JPH02183568A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH02183568A
JPH02183568A JP330889A JP330889A JPH02183568A JP H02183568 A JPH02183568 A JP H02183568A JP 330889 A JP330889 A JP 330889A JP 330889 A JP330889 A JP 330889A JP H02183568 A JPH02183568 A JP H02183568A
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JP
Japan
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layer
insulating layer
gate
drain
diffusion layer
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Application number
JP330889A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Katsube
勝部 雅樹
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication of JPH02183568A publication Critical patent/JPH02183568A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase breakdown strength between a gate and a drain, and reduce ON-resistance by arranging an off-set low-concentration layer of the same conductivity type as a diffusion layer so as to be in contact with a second insulating layer and a drain diffusion layer, and to be separated from a first insulating layer and a source diffusion layer. CONSTITUTION:In a semiconductor layer forming a channel, an off-set low- concentration layer 17 of the same conductivity type as diffusion layers 14, 15 is arranged so as to be in contact with a second insulating layer 12 and the drain diffusion layer 15, and to be separated from a first insulating layer 11 used as a gate insulating film and the source diffusion layer 14. Since the off-set low-concentration layer 17 is separated from a gate electrode 16, breakdown between a gate and a drain can be prevented. Thereby, breakdown strength between a gate and a drain can be improved, and low ON-resistance can be realized, without complicating a process.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に係り、詳しくは、高耐圧高性能
化を実現するMOS  FETに適用される半導体装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device applied to a MOS FET that achieves high breakdown voltage and high performance.

近年、デイスプレィパネル駆動やメカトロニクス等の分
野における要請からMOS  FETのより一層の高耐
圧化、低オン抵抗化が必要となっている。例えば、プラ
ズマデイスプレィの駆動用としてはDC(あるいはAC
)で120〜180Vの高圧に耐えるものが要求される
。また、飽和領域におけるオン抵抗の改良も必要であり
、オン抵抗を下げるには単純にはチップサイズを大きく
すればよいが、これでは高集積化の要求に反する。その
ため、上記要求の両立が望まれる。
In recent years, demands in fields such as display panel driving and mechatronics have required MOS FETs to have even higher breakdown voltages and lower on-resistance. For example, DC (or AC) is used to drive a plasma display.
) is required to withstand high voltage of 120 to 180V. It is also necessary to improve the on-resistance in the saturation region, and reducing the on-resistance can be achieved by simply increasing the chip size, but this goes against the demands for higher integration. Therefore, it is desired that both of the above requirements be met.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種の高耐圧用FETとしては、例えば第7図
に示すような構造のもの(オフセット型MO3FET)
が知られている。同図において、1はp形のシリコン基
板、2は素子分離用のLOCo S (locol o
xidization of 5ilicon) ’p
H域、3は高濃度のn°形ソース拡散層、4は高濃度の
n゛形トドレイン拡散層5はn形のオフセット低濃度層
、6はゲート酸化膜、7はゲート電極、8は絶縁膜、9
はA2からなるソース電極、10はAlからなるドレイ
ン電極である。
An example of a conventional high-voltage FET of this type is one with a structure as shown in Figure 7 (offset type MO3FET).
It has been known. In the figure, 1 is a p-type silicon substrate, 2 is a LOCo S (Loco S) for element isolation, and 2 is a p-type silicon substrate.
xidization of 5ilicon) 'p
H region, 3 is a high concentration n-type source diffusion layer, 4 is a high concentration n-type drain diffusion layer 5 is an n-type offset low concentration layer, 6 is a gate oxide film, 7 is a gate electrode, 8 is an insulation layer membrane, 9
is a source electrode made of A2, and 10 is a drain electrode made of Al.

このような構成のFETでは、400人〜1000人程
堆積ゲート酸化膜6を介してゲート電極7に印加される
電圧によってゲート電極7の下に形成されるチャネル領
域の電界を変化させ、このチャネル通路領域の両端にあ
るソース拡散層3とドレイン拡散層4間に流れる電流を
制御する。この場合、ドレイン拡散N4にかかる高電圧
はオフセット低濃度層5を介することで弱め、高電圧使
用時のブレークダウンを防いでいる。また、単にドレイ
ン拡散層をゲート電極から離すのではなく、オフセット
低濃度層5を介在することで、トランジスタのオン抵抗
低減を図っている。
In an FET with such a configuration, the electric field in the channel region formed under the gate electrode 7 is changed by the voltage applied to the gate electrode 7 through the deposited gate oxide film 6, and this channel The current flowing between the source diffusion layer 3 and drain diffusion layer 4 at both ends of the passage region is controlled. In this case, the high voltage applied to the drain diffusion N4 is weakened through the offset low concentration layer 5, thereby preventing breakdown when high voltage is used. Furthermore, instead of simply separating the drain diffusion layer from the gate electrode, an offset low concentration layer 5 is interposed to reduce the on-resistance of the transistor.

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような構造の従来のMOSFETに
あっては、高電圧使用時における電界集中は第7図中の
ABCで示す部分で起きるが、例えばS OI (si
licon on 1nsulator)構造を採るこ
とで0点、基板濃度を低くすることで0点での電界集中
は有効に防ぐことができる反面、オフセット低濃度層5
の先端部であるの点での電界集中を有効に防ぐことがで
きず、ゲート・ドレイン間でブレークダウンを引き起こ
すという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional MOSFET having such a structure, electric field concentration occurs at the portion indicated by ABC in FIG. 7 when using a high voltage.
On the other hand, electric field concentration at the 0 point can be effectively prevented by adopting the structure (licon on 1 nsulator) and by lowering the substrate concentration, but on the other hand, the offset low concentration layer 5
There was a problem in that it was not possible to effectively prevent electric field concentration at the tip of the gate, causing breakdown between the gate and drain.

一方、0点での電界集中を防ぐためには、例えばゲート
酸化膜6を厚くするかあるいはオフセット低濃度N5の
濃度を低くすることが必要であるが、両者は共にトラン
ジスタのオン抵抗の上昇を招き好ましくない。また、ゲ
ート酸化膜6を厚(するために、例えば絶縁膜を耐圧に
応じて2種以上用意することも考えられるが、製造プロ
セスが複雑となり、有効な解決策ではない。
On the other hand, in order to prevent electric field concentration at the 0 point, it is necessary, for example, to thicken the gate oxide film 6 or to lower the concentration of the offset low concentration N5, but both of these lead to an increase in the on-resistance of the transistor. Undesirable. Furthermore, in order to increase the thickness of the gate oxide film 6, it is conceivable to prepare, for example, two or more types of insulating films depending on the breakdown voltage, but this would complicate the manufacturing process and is not an effective solution.

そこで本発明は、製造プロセスの複雑化を招くことなく
、ゲート・ドレイン間の耐圧向上および低オン抵抗化を
図ることのできる半導体装置を提供することを目的とし
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can improve the breakdown voltage between the gate and drain and reduce the on-resistance without complicating the manufacturing process.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明による半導体装置は上記目的達成のため、第1の
絶縁層と第2の絶縁層の間にチャネル通路の形成される
一導電型の半導体層を設け、該半導体層に反対導電型の
不純物を有するソース拡散層およびドレイン拡散層を形
成し、前記第1の絶縁層をゲート絶縁膜として利用して
ゲート電極をドレイン拡散層とは重なり合わないように
して設け、前記半導体層中に、第2の絶縁層とドレイン
拡散層の二者には接し、第1の絶縁層とソース拡散層の
二者からは離して前記拡散層と同導電型のオフセット低
濃度層を設けて電界効果トランジスタを構成するように
している。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor layer of one conductivity type in which a channel path is formed between a first insulating layer and a second insulating layer, and an impurity of an opposite conductivity type is added to the semiconductor layer. a source diffusion layer and a drain diffusion layer are formed, the first insulating layer is used as a gate insulating film, and a gate electrode is provided so as not to overlap with the drain diffusion layer; An offset low-concentration layer of the same conductivity type as the first insulating layer and the source diffusion layer is provided in contact with the first insulating layer and the drain diffusion layer, and is separated from the first insulating layer and the source diffusion layer to form a field effect transistor. I am trying to configure it.

〔作用〕[Effect]

本発明では、チャネル通路を形成する半導体層中に、第
2の絶縁層とドレイン拡散層の二者には接し、ゲート絶
縁膜として利用する第1の絶縁層とソース拡散層の二者
からは離して前記各拡散層と同導電型のオフセット低能
動層が設けられる。
In the present invention, a semiconductor layer forming a channel path is in contact with both the second insulating layer and the drain diffusion layer, and is in contact with the first insulating layer and the source diffusion layer used as the gate insulating film. An offset low active layer having the same conductivity type as each of the diffusion layers is provided separately.

したがって、従来ゲート電極側にあったオフセット低濃
度層がゲート電極から離れることになり、ゲート・ドレ
イン間のブレークダウンが防止される。また、その分ゲ
ート絶縁膜を薄(する等して低オン抵抗化が図られると
ともに、製造プロセスの複雑化を招くこともない。
Therefore, the offset low concentration layer, which was conventionally located on the gate electrode side, is separated from the gate electrode, and breakdown between the gate and drain is prevented. Furthermore, by making the gate insulating film thinner, the on-resistance can be reduced, and the manufacturing process will not be complicated.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

凰理脱所 最初に本発明の詳細な説明する。第1図は本発明の原理
を示す図であり、MOS  FETの断面図である。第
1図において、11は例えばSin。
First, a detailed explanation of the present invention will be given. FIG. 1 is a diagram showing the principle of the present invention, and is a cross-sectional view of a MOS FET. In FIG. 1, 11 is, for example, Sin.

からなる第1の絶縁層、12は例えばSiO2からなる
第2の絶縁層であり、これらの第1の絶縁層11および
第2の絶縁N12の間ではn形の半導体層13が設けら
れている。半導体層13はノンドープ若しくは低濃度に
n形の不純物がドーピングされており、比較的高抵抗の
領域である。半導体Ji13の両端にはp形のソース拡
散1514およびドレイン拡散層15がそれぞれ形成さ
れており、前述の第1の絶縁層11は各拡散N13.1
4.15の不純物濃度が変化しないようにその側方を取
り囲んでいる。
12 is a second insulating layer made of, for example, SiO2, and an n-type semiconductor layer 13 is provided between the first insulating layer 11 and the second insulating layer N12. . The semiconductor layer 13 is non-doped or lightly doped with n-type impurities, and is a relatively high resistance region. A p-type source diffusion layer 1514 and a p-type drain diffusion layer 15 are formed at both ends of the semiconductor Ji13, and the first insulating layer 11 described above is connected to each diffusion layer N13.1.
The sides are surrounded so that the impurity concentration of 4.15 does not change.

16はゲート電極であり、ゲート電極16は第1の絶縁
層11を介して半導体層13と相対している。したがっ
て、第1の絶縁層11はゲート絶縁膜として利用され、
また、ゲート電極16とドレイン拡散層15とは重なり
合わないように設けられる。17はオフセット低濃度層
であり、オフセット17は半導体層13中に設けられ、
かつ、第2の絶縁層12とドレイン拡散層15の二者に
は接する一方、第1の絶縁Fillとソース拡散層14
の二者からは雌れており、低濃度のp形不純物をドーピ
ングして形成される。
16 is a gate electrode, and the gate electrode 16 faces the semiconductor layer 13 with the first insulating layer 11 in between. Therefore, the first insulating layer 11 is used as a gate insulating film,
Further, the gate electrode 16 and the drain diffusion layer 15 are provided so as not to overlap. 17 is an offset low concentration layer, the offset 17 is provided in the semiconductor layer 13,
The second insulating layer 12 and the drain diffusion layer 15 are in contact with each other, while the first insulating fill and the source diffusion layer 14 are in contact with the second insulating layer 12 and the drain diffusion layer 15.
It is different from the two, and is formed by doping with a low concentration of p-type impurity.

18はソース電極、19はドレイン1掻、20は配線絶
縁膜である。
18 is a source electrode, 19 is a drain 1, and 20 is a wiring insulating film.

以上の構成において、本発明では従来ゲート電極16の
側にあったオフセット低濃度層17がゲート電極16か
ら離れて設けられており、第1図に示すpチャネルMO
3FETの場合、電流は矢印で示すように、ソース拡散
層14からゲート電極16の下部分を通り、次いでオフ
セット低濃度層17に流れ込んでドレイン拡散N15に
流出するという経路をとる。したがって、ゲート電極1
6とオフセット低?lA度層17が離れることによって
、図中の0点(すなわち、従来問題となっていたオフセ
ット低濃度層17の先端部)での電界集中を防いで、ゲ
ート・ドレイン間のブレークダウンを防止することがで
きる。因に、ブレークダウンがおこるのはFETがOF
Fのときであり、このときゲート電極16とオフセット
低濃度層17の間の電界の傾きが絶縁破壊を起こすこと
によってブレークダウンが起こる。これを解消するため
には、例えばオン抵抗の値を太き(することが必要であ
るが、逆に電流が流れにくくなり低オン抵抗化に反する
In the above structure, in the present invention, the offset low concentration layer 17, which was conventionally on the side of the gate electrode 16, is provided apart from the gate electrode 16, and the p-channel MO shown in FIG.
In the case of the 3FET, the current takes a route from the source diffusion layer 14 to the lower part of the gate electrode 16, then flows into the offset lightly doped layer 17, and flows out to the drain diffusion N15, as shown by the arrow. Therefore, gate electrode 1
6 and low offset? By separating the 1A degree layer 17, electric field concentration at the 0 point in the figure (i.e., the tip of the offset low concentration layer 17, which has been a problem in the past) is prevented, and breakdown between the gate and drain is prevented. be able to. Incidentally, breakdown occurs when the FET is OF.
F, and at this time breakdown occurs because the slope of the electric field between the gate electrode 16 and the offset low concentration layer 17 causes dielectric breakdown. In order to solve this problem, for example, it is necessary to increase the value of the on-resistance, but this makes it difficult for current to flow, which goes against the goal of lowering the on-resistance.

これに対して、本発明では電流がいわゆるゲート電極1
6直下のチャネルとオフセット低濃度層17の間を注入
の形で流れるので、オフセント低濃度層17をゲート電
極16に対して少なくとも一部が重なり合うように設け
ることにより飽和領域において低オン抵抗化を図ること
ができ、ブレークダウンの要請と両立させることが可能
となる。
In contrast, in the present invention, the current flows through the so-called gate electrode 1.
6 flows in the form of injection between the channel directly below the offset low concentration layer 17, so by providing the offset low concentration layer 17 so as to at least partially overlap the gate electrode 16, the on-resistance can be lowered in the saturation region. This makes it possible to achieve both the breakdown requirement and the breakdown requirement.

また、低オン抵抗化を図るについてゲート絶縁膜である
第1の絶縁層11の厚さを耐圧に応じて2種以上用意す
る等の必要が全くなく、製造プロセスの複雑化を招(こ
ともない。すなわち、ゲート絶縁膜は単に1種類の薄い
ものでよく、製造プロセスを単純化できる。
In addition, in order to reduce on-resistance, there is no need to prepare two or more thicknesses of the first insulating layer 11, which is a gate insulating film, depending on the withstand voltage, which may lead to complication of the manufacturing process. In other words, only one type of thin gate insulating film is required, which simplifies the manufacturing process.

第上災旅■ 次に、上記原理に基づ<MOS  FETを実際に製造
する際の第1実施例について説明する。第2図(a)〜
(g)は製造プロセスを示す図である。
First Example ■ Next, a first example of actually manufacturing a MOS FET based on the above principle will be described. Figure 2(a)~
(g) is a diagram showing the manufacturing process.

まず、第2図(a)に示すように、例えば5iO7から
なる絶縁層(第2の絶縁層に相当)21上にレジスト2
2をバターニングし、その開口部22aに対応する絶縁
N21内に不純物イオンを打ち込む。
First, as shown in FIG. 2(a), a resist 2 is placed on an insulating layer (corresponding to a second insulating layer) 21 made of, for example, 5iO7.
2 is patterned, and impurity ions are implanted into the insulation N21 corresponding to the opening 22a.

なお、絶縁層21は基板上に形成されているものであり
、図示は省略している。これは、第2図(b)以下のプ
ロセスについても同様である。ここで、上記開口部22
aは後にオフセット低濃度層を形成する領域およびドレ
インを形成する領域に対応するものである。イオンの打
ち込みが終了するとレジスト22をはがす。
Note that the insulating layer 21 is formed on the substrate and is not illustrated. This also applies to the processes shown in FIG. 2(b) and subsequent steps. Here, the opening 22
a corresponds to a region where an offset low concentration layer will be formed later and a region where a drain will be formed. When the ion implantation is completed, the resist 22 is peeled off.

次いで、絶縁層21上に多結晶半導体23を成長させ、
その後多結晶半導体23を端部から加熱し単結晶化する
(第2図(b))。第2図(b)では単結晶化した部分
を単結晶半導体24で表す。また、イオン打ち込みされ
た不純物は×印で位置を示し、番号は25で表している
。次いで、単結晶半導体24をバターニングし、デバイ
ス領域(−導電型の半導体層に相当)26を作る(第2
図(C))。この場合はメサ型のデバイス領域26であ
るが、これに限らず、例えばLOGO3構造のデバイス
領域としてもよい。
Next, a polycrystalline semiconductor 23 is grown on the insulating layer 21,
Thereafter, the polycrystalline semiconductor 23 is heated from the end to become a single crystal (FIG. 2(b)). In FIG. 2(b), the single crystallized portion is represented by a single crystal semiconductor 24. Further, the position of the ion-implanted impurity is indicated by an x mark, and the number is 25. Next, the single crystal semiconductor 24 is patterned to form a device region (corresponding to a - conductivity type semiconductor layer) 26 (a second
Figure (C)). In this case, the device area 26 is mesa-shaped, but the device area is not limited to this, and may have a LOGO3 structure, for example.

次いで、デバイス領域26の周囲にゲート絶縁膜(第1
の絶縁層に相当)27を形成する。このとき、絶縁膜形
成過程では温度と時間を所定の値に制御しながら、同様
に下地の絶縁層21中に打ち込んでおいた不純物25を
矢印で示すようにデバイス領域26である半導体層中に
拡散せしめ、オフセット低濃度層28を形成する(第2
図(d))。次いで、ゲート絶縁膜27の上部にゲート
電極29を形成、バターニングしく第2図(e))、そ
の後、ゲート電極29の一部上面を含む所定範囲にレジ
スl−30をバターニングし、デバイス領域26と同導
電型のイオンを打ち込むことにより、ソース領域31お
よびドレイン領域32を形成する(第2図(g))。ま
た、その後配線層を形成して第1図と同様の構造のMO
3FETが完成する。そして、かかる構造により前述し
た本発明の原理と同様の効果を得ることができる。
Next, a gate insulating film (first
(equivalent to the insulating layer) 27 is formed. At this time, in the process of forming the insulating film, while controlling the temperature and time to predetermined values, the impurity 25 that has been similarly implanted into the underlying insulating layer 21 is introduced into the semiconductor layer that is the device region 26 as shown by the arrow. to form an offset low concentration layer 28 (second
Figure (d)). Next, a gate electrode 29 is formed and patterned on the top of the gate insulating film 27 (FIG. 2(e)), and then a resist l-30 is patterned in a predetermined area including a part of the upper surface of the gate electrode 29, thereby forming a device. A source region 31 and a drain region 32 are formed by implanting ions of the same conductivity type as the region 26 (FIG. 2(g)). After that, a wiring layer is formed to form an MO with a structure similar to that shown in FIG.
3FET is completed. With this structure, it is possible to obtain the same effect as the principle of the present invention described above.

茅au!1 第1図に示す構造のMO3FETは第2図に示す製造プ
ロセスのみならず、他のプロセスでも製造でき、これを
第2実施例として第3図に示す。
Kayau! 1 MO3FET having the structure shown in FIG. 1 can be manufactured not only by the manufacturing process shown in FIG. 2 but also by other processes, and this is shown in FIG. 3 as a second embodiment.

第3図に示すものは第2図(a)〜(d)の工程に代わ
るものである。
What is shown in FIG. 3 is an alternative to the steps shown in FIGS. 2(a) to (d).

まず、基板(図示略)上の絶縁層(第2の絶縁層に相当
)41の上面に単結晶半導体42を形成して、いわゆる
Sol構造を作る(第3図(a))。なお、第3図(a
)のようなプロセスのSOI構造に限らず、例えばS 
OS (silicon on 5apphire)、
S I MOX (separation by im
planted Oxygen)、レーザSOI等の構
造のものを用いてもよい。
First, a single crystal semiconductor 42 is formed on the upper surface of an insulating layer (corresponding to a second insulating layer) 41 on a substrate (not shown) to form a so-called Sol structure (FIG. 3(a)). In addition, Fig. 3 (a
), it is not limited to the SOI structure of processes such as
OS (silicon on 5apphire),
S I MOX (separation by im
A structure such as a planted oxygen (planted oxygen) or a laser SOI may also be used.

次いで、単結晶半導体42の上にレジスト43をバター
ニングし、オフセット低濃度層を形成する領域とドレイ
ンを形成する領域に対応する単結晶半導体42中に不純
物イオンを打ち込む(第3図(b))。図中では、単結
晶半導体42中へのイオン注入が白矢印で示されており
、この部分はオフセット低濃度層44となる。次いで、
レジスト43を剥離した後、単結晶半導体42の上面に
エピタキシャル成長N45を形成する(第3図(C))
。これにより、単結晶半導体42上に同導電型の半導体
層が成長したことになる。
Next, a resist 43 is patterned on the single crystal semiconductor 42, and impurity ions are implanted into the single crystal semiconductor 42 corresponding to the region where the offset low concentration layer is to be formed and the region where the drain is to be formed (FIG. 3(b)). ). In the figure, ion implantation into the single crystal semiconductor 42 is indicated by a white arrow, and this portion becomes the offset low concentration layer 44. Then,
After removing the resist 43, epitaxial growth N45 is formed on the upper surface of the single crystal semiconductor 42 (FIG. 3(C)).
. As a result, a semiconductor layer of the same conductivity type is grown on the single crystal semiconductor 42.

次いで、単結晶半導体42およびエピタキシャル成長層
45をバターニングしてデバイス領域46を作る(第3
図(d))。デバイス領域46はオフセット低濃度層4
4および半導体層47を含むもので表され、半導体Ji
47は前述の単結晶半導体42およびエピタキシャル成
長層45の両者により構成される。
Next, the single crystal semiconductor 42 and the epitaxial growth layer 45 are patterned to form a device region 46 (third
Figure (d)). The device region 46 is an offset low concentration layer 4
4 and a semiconductor layer 47, the semiconductor Ji
47 is composed of both the single crystal semiconductor 42 and the epitaxially grown layer 45 described above.

なお、当然のことながらデバイス領域46はメサ型でも
よく、あるいはLOGO3構造でもよい。次いで、デバ
イス領域46の周囲にゲート絶縁膜(第1の絶縁層に相
当)48を形成する(第3E(e))。
Note that, as a matter of course, the device region 46 may have a mesa type or a LOGO3 structure. Next, a gate insulating film (corresponding to a first insulating layer) 48 is formed around the device region 46 (3rd E(e)).

これにより、第2図(d)と同様の構造のものが得られ
たので、以後は第2図(e)以降と同様のプロセスを経
て第1図の構造のMO3FETが実現する。
As a result, a structure similar to that shown in FIG. 2(d) was obtained, and the MO3FET having the structure shown in FIG. 1 was then realized through the same process as shown in FIG. 2(e) and thereafter.

1主1隻斑 次に、本発明に係るMO3FETの構造は第1図に示す
例に限らず、他の構造のもの(第5図参照)でもよく、
これを第3実施例として製造プロセスも含め第4.5図
を用いて説明する。
Next, the structure of the MO3FET according to the present invention is not limited to the example shown in FIG. 1, but may have another structure (see FIG. 5).
This will be described as a third embodiment, including the manufacturing process, with reference to FIG. 4.5.

まず、シリコン(Si)51の上面を酸化してSiO2
からなる酸化膜52を形成する(第4図(a))。
First, the upper surface of silicon (Si) 51 is oxidized to form SiO2
An oxide film 52 consisting of (FIG. 4(a)) is formed.

酸化膜52は後に第1の絶縁層となるものである。The oxide film 52 will later become a first insulating layer.

次いで、ゲート電極を形成する領域の酸化膜52に溝5
2aを掘り(第4図(b))、その上に一面に平坦化を
行いながらポリシリコン53を成長させる(第4図(C
))。その後、ポリシリコン53の抵抗率を下げるため
に不純物拡散を行った後、エツチングを行って前述の溝
52aの中のポリシリコン53以外を除去し、溝52a
の部分をゲート電極54とする。さらに、熱酸化により
ポリシリコン53の表面を含み酸化膜52の上面をも酸
化する(第4図(d))。このとき、ポリシリコン53
の上面における酸化部分はゲート酸化ll!55となる
。また、ゲート電極54はいわゆる埋め込みのポリシリ
コンゲートとなるもので、実際上は第4図の紙面手前あ
るいは後方上に電極が付けられる。
Next, a groove 5 is formed in the oxide film 52 in the region where the gate electrode is to be formed.
2a (FIG. 4(b)), and polysilicon 53 is grown thereon while flattening the entire surface (FIG. 4(C)).
)). After that, impurity diffusion is performed to lower the resistivity of the polysilicon 53, and etching is performed to remove the portion other than the polysilicon 53 in the trench 52a.
The portion shown in FIG. 3 is the gate electrode 54. Furthermore, the upper surface of the oxide film 52 including the surface of the polysilicon 53 is also oxidized by thermal oxidation (FIG. 4(d)). At this time, polysilicon 53
The oxidized portion on the top surface of the gate oxidizes ll! It will be 55. Further, the gate electrode 54 is a so-called buried polysilicon gate, and in reality, the electrode is attached on the front or rear side of the paper in FIG.

次いで、酸化膜52上にポリシリコン56を成長させ、
レーザ光を照射して加熱することで再結晶化し、単結晶
シリコンのP形の半導体層57をバターニングしてデバ
イス領域58を形成する(第4図(f))。本例ではL
OGO3構造を採るためにデバイス領域58の側方にフ
ィルド酸化膜59を形成する。なお、デバイス領域58
はメサ型で形成してもよい。次いで、フィルド酸化膜5
9の上面にレジスト60をバターニングし、これを介し
てn形不純物のイオン打ち込みを行い、オフセット低濃
度層61を形成する(第4図(g))。また、その後さ
らに他のレジスト62をバターニングし、これを介して
n形不純物のイオン打ち込みを行い、ソース領域63お
よびドレイン領域64を形成する(第4図(h))。次
いで、ソース領域63およびドレイン領域64とのコン
タクトをとる配線層65.66をそれぞれ形成する(第
4図(i))。
Next, polysilicon 56 is grown on the oxide film 52,
Recrystallization is performed by irradiation with a laser beam and heating, and the P-type semiconductor layer 57 of single crystal silicon is patterned to form a device region 58 (FIG. 4(f)). In this example, L
A filled oxide film 59 is formed on the side of the device region 58 to adopt an OGO3 structure. Note that the device area 58
may be formed in a mesa shape. Next, filled oxide film 5
A resist 60 is patterned on the upper surface of the resist 60, and n-type impurity ions are implanted through the resist 60 to form an offset low concentration layer 61 (FIG. 4(g)). After that, another resist 62 is patterned, and n-type impurity ions are implanted through this to form a source region 63 and a drain region 64 (FIG. 4(h)). Next, wiring layers 65 and 66 are formed to make contact with the source region 63 and drain region 64, respectively (FIG. 4(i)).

以上の工程を経ることにより、配線絶縁膜67を形成す
ると、結局、第5図に示すような構造のNチャネルMO
3FETが完成する。この場合、第1図の構造のものと
はゲート電極54、ゲート酸化膜55の位置が逆になっ
ており、また、フィルド酸化膜59が第2の絶縁層とな
っている。このような構造であっても第1図のものと同
様の効果を得ることができるのは勿論である。
When the wiring insulating film 67 is formed through the above steps, the result is an N-channel MO with a structure as shown in FIG.
3FET is completed. In this case, the positions of the gate electrode 54 and gate oxide film 55 are reversed from those of the structure shown in FIG. 1, and the filled oxide film 59 serves as the second insulating layer. Of course, even with such a structure, effects similar to those shown in FIG. 1 can be obtained.

なお、この第3実施例ではデバイスの平坦性を良くする
ために、ゲート電極54を下地のSin。
In this third embodiment, in order to improve the flatness of the device, the gate electrode 54 is made of a Sin substrate.

からなる酸化膜52中に埋め込んでいるが、例えば酸化
膜52に溝を掘らず再結晶シリコンに凹凸を生じるよう
に作っても、第3実施例と同様の構造のものを実現でき
る。
However, a structure similar to that of the third embodiment can be realized even if, for example, the oxide film 52 is not grooved and the recrystallized silicon is made to have irregularities.

■土裏旅■ 第5図に示す構造のMOS  FETは他のプロセスで
も製造でき、これを第6図に第4実施例として示す。第
6図に示すものは埋め込みゲートの代わりにウェルを用
いたものである。
■Travel to the Earth■ The MOS FET having the structure shown in FIG. 5 can be manufactured by other processes, and this is shown in FIG. 6 as a fourth embodiment. The device shown in FIG. 6 uses a well instead of a buried gate.

まず、シリコン基板71の上面にレジスト72をバター
ニングし、シリコン基板71とは逆型の不純物をイオン
打ち込みしてゲート電極用のウェル73を形成する(第
6図(a))。次いで、ゲート酸化膜(第1の絶縁N)
および下地酸化膜を兼ねる酸化膜74(例えば、SiO
□)を形成しく第6図(b))、その後酸化膜74上に
ポリシリコン75を堆積し、レーザ光を照射して加熱す
ることにより再結晶化して単結晶シリコンの半導体層7
6を形成する(第6図(C))。
First, a resist 72 is patterned on the upper surface of a silicon substrate 71, and impurity ions of a type opposite to that of the silicon substrate 71 are ion-implanted to form a well 73 for a gate electrode (FIG. 6(a)). Next, gate oxide film (first insulation N)
and an oxide film 74 (for example, SiO
6(b)), then polysilicon 75 is deposited on the oxide film 74 and recrystallized by irradiation with laser light and heating to form a semiconductor layer 7 of single crystal silicon.
6 (Fig. 6(C)).

次いで、半導体層76をバターニングしてデバイス領域
77を形成する。本例ではLOGO3構造を採るため、
デバイス領域77の側方にフィルド酸化膜78を形成す
る(第6図(d))。なお、デバイ領域77はメサ型で
形成してもよい。次いで、フィルド酸化膜78の上面に
レジスト79をバターニングし、これを介してn形不純
物のイオンの打ち込みを行い、オフセント低濃度[80
を形成する(第6図(e))。また、その後さらに他の
レジスト81をバターニングし、これを介してn形不純
物のイオン打ち込みを行い、ソース領域82およびドレ
イン領域83を形成する(第6図(r))。次いで、ソ
ース領域82およびドレイン領域83とのコンタクトを
とる配線層84.85をそれぞれ形成する(第6図(g
))。以上の工程により、第5図に示す構造のMOS 
 FETが製造できる。
Next, the semiconductor layer 76 is patterned to form a device region 77. In this example, the LOGO3 structure is adopted, so
A filled oxide film 78 is formed on the sides of the device region 77 (FIG. 6(d)). Note that the Debye region 77 may be formed in a mesa shape. Next, a resist 79 is patterned on the upper surface of the filled oxide film 78, and n-type impurity ions are implanted through this to form an offset low concentration [80
(Fig. 6(e)). After that, another resist 81 is patterned, and n-type impurity ions are implanted through this to form a source region 82 and a drain region 83 (FIG. 6(r)). Next, wiring layers 84 and 85 are formed to make contact with the source region 82 and the drain region 83 (see FIG. 6(g)).
)). Through the above steps, a MOS having the structure shown in FIG.
FET can be manufactured.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明にれば、オフセット低濃度層における電界集中を
存効に防ぐことができ、ゲート・ドレイン間の耐圧の向
上およびそれに伴うゲート絶縁膜を1種類で出来ること
による製造プロセスの単純化、並びに飽和領域における
低オン抵抗化を図ることができる。
According to the present invention, electric field concentration in the offset low concentration layer can be effectively prevented, the breakdown voltage between the gate and drain can be improved, and the manufacturing process can be simplified by using only one type of gate insulating film. It is possible to reduce the on-resistance in the saturation region.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理を示すMOS  FETの断面図
、 第2図(a)〜(g)は本発明に係るMOSFETの第
1実施例の製造プロセスを示す図、第3図(a)〜(e
)は本発明に係るMOSFETの第2実施例の製造プロ
セスを示す図、第4図(a)〜(i)は本発明に係るM
OSFETの第3実施例の製造プロセスを示す図、第5
図は本発明に係るMOS  FETの他の構造例を示す
断面図、 第6図(a)〜(g)は本発明に係るMOSFETの第
4実施例の製造プロセスを示す図、第7図は従来のMO
S  FETの断面図である。 11・・・・・・第1の絶縁層、 12・・・・・・第2の絶縁層、 13・・・・・・半導体層、 14・・・・・・ソース拡散層、 15・・・・・・ドレイン拡散層、 16.29.54・・・・・・ゲート電極、17.28
.44.61.80・・・・・・オフセット低濃度層、
18・・・・・・ソース電極、 19・・・・・・ドレイン電極、 20.67・・・・・・配線絶縁膜、 21.41・・・・・・絶縁層(第2の絶縁層)、26
・・・・・・デバイス領域、 27.48・・・・・・ゲート絶縁膜(第1の絶縁層)
、31.63.82・・・・・・ソース領域、32.6
4.83・・・・・・ドレイン領域、46.58.77
・・・・・・デバイス領域、47.57.76・・・・
・・半導体層、55・・・・・・ゲート酸化膜(第1の
絶縁層)、59.78・・・・・・フィルド酸化層(第
2の絶縁層)、73・・・・・・ウェル(ゲート電極)
、74・・・・・・酸化膜(第1の絶縁層)。 ll:第1の絶縁層 ソース拡散層 ドレイン拡散層 ゲート電極 オフセット低濃度層 ソース電極 ドレイン電極 配線絶縁膜 イオン 第 図 本発明の係るMOS 示す断面図 FETの他の構造例を 第 図
Figure 1 is a cross-sectional view of a MOS FET showing the principle of the present invention, Figures 2 (a) to (g) are diagrams showing the manufacturing process of the first embodiment of the MOSFET according to the present invention, and Figure 3 (a). ~(e
) is a diagram showing the manufacturing process of the second embodiment of the MOSFET according to the present invention, and FIGS.
Figure 5 showing the manufacturing process of the third embodiment of OSFET
The figure is a sectional view showing another example of the structure of the MOSFET according to the present invention, FIGS. 6(a) to (g) are views showing the manufacturing process of the fourth embodiment of the MOSFET according to the present invention, and FIG. Traditional MO
FIG. 2 is a cross-sectional view of an S FET. 11...First insulating layer, 12...Second insulating layer, 13...Semiconductor layer, 14...Source diffusion layer, 15... ...Drain diffusion layer, 16.29.54...Gate electrode, 17.28
.. 44.61.80...Offset low concentration layer,
18... Source electrode, 19... Drain electrode, 20.67... Wiring insulating film, 21.41... Insulating layer (second insulating layer) ), 26
...Device region, 27.48...Gate insulating film (first insulating layer)
, 31.63.82... Source area, 32.6
4.83...Drain region, 46.58.77
...Device area, 47.57.76...
...Semiconductor layer, 55...Gate oxide film (first insulating layer), 59.78...Filled oxide layer (second insulating layer), 73... Well (gate electrode)
, 74... Oxide film (first insulating layer). ll: First insulating layer Source diffusion layer Drain diffusion layer Gate electrode offset Low concentration layer Source electrode Drain electrode Wiring Insulating film Ion Figure 1 Cross-sectional diagram showing a MOS according to the present invention Figure 2 shows another structural example of an FET

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1の絶縁層と第2の絶縁層の間にチャネル通路の形成
される一導電型の半導体層を設け、該半導体層に反対導
電型の不純物を有するソース拡散層およびドレイン拡散
層を形成し、 前記第1の絶縁層をゲート絶縁膜として利用してゲート
電極をドレイン拡散層とは重なり合わないようにして設
け、 前記半導体層中に第2の絶縁層とドレイン拡散層の二者
には接し、第1の絶縁層とソース拡散層の二者からは離
して前記拡散層と同導電型のオフセット低濃度層を設け
て電界効果トランジスタを構成するようにしたことを特
徴とする半導体装置。
Claims: A semiconductor layer of one conductivity type in which a channel path is formed is provided between a first insulating layer and a second insulating layer, a source diffusion layer having an impurity of an opposite conductivity type in the semiconductor layer; forming a drain diffusion layer; using the first insulating layer as a gate insulating film, a gate electrode is provided so as not to overlap the drain diffusion layer; and a second insulating layer and a drain diffusion layer are formed in the semiconductor layer. A field effect transistor is constructed by providing an offset low concentration layer of the same conductivity type as the first insulating layer and the source diffusion layer, which is in contact with the first insulating layer and the source diffusion layer. Characteristic semiconductor devices.
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