JPH0410473A - Semiconductor device with mis type field-effect transistor - Google Patents
Semiconductor device with mis type field-effect transistorInfo
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- JPH0410473A JPH0410473A JP28648990A JP28648990A JPH0410473A JP H0410473 A JPH0410473 A JP H0410473A JP 28648990 A JP28648990 A JP 28648990A JP 28648990 A JP28648990 A JP 28648990A JP H0410473 A JPH0410473 A JP H0410473A
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Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、MIS型電界効果トランジスタを有する半導
体装置に関し、特に、微細化されたMIS型電界効果ト
ランジスタの静電破壊を防止するための技術に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device having an MIS field effect transistor, and in particular to a technique for preventing electrostatic damage in a miniaturized MIS field effect transistor. It is related to.
現在、M I S (Metal In5ulator
Sem1conduct。Currently, M I S (Metal In5ulator)
Sem1conduct.
r)型電界効果トランジスタは、多くの半導体集積回路
に用いられているが、半導体装置の高集積化に伴ってM
IS型電界効果トランジスタの微細化が要求されており
、この微細化に対応するために様々な工夫がなされてい
る。r) type field effect transistors are used in many semiconductor integrated circuits, but as semiconductor devices become more highly integrated,
There is a demand for miniaturization of IS type field effect transistors, and various efforts have been made to meet this miniaturization.
第14図には、従来のMis型電界効果トランジスタの
平面図を示す。ここで、p型のシリコン基板1上にゲー
ト絶縁膜(図示せず)を介してポリシリコンからなるゲ
ート電極2が形成され、このゲート電極2をマスクとし
て、セルファラインにより領域3にドナー不純物が拡散
され、ソース領域4及びドレイン領域5が形成されてい
る。このソース領域4の上部を覆う絶縁膜(図示せず)
の上には、ソース電極6が形成されており、ソース領域
4とソース電極6は、コンタクト孔4a。FIG. 14 shows a plan view of a conventional Mis type field effect transistor. Here, a gate electrode 2 made of polysilicon is formed on a p-type silicon substrate 1 via a gate insulating film (not shown), and using this gate electrode 2 as a mask, donor impurities are introduced into a region 3 by a self-alignment line. A source region 4 and a drain region 5 are formed by diffusion. An insulating film (not shown) covering the upper part of this source region 4
A source electrode 6 is formed on the contact hole 4a, and the source region 4 and the source electrode 6 are connected to the contact hole 4a.
4b・・・を通して互いに導電接触している。また、ド
レイン領域5は、コンタクト孔5a、5b・・・を通し
てドレイン電極7に導電接触しており、以上の構造によ
ってMISFETが形成される。なお、このMISFE
Tの周囲には、コンタクト孔8a、8b・・・を通して
ソース電極6に導電接触するp゛型のガードリング8が
形成されている。また、このMISFETにおいては、
素子の微細化を達成するためにコンタクト孔のサイズも
小さくなっており、これに伴うコンタクト抵抗の増加を
抑えるために、多数のコンタクト孔を等間隔に配列する
ようにしている。4b... are in conductive contact with each other. Further, the drain region 5 is in conductive contact with the drain electrode 7 through the contact holes 5a, 5b, . . . , and a MISFET is formed with the above structure. Furthermore, this MISFE
A p' type guard ring 8 is formed around the T to make conductive contact with the source electrode 6 through contact holes 8a, 8b, . . . . Also, in this MISFET,
In order to achieve miniaturization of elements, the size of contact holes is also becoming smaller, and in order to suppress the increase in contact resistance associated with this, a large number of contact holes are arranged at equal intervals.
更に、従来、上記のMISFETのドレイン耐圧を向上
させるために、L D D (Lightly Dop
ed[1rain )構造、又はG D D (Gra
ded Drain and 5ource Diff
usion )構造と呼ばれるものがあり、第15図に
は、そのチャネル長方向の断面図を示し、第16図には
、そのドレイン領域におけるチャネル幅方向の断面図を
示す。このMISFETでは、低濃度ドレイン領域50
の内部に高濃度ドレイン領域51が形成されており、ゲ
ート電極側には低濃度ドレイン領域50が存在すること
がらこの部分の空乏層の伸びが大きくなり、ドレイン端
の電界が緩和されて、耐圧特性が向上する。Furthermore, conventionally, in order to improve the drain breakdown voltage of the above-mentioned MISFET, LDD (Lightly Dop
ed[1rain) structure, or GDD (Gra
ded Drain and 5source Diff
FIG. 15 shows a cross-sectional view in the channel length direction, and FIG. 16 shows a cross-sectional view in the channel width direction in the drain region. In this MISFET, the low concentration drain region 50
Since a highly doped drain region 51 is formed inside the gate electrode and a lightly doped drain region 50 is present on the gate electrode side, the depletion layer in this part expands greatly, and the electric field at the drain end is relaxed, increasing the breakdown voltage. Characteristics improve.
しかしながら、上記従来のMrS型電界効果トランジス
タには、以下の問題点がある。However, the conventional MrS type field effect transistor described above has the following problems.
すなわち、素子全体の寸法の微細化に伴ってドレイン拡
散の深さ、ゲート酸化膜の厚さ及び実効チャネル幅の寸
法がそれぞれ縮小された形で形成されるので、静電気に
よって発生する電流密度が相対的に大きくなり、素子の
静電破壊耐量が低下する。特に、ドレイン領域5の拡散
深さが領域表面積の減少に伴って浅くなるので、ドレイ
ン領域5と基板1間に寄生する等価ダイオードの順方向
の静電破壊及びサージ破壊に対する耐量が低下する。す
なわち、ドレイン部の等価回路としては、第10図に示
すように、MIS型電界効果トランジスタのソースとド
レイン間に、ドレイン抵抗RD−ia、RD−ib、R
,−ic、Rtl−id1ダイオードD−ia、D−i
b、D−ic。In other words, as the dimensions of the entire device become smaller, the depth of the drain diffusion, the thickness of the gate oxide film, and the effective channel width are all reduced, so the current density generated by static electricity becomes relatively smaller. This results in a decrease in the electrostatic breakdown resistance of the device. In particular, since the diffusion depth of the drain region 5 becomes shallower as the surface area of the region decreases, the resistance to forward electrostatic discharge damage and surge damage of the equivalent diode parasitic between the drain region 5 and the substrate 1 decreases. That is, as shown in FIG. 10, the equivalent circuit of the drain part includes drain resistors RD-ia, RD-ib, and R between the source and drain of the MIS field effect transistor.
, -ic, Rtl-id1 diode D-ia, D-i
b, D-ic.
D−idと、基板抵抗R5−1a、R5−1b。D-id and substrate resistances R5-1a and R5-1b.
R,−i c、R,−i d (i=1〜N)とが直列
に接続された回路がドレイン領域表面上の±XY方向に
並列に配列されていると考えられるため、ドレイン領域
のチャネル幅方向の端部21 (第10図において、例
えば、i =N)においてはその境界面の曲率が原因と
なって静電気に基づく電流が集中するために、ここから
静電破壊が発生し易くなるのであるが、上記のように、
素子の微細化に基づいてドレイン領域5の拡散深さが浅
くなるに従ってドレイン領域5の境界面の曲率が大きく
なり、この結果、その湾曲部における電流集中の度合い
が増すのである。It is considered that circuits in which R, -i c and R, -i d (i = 1 to N) are connected in series are arranged in parallel in the ±XY direction on the surface of the drain region. At the end 21 in the channel width direction (for example, i = N in FIG. 10), the curvature of the boundary surface causes a concentration of current due to static electricity, so electrostatic damage is likely to occur from here. However, as mentioned above,
As the diffusion depth of the drain region 5 becomes shallower due to miniaturization of devices, the curvature of the boundary surface of the drain region 5 increases, and as a result, the degree of current concentration at the curved portion increases.
一方、素子の静電破壊耐量を高めるためには、ドレイン
拡散を深くし、面積を大きくするか、又は出力保護ダイ
オードを作り込む等の必要があるが、これらは全て素子
の占有面積を増加させることに繋がるので、半導体装置
の集積化の要請には反する結果となる。On the other hand, in order to increase the electrostatic breakdown capability of the device, it is necessary to deepen the drain diffusion, increase the area, or build an output protection diode, but all of these things increase the area occupied by the device. This results in a result that is contrary to the demand for integration of semiconductor devices.
また、上記高耐圧型のドレイン構造が採用される場合に
は、ゲート電極2側に低濃度ドレイン領域50が高濃度
ドレイン領域51よりも所定量だけ張り出して形成され
ていることとなる一方で、ドレイン領域5のチャネル幅
方向の低濃度ドレイン領域50の端部は高濃度ドレイン
領域51の端部に比較的接近して形成されており、しか
も、この端部には、高濃度のガードリング8が対向して
いることもあって、そのドレイン領域5のチャネル幅方
向の端部には通常構造のドレイン領域5よりも静電気に
基づく電流が集中し易く、このため素子の静電破壊耐量
が更に低下するという問題点もあった。Furthermore, when the above-mentioned high-voltage drain structure is adopted, the lightly doped drain region 50 is formed to protrude by a predetermined amount from the heavily doped drain region 51 on the gate electrode 2 side. The end of the lightly doped drain region 50 in the channel width direction of the drain region 5 is formed relatively close to the end of the heavily doped drain region 51, and a highly doped guard ring 8 is formed at this end. Because these are opposed to each other, current due to static electricity is more likely to concentrate at the end of the drain region 5 in the channel width direction than in the drain region 5 of a normal structure, which further increases the electrostatic breakdown resistance of the device. There was also the problem of a decline.
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、そ
の課題は、MIS型電界効果トランジスタのドレイン部
における平面構造の寸法比のみを変えることにより、静
電気に基づく電流の集中を回避し、素子の占有面積を増
加させることな(、素子の静電破壊耐量を高めることに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and its object is to avoid concentration of current due to static electricity by changing only the dimensional ratio of the planar structure in the drain part of an MIS field effect transistor, and to The purpose is to increase the electrostatic breakdown resistance of the device without increasing the area occupied by the device.
上記問題点を解決するために、ゲート電極下に形成され
たチャネル領域の両側の半導体層表面側にソース領域及
びドレイン領域が形成されたMIS型電界効果トランジ
スタを有する半導体装置において、本発明が講じた第1
の手段は、ドレイン領域において、ドレイン電極との間
に形成された電極接触面とドレイン領域の端部とのチャ
ネル幅方向の間隔を、少なくともチャネル領域側におけ
る電極接触面とドレイン領域の端部とのチャネル長方向
の間隔よりも大きくするものである。ここで、上記チャ
ネル幅方向の間隔は、チャネル長方向の間隔の2倍以上
とすることが望ましい。In order to solve the above problems, the present invention provides a semiconductor device having a MIS field effect transistor in which a source region and a drain region are formed on the surface side of a semiconductor layer on both sides of a channel region formed under a gate electrode. The first
In the drain region, the distance in the channel width direction between the electrode contact surface formed between the drain electrode and the end of the drain region is set such that the distance in the channel width direction between the electrode contact surface and the end of the drain region on the channel region side is at least The spacing in the channel length direction is set to be larger than the spacing in the channel length direction. Here, it is desirable that the spacing in the channel width direction is at least twice the spacing in the channel length direction.
また、第2の手段としては、ドレイン領域が低濃度ドレ
イン領域及び高濃度ドレイン領域を備えており、高濃度
ドレイン領域の少なくとも表面側が低濃度ドレイン領域
内に形成されている高耐圧型の構造を有する場合におい
て、低濃度ドレイン領域の端部と高濃度ドレイン領域の
端部とのチャネル幅方向の間隔を、少なくともチャネル
領域側における低濃度ドレイン領域の端部と高濃度ドレ
イン領域の端部とのチャネル長方向の間隔よりも大きく
するものである。ここに、チャネル幅方向の間隔はチャ
ネル長方向の間隔の6倍以上とすることが望ましく、更
に、低濃度ドレイン領域の表面キャリア濃度は10 ”
atoms −cm−2以下とすることが特に効果的
である。In addition, as a second means, a high breakdown voltage type structure is provided in which the drain region includes a low concentration drain region and a high concentration drain region, and at least the surface side of the high concentration drain region is formed within the low concentration drain region. In the case where the spacing in the channel width direction between the end of the lightly doped drain region and the end of the heavily doped drain region is at least equal to the distance between the end of the lightly doped drain region and the end of the heavily doped drain region on the channel region side, The spacing is made larger than the spacing in the channel length direction. Here, it is desirable that the spacing in the channel width direction be at least 6 times the spacing in the channel length direction, and furthermore, the surface carrier concentration of the lightly doped drain region is 10".
It is particularly effective to keep the amount of atoms below -cm-2.
先ず、第1の手段によれば、電極接触部から延出するチ
ャネル幅方向の長さをチャネル長方向の長さよりも長く
してドレイン領域を形成するために、チャネル幅方向の
端部におけるドレイン抵抗がチャネル長方向のドレイン
抵抗よりも大きくなる。したがって、静電気等を原因と
して発生する電流がドレイン接合に発生した場合、従来
、チャネル幅方向の端部(特に、その接合面の湾曲部)
に集中していた電流は、ドレイン領域周囲の端部全体に
均一に流れるようになる。この結果、局所的な電流密度
の増大を抑制することができ、電流による発熱、低抵抗
化、電流集中、発熱の正帰還メカニズムによる溶融等の
発生を回避することができるので、素子の静電破壊耐量
を向上させることができる。しかも、この静電破壊耐量
の向上はドレイン領域の電極接触面の位置を調整するだ
けでドレイン領域の占有面積を増加させずに達成するこ
とができる。First, according to the first means, in order to form a drain region by making the length in the channel width direction extending from the electrode contact portion longer than the length in the channel length direction, the drain region is formed at the end in the channel width direction. The resistance becomes larger than the drain resistance in the channel length direction. Therefore, when a current generated due to static electricity or the like occurs in the drain junction, conventionally, when a current is generated at the drain junction,
The current that was concentrated in the drain region now flows uniformly over the entire edge around the drain region. As a result, it is possible to suppress the local increase in current density, and it is possible to avoid the occurrence of heat generation due to current, lower resistance, current concentration, and melting due to the positive feedback mechanism of heat generation. Breakage resistance can be improved. Moreover, this improvement in electrostatic breakdown resistance can be achieved without increasing the area occupied by the drain region simply by adjusting the position of the electrode contact surface of the drain region.
次に、第2の手段によれば、チャネル領域側の低濃度ド
レイン領域の端部と高濃度ドレイン領域の端部とのチャ
ネル長方向の間隔が高耐圧化の要請によって所定の寸法
に設定される一方で、両端部のチャネル幅方向の間隔を
チャネル長方向の間隔よりも大会くすることとしたので
、従来、チャネル幅方向において小さい値を有していた
ドレイン領域内の内部抵抗は、逆に、チャネル幅方向に
おいてチャネル長方向よりも大きな値をもつこととなる
。したがって、ドレイン領域のチャネル幅方向の端部に
おける静電破壊を防止することができるので、素子全体
として静電破壊耐量を高めることができる。この場合、
チャネル幅方向の間隔をチャネル長方向の間隔の6倍以
上とする場合には、その静電破壊耐量の向上が顕著であ
り、また低濃度ドレイン領域の表面キャリア濃度を10
13atoII+s −cm−”以下とする場合には
、素子の高耐圧化を図りながら、更に顕著な静電破壊耐
量の向上を期することができる。Next, according to the second means, the distance in the channel length direction between the end of the lightly doped drain region and the end of the heavily doped drain region on the channel region side is set to a predetermined dimension due to the demand for high breakdown voltage. On the other hand, since we decided to make the gap in the channel width direction at both ends larger than the gap in the channel length direction, the internal resistance in the drain region, which conventionally had a small value in the channel width direction, has been reversed. Therefore, it has a larger value in the channel width direction than in the channel length direction. Therefore, electrostatic damage at the ends of the drain region in the channel width direction can be prevented, so that the electrostatic damage resistance of the device as a whole can be increased. in this case,
When the spacing in the channel width direction is 6 times or more the spacing in the channel length direction, the electrostatic breakdown resistance is significantly improved, and the surface carrier concentration of the lightly doped drain region is increased to 10
In the case of setting it to 13atoII+s -cm-'' or less, it is possible to improve the electrostatic breakdown resistance even more significantly while increasing the breakdown voltage of the element.
次に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施例)
第1図には、半導体装置内に形成されたMISFETの
第1実施例の平面図を、第2図及び第3図には、第1図
のa−b線及びc−d綿に沿って切断した状態を示す切
断矢視図を示す。このMISFETにおいては、表面濃
度2X1016cmIのp型シリコン基板1上に厚さ2
50人のゲート絶縁膜(図示せず)を介して厚さ500
0人のポリシリコンからなるゲート電極2が形成され、
この上から、周囲が膜厚1μmのフィールド酸化膜10
で包囲された領域3に、例えば、ゲート電極2をマスク
としたセルファラインでAs等のイオンを注入して、深
さ0.2μm、表面濃度1020cm−2のソース領域
4及びドレイン領域5が形成されている。更にこれらの
上に絶縁膜(図示せず)が全面に形成され、この絶縁膜
のソース領域4及びドレイン領域5上に形成された開口
部上に、ソース電極6及びドレイン電極7がA!の蒸着
等により形成されている。(First Embodiment) FIG. 1 shows a plan view of the first embodiment of the MISFET formed in a semiconductor device, and FIGS. 2 and 3 show lines a-b and c in FIG. -d A cutaway view showing the state of cutting along the cotton. In this MISFET, a p-type silicon substrate 1 with a surface concentration of 2 x 1016 cmI has a thickness of 2
500mm thick through 50mm gate insulating film (not shown)
A gate electrode 2 made of polysilicon is formed,
From above, the surrounding area is a field oxide film 10 with a thickness of 1 μm.
For example, ions such as As are implanted into the region 3 surrounded by the gate electrode 2 using a self-line method using the gate electrode 2 as a mask to form a source region 4 and a drain region 5 with a depth of 0.2 μm and a surface concentration of 1020 cm −2 . has been done. Furthermore, an insulating film (not shown) is formed on the entire surface of these, and a source electrode 6 and a drain electrode 7 are formed on the openings formed on the source region 4 and drain region 5 of this insulating film. It is formed by vapor deposition, etc.
なお、これらの周囲には、コンタクト孔8a。Note that contact holes 8a are provided around these.
8b、8c・・・を通してソース電極6に導電接触した
深さ0.3dm、表面濃度10 ”cm−2のP゛型の
ガードリング8がシリコン基板Iの表面側に形成されて
いる。A P'-type guard ring 8 having a depth of 0.3 dm and a surface concentration of 10'' cm@-2 is formed on the surface side of the silicon substrate I, in conductive contact with the source electrode 6 through 8b, 8c, . . . .
ここで、ドレイン領域5とドレイン電極7との接触面の
チャネル側の端辺と、ドレイン領域5のチャネル側の端
辺との間の間隔はα、チャネル幅方向のそれらの端辺の
間隔はβ、となるように形成されている。この場合、ド
レイン領域5のコンタクト孔5a、5b、5c、5dは
、それぞれ、β/α−0,5〜2.0の範囲内で配置を
変えてMrSFETを作成したが、本実施例では、素子
の占有面積を増加させることなく、簡単にβ/αの比を
変えるために、αを2μmで一定とし、βを1〜4μm
となるように設定した。Here, the distance between the edge on the channel side of the contact surface between the drain region 5 and the drain electrode 7 and the edge on the channel side of the drain region 5 is α, and the distance between those edges in the channel width direction is α. It is formed so that β. In this case, MrSFET was created by changing the arrangement of the contact holes 5a, 5b, 5c, and 5d of the drain region 5 within the range of β/α−0.5 to 2.0, respectively, but in this example, In order to easily change the ratio of β/α without increasing the area occupied by the element, α is kept constant at 2 μm, and β is set at 1 to 4 μm.
It was set so that
このような平面配置を有するMOSFETの静電破壊耐
量の前記β/αの比に対する依存性を第11図に示す。FIG. 11 shows the dependence of the electrostatic breakdown resistance of a MOSFET having such a planar arrangement on the ratio of β/α.
ここで、通常、β/αの値を2゜0程度にすると、β/
αの値が1である場合に較べて2倍近い静電破壊耐量に
、また、β/αの値が0.5の場合に対しては5倍以上
の静電破壊耐量となる。この静電破壊耐量の向上は、M
OSFETのドレイン領域5の深さや面積を増加させる
ことなく、コンタクト孔5a、5b、5c、5dの配置
等を変えることのみによっても実現することができる。Here, normally if the value of β/α is about 2°0, β/α
When the value of α is 1, the electrostatic breakdown resistance is nearly twice as high, and when the value of β/α is 0.5, the electrostatic breakdown resistance is five times or more. This improvement in electrostatic breakdown resistance is due to M
This can be achieved simply by changing the arrangement of contact holes 5a, 5b, 5c, 5d, etc., without increasing the depth or area of drain region 5 of the OSFET.
この実施例では、特に、ドレイン領域5のチャネル幅方
向の端辺がソース電位の付与されたガードリング8に対
向しているので、その端辺部分の電流集中を防止するこ
とによって上記の顕著な効果が得られているものと考え
られる。In this embodiment, in particular, since the edge of the drain region 5 in the channel width direction is opposed to the guard ring 8 to which the source potential is applied, the above-mentioned noticeable problem is prevented by preventing current concentration at the edge. It is considered that the effect is being obtained.
β/αの値は、上記実施例のMO3FET以外にも、様
々な平面パターンを有するMOSFETにも通用するこ
とができる。The value of β/α can be applied not only to the MO3FET of the above embodiment but also to MOSFETs having various planar patterns.
(第2実施例)
次に、本発明による第2実施例を説明する。第4図には
第2実施例の平面図を示し、第6図乃至第8図は第4図
のa−b線に沿って切断した状態を示す工程断面図、第
9図は第4図のc−d線に沿って切断した状態を示す断
面図である。この実施例において第1実施例と同一部分
には同一符号を付し、その説明は省略する。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows a plan view of the second embodiment, FIGS. 6 to 8 are process sectional views taken along line a-b in FIG. 4, and FIG. 9 is a plan view of the second embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line c-d of FIG. In this embodiment, the same parts as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.
第2実施例では、ドレイン領域5が低濃度ドレイン領域
50と高濃度ドレイン領域51から構成されている。こ
のドレイン領域5の形成方法としては、第6図に示すよ
うに、ゲート電極2をマスクとして、2 X 1013
atoms −cm−”のドーズ量でP(リン)をイ
オン注入し、熱処理工程を経て、深さ1.0μm、表面
濃度2 X 10 ”cm−”の低濃度ドレイン領域5
0を低濃度ソース領域40とともに形成し、その後、第
7図に示すように、この低濃度ドレイン領域50上のゲ
ート電極2側にレジスト12を形成した状態で、電極と
のオーミック接触を得るに充分な高キャリア濃度となる
ようにAs(砒素)をイオン注入して、高濃度ドレイン
領域51を高濃度ソース領域41とともに形成する。こ
の後、熱処理をし、最後に、第8図に示すように、高濃
度ドレイン領域51と高濃度ソース領域41上に電極6
.7を形成する。In the second embodiment, the drain region 5 is composed of a lightly doped drain region 50 and a heavily doped drain region 51. The method for forming the drain region 5 is as shown in FIG. 6, using the gate electrode 2 as a mask,
P (phosphorous) is ion-implanted at a dose of "atoms -cm-", and through a heat treatment process, a low concentration drain region 5 with a depth of 1.0 μm and a surface concentration of 2 x 10 "cm-" is formed.
In order to obtain ohmic contact with the electrode, a resist 12 is formed on the gate electrode 2 side on the lightly doped drain region 50 as shown in FIG. As (arsenic) is ion-implanted to obtain a sufficiently high carrier concentration to form a highly doped drain region 51 together with a highly doped source region 41 . After that, heat treatment is performed, and finally, as shown in FIG.
.. form 7.
このドレイン領域5においては、第8図に示す低濃度ド
レイン領域50のチャネル長方向のオフセット量αに対
して、第9図に示すチャネル幅方向のオフセット量βが
大きくなるように形成されており、この構造は、第5図
に示すレジストパターン10を介して高濃度ドレイン領
域51を形成することによって得られるものである。こ
の実施例では、α=2μmで一定とし、βを2〜16μ
mの範囲で変えた複数の高耐圧MISFETを作成した
。二〇MISFETの静電破壊耐量のβ/αに対する依
存性を第12図に示す。ここで、β/αの値が6となる
付近で、急激に静電破壊耐量が増大しており、β/αの
値が1.0である場合に較べて10倍以上の静電破壊耐
量が得られる。This drain region 5 is formed so that the offset amount β in the channel width direction shown in FIG. 9 is larger than the offset amount α in the channel length direction of the lightly doped drain region 50 shown in FIG. This structure is obtained by forming a highly doped drain region 51 through a resist pattern 10 shown in FIG. In this example, α is constant at 2 μm, and β is 2 to 16 μm.
A plurality of high voltage MISFETs were created with different voltages within the range of m. FIG. 12 shows the dependence of the electrostatic breakdown capacity of MISFET on β/α. Here, around the value of β/α being 6, the electrostatic damage resistance increases rapidly, and the electrostatic damage resistance is more than 10 times that when the value of β/α is 1.0. is obtained.
この静電破壊耐量の顕著な増大は、MISFETのドレ
イン領域5の深さや素子の占有面積を増大することな(
、βとαの比のみを変えることによって達成でき、しか
も、高濃度ドレイン領域51の形成時におけるパターン
寸法のみの変更で実現できるところにその実用的な価値
を見出すことができる。This remarkable increase in electrostatic breakdown resistance does not increase the depth of the drain region 5 of the MISFET or the area occupied by the device (
, and can be achieved by changing only the ratio of β and α, and its practical value can be found in that it can be achieved by changing only the pattern dimensions when forming the heavily doped drain region 51.
更に、α=2μm1β=6μmとした場合における低濃
度ドレイン領域50の表面濃度に対する静電破壊耐量の
依存性を第13図に示す。この図に示すように、低濃度
ドレイン領域50の表面濃度が5 X 10 ”ato
ms −cm−”以下になると、静電破壊耐量が急激
に低下する。ところが、低濃度ドレイン領域50のキャ
リア濃度は素子の耐圧を決定付ける要因のうち最も重要
なものであり、高耐圧化を達成するためには、低濃度ド
レイン領域のキャリア濃度はある程度低くする必要があ
る。したがって、本実施例によれば、従来の極めて静電
破壊耐量が低い高耐圧化素子において、上記の顕著な効
果をもたらすものであり、素子の高耐圧化と静電破壊耐
圧量の向上との双方を同時に達成することができる。Furthermore, FIG. 13 shows the dependence of the electrostatic breakdown resistance on the surface concentration of the lightly doped drain region 50 when α=2 μm and 1β=6 μm. As shown in this figure, the surface concentration of the low concentration drain region 50 is 5×10”ato
ms-cm-" or less, the electrostatic breakdown strength decreases rapidly. However, the carrier concentration in the low concentration drain region 50 is the most important factor that determines the breakdown voltage of the device, and it is important to increase the breakdown voltage. In order to achieve this, the carrier concentration in the low concentration drain region must be lowered to some extent. Therefore, according to this example, the above remarkable effect can be achieved in the conventional high voltage withstand voltage element with extremely low electrostatic breakdown resistance. Therefore, both an increase in the breakdown voltage of the element and an improvement in the electrostatic breakdown breakdown voltage can be achieved at the same time.
以上説明したように、本発明は、ドレイン領域の端部と
電極接触面、又は低濃度ドレイン領域の端部と高濃度ド
レイン領域の端部との関係において、そのチャネル幅方
向の間隔とチャネル長方向の間隔との比のみを変えるこ
とにより、素子面積の増加を来すことなく、MISFE
Tの静電破壊耐量を高めることができる。As explained above, the present invention provides a method for determining the spacing in the channel width direction and the channel length in the relationship between the end of the drain region and the electrode contact surface, or the end of the lightly doped drain region and the end of the heavily doped drain region. By changing only the ratio of the directional spacing, MISFE can be realized without increasing the element area.
The electrostatic breakdown resistance of T can be increased.
また、高耐圧型のMISFETにおいては、素子の高耐
圧化を図るために低濃度ドレイン領域の不純物濃度を低
減した場合には、その静電破壊耐量の向上は極めて顕著
である。Furthermore, in a high-voltage MISFET, when the impurity concentration of the lightly doped drain region is reduced in order to increase the breakdown voltage of the device, the electrostatic breakdown resistance is extremely improved.
第1図は本発明による第1実施例のMISFETの構造
を示す平面図である。
第2図は第1図のa−b線に沿って切断した状態を示す
切断矢視図である。
第3図は第1図のc−d線に沿って切断した状態を示す
切断矢視図である。
第4図は本発明による第2実施例のMISFETの構造
を示す平面図である。
第5図は同第2実施例の高濃度ドレイン領域形成時にお
けるレジストパターンを示す平面図である。
第6図乃至第8図は第4図のa−b線に沿って切断した
部分の工程断面図である。
第9図は第4図のc−d線に沿って切断した状態を示す
切断矢視図である。
第10図は従来のMISFETにおけるドレイン部の等
価回路図である。
第11図は第1実施例の静電破壊耐量とβ/αの値との
関係を示すグラフ図である。
第12図は第2実施例の静電破壊耐量とβ/αの値との
関係を示すグラフ図である。
第13図は第2実施例の静電破壊耐量と低濃度ドレイン
領域の表面濃度との関係を示すグラフ図である。
第14図は従来のMISFETの構成を示す平面図であ
る。
第15図及び第16図は従来の高耐圧型MISFETの
構造を示す縦断面図である。
〔符号の説明〕
1・・・シリコン基板
2・・・ゲート電極
3・・・拡散領域
4・・・ソース領域
4a、4b、4c、4d・ s7タクト孔5・・・ドレ
イン領域
5a、5b、5c
6・・・ソース電極
7・・・ドレイン電極
8・・・ガードリング
8 a、8 b、8 c、8 d・ ’:179’)5
0・・・低濃度ドレイン領域
51・・・高濃度ドレイン領域。
5d・・・コンタク
ト孔
ト孔FIG. 1 is a plan view showing the structure of a MISFET according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line a-b in FIG. 1. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line c-d in FIG. 1. FIG. 4 is a plan view showing the structure of a MISFET according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view showing a resist pattern when forming a heavily doped drain region in the second embodiment. 6 to 8 are process sectional views of a portion cut along line a-b in FIG. 4. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state cut along line c-d in FIG. 4. FIG. FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the drain section of a conventional MISFET. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the electrostatic breakdown resistance and the value of β/α in the first embodiment. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the electrostatic breakdown strength and the value of β/α in the second embodiment. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the electrostatic breakdown resistance and the surface concentration of the lightly doped drain region in the second embodiment. FIG. 14 is a plan view showing the configuration of a conventional MISFET. FIGS. 15 and 16 are longitudinal sectional views showing the structure of a conventional high voltage MISFET. [Explanation of symbols] 1...Silicon substrate 2...Gate electrode 3...Diffusion region 4...Source regions 4a, 4b, 4c, 4d・s7 tact hole 5...Drain region 5a, 5b, 5c 6...Source electrode 7...Drain electrode 8...Guard ring 8a, 8b, 8c, 8d・':179')5
0...Low concentration drain region 51...High concentration drain region. 5d...Contact hole to hole
Claims (5)
半導体層表面側にソース領域及びドレイン領域が形成さ
れたMIS型電界効果トランジスタを有する半導体装置
において、前記ドレイン領域は、ドレイン電極との間に
電極接触面を有しており、該電極接触面と前記ドレイン
領域の端部とのチャネル幅方向の間隔は、少なくとも前
記チャネル領域側における前記電極接触面と前記ドレイ
ン領域の端部とのチャネル長方向の間隔よりも大きいこ
とを特徴とするMIS型電界効果トランジスタを有する
半導体装置。(1) In a semiconductor device having a MIS field effect transistor in which a source region and a drain region are formed on the surface side of a semiconductor layer on both sides of a channel region formed under a gate electrode, the drain region is located between the drain electrode and the source region. an electrode contact surface on the side of the channel region, and the distance between the electrode contact surface and the end of the drain region in the channel width direction is at least the width of the channel width between the electrode contact surface and the end of the drain region on the channel region side. A semiconductor device having a MIS type field effect transistor characterized in that the distance is larger than the distance in the longitudinal direction.
スタを有する半導体装置において、前記チャネル幅方向
の間隔は、前記チャネル長方向の間隔の2倍以上である
ことを特徴とするMIS型電界効果トランジスタを有す
る半導体装置。(2) A semiconductor device having an MIS type field effect transistor according to claim 1, wherein the interval in the channel width direction is twice or more the interval in the channel length direction. A semiconductor device having an effect transistor.
半導体層表面側にソース領域及びドレイン領域が形成さ
れ、該ドレイン領域が低濃度ドレイン領域及び高濃度ド
レイン領域を備えているMIS型電界効果トランジスタ
を有する半導体装置において、 前記高濃度ドレイン領域の少なくとも表面側は前記低濃
度ドレイン領域内に形成されており、前記低濃度ドレイ
ン領域の端部と前記高濃度ドレイン領域の端部とのチャ
ネル幅方向の間隔は、少なくとも前記チャネル領域側に
おける前記低濃度ドレイン領域の端部と高濃度ドレイン
領域の端部とのチャネル長方向の間隔よりも大きいこと
を特徴とするMIS型電界効果トランジスタを有する半
導体装置。(3) MIS type field effect in which a source region and a drain region are formed on the surface side of the semiconductor layer on both sides of a channel region formed under the gate electrode, and the drain region includes a low concentration drain region and a high concentration drain region In a semiconductor device having a transistor, at least a surface side of the heavily doped drain region is formed within the lightly doped drain region, and a channel width between an end of the lightly doped drain region and an end of the heavily doped drain region is A semiconductor having an MIS type field effect transistor, wherein the distance in the direction is larger than the distance in the channel length direction between an end of the lightly doped drain region and an end of the heavily doped drain region on the side of the channel region. Device.
スタを有する半導体装置において、前記チャネル幅方向
の間隔は、前記チャネル長方向の間隔の6倍以上である
ことを特徴とするMIS型電界効果トランジスタを有す
る半導体装置。(4) A semiconductor device having an MIS type field effect transistor according to claim 3, wherein the interval in the channel width direction is six times or more the interval in the channel length direction. A semiconductor device having an effect transistor.
果トランジスタを有する半導体装置において、前記低濃
度ドレイン領域の表面キャリア濃度は、10^1^3a
toms・cm^−^2以下であることを特徴とするM
IS型電界効果トランジスタを有する半導体装置。(5) In the semiconductor device having the MIS field effect transistor according to claim 3 or 4, the surface carrier concentration of the low concentration drain region is 10^1^3a.
M characterized by being less than toms cm^-^2
A semiconductor device having an IS type field effect transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28648990A JP2926962B2 (en) | 1990-04-26 | 1990-10-24 | Semiconductor device having MIS type field effect transistor |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2-113026 | 1990-04-26 | ||
JP11302690 | 1990-04-26 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0410473A true JPH0410473A (en) | 1992-01-14 |
JP2926962B2 JP2926962B2 (en) | 1999-07-28 |
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1990
- 1990-10-24 JP JP28648990A patent/JP2926962B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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