JP6966983B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L29/1041—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface
- H01L29/1045—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface the doping structure being parallel to the channel length, e.g. DMOS like
Description
本明細書において、「n+形」とは、導電形がn形であって実効的な不純物濃度が「n形」よりも高いことを示す。同様に、「p+形」とは、導電形がp形であって実効的な不純物濃度が「p形」よりも高いことを示す。「実効的な不純物濃度」とは、半導体材料の導電に寄与する不純物の濃度をいい、半導体材料にドナーとなる不純物とアクセプタとなる不純物の双方が含有されている場合には、ドナーとアクセプタの相殺分を除いた分の濃度をいう。
図1は、本実施形態に係る半導体装置を概略的に示す平面図である。
図2は、図1の領域Aを示す一部拡大平面図である。
図3(a)は図2に示すB−B’線による断面図であり、(b)は図2に示すC−C’線による断面図である。
図1に示すように、半導体装置1においては、複数のトランジスタが並列に設けられている。すなわち、ゲート幅方向Wに延びる複数本の帯状のドレイン領域17と、ゲート幅方向Wに延びる複数本の帯状領域18とが、ゲート長方向Lに沿って交互に配列されている。各帯状領域18は、バックゲート領域14(図2参照)及びソース領域15(図2参照)を含む。そして、各ドレイン領域17と各ソース領域15との間にトランジスタが形成される。以下、複数本のドレイン領域17と複数本の帯状領域18とが交互に配列された領域全体を、「素子領域」という。
図2、図3(a)及び(b)に示すように、半導体装置1においては、例えばp形のシリコン基板20上に、n形のディープnウェル11が設けられている。ディープnウェル11の上層部分には、n形ウェル12及びp形ドリフト領域13が相互に離隔して設けられている。なお、n形ウェル12及びp形ドリフト領域13は相互に接していてもよい。n形ウェル12及びp形ドリフト領域13は、ゲート長方向Lに沿って交互に配列されており、それぞれ、ゲート幅方向Wに延びている。
上述の如く、半導体装置1においては、ゲート長方向L中央部に配置されたドレイン領域17cに接続されたドレインコンタクト27の本数は、他のドレイン領域17に接続されたドレインコンタクト27の本数よりも少ない。一方、各ドレインコンタクト27がドレイン領域17と接触する面積は略同じである。このため、中央部のドレイン領域17cとドレインコンタクト27との接触面積は、他のドレイン領域17とドレインコンタクト27との接触面積よりも小さい。例えば、ドレイン領域17cとドレインコンタクト27との接触面積は、最も外側に配置されたドレイン領域17eとドレインコンタクト27との接触面積よりも小さい。
図4は、本実施形態に係る半導体装置を概略的に示す平面図である。
図5は、本実施形態に係る半導体装置を概略的に示す平面図である。
図6は、本実施形態に係る半導体装置を概略的に示す平面図である。
図7は、本実施形態に係る半導体装置を概略的に示す平面図である。
図8は、本実施形態に係る半導体装置を概略的に示す平面図である。
図8に示すように、本実施形態に係る半導体装置6においては、垂直方向Vから見たソースコンタクト28の形状が、接続される帯状領域18の位置によって異なっている。
図9は、本実施形態に係る半導体装置を概略的に示す平面図である。
図9に示すように、本実施形態に係る半導体装置7においては、垂直方向Vから見たドレインコンタクト27及びソースコンタクト28の双方の形状が、接続されるドレイン領域17及び帯状領域18の位置によって異なっている。なお、各ドレイン領域17に接続されたドレインコンタクト27の本数は相互に同じであり、各帯状領域18に接続されたソースコンタクト28の本数も相互に同じである。
図10は、本実施形態に係る半導体装置を概略的に示す平面図である。
各ドレイン領域17を、ゲート幅方向Wに沿って仮想的な3つの領域、すなわち、端領域17_1、中央領域17_2、端領域17_3に分割したとする。ゲート幅方向Wにおいて、中央領域17_2は、端領域17_1と端領域17_3との間に配置される。ゲート幅方向Wにおける端領域17_1の長さL1と、中央領域17_2の長さL2と、端領域17_3の長さL3は、相互に等しい。すなわち、L1=L2=L3である。
本実施形態によれば、ゲート幅方向Wにおいて、中央部のオン電流を両端部のオン電流よりも小さくし、発熱量を抑制することができる。これにより、素子領域の温度分布を均一化することができる。この結果、全体として、半導体装置8の耐熱性を向上させることができる。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
図11は、本実施形態に係る半導体装置を概略的に示す平面図である。
図11に示すように、本実施形態に係る半導体装置9においては、ゲート長方向L及びゲート幅方向Wの双方において、ドレインコンタクト27及びソースコンタクト28の配列密度を異ならせている。
本実施形態によれば、ゲート長方向L及びゲート幅方向Wの双方において、温度の均一化を図ることができる。本実施形態における上記以外の構成及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
図12は、本実施形態に係る半導体装置を概略的に示す平面図である。
図12に示すように、本実施形態に係る半導体装置10は、第9の実施形態に係る半導体装置9(図11参照)と比較して、ドレインコンタクト27及びソースコンタクト28の本数を異ならせる替わりに、形状を異ならせている点が異なっている。
更にまた、前述の各実施形態においては、pチャネル形のトランジスタを形成する例を示したが、nチャネル形のトランジスタを形成してもよい。この場合は、ソース領域15及びドレイン領域17の導電形はn+形となり、バックゲート領域14の導電形はp+形となる。
11:ディープnウェル
12:n形ウェル
13:p形ドリフト領域
14:バックゲート領域
15:ソース領域
16:p形ウェル
17、17c、17e:ドレイン領域
17a:シリサイド層
17_1:端領域
17_2:中央領域
17_3:端領域
18、18c、18e:帯状領域
18a:シリサイド層
18_1:端領域
18_2:中央領域
18_3:端領域
20:シリコン基板
21:ゲート絶縁膜
22:ゲート電極
27:ドレインコンタクト
28:ソースコンタクト
BG:バックゲート
D:ドレイン
L:ゲート長方向
L1、L2、L3:長さ
S:ソース
V:垂直方向
W:ゲート幅方向
Claims (15)
- 第1導電形のウェルと、
前記ウェル上に設けられ、第1方向に延びる複数本の帯状領域と、
前記ウェル上に設けられ、前記帯状領域の間に配置され、前記帯状領域から離隔し、前記第1方向に延び、第2導電形の複数本のドレイン領域と、
前記ウェルにおける前記帯状領域と前記ドレイン領域との間の領域の直上域に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられ、前記第1方向に延びるゲート電極と、
前記帯状領域に接続された第1コンタクトと、
前記ドレイン領域に接続された第2コンタクトと、
を備え、
各前記帯状領域は、
実効的な不純物濃度が前記ウェルの実効的な不純物濃度よりも高い第1導電形のバックゲート領域と、
実効的な不純物濃度が前記ウェルの実効的な不純物濃度よりも高い第2導電形のソース領域と、
を有し、
前記複数本の帯状領域及び前記複数本のドレイン領域が配列された第2方向において、前記複数本のドレイン領域のうち、中央部に最も近い前記ドレイン領域と前記第2コンタクトとの接触面積は、最も外側に配置された前記ドレイン領域と前記第2コンタクトとの接触面積よりも小さく、
少なくとも1本の前記ドレイン領域を、第1領域、第2領域、及び、第3領域に分割し、前記第1方向において前記第2領域は前記第1領域と前記第3領域の間に配置され、前記第1方向において、前記第1領域の長さ、前記第2領域の長さ、及び、前記第3領域の長さが相互に等しいとしたときに、
前記第2領域と前記第2コンタクトとの接触面積は、前記第1領域と前記第2コンタクトとの接触面積、及び、前記第3領域と前記第2コンタクトとの接触面積よりも小さい半導体装置。 - 前記ドレイン領域と前記第2コンタクトとの接触面積は、前記第2方向の中央部に近い前記ドレイン領域ほど小さい請求項1記載の半導体装置。
- 前記中央部に最も近いドレイン領域に接続された前記第2コンタクトの本数は、前記最も外側に配置されたドレイン領域に接続された前記第2コンタクトの本数よりも少ない請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第2方向の中央部に近い前記ドレイン領域ほど、接続された前記第2コンタクトの本数が少ない請求項3記載の半導体装置。
- 前記第2方向において、前記複数本の帯状領域のうち、中央部に最も近い前記帯状領域と前記第1コンタクトとの接触面積は、最も外側に配置された前記帯状領域と前記第1コンタクトとの接触面積よりも小さい請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 第1導電形のウェルと、
前記ウェル上に設けられ、第1方向に延びる複数本の帯状領域と、
前記ウェル上に設けられ、前記帯状領域の間に配置され、前記帯状領域から離隔し、前記第1方向に延び、第2導電形の複数本のドレイン領域と、
前記ウェルにおける前記帯状領域と前記ドレイン領域との間の領域の直上域に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられ、前記第1方向に延びるゲート電極と、
前記帯状領域に接続された第1コンタクトと、
前記ドレイン領域に接続された第2コンタクトと、
を備え、
各前記帯状領域は、
実効的な不純物濃度が前記ウェルの実効的な不純物濃度よりも高い第1導電形のバックゲート領域と、
実効的な不純物濃度が前記ウェルの実効的な不純物濃度よりも高い第2導電形のソース領域と、
を有し、
前記複数本の帯状領域及び前記複数本のドレイン領域が配列された第2方向において、前記複数本の帯状領域のうち、中央部に最も近い前記帯状領域と前記第1コンタクトとの接触面積は、最も外側に配置された前記帯状領域と前記第1コンタクトとの接触面積よりも小さく、
少なくとも1本の前記帯状領域を、第4領域、第5領域、及び、第6領域に分割し、前記第1方向において前記第5領域は前記第4領域と前記第6領域の間に配置され、前記第1方向において、前記第4領域の長さ、前記第5領域の長さ、及び、前記第6領域の長さが相互に等しいとしたときに、
前記第5領域と前記第1コンタクトとの接触面積は、前記第4領域と前記第1コンタクトとの接触面積、及び、前記第6領域と前記第1コンタクトとの接触面積よりも小さい半導体装置。 - 前記帯状領域と前記第1コンタクトとの接触面積は、前記第2方向の中央部に近い前記帯状領域ほど小さい請求項5または6に記載の半導体装置。
- 前記中央部に最も近い帯状領域に接続された前記第1コンタクトの本数は、前記最も外側に配置された帯状領域に接続された前記第1コンタクトの本数よりも少ない請求項5〜7のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記第2方向の中央部に近い前記帯状領域ほど、接続された前記第1コンタクトの本数が少ない請求項8記載の半導体装置。
- 少なくとも1本の前記ドレイン領域を、第1領域、第2領域、及び、第3領域に分割し、前記第1方向において前記第2領域は前記第1領域と前記第3領域の間に配置され、前記第1方向において、前記第1領域の長さ、前記第2領域の長さ、及び、前記第3領域の長さが相互に等しいとしたときに、
前記第2領域と前記第2コンタクトとの接触面積は、前記第1領域と前記第2コンタクトとの接触面積、及び、前記第3領域と前記第2コンタクトとの接触面積よりも小さい請求項6に記載の半導体装置。 - 第1導電形のウェルと、
前記ウェル上に設けられ、第1方向に延びる複数本の帯状領域と、
前記ウェル上に設けられ、前記帯状領域の間に配置され、前記帯状領域から離隔し、前記第1方向に延び、第2導電形の複数本のドレイン領域と、
前記ウェルにおける前記帯状領域と前記ドレイン領域との間の領域の直上域に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられ、前記第1方向に延びるゲート電極と、
前記帯状領域に接続された第1コンタクトと、
前記ドレイン領域に接続された第2コンタクトと、
を備え、
各前記帯状領域は、
実効的な不純物濃度が前記ウェルの実効的な不純物濃度よりも高い第1導電形のバックゲート領域と、
実効的な不純物濃度が前記ウェルの実効的な不純物濃度よりも高い第2導電形のソース領域と、
を有し、
少なくとも1本の前記ドレイン領域を、第1領域、第2領域、及び、第3領域に分割し、前記第1方向において前記第2領域は前記第1領域と前記第3領域の間に配置され、前記第1方向において、前記第1領域の長さ、前記第2領域の長さ、及び、前記第3領域の長さが相互に等しいとしたときに、
前記第2領域と前記第2コンタクトとの接触面積は、前記第1領域と前記第2コンタクトとの接触面積、及び、前記第3領域と前記第2コンタクトとの接触面積よりも小さい半導体装置。 - 少なくとも1本の前記帯状領域を、第4領域、第5領域、及び、第6領域に分割し、前記第1方向において前記第5領域は前記第4領域と前記第6領域の間に配置され、前記第1方向において、前記第4領域の長さ、前記第5領域の長さ、及び、前記第6領域の長さが相互に等しいとしたときに、
前記第5領域と前記第1コンタクトとの接触面積は、前記第4領域と前記第1コンタクトとの接触面積、及び、前記第6領域と前記第1コンタクトとの接触面積よりも小さい請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 第1導電形のウェルと、
前記ウェル上に設けられ、第1方向に延びる複数本の帯状領域と、
前記ウェル上に設けられ、前記帯状領域の間に配置され、前記帯状領域から離隔し、前記第1方向に延び、第2導電形の複数本のドレイン領域と、
前記ウェルにおける前記帯状領域と前記ドレイン領域との間の領域の直上域に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に設けられ、前記第1方向に延びるゲート電極と、
前記帯状領域に接続された第1コンタクトと、
前記ドレイン領域に接続された第2コンタクトと、
を備え、
各前記帯状領域は、
実効的な不純物濃度が前記ウェルの実効的な不純物濃度よりも高い第1導電形のバックゲート領域と、
実効的な不純物濃度が前記ウェルの実効的な不純物濃度よりも高い第2導電形のソース領域と、
を有し、
少なくとも1本の前記帯状領域を、第1領域、第2領域、及び、第3領域に分割し、前記第1方向において前記第2領域は前記第1領域と前記第3領域の間に配置され、前記第1方向において、前記第1領域の長さ、前記第2領域の長さ、及び、前記第3領域の長さが相互に等しいとしたときに、
前記第2領域と前記第1コンタクトとの接触面積は、前記第1領域と前記第1コンタクトとの接触面積、及び、前記第3領域と前記第1コンタクトとの接触面積よりも小さい半導体装置。 - 前記帯状領域において、前記バックゲート領域と前記ソース領域は前記第1方向に沿って交互に配列されている請求項1〜13のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記ドレイン領域と前記ソース領域との間に設けられ、前記ドレイン領域に接し、前記ソース領域には接していない素子分離絶縁膜と、
前記素子分離絶縁膜の直下域に設けられ、前記ドレイン領域に接続され、実効的な不純物濃度が前記ドレイン領域の実効的な不純物濃度よりも低い第2導電形のドリフト領域と、
をさらに備えた請求項1〜14のいずれか1つに記載の半導体装置。
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