JPH06334182A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH06334182A
JPH06334182A JP14116893A JP14116893A JPH06334182A JP H06334182 A JPH06334182 A JP H06334182A JP 14116893 A JP14116893 A JP 14116893A JP 14116893 A JP14116893 A JP 14116893A JP H06334182 A JPH06334182 A JP H06334182A
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JP
Japan
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diffusion layer
concentration diffusion
drain
low
type
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Pending
Application number
JP14116893A
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English (en)
Inventor
Seiji Yoshihara
誠二 吉原
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH06334182A publication Critical patent/JPH06334182A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 MOSトランジスタの静電気耐量を向上する
とともに、素子の微細化を図った半導体装置を得る。 【構成】 MOSトランジスタのソース5,ドレイン6
の少なくとも一方が高濃度拡散層8と低濃度拡散層7と
で二重拡散構造とされ、低濃度拡散層7を高濃度拡散層
8よりも深く、しかも高濃度拡散層8の周囲にのみ配設
する。このとき、高濃度拡散層8は低濃度拡散層7で囲
まれる領域の下面において半導体基板1に接合され、プ
レーン接合の保護ダイオードDを構成する。ソース,ド
レインを構成する高濃度拡散層の一部で保護ダイオード
を構成するため、素子の微細化が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
高耐圧MOSトランジスタの保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に従来の高耐圧MOSトランジスタ
の断面構造を示す。P型半導体基板21に素子分離領域
としてチャネルP型チャネルストッバ22aとフィール
ド酸化膜22を形成し、画成された素子領域の一部の主
面上にゲート絶縁膜23、ゲート電極24を形成し、主
面にはN型のソース25とドレイン26を形成する。こ
こで、ドレイン26はN型低濃度拡散層27とN型高濃
度拡散層28とで二重拡散構造として構成される。ま
た、他の素子領域にはN型低濃度拡散層27’とN型高
濃度拡散層28’を形成して保護ダイオードDを構成
し、これをドレイン26に接続している。この構成で
は、ドレイン26をN型低濃度拡散層27とN型高濃度
拡散層28とで二重拡散構造とし構成することにより、
ドレイン耐圧を高めている。また、保護ダイオードDの
ブレークダウンによりMOSトランジスタのゲート絶縁
膜23の破壊を防止してその静電気耐量を向上させてい
る。
【0003】このような高耐圧MOSトランジスタの保
護装置では、保護ダイオードDの耐圧はMOSトランジ
スタの耐圧以下に設定する必要があるため、例えば保護
ダイオードDを構成するN型低濃度拡散層27’の濃度
をMOSトランジスタのドレイン6のN型低濃度拡散層
27の濃度よりも高くしている。このため、保護ダイオ
ードとMOSトランジスタの各N型低濃度拡散層27,
27’を同一工程で形成することができず、それぞれ別
の工程でフォトリソグラフィとイオン注入を行う必要が
あり、工程が複雑化する。また、保護ダイオードにおけ
る接合ブレークダウンは基板表面の接合周囲で生じるた
め、この部分に電流集中が発生し、保護ダイオード自体
が永久破損してしまい、十分な耐量が得られないという
問題がある。更に、MOSトランジスタとは素子分離領
域によって分離された素子領域に保護ダイオードを独立
して形成しているため、これらの占有面積が大きくな
り、素子の微細化に不利となるという問題がある。
【0004】このため、特開平2−68457号公報で
は、図5に示す構造が提案されている。即ち、P型半導
体基板31にフィールド酸化膜32を形成し、画成され
た素子領域にゲート絶縁膜33とゲート電極34を形成
し、ソース35とドレイン36をN型低不純物濃度領域
37とN型高不純物濃度領域38とで構成し、LDD構
造のMOSトランジスタを構成する。そして、ドレイン
36においては高不純物濃度領域38をドレイン36の
領域よりも横方向に拡張させ、この拡張させた部分を保
護ダイオードDとして構成したものである。この構成で
は、高不純物濃度領域38の拡張された部分と半導体基
板31とで接合が行われるため、前記した例の保護ダイ
オードよりも接合ブレークダウンの耐量を改善すること
ができる。また、素子の占有面積も前記した例のものよ
りも低減することはできる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成においても、高不純物濃度領域38の拡張部と半導体
基板31との接合部が半導体基板31の表面にまで延長
されているため、結果としてこの半導体基板表面部分に
おいて接合ブレークダウンが生じることになり、耐量を
大幅に向上することは困難となる。また、この構成でも
高不純物濃度領域38を平面方向に拡張して保護ダイオ
ードDを構成しているため、拡張を行わないMOSトラ
ンジスタに比較して高不純物濃度領域38を拡張した分
だけ素子の占有面積が大きくなり、素子の微細化に不利
になることは避けられない。本発明の目的は、MOSト
ランジスタの静電気耐量を向上するとともに、素子の微
細化を図った半導体装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
ソース,ドレインの少なくとも一方が二重拡散構造のM
OSトランジスタの低濃度拡散層を高濃度拡散層よりも
深く、しかも高濃度拡散層の周囲にのみ配設し、かつ高
濃度拡散層は低濃度拡散層で囲まれる領域の下面におい
て半導体基板に接合され、プレーン接合のダイオードを
構成する。例えば、ソース,ドレインの両方が二重拡散
構造とされ、その低濃度拡散層は高濃度拡散層よりも深
く、しかも高濃度拡散層の周囲にのみ配設する。
【0007】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1実施例を示し、(a)は平面
図、(b)はそのA−A線断面図である。P型半導体基
板1の表面には素子分離領域としてのP型のチャネルス
トッバ2aとフィールド酸化膜2を有し、このフィール
ド酸化膜2により画成される素子領域にはゲート酸化膜
3と、多結晶シリコンで構成されるゲート電極4がそれ
ぞれ形成される。また、このゲート電極4を挟む素子領
域にはN型のソース5とドレイン6が形成されてMOS
トランジスタが構成される。ここで、ソース5はN型高
濃度拡散層で形成され、ドレイン6は二重拡散構造とし
てN型低濃度拡散層7とN型高濃度拡散層8とで構成さ
れる。更に、N型低濃度拡散層7はN型高濃度拡散層8
の周囲のみに存在してN型高濃度拡散層8よりも深く形
成されており、かつN型高濃度拡散層8の中間部は直接
P型半導体基板1に接合されている。なお、(b)に概
略図示するように、前記ソース5とドレイン6のN型高
濃度拡散層8にはコンタクト9により図外のソース配
線、ドレイン配線が接続される。
【0008】この構成によれば、ドレイン6は、ゲート
側の部位においてN型高濃度拡散層8との間にN型低濃
度拡散層7が介在されて二重拡散構造として構成される
ため、その耐圧が改善されることは言うまでもない。ま
た、ドレイン6を構成するN型高濃度拡散層8は、その
中間部にはN型低濃度拡散層7が存在しておらず、その
下面において直接P型半導体基板1に接合してプレーン
接合の保護ダイオードDを構成することになる。そし
て、このプレーン接合は、その周囲がN型低濃度拡散層
7により囲まれているため、保護ダイオードDがブレー
クダウンする際に、半導体基板1の表面部位に電流集中
が生じることがなく、保護ダイオードDの永久破損が防
止され、これによりMOSトランジスタの静電気耐量を
向上することができる。また、一方では、保護ダイオー
ドDはMOSトランジスタのドレイン6の領域内に形成
されるため、保護ダイオードDを形成するためにMOS
トランジスタの素子面積が増大されることはなく、素子
の微細化を図ることができる。
【0009】ここで、前記ゲート酸化膜3の膜厚を50
0Å、N型高濃度拡散層8は1×1016cm-3の砒素を
イオン注入し、N型低濃度拡散層7は1×1013cm-3
のリンをイオン注入して形成することで、ゲート絶縁耐
圧40V,N型低濃度拡散層の接合耐圧50V,N型高
濃度拡散層のプレーン接合耐圧30Vを得ることができ
た。この構成では、ドレイン6に静電気が加わった場
合、N型高濃度拡散層8のプレーン接合がブレークダウ
ンし、ゲート酸化膜3の絶縁耐圧を40V以下にクラン
プする。
【0010】図2は図1のMOSトランジスタの製造方
法を工程順に示す断面図である。先ず、図2(a)のよ
うに、P型半導体基板1の素子分離領域にP型不純物を
導入してチャネルストッパ2aを形成した後、その表面
を選択酸化してフィールド酸化膜2を形成し、このフィ
ールド酸化膜2で囲まれた領域を素子領域として画成す
る。そして、素子領域にゲート酸化膜3を形成し、かつ
その上に多結晶シリコン膜を所要の厚さに形成し、これ
らをフォトレジストを用いて選択的にエッチングするこ
とでゲート電極4を形成する。次いで、図2(b)のよ
うに、全面にフォトレジスト10を形成した上で、ドレ
インの周辺部のみを開口し、このフォトレジスト10を
マスクにしてリンをイオン注入し、ドレイン6のN型低
濃度拡散層7を形成する。
【0011】次いで、図2(c)のように、全面にCV
D酸化膜等を堆積し、これを異方性エッチングすること
でゲート電極4及びフィールド酸化膜2の側面に側壁1
1を形成する。その上で、ドレイン側のみをフォトレジ
スト12で被覆し、これをマスクにしてソース側の側壁
11をエッチング除去する。その後、図2(d)のよう
に、フォトレジスト12を除去し、ドレイン側に残され
た側壁11をマスクにして砒素をイオン注入してソース
5と、ドレイン6のN型高濃度拡散層8を形成する。な
お、図1及び図2には層間絶縁膜やソース電極及びドレ
イン電極等の図示は省略している。
【0012】図3は本発明の第2実施例を示しており、
(a)は平面図、(b)はそのB−B線断面図である。
この実施例は双方向のMOSトランジスタに本発明を適
用した例であり、図1と等価な部分には同一符号を付し
てある。双方向MOSトランジスタは、電圧印加の方向
により、ソース・ドレインが入れ替わるため、ソース・
ドレインを構成するいずれの拡散層にも二重拡散構造を
採用して高耐圧化を図っている。即ち、同図において、
ソース5とドレイン6の各領域には、その周囲にN型低
濃度拡散層7s,7dが形成され、このN型低濃度拡散
層7s,7dに周囲を囲まれる状態でN型高濃度拡散層
8s,8dが形成されている。このため、N型高濃度拡
散層8s,8dはその中間部における下面がP型半導体
基板1に直接接合され、ここにプレーン接合の保護ダイ
オードDs,Ddが構成される。
【0013】この構成では、ソース5とドレイン6のい
ずれ側に高電圧を印加した場合でも、それぞれが二重拡
散構造であり、かつそれぞれにプレーン接合の保護ダイ
オードDs,Ddが形成されているため、その静電気耐
量を改善することが可能となる。また、これと同時に保
護ダイオードDs,Ddがソース5,ドレイン6の各領
域内に形成されているため、従来構造においてソース,
ドレインのそれぞれに保護ダイオードを設けた場合とで
比較すると、MOSトランジスタの占有面積を格段に低
減して微細化を実現することが可能となる。なお、この
第2実施例の構造の半導体装置を製造する場合には、図
2(b)の工程において、フォトレジスト10によるリ
ンのイオン注入をソース側においてもドレイン側と同様
に行ってN型低濃度拡散層7s,7dを形成すればよ
く、更に図2(c)の工程では側壁11を形成した後に
フォトレジスト12のマスクを形成することなく砒素の
イオン注入を行ってN型高濃度拡散層8s,8dを形成
すればよい。ここで、前記した各不純物の濃度は一例を
示したものであり、必要とされるMOSトランジスタの
耐量に応じて変更されるものであることは言うまでもな
い。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、二重拡散
構造のソース,ドレインの低濃度拡散層を高濃度拡散層
よりも深く、しかも高濃度拡散層の周囲にのみ配設して
いるので、高濃度拡散層は低濃度拡散層で囲まれる領域
の下面においてプレーン接合の保護ダイオードを構成で
き、この保護ダイオードはソース,ドレイン領域内の一
部に配設れることになり、素子の微細化が実現できる。
特に、双方向MOSトランジスタではソース,ドレイン
のそれぞれの高濃度拡散層の周囲にのみ、低濃度拡散層
を設けることで、ソース,ドレインの各領域内に保護ダ
イオードを構成でき、素子の微細化を更に進めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示し、(a)は平面図、
(b)はそのA−A線断面図である。
【図2】図1の構造の製造工程の一部を工程順に示す断
面図である。
【図3】本発明の第2実施例を示し、(a)は平面図、
(b)はそのB−B線断面図である。
【図4】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図5】従来の半導体装置の改良された例を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 P型半導体基板 4 ゲート電極 5 ソース 6 ドレイン 7,7s,7d N型低濃度拡散層 8,8s,8d N型高濃度拡散層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソース,ドレインの少なくとも一方が高
    濃度拡散層と低濃度拡散層とで構成される二重拡散構造
    のMOSトランジスタを備える半導体装置において、前
    記低濃度拡散層は高濃度拡散層よりも深く、しかも高濃
    度拡散層の周囲にのみ配設し、前記高濃度拡散層は低濃
    度拡散層で囲まれる領域の下面において半導体基板に接
    合され、プレーン接合のダイオードを構成することを特
    徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 ソース,ドレインの両方が二重拡散構造
    とされ、その低濃度拡散層は高濃度拡散層よりも深く、
    しかも高濃度拡散層の周囲にのみ配設してなる請求項1
    または2の半導体装置。
JP14116893A 1993-05-21 1993-05-21 半導体装置 Pending JPH06334182A (ja)

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Cited By (1)

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