. On the other hand, in the semiconductor device 100 of the present embodiment, since the insulating portions 14 are arranged in an island shape, the width of the active region 12 intersecting with the gate electrode 13 can be widened in the direction orthogonal to the channel direction. can. Therefore, the semiconductor device 100 of the present embodiment can carry a larger current than the semiconductor device 400 of the third comparative example.

以上のように、本実施例の半導体装置100によれば、不純物の注入を行うことなくトランジスタのId-Vg特性におけるハンプの発生を抑制することができる。したがって、トランジスタの閾値電圧に影響を与えることなくハンプの発生を抑制することが可能となる。 As described above, according to the semiconductor device 100 of this embodiment, it is possible to suppress the occurrence of hump in the Id-Vg characteristics of the transistor without injecting impurities. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of hump without affecting the threshold voltage of the transistor.

なお、本発明は上記実施例で示したものに限られない。例えば、上記実施例では、絶縁部14の上面視での形状(すなわち、開口領域の形状)が矩形である場合を例として説明した。しかし、絶縁部14の上面視での形状はこれに限定されず、矩形以外の多角形や円形であってもよい。 The present invention is not limited to that shown in the above examples. For example, in the above embodiment, the case where the shape of the insulating portion 14 in the top view (that is, the shape of the opening region) is rectangular has been described as an example. However, the shape of the insulating portion 14 when viewed from above is not limited to this, and may be a polygon other than a rectangle or a circle.

また、上記実施例では、絶縁部14が上面視でマトリクス状に配列されている場合を例として説明した。しかし、絶縁部14の形状及び形成位置はこれに限定されない。例えば、絶縁部14は、千鳥格子の形状や、六法最密構造に近い形状に配列されていてもよい。すなわち、絶縁部14は、アクティブ領域12の中央部付近(第2の領域)において、広がりを持つように島状に形成されていればよい。 Further, in the above embodiment, the case where the insulating portions 14 are arranged in a matrix in a top view has been described as an example. However, the shape and formation position of the insulating portion 14 are not limited to this. For example, the insulating portions 14 may be arranged in a houndstooth shape or a shape close to a hexagonal close-packed structure. That is, the insulating portion 14 may be formed in an island shape so as to have a spread in the vicinity of the central portion (second region) of the active region 12.

また、上記実施例では、半導体装置100がHVMOS(High Voltage Metal Oxide Semiconductor)のトランジスタから構成されている場合を例として説明した。しかし、トランジスタの構成はこれに限定されず、例えば高耐圧ではない通常のMOSトランジスタから構成されていてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the semiconductor device 100 is composed of a transistor of HVMOS (High Voltage Metal Oxide Semiconductor) has been described as an example. However, the configuration of the transistor is not limited to this, and may be composed of, for example, a normal MOS transistor having a high withstand voltage.

また、上記実施例で示した製造方法は一例であり、上記とは異なる工程で半導体装置100を製造してもよい。 Further, the manufacturing method shown in the above embodiment is an example, and the semiconductor device 100 may be manufactured by a process different from the above.

100 半導体装置
10 半導体基板
11 素子分離層
12 アクティブ領域
13 ゲート電極
14 絶縁部
15 第1ウェル領域
16 第2ウェル領域
17 ゲート酸化膜
18 シリコン基板
100 Semiconductor device 10 Semiconductor substrate 11 Element separation layer 12 Active region 13 Gate electrode 14 Insulation unit 15 First well region 16 Second well region 17 Gate oxide film 18 Silicon substrate

Claims (6)

半導体基板と、前記半導体基板に形成されたトランジスタと、を有する半導体装置であって、
前記トランジスタは、
前記半導体基板の1の面から内部に向かって延在するように形成された第1ウェル領域と、
前記第1ウェル領域の第1の領域において前記半導体基板の前記1の面から前記半導体基板の内部に向かって延在するように形成され、且つ1の方向に伸長し、前記1の方向における一端部に形成されたソース領域と他端部に形成されたドレイン領域とを有する第2ウェル領域と、
前記第2ウェル領域の前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に位置する第2の領域に形成され、前記半導体基板の前記1の面に島状に配された複数の領域から前記第2ウェルの内部に至るまで各々が伸長する複数の絶縁部と、
前記第1の領域の周縁を囲むように前記半導体基板に形成された素子分離層と、
前記半導体基板の前記1の面上において前記1の方向と交差する方向に伸長し、且つ前記第2の領域及び前記素子分離層の上方に跨って形成された導電層と、
前記第2ウェル領域の表面と前記導電層との間に形成された酸化膜と、
を有することを特徴とする半導体装置
A semiconductor device including a semiconductor substrate and a transistor formed on the semiconductor substrate.
The transistor is
A first well region formed so as to extend inward from one surface of the semiconductor substrate,
In the first region of the first well region, the semiconductor substrate is formed so as to extend from the first surface of the semiconductor substrate toward the inside of the semiconductor substrate, and extends in one direction, and one end in the first direction. A second well region having a source region formed in the portion and a drain region formed in the other end portion,
The second well is formed from a plurality of regions formed in a second region located between the source region and the drain region of the second well region and arranged in an island shape on the first surface of the semiconductor substrate. With multiple insulating parts, each extending to the inside of the
A device separation layer formed on the semiconductor substrate so as to surround the peripheral edge of the first region,
A conductive layer extending in a direction intersecting the direction 1 on the surface 1 of the semiconductor substrate and formed over the second region and the element separation layer.
An oxide film formed between the surface of the second well region and the conductive layer,
A semiconductor device characterized by having
前記複数の領域は、前記第2の領域の前記半導体基板の前記第1の面に露出した表面において、マトリクス状に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。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of regions are formed in a matrix on a surface exposed on the first surface of the semiconductor substrate in the second region. 前記複数の領域は、前記1の方向及び前記1の方向に交差する方向の各々に沿って配されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2, wherein the plurality of regions are arranged along each of the direction 1 and the directions intersecting the directions 1. 前記複数の絶縁部は、前記複数の領域に形成されたトレンチに絶縁体を埋め込むことにより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。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of insulating portions are formed by embedding an insulator in a trench formed in the plurality of regions. 前記複数の絶縁部は、STI(Shallow Trench Isolation)によって形成されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 4, wherein the plurality of insulating portions are formed by STI (Shallow Trench Isolation). 前記複数の領域の各々は、上面視で矩形の形状を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, wherein each of the plurality of regions has a rectangular shape in a top view.
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