JP2676769B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2676769B2
JP2676769B2 JP63054670A JP5467088A JP2676769B2 JP 2676769 B2 JP2676769 B2 JP 2676769B2 JP 63054670 A JP63054670 A JP 63054670A JP 5467088 A JP5467088 A JP 5467088A JP 2676769 B2 JP2676769 B2 JP 2676769B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置分野に利用される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is used in the field of semiconductor devices.

本発明は、MOS型半導体装置に関し、特に、絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタ(以下、MOSトランジスタと
いう。)を有する半導体装置で、その耐放射線性を改善
した半導体装置に関する。
The present invention relates to a MOS semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having an insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as a MOS transistor) having improved radiation resistance.

〔概要〕〔Overview〕

本発明は、Nチャネル型のMOSトランジスタを有する
半導体装置において、 前記MOSトランジスタのソース領域、ゲート領域およ
びドレイン領域から構成されるトランジスタ領域の周囲
に接して、高濃度のP型不純物領域を設けることによ
り、 放射線照射によるソース・ドレイン領域間のリーク電
流をなくし、耐放射線性を向上させたものである。
According to the present invention, in a semiconductor device having an N-channel type MOS transistor, a high-concentration P-type impurity region is provided in contact with the periphery of a transistor region composed of a source region, a gate region and a drain region of the MOS transistor. By doing so, leakage current between the source and drain regions due to radiation irradiation is eliminated, and radiation resistance is improved.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、半導体集積回路は、宇宙空間および原子炉の周
辺などで使用される機会が増加している。このような環
境下で用いられる半導体集積回路は種々の放射線損傷を
受け、短時間のうちに特性変動を生じ、集積回路の機能
が著しく低下するか、あるいは最悪の場合にはその機能
が完全に消失することになる。MOSトランジスタの特性
変動としてシリコン酸化膜の正電荷の蓄積が知られてお
り、その量はシリコン酸化膜の厚さの2乗あるいは3乗
に比例して増大する。
In recent years, semiconductor integrated circuits have been increasingly used in outer space and around nuclear reactors. A semiconductor integrated circuit used in such an environment suffers various radiation damages and changes in characteristics in a short time, and the function of the integrated circuit is significantly deteriorated, or in the worst case, the function is completely lost. It will disappear. Accumulation of positive charges in the silicon oxide film is known as a characteristic variation of the MOS transistor, and the amount thereof increases in proportion to the square or cube of the thickness of the silicon oxide film.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

最近、シリコンゲートMOSトランジスタではトランジ
スタ間の分離法として、フィールド酸化膜と呼ばれる厚
い酸化膜による分離が主流であるが、しきい値電圧の確
保および配線容量の低減のためその厚さはゲート酸化膜
の数十倍になる。そのため、MOSトランジスタが電離放
射線中にされされるとフィールド酸化膜が帯電し、フィ
ールド酸化膜下部の基板が反転し分離効果がなくなる。
Recently, in silicon gate MOS transistors, a thick oxide film called a field oxide film is mainly used as the isolation method between transistors. However, the thickness of the gate oxide film is reduced in order to secure the threshold voltage and reduce the wiring capacitance. Tens of times. Therefore, when the MOS transistor is exposed to the ionizing radiation, the field oxide film is charged and the substrate below the field oxide film is inverted to lose the isolation effect.

このとき、MOSトランジスタ間のリーク電流l1とトラ
ンジスタ内部のソース・ドレイン間のリーク電流l2とが
問題となる。リーク電流l1に関しては、トランジスタ周
辺に高濃度の分離拡散領域を形成し、フィールド酸化膜
の反転層を遮断する方法が一般的である。また、リーク
電流l2に関しては、ソースとドレイン間のリークパスを
遮断するため、ソースとドレイン間を通したトランジス
タ領域の両端部に高濃度P+型領域を設けて対策を講じて
いた。しかし、放射線量が1Mrad(Si)に達するともは
や完全にはリーク電流を抑えることができなくなる。以
下にこの点について図面を参照して詳細に説明する。
At this time, the leak current l 1 between the MOS transistors and the leak current l 2 between the source and drain inside the transistor become problems. Regarding the leak current l 1, it is common to form a high concentration isolation diffusion region around the transistor and cut off the inversion layer of the field oxide film. Regarding the leak current l 2 , a high-concentration P + type region is provided at both ends of the transistor region passing between the source and the drain in order to block the leak path between the source and the drain. However, when the radiation dose reaches 1 Mrad (Si), the leak current can no longer be completely suppressed. Hereinafter, this point will be described in detail with reference to the drawings.

第2図(a)は、従来のNチャネルMOSトランジスタ
の平面図であり、同図(b)および(c)はそれぞれ同
図(a)のx1−x′およびx2−x′に沿った断面図
である。また、同図(d)および(e)はそれぞれ同図
(a)のy1−y′およびy2−y′に沿った断面図で
ある。
FIG. 2 (a) is a plan view of a conventional N-channel MOS transistor, and FIGS. 2 (b) and (c) are x 1 -x ' 1 and x 2 -x' 2 of FIG. 2 (a), respectively. It is sectional drawing along. Further, FIGS. 7D and 7E are cross-sectional views taken along the line y 1 -y ′ 1 and y 2 −y ′ 2 of FIG.

本従来例のNチャネル型のMOSトランジスタは、N+
ソース領域4、N+型ドレイン領域5、ゲート領域3a、ゲ
ート酸化膜2および多結晶シリコンからなるゲート電極
3より構成され、周囲はフィールド酸化膜1により分離
されている。前述したように、放射線を受けた場合のリ
ーク電流l2を抑えるために、ソースとドレインを通した
トランジスタ領域の両端部に高濃度P+型領域7が設けら
れている。
The N-channel type MOS transistor of this conventional example is composed of an N + type source region 4, an N + type drain region 5, a gate region 3a, a gate oxide film 2 and a gate electrode 3 made of polycrystalline silicon, and the periphery thereof is a field. It is separated by the oxide film 1. As described above, in order to suppress the leak current l 2 when receiving the radiation, the high-concentration P + type regions 7 are provided at both ends of the transistor region through the source and the drain.

このようなMOSトランジスタが放射線下にさらされる
と、前述のようにフィールド酸化膜1中に正電荷が帯電
し、フィールド酸化膜1の下部のP型シリコン基板6も
N型に反転する。このとき、例えば、第2図(b)、
(c)、(d)および(e)に示すようなN+型反転領域
8が形成されるが、高濃度P+型領域7が存在するために
N+型反転領域8は遮断され、第2図(a)に示すリーク
パスはほぼ完全に抑えられる。
When such a MOS transistor is exposed to radiation, as described above, the field oxide film 1 is positively charged, and the P-type silicon substrate 6 below the field oxide film 1 is also inverted to N-type. At this time, for example, as shown in FIG.
Although the N + type inversion region 8 as shown in (c), (d) and (e) is formed, since the high concentration P + type region 7 exists.
The N + type inversion region 8 is cut off, and the leak path shown in FIG. 2A is almost completely suppressed.

しかし、放射線両が増大し、1Mrad(Si)程度に達す
ると、第2図(d)および(e)に示すN+型反転領域8
の形成によるリークパスがもはや無視できなくなり、
リーク電流l2が増加しトランジスタの電気的特性が著し
く損なわれる欠点があった。
However, when the amount of radiation increases and reaches about 1 Mrad (Si), the N + type inversion region 8 shown in FIGS. 2D and 2E is shown.
The leak path due to the formation of
There is a drawback that the leakage current l 2 increases and the electrical characteristics of the transistor are significantly impaired.

本発明の目的は、前記の欠点を除去することにより、
1Mrad(Si)程度の強力な放射線に対しても充分に耐え
得るNチャネルMOSトランジスタを有する半導体装置を
提供することにある。
The object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned above,
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having an N-channel MOS transistor capable of sufficiently withstanding a strong radiation of about 1 Mrad (Si).

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、P型半導体領域の表面に形成されたソース
領域、ゲート領域およびドレイン領域を有するNチャネ
ル型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、この絶縁
ゲート型電界効果トランジスタを取り囲んでP型半導体
領域の表面に形成されたフィールド絶縁膜とを備えた半
導体装置において、フィールド絶縁膜で囲まれた領域内
でソース領域、ゲート領域およびドレイン領域から構成
されるトランジスタ領域の周囲を連続的に取り囲んでこ
のトランジスタ領域に接し、かつゲート領域に沿って設
けられトランジスタ領域から外部に引き出されるゲート
電極と交差して形成された高濃度のP型不純物領域を備
えたことを特徴とする。
The present invention relates to an N channel type insulated gate field effect transistor having a source region, a gate region and a drain region formed on the surface of a P type semiconductor region, and a P type semiconductor region surrounding the insulated gate field effect transistor. In a semiconductor device having a field insulating film formed on the surface of the field insulating film, a transistor region composed of a source region, a gate region and a drain region is continuously surrounded in a region surrounded by the field insulating film. A high-concentration P-type impurity region which is formed in contact with the transistor region and which is provided along the gate region and intersects with a gate electrode which is drawn out from the transistor region to the outside is provided.

〔作用〕[Action]

高濃度P+型領域がトランジスタ領域の周囲すべてに、
それに接して設けられている。
The high-concentration P + type region is all around the transistor region,
It is provided in contact with it.

従って、たとえ強い放射線照射よって、フィールド酸
化膜の下に強いN+型反転領域が形成されたとしても、前
記高濃度P+型領域によりリークパスおよびリークパス
は完全に遮断されて、リーク電流をなくすことが可能
となる。
Therefore, even if a strong N + -type inversion region is formed under the field oxide film due to strong radiation irradiation, the high-concentration P + -type region completely blocks the leak path and the leak path to eliminate the leak current. Is possible.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)は、本発明の一実施例を示すNチャネル
型のMOSトランジスタの平面図である。同図(b)およ
び(c)はそれぞれ同図(a)のx1−x′およびx2
x′に沿った断面図である。また、同図(d)および
(e)はそれぞれ同図(a)のy1−y′およびy2
y′に沿った断面図である。
FIG. 1A is a plan view of an N-channel type MOS transistor showing an embodiment of the present invention. (B) and (c) of FIG. 3 are x 1 -x ' 1 and x 2-of FIG.
It is a sectional view taken along the x '2. Further, FIGS. 6D and 6E are y 1 -y ′ 1 and y 2 − of FIG.
y 'is a cross-sectional view along 2.

本実施例のNチャネル型のMOSトランジスタは、P型
シリコン基板6の一主面に設けられた、N+型ソース拡散
領域4、N+ドレイン拡散領域5、ゲート領域3a、ゲート
酸化膜2および多結晶シリコンからなるゲート電極3よ
り構成され、周囲は不純物濃度が1×1017cm-3程度の高
濃度P+型領域7aとフィールド酸化膜1とにより分離され
ている。
The N-channel type MOS transistor of the present embodiment is provided with an N + type source diffusion region 4, an N + drain diffusion region 5, a gate region 3a, a gate oxide film 2 and a gate oxide film 2 provided on one main surface of a P type silicon substrate 6. The gate electrode 3 is made of polycrystalline silicon, and the periphery thereof is separated by the high-concentration P + type region 7a having an impurity concentration of about 1 × 10 17 cm -3 and the field oxide film 1.

本実施例によれば、放射線下にさらされて、フィール
ド酸化膜1中に正電荷が蓄積し、その下部のP型シリコ
ン基板6がN型に反転しN+型反転領域8が形成されて
も、前記リーク電流l2のリークパスおよびは高濃度
P+型領域7aによって完全に遮断されるため、放射線量が
高くてもトランジスタ特性が損なわれることはない。
According to this embodiment, when exposed to radiation, positive charges are accumulated in the field oxide film 1, the P-type silicon substrate 6 thereunder is inverted to N-type, and the N + -type inversion region 8 is formed. Also, the leakage path of the leakage current l 2 and high concentration
Since it is completely blocked by the P + type region 7a, the transistor characteristics are not impaired even if the radiation dose is high.

本発明の特徴は、第1図(a)〜(d)に示すよう
に、高濃度P+型領域7aをトランジスタ領域の周囲を連続
的に取り囲んでこのトランジスタ領域に接して設け、ゲ
ート電極3がトランジスタ領域から外部に引き出される
部分では、高濃度P+型領域7aをゲート電極3と交差させ
ていることにある。
The feature of the present invention is that, as shown in FIGS. 1A to 1D, the high-concentration P + type region 7a is provided so as to continuously surround the periphery of the transistor region and contact the transistor region, and the gate electrode 3 The high concentration P + type region 7a intersects with the gate electrode 3 in the portion where is extracted from the transistor region to the outside.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は、放射線量が高くと
も、リークパスが高濃度P+型領域により完全に遮断さ
れ、リーク電流は発生せず、放射線耐量が大幅に向上す
る効果がある。
As described above, the present invention has an effect that even if the radiation dose is high, the leak path is completely blocked by the high-concentration P + type region, no leak current is generated, and the radiation resistance is significantly improved.

また、本発明によれば、フィールド酸化膜の形成方法
になんら特別の考慮を払うことなく耐放射線性の向上が
可能となり、信頼性の高いNチャネル型のMOSトランジ
スタを含む半導体装置を提供でき、その効果は大であ
る。
Further, according to the present invention, the radiation resistance can be improved without giving any special consideration to the method for forming the field oxide film, and a semiconductor device including a highly reliable N-channel MOS transistor can be provided. The effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)は本発明の一実施例のNチャネル型のMOS
トランジスタの平面図、第1図(b)および(c)はそ
れぞれ第1図(a)のx1−x′およびx2−x′に沿
った断面図、第1図(d)および(e)はそれぞれ第1
図(a)のy1−y′およびy2−y′に沿った断面
図。 第2図(a)は従来例のNチャネル型のMOSトランジス
タの平面図、第2図(b)および(c)はそれぞれ第2
図(a)のx1−x′およびx2−x′に沿った断面
図、第2図(d)および(e)はそれぞれ第2図(a)
のy1−y′およびy2−y′に沿った断面図。 1……フィールド酸化膜、2……ゲート酸化膜、3……
ゲート電極、3a……ゲート領域、4……N+型ソース領
域、5……N+型ドレイン領域、6……P型シリコン基
板、7、7a……高濃度P+型領域、8……N+型反転領域、
、……リークパス。
FIG. 1A shows an N-channel type MOS according to an embodiment of the present invention.
A plan view of the transistor, FIGS. 1 (b) and (c) are cross-sectional views along x 1 -x ' 1 and x 2 -x' 2 of FIG. 1 (a), FIG. 1 (d) and FIG. (E) is the first
Y 1 -y '1 and y 2 -y' sectional view along 2 of FIG. (A). FIG. 2A is a plan view of a conventional N-channel type MOS transistor, and FIGS. 2B and 2C are second views, respectively.
FIG. 2A is a sectional view taken along line x 1 -x ′ 1 and x 2 -x ′ 2 of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line y 1 -y ′ 1 and y 2 -y ′ 2 . 1 ... field oxide film, 2 ... gate oxide film, 3 ...
Gate electrode, 3a ... Gate region, 4 ... N + type source region, 5 ... N + type drain region, 6 ... P-type silicon substrate, 7, 7a ... High-concentration P + type region, 8 ... N + type inversion region,
...... Leak path.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】P型半導体領域(6)の表面に形成された
ソース領域(4)、ゲート領域(3a)およびドレイン領
域(5)を有するNチャネル型の絶縁ゲート型電界効果
トランジスタと、この絶縁ゲート型電界効果トランジス
タを取り囲んで前記P型半導体領域(6)の表面に形成
されたフィールド絶縁膜とを備えた半導体装置におい
て、 前記フィールド絶縁膜で囲まれた領域内で前記ソース領
域、ゲート領域およびドレイン領域から構成されるトラ
ンジスタ領域の周囲を連続的に取り囲んでこのトランジ
スタ領域に接し、かつ前記ゲート領域に沿って設けられ
前記トランジスタ領域から外部に引き出されるゲート電
極(3)と交差して形成された高濃度のP型不純物領域
(7a)を備えた ことを特徴とする半導体装置。
1. An N-channel insulated gate field effect transistor having a source region (4), a gate region (3a) and a drain region (5) formed on the surface of a P-type semiconductor region (6), and A semiconductor device comprising a field insulating film formed on the surface of the P-type semiconductor region (6) surrounding an insulated gate field effect transistor, wherein the source region and the gate are within the region surrounded by the field insulating film. A transistor region composed of a region and a drain region, continuously surrounding and in contact with the transistor region, and intersecting with a gate electrode (3) provided along the gate region and drawn out from the transistor region. A semiconductor device comprising the formed high-concentration P-type impurity region (7a).
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JPS62250671A (en) * 1986-04-24 1987-10-31 Agency Of Ind Science & Technol Semiconductor device
JPS62262462A (en) * 1986-05-09 1987-11-14 Agency Of Ind Science & Technol Semiconductor device

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