JP3130645B2 - 高耐圧mosトランジスタ - Google Patents

高耐圧mosトランジスタ

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JP3130645B2 JP04130979A JP13097992A JP3130645B2 JP 3130645 B2 JP3130645 B2 JP 3130645B2 JP 04130979 A JP04130979 A JP 04130979A JP 13097992 A JP13097992 A JP 13097992A JP 3130645 B2 JP3130645 B2 JP 3130645B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置に係り、特
にデュアル・ゲート構造を有した高耐圧MOSトランジ
スタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のデュアル・ゲート型高耐圧MOS
トランジスタの平面図を図4に示す。図4におけるA−
A線に沿った断面図を図5の(a)に、B−B線に沿っ
た断面図を図5の(b)に示す。
【0003】図において、40はP型の半導体基板または
Pウェル、41は半導体基板に高濃度にN型不純物を導入
して形成されたドレイン領域、42は高濃度ドレイン領域
41の周囲に低濃度にN型不純物を導入して形成されたド
レイン領域である。43は半導体基板40にN型不純物を高
濃度に導入して形成されたソース領域であり、図示して
いないがドレイン領域と同様に高濃度ソース領域43の周
囲に低濃度にN型不純物を導入して形成されたソース領
域が形成される場合もある。44と45は共に半導体基板40
上のゲート酸化膜46上に形成された第1及び第2ゲート
電極である。47はソース領域43に近い第1ゲート電極44
と低濃度ドレイン領域42に近い第2ゲート電極45との間
の半導体基板40にN型不純物を低濃度に導入して形成さ
れた低濃度不純物領域である。48はドレイン領域42から
ソース領域43までのトランジスタ領域を半導体基板40上
の他の領域と分離するために形成されたフィールド酸化
膜である。49はフィールド酸化膜48の直下全面に基板40
よりも数〜数百倍程度高い濃度でP型不純物が導入され
た反転防止領域である。50は上記トランジスタ領域の全
周をフィールド酸化膜48の外側から取り囲むように、基
板40にP型不純物を高濃度に添加して形成したガードリ
ングであり、基板バイアス用として使用される。51は基
板40上の全面に形成された層間絶縁膜であり、第1及び
第2ゲート電極44,45と高濃度ドレイン領域41とソース
領域43上にはそれぞれコンタクトホール52,53,54,55
が形成されている。56はコンタクトホール52を介してゲ
ート電極44と接続された第1ゲート電極用引き出し配線
であり、57はコンタクトホール53を介してゲート電極45
と接続された第2ゲート電極用引き出し配線である。58
はコンタクトホール54を介して高濃度ドレイン領域41と
接続されたドレイン用引き出し配線であり、59はコンタ
クトホール55を介してソース領域43と接続されたソース
用引き出し配線である。
【0004】上記構成でなるデュアル・ゲート型高耐圧
MOSトランジスタの等価回路は図6のようになる。図
において、60はソース、61は第1ゲート、62は第2ゲー
ト、63はドレインである。一般的に、このトランジスタ
はソース60および基板の電位を0Vに設定し、ドレイン
63に15V以上の電圧を加わえる。この場合、第1ゲー
ト61と第2ゲート62に高電圧、例えばドレイン電圧と同
じ電圧を加えることにより、ソース60とドレイン63間が
導通状態になる。そして、第1ゲート61または第2ゲー
ト62に加える電圧を0Vにすると、ソース60とドレイン
63間が非導通状態になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ガードリン
グ50と反転防止領域49は一部が接触した状態で形成され
ており、さらに共に同一導電型の不純物が高濃度に導入
されているので、ガードリング50と反転防止領域49は一
体化した導体と見なせる。このため、ガードリング50に
基板バイアス電位として0Vが与えられると、反転防止
領域49の表面電位はほぼ0Vになる。ここで、高濃度ド
レイン領域41に約40Vの高電圧を供給し、高濃度ソー
ス領域43に0Vの電圧を供給した場合に、第2ゲート電
極45に約40Vの高電圧を加え、第1ゲート電極44には
0Vの電圧を加えた時のトランジスタ領域の電界の様子
を等電位線を使って図7の平面図に示す。図7では上記
図4および図5と同一部分には同じ符号を付してある。
【0006】図7に示すように、第2ゲート電極45とフ
ィールド酸化膜領域48との交差部分付近で等電位線70,
70,…の密度が高くなる。これは第1ゲート電極44に与
えられる電位が0Vであるためにドレイン領域41の高電
圧による電界がソース領域43まで延びられないこと、さ
らに第2ゲート電極45には高電圧が加わっており、フィ
ールド酸化膜48の下にはほぼ0Vになっている反転防止
領域49があるためである。特に、上記交差部分付近でも
高濃度ドレイン領域41に近いところでは、ドレイン領域
41に加えられている高電圧による電界の影響を受けるの
で等電位線70,70,…の密度が高くなる。図7中のC−
C線に沿った上記交差部分の断面の電界の様子を図8の
断面図に示す。上記交差部分の断面においては高電圧に
なっている第2ゲート電極45とほぼ0Vになっている反
転防止領域49がゲート酸化膜46で隔てられているだけな
ので等電位線70,70,…が集中する。このように、等電
位線70,70,…が集中する場所、つまり電界集中が発生
する場所ではトランジスタの耐圧劣化が起こるという問
題がある。
【0007】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的はドレインよりのゲート電
極と反転防止領域が交差する付近のトランジスタ領域に
発生する電界集中を緩和できる構造を持ち、耐圧が向上
するデュアルゲート型高耐圧MOSトランジスタを提供
することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の高耐圧MOS
トランジスタは第1導電型の第1半導体領域と、上記第
1半導体領域上に形成された素子分離用のフィールド酸
化膜と、上記フィールド酸化膜によって分離された上記
第1半導体領域の素子領域に形成され、第2導電型の不
純物を低濃度に含む低濃度不純物ドレイン領域及び高濃
度に含む高濃度不純物ドレイン領域とからなるドレイン
領域と、上記素子領域に上記ドレイン領域とは離間して
形成された第2導電型の不純物を含むソース領域と、上
記ドレイン領域とソース領域との間の第1半導体領域上
にゲート酸化膜を介してそれぞれ設けられ、一部がそれ
ぞれフィールド酸化膜上まで延在するように形成された
第1及び第2ゲート電極と、上記第1と第2ゲート電極
間の素子領域に形成された第2導電型の不純物を含む第
2半導体領域と、上記第1及び第2ゲート電極のうち上
記ドレイン領域に近い側のゲート電極とフィールド酸化
膜との交差部分におけるドレイン領域側の一部領域を除
いてフィールド酸化膜の下部に形成された反転防止領域
とを具備したことを特徴とする。
【0009】
【作用】上記ゲート電極とフィールド酸化膜が交差する
付近のフィールド酸化膜下には反転防止領域を形成しな
い。このため、上記ゲート電極と反転防止領域との間隔
が広がる。したがって、上記ゲート電極に加えられるゲ
ート電圧と反転防止領域に加わっている電圧とにより、
ゲート電極と反転防止領域間に生じる電界の強さが緩和
される。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。図1はこの発明に係る高耐圧MOSトラン
ジスタの一実施例の断面図であり、前記図4のB−B線
に沿った断面図である図5の(b)に対応するものであ
る。図1において前記図5の(b)に対応する箇所には
同一の符号を付してある。この実施例のトランジスタの
構造が図4および図5を使って説明した従来例と異なる
点は、フィールド酸化膜48下に形成される反転防止領域
49の形状であり、その他の構造は従来例と同じである。
【0011】図において、P型の半導体基板またはPウ
ェル40の素子分離領域にはフィールド酸化膜48が形成さ
れており、特定部分を除いてフィールド酸化膜48の下に
は基板よりも数〜数百倍程度高い濃度でP型不純物が添
加された反転防止領域10が形成されている。また、この
反転防止領域10に接触するように、P型不純物を基板40
に高濃度に導入した基板バイアス用のガードリング50が
形成されている。基板40の素子領域上にはゲート酸化膜
46が形成されている。
【0012】上記ゲート酸化膜46上には第2ゲート電極
45が形成されており、この電極45の両端部はフィールド
酸化膜48上まで延在している。また、上記基板40上には
層間絶縁膜51が形成されており、この層間絶縁膜51の上
記第2ゲート電極45と対応する位置の一部にはコンタク
トホールが開口されている。そして、このコンタクトホ
ールを介して上記第2ゲート電極45と接続するように第
2ゲート電極用引き出し配線57が形成されている。
【0013】一方、この実施例のトランジスタにおいて
も、ゲート酸化膜46の下部には反転防止領域10が形成さ
れているものであるが、そのパターン形状が従来とは異
なっている。以下、この反転防止領域10のパターン形状
について、前記図7に対応する図2の平面図を用いて説
明する。
【0014】まず、第2ゲート電極45とフィールド酸化
膜48との交差部分に対応するフィールド酸化膜48下の領
域を交差領域とする。この交差領域を第2ゲート電極45
の高濃度ドレイン領域41に近い側の長辺端20よりもドレ
イン領域41側にずらし、さらに電極45の短辺端21よりも
内側にずらしたときにフィールド酸化膜48下にある領域
を領域22とする。反転防止領域10はこの非形成領域22を
除いたフィールド酸化膜48の下部に形成される。
【0015】上記ガードリング50は基板バイアス用であ
り、0Vの電圧が与えられている。したがって、ガード
リング50と接触して形成されており、さらにガードリン
グと同一導電型の不純物が高濃度に添加されている反転
防止領域10の表面電位はほぼ0Vになっている。
【0016】この実施例トランジスタにおいて、従来例
のトランジスタと同様に高濃度ドレイン領域41に約40
Vの高電圧を供給した場合に、第2ゲート電極45に約4
0Vの高電圧を加え、第1ゲート電極44に電圧0Vを加
えた時のトランジスタ領域の電界の様子を図2中に等電
位線23,23,…で示す。この時の図2中のD−D線に沿
った断面に生じる電界の様子を図3の断面図中に等電位
線23,23,…で示す。
【0017】この場合、従来はトランジスタ領域の両端
の第2ゲート電極45下の高濃度ドレイン領域よりで電界
集中が発生したいた。これに対し、上記実施例では従来
例トランジスタでは電界集中が発していた領域に相当す
る領域22に表面電位がほぼ0Vになる反転防止領域10が
形成されていないため、等電位線23,23,…は領域22ま
で入り込むことができ、電界集中が緩和されている。こ
の電界集中の緩和により、実施例トランジスタの耐圧は
従来よりも10V程度向上する。
【0018】上記領域22に反転防止領域10を形成してい
ないため、第2ゲート電極45に加える電圧を0Vにした
場合でも、第2ゲート電極45とフィールド酸化膜48の交
差部下に寄生チャネルが生じる恐れがある。しかし、領
域22は上記交差部を高濃度ドレイン領域41側にずらした
領域なので、上記交差部の第1ゲート電極44よりには反
転防止領域10が形成されている。したがって、上記寄生
チャネルによりソース・ドレイン間のリーク電流が生じ
ることはない。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
ドレインよりのゲート電極と反転防止領域が交差する付
近のトランジスタ領域に発生する電界集中を緩和できる
構造を持ち、耐圧が向上するデュアルゲート型高耐圧M
OSトランジスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るデュアルゲート型高
耐圧MOSトランジスタの断面図。
【図2】この発明の一実施例に係るデュアルゲート型高
耐圧MOSトランジスタの一部を概略的に示す平面図。
【図3】この発明の一実施例に係るデュアルゲート型高
耐圧MOSトランジスタの一部を概略的に示す断面図。
【図4】デュアルゲート型高耐圧MOSトランジスタを
概略的に示す平面図。
【図5】従来のデュアルゲート型高耐圧MOSトランジ
スタの断面図。
【図6】デュアルゲート型高耐圧MOSトランジスタの
等価回路図。
【図7】従来のデュアルゲート型高耐圧MOSトランジ
スタの一部を概略的に示す平面図。
【図8】従来のデュアルゲート型高耐圧MOSトランジ
スタの一部を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
10…反転防止領域、22…反転防止領域を形成しない領
域、23…等電位線、40…半導体基板、41…高濃度不純物
ドレイン領域、43…高濃度不純物ソース領域、44…第1
ゲート電極、45…第2ゲート電極、46…ゲート酸化膜、
48…フィールド酸化膜、50…ガードリング、51…層間絶
縁膜、52,53,54,55…コンタクトホール、56…第1ゲ
ート電極用引き出し配線、57…第2ゲート電極用引き出
し配線、58…ドレイン用引き出し配線、59…ソース用引
き出し配線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−37383(JP,A) 特開 平2−15672(JP,A) 特開 昭61−19174(JP,A) (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】 第1導電型の第1半導体領域と、 上記第1半導体領域上に形成された素子分離用のフィー
    ルド酸化膜と、 上記フィールド酸化膜によって分離された上記第1半導
    体領域の素子領域に形成され、第2導電型の不純物を低
    濃度に含む低濃度不純物ドレイン領域及び高濃度に含む
    高濃度不純物ドレイン領域とからなるドレイン領域と、 上記素子領域に上記ドレイン領域とは離間して形成され
    た第2導電型の不純物を含むソース領域と、 上記ドレイン領域とソース領域との間の第1半導体領域
    上にゲート酸化膜を介してそれぞれ設けられ、一部がそ
    れぞれフィールド酸化膜上まで延在するように形成され
    た第1及び第2ゲート電極と、 上記第1と第2ゲート電極間の素子領域に形成された第
    2導電型の不純物を含む第2半導体領域と、 上記第1及び第2ゲート電極のうち上記ドレイン領域に
    近い側のゲート電極とフィールド酸化膜との交差部分に
    おけるドレイン領域側の一部領域を除いてフィールド酸
    化膜の下部に形成された反転防止領域とを具備したこと
    を特徴とする高耐圧MOSトランジスタ。
  2. 【請求項2】 前記ソース領域が、第2導電型の不純物
    を低濃度に含む低濃度不純物ソース領域及び高濃度に含
    む高濃度不純物ソース領域とから構成されていることを
    特徴とする請求項1に記載の高耐圧MOSトランジス
    タ。
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