JP3049725B2 - Mosトランジスタ - Google Patents

Mosトランジスタ

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JP3049725B2 JP2070827A JP7082790A JP3049725B2 JP 3049725 B2 JP3049725 B2 JP 3049725B2 JP 2070827 A JP2070827 A JP 2070827A JP 7082790 A JP7082790 A JP 7082790A JP 3049725 B2 JP3049725 B2 JP 3049725B2
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Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来技術[第8図、第9図] D.発明が解決しようとする問題点 E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例[第1図乃至第7図] a.第1の実施例[第1図乃至第3図] b.変形例[第4図] c.第2の実施例[第5図乃至第7図] H.発明の効果 (A.産業上の利用分野) 本発明はMOSトランジスタ、特にドレイン領域とチャ
ンネルストッパとの間にオフセット領域を設けて耐圧を
高めたMOSトランジスタに関する。
(B.発明の概要) 本発明は、上記のMOSトランジスタにおいて、 ソース領域・ドレイン領域間を流れるリーク電流を小
さくするため、 オフセット領域のソース領域側まで延ばした部分とソ
ース領域との間にチャンネルと同じ導電型で略同じ不純
物濃度のリーク防止領域を設け、 あるいは、更には、ゲート電極を、上記リーク防止領
域上方に位置したソース領域側に延びた部分を有する形
状にしたものである。
(C.従来技術)[第8図、第9図] 例えば、蛍光表示管用IC等の内部のドライバとして用
いる高耐圧MOSトランジスタ(耐圧数十V)として第8
図(A)、(B)に示すものが知られている。同図
(A)は断面図、同図(B)はソース領域、ドレイン領
域、ゲート電極及びオフセット領域を示す平面図であ
る。
1はn--型半導体基板、2はn型チャンネルストパで
ある。該チャンネルストッパ2は普通のMOSトランジス
タではフィールド絶縁膜である選択酸化膜(3)の下側
に必ず存在しているものであるが、高耐圧MOSトランジ
スタでは耐圧を高めるために選択酸化膜3の下側であっ
てチャンネルストッパが存在していないオフセット領域
4が設けられている。5はゲート酸化膜、6はゲート電
極、7は層間絶縁膜、8はp+型ソース領域、9はp+型ド
レイン領域、10はp-型ドレイン領域、11はソース電極取
出し用コンタクトホール、12はドレイン電極取出し用コ
ンタクトホール、13はソース電極、14はドレイン電極で
ある。
本発明MOSトランジスタは、高い不純物濃度のドレイ
ン領域9を低い不純物濃度のドレイン領域10により囲ん
でおり、更に該ドレイン領域10と高い不純物濃度を有す
るチャンネルストッパ2とを直接接しないようにオフセ
ットさせている。かかるドレイン領域10とチャンネルス
トッパ2との間のオフセットさせた部分をオフセット領
域4という。このオフセット領域4は半導体基板そのも
のといえ、本例ではn--型の半導体領域となっている。
このようにオフセット領域4を設けることによって、
換言すれば、ドレイン領域9、10と、チャンネルストッ
パ2とをオフセットさせて直接接しないようにすること
によって耐圧を高めているのである。この点が高耐圧MO
Sトランジスタの普通のMOSトランジスタとの大きく異な
るところである。
第9図(A)、(B)はオフセット領域4をどのよう
に形成するかを工程順に示す断面図である。
(A)半導体基板1の表面部を全面的に加熱酸化して酸
化膜5をパッド層として形成した後、選択酸化の際にマ
スクとして用いるSiNからなる耐酸化マスク15を上記酸
化膜5上に選択的に形成する。その後、レジストからな
るオフセット領域形成用マスク16を形成し、その状態で
チャンネルストッパ形成用不純物(本例ではn型不純
物)をイオン打込みする。第9図(A)はそのイオン打
込時における状態を示す。
このように、オフセット領域形成用のマスク16を設け
て不純物のイオン打込みをすることによってオフセット
領域4を形成することができるのである。ちなみに、普
通のMOSトランジスタでは耐酸化マスク15のみをマスク
としてチャンネルストッパ形成用の不純物イオン打込み
を行っている。
(B)その後、上記レジストからなるオフセット領域形
成用のマスク16を除去し、第9図(B)に示すように、
耐酸化マスク15をマスクとして加熱酸化を行ってフィー
ルド選択酸化膜3を形成する。
尚、オフセット領域4はゲート電極6よりもドレイン
9領域側のみにあれば良いように考えられるかもしれな
いが、ドレイン側からの空乏層の拡がり、多結晶シリコ
ンからなるゲート電極の位置ずれ、線幅のバラツキ等を
考慮するとゲート電極6よりもソース領域側にまで延ば
す必要がある。4aはそのオフセット領域4のゲート電極
6よりもソース領域8側に延びた部分である。
(D.発明が解決しようとする問題点) ところで、上記従来の高耐圧MOSトランジスタにおい
てはオフセット領域4がソース領域8、ドレイン領域9
と同じ導電型の不純物に汚染されて反転し、ソース領域
8・ドレイン領域9間にオフセット領域4を通じてリー
ク電流が流れる虞れがあるという問題があった。この問
題をより詳細に説明すると次のとおりである。
オフセット領域4は半導体基板1(あるいは半導体ウ
エル)そのものであり、不純物濃度がもともと低い(本
例ではn--型)。従って、ソース領域8、ドレイン領域
9と同じ導電型の不純物(本例ではp型不純物)によっ
て汚染された場合には反転し易いのである。
そして、半導体基板に対するウエル拡散やフィールド
絶縁膜形成のための選択酸化の際にはオフセット領域4
上方は薄いシリコン酸化膜5で覆われているにすぎない
ので不純物で汚染され易い。というのは、ソース領域
8、ドレイン領域9、チャンネル領域は、シリコン酸化
膜5及びSiN等からなる耐酸化マスク15によって覆われ
ているので汚染されにくいが、薄いシリコン酸化膜5の
みによって覆われているところは汚染され易いからであ
る。
従って、不純物による汚染によってオフセット領域の
導電型が反転し、その反転したオフセット領域を通して
ドレイン・ソース間にリーク電流が流れる虞れがあるの
である。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもの
であり、ソース領域・ドレイン領域間を流れるリーク電
流を小さくすることを目的とする。
(E.問題点を解決するための手段) 本発明MOSトランジスタの第1のものは、オフセット
領域のソース領域側まで延ばした部分とソース領域との
間にチャンネルと同じ導電型で略同じ不純物濃度のリー
ク防止領域を設けたことを特徴とする。
本発明MOSトランジスタの第2のものは、オフセット
領域のソース領域側まで延ばした部分とソース領域との
間にチャンネルと同じ導電型で略同じ不純物濃度のリー
ク防止領域を設け、且つゲート電極を、該リーク防止領
域上方に位置したソース領域側に延びた部分を有する形
状にしたことを特徴とする。
(F.作用) 本発明MOSトランジスタの第1のものによれば、チャ
ンネルと同じ導電型で略同じ不純物濃度のリーク防止領
域を、オフセット領域のソース領域側まで延ばした部分
とソース領域との間に設けたので、リーク防止領域によ
ってリーク電流を阻むことができる。というのは、リー
ク防止領域は低不純物濃度のため耐圧を低めないだけで
なく、その部分の抵抗が大きくなるからである。
本MOSトランジスタの第2のものによれば、オフセッ
ト領域とソース領域との間に介在させたリーク防止領域
が低不純物濃度なので耐圧を低めず、且つ高抵抗でリー
ク電流の抑制ができるのみならず、ゲート電極がリーク
防止領域の上方に位置する部分を有しているから、選択
酸化時にはその部分がSiN等からなる耐酸化マスクで覆
われていることになり、従って、汚染されないので導電
型が反転する虞がなく、延いてはリーク電流をより小さ
くすることができる。
(G.実施例)[第1図乃至第7図] 以下、本発明MOSトランジスタを図示実施例に従って
詳細に説明する。
(a.第1の実施例)[第1図乃至第3図] 第1図、第2図は本発明MOSトランジスタの第1の実
施例を示すものであり、第1図は断面図、第2図はソー
ス領域、ドレイン領域、チャンネル領域、ゲート電極、
オフセット領域及びリーク防止領域の位置関係を示す平
面図である。
本MOSトランジスタは、第8図(A)、(B)に示し
た高耐圧MOSトランジスタと共通する部分を有し、その
共通部分については既に説明済であるので第8図におい
て使用したのと同じ符号を付して図示するに留めて詳細
な説明を省略し、相違する点についてのみ詳細に説明す
る。
本MOSトランジスタは、オフセット領域4のゲート電
極6よりもソース側に延びた部分4a、4aと、ソース領域
8との間にチャンネルと同じ導電型で、略同じ不純物濃
度のリーク防止領域17、17が設けられている。そして、
ゲート電極6を部分的にソース側に延ばし、そのゲート
電極6の延ばした部分6a、6aの下側にリーク防止領域1
7、17が位置するようにされている。
第3図(A)乃至(C)は製造方法を工程順に説明す
るための平面図である。
(A)同図(A)はチャンネルストッパ形成時の状態を
示し、15は選択酸化の際にマスクとなる耐酸化マスク、
16はオフセット領域形成のためのレジストからなるマス
クであり、該マスク16の下側に位置する領域であって耐
酸化マスク15から上側より見て食み出した領域[同図
(A)のハッチングを施した領域]がオフセット領域4
となる。尚、この段階ではゲート電極6は存在していな
いが、位置関係を解りやすくするためゲート電極6が形
成される位置を2点鎖線で示した。
尚、リーク防止領域17、17は耐酸化マスク15によって
覆われた領域内に位置することになる。
(B)同図(B)はチャンネルストッパの形成、選択酸
化、ゲート電極6の形成を終え、p-型領域10の形成のた
めのイオン打込みをするときの状態を示す。18はそのイ
オン打込みをするときのマスクを示す。
ここで重要なのは、マスク18がリーク防止領域17、17
となる部分にp型不純物が打込まれるを防止するべくリ
ーク防止領域17、17となる部分を覆っていることであ
る。
(C)同図(C)はp-型領域10の形成のためのイオン打
込み、p+型のソース領域8及びドレイン領域9を形成す
るためのp型不純物のイオン打込みをするときの状態を
示す。19はそのイオン打込みをするときのマスクを示
す。
ここで重要なのは、上記マスク19がリーク防止領域1
7、17となる部分にp型不純物が打込まれるのを防止す
るべくリーク防止領域17、17となる部分を覆っているこ
とである。
このように、リーク防止領域17、17は選択酸化の際に
は耐酸化マスク15の下側に位置しており、汚染から護ら
れている。そして、ゲート電極6のソース側に延びた部
分6a、6aの下側に位置し、しかもp-型ドレイン領域10を
形成するためのイオン打込みに際しても、p+型ソース領
域8及びドレイン領域9を形成するためのイオン打込み
に際してもゲート電極によってマスクされているので、
該リーク防止領域17、17はチャンネルと同じ導電型で、
同じ不純物濃度を維持できるのである。従って、p型不
純物による汚染によって反転する虞れがなく、第2図に
示すようにリーク防止領域17、17によってドレイン領域
・ソース領域間のオフセット領域4を介してのリーク電
流の流れ(矢印で示す)を阻止することができるのであ
る。
(b.変形例)[第4図] 第4図は第1図及び第2図に示したMOSトランジスタ
の変形例を示す平面図である。
本MOSトランジスタはゲート電極6の形状を従来の場
合と同じに(即ち、ソース側に延びた部分を設けないよ
うに)しつつ、ソース領域8とオフセット領域4のソー
ス側に延びた部分4a、4aとの間にリーク防止領域17、17
が介在するようにしたものである。
このMOSトランジスタの製造方法は第1図及び第2図
に示したMOSトランジスタのそれと基本的に異なるとこ
ろはない。即ち、リーク防止領域17、17は選択酸化の際
における耐酸化マスク15(第3図参照)の下側に位置す
るところに形成するようにし、そして、p-型ドレイン領
域10を形成するためのp型不純物のイオン打込みのとき
もp+型ソース領域8、ドレイン領域9を形成するための
p型不純物のイオン打込みのときもリーク防止領域17、
17を形成すべきところをレジストによりマスクしておく
のである。
本MOSトランジスタによっても第1図、第2図に示し
たMOSトランジスタと同様にリーク防止領域17、17によ
って矢印で示すリーク電流を阻むことができる。
リーク防止領域17、17の幅はチャンネル長の1/2程度
であれば充分であり、それ以上広くしなくて良い。
(c.第2の実施例)[第5図乃至第7図] 第5図、第6図は本発明MOSトランジスタの第2の実
施例を示すもので、第5図は断面図、第6図はソース領
域、ドレイン領域、チャンネル領域、ゲート電極及びオ
フセット領域の位置関係を示す平面図である。
本MOSトランジスタも第8図(A)、(B)に示したM
OSトランジスタと共通する部分を有し、その共通部分に
ついては既に説明済であるので第8図において使用した
のと同じ符号を付して図示するに留めて詳細な説明を省
略し、相違する点についてのみ詳細に説明する。
本MOSトランジスタは第1図、第2図に示した実施例
とは異なりリーク防止領域なるものは設けず、オフセッ
ト領域4をフィールドを覆う選択酸化膜3の内側に位置
させている。即ち、従来において、オフセット領域4は
選択酸化際のマスクである耐酸化マスク15の外側に設け
られていたのでp型不純物に汚染されてp型反転が生じ
たのであるが、そこで、そのオフセット領域4を耐酸化
マスク15の内側に設けるようにするというのが本MOSト
ランジスタなのである。従って、オフセット領域4はフ
ィールド絶縁膜3よりも内側に位置しており、これがリ
ーク防止の役割をも果たすのである。これが本実施例の
第1の実施例との大きな違いである。
第7図(A)乃至(C)は第5図、第6図に示したMO
Sトランジスタの製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
(A)同図(A)に示すように、普通のMOSトランジス
タの製造と同様に耐酸化マスク15を形成した状態でチャ
ンネルストッパ2形成のためのn型不純物のイオン打込
みをする。
(B)次に、同図(B)に示すように上記耐酸化マスク
15をマスクとして半導体基板1の表面を酸化することに
よりフィールド選択酸化膜3を形成する。
(C)その後、ゲート電極6の形成を終えp-型ドレイン
領域を形成するためのp型不純物のイオン打込みをする
ときに、同図(C)に示すように、オフセット領域4を
形成すべき部分をそこに不純物が打込まれないようにレ
ジスト膜16を形成し、その状態でイオン打込みする。20
はそれによって形成されたp-型半導体領域である。
それ以後は、普通の製造方法と同じ方法で製造すれば
よい。
このようなMOSトランジスタによれば、チャンネルス
トッパ2とドレイン領域10との間に、ウエル拡散時及び
選択酸化時にSiNからなる耐酸化マスクによってマスク
されており従って不純物によって汚染されていないオフ
セット領域4を位置させたので、オフセット領域4にお
いて導電型が反転する虞れはない。従って、リーク電流
の発生を防止することができる。
即ち、本実施例のMOSトランジスタにおいてはオフセ
ット領域4がリーク防止領域としても機能し得るのであ
る。
(H.発明の効果) 以上に述べたように、本発明MOSトランジスタの第1
のものは、ドレイン領域とチャンネルストッパとの間に
オフセット領域を設けたMOSトランジスタであって、上
記オフセット領域をゲート電極の下側を経てソース領域
側まで延ばし、上記オフセット領域とソース領域との間
に、チャンネルと同じ導電型で同程度の不純物濃度のリ
ーク防止領域を設けたことを特徴とするものである。
従って、本発明MOSトランジスタの第1のものによれ
ば、チャンネルと同じ導電型で略同じ不純物濃度のリー
ク防止領域を、オフセット領域のソース領域側まで延ば
した部分とソース領域との間に設けたので、リーク防止
領域によってリーク電流を阻むことができる。というの
は、リーク防止領域は低濃度のため耐圧を低めないだけ
でなく、ゲート電極の下側に位置しているので、選択酸
化膜時にはその部分がSiN等からなる耐酸化マスクで覆
われていることになり、従って、汚染されず汚染による
導電型の反転の虞れがないからである。
本発明MOSトランジスタの第2のものは、ドレイン領
域とチャンネルストッパとの間にオフセット領域を設け
たMOSトランジスタであって、上記オフセット領域をゲ
ート電極の下側を経てソース領域側まで延ばし、上記オ
フセット領域とソース領域との間に、チャンネルと同じ
導電型で同程度の不純物濃度のリーク防止領域を設け、
上記ゲート電極が、上記リーク防止領域の上方に位置
し、上記ソース領域側に延びた部分を有することを特徴
とする。
従って、本MOSトランジスタの第2のものによれば、
オフセット領域とソース領域との間に介在させたリーク
防止領域が低不純物濃度なので耐圧を低めず、且つ高抵
抗でリーク電流の抑制ができるのみならず、選択酸化時
にはその部分がSiN等からなる耐酸化マスクで覆われて
いることになり、従って、汚染されないので導電型が反
転する虞がなく、延いてはリーク電流をより小さくする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明MOSトランジスタの第1の実
施例を説明するためのもので、第1図は断面図、第2図
は平面図、第3図(A)乃至(C)は製造方法を工程順
に示す平面図、第4図は第1図及び第2図に示したMOS
トランジスタの変形例を示す平面図、第5図乃至第7図
は本発明MOSトランジスタの第2の実施例を説明するた
めのもので、第5図は断面図、第6図は平面図、第7図
(A)乃至(C)は製造方法を工程順に示す断面図、第
8図(A)、(B)は高耐圧MOSトランジスタの従来例
を示すもので、同図(A)は断面図、同図(B)は平面
図、第9図(A)、(B)は従来におけるオフセット領
域の形成方法を工程順に示す断面図である。 符号の説明 2……チャンネルストッパ、3……選択酸化膜、4……
オフセット領域、 8……ソース領域、9、10……ドレイン領域、 17……リーク防止領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ドレイン領域とチャンネルストッパとの間
    にオフセット領域を設けたMOSトランジスタであって、 上記オフセット領域をゲート電極の下側を経てソース領
    域側まで延ばし、 上記オフセット領域とソース領域との間に、チャンネル
    と同じ導電型で同程度の不純物濃度のリーク防止領域を
    設けた ことを特徴とするMOSトランジスタ
  2. 【請求項2】ドレイン領域とチャンネルストッパとの間
    にオフセット領域を設けたMOSトランジスタであって、 上記オフセット領域をゲート電極の下側を経てソース領
    域側まで延ばし、 上記オフセット領域とソース領域との間に、チャンネル
    と同じ導電型で同程度の不純物濃度のリーク防止領域を
    設け、 上記ゲート電極が、上記リーク防止領域の上方に位置
    し、上記ソース領域側に延びた部分を有する ことを特徴とするMOSトランジスタ
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