JPH07226505A - High-withstand voltage insulated-gate type field-effect transistor and semiconductor integrated circuit device - Google Patents

High-withstand voltage insulated-gate type field-effect transistor and semiconductor integrated circuit device

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JPH07226505A
JPH07226505A JP6006022A JP602294A JPH07226505A JP H07226505 A JPH07226505 A JP H07226505A JP 6006022 A JP6006022 A JP 6006022A JP 602294 A JP602294 A JP 602294A JP H07226505 A JPH07226505 A JP H07226505A
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drain
drain region
gate insulating
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直人 斎藤
Yoshikazu Kojima
芳和 小島
Yutaka Saito
豊 斉藤
Jun Osanai
潤 小山内
Kazutoshi Ishii
和敏 石井
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to form a low-cost, high-performance and high- withstand voltage semiconductor integrated circuit as a high-withstand voltage MIS transistor can be formed on the same substrate along with a low-withstand voltage transistor of high-speed operation because the gate insulating film of the high-withstand voltage MIS transistor can be made thin. CONSTITUTION:A high-withstand voltage transistor 15 and a low-withstand voltage transistor 14 are formed on a P-type substrate and an N+ or - drain region 6 is formed between channel and N<+> drain regions 7 of the transistor 15 for making it possible to form the film thickness of a gate oxide film 3 of the transistor 15 in a thickness equal with that of a gate oxide film 3 of the transistor 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、MIS型半導体集積
回路装置の構成に関わり、定電圧出力機能や定電流出力
機能を有する電源用半導体集積回路装置およびサーマル
ヘッドドライバーIC等の高電圧をスイッチングする高
耐圧絶縁ゲート型電界効果トランジスタとそのトランジ
スタを同一基板上に集積した高耐圧半導体集積回路装置
および負荷駆動機能を有する半導体集積回路装置の構成
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a MIS type semiconductor integrated circuit device, and switches high voltage of a semiconductor integrated circuit device for a power supply having a constant voltage output function or a constant current output function and a thermal head driver IC. And a configuration of a high breakdown voltage semiconductor integrated circuit device having the high breakdown voltage insulated gate field effect transistor, a high breakdown voltage semiconductor integrated circuit device having the transistor integrated on the same substrate, and a semiconductor integrated circuit device having a load driving function.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来このような分野のMOS型半導体集
積回路装置としては、ここでは定電圧出力を有する最も
基本的な3端子の電源用半導体集積回路装置を例に取っ
て説明していくと、CMOSで構成され、主には出力ト
ランジスタと基準電圧回路と誤差増幅器と帰還抵抗より
構成され、入力端子(Vin、出力電圧より高く任意も
しくは不安定な電圧源から供給される電源入力)と出力
端子(Vout、3Vや5Vなど)そしてGND端子
(接地)からなる半導体集積回路装置(3端子レギュレ
ータ、ボルテージレギュレータ、Vr等と称する)が知
られている。特に重要な電気的特性としては、動作定格
電圧(Vinの電圧がどこまで高くなっても所望の動作
をするかというもの、7Vから12Vぐらいまでが一般
的、18Vとか24Vとかまで向上できると便利であ
る)と出力電流(Iout、定電圧の出力をどのくらい
の電流値まで出力できるかという電流値。100mA程
度が一般的、300mAから500mAぐらいまで向上
できると便利)がある。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a MOS type semiconductor integrated circuit device in such a field, the most basic three-terminal power supply semiconductor integrated circuit device having a constant voltage output will be described here as an example. , CMOS, mainly composed of an output transistor, a reference voltage circuit, an error amplifier, and a feedback resistor, and an input terminal (Vin, a power supply input higher than the output voltage and supplied from an arbitrary or unstable voltage source) and an output. A semiconductor integrated circuit device (referred to as a three-terminal regulator, a voltage regulator, Vr, or the like) including terminals (Vout, 3V, 5V, etc.) and a GND terminal (ground) is known. Particularly important electrical characteristics are the operation rated voltage (how high the voltage of Vin is, the desired operation is performed, 7V to 12V is general, and it is convenient to be able to improve to 18V or 24V. There is a certain value) and an output current (Iout, a current value indicating to what current value a constant voltage output can be output. About 100 mA is general, and it is convenient to improve from 300 mA to about 500 mA).

【0003】図31般的なMOSトランジスタにおけ
る、ゲート絶縁膜厚(ゲートTox)と一定条件におけ
るgm(MOSのいわゆるトランスコンダクタンス、K
値あるいはドレイン電流のドライバビリテイなどと称さ
れることもあるが、gmはゲートのW/L等で規格化し
た値)の関係と、同時に動作定格電圧の関係を示すグラ
フである。
FIG. 31 In a general MOS transistor, the gate insulating film thickness (gate Tox) and gm (so-called transconductance of MOS, K
Although it is sometimes referred to as a value or a drain current drivability, etc., gm is a graph showing a relationship of a value normalized by W / L of the gate) and an operating rated voltage at the same time.

【0004】MOS型半導体集積回路装置の動作定格電
圧はゲート絶縁膜にかかる電界でほぼ決定される(MO
Sトランジスタのブレークダウン耐圧としてはドレイン
耐圧やパンチスルー耐圧等があるがそれらについては後
述する)、すなわちTDDB(Time Depend
ence Dielectric Breakdow
n、絶縁膜破壊の時間依存性)として充分(10年と言
われている)な信頼性を確保するにはおおむね3MV/
cmの電界強度以下にする必要があるからである。した
がって、図から判るように例えば7V定格の場合ゲート
絶縁膜は250Åあれば充分であるが、24V定格にし
ようとすると800Å以上のゲート絶縁膜にしなければ
ならなくなる。ゆえに図2に示すようにMIS型FET
(Field Effect Transistor)は、高耐圧構造が用いられ
ることになる。図2において基板71の表面にN+ のソ
ース領域72とドレイン領域73が設けられ、N+ ドレ
イン領域73は、濃度の薄いN- 型ドレイン領域74で
囲まれる構造になっている。ソース領域72とN- 型ド
レイン領域74との間の基板71の表面のチャネル領域
上にはゲート酸化膜75を介してゲート電極76が設け
られている。ソース領域72とドレイン領域73の上に
は電極77、78が設けられている。ゲート酸化膜75
は約1000Å程度の膜厚になっており、ドレイン電圧
が高くても破壊しないようになっている。またドレイン
電圧が高い場合の表面接合耐圧を高くするためにN-
ドレイン領域74が設けられている。そうすると、今度
は図31のグラフから判るようにgmの大幅な低下を生
じることになるわけである。
The rated operating voltage of the MOS type semiconductor integrated circuit device is almost determined by the electric field applied to the gate insulating film (MO
The breakdown voltage of the S transistor includes drain withstand voltage and punch through withstand voltage, which will be described later), that is, TDDB (Time Depend).
ence Dielectric Breakdow
n, time dependency of insulation film breakdown) is about 3 MV / to secure sufficient reliability (which is said to be 10 years)
This is because the electric field strength needs to be equal to or lower than cm. Therefore, as can be seen from the figure, in the case of 7V rating, for example, 250 Å is sufficient for the gate insulating film, but in order to make the 24V rating, the gate insulating film must be 800 Å or more. Therefore, as shown in FIG.
(Field Effect Transistor) will have a high breakdown voltage structure. In FIG. 2, an N + source region 72 and a drain region 73 are provided on the surface of a substrate 71, and the N + drain region 73 is surrounded by a lightly doped N type drain region 74. A gate electrode 76 is provided on the channel region on the surface of the substrate 71 between the source region 72 and the N type drain region 74 via a gate oxide film 75. Electrodes 77 and 78 are provided on the source region 72 and the drain region 73. Gate oxide film 75
Has a film thickness of about 1000 Å, so that it does not break even if the drain voltage is high. Further, an N type drain region 74 is provided to increase the surface junction breakdown voltage when the drain voltage is high. Then, as can be seen from the graph of FIG. 31, a large decrease in gm will occur.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以上説明してきたよう
に、このような分野の半導体集積回路装置においては、
定格電圧を高くしようとすると電流駆動能力が低下し、
結果的にMOSトランジスタであればゲートのチャネル
幅(W幅などと称する)を増大しなければならず、素子
面積(チップサイズなどと称する)の増大につながり、
コストの増大になるという問題である。あるいは、チッ
プサイズが大きくなってPKG(半導体集積回路装置の
チップが納まっている外装ケース、プラスチック樹脂や
セラミックでモールドされたDIPやSOTなどと称す
るものである)をひとまわり大きくしないと納まらない
とか、PKGが大きくなると回路基板に組んだ時にも場
所を取ってしまうというような問題、および高いドレイ
ン電圧印加によって発生したホットキャリアがゲート酸
化膜に捕獲され、チャネル電流が経時変化してしまうと
いう信頼性の問題があった。
As described above, in the semiconductor integrated circuit device in such a field,
If you try to increase the rated voltage, the current drive capacity will decrease,
As a result, in the case of a MOS transistor, the channel width (referred to as W width) of the gate must be increased, which leads to an increase in element area (referred to as chip size).
The problem is that the cost will increase. Alternatively, the size of the chip must be increased and the PKG (an outer case in which the chip of the semiconductor integrated circuit device is housed, which is referred to as DIP or SOT molded with plastic resin or ceramic) must be accommodated. , PKG becomes large, it takes up space even when assembled on a circuit board, and reliability that hot carriers generated by high drain voltage application are trapped in the gate oxide film and the channel current changes with time. There was a sex problem.

【0006】また、厚い絶縁膜を高電界動作させるの
で、ゲート絶縁膜が破壊しやすいという課題も有してい
た。さらに、低電圧用半導体装置と同一基板上に設けた
集積回路においては、低電圧用半導体装置のゲート絶縁
膜を高耐圧用半導体装置のゲート絶縁膜と同一に兼ねて
形成すると、製造プロセスが複雑になるだけでなく、低
電圧用半導体装置の駆動能力が厚いゲート絶縁膜によっ
て向上できないために高速動作できないという課題を有
していた。
Further, since the thick insulating film is operated in a high electric field, there is a problem that the gate insulating film is easily broken. Furthermore, in an integrated circuit provided on the same substrate as the low-voltage semiconductor device, if the gate insulating film of the low-voltage semiconductor device is also formed as the gate insulating film of the high-voltage semiconductor device, the manufacturing process becomes complicated. In addition, the driving ability of the low-voltage semiconductor device cannot be improved by the thick gate insulating film, and therefore, there is a problem that it cannot operate at high speed.

【0007】そこで、この発明は従来のこのような課題
を解決するため、単位チャネル幅当たりのチャネル電流
の向上とチャネル電流の経時変化防止にある。さらに、
高品質ゲート絶縁膜の高耐圧の半導体装置を得ることに
ある。さらに、この発明の目的は、高速動作する低電圧
半導体装置と高耐圧半導体装置とを簡単な製造プロセス
で同一基板上に設けた半導体集積回路装置を得ることに
ある。
Therefore, the present invention is to improve the channel current per unit channel width and prevent the channel current from changing over time in order to solve the conventional problems as described above. further,
It is to obtain a semiconductor device with high breakdown voltage of a high quality gate insulating film. A further object of the present invention is to obtain a semiconductor integrated circuit device in which a low-voltage semiconductor device that operates at high speed and a high-voltage semiconductor device are provided on the same substrate by a simple manufacturing process.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明では以下のような手段を採った。第1の手段とし
て、高耐圧絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下、
HVMISFETと言う。High Voltage Metal Insulat
or Semiconductor Field Effect Transistor) におい
て、ゲート絶縁膜の膜厚を100Åから200Åと薄く
するとともに、ゲート電極と重なるドレイン領域の表面
濃度を空乏化しやすい5×1016atoms/cm3
ら5×1018atoms/cm3 の間の濃度に設定し
た。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. As a first means, a high breakdown voltage insulated gate field effect transistor (hereinafter,
It is called HVMISFET. High Voltage Metal Insulat
or Semiconductor Field Effect Transistor), the thickness of the gate insulating film is reduced from 100 Å to 200 Å and the surface concentration of the drain region overlapping with the gate electrode is easily depleted from 5 × 10 16 atoms / cm 3 to 5 × 10 18 atoms The density was set to between 1 / cm 3 .

【0009】第2の手段として、ドレイン領域及びチャ
ネル領域の一部の上に50〜200Åの非常に薄い絶縁
膜を介して高耐圧用の第2のゲート電極を設けるととも
に、ソース領域とチャネル領域の一部の上に100〜2
00Åの非常に薄い絶縁膜を介してゲート電極とを有す
る構造とした。
As a second means, a second gate electrode for high breakdown voltage is provided on a part of the drain region and the channel region through a very thin insulating film of 50 to 200 Å, and the source region and the channel region are provided. On a part of 100-2
The structure has a gate electrode with a very thin insulating film of 00Å.

【0010】第3の手段として、高耐圧半導体装置のド
レイン領域の一部を薄い濃度のドレイン領域で構成し、
ゲート電極と薄い濃度のドレイン領域との間の絶縁膜だ
けを厚くすることにより、高耐圧半導体装置のゲート絶
縁膜を100Åから200Åの間の非常に薄い膜厚にす
る構成とした。
As a third means, a part of the drain region of the high breakdown voltage semiconductor device is formed of a lightly doped drain region,
By thickening only the insulating film between the gate electrode and the drain region having a low concentration, the gate insulating film of the high breakdown voltage semiconductor device has a very thin film thickness between 100Å and 200Å.

【0011】第4の手段として、同一基板上に設けられ
た低電圧用半導体装置と高耐圧用半導体装置のゲート絶
縁膜をともに100Åから200Åの間の同じ膜厚の薄
い絶縁膜を用いる構成とした。第5の手段として、前記
出力トランジスタのゲート絶縁膜厚は同一基板上のその
他のトランジスタ(前記誤差増幅器や基準電圧回路を構
成するトランジスタ類)のゲート絶縁膜の厚みよりすく
なくとも部分的に薄い構造を採るというものである。例
えば、出力トランジスタのゲート絶縁膜厚はVrのVo
utの値で規定するというものである、3VのVout
品ならそれを3MV/cmで除して100Å、5V品な
ら170Å、15V品なら500Åそれぞれ以上とする
ものである。Vinが0Vから立ち上がって所定のVo
utになった時にはVgs(ゲートと基板間にかかる電
位)はVout分そっくりかかるからである。一方、他
のトランジスタのゲート絶縁膜厚は前述したように定格
を3MV/cmで除した値以上を採るというものであ
る、24V定格なら800Å以上である。
As a fourth means, the gate insulating films of the low-voltage semiconductor device and the high-voltage semiconductor device provided on the same substrate both use a thin insulating film having the same thickness between 100Å and 200Å. did. As a fifth means, the gate insulating film thickness of the output transistor is at least partially thinner than the gate insulating film thickness of other transistors (transistors forming the error amplifier or the reference voltage circuit) on the same substrate. It is to collect. For example, the gate insulating film thickness of the output transistor is Vo of Vr.
Vout of 3V, which is defined by the value of ut
If it is a product, it is divided by 3 MV / cm, and 100 Å for 5V products, 170 Å for 5V products and 500 Å for 15V products. Vin rises from 0V and reaches a predetermined Vo
This is because Vgs (the potential applied between the gate and the substrate) is almost equal to Vout when it becomes ut. On the other hand, the gate insulating film thickness of other transistors is equal to or more than the value obtained by dividing the rating by 3 MV / cm as described above, and is 800 Å or more for the 24 V rating.

【0012】第6の手段として、前記出力トランジスタ
のゲート絶縁膜厚はさらにはドレイン耐圧(ゲート端で
のドレイン耐圧、詳しくは後述する)を8MV/cmで
除した値の膜厚以上であるというものである、すなわち
ドレイン耐圧が30Vであれば370Å以上とするとい
うものである。
As a sixth means, the gate insulating film thickness of the output transistor is further equal to or larger than the drain withstand voltage (drain withstand voltage at the gate end, which will be described later in detail) divided by 8 MV / cm. That is, if the drain breakdown voltage is 30 V, it is 370Å or more.

【0013】第7の手段として、前記出力トランジスタ
のゲート絶縁膜は数種類の物質より構成され、多層構造
を有するというものである。詳しくは後述するが例えば
ONO構造(最下層がSiO2 で中間が窒化珪素膜Si
xy 、SiN膜で上層が再びSiO2 である構造)を
採るというものである。さらには、本ONO膜はゲート
電極と基板との間において電界がかかった状態で正の電
界側のSiO2 をONOの反対側のSiO2 より薄くし
ておくものである。つまり、出力トランジスタがPチャ
ネル型MOSであればSi基板側のSiO2 を薄くする
ということである、Nチャネルだとこの反対になる。T
DDB的により有利だからである。
As a seventh means, the gate insulating film of the output transistor is composed of several kinds of materials and has a multilayer structure. Although details will be described later, for example, an ONO structure (the bottom layer is SiO 2 and the middle is a silicon nitride film Si
x N y, it is the upper layer in SiN film is that take structural) a SiO 2 again. Further, in the present ONO film, SiO 2 on the positive electric field side is made thinner than SiO 2 on the opposite side of ONO in a state where an electric field is applied between the gate electrode and the substrate. In other words, if the output transistor is a P-channel type MOS, it means that the SiO 2 on the Si substrate side is thinned. The opposite is true for an N-channel type. T
This is because it is more advantageous in terms of DDB.

【0014】第8の手段として、前記出力トランジスタ
及び他のトランジスタはゲート端のドレイン上のゲート
絶縁膜が部分厚くなっている構造を採るというものであ
る。いわゆるLOCOSプロセス(Local Oxi
dation of Silicon)による素子間分
離のための厚い酸化膜をそのまま使っても良いし、他の
CVDなどによる酸化膜を使用してもかまわないが、い
ま便宜上LOCOSドレイン構造と称する。
As an eighth means, the output transistor and the other transistors have a structure in which the gate insulating film on the drain at the gate end is partially thickened. The so-called LOCOS process (Local Oxi)
A thick oxide film for isolation between elements by the date of silicon may be used as it is, or an oxide film by another CVD or the like may be used, but for convenience sake, it is referred to as a LOCOS drain structure.

【0015】第9の手段として、前記LOCOSドレイ
ン構造の厚い酸化膜直下にはドレインと同導電型のドレ
イン領域よりは濃度の薄い不純物領域(フイールドドー
プドレイン、FDドレイン等と称する)を有し、該FD
ドレインは濃度の濃い不純物領域のドレイン領域端から
1.0μm以上にわたって周囲を囲まれており、該FD
ドレインは素子間分離用の厚い酸化膜(LOCOS酸化
膜)下のいわゆるフイールドドープ領域の同導電型のそ
れとは異なる濃度とし、該FDドレインは反対導電型の
フイールドドープ領域とはある一定の距離以上離して隣
接するというものである。また、濃度の薄い不純物領域
は、前記厚い酸化膜の直下だけでなく、濃度の濃いドレ
イン領域の直下も含む様に形成されていても良い(ウエ
ルドレインと称する) 第10の手段として、前記出力トランジスタ及び他のト
ランジスタはドレインの不純物領域として濃度の薄い領
域を2重構造として有するというものである。いわゆる
DDD(2重拡散構造、Double Diffuse
d Drain)構造を採るというものである。濃度の
薄い領域を薄いドレインと称する。
As a ninth means, immediately below the thick oxide film of the LOCOS drain structure, there is an impurity region having a lower concentration than the drain region of the same conductivity type as the drain (referred to as field-doped drain, FD drain, etc.), The FD
The drain is surrounded by a region of 1.0 μm or more from the end of the drain region of the high-concentration impurity region.
The drain has a concentration different from that of the same conductivity type of the so-called field-doped region under the thick oxide film (LOCOS oxide film) for element isolation, and the FD drain has a certain distance or more from the field-doped region of the opposite conductivity type. They are separated and adjacent to each other. Further, the impurity region having a low concentration may be formed not only immediately below the thick oxide film but also immediately below the drain region having a high concentration (referred to as a well drain). Transistors and other transistors have a low concentration region as a double structure as an impurity region of a drain. So-called DDD (double diffusion structure, Double Diffuse)
d Drain) structure. A region having a low concentration is called a thin drain.

【0016】第11の手段として、前記薄いドレインと
反対導電型のフイールドドープ領域とは1μm以上離し
て隣接するものとするというものである。
As an eleventh means, the thin drain and the field-doped region of the opposite conductivity type are adjacent to each other with a distance of 1 μm or more.

【0017】[0017]

【作用】第1〜4の手段を採ることで、高耐圧MISF
ETにおいては、ゲート絶縁膜が200Åより薄い絶縁
膜で形成されているために単位チャネル幅当たりのチャ
ネル電流を向上できる。さらに、高耐圧が印加されるド
レイン領域上の絶縁膜も同様に200Åより薄い絶縁膜
で形成されているために、ホットエレクトロンの捕獲も
されにくく、また、捕獲された場合のチャネル電流への
影響も小さくなるために信頼性の向上がはかれる。
The high withstand voltage MISF is achieved by adopting the first to fourth means.
In ET, since the gate insulating film is formed of an insulating film thinner than 200Å, the channel current per unit channel width can be improved. Furthermore, since the insulating film on the drain region to which a high breakdown voltage is applied is also formed of an insulating film thinner than 200Å, it is difficult for hot electrons to be captured and the influence on the channel current when captured is high. Since it is also smaller, the reliability can be improved.

【0018】また、同一基板上に設ける低電圧用半導体
装置のゲート絶縁膜も薄い絶縁膜で兼ねて構成できるた
めにプロセスが簡単であるとともに、低電圧用半導体装
置の高速動作を可能にする作用がある。第5の手段を採
ることで、該出力トランジスタのgmを他のトランジス
タより大きくとることが可能となり、したがってW幅を
大幅に低減でき、該Vrのような半導体集積回路装置の
大きさ(表面積、チップサイズ)において多くの割合を
占める出力トランジスタの領域の面積を節約できその結
果チップサイズを節約でき製造コスト低減及び場所をと
らなくすることを可能とするというものである。
Further, since the gate insulating film of the low-voltage semiconductor device provided on the same substrate can also be constituted by a thin insulating film, the process is simple, and the low-voltage semiconductor device can operate at high speed. There is. By adopting the fifth means, the gm of the output transistor can be made larger than the other transistors, and therefore the W width can be significantly reduced, and the size (surface area, Vr) of the semiconductor integrated circuit device such as Vr can be reduced. The area of the output transistor, which occupies a large proportion in the chip size), can be saved, and as a result, the chip size can be saved, the manufacturing cost can be reduced, and the space can be saved.

【0019】第6の手段を採ることで、MOS型半導体
集積回路装置で問題になりがちなESD耐量(Elec
tro Static Destroy、対静電気耐
圧)を充分確保可能するというものである。つまり、動
作定格24Vの前記のようなVr半導体集積回路装置を
考えてみると、定格24Vであるから出力トランジスタ
や他の回路要素すべてを構成するトランジスタの耐圧は
余裕をみて26V程度でなければならない(これを絶対
最大定格と称することがある)、そうすると対ESD保
護用ダイオード、図17のD1からD3、の耐圧はそれ
より高くなければならないから28V程度必要となる、
そうすると出力トランジスタも他のトランジスタもドレ
イン耐圧は30V程度必要となる、ゲート絶縁膜がES
D破壊で最も破壊されるところなので、この30Vを8
MV/cmで除して370Å以上の膜厚とするものであ
る。こうすることで、ゲート絶縁膜より先にドレイン耐
圧、ドレイン耐圧より先に保護ダイオードがブレークダ
ウンして半導体集積回路装置をESDストレスより保護
するものである。
By adopting the sixth means, the ESD tolerance (Elec) which tends to be a problem in the MOS type semiconductor integrated circuit device.
It is possible to sufficiently secure the tro Static Destroy (electrostatic breakdown voltage). In other words, considering the above-mentioned Vr semiconductor integrated circuit device having an operating rating of 24V, since the rating is 24V, the breakdown voltage of the output transistor and the transistors forming all other circuit elements must be about 26V with a margin. (This may be referred to as an absolute maximum rating.) Then, the withstand voltage of the ESD protection diode, D1 to D3 in FIG. 17, must be higher than that, and thus about 28V is required.
Then, both the output transistor and the other transistors need a drain breakdown voltage of about 30V.
This 30V is 8 because it is the most destroyed by D destruction.
The thickness is divided by MV / cm to obtain a film thickness of 370Å or more. By doing so, the drain breakdown voltage is provided before the gate insulating film, and the protection diode is broken down before the drain breakdown voltage to protect the semiconductor integrated circuit device from the ESD stress.

【0020】第7の手段を採ることで、SiN膜は単位
膜厚当りの比誘電率はSiO2 の約2倍なので、トータ
ルの膜厚が同じであれば、ONO構造のほうがSiO2
一層のトランジスタより大きいgmが得られ、さらに出
力トランジスタの面積縮小が可能となる。ところで、S
iN膜は耐久性的最大電界はSiO2 膜と同様に考えら
れるが、リーク電流(耐圧)の流れ方のメカニズムは大
きく異なる、すなわちSiO2 がFN電流(Fowle
rーNordheim)であるのに対してSiNはPo
olーFrenkel型の電導を示す、このことは一旦
なんらかの拍子に電流経路が生じるとその部分は以降ず
っと導通経路となってしまうことを意味する。したがっ
て、SiNを使用する場合SiO2 でサンドイッチにす
ることではじめて優位性が発揮できるものである。
[0020] By taking the seventh means, the SiN film dielectric constant per unit film thickness of approximately twice the SiO 2, if the total film thickness of the same, more of the ONO structure is SiO 2
A gm larger than that of one transistor can be obtained, and the area of the output transistor can be further reduced. By the way, S
The maximum durable electric field of the iN film is considered to be the same as that of the SiO 2 film, but the mechanism of the leak current (breakdown voltage) flow is greatly different, that is, the SiO 2 has a FN current (Fowle).
r-Nordheim) while SiN is Po
It shows ol-Frenkel type conductivity, which means that once a current path occurs in some beat, that part becomes a conductive path hereafter. Therefore, when SiN is used, the advantage can be exhibited only by sandwiching with SiO 2 .

【0021】第8の手段を採ることで、所望の定格を実
現するための所望のトランジスタ耐圧が実現可能となる
ものである。MOSトランジスタのブレークダウン耐圧
を決定している要因としては、大きく3つがあげられ
る、1つ目はパンチスルー耐圧である。これはゲート長
(L長、ゲート長等と称する)を充分長くとれば良いこ
となので今は考えなくてよい。2つ目はゲート端でのい
わゆるドレイン耐圧である。トランジスタがオフ状態を
考えるとドレインにかかった電界で基板側に伸びた空乏
層はゲートがオフなので基板に対してアキュムレート側
にはたらき空乏層の伸びを制限してしまう。したがっ
て、ここでのブレークダウンが最も早く起こるものであ
る。3つ目はドレイン領域のゲート側でない反対側の接
合である。フイールドドープとの接合である。ここで
は、フイールドドープの濃度が主に接合耐圧を決定す
る。さて、ドレイン耐圧であるが、該部分の絶縁膜を厚
くすることで前記ゲートが基板に対してアキュムレート
にはたらく度合を軽減して所望のドレイン耐圧実現可能
とするものである。
By adopting the eighth means, a desired transistor breakdown voltage for achieving a desired rating can be realized. There are three major factors that determine the breakdown withstand voltage of a MOS transistor. The first is the punch-through withstand voltage. This does not need to be considered now because the gate length (referred to as L length, gate length, etc.) need only be sufficiently long. The second is the so-called drain breakdown voltage at the gate end. Considering the off state of the transistor, the depletion layer extended to the substrate side by the electric field applied to the drain has its gate turned off, so that it acts on the accumulation side with respect to the substrate and limits the extension of the depletion layer. Therefore, the breakdown here is the earliest. The third is a junction on the opposite side of the drain region from the gate side. It is a junction with a field dope. Here, the concentration of the field dope mainly determines the junction breakdown voltage. Now, regarding the drain breakdown voltage, by increasing the thickness of the insulating film in that portion, the degree to which the gate acts on the substrate in accumulating is reduced and the desired drain breakdown voltage can be realized.

【0022】第9の手段を採ることで、前述したように
今度はドレインとフイールドドープの接合のブレークダ
ウンを考えなければならないが、フイールドドープの濃
度をあまり下げてしまうと充分な素子間分離耐圧が得ら
れなくなる、そこでこのようにある一定の距離以上離す
ことで接合耐圧と素子間分離耐圧の両立を可能としたも
のである。また、LOCOSドレイン構造では熱処理が
追加されることがないので、スレッショルド(VTH)
制御用に導入されたチャネル領域の不純物プロファイル
が容易にくずれることなく、良好な低VTHのトランジ
スタが実現可能とするものである。さらには、LOCO
Sドレイン構造におけるFDドレインを分離用のフイー
ルドドープと別に形成することで、ドレインのシリーズ
抵抗増加も防ぐことを可能とするものである。
By adopting the ninth means, it is necessary to consider the breakdown of the junction between the drain and the field dope as described above. However, if the concentration of the field dope is lowered too much, a sufficient isolation breakdown voltage between elements can be obtained. Therefore, it is possible to achieve both the junction breakdown voltage and the element isolation breakdown voltage by separating them by a certain distance in this way. Further, since no heat treatment is added in the LOCOS drain structure, the threshold (VTH)
The impurity profile of the channel region introduced for control does not easily collapse, and a good low VTH transistor can be realized. Furthermore, LOCO
By forming the FD drain in the S drain structure separately from the field dope for isolation, it is possible to prevent the series resistance of the drain from increasing.

【0023】第10の手段を採ることで、前記薄いドレ
インがやはり今度はドレイン側での空乏層の伸びを良好
なものとし、同様所望のドレイン耐圧を実現可能とする
ものである。L長の増加がなくさらに面積縮小を可能と
するものである。第11の手段を採ることで、DDD構
造においても同様今度はドレインとフイールドドープの
接合のブレークダウンを考えなければならないが、フイ
ールドドープの濃度をあまり下げてしまうと充分な素子
間分離耐圧(フイールドのVTH)が得られなくなる、
そこでこのようにある一定距離以上離すことで接合耐圧
と素子間分離耐圧の両立を可能としたものである。
By adopting the tenth means, the thin drain can improve the depletion layer on the drain side this time as well, and the desired drain breakdown voltage can be realized. It is possible to further reduce the area without increasing the L length. By adopting the eleventh means, it is necessary to consider the breakdown of the junction between the drain and the field dope in the DDD structure as well, but if the concentration of the field dope is reduced too much, a sufficient isolation breakdown voltage (field isolation) is obtained. VTH) of
Therefore, it is possible to achieve both the junction breakdown voltage and the element isolation breakdown voltage by separating them by a certain distance or more.

【0024】[0024]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、第1の実施例の低耐圧トランジスタ1
4と高耐圧トランジスタ15とを同一基板1の表面に設
けた集積回路の断面図である。トランジスタ14、15
は共に絶縁ゲート電界効果トランジスタで構成されてお
り、図1の場合は、P型シリコン基板表面に設けられた
低耐圧と高耐圧のMOSトランジスタに関する例であ
る。低耐圧とは電源電圧を含むそれ以下の電圧で動作、
印加されることである。具体的には通常の5V電源、あ
るいは3V電源、あるいは1.5V電源の場合のその電
圧によって動作することをいう。高耐圧は、電源電圧よ
り高い電圧が印加される状態のことをいい、具体的に
は、電源電圧が5Vであれば、この倍の電圧である10
V以上の電圧範囲での動作をいう。低耐圧MOSトラン
ジスタ14は、P型シリコン基板1の表面に約150Å
のシリコン酸化膜(SiO2 膜)からなるゲート絶縁膜
3を介して、多結晶シリコン膜のゲート電極12を構成
し、ゲート電極12に対して自己整合的にN+ 型ソース
領域8、N+ 型ドレイン領域11、N- 型ソース領域9
及びN- 型ドレイン領域10が基板1の表面に設けられ
ている。低電圧用MOSトランジスタは、信号処理用ロ
ジックに用いられることが多いので、高速動作をする必
要がある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a low breakdown voltage transistor 1 of the first embodiment.
4 is a cross-sectional view of an integrated circuit in which 4 and a high breakdown voltage transistor 15 are provided on the surface of the same substrate 1. FIG. Transistors 14 and 15
Are both insulated gate field effect transistors, and FIG. 1 shows an example of a low breakdown voltage and high breakdown voltage MOS transistor provided on the surface of a P-type silicon substrate. Low breakdown voltage operates at a voltage lower than that including the power supply voltage,
Is to be applied. Specifically, it means to operate by the voltage of a normal 5V power source, a 3V power source, or a 1.5V power source. The high breakdown voltage refers to a state in which a voltage higher than the power supply voltage is applied, and specifically, if the power supply voltage is 5 V, this voltage is double this voltage.
It refers to the operation in the voltage range of V or higher. The low withstand voltage MOS transistor 14 is approximately 150 Å on the surface of the P-type silicon substrate 1.
The gate electrode 12 made of a polycrystalline silicon film is formed through the gate insulating film 3 made of a silicon oxide film (SiO 2 film) of the above, and the N + type source regions 8 and N + are self-aligned with the gate electrode 12. Type drain region 11, N type source region 9
And N -type drain region 10 is provided on the surface of the substrate 1. Since the low-voltage MOS transistor is often used for signal processing logic, it needs to operate at high speed.

【0025】従って、短い時間でソース領域8からドレ
イン領域11へキャリアである電子が動くことが望まし
い。そのために、一般的には、ソース領域とドレイン領
域との間の半導体基板表面であるチャネル領域の長さ、
即ち、チャネル長を短く形成する。
Therefore, it is desirable that electrons, which are carriers, move from the source region 8 to the drain region 11 in a short time. Therefore, in general, the length of the channel region, which is the semiconductor substrate surface between the source region and the drain region,
That is, the channel length is shortened.

【0026】図1に設けられているN- 型のソース領域
9及びドレイン領域10は、チャネル長を短くした場合
に発生するホットキャリアによるトランジスタの劣化を
防ぐために設けられている。従って、チャネル長が2μ
m以上と長い場合、電源電圧が3V以下と小さい電圧の
場合は、ホットエレクトロンによる劣化は少ないため
に、N- 型のソース領域9及びドレイン領域10は必要
としない。ゲート絶縁膜3はゲート電極12に5V印加
された場合、10年以上破壊しない膜厚である約150
Åが選ばれている。破壊はゲート絶縁膜3に印加される
電界を約3.5MV/cm以下程度に設定しておけばよ
い。
The N type source region 9 and drain region 10 provided in FIG. 1 are provided to prevent deterioration of the transistor due to hot carriers generated when the channel length is shortened. Therefore, the channel length is 2μ
When the power supply voltage is as long as 3 m or less and when the power supply voltage is as low as 3 V or less, the N type source region 9 and the drain region 10 are not necessary because deterioration due to hot electrons is small. The gate insulating film 3 has a thickness of about 150, which does not break down for 10 years or more when 5 V is applied to the gate electrode 12.
Å is selected. For breakdown, the electric field applied to the gate insulating film 3 may be set to about 3.5 MV / cm or less.

【0027】次に、本発明にとって重要な高耐圧MOS
トランジスタ15の構造について説明する。高耐圧MO
Sトランジスタ15も低耐圧トランジスタ14と同様に
P型シリコン基板1の表面に設けられている。低電圧M
OSトランジスタと構造的に異なっているのは、高耐圧
特性にするために、ドレイン領域の一部を薄い濃度のN
±型ドレイン領域6を設けるとともに、その上の絶縁膜
2をフィールド絶縁膜としてゲート絶縁膜3より厚い膜
厚にしている。N±型とは、N型不純物濃度がN+ 型で
示した不純物濃度に比べて低く、またN- 型で示した不
純物濃度より高い不純物濃度であることを意味し、ここ
ではN型の不純物濃度がN+ 型>N±型>N- 型の関係
で表わされる不純物濃度をN±型と定義する。
Next, a high breakdown voltage MOS which is important for the present invention.
The structure of the transistor 15 will be described. High breakdown voltage MO
The S transistor 15 is also provided on the surface of the P-type silicon substrate 1 like the low breakdown voltage transistor 14. Low voltage M
The structural difference from the OS transistor is that a part of the drain region has a low concentration of N in order to obtain high breakdown voltage characteristics.
The ± -type drain region 6 is provided, and the insulating film 2 thereabove is used as a field insulating film and is thicker than the gate insulating film 3. The N ± type means that the N type impurity concentration is lower than the impurity concentration shown by the N + type and is higher than the impurity concentration shown by the N type. The impurity concentration represented by the relationship of N + type> N ± type> N type is defined as N ± type.

【0028】ゲート絶縁膜3は、低耐圧用トランジスタ
14と同じ膜厚の100Å〜200Åの酸化膜で形成さ
れている。例えば、ドレイン領域7に電源電圧の10倍
の大きさの50Vの高圧が印加されたとしても、ゲート
酸化膜3に接した薄い濃度のドレイン領域6が空乏化す
るために、直接50Vがゲート絶縁膜3に印加されない
ようになっている。ドレイン領域7に印加された高電圧
50Vは、ゲート絶縁膜3ではなくて、薄い濃度のN±
ドレイン領域6の上に設けられているフィールド絶縁膜
に印加される。
The gate insulating film 3 is formed of an oxide film having a film thickness of 100 Å to 200 Å which is the same as that of the low breakdown voltage transistor 14. For example, even if a high voltage of 50 V, which is 10 times the power supply voltage, is applied to the drain region 7, the drain region 6 having a low concentration in contact with the gate oxide film 3 is depleted, so that 50 V is directly applied to the gate insulation. It is designed not to be applied to the membrane 3. The high voltage of 50 V applied to the drain region 7 is applied not to the gate insulating film 3 but to the lightly doped N ±
It is applied to the field insulating film provided on the drain region 6.

【0029】従って、ゲート絶縁膜3の膜厚はゲート電
極13に電源電圧が印加された場合に、10年以上破壊
しない膜厚に設計しておけばよい。電源電圧が5Vであ
れば低耐圧トランジスタと同じであるから、約150Å
程度と薄い膜厚にすることができる。N±ドレイン領域
6の濃度が全体的に濃く、例えば1019atoms/c
2 以上と濃い場合には、ドレイン電圧がそのまま殆ど
ゲート絶縁膜3に印加されてしまうので、ゲート絶縁膜
は破壊しない約1000Å以上の膜厚にせざるをえな
い。
Therefore, the thickness of the gate insulating film 3 may be designed so that it will not be destroyed for 10 years or more when a power supply voltage is applied to the gate electrode 13. If the power supply voltage is 5V, it is the same as the low breakdown voltage transistor, so about 150Å
It can be made as thin as a film. The concentration of the N ± drain region 6 is high as a whole, for example, 10 19 atoms / c
When it is as high as m 2 or more, the drain voltage is almost applied to the gate insulating film 3 as it is, so that the gate insulating film must be thicker than about 1000 Å at which it is not destroyed.

【0030】本発明の高耐圧用MOSトランジスタは、
ゲート酸化膜3の下及びその近傍の薄いドレイン領域6
の濃度を1018atoms/cm2 と薄い濃度とするこ
とで、ドレイン電圧をゲート絶縁膜3に直接印加しない
ようにしてゲート絶縁膜3の薄膜化を可能にした。ゲー
ト絶縁膜3を非常に薄くできるので、図1のように低耐
圧・低電圧用トランジスタ14と高耐圧・高電圧用トラ
ンジスタ15と同一基板1の表面に容易に形成できる。
図3は、同一基板上に電源電圧VDD駆動トランジスタ
と電源電圧の2倍以上の高耐圧トランジスタとを設けた
集積回路の簡単な電気回路図である。例えば、サーマル
ヘッドドライバーICである。高耐圧トランジスタ40
とそのゲート電圧を制御する制御回路が1チップになっ
ている。制御回路は5Vの電源電圧で動作している。高
耐圧トランジスタ40のドレイン領域には負荷R(サー
マルヘッド)を介して高電圧50Vが印加されている。
The high breakdown voltage MOS transistor of the present invention is
Thin drain region 6 under and near the gate oxide film 3
By the concentration of 10 18 atoms / cm 2 and a low concentration, allowed the thickness of the gate insulating film 3 so as not to directly apply the drain voltage to the gate insulating film 3. Since the gate insulating film 3 can be made very thin, the low breakdown voltage / low voltage transistor 14 and the high breakdown voltage / high voltage transistor 15 can be easily formed on the surface of the same substrate 1 as shown in FIG.
FIG. 3 is a simple electric circuit diagram of an integrated circuit in which a power supply voltage VDD drive transistor and a high breakdown voltage transistor having twice or more the power supply voltage are provided on the same substrate. For example, a thermal head driver IC. High voltage transistor 40
And a control circuit for controlling the gate voltage is one chip. The control circuit operates at a power supply voltage of 5V. A high voltage of 50 V is applied to the drain region of the high breakdown voltage transistor 40 via a load R (thermal head).

【0031】図3に示したような回路においては、高耐
圧トランジスタ40がOFF状態の時、ドレイン電極に
50Vの高電圧が印加される。従って、高耐圧特性が求
められる。一方、高耐圧トランジスタ40がON状態の
場合、ドレイン電極はほぼVssのグランド電位になっ
てしまうので、高耐圧は印加されない。したがって、O
FF状態の時のみ高耐圧特性を満足すればよい。サーマ
ルヘッドICの場合、負荷Rであるサーマルヘッドに1
0mA以上の大電流を流す必要がある。一般的にMOS
トランジスタは電流駆動能力が低い。しかし、本発明の
高耐圧MOSトランジスタを用いれば、ゲート絶縁膜を
非常に薄くできるために電流駆動能力を小面積で得るこ
とができる。高耐圧トランジスタのゲート絶縁膜はシリ
コン酸化膜ではなく窒化酸化膜でもよいし、酸化膜と窒
化膜との複合膜でもよい。
In the circuit shown in FIG. 3, when the high breakdown voltage transistor 40 is in the OFF state, a high voltage of 50 V is applied to the drain electrode. Therefore, high breakdown voltage characteristics are required. On the other hand, when the high breakdown voltage transistor 40 is in the ON state, the drain electrode has a ground potential of approximately Vss, so that the high breakdown voltage is not applied. Therefore, O
It suffices to satisfy the high breakdown voltage characteristics only in the FF state. In the case of a thermal head IC, 1 for the thermal head that is the load R
It is necessary to pass a large current of 0 mA or more. Generally MOS
The transistor has a low current drive capability. However, if the high breakdown voltage MOS transistor of the present invention is used, the gate insulating film can be made very thin, so that the current driving capability can be obtained in a small area. The gate insulating film of the high breakdown voltage transistor may be a nitride oxide film instead of a silicon oxide film, or may be a composite film of an oxide film and a nitride film.

【0032】図4は、高耐圧トランジスタのドレイン電
圧のブレイクダウン電圧及びドレイン電流に対するゲー
ト電圧の電流駆動能力K値のゲート酸化膜厚依存性を示
した図である。ゲート酸化膜3を薄くすることにより、
ドレイン耐圧を減少させずに電流駆動能力K値を大きく
することができることを示している。電流駆動能力は一
般に、ゲート酸化膜厚を半分にすると倍に増大できる。
本発明の高耐圧MOSトランジスタは、ゲート酸化膜の
薄膜化に対して電流駆動能力K値の増加率がゆるい。そ
の理由は、高耐圧にするために、チャネル領域に薄いド
レイン領域6及び薄い濃度のソース領域4が電流通路に
対して直列に接続しているからである。
FIG. 4 is a diagram showing the gate oxide film thickness dependency of the current driving capability K value of the gate voltage with respect to the breakdown voltage of the drain voltage and the drain current of the high breakdown voltage transistor. By thinning the gate oxide film 3,
It shows that the current drivability K value can be increased without decreasing the drain breakdown voltage. Current drive capability can generally be doubled by halving the gate oxide thickness.
The high withstand voltage MOS transistor of the present invention has a slow increase rate of the current driving capability K value as the gate oxide film is made thinner. The reason is that a thin drain region 6 and a thin source region 4 are connected in series to the current path in the channel region in order to achieve a high breakdown voltage.

【0033】図5は、第2の実施例の高耐圧MOSトラ
ンジスタの断面図である。電流通路に直接に接続してい
る高耐圧用の薄い濃度のソース領域4又は薄い濃度のド
レイン領域6を改善して低抵抗化した構造にして、さら
に、電流駆動能力を向上した高耐圧トランジスタの断面
図である。ソース領域5は、低耐圧トランジスタと同じ
+ 型拡散領域で形成されている。ドレイン領域は高い
ドレイン電圧印加に耐えられるように高耐圧構造になっ
ている。ゲート絶縁膜3と接する又は近傍のドレイン領
域は高耐圧特性にするために薄い濃度のN型ドレイン領
域42で形成されている。このN- 型ドレイン領域42
は、ドレイン電極を形成する濃い濃度のN+ 型ドレイン
領域7とチャネル領域との間に形成されている。N-
ドレイン領域42の上にはフィールド酸化膜2が形成さ
れている。図5の高耐圧トランジスタの特徴は、薄い濃
度N- 型ドレイン領域42の内側に1019atoms/
cm2 程度に濃い濃度のN±型ドレイン領域41が設け
られていることである。このN±型ドレイン領域41
は、厚いフィールド酸化膜2の下側に設けられている。
フィールド酸化膜2のバーズビーク領域と呼ばれている
傾斜部分には設けられていない。N- 型ドレイン領域4
2及びN±型ドレイン領域41はフィールド酸化膜2に
対して共に自己整合的に設けられている。図5のような
高耐圧トランジスタ構造にすることにより、チャネル領
域に接続されるシリース抵抗が小さくなる。従って、さ
らに、ゲート電圧のチャネルドレイン領域、電流駆動能
力が向上する。
FIG. 5 is a sectional view of a high voltage MOS transistor according to the second embodiment. A high breakdown voltage source region 4 or a thin concentration drain region 6 for high breakdown voltage, which is directly connected to a current path, is improved to have a low resistance structure. FIG. The source region 5 is formed of the same N + type diffusion region as the low breakdown voltage transistor. The drain region has a high breakdown voltage structure so as to withstand a high drain voltage application. The drain region in contact with or in the vicinity of the gate insulating film 3 is formed of a lightly doped N-type drain region 42 in order to obtain high breakdown voltage characteristics. This N type drain region 42
Are formed between the heavily doped N + type drain region 7 forming the drain electrode and the channel region. A field oxide film 2 is formed on the N type drain region 42. Wherein the high breakdown voltage transistor of Figure 5, a low concentration N - 10 19 inside the type drain region 42 atoms /
That is, the N ± type drain region 41 having a high concentration of about cm 2 is provided. This N ± type drain region 41
Are provided under the thick field oxide film 2.
It is not provided in the inclined portion of the field oxide film 2 called the bird's beak region. N type drain region 4
The 2 and N ± type drain regions 41 are both provided in self-alignment with the field oxide film 2. By using the high breakdown voltage transistor structure as shown in FIG. 5, the series resistance connected to the channel region becomes small. Therefore, the channel drain region of the gate voltage and the current driving capability are further improved.

【0034】図6は、第3の実施例の高耐圧MOSトラ
ンジスタの断面図である。ゲート絶縁膜53は、100
Å〜200Åと非常に薄い膜厚で形成されている。従っ
て、N- 型ソース領域52とN- 型ドレイン領域55と
の間のチャネル領域の抵抗は非常に小さくできる。さら
に、高耐圧トランジスタの電流駆動能力を向上するため
には、チャネル領域に直列に配置された薄い濃度のソー
ス領域52及びドレイン領域55の低抵抗化が必要とな
る。図5の高耐圧トランジスタは、薄い濃度のドレイン
領域55の一部とN+ 型ドレイン領域57とを覆うよう
に深いN- 型ドレイン領域56を形成している。深い領
域56を設けることによりドレイン抵抗は減少できる。
特に、N- 型ドレイン領域55及びN+ 型ドレイン領域
57はフィールド酸化膜2と自己整合的に形成されてい
るため、その接続領域の抵抗が高い欠点がある。図5の
ようにN- 型ドレイン領域55とN+ 型ドレイン領域5
7との接続領域をこの深いN- 型ドレイン領域56で囲
むことでこの高抵抗の欠点を解決している。
FIG. 6 is a sectional view of a high voltage MOS transistor according to the third embodiment. The gate insulating film 53 is 100
It is formed with a very thin film thickness of Å ~ 200Å. Therefore, the resistance of the channel region between the N type source region 52 and the N type drain region 55 can be made very small. Further, in order to improve the current driving capability of the high breakdown voltage transistor, it is necessary to reduce the resistance of the source region 52 and the drain region 55, which are arranged in series in the channel region and have a low concentration. In the high breakdown voltage transistor of FIG. 5, a deep N type drain region 56 is formed so as to cover a part of the lightly doped drain region 55 and the N + type drain region 57. The drain resistance can be reduced by providing the deep region 56.
In particular, since the N type drain region 55 and the N + type drain region 57 are formed in self-alignment with the field oxide film 2, there is a drawback that the resistance of the connection region is high. As shown in FIG. 5, the N -type drain region 55 and the N + -type drain region 5 are formed.
By enclosing the connection region with 7 with this deep N type drain region 56, this drawback of high resistance is solved.

【0035】また、ソース領域の構造はドレイン領域の
構造と異なるように形成されている。低耐圧トランジス
タにおいても、サブミクロンの長さでチャネル長を形成
する場合、電源電圧が5Vと低い電圧であってもホット
エレクトロン発生による劣化が問題となる。そこで、L
DD(Lightly Doped Drain)構造と呼ばれるトランジス
タを用いらざるをえなくなっている。図5に示した本発
明の高耐圧トランジスタは、ソース領域をこのLDD構
造にしている。即ち、ソース領域を低耐圧トランジスタ
と同じ構造に形成することで同一基板上に容易に形成で
きる。N- 型ソース領域52の長さは非常に短いので、
電流駆動能力低下の原因とはならない。
Further, the structure of the source region is formed differently from the structure of the drain region. Even in the low breakdown voltage transistor, when the channel length is formed with a length of submicron, deterioration due to generation of hot electrons becomes a problem even if the power supply voltage is as low as 5V. So L
There is no choice but to use a transistor called a DD (Lightly Doped Drain) structure. In the high breakdown voltage transistor of the present invention shown in FIG. 5, the source region has this LDD structure. That is, by forming the source region in the same structure as the low breakdown voltage transistor, it can be easily formed on the same substrate. Since the length of the N type source region 52 is very short,
It does not cause a decrease in current drive capability.

【0036】図6において、深い薄い濃度のN- 型ドレ
イン領域56は、フィールド酸化膜2と自己整合的に設
けられる。即ち、フィールド酸化膜2をマスクにしてリ
ンのような拡散係数の大きな不純物とヒ素のような拡散
係数の小さな不純物とを同時にイオン注入することによ
り、深いN- 型ドレイン領域56と浅い濃いドレイン領
域57とがフィールド酸化膜2に対して共に自己整合的
に形成される。従って、全てのドレイン領域55、56
及び57がフィールド酸化膜2に対して自己整合的に形
成されている。
In FIG. 6, a deep and thin N type drain region 56 is provided in self-alignment with the field oxide film 2. That is, by using the field oxide film 2 as a mask and simultaneously implanting an impurity having a large diffusion coefficient such as phosphorus and an impurity having a small diffusion coefficient such as arsenic, a deep N type drain region 56 and a shallow deep drain region 56 are formed. 57 and 57 are formed in self-alignment with the field oxide film 2. Therefore, all drain regions 55, 56
And 57 are formed in self-alignment with the field oxide film 2.

【0037】図7(a)、(b)は、本発明の高耐圧ト
ランジスタが100Å〜200Åのゲート絶縁膜で高耐
圧特性が得られる原理を示した高耐圧MOSトランジス
タの一部の断面図である。まず(a)から説明すると、
ゲート絶縁膜3と薄い濃度のN- 型ドレイン領域6とが
接している近傍の断面図である。ドレイン電圧として5
0Vのような大きな電圧が印加すると、基板1とN-
ドレイン領域6との間には、50Vの逆バイアス印加状
態の空乏層が形成される。基板1の側には空乏層61が
形成され、N- 型ドレイン領域6の側には空乏層62が
形成される。空乏層はゲート絶縁膜3と同様に電気的に
は非常に高抵抗領域である。図7(a)のように、ゲー
ト絶縁膜3の下及びフィールド絶縁膜2のバーズビーク
(傾斜部)の一部の下は完全に空乏化している。従っ
て、ドレイン電圧50Vは空乏層端であるB点までしか
印加されない。B点の上の絶縁膜の膜厚は図のようにフ
ィールド絶縁膜とゲート絶縁膜との間の厚い膜厚である
ため、耐圧が高い。B点の上の膜厚がドレイン電圧に対
して約3.5MV/cm以下になるようにN- 型ドレイ
ン領域6及びフィールド絶縁膜2の膜厚を設定すればよ
い。50Vの場合、フィールド絶縁膜2の膜厚は200
0Å、N- 型ドレイン領域の濃度は1018atoms/
cm2 以下に設定しておく必要がある。
FIGS. 7A and 7B are sectional views of a part of a high breakdown voltage MOS transistor showing the principle that the high breakdown voltage transistor of the present invention can obtain high breakdown voltage characteristics with a gate insulating film of 100 Å to 200 Å. is there. First, from (a),
FIG. 6 is a cross-sectional view in the vicinity where the gate insulating film 3 and the lightly doped N type drain region 6 are in contact with each other. 5 as drain voltage
When a large voltage such as 0 V is applied, a depletion layer of 50 V in a reverse bias applied state is formed between the substrate 1 and the N type drain region 6. A depletion layer 61 is formed on the substrate 1 side, and a depletion layer 62 is formed on the N type drain region 6 side. The depletion layer is an electrically high resistance region similarly to the gate insulating film 3. As shown in FIG. 7A, the portion under the gate insulating film 3 and a portion of the bird's beak (slope portion) of the field insulating film 2 are completely depleted. Therefore, the drain voltage of 50 V is applied only to the point B which is the end of the depletion layer. Since the insulating film above the point B is a thick film between the field insulating film and the gate insulating film as shown in the figure, the breakdown voltage is high. The film thicknesses of the N type drain region 6 and the field insulating film 2 may be set so that the film thickness above the point B is about 3.5 MV / cm or less with respect to the drain voltage. In the case of 50V, the film thickness of the field insulating film 2 is 200
0 Å, N -type drain region concentration is 10 18 atoms /
It must be set to cm 2 or less.

【0038】また、図7(b)のように、図7(a)2
の厚い絶縁膜がなくても良い。なぜなら、図7(b)に
示したように、空乏層がゲート電極直下よりN+ 型ドレ
イン領域の方にのびており、高電圧はC点とゲート電極
端の間に印加される。従って、ゲート絶縁膜3の膜厚に
直接、高電圧が印加されるわけではなく、実膜厚より厚
い膜厚に高電圧がかかることになる。ゲート酸化膜直下
におけるN+ 型ドレイン領域7と基板との接合はゲート
電極直下から離し、C点とゲート電極端の距離(膜厚)
がドレイン電圧に対して約3.5MV/cm以下になる
ようにN- 型ドレイン領域6の濃度及び基板との接合位
置を設定すればよい。
Further, as shown in FIG. 7 (b), FIG.
Need not have a thick insulating film. This is because, as shown in FIG. 7B, the depletion layer extends to the N + type drain region from directly below the gate electrode, and the high voltage is applied between the point C and the gate electrode end. Therefore, the high voltage is not directly applied to the film thickness of the gate insulating film 3, but the high voltage is applied to the film thickness larger than the actual film thickness. The junction between the N + type drain region 7 and the substrate immediately below the gate oxide film is separated from immediately below the gate electrode, and the distance between point C and the gate electrode end (film thickness)
May be set to about 3.5 MV / cm or less with respect to the drain voltage, and the concentration of the N type drain region 6 and the junction position with the substrate may be set.

【0039】図8は、図5に示した高耐圧MOSトラン
ジスタの製造方法を示した工程順断面図である。まず図
8(a)のように通常の選択酸化を行うための窒化膜8
2のパターニングをレジスト膜83を介して行う。連続
して窒化膜82をマスクにして、まずリンをイオン注入
する。次に、全面にレジストを形成し、再度レジストエ
ッチングを行うことにより、図8(b)のように窒化膜
の断差別にレジストのサイドウォール84を形成する。
このサイドウォールはレジスト膜ではなく窒化膜又は酸
化膜又は多結晶シリコンのような別の膜で形成してもよ
い。次に、このサイドウォールをマスクにして、ヒ素原
子をイオン注入する。
FIG. 8 is a sectional view in order of the processes, showing a method for manufacturing the high breakdown voltage MOS transistor shown in FIG. First, as shown in FIG. 8A, a nitride film 8 for performing normal selective oxidation is used.
2 is patterned through the resist film 83. First, phosphorus is ion-implanted using the nitride film 82 as a mask. Next, a resist is formed on the entire surface, and the resist etching is performed again, so that the sidewalls 84 of the resist are formed so as to separate the nitride film as shown in FIG. 8B.
This sidewall may be formed of a nitride film or an oxide film or another film such as polycrystalline silicon instead of the resist film. Then, using this sidewall as a mask, arsenic atoms are ion-implanted.

【0040】次に、図8(c)のように1000℃程度
の高温で選択酸化を行う。窒化膜のない領域のみ酸化が
進み、フィールド酸化膜85が形成される。選択酸化膜
にイオン注入されていたリン及びヒ素の不純物は拡散さ
れてN- 型拡散領域87とN±型拡散領域86を形成
する。ヒ素はリンに比べ拡散係数が小さいので、N±型
拡散領域86を形成する。次に、酸化されなかった窒化
膜82をリムーブし、クリーンなシリコン基板1の表面
を露出させ、ゲート絶縁膜88及びゲート電極89を形
成する。ゲート電極89をフォト工程によりパターニン
グした後に、ゲート電極89及びフィールド酸化膜85
をマスクとしてイオン注入して、ソース領域90及びド
レイン領域91を形成して完成する。ゲート絶縁膜が薄
いのでイオン注入の時に容易にイオン注入できる。この
工程から明らかなように、N±型ドレイン領域86は選
択酸化のマスクとなる窒化膜82の窓のかなり内側にイ
オン注入されて形成される。従って、選択酸化した後
は、図8(d)のように、充分厚いフィールド酸化膜の
下のみに形成される。即ち、バーズビークと呼ばれる傾
斜部には形成されない。一方、N- 型のドレイン領域8
7は、選択酸化のマスクとなる窒化膜の窓に対してジャ
ストにイオン注入されて形成されている。さらに、不純
物が拡散係数の大きなリン原子であるために、選択酸化
後には充分バーズビークの下にも形成される。
Next, as shown in FIG. 8C, selective oxidation is performed at a high temperature of about 1000.degree. Oxidation proceeds only in the region without the nitride film to form the field oxide film 85. The phosphorus and arsenic impurities that have been ion-implanted into the selective oxide film are diffused to form N − type diffusion regions 87 and N ± type diffusion regions 86. Since arsenic has a smaller diffusion coefficient than phosphorus, it forms the N ± type diffusion region 86. Next, the unoxidized nitride film 82 is removed to expose the clean surface of the silicon substrate 1, and the gate insulating film 88 and the gate electrode 89 are formed. After patterning the gate electrode 89 by a photo process, the gate electrode 89 and the field oxide film 85 are formed.
Is used as a mask to form a source region 90 and a drain region 91, which is completed. Since the gate insulating film is thin, ion implantation can be easily performed. As is clear from this step, the N ± type drain region 86 is formed by ion implantation well inside the window of the nitride film 82 that serves as a mask for selective oxidation. Therefore, after the selective oxidation, as shown in FIG. 8D, it is formed only under the sufficiently thick field oxide film. That is, it is not formed on the inclined portion called bird's beak. On the other hand, the N type drain region 8
7 is formed by just ion-implanting into the window of the nitride film that serves as a mask for selective oxidation. Further, since the impurities are phosphorus atoms having a large diffusion coefficient, they are sufficiently formed even under the bird's beak after the selective oxidation.

【0041】本発明の高耐圧MOSトランジスタにおい
ては、ゲート絶縁膜の膜厚を100〜200Åと非常に
薄く形成していることが大きな特徴である。この領域の
膜厚を用いることで高耐圧トランジスタの品質、歩留り
も向上する。ゲート絶縁膜は一般に熱酸化膜で形成され
る。200Å以上の酸化の場合、シリコン基板の表面よ
り少し内部の欠陥により、絶縁膜内部に欠陥が入ってし
まう。従って、200Åより厚くなるにつれて、絶縁耐
圧は低下する。本発明の高耐圧トランジスタの場合、シ
リコン基板の表面に存在するわずかの無欠陥層を用いる
だけの酸化量で形成できるために、絶縁膜に欠陥が入ら
ない耐圧の高い特性が得られる。即ち、高品質、高歩留
りの高耐圧トランジスタが得られる。
The high withstand voltage MOS transistor of the present invention is characterized in that the gate insulating film is formed to a very thin film thickness of 100 to 200 Å. By using the film thickness in this region, the quality and yield of the high breakdown voltage transistor are improved. The gate insulating film is generally formed of a thermal oxide film. In the case of oxidation of 200 Å or more, some defects inside the surface of the silicon substrate cause defects inside the insulating film. Therefore, as the thickness exceeds 200Å, the dielectric strength voltage decreases. In the case of the high breakdown voltage transistor of the present invention, since it can be formed with an oxidation amount that uses only a slight defect-free layer existing on the surface of the silicon substrate, a high breakdown voltage characteristic in which no defects are introduced into the insulating film is obtained. That is, a high-voltage and high-yield high-voltage transistor can be obtained.

【0042】今まで説明した高耐圧MISFETは、高
耐圧にするために薄い濃度のドレイン領域上にフィール
ド絶縁膜を設けた構造であった。これから説明する実施
例は、高耐圧にするために、薄い濃度のドレイン領域の
かわりに反転層を用いた構造である。反転ドレイン領域
は、薄い絶縁膜を介して設けられたドレイン電極によっ
て電気的に形成される。
The high breakdown voltage MISFET described above has a structure in which a field insulating film is provided on a drain region having a low concentration in order to achieve a high breakdown voltage. The embodiment described below has a structure in which an inversion layer is used instead of the drain region having a low concentration in order to achieve a high breakdown voltage. The inversion drain region is electrically formed by a drain electrode provided via a thin insulating film.

【0043】図9は、本発明の第4の実施例の反転ドレ
イン領域を用いた高耐圧MISFETの断面図である。
MISFETがN型トランジスタの場合について説明す
る。P型シリコン基板201の表面に不純物濃度が約1
20atoms/cm3 のN + 型のソース領域202と
ドレイン領域203が設けられている。各々の領域は絶
縁膜213のコンタクトホールを介してソース電極20
7とドレイン電極208に接続している。ソース領域2
02とドレイン領域203との間の基板201の表面で
あるチャネル領域の上には、第1のゲート酸化膜205
を介して第1のゲート電極206が設けられるととも
に、膜厚の薄い第2のゲート絶縁膜211を介した第2
のゲート電極212がドレイン電極208と接続して形
成されている。絶縁膜213のドレイン電極208のコ
ンタクトホールは、第2のゲート電極212及びドレイ
ン領域203の上に一つの形状で形成されている。
FIG. 9 shows the reverse drain of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a high breakdown voltage MISFET using an in region.
A case where the MISFET is an N-type transistor will be described.
It The impurity concentration on the surface of the P-type silicon substrate 201 is about 1
020atoms / cm3 N + The source region 202 of the mold
A drain region 203 is provided. Each area is
The source electrode 20 is provided through the contact hole of the edge film 213.
7 and the drain electrode 208. Source area 2
02 on the surface of the substrate 201 between the drain region 203 and
A first gate oxide film 205 is formed on a channel region.
When the first gate electrode 206 is provided via
Through the second gate insulating film 211 having a small thickness
Of the gate electrode 212 connected to the drain electrode 208
Is made. The drain electrode 208 of the insulating film 213
The contact hole is formed by the second gate electrode 212 and the drain.
It is formed in one shape on the scan area 203.

【0044】図9に示した高耐圧MISFETの動作に
ついて説明する。ドレイン電極208に高電圧が印加さ
れた場合、トランジスタとしてスイッチング動作制御す
る電極は第1のゲート電極206である。ドレイン電極
208に例えば、30V程度の高電圧が印加された場
合、第2のゲート電極212にも同一の高電圧が印加さ
れる。従って、ゲート電極212の下の基板201の表
面も反転され、その表面電位は0Vと30Vとの間の中
間電位となる。即ち、ゲート電極212の下に反転領域
が形成され、その領域が実効的にドレイン領域として機
能する。また、この電気的に形成されたこの反転領域で
あるドレイン領域は、N+ 型ドレイン領域203の電圧
より低い電圧に低電圧化される。
The operation of the high breakdown voltage MISFET shown in FIG. 9 will be described. When a high voltage is applied to the drain electrode 208, the electrode that controls the switching operation of the transistor is the first gate electrode 206. For example, when a high voltage of about 30 V is applied to the drain electrode 208, the same high voltage is applied to the second gate electrode 212. Therefore, the surface of the substrate 201 below the gate electrode 212 is also inverted, and the surface potential becomes an intermediate potential between 0V and 30V. That is, an inversion region is formed below the gate electrode 212, and that region effectively functions as a drain region. Further, the electrically formed drain region which is the inversion region is lowered to a voltage lower than the voltage of the N + type drain region 203.

【0045】従って、実効的チャネル長はソース領域2
02と反転層215との間の距離となる。この実効的チ
ャネル領域は、ゲート電極206によって制御されてい
る。反転層215の空乏層はソース領域202の方向に
あまり伸びない。反転層215の実効的不純物濃度は基
板201と同じである。従って、基板201の方向と反
転層215の内側への均等に空乏層が形成される。この
空乏層にドレイン領域203に印加される高電圧の一部
が印加される。短い実効的チャネル長及び薄い膜厚のゲ
ート絶縁膜205でトランジスタのチャネルコンダクタ
ンスが決まっている。従って、従来の倍以上のチャネル
電流を流すことができる。
Therefore, the effective channel length is the source region 2
02 and the inversion layer 215. This effective channel region is controlled by the gate electrode 206. The depletion layer of the inversion layer 215 does not extend so much toward the source region 202. The effective impurity concentration of the inversion layer 215 is the same as that of the substrate 201. Therefore, a depletion layer is formed uniformly in the direction of the substrate 201 and inward of the inversion layer 215. A part of the high voltage applied to the drain region 203 is applied to this depletion layer. The channel conductance of the transistor is determined by the short effective channel length and thin gate insulating film 205. Therefore, it is possible to flow a channel current more than double that of the conventional one.

【0046】また、第2のゲート電極212の下の第2
のゲート絶縁膜211の膜厚も200Å以下と非常に薄
い構造で形成できている。ドレイン電極208がドレイ
ン領域203と第2のゲート電極212を同電位にして
いる構造になっている。従って、第2のゲート絶縁膜2
11には、ほとんど電界が印加されない。従って、50
〜100Åの薄膜化もできる。さらに、第1のゲート絶
縁膜205及び第1のゲート絶縁膜211の膜厚は共に
200Å以下と非常に薄いために、ホットエレクトロン
が注入された場合のチャネル電流の経時変化を少なくす
ることができる。ゲート絶縁膜上の第1のゲート電極2
06及び第2のゲート電極212は多結晶シリコン膜か
ら形成されていることが好ましい。多結晶シリコン膜は
酸化膜と反応しにくいからである。
Also, the second gate electrode 212 below the second
The gate insulating film 211 has a very thin structure with a thickness of 200 Å or less. The drain electrode 208 has a structure in which the drain region 203 and the second gate electrode 212 have the same potential. Therefore, the second gate insulating film 2
Almost no electric field is applied to 11. Therefore, 50
It can be thinned to ~ 100Å. Furthermore, since the thicknesses of the first gate insulating film 205 and the first gate insulating film 211 are both very thin, less than 200 Å, it is possible to reduce the change with time of the channel current when hot electrons are injected. . First gate electrode 2 on the gate insulating film
06 and the second gate electrode 212 are preferably formed of a polycrystalline silicon film. This is because the polycrystalline silicon film is hard to react with the oxide film.

【0047】図9に示した本発明の場合、ドレイン領域
203に印加された電圧は、基板201の内部で電圧降
下する。電圧降下(ポテンシャル変化)する場所は、N
+ 型ドレイン領域203と反転層215との接触面と、
反転層215と実効的チャネル領域(ゲート電極206
の下の基板表面)との接触面との2ヶ所である。少なく
とも高電圧30Vを基板内の2ヶ所で電圧降下させてい
る。従って、高電圧が1ヶ所で電圧降下しないことによ
り、ドレイン領域203に高電圧を印加してもシリコン
基板内でのブレイクダウンが起きにくくなる。本発明の
高耐圧MISFETにおいては、第1のゲート電極には
電源電圧しか印加されない用途に有効である。
In the case of the present invention shown in FIG. 9, the voltage applied to the drain region 203 drops within the substrate 201. The place where the voltage drop (potential change) is N
A contact surface between the + type drain region 203 and the inversion layer 215,
Inversion layer 215 and effective channel region (gate electrode 206
And the contact surface with the lower substrate surface). At least a high voltage of 30 V is dropped at two points in the substrate. Therefore, since the high voltage does not drop at one place, even if the high voltage is applied to the drain region 203, the breakdown in the silicon substrate hardly occurs. The high breakdown voltage MISFET of the present invention is effective for applications in which only the power supply voltage is applied to the first gate electrode.

【0048】図10に、本発明の第5の実施例の高耐圧
MISFETの断面図である。N+型ドレイン領域20
3の周辺にN- 型ドレイン領域221が設けられてい
る。N - 型ドレイン領域は少なくともチャネル領域側
に、N+ 型ドレイン領域203に接して設けられればよ
い。またN- 型ドレイン領域221は、少なくとも図1
0のようにゲート電極223の下の基板201の表面の
一部に形成されている。N - 型ドレイン領域221の不
純物濃度は少なくともその表面において、5×10 16
toms/cm3 以上、5×1018atoms/cm3
以下の間の薄い濃度に設定されることが好ましい。図1
0のようにドレイン領域203と接触してN - 型ドレイ
ン領域221を設けることにより、基板201の表面3
ヶ所でドレイン領域203に印加される高電圧が降下す
る。即ち、ドレイン領域203とN-型ドレイン領域2
21と接する基板表面と、反転層215とN- 型ドレイ
ン領域221とが接する基板表面と、反転層215と実
効チャネル領域とが接する基板表面との3ヶ所である。
高いドレイン電圧がこの3ヶ所で降圧する構造になって
いる。従って、図9の実施例の高耐圧MISFETより
高耐圧特性が得られる。
FIG. 10 shows the high breakdown voltage of the fifth embodiment of the present invention.
It is a sectional view of MISFET. N+Type drain region 20
N around 3- A type drain region 221 is provided
It N - The type drain region is at least the channel region side
To N+ If it is provided in contact with the mold drain region 203
Yes. Also N- The type drain region 221 is at least as shown in FIG.
0 on the surface of the substrate 201 under the gate electrode 223
It is formed in part. N - Type drain region 221
The pure substance concentration is at least 5 × 10 5 on its surface. 16a
toms / cm3 Above, 5 × 1018atoms / cm3 
It is preferable to set a low density between the following. Figure 1
0 in contact with the drain region 203 and N - Type dray
The surface area 3 of the substrate 201 is
The high voltage applied to the drain region 203 drops at several places.
It That is, the drain region 203 and the N-Type drain region 2
21 and the inversion layer 215 and N.- Type dray
Substrate surface in contact with the drain region 221 and the inversion layer 215.
There are three locations on the substrate surface that are in contact with the effective channel region.
The structure is such that the high drain voltage is stepped down at these three points.
There is. Therefore, from the high breakdown voltage MISFET of the embodiment of FIG.
High breakdown voltage characteristics can be obtained.

【0049】また、チャネル電流もたくさん流すことが
できる。反転層215に比べN- 型ドレイン領域221
の方が抵抗値が小さい。従って、実効チャネル領域に直
列接続する抵抗が少なくなり、その結果、大きなチャネ
ル電流(ドレイン電流)を流すことができる。
Also, a large amount of channel current can flow. N type drain region 221 as compared with the inversion layer 215
Has a smaller resistance value. Therefore, the resistance connected in series to the effective channel region is reduced, and as a result, a large channel current (drain current) can be passed.

【0050】図11は、本発明の第6の実施例の高耐圧
MISFETの断面図である。図10の実施例の高耐圧
MISFETに対して、さらに深く濃いN+ 型ドレイン
領域232とN+ 型ソース領域202のチャネル領域側
の横の深い場所にP型不純物領域231が設けられてい
る。
FIG. 11 is a sectional view of a high breakdown voltage MISFET according to the sixth embodiment of the present invention. With respect to the high breakdown voltage MISFET of the embodiment of FIG. 10, a P-type impurity region 231 is provided at a deeper side next to the channel region side of the N + type drain region 232 and the N + type source region 202 which are deeper and deeper.

【0051】まず、濃い濃度のN+ 型ドレイン領域23
2によって、チャネル領域と直列接続するドレイン抵抗
を下げることによって、ドレイン電流の向上をはかるこ
とができる。この場合、N+ 型ドレイン領域232の深
さは、その領域232に高電圧印加された場合に基板2
01との間で形成される空乏層幅程度の深さである。図
11のようにN- 型ドレイン領域221がある場合は、
空乏層幅より深くしてもよい。図示してはないが、図1
1の実施例において、N- 型ドレイン領域221が形成
されなくとも、高耐圧特性を得ることができる。この場
合は、深いN+型ドレイン領域232の深さは基板20
1との間に形成される空乏層幅より浅くする必要があ
る。N- 型ドレイン領域221を設けなくとも、ゲート
電極223の下に反転層が形成され、深いN+ 型ドレイ
ン領域232の空乏層と接続してドレイン出力をたくさ
ん流すことができる。図11のように深いN+ 型ドレイ
ン領域232を設けた場合には、ソース領域202とパ
ンチスルー現象を生じて耐圧を低下してしまうことがあ
る。パンチスルー現象を防ぐには、ソース領域202の
横の深い場所にP型不純物領域231を設ければよい。
P型不純物領域231の濃度は基板201より1桁程度
高い濃度にすれば、パンチスルー防止の効果がある。P
型不純物領域231の深さは深いN+ 型ドレイン領域2
32と同程度に設ける。
First, the high concentration N + type drain region 23 is formed.
By 2, the drain resistance can be improved by lowering the drain resistance connected in series with the channel region. In this case, the depth of the N + -type drain region 232 is such that when a high voltage is applied to the region 232.
The depth is about the same as the width of the depletion layer. When the N type drain region 221 is provided as shown in FIG.
It may be deeper than the width of the depletion layer. Although not shown, FIG.
In the first embodiment, high breakdown voltage characteristics can be obtained even if the N type drain region 221 is not formed. In this case, the depth of the deep N + type drain region 232 is the substrate 20.
It is necessary to make the width shallower than the width of the depletion layer formed between 1 and 1. Even if the N -type drain region 221 is not provided, an inversion layer is formed below the gate electrode 223, and the drain layer can be connected to the depletion layer of the deep N + -type drain region 232 to allow a large amount of drain output. When the deep N + type drain region 232 is provided as shown in FIG. 11, a punch-through phenomenon may occur with the source region 202 and the breakdown voltage may be lowered. To prevent the punch-through phenomenon, the P-type impurity region 231 may be provided at a deep position next to the source region 202.
If the concentration of the P-type impurity region 231 is higher than that of the substrate 201 by about one digit, punch-through can be prevented. P
The depth of the type impurity region 231 is deep N + type drain region 2
It is provided at the same level as 32.

【0052】図12は、本発明の高耐圧MISFETと
普通の電源電圧動作MISFETとを同一基板表面上に
形成した第7の実施例の半導体集積回路の断面図であ
る。図12のように電源電圧動作のLVMOSFET
(Low Voltage MOSFET) と、HVMOSFET (HighVol
tage MOSFET) とが同一基板101の表面に形成されて
いる。HVMOSFETの構造は、図9、図10及び図
11に示したような構造の高耐圧MISFETである。
LVMOSFETはN+ 型ソース領域102とN+型ド
レイン領域103が互いに間隔をおいて設けられて、さ
らにその間の基板101の表面であるチャネル領域の上
にゲート絶縁膜104を介してゲート電極105が設け
られている。
FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit of a seventh embodiment in which the high breakdown voltage MISFET of the present invention and a normal power supply voltage operation MISFET are formed on the same substrate surface. As shown in FIG. 12, a LVMOSFET operating with a power supply voltage
(Low Voltage MOSFET) and HVMOSFET (HighVolt
and a stage MOSFET) are formed on the surface of the same substrate 101. The structure of the HVMOSFET is a high breakdown voltage MISFET having the structure shown in FIGS. 9, 10 and 11.
In the LVMOSFET, an N + type source region 102 and an N + type drain region 103 are provided with a space between each other, and a gate electrode 105 is formed on a channel region, which is the surface of the substrate 101 between them, via a gate insulating film 104. It is provided.

【0053】図12の半導体集積回路において、LVM
OSFETとHVMOSFETとの各々のゲート絶縁膜
104、114が同時に形成された100〜200Åの
膜厚の絶縁膜であり、さらに、その上の各々のゲート電
極105、116も同時に形成された多結晶シリコン等
の膜で形成されている。従って、LVMOSFETとH
VMOSFETとは同時に形成され、その重要な電気特
性である閾値電圧も同じ値とすることが容易にできる。
即ち、LVMOSFETとHVMOSFETと別々に電
気特性を制御する必要がなく、さらに、回路設計も容易
である。LVMOSFETのゲート絶縁膜104の膜厚
も100〜200Åと薄いために高集積化も容易であ
る。LVMOSFETは1μm以下の設計ルールで形成
することが容易にできる。従って、高集積で高速動作の
回路を集積化できる。
In the semiconductor integrated circuit of FIG. 12, the LVM
The gate insulating films 104 and 114 of the OSFET and the HVMOSFET are simultaneously formed of 100 to 200 Å, and the gate electrodes 105 and 116 thereon are also formed of polycrystalline silicon. And the like. Therefore, LVMOSFET and H
It is formed at the same time as the VMOSFET, and the threshold voltage, which is an important electrical characteristic thereof, can be easily set to the same value.
That is, it is not necessary to control the electrical characteristics of the LVMOSFET and the HVMOSFET separately, and the circuit design is easy. Since the gate insulating film 104 of the LVMOSFET has a thin film thickness of 100 to 200Å, high integration is easy. The LVMOSFET can be easily formed with a design rule of 1 μm or less. Therefore, a highly integrated and high-speed operation circuit can be integrated.

【0054】図13は、本発明の第8の実施例の高耐圧
MISFETの別の実施例の断面図である。P基板30
1の表面に互いに間隔をおいてN+ 型のソース領域30
2とドレイン領域304が設けられている。N+ 型ドレ
イン領域304はゲート電極306の下には形成されて
いない。ゲート電極306の下の半導体基板301に形
成されるチャネル領域と、N+ 型ドレイン領域304と
の間には濃度が1×1016atmos/cm3 から1×
1018atoms/cm3 とN+ 型ドレイン領域304
より薄い濃度のドレイン領域303が設けられている。
このN- 型ドレイン領域303は、チャネル領域に対し
て直列に接続するドレイン抵抗とも考えられる。
FIG. 13 is a sectional view of another embodiment of the high breakdown voltage MISFET of the eighth embodiment of the present invention. P substrate 30
N + type source regions 30 spaced apart from each other on the surface
2 and a drain region 304 are provided. The N + type drain region 304 is not formed under the gate electrode 306. The concentration between the channel region formed in the semiconductor substrate 301 below the gate electrode 306 and the N + type drain region 304 is 1 × 10 16 atmos / cm 3 to 1 ×.
10 18 atoms / cm 3 and N + type drain region 304
A thinner drain region 303 is provided.
The N type drain region 303 can also be considered as a drain resistance connected in series to the channel region.

【0055】従って、充分にドレイン電流を流すために
は、一般的にN- 型ドレイン領域303の深さをN+
ドレイン領域304よりも深く形成する。図13の高耐
圧MISFETのゲート絶縁膜も100Åから200Å
の間の膜厚に設定される。ゲート電極306には電源電
圧である5Vしか印加されない。しかし、ドレイン電極
308には、電源電圧5Vより大きな10V以上の電圧
が印加される。
Therefore, in order to allow a sufficient drain current to flow, the N -type drain region 303 is generally formed deeper than the N + -type drain region 304. The gate insulating film of the high breakdown voltage MISFET shown in FIG. 13 is also 100Å to 200Å
The film thickness is set to between. Only 5V which is a power supply voltage is applied to the gate electrode 306. However, a voltage of 10 V or higher, which is higher than the power supply voltage of 5 V, is applied to the drain electrode 308.

【0056】図13に示したように本発明の高耐圧MI
SFETにおいては、ゲート絶縁膜305を薄くして、
かつ、その下に設けられているドレイン領域の濃度を薄
くすることによって高耐圧特性を得ることができる。例
えば、ゲート電極306への出力電圧が0Vでドレイン
電極308へドレイン電圧が30V印加された場合につ
いて説明する。ドレイン電圧30V印加されると、N-
型ドレイン領域の表面はゲート電極306の電圧によっ
て空乏化する。空乏化領域の抵抗は、ゲート絶縁膜30
5と同様に抵抗が多い。従って、印加されるドレイン電
圧はゲート絶縁膜305と空乏層310と分割される。
即ち、高耐圧特性が得られる。N- 型ドレイン領域30
3とゲート電極306との重なった部分のN- 型ドレイ
ン領域303の表面を空乏化して高耐圧特性を得る構造
である。より空乏化しやすいようにするために、N-
ドレイン領域303の濃度を薄く形成するだけではな
く、ゲート絶縁膜305の膜厚も薄く形成している。従
来のようにゲート絶縁膜の膜厚が厚い場合には、ゲート
電極306からの電界が弱いために、N- 型ドレイン領
域303の表面は空乏化されにくい。ゲート絶縁膜30
5の膜厚を100Åから200Åに薄くし、かつ、N-
型ドレイン領域303の濃度を1×1016atoms/
cm3 から1×1018atoms/cm3 にすることに
よって効果的に空乏化する。図13において、ソース領
域302は高耐圧特性にほとんど影響しない。従って、
ドレイン領域と同じ構造にしても良い。
As shown in FIG. 13, the high withstand voltage MI of the present invention.
In the SFET, the gate insulating film 305 is thinned,
In addition, high breakdown voltage characteristics can be obtained by reducing the concentration of the drain region provided below the drain region. For example, a case where the output voltage to the gate electrode 306 is 0V and the drain voltage is 30V to the drain electrode 308 will be described. When the drain voltage 30V applied, N -
The surface of the mold drain region is depleted by the voltage of the gate electrode 306. The resistance of the depletion region is determined by the gate insulating film 30.
There is a lot of resistance as well as 5. Therefore, the applied drain voltage is divided between the gate insulating film 305 and the depletion layer 310.
That is, high withstand voltage characteristics can be obtained. N type drain region 30
3 has a structure in which the surface of the N type drain region 303 in the overlapping portion of the gate electrode 306 and the gate electrode 306 is depleted to obtain high breakdown voltage characteristics. In order to make it easier to deplete, not only the concentration of the N type drain region 303 is made thin, but also the thickness of the gate insulating film 305 is made thin. When the thickness of the gate insulating film is large as in the conventional case, the surface of the N type drain region 303 is hard to be depleted because the electric field from the gate electrode 306 is weak. Gate insulating film 30
5 of the film thickness is thinned from 100Å to 200 Å, and, N -
The concentration of the mold drain region 303 is set to 1 × 10 16 atoms /
Effective depletion is achieved by setting from cm 3 to 1 × 10 18 atoms / cm 3 . In FIG. 13, the source region 302 has almost no effect on the high breakdown voltage characteristic. Therefore,
It may have the same structure as the drain region.

【0057】図14は、本発明の第9の実施例の高耐圧
MISFETの別の実施例の断面図である。図14の実
施例は図13の実施例に対して、さらに、N- 型ドレイ
ン領域311をN- 型ドレイン領域303の下に設けた
例である。N+ 型ドレイン領域の濃度は薄いためにその
抵抗は一般的に高くなってしまう。その課題を解決する
ためにN+ 型ドレイン領域311をN- 型ドレイン領域
303の下に設けた。N+ 型ドレイン領域311を表面
から離してN- 型ドレイン領域303の底に設けること
により、ドレイン抵抗を減少することができる。N+
ドレイン領域の深さは、高電圧印加時にN- 型ドレイン
領域側に発生する空乏層幅より深く形成する必要があ
る。空乏層より浅く形成すると耐圧が低下してしまう。
FIG. 14 is a sectional view of another embodiment of the high breakdown voltage MISFET of the ninth embodiment of the present invention. The embodiment of FIG. 14 is an example in which an N -type drain region 311 is further provided below the N -type drain region 303 in addition to the embodiment of FIG. Since the concentration of the N + type drain region is low, its resistance is generally high. In order to solve the problem, the N + type drain region 311 is provided below the N type drain region 303. By providing the N + type drain region 311 at the bottom of the N type drain region 303 away from the surface, the drain resistance can be reduced. The depth of the N + type drain region needs to be formed deeper than the depletion layer width generated on the N type drain region side when a high voltage is applied. If it is formed shallower than the depletion layer, the breakdown voltage will decrease.

【0058】図15は、本発明の第10の実施例の高耐
圧MISFETの別の実施例の断面図である。ドレイン
領域は、N+ 型ドレイン領域304とN- 型ドレイン領
域303の他にP型の不純物が拡散されたP- 型ドレイ
ン領域312によって構成されている。原理は、図14
の実施例と同じである。N- 型ドレイン領域303の表
面を薄い濃度で形成し、深い領域を濃く形成することに
より、空乏化しやすくするとともに、低抵抗化を図って
いる。図15の実施例においては、ドレイン領域逆導電
型のP型の不純物を表面にのみ拡散することにより、相
対的にN型の不純物濃度を下げている。P型の不純物導
入領域312は、N- 型ドレイン領域303の表面に設
けられており、少なくともゲート電極306の端部には
設けられている必要がある。図のように、N+ 型ドレイ
ン領域304とは接続しなくてもよい。
FIG. 15 is a sectional view of another embodiment of the high breakdown voltage MISFET of the tenth embodiment of the present invention. The drain region is composed of an N + type drain region 304, an N type drain region 303, and a P type drain region 312 in which P type impurities are diffused. The principle is
Is the same as the embodiment described above. By forming the surface of the N type drain region 303 with a low concentration and forming the deep region with a high concentration, depletion is facilitated and the resistance is reduced. In the embodiment of FIG. 15, the N-type impurity concentration is relatively lowered by diffusing the P-type impurity of the opposite conductivity type in the drain region only on the surface. The P-type impurity introduction region 312 is provided on the surface of the N -type drain region 303 and needs to be provided at least at the end of the gate electrode 306. As shown, it may not be connected to the N + type drain region 304.

【0059】図13、図14及び図15の高耐圧MIS
FETの場合、ドレイン領域の拡散層を高耐圧構造にし
ているだけである。従って、高耐圧用のN- 型ドレイン
領域のないLVMOSFETと容易に同一基板上に形成
することができる。LVMOSFETとHVMOSFE
Tとのチャネル領域、ゲート絶縁膜及びゲート電極は全
く同じ構造である。従って、MOSFETの重要な電気
特性である閾値電圧及びコンダクタンスを一緒に制御で
きる。従って製造的に高耐圧と低耐圧の各々のトランジ
スタを別々にプロセス制御する必要がなくなる。耐圧特
性のみドレイン領域の構造で制御している。従って、L
VMSOFETとHVMOSFETとを制御性高く集積
化できる。
High breakdown voltage MIS of FIGS. 13, 14 and 15
In the case of the FET, the diffusion layer in the drain region is simply made to have a high breakdown voltage structure. Therefore, it can be easily formed on the same substrate as the LVMOSFET having no N type drain region for high breakdown voltage. LVMOSFET and HVMOSFE
The channel region with T, the gate insulating film, and the gate electrode have exactly the same structure. Therefore, the threshold voltage and conductance, which are important electrical characteristics of the MOSFET, can be controlled together. Therefore, it is not necessary to separately process-control the high breakdown voltage transistor and the low breakdown voltage transistor in terms of manufacturing. Only the withstand voltage characteristic is controlled by the structure of the drain region. Therefore, L
VMSOFET and HVMOSFET can be integrated with high controllability.

【0060】本発明において、LVMOSFETは電源
電圧で印加されるトランジスタであり、HVMOSFE
Tは電源電圧の3倍以上の高電圧が印加されるトランジ
スタのことを言う。従って、さらに一般的には、本発明
によれば、同一基板上に動作電圧(印加電圧)が3倍以
上異なる電圧が印加されるトランジスタを設けることが
できる。
In the present invention, the LVMOSFET is a transistor applied with a power supply voltage, and is an HVMOSFE.
T refers to a transistor to which a high voltage that is three times the power supply voltage or more is applied. Therefore, more generally, according to the present invention, it is possible to provide a transistor to which a voltage whose operating voltage (applied voltage) is three times or more different is applied on the same substrate.

【0061】図16(a)は本発明の第11の実施例の
半導体集積回路装置を示す模式的ブロック図である。5
V正電圧、定格24Vの3端子ボルテージレギュレータ
(Vr)である。誤差増幅器1006は帰還抵抗RA1
004とRB1005によってフイードバックされた出
力電圧の一部と基準電圧回路1007での基準電圧VR
EFを比較し一定の出力電圧Voutを保持するのに必
要なゲート電圧を出力Pチャネルトランジスタ1002
に供給するものである。Vin1001は入力(端
子)、Vout1002は出力(端子)、GND100
8はグラウンド(接地)を表す。
FIG. 16A is a schematic block diagram showing a semiconductor integrated circuit device according to the eleventh embodiment of the present invention. 5
It is a three-terminal voltage regulator (Vr) with a positive V voltage and a rated voltage of 24V. The error amplifier 1006 has a feedback resistor RA1.
004 and a part of the output voltage fed back by the RB 1005 and the reference voltage VR in the reference voltage circuit 1007.
The EF is compared, and the gate voltage required to maintain a constant output voltage Vout is output to the P-channel transistor 1002.
Is to be supplied to. Vin1001 is an input (terminal), Vout1002 is an output (terminal), GND100
8 represents a ground (ground).

【0062】図16(b)は本発明の第11の実施例の
Vrの動作を表す、VinとVoutの関係を表すグラ
フである。ViN5.1Vあたりから整圧された5V定
電圧を出力し、26Vぐらいまで一定電圧を保ってい
る。
FIG. 16B is a graph showing the relationship between Vin and Vout showing the operation of Vr in the eleventh embodiment of the present invention. A regulated 5V constant voltage is output from about 5.1V of ViN, and the constant voltage is maintained up to about 26V.

【0063】図17は本発明の第11の実施例の半導体
集積回路装置を示す詳細回路図である。 基準電圧回路
1007はデイプレッショントランジスタM7 200
7とエンハンスメントトランジスタM8 2008とで
構成され、誤差増幅器1006はM1からM4のトラン
ジスタで構成される差動増幅器をM5トランジスタの定
電流回路で駆動するものである。M6 1002はPチ
ャネル型MOSの出力トランジスタである。
FIG. 17 is a detailed circuit diagram showing the semiconductor integrated circuit device of the eleventh embodiment of the present invention. The reference voltage circuit 1007 is a depletion transistor M7 200.
7 and an enhancement transistor M8 2008, the error amplifier 1006 drives a differential amplifier including transistors M1 to M4 by a constant current circuit of M5 transistor. M6 1002 is a P-channel MOS output transistor.

【0064】図18は本発明の第11の実施例の半導体
集積回路装置を示す平面図である。出力トランジスタM
6の領域3002が全領域の半分以上を占めていること
が判る。しかしながらチップサイズX3006とY30
07はともに1mm程度に納まっている。こういう場合
チップサイズは1mm□と称したりする。
FIG. 18 is a plan view showing a semiconductor integrated circuit device according to the eleventh embodiment of the present invention. Output transistor M
It can be seen that the area 3002 of No. 6 occupies more than half of the entire area. However, chip size X3006 and Y30
Both 07 are within about 1 mm. In such a case, the chip size is referred to as 1 mm □.

【0065】図19(a)は本発明の第11実施例の出
力トランジスタM6の部分を表す模式的ブロック図であ
る。図示するように、ゲートとソース及び基板(トラン
ジスタのサブストレイトを表す)間の電位をVGS40
04,ゲートとドレイン間の電位をVGD4005、ド
レインとソース及び基板間の電位をVDS4006とす
る。
FIG. 19A is a schematic block diagram showing a portion of the output transistor M6 according to the eleventh embodiment of the present invention. As shown, the potential between the gate, the source, and the substrate (representing the transistor's substrate) is set to VGS40.
04, the potential between the gate and the drain is VGD4005, and the potential between the drain, the source and the substrate is VDS4006.

【0066】図19(b)は本発明の第11実施例の出
力トランジスタM6の出力電流Ioutに対するVGS
の値を示すグラフである。図20は本発明の第11実施
例の出力トランジスタの各Vin、Vout、VDS、
VGD、VGS、Ioutの場合・場合の値を示す表で
ある。
FIG. 19B shows VGS with respect to the output current Iout of the output transistor M6 according to the eleventh embodiment of the present invention.
It is a graph which shows the value of. FIG. 20 shows Vin, Vout, VDS of the output transistor of the eleventh embodiment of the present invention.
9 is a table showing values in the case of VGD, VGS, and Iout.

【0067】VGSは最大でも6Vぐらいまでしか行か
ないことが判る。VDSは出力0mAのとき実質入力の
定格24Vまでかかることになる。図21は本発明の第
11実施例の半導体集積回路装置の出力トランジスタ
(PMOS)を表す模式的断面図である。
It can be seen that VGS only goes up to about 6V at the maximum. When the output is 0 mA, VDS is actually applied up to the rated input voltage of 24V. FIG. 21 is a schematic sectional view showing an output transistor (PMOS) of a semiconductor integrated circuit device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【0068】ゲート絶縁膜の厚さTox1 6001は
400Å(400Åねらいということで、実際には製造
上のばらつきがあるから3σで±30Åの幅がある。そ
の他の膜厚数値も同様に”ねらい”ということである)
とし、同一半導体基板上の他のトランジスタは800Å
とするものである。色々説明してきたように、24V定
格であるから、出力以外のトランジスタのゲート絶縁膜
の厚みは800Åとし、5V出力であるから出力トラン
ジスタの厚みは170Å以上というより、ESD耐量確
保の面から370Å以上と規定されるからである。LO
COSドレイン構造のドレインは、ドレインに電界が加
わった時空乏層6010のFDドレイン(P±型層60
03)側に伸びた端のA点6007で電界を背負うため
実質上ゲート絶縁膜厚はTox2 6002となり20
00から3000Åあることになる。したがって、他の
800Åトランジスタと同様26V耐圧をクリアすると
同時にTDDB的にも充分もつものである。このように
して、出力トランジスタは1.3μA/V2の充分なg
mを得ることができ、チップサイズ1mm□程度で定格
24V,出力電流0.5A最大の充分なESD耐量も満
たしたいまだかつてない高性能低コストのVr半導体集
積回路装置の実現が可能となった。
The thickness Tox1 6001 of the gate insulating film is 400 Å (400 Å, which means that there is a variation in manufacturing in practice, and there is a width of ± 30 Å in 3σ. Other film thickness values are also "aim". That's what it means)
And other transistors on the same semiconductor substrate are 800Å
It is what As explained variously, the thickness of the gate insulating film of the transistors other than the output is 800 Å because it is rated at 24 V, and the thickness of the output transistor is 170 Å or more because it is 5 V output, and it is 370 Å or more from the viewpoint of securing the ESD resistance. It is because it is prescribed. LO
The drain of the COS drain structure is the FD drain (P ± type layer 60) of the depletion layer 6010 when an electric field is applied to the drain.
Since the electric field is carried on the A point 6007 at the end extending toward the (03) side, the gate insulating film thickness is substantially Tox2 6002 and 20
There will be from 00 to 3000Å. Therefore, like other 800Å transistors, it can withstand the 26V breakdown voltage and, at the same time, has sufficient TDDB. In this way, the output transistor has a sufficient g of 1.3 μA / V2.
It is possible to obtain m and obtain a high-performance and low-cost Vr semiconductor integrated circuit device with a chip size of about 1 mm □ that satisfies a rated ESD of 24 V and an output current of 0.5 A and a sufficient ESD tolerance. .

【0069】図22は本発明の第11実施例のVrの半
導体集積回路装置を説明するための、24V定格,0.
5A出力のVrを得るための出力トランジスタのゲート
絶縁膜厚を変えた場合のチップサイズを表すグラフであ
る。従来に比べて大幅にチップサイズ縮小が可能になっ
たことが判る。
FIG. 22 illustrates a Vr semiconductor integrated circuit device according to the eleventh embodiment of the present invention, which is rated at 24V, 0.
It is a graph showing the chip size when the gate insulating film thickness of the output transistor for obtaining Vr of 5 A output is changed. It can be seen that the chip size can be significantly reduced compared to the conventional one.

【0070】図23は本発明の第11実施例のVrの半
導体集積回路装置を説明するための、24V定格、1m
m□のチップサイズ一定とし出力電流がどこまで取れる
かを表したグラフである。従来だと、250mA程度し
かとれないことが判る。
FIG. 23 illustrates a Vr semiconductor integrated circuit device according to the eleventh embodiment of the present invention, which has a rating of 24 V and a distance of 1 m.
It is a graph showing how much output current can be obtained with a constant m □ chip size. It can be seen that, in the conventional case, only about 250 mA can be taken.

【0071】図24は本発明の第11の実施例の半導体
集積回路装置のPMOSとNMOSの関係を示す模式的
断面図である。FDドレインN±型層9002はドレ
イン耐圧及びドレインのシリ−ズ抵抗を考慮し、リン
1.4E13/cm2 のドーズ量(以降ドーズ量の場合/
cm2 は省略する)にて形成され、素子間分離用フイー
ルドドープのN±型層9010は素子分離領域の反転
電圧を所望の値以上にするためリン3E12のドーズ量に
て形成され、FDドレインP±型層9011もN±型
層と同様にドレイン耐圧及びドレインのシリ−ズ抵抗を
考慮し、ボロン1.4E14のドーズ量にて形成され、素
子間分離用フイールドドープのP±型層9007も素
子分離領域の反転電圧を所望の値以上にするため、ボロ
ン1E14のドーズ量にて形成され、FDドレインと素子
間分離用フイールドドープ間距離の寸法は、図25、図
26から決められる。
FIG. 24 is a schematic sectional view showing the relationship between the PMOS and NMOS of the semiconductor integrated circuit device according to the eleventh embodiment of the present invention. The FD drain N ± type layer 9002 has a dose of phosphorus 1.4E 13 / cm 2 in consideration of the drain breakdown voltage and the series resistance of the drain (in the case of doses thereafter /
cm 2 is omitted), and the field-doped field isolation N ± type layer 9010 is formed with a dose of phosphorus 3E 12 in order to set the inversion voltage of the element isolation region to a desired value or more. Similarly to the N ± type layer, the drain P ± type layer 9011 is formed with a dose amount of boron 1.4E 14 in consideration of the drain withstand voltage and the drain series resistance, and is a field-doped field-doped P ± type layer. The layer 9007 is also formed with a dose amount of boron 1E 14 in order to make the inversion voltage of the element isolation region equal to or higher than a desired value, and the dimension between the FD drain and the field isolation field isolation for element isolation is as shown in FIGS. 25 and 26. Can be decided

【0072】図25はPMOS・ドレイン低濃度層の高
濃度層からのオーバーラップ長さ(この長さで高濃度層
は低濃度層に周囲を囲まれていることになる)とFDド
レイン〜素子分離用フィールドドープ間の距離を変えた
ときのFDドレイン〜素子分離用フィールドドープ間の
耐圧を示したものである。接合耐圧が所望の耐圧以上と
なるときのドレイン低濃度層の高濃度層からのオーバー
ラップ長さとFDドレイン〜素子分離用フィールドドー
プ間の距離をこの図から決められる。
FIG. 25 shows the overlap length of the PMOS / drain low-concentration layer from the high-concentration layer (this length means that the high-concentration layer is surrounded by the low-concentration layer) and the FD drain-element. It shows the breakdown voltage between the FD drain and the field dope for element isolation when the distance between the field dopes for isolation is changed. The overlap length of the low concentration drain layer from the high concentration layer and the distance between the FD drain and the field dope for element isolation when the junction breakdown voltage is equal to or higher than the desired breakdown voltage are determined from this figure.

【0073】また、図26はNMOS・ドレイン低濃度
層の高濃度層からのオーバーラップ長さとFDドレイン
〜素子分離用フィールドドープ間の距離を変えたときの
FDドレイン〜素子分離用フィールドドープ間の耐圧を
示したものである。図11からFDドレイン〜素子分離
用フィールドドープ間の距離が決められ、図24−c9
016、図24−d9017はともに1μm以上、図2
4−a9006は、0.5μm以上、図24−b900
9は0.5μm以上離す必要がある。このようにするこ
とで接合耐圧と素子間分離耐圧の両立を可能としたもの
である。LOCOSドレイン構造におけるFDドレイン
を分離用のフイールドドープと別に形成することで、ド
レインのシリーズ抵抗増加も防ぐことを可能としたもの
である。
Further, FIG. 26 shows that the overlap length of the low concentration layer of the NMOS / drain from the high concentration layer and the distance between the FD drain and the field dope for element isolation are changed. It shows the breakdown voltage. The distance between the FD drain and the field dope for element isolation is determined from FIG.
016 and FIG. 24-d9017 are both 1 μm or more, and FIG.
4-a9006 is 0.5 μm or more, and FIG.
9 must be separated by 0.5 μm or more. This makes it possible to achieve both the junction breakdown voltage and the element isolation breakdown voltage. By forming the FD drain in the LOCOS drain structure separately from the field dope for isolation, it is possible to prevent the series resistance of the drain from increasing.

【0074】図27は本発明の第12の実施例の半導体
集積回路装置のNMOSの模式的断面図である。P基板
上のN- epi層に、第1の実施例と同様にLOCOS
ドレイン構造にFDドレインN±型層12006が形成
され、LOCOS端からソース領域にかけての深いP-
領域12003でチャネル領域が形成されている。この
ような構造にすることで、耐圧を下げることなく、ドレ
インのシリーズ抵抗増加も防ぐことを可能とし、さらに
ゲート酸化膜の一部が厚くなっていることにより、ゲー
ト入力容量が低減され、スイッチングタイムが高速とな
る。FDドレインN±型層12006とチャネル領域1
2003の間の距離すなわち寸法e12008を0.5
μm以上とすることによって、さらに耐圧を上げること
もできる。また、第1の実施例と同様にゲート酸化膜を
400Åと薄くしても良い。ドレインに電界が加わった
時、空乏層のFDドレイン(N±型層12006)側に
伸びた端で電界を背負うため実質上ゲート絶縁膜厚は3
000Åあることになるからである。
FIG. 27 is a schematic sectional view of an NMOS of a semiconductor integrated circuit device according to a twelfth embodiment of the present invention. The LOCOS is formed on the N - epi layer on the P substrate as in the first embodiment.
An FD drain N ± type layer 12006 is formed in the drain structure, and a deep P from the LOCOS end to the source region is formed.
A channel region is formed in the region 12003. With this structure, it is possible to prevent an increase in series resistance of the drain without lowering the breakdown voltage. In addition, since the gate oxide film is partly thicker, the gate input capacitance is reduced and switching Time becomes faster. FD drain N ± type layer 12006 and channel region 1
The distance between 2003 or the dimension e12008 is 0.5
With a thickness of at least μm, the breakdown voltage can be further increased. Further, the gate oxide film may be thinned to 400 Å as in the first embodiment. When an electric field is applied to the drain, the electric field is carried by the end of the depletion layer extending to the FD drain (N ± type layer 12006) side, so that the gate insulating film thickness is substantially 3
This is because there will be 000Å.

【0075】図28は本発明の第13の実施例のVrの
半導体集積回路装置を示す模式的断面図である。ドレイ
ン構造をDDD構造としたものである。ゲート電極をマ
スクとしてリン1E14のドーズ量にて形成されたN−
型層13003及びボロン5E14のドーズ量にて形成
されたP−型層13014の薄いドレインがドレイン側
での空乏層の伸びを良好なものとしLOCOSドレイン
構造同様、所望のドレイン耐圧を実現可能としたもので
ある。しかしながら、L長の増加がなく、さらに面積縮
小を可能としている。その後、サイドスペーサを形成し
N+型層、及びP+型層のためのイオン注入を行う。こ
のようなサイドスペーサ付きDDD構造においても同
様、今度はドレインとフイールドドープの接合のブレー
クダウンを考えなければならないが、フイールドドープ
の濃度をあまり下げてしまうと充分な素子間分離耐圧が
得られなくなる、そこで図28−f13006、g13
010のように1μm以上離すことで接合耐圧と素子間
分離耐圧の両立を可能としたものである。
FIG. 28 is a schematic sectional view showing a Vr semiconductor integrated circuit device according to a thirteenth embodiment of the present invention. The drain structure is a DDD structure. N- formed with a dose of phosphorus 1E14 using the gate electrode as a mask
The thin drain of the P− type layer 13014 formed with the dose amount of the type layer 13003 and the boron 5E14 makes the extension of the depletion layer on the drain side favorable, and makes it possible to realize a desired drain breakdown voltage as in the LOCOS drain structure. It is a thing. However, the L length does not increase, and the area can be further reduced. After that, a side spacer is formed and ion implantation for the N + type layer and the P + type layer is performed. Also in such a DDD structure with a side spacer, the breakdown of the junction between the drain and the field-doped must be considered next time, but if the concentration of the field-doped is lowered too much, sufficient isolation breakdown voltage between elements cannot be obtained. , There, FIG. 28-f13006, g13
By separating them by 1 μm or more as in 010, it is possible to achieve both the junction breakdown voltage and the element isolation breakdown voltage.

【0076】図29は本発明の第14の実施例のONO
構造のトランジスタの製造方法を示した工程順断面図で
ある。ゲート絶縁膜の構造を出力トランジスタはONO
構造とし、その他のトランジスタは通常のSiO2 単層
構造としたものである。
FIG. 29 shows the ONO of the fourteenth embodiment of the present invention.
6A to 6C are cross-sectional views in order of the processes, showing a method for manufacturing a transistor having a structure. The structure of the gate insulating film is ONO for the output transistor.
The other transistors have a normal SiO 2 single layer structure.

【0077】ONOゲート絶縁膜の製造方法は、(a)
まずシリコンを熱酸化(Dry,Wetどちらでも良
く、温度は問わない)し、>100ÅのSiO2 層(こ
れをボトム酸化膜と称する)を形成させる。(b)次に
LPCVDにより、750℃〜770℃でSiH2 Cl
2 とNH3 を導入して、SiN膜を堆積させる。(c)
その他のトランジスタのみSiN膜を除去し、(d)そ
の後、900℃〜1000℃のWet酸化により出力ト
ランジスタのSiN膜上を酸化し、SiO2 層(トップ
酸化膜と称する)を形成させる。トップ酸化膜はCVD
によって形成しても良い。LPCVD装置を用い、Si
2 Cl2 とN2 Oを導入し、850℃で圧力を60P
a程度とすることによって形成される。トップ酸化膜を
CVDで形成すれば、熱処理が比較的低温で済み、チャ
ネルドープの不純物プロファイルの崩れが少なくて済
む。(e)さらに今度はその他のトランジスタのみ酸化
膜を除去し、(f)熱酸化によって所望の膜厚のゲート
酸化膜を形成させる。この時出力トランジスタはSiN
膜、SiO2 膜が形成されているので酸化はほとんど進
まない。以上、それぞれの膜厚を制御することにより、
ねらいの容量および耐圧を実現できる。
The manufacturing method of the ONO gate insulating film is as follows (a)
First, silicon is thermally oxidized (either Dry or Wet may be used at any temperature) to form a SiO 2 layer of> 100 Å (referred to as a bottom oxide film). (B) Next, by LPCVD, SiH 2 Cl at 750 ° C. to 770 ° C.
2 and NH 3 are introduced to deposit a SiN film. (C)
The SiN film is removed only from the other transistors, and (d) thereafter, the SiN film of the output transistor is oxidized by wet oxidation at 900 ° C. to 1000 ° C. to form a SiO 2 layer (referred to as a top oxide film). Top oxide film is CVD
You may form by. Using LPCVD equipment, Si
H 2 Cl 2 and N 2 O were introduced, and the pressure was adjusted to 60 P at 850 ° C.
It is formed by setting it to about a. If the top oxide film is formed by CVD, the heat treatment can be performed at a relatively low temperature, and the collapse of the channel doping impurity profile can be reduced. (E) Further, this time, the oxide film is removed only from the other transistors, and (f) the gate oxide film having a desired film thickness is formed by thermal oxidation. At this time, the output transistor is SiN
Since the film and the SiO 2 film are formed, the oxidation hardly progresses. As described above, by controlling each film thickness,
The desired capacity and breakdown voltage can be realized.

【0078】図30(a)は本発明の第14の実施例の
ボルテージレギュレータの半導体集積回路装置を示す示
す模式的断面図である。ゲート絶縁膜の構造を出力トラ
ンジスタとその他のトランジスタもONOの構造とした
ものである。図30(b)は本発明の第14の実施例の
ONO構造のトランジスタ別の膜厚構成を示す表であ
る。
FIG. 30A is a schematic sectional view showing a semiconductor integrated circuit device of a voltage regulator according to a fourteenth embodiment of the present invention. The structure of the gate insulating film is such that the output transistor and the other transistors also have the ONO structure. FIG. 30B is a table showing a film thickness configuration for each transistor of the ONO structure according to the 14th embodiment of the present invention.

【0079】このような構成とすることで、SiN膜は
単位膜厚当りの比誘電率はSiO2の約2倍なので、ト
ータルの膜厚が同じであれば、ONO構造のほうがSi
O2一層のトランジスタより大きいgmが得られ、さら
に出力トランジスタの面積縮小が可能となった。TDD
B的にもより高信頼性の半導体集積回路装置実現可能と
なった。
With such a structure, the SiN film has a relative permittivity per unit film thickness that is about twice that of SiO2. Therefore, if the total film thickness is the same, the ONO structure is more Si.
A gm larger than that of the O2-layer transistor was obtained, and the area of the output transistor could be further reduced. TDD
Also in terms of B, it has become possible to realize a more reliable semiconductor integrated circuit device.

【0080】[0080]

【発明の効果】この発明は、以上説明したように高耐圧
MISFETにおいて、ゲート絶縁膜を100〜200
Åと薄膜構造としたので単位チャネル幅当たりのチャネ
ル電流の増加とチャネル電流の経時変化を防止する効果
がある。さらに、高耐圧MISFETのゲート絶縁膜と
電源電圧動作の低電圧MISFETとのゲート絶縁膜と
を100〜200Åの薄い膜で形成できる構成であるた
めに、高速動作のLVMOSFET回路と高耐圧MOS
FETとを各々特性を維持して同一基板上に形成できる
効果を有する。
As described above, according to the present invention, in the high breakdown voltage MISFET, the gate insulating film has a thickness of 100 to 200.
Å and the thin film structure have the effect of preventing an increase in the channel current per unit channel width and the change of the channel current with time. Furthermore, since the gate insulating film of the high breakdown voltage MISFET and the gate insulating film of the low voltage MISFET operating at the power supply voltage can be formed by a thin film of 100 to 200Å, the high speed LVMOSFET circuit and the high breakdown voltage MOS can be formed.
The FET and the FET can be formed on the same substrate while maintaining their characteristics.

【0081】また、出力トランジスタのゲート絶縁膜厚
を同一基板上のその他のトランジスタ(前記誤差増幅器
や基準電圧回路を構成するトランジスタ類)のゲート絶
縁膜の厚みより薄い構造を採ることで出力トランジスタ
は1.3μA/V2の充分なgmを得ることができ、チ
ップサイズ1mm□程度で定格24V,出力電流0.5
A最大の充分なESD耐量も満たしたいまだかつてない
高性能低コストのVr半導体集積回路装置の実現を可能
とする。
By adopting a structure in which the gate insulating film thickness of the output transistor is thinner than the gate insulating film thickness of the other transistors (transistors constituting the error amplifier or the reference voltage circuit) on the same substrate, the output transistor is Sufficient gm of 1.3 μA / V2 can be obtained, with a chip size of 1 mm □, rated 24 V, output current 0.5.
A It is possible to realize a high-performance and low-cost Vr semiconductor integrated circuit device that has never been desired to satisfy the maximum sufficient ESD tolerance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の低耐圧MOSトランジスタと高耐圧M
OSトランジスタとを同一基板上に形成した集積回路の
断面図である。
FIG. 1 shows a low breakdown voltage MOS transistor of the present invention and a high breakdown voltage M.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an integrated circuit in which an OS transistor and an OS transistor are formed over the same substrate.

【図2】従来の高耐圧MOSトランジスタの断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view of a conventional high voltage MOS transistor.

【図3】本発明の集積回路の簡単な回路図である。FIG. 3 is a simplified circuit diagram of the integrated circuit of the present invention.

【図4】本発明の高耐圧MOSトランジスタである半導
体装置の電流駆動能力K値とドレイン耐圧のゲート絶縁
膜厚依存性を示した特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a gate insulating film thickness dependency of a current driving capability K value and a drain withstand voltage of a semiconductor device which is a high breakdown voltage MOS transistor of the present invention.

【図5】本発明の高耐圧MOSトランジスタである半導
体装置の他の実施例の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of another embodiment of a semiconductor device which is a high voltage MOS transistor of the present invention.

【図6】本発明の高耐圧MOSトランジスタである半導
体装置の他の実施例の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of a semiconductor device which is a high voltage MOS transistor of the present invention.

【図7】本発明の高耐圧MOSトランジスタの半導体装
置のドレイン領域近傍を拡大した断面図である。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the drain region of the semiconductor device of the high breakdown voltage MOS transistor of the present invention.

【図8】本発明の高耐圧MOSトランジスタの半導体装
置の製造方法を示した工程順の断面図である。
8A to 8D are cross-sectional views in order of the processes, showing a method for manufacturing a semiconductor device of a high voltage MOS transistor according to the present invention.

【図9】本発明の高耐圧MISFETの断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a high breakdown voltage MISFET of the present invention.

【図10】本発明の高耐圧MISFETの別の実施例の
断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of another embodiment of the high breakdown voltage MISFET of the present invention.

【図11】本発明の高耐圧MISFETの別の実施例の
断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of another embodiment of the high breakdown voltage MISFET of the present invention.

【図12】本発明の高耐圧MISFETを含んだ半導体
集積回路の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit including a high breakdown voltage MISFET of the present invention.

【図13】本発明の高耐圧MISFETの別の実施例の
断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of another embodiment of the high breakdown voltage MISFET of the present invention.

【図14】本発明の高耐圧MISFETの別の実施例の
断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of another embodiment of the high breakdown voltage MISFET of the present invention.

【図15】本発明の高耐圧MISFETの別の実施例の
断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of another embodiment of the high breakdown voltage MISFET of the present invention.

【図16】(a)は本発明の第11の実施例の半導体集
積回路装置を示す模式的ブロック図である。(b)は本
発明の第11の実施例のVrの動作を表す、VinとV
outの関係を表すグラフである。
FIG. 16A is a schematic block diagram showing a semiconductor integrated circuit device of Example 11 of the present invention. (B) shows Vin and V, which represent the operation of Vr in the eleventh embodiment of the present invention.
It is a graph showing the relationship of out.

【図17】本発明の第11の実施例の半導体集積回路装
置を示す詳細回路図である。
FIG. 17 is a detailed circuit diagram showing a semiconductor integrated circuit device of Example 11 of the present invention.

【図18】本発明の第11の実施例の半導体集積回路装
置を示す平面図である。
FIG. 18 is a plan view showing a semiconductor integrated circuit device of Example 11 of the present invention.

【図19】(a)は本発明の第11実施例の出力トラン
ジスタM6の部分を表す模式的ブロック図である。
(b)は本発明の第11実施例の出力トランジスタM6
の出力電流Ioutに対するVGSの値を示すグラフで
ある。
FIG. 19A is a schematic block diagram showing a portion of an output transistor M6 according to an eleventh embodiment of the present invention.
(B) is an output transistor M6 of the eleventh embodiment of the present invention
5 is a graph showing the value of VGS with respect to the output current Iout of FIG.

【図20】本発明の第11実施例の出力トランジスタの
各Vin、Vout、VDS、VGD、VGS、Iou
tの場合、場合の値を示す表である。
FIG. 20 shows Vin, Vout, VDS, VGD, VGS, Iou of the output transistors of the eleventh embodiment of the present invention.
9 is a table showing values in the case of t.

【図21】本発明の第11実施例の半導体集積回路装置
の出力トランジスタ(PMOS)を表す模式的断面図で
ある。
FIG. 21 is a schematic sectional view showing an output transistor (PMOS) of a semiconductor integrated circuit device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第11実施例のVrの半導体集積回
路装置を説明するための、24V定格,0.5A出力の
Vrを得るための出力トランジスタのゲート絶縁膜厚を
変えた場合のチップサイズを表すグラフである。
FIG. 22 is a chip for explaining the Vr semiconductor integrated circuit device according to the eleventh embodiment of the present invention, in which the gate insulating film thickness of the output transistor is changed to obtain Vr of 24V rating and 0.5A output. It is a graph showing a size.

【図23】本発明の第11実施例のVrの半導体集積回
路装置を説明するための、24V定格、1mm□のチッ
プサイズ一定とし出力電流がどこまで取れるかを表した
グラフである。
FIG. 23 is a graph for explaining the Vr semiconductor integrated circuit device of the eleventh embodiment of the present invention, showing how far the output current can be obtained with a constant 24V rating and a 1 mm □ chip size.

【図24】本発明の第11の実施例の半導体集積回路装
置のPMOSとNMOSの関係を示す模式的断面図であ
る。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between PMOS and NMOS of a semiconductor integrated circuit device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第11の実施例の半導体集積回路装
置のPMOS・ドレイン低濃度層の高濃度層からのせり
だし長さとFDドレイン〜素子分離用フィールドドープ
間の距離を変えたときのFDドレイン〜素子分離用フィ
ールドドープの接合耐圧を表したグラフである。
FIG. 25 is a graph showing a change in the protrusion length of the PMOS / drain low-concentration layer from the high-concentration layer and the distance between the FD drain and the field dope for element isolation in the semiconductor integrated circuit device according to the eleventh embodiment of the present invention. It is a graph showing the junction breakdown voltage from FD drain to field dope for element isolation.

【図26】本発明の第11の実施例の半導体集積回路装
置のNMOS・ドレイン低濃度層の高濃度層からのせり
だし長さとFDドレイン〜素子分離用フィールドドープ
間の距離を変えたときのFDドレイン〜素子分離用フィ
ールドドープの接合耐圧を表したグラフである。
FIG. 26 is a diagram showing a case where the protruding length of the NMOS / drain low-concentration layer from the high-concentration layer and the distance between the FD drain and the field isolation for element isolation are changed in the semiconductor integrated circuit device according to the eleventh embodiment of the present invention. It is a graph showing the junction breakdown voltage from FD drain to field dope for element isolation.

【図27】本発明の第12の実施例のVrの半導体集積
回路装置を示す模式的断面図である。
FIG. 27 is a schematic sectional view showing a Vr semiconductor integrated circuit device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第13の実施例のVrの半導体集積
回路装置を示す模式的断面図である。
FIG. 28 is a schematic cross-sectional view showing a Vr semiconductor integrated circuit device of the thirteenth embodiment of the present invention.

【図29】本発明の第14の実施例のONO構造の出力
トランジスタとその他のトランジスタの製造工程順断面
図である。
FIG. 29 is a sectional view in order of the manufacturing steps of the output transistor having the ONO structure and the other transistors of the fourteenth embodiment of the present invention.

【図30】(a)は本発明の第14の実施例のボルテー
ジレギュレータの半導体集積回路装置を示す模式的断面
図である。(b)は本発明の第14の実施例のONO構
造のトランジスタ別の膜厚構成を示す表である。
FIG. 30A is a schematic sectional view showing a semiconductor integrated circuit device of a voltage regulator according to a fourteenth embodiment of the present invention. (B) is a table | surface which shows the film thickness structure for every transistor of the ONO structure of the 14th Example of this invention.

【図31】一般的なMOSトランジスタにおける、ゲー
ト絶縁膜厚(ゲートTox)と一定条件におけるgm
(MOSのいわゆるトランスコンダクタンス、K値ある
いはドレイン電流のドライバビリテイなどと称される)
の関係と、同時に動作定格電圧の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 31 is a gate insulating film thickness (gate Tox) and gm under a constant condition in a general MOS transistor.
(This is called the so-called transconductance of MOS, the K value or the drain current drivability).
2 is a graph showing the relationship between the above relationship and the operating rated voltage at the same time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型基板 2 フィールド酸化膜(絶縁膜) 3 ゲート酸化膜(絶縁膜) 5 N+ 型ソース領域 6 N±型ドレイン領域 7 N+ 型ドレイン領域 13 ゲート電極 14 低耐圧MOSトランジスタ 15 高耐圧MOSトランジスタ1 P-type substrate 2 Field oxide film (insulating film) 3 Gate oxide film (insulating film) 5 N + type source region 6 N ± type drain region 7 N + type drain region 13 Gate electrode 14 Low breakdown voltage MOS transistor 15 High breakdown voltage MOS Transistor

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7514−4M H01L 29/78 301 G (31)優先権主張番号 特願平5−267596 (32)優先日 平5(1993)10月26日 (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 小山内 潤 東京都江東区亀戸6丁目31番1号 セイコ ー電子工業株式会社内 (72)発明者 石井 和敏 東京都江東区亀戸6丁目31番1号 セイコ ー電子工業株式会社内Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number for FI Technical location 7514-4M H01L 29/78 301 G (31) Claim number for priority right Japanese Patent Application No. 5-267596 (32) 5 (1993) October 26 (33) Priority claiming country Japan (JP) (72) Inventor Jun Koyamauchi 6-31-1, Kameido, Koto-ku, Tokyo Seiko Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Ishii Kazutoshi Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd. 63-11-1 Kameido, Koto-ku, Tokyo

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体領域表面に互いに間
隔をおいて設けられた第2導電型のソース領域とドレイ
ン領域と、該ソース領域と該ドレイン領域との間に該半
導体領域のチャネル形成領域と、該チャネル形成領域の
上に設けられたゲート絶縁膜とゲート電極とからなる高
耐圧絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいて、該ゲ
ート絶縁膜が100Åから200Åの間の膜厚の絶縁膜
であるとともに、該ゲート電極と該ゲート絶縁膜を介し
て重なる該ドレイン領域の表面不純物濃度が5×1016
atoms/cm3 から5×1018atoms/cm3
であることを特徴とする高耐圧絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ。
1. A source / drain region of a second conductivity type provided on a surface of a semiconductor region of the first conductivity type and spaced from each other, and a channel of the semiconductor region between the source region and the drain region. In a high breakdown voltage insulated gate field effect transistor comprising a formation region and a gate insulating film and a gate electrode provided on the channel formation region, the gate insulating film is an insulating film having a film thickness of 100 Å to 200 Å In addition, the surface impurity concentration of the drain region which overlaps with the gate electrode via the gate insulating film is 5 × 10 16
atoms / cm 3 to 5 × 10 18 atoms / cm 3
A high breakdown voltage insulated gate field effect transistor characterized in that
【請求項2】 第1導電型の半導体領域表面に互いに間
隔を置いて設けられた第2導電型のソース・ドレイン領
域と、該ソース領域と該ドレイン領域との間の該半導体
領域のチャネル形成領域と、該チャネル形成領域に接し
て該ドレイン領域の一部に設けられた薄い濃度のドレイ
ン領域と、該チャネル形成領域の上に設けられたゲート
絶縁膜と、該薄い濃度のドレイン領域の上に設けられた
該ゲート絶縁膜より厚い高耐圧用絶縁膜と、該ゲート絶
縁膜及び該高耐圧用絶縁膜の上に設けられたゲート電極
とから成る高耐圧絶縁ゲート型電界効果トランジスタに
おいて、該ゲート絶縁膜が100Åから200Åの間の
膜厚の絶縁膜であることを特徴とする高耐圧絶縁ゲート
型電界効果トランジスタ。
2. A source / drain region of a second conductivity type which is provided on the surface of the semiconductor region of the first conductivity type at a distance from each other, and a channel of the semiconductor region between the source region and the drain region. Region, a drain region having a low concentration provided in a part of the drain region in contact with the channel formation region, a gate insulating film provided on the channel formation region, and a drain region having a low concentration A high breakdown voltage insulating gate type field effect transistor comprising a high breakdown voltage insulating film thicker than the gate insulating film provided on the gate insulating film and a gate electrode provided on the gate insulating film and the high breakdown voltage insulating film, A high breakdown voltage insulated gate field effect transistor, characterized in that the gate insulating film is an insulating film having a film thickness between 100Å and 200Å.
【請求項3】 第1導電型の半導体領域の表面に互いに
間隔をおいて設けられた第2導電型のソース領域とドレ
イン領域と、該ソース領域と該ドレイン領域との間の第
1のチャネル形成領域と第2のチャネル形成領域と、該
ソース領域と接続した該第1のチャネル形成領域の上
に、第1のゲート絶縁膜を介して設けられた第1のゲー
ト電極と、該第1のチャネル領域に接続して該ドレイン
領域との間に設けられた該第2のチャネル領域の上に、
第2のゲート絶縁膜を介して第2のゲート電極が設けら
れており、該第1のゲート絶縁膜または該第2のゲート
絶縁膜のいずれか一つの絶縁膜の膜厚が200Å以下で
あり、該第2のゲート電極がドレイン領域とドレイン電
極を介して電気的に同電位に接続していることを特徴と
する高耐圧絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
3. A source / drain region of a second conductivity type provided on the surface of a semiconductor region of the first conductivity type at a distance from each other, and a first channel between the source region and the drain region. A formation region, a second channel formation region, a first gate electrode provided on the first channel formation region connected to the source region via a first gate insulating film, and the first channel electrode. On the second channel region provided between the drain region and the channel region of
A second gate electrode is provided via a second gate insulating film, and the thickness of one of the first gate insulating film and the second gate insulating film is 200 Å or less. A high breakdown voltage insulated gate field effect transistor, wherein the second gate electrode is electrically connected to the same potential through the drain region and the drain electrode.
【請求項4】 高耐圧絶縁ゲート型電界効果トランジス
タと、低耐圧絶縁ゲート型電界効果トランジスタとを同
一半導体領域上に設けた高耐圧半導体集積回路装置にお
いて、該高耐圧絶縁ゲート型電界効果トランジスタと該
低耐圧絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート絶縁
膜が100〜200Åの間の同一の膜厚であることを特
徴とする高耐圧半導体集積回路装置。
4. A high withstand voltage insulated gate field effect transistor, comprising a high withstand voltage insulated gate field effect transistor and a low withstand voltage insulated gate field effect transistor provided on the same semiconductor region. A high withstand voltage semiconductor integrated circuit device, wherein the gate insulating film of the low withstand voltage insulated gate field effect transistor has the same film thickness between 100 and 200Å.
【請求項5】 負荷駆動用MOSトランジスタのゲート
絶縁膜の厚みは同一基板上の他のトランジスタの該ゲー
ト絶縁膜の厚みより少なくとも部分的に薄い構造を採る
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
5. A semiconductor integrated circuit device characterized in that a thickness of a gate insulating film of a load driving MOS transistor is at least partially thinner than a thickness of the gate insulating film of another transistor on the same substrate.
【請求項6】 前記ゲート絶縁膜は数種類の物質より構
成され多層構造を構成することを特徴とする請求項5記
載の半導体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the gate insulating film is composed of several kinds of materials to form a multilayer structure.
【請求項7】 ゲート端のドレイン領域上のゲート絶縁
膜が部分的に厚くなっている構造を有すること特徴とす
る請求項5記載の半導体集積回路装置。
7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, having a structure in which the gate insulating film on the drain region at the gate end is partially thickened.
【請求項8】 前記ドレイン領域を形成する不純物領域
は濃度の濃い領域と濃度の薄い領域からなることを特徴
とする請求項7記載の半導体集積回路装置。
8. The semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein the impurity region forming the drain region comprises a high concentration region and a low concentration region.
【請求項9】 前記ドレイン領域を形成する不純物領域
の前記濃度の濃い領域は前記濃度の薄い領域で幅1.0
μm以上にわたって周囲を囲まれていることを特徴とす
る請求項7記載の半導体集積回路装置。
9. The high concentration region of the impurity region forming the drain region is the low concentration region and has a width of 1.0.
8. The semiconductor integrated circuit device according to claim 7, wherein the periphery is surrounded by .mu.m or more.
【請求項10】 耐圧絶縁ゲート型電界効果型トランジ
スタのドレインを形成する不純物領域と素子間分離の反
対導電型不純物領域は、ある一定の間隔をおいて隣接す
ることを特徴とする請求項9記載の半導体集積回路装
置。
10. The impurity region forming the drain of the breakdown voltage insulated gate field effect transistor and the impurity region of opposite conductivity type for element isolation are adjacent to each other with a certain interval. Semiconductor integrated circuit device.
【請求項11】 ドレインの不純物領域に濃度の薄い領
域を2重構造として有することを特徴とする請求項1記
載の半導体集積回路装置。
11. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the impurity region of the drain has a region having a low concentration as a double structure.
【請求項12】 高耐圧絶縁ゲート型電界効果型トラン
ジスタのドレインを形成する不純物領域と素子間分離の
反対導電型不純物領域は、ある一定の間隔をおいて隣接
することを特徴とする請求項11記載の半導体集積回路
装置。
12. An impurity region forming a drain of a high breakdown voltage insulated gate field effect transistor and an impurity region of opposite conductivity type for element isolation are adjacent to each other with a certain interval. The semiconductor integrated circuit device described.
【請求項13】 ゲート酸化膜、チャネルドープ、Si
N膜、そしてCVD酸化膜の順に、多層構造のゲート絶
縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
13. Gate oxide film, channel dope, Si
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a gate insulating film having a multilayer structure in the order of an N film and a CVD oxide film.
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