JPH0786419A - 電界効果トランジスタ - Google Patents

電界効果トランジスタ

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JPH0786419A
JPH0786419A JP5185539A JP18553993A JPH0786419A JP H0786419 A JPH0786419 A JP H0786419A JP 5185539 A JP5185539 A JP 5185539A JP 18553993 A JP18553993 A JP 18553993A JP H0786419 A JPH0786419 A JP H0786419A
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transistor
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Akira Tanaka
陽 田中
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート絶縁膜の耐圧が異なる複数種類の電界
効果トランジスタを同一の半導体チップに簡単に混載す
ることができる様にする。 【構成】 チャネル部36とゲート電極である多結晶S
i膜25とが、互いに直列に接続されている容量素子4
1〜43によって容量結合されている。このため、直列
に接続する容量素子41〜43の数を適当に選定するこ
とによって、単一では通常型トランジスタのゲート絶縁
膜として必要な厚さしか有していないSiO2 膜16を
形成するだけで、高耐圧トランジスタのゲート絶縁膜と
して必要な厚さを実質的に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願の発明は、ゲート絶縁膜の耐
圧が異なる複数種類の電界効果トランジスタを同一の半
導体チップに混載することができる電界効果トランジス
タに関するものである。
【0002】
【従来の技術】高耐圧トランジスタのゲート絶縁膜は、
高い印加電圧にも耐えることができる様に、通常型トラ
ンジスタのゲート絶縁膜よりも厚くする必要がある。こ
のため、両方のトランジスタを同一の半導体チップに混
載させるためには、夫々のトランジスタのゲート絶縁膜
の厚さを互いに異ならせる必要がある。
【0003】図4は、通常型トランジスタと高耐圧トラ
ンジスタとを同一の半導体チップに混載している電界効
果トランジスタの一従来例を製造する方法を示してい
る。この製造方法では、図4(a)に示す様に、Si基
板11の表面にフィールド絶縁膜としてのSiO2 膜1
2を選択的に形成し、通常型トランジスタ部13と高耐
圧トランジスタ部14との両方の素子活性領域の表面に
同じ厚さのSiO2 膜15をゲート酸化で形成する。
【0004】次に、高耐圧トランジスタ部14のSiO
2 膜15をレジスト(図示せず)で覆った状態で、通常
型トランジスタ部13のSiO2 膜15をエッチングす
ることによって、図4(b)に示す様に、通常型トラン
ジスタ部13のSiO2 膜15のみを剥離する。
【0005】次に、レジストを除去してから再びゲート
酸化を行って、図4(c)に示す様に、通常型トランジ
スタ部13と高耐圧トランジスタ部14とに、夫々の要
求に見合う厚さのゲート絶縁膜としてのSiO2 膜1
6、17を形成する。その後、ゲート電極(図示せず)
やソース/ドレイン(図示せず)等を形成して、通常型
トランジスタと高耐圧トランジスタとを完成させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の方法
で製造する一従来例では、SiO2 膜16、17を共通
の工程で一時に形成することができず、通常型トランジ
スタ部13のSiO2 膜15を剥離するためにリソグラ
フィ工程及びエッチング工程等が必要であり、剥離後に
追加の酸化工程も必要である。従って、製造工程が複雑
であるのみならず、通常型トランジスタのみの製造工程
との互換性もない。また、高耐圧トランジスタ部14の
SiO2 膜15をレジストで覆っているので、レジスト
中の汚染物質等のためにSiO2 膜17の信頼性も低
い。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の電界効果トラ
ンジスタでは、ゲート電極25とチャネル部36との間
に複数の容量素子41〜43が直列に接続されている。
【0008】請求項2の電界効果トランジスタでは、半
導体基板11の表面に形成されている複数の絶縁膜16
と2つの前記絶縁膜16同士を接続している導電層2
3、28とで前記複数の容量素子41〜43が構成され
ている。
【0009】
【作用】請求項1の電界効果トランジスタでは、直列に
接続されている複数の容量素子41〜43によって、ゲ
ート電極25とチャネル部36との間の電圧が分圧され
るので、容量素子41〜43の数を異ならせることによ
って、ゲート電極25とチャネル部36との間に印加す
ることができる電圧を異ならせることができる。
【0010】請求項2の電界効果トランジスタでは、ゲ
ート電極25とチャネル部36との間に印加することが
できる電圧を異ならせるためには、容量素子41〜43
の絶縁膜として用いる半導体基板11の表面の絶縁膜1
6の厚さが同じでも、その数を異ならせるだけでよく、
同じ厚さの絶縁膜16は共通の工程で一時に形成するこ
とができるので、ゲート絶縁膜の厚さを異ならせるため
のリソグラフィ工程やエッチング工程等が不要である。
【0011】
【実施例】以下、通常型トランジスタと高耐圧トランジ
スタとを同一の半導体チップに混載している電界効果ト
ランジスタに適用した本願の発明の一実施例を、図1〜
3を参照しながら説明する。なお、図4に示した一従来
例と対応する構成部分には、同一の符号を付してある。
【0012】本実施例を製造するためには、図1(a)
に示す様に、p型のSi基板11の表面に厚さが50n
mであるパッド用のSiO2 膜21と厚さが100nm
であるSiN膜22とを順次に形成し、SiN膜22を
素子活性領域のパターンに加工する。
【0013】そして、高耐圧トランジスタ部14に形成
すべき素子活性領域のうちで2つの領域とそれらの間の
素子分離領域とに、Phos+ を100keVの加速エ
ネルギ及び1×1013cm-2のドーズ量でイオン注入し
て、n- 型の拡散層23を形成する。
【0014】次に、SiN膜22を耐酸化マスクにして
LOCOS法を実行して、図1(b)に示す様にSiO
2 膜12を形成した後、SiN膜22とSiO2 膜21
とを剥離する。そして、SiO2 膜12に囲まれている
素子活性領域の表面に、厚さが10nmのSiO2 膜1
6をゲート酸化で形成する。なお、このSiO2 膜16
は高耐圧トランジスタ部14と通常型トランジスタ部
(図示せず)とに共通である。
【0015】次に、厚さが100nmの多結晶Si膜を
全面に堆積させ、フォトリソグラフィ工程及びRIE工
程でこの多結晶Si膜を加工して、図1(c)に示す様
に、高耐圧トランジスタ部14の領域24における多結
晶Si膜25や、領域26、27で連続している多結晶
Si膜28や、通常型トランジスタ部におけるゲート電
極としての多結晶Si膜等をパターニングする。
【0016】次に、Si基板11の素子活性領域のうち
で、高耐圧トランジスタ部14の領域27における多結
晶Si膜28の両側と、通常型トランジスタ部における
ゲート電極としての多結晶Si膜の両側とに、As+
30keVの加速エネルギ及び5×1015cm-2のドー
ズ量でイオン注入する。そして、900℃、30分のア
ニールを行って、ソース及びドレインとしての拡散層3
1、32等を形成する。
【0017】その後、層間絶縁膜33を全面に形成し、
多結晶Si膜25に達するコンタクト孔34と、通常型
トランジスタ部におけるゲート電極としての多結晶Si
膜に達するコンタクト孔等とを、層間絶縁膜33に同時
に開孔する。そして、コンタクト孔34等を介して多結
晶Si膜25等に接続するAl電極35等を形成して、
本実施例を完成させる。なお、図2は図1(c)の状態
に対応している。
【0018】この様な本実施例における高耐圧トランジ
スタでは、多結晶Si膜25がゲート電極になってお
り、領域27のSiO2 膜16下の部分がチャネル部3
6になっている。そして、拡散層23と多結晶Si膜2
8とで互いに直列に接続されている容量素子41〜43
が領域24、26、27に形成されており、図3に示す
様に、チャネル部36とゲート電極である多結晶Si膜
25とが容量素子41〜43によって容量結合されてい
る。
【0019】なお、容量素子42は、領域26における
SiO2 膜16による容量素子と空乏層による容量素子
とが直列に接続されたものであり、容量素子43も、領
域27におけるSiO2 膜16による容量素子と空乏層
による容量素子とが直列に接続されたものである。ま
た、容量素子43には、この高耐圧トランジスタのソー
スである拡散層31における容量素子44と、ドレイン
である拡散層32における容量素子45とが並列に接続
されている。
【0020】従って、本実施例における高耐圧トランジ
スタでは、通常型トランジスタに比べて、容量素子4
1、42が付加されている。そして、本実施例における
高耐圧トランジスタでは、ゲート長及びゲート幅は夫々
1μmであり、ソース及びドレインのゲート電極下への
拡がりは夫々約0.1μmであるので、容量素子41、
42の容量=3.5fF、容量素子43の容量=2.8
fF、容量素子44、45の容量=0.35fFにな
る。
【0021】このため、ゲート電極である多結晶Si膜
25に例えば15Vを印加しても、領域24、26、2
7のSiO2 膜16には3等分された5Vずつしか印加
されず、電界も5MV/cmと十分に低い。従って、直
列に接続する容量素子41〜43等の数を適当に選定す
ることによって、単一では通常型トランジスタのゲート
絶縁膜として必要な厚さしか有していないSiO2 膜1
6を形成するだけで、高耐圧トランジスタのゲート絶縁
膜として必要な厚さを実質的に得ることができる。
【0022】なお、以上の実施例では、3つの領域2
4、26、27のSiO2 膜16を用いて3つの容量素
子41〜43を直列に接続しているが、例えば5つの領
域のSiO2 膜16を用いて各々のSiO2 膜16を多
結晶Si膜と拡散層とで順次に接続すれば、5つの容量
素子を直列に接続することができる。
【0023】また、上述の実施例では、Al電極35を
多結晶Si膜25に接続しているが、Al電極35を拡
散層23に直接に接続すれば、2つの容量素子42、4
3のみを直列に接続することができる。この場合は、拡
散層23がゲート電極になる。更に、拡散層23の濃度
を変えれば領域26における空乏層による容量も変わる
ので、これによって、SiO2 膜16に印加される電圧
を微調整することができる。
【0024】
【発明の効果】請求項1の電界効果トランジスタでは、
容量素子の数を異ならせることによって、ゲート電極と
チャネル部との間に印加することができる電圧を異なら
せることができるので、ゲート絶縁膜の耐圧が異なる複
数種類の電界効果トランジスタを同一の半導体チップに
簡単に混載することができる。
【0025】請求項2の電界効果トランジスタでは、ゲ
ート絶縁膜の耐圧が異なる複数種類の電界効果トランジ
スタを同一の半導体チップに混載するのに、ゲート絶縁
膜の厚さを異ならせるためのリソグラフィ工程やエッチ
ング工程等が不要であるので、製造工程が簡単であるの
みならず、単一種類のみで混載のない電界効果トランジ
スタの製造工程との互換性もあり、且つゲート絶縁膜の
信頼性も高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明の一実施例の製造方法を工程順に示
しており、図2のI−I線に沿う位置における側断面図
である。
【図2】図1(c)の状態における一実施例の平面図で
ある。
【図3】一実施例における高耐圧トランジスタの等価回
路図である。
【図4】本願の発明の一従来例の製造方法を工程順に示
す側断面図である。
【符号の説明】 11 Si基板 16 SiO2 膜 23 拡散層 25 多結晶Si膜 28 多結晶Si膜 36 チャネル部 41 容量素子 42 容量素子 43 容量素子
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 H01L 27/088 29/78 7514−4M H01L 29/78 301 C

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート電極とチャネル部との間に複数の
    容量素子が直列に接続されている電界効果トランジス
    タ。
  2. 【請求項2】 半導体基板の表面に形成されている複数
    の絶縁膜と2つの前記絶縁膜同士を接続している導電層
    とで前記複数の容量素子が構成されている請求項1記載
    の電界効果トランジスタ。
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