JPH08195443A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

Info

Publication number
JPH08195443A
JPH08195443A JP7005996A JP599695A JPH08195443A JP H08195443 A JPH08195443 A JP H08195443A JP 7005996 A JP7005996 A JP 7005996A JP 599695 A JP599695 A JP 599695A JP H08195443 A JPH08195443 A JP H08195443A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
diffusion layer
region
semiconductor
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7005996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Katsube
雅樹 勝部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP7005996A priority Critical patent/JPH08195443A/en
Publication of JPH08195443A publication Critical patent/JPH08195443A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain a semiconductor device in which a large current generated by static electricity or the like is made to escape to a semiconductor substrate by a method wherein an N-type MOS transistor and a P-type MOS transistor as protection elements are formed on a support substrate. CONSTITUTION: An insulating film 12 is formed on a P-type semiconductor substrate 10, and a semiconductor layer 14 is formed on the insulating film 12. Semiconductor elements as an N-type MOS transistor 18 and a P-type transistor 20 are formed so as to be separated by an element isolation film 16. On the other hand, an N-type MOS transistor 22 and a P-type MOS transistor 24 are formed on the P-type semiconductor substrate 10 other than a region for the elements, and a protection element is constituted. Then, an interconnection layer 38 is formed on them via an interlayer insulating film 36, and drain diffused layers for the N-type MOS transistor 22 and the P-type MOS transistor are connected to an input end. Consequently, an overvoltage can be made to escape to the substrate 10.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造技術に関し、特に、SOI(Silicon On Insulator)
構造を有する半導体装置の保護性能を向上する半導体装
置及びその製造方法を提供する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing technology, and more particularly to SOI (Silicon On Insulator).
Provided are a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which improves the protection performance of a semiconductor device having a structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】SOI技術は、絶縁基板又は絶縁膜上に
形成した単結晶シリコン薄膜に素子を形成する技術であ
る。SOI構造は、完全な素子分離をすることが可能な
ため、拡散層容量等の寄生容量を大幅に低減でき、半導
体装置の動作速度を向上することができることから、注
目されている半導体技術の一つである。
2. Description of the Related Art The SOI technique is a technique for forming an element on a single crystal silicon thin film formed on an insulating substrate or an insulating film. Since the SOI structure enables complete element isolation, parasitic capacitance such as diffusion layer capacitance can be significantly reduced, and the operating speed of a semiconductor device can be improved. Is one.

【0003】ところが、人体等に帯電した静電気の放電
(以下、ESDという)等により半導体装置内部に大電
流が流れ込んだ場合、バルクシリコン上に形成した通常
の半導体装置ではシリコン基板方向にその電流を逃がす
経路があるのに対し、SOI構造では素子の下部に絶縁
膜が形成されているので、その電流を横方向にしか逃が
すことができず、素子が破壊され易いといった問題があ
る。このため、SOI構造をもつ半導体装置において
は、ESDから素子を保護する技術が特に重要である。
However, when a large current flows into the semiconductor device due to discharge of static electricity charged on the human body (hereinafter referred to as ESD) or the like, in a normal semiconductor device formed on bulk silicon, the current is directed toward the silicon substrate. While there is a path for escape, the SOI structure has an insulating film formed under the element, so that the current can only escape in the lateral direction, and there is a problem that the element is easily destroyed. Therefore, in a semiconductor device having an SOI structure, a technique of protecting an element from ESD is particularly important.

【0004】半導体装置に保護素子を作り込むことは、
ESDから半導体素子を保護する方法として一般的に用
いられている。典型的な保護素子としては、印加される
過大電圧を減少させる抵抗型保護素子と、過大電圧を電
源線や基準電位線に逃がす放電型保護素子とがある。以
下では、放電型保護素子に限定して説明する。通常、放
電型の保護素子は、ダイオードやMOSトランジスタ等
により形成し、これらの素子を通して過大電流を放出す
る。このとき、放電効果は拡散層の接合面積の増加とと
もに増すので、放電効果を高めるため広い接合面積を有
する素子を形成することが要求される。
Incorporating a protective element into a semiconductor device is
It is generally used as a method of protecting a semiconductor element from ESD. Typical protection elements include a resistance-type protection element that reduces an applied overvoltage and a discharge-type protection element that releases the overvoltage to a power supply line or a reference potential line. Hereinafter, the description will be limited to the discharge type protection element. Usually, the discharge type protection element is formed by a diode, a MOS transistor or the like, and emits an excessive current through these elements. At this time, the discharge effect increases as the junction area of the diffusion layer increases, so that it is necessary to form an element having a wide junction area in order to enhance the discharge effect.

【0005】また、保護素子には、それ自体がESDに
よって壊れにくいことが要求されるため、接合部の内部
電界を緩和して素子が破壊されにくくすることが望まし
い。このため、例えばMOSトランジスタを用いた保護
素子では、ソース・ドレイン拡散層を内部の集積回路素
子のそれよりも深くすることにより、拡散層の不純物濃
度プロファイルに傾斜を持たせ、接合部における電界集
中を抑えることが行われている。
Further, since the protective element itself is required to be less likely to be broken by ESD, it is desirable to relax the internal electric field at the junction to make the element less likely to be destroyed. Therefore, for example, in a protection element using a MOS transistor, by making the source / drain diffusion layer deeper than that of the internal integrated circuit element, the impurity concentration profile of the diffusion layer has a gradient, and the electric field concentration at the junction is concentrated. Is being suppressed.

【0006】このように拡散層の不純物濃度プロファイ
ルに傾斜を持たせることは、内部電界を緩和するほか
に、接合面積やソース−ドレイン間のパンチスルー電流
を増す効果があるため、放電能力の向上を図ることもで
きる。一方、SOI構造においては、支持基板上に絶縁
膜を介して成膜された単結晶シリコン薄膜(以下、SO
I層という)に保護素子を形成することが望ましい。こ
れは、SOI基板を用いた半導体装置の製造プロセスと
の整合性に優れているからである。しかし、デバイス特
性を向上するためにはSOI層を薄くして拡散層の低面
が絶縁膜に接するようにし、拡散層容量を低減すること
が望ましく、SOI層を厚くして放電効果を高める保護
素子に対する要求とは相反する。
Inclination of the impurity concentration profile of the diffusion layer in this way has the effect of increasing the junction area and the punch-through current between the source and drain, in addition to relaxing the internal electric field, so that the discharge capability is improved. You can also plan. On the other hand, in the SOI structure, a single crystal silicon thin film (hereinafter referred to as SO
It is desirable to form a protective element on the I layer). This is because it is excellent in compatibility with the manufacturing process of a semiconductor device using an SOI substrate. However, in order to improve the device characteristics, it is desirable to reduce the capacitance of the diffusion layer by making the SOI layer thin so that the lower surface of the diffusion layer is in contact with the insulating film, and the SOI layer is thickened to improve the discharge effect. It conflicts with the requirements for devices.

【0007】このため、保護素子をSOI層には形成せ
ず、支持シリコン基板中に保護素子を形成する方法が提
案されている。例えば、特開平4−345064号公報
記載の半導体装置では、図16(a)に示すように、支
持シリコン基板10上にN型MOSトランジスタ22を
形成し、これを保護素子として用いている。即ち、SO
I層14上には半導体集積回路素子68が形成され、そ
の半導体集積回路素子68を保護するN型MOSトラン
ジスタ22が支持シリコン基板10上に形成されてい
る。N型MOSトランジスタ22のゲート電極70はS
OI層14により形成され、ゲート絶縁膜72は支持シ
リコン基板10とSOI層14との間の絶縁膜12によ
り形成されている 図16(a)の保護素子の動作を、図16(b)の等価
回路を用いて説明する。図示するように、保護素子であ
るN型MOSトランジスタ22のドレインとゲートは入
出力パッド40に接続されている。従って、入出力パッ
ド40に負のESDサージ電圧が印加されると、ドレイ
ン拡散層が順バイアス状態となる。これにより、静電気
により発生した大電流を支持シリコン基板10に逃がす
ことができるので、半導体集積回路素子に影響を与える
ことを抑えることができる。
Therefore, a method has been proposed in which the protective element is not formed in the SOI layer but is formed in the supporting silicon substrate. For example, in the semiconductor device described in JP-A-4-345064, as shown in FIG. 16A, an N-type MOS transistor 22 is formed on a supporting silicon substrate 10 and used as a protection element. That is, SO
A semiconductor integrated circuit element 68 is formed on the I layer 14, and an N-type MOS transistor 22 for protecting the semiconductor integrated circuit element 68 is formed on the supporting silicon substrate 10. The gate electrode 70 of the N-type MOS transistor 22 is S
The gate insulating film 72 is formed of the OI layer 14, and the gate insulating film 72 is formed of the insulating film 12 between the supporting silicon substrate 10 and the SOI layer 14. The operation of the protection element of FIG. This will be described using an equivalent circuit. As shown in the figure, the drain and gate of the N-type MOS transistor 22 which is a protection element are connected to the input / output pad 40. Therefore, when a negative ESD surge voltage is applied to the input / output pad 40, the drain diffusion layer becomes a forward bias state. As a result, a large current generated by static electricity can be released to the supporting silicon substrate 10, so that it is possible to suppress the influence on the semiconductor integrated circuit element.

【0008】また、保護素子を支持シリコン基板10上
に形成しているので、拡散層の接合面積を広くすること
ができる。さらに、半導体集積回路素子のN型MOSト
ランジスタと同時に保護素子を形成しているため、SO
I基板を用いた半導体装置の製造プロセスとの整合性に
も優れている。
Further, since the protective element is formed on the supporting silicon substrate 10, the junction area of the diffusion layer can be increased. Further, since the protection element is formed at the same time as the N-type MOS transistor of the semiconductor integrated circuit element, the SO
It is also excellent in compatibility with the manufacturing process of a semiconductor device using an I substrate.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置では、一つのN型MOSトランジスタ一
保護素子を形成するため、保護素子のpn接合に逆バイ
アスが印加されるようなESDサージ電圧が印加された
場合には、保護素子に接合降伏によってのみ放電がされ
るので、十分な保護能力が得られないといった問題があ
った。
However, in the above conventional semiconductor device, since one N-type MOS transistor and one protection element are formed, an ESD surge voltage such that a reverse bias is applied to the pn junction of the protection element is generated. When applied, the protective element is discharged only by the junction breakdown, so that there is a problem that sufficient protective ability cannot be obtained.

【0010】また、電源線又は基準電位線のどちらか一
方にしか保護回路を設けることができないといった問題
があった。また、SOI基板を用いて半導体装置を製造
する際には通常ウェルを形成しないので、図16(c)
に示すように、支持シリコン基板上にNウェル74を形
成し、N型MOSトランジスタ22とP型MOSトラン
ジスタ24とにより保護回路を形成しようとした場合に
は、別途ウェルの形成工程を追加しなければならないと
いった問題があった。
Further, there is a problem that the protection circuit can be provided only on one of the power supply line and the reference potential line. In addition, when a semiconductor device is manufactured using an SOI substrate, a well is not usually formed.
As shown in FIG. 6, when an N well 74 is formed on a supporting silicon substrate and a protection circuit is to be formed by the N type MOS transistor 22 and the P type MOS transistor 24, a well forming step must be added separately. There was a problem that it had to be.

【0011】また、CMOS集積回路では、出力バッフ
ァの電源線と基準電位線にはそれぞれ寄生のpn接合が
形成されているため、逆方向のESDサージ電圧が出力
パッドに印加された場合には、保護素子が逆方向電圧に
より接合降伏する前に、順方向にバイアスされているい
ずれかの寄生pn接合に電流が集中し、接合破壊をもた
らす虞があるといった問題があった。
Further, in the CMOS integrated circuit, since parasitic pn junctions are formed on the power supply line and the reference potential line of the output buffer, when a reverse ESD surge voltage is applied to the output pad, Before the protective element breaks down due to the reverse voltage, there is a problem in that the current may concentrate on any of the parasitic pn junctions that are biased in the forward direction, resulting in junction breakdown.

【0012】本発明の目的は、SOI基板を用いた半導
体装置において、正負両極性のESDサージ電圧に対し
て優れた放電能力を持つ半導体装置、及び、このような
半導体装置を、製造工程数を増加することなく製造する
半導体装置の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device using an SOI substrate, which has an excellent discharge capability with respect to positive and negative polarity ESD surge voltages, and the number of manufacturing steps of such a semiconductor device. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can be manufactured without increasing the number.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的は、P型の半導
体基板と、前記P型半導体基板上に形成された絶縁膜
と、前記絶縁膜上に形成された半導体層と、前記半導体
層に形成された半導体素子と、前記半導体素子を保護す
る保護素子とを有する半導体装置において、前記保護素
子は、前記半導体基板に形成された第1のN型ソース拡
散層と前記第1のN型ソース拡散層の内部に設けられ前
記第1のN型ソース拡散層よりも浅い第2のN型ソース
拡散層とからなるソース領域と、前記半導体基板に形成
された第1のN型ドレイン拡散層と前記第1のN型ドレ
イン拡散層の内部に設けられ前記第1のN型ドレイン拡
散層よりも浅い第2のN型ドレイン拡散層とからなるド
レイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との
間の前記半導体基板上の前記絶縁膜からなるゲート絶縁
膜と、前記ゲート絶縁膜上の前記半導体層からなるゲー
ト電極とを有するN型MOSトランジスタと、前記半導
体基板に形成されたN型拡散層とN型拡散層の内部に設
けられ前記N型拡散層よりも浅いP型ソース拡散層から
なるソース領域と、前記N型拡散層の内部に設けられ前
記N型拡散層より浅いP型ドレイン拡散層からなるドレ
イン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間
の前記半導体基板上の前記絶縁膜からなるゲート絶縁膜
と、前記ゲート絶縁膜上の前記半導体層からなるゲート
電極とを有するP型MOSトランジスタとを有すること
を特徴とする半導体装置により達成される。
The above object is to provide a P-type semiconductor substrate, an insulating film formed on the P-type semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on the insulating film, and the semiconductor layer. In a semiconductor device having a formed semiconductor element and a protection element that protects the semiconductor element, the protection element includes a first N-type source diffusion layer and a first N-type source formed on the semiconductor substrate. A source region provided inside the diffusion layer, the source region including a second N-type source diffusion layer shallower than the first N-type source diffusion layer; and a first N-type drain diffusion layer formed on the semiconductor substrate. A drain region formed inside the first N-type drain diffusion layer and formed of a second N-type drain diffusion layer shallower than the first N-type drain diffusion layer; and the source region and the drain region. Said semiconductor substrate between An N-type MOS transistor having a gate insulating film made of the insulating film and a gate electrode made of the semiconductor layer on the gate insulating film; and an N-type diffusion layer and an N-type diffusion layer formed on the semiconductor substrate. A source region formed inside of the P-type source diffusion layer shallower than the N-type diffusion layer, and a drain region formed inside the N-type diffusion layer formed of a P-type drain diffusion layer shallower than the N-type diffusion layer. A P-type MOS transistor having a gate insulating film made of the insulating film on the semiconductor substrate between the source region and the drain region and a gate electrode made of the semiconductor layer on the gate insulating film. This is achieved by a semiconductor device characterized by the above.

【0014】また、上記の半導体装置において、前記P
型ソース拡散層又は前記P型ドレイン拡散層に電源電圧
を印加した際に、前記N型拡散層と、前記P型ソース拡
散層又は前記P型ドレイン拡散層との間に形成される空
乏層の幅が、前記N型拡散層の深さと、前記P型ソース
拡散層又は前記P型ドレイン拡散層の深さの差分よりも
小さくなるように、前記N型拡散層の深さと、前記P型
ソース拡散層又は前記P型ドレイン拡散層の深さが制御
されていることが望ましい。
In the above semiconductor device, the P
Of a depletion layer formed between the N-type diffusion layer and the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer when a power source voltage is applied to the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer. The depth of the N-type diffusion layer and the P-type source so that the width is smaller than the difference between the depth of the N-type diffusion layer and the depth of the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer. It is desirable that the depth of the diffusion layer or the P-type drain diffusion layer be controlled.

【0015】また、上記の半導体装置において、前記N
型拡散層の深さは、前記P型ソース拡散層又は前記P型
ドレイン拡散層の深さよりも、少なくとも100nm以
上深いことが望ましい。また、P型の半導体基板と、前
記P型半導体基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜
上に形成された半導体層と、前記半導体層に形成された
半導体素子と、前記半導体素子を保護する保護素子とを
有する半導体装置において、前記保護素子は、前記半導
体基板に形成された第1のN型カソード拡散層と前記第
1のN型カソード拡散層の内部に設けられ前記第1のN
型カソード拡散層よりも浅い第2のN型カソード拡散層
とからなるカソードと、前記半導体基板からなるアノー
ドとを有する第1のダイオードと、前記半導体基板に形
成された第3のN型カソード拡散層からなるカソード
と、前記第3のN型カソード拡散層の内部に設けられ前
記第3のN型カソード拡散層よりも浅いP型アノード拡
散層とからなるアノードとを有する第2のダイオードと
を有することを特徴とする半導体装置によっても達成さ
れる。
In the above semiconductor device, the N
The depth of the type diffusion layer is preferably at least 100 nm or more deeper than the depth of the P type source diffusion layer or the P type drain diffusion layer. A P-type semiconductor substrate, an insulating film formed on the P-type semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on the insulating film, a semiconductor element formed on the semiconductor layer, and the semiconductor element In a semiconductor device having a protection element for protection, the protection element is provided inside a first N-type cathode diffusion layer formed on the semiconductor substrate and the first N-type cathode diffusion layer. N
Type cathode diffusion layer, a first diode having a cathode formed of a second N type cathode diffusion layer shallower than the type cathode diffusion layer, an anode formed of the semiconductor substrate, and a third N type cathode diffusion formed on the semiconductor substrate. A second diode having a cathode made of a layer and an anode provided inside the third N-type cathode diffusion layer and having a P-type anode diffusion layer shallower than the third N-type cathode diffusion layer. It is also achieved by a semiconductor device characterized by having.

【0016】また、上記の半導体装置において、前記P
型アノード拡散層に電源電圧を印加した際に、前記第3
のN型カソード拡散層と、前記P型アノード拡散層との
間に形成される空乏層の幅が、前記第3のN型カソード
拡散層の深さと、前記P型アノード拡散層の深さの差分
よりも小さくなるように、前記第3のN型カソード拡散
層の深さと、前記P型アノード拡散層の深さが制御され
ていることが望ましい。
In the above semiconductor device, the P
When a power supply voltage is applied to the anode diffusion layer
The width of the depletion layer formed between the N-type cathode diffusion layer and the P-type anode diffusion layer is equal to the depth of the third N-type cathode diffusion layer and the depth of the P-type anode diffusion layer. It is desirable that the depth of the third N-type cathode diffusion layer and the depth of the P-type anode diffusion layer are controlled so as to be smaller than the difference.

【0017】また、上記の半導体装置において、前記第
2のN型拡散層の深さは、前記第1のP型拡散層の深さ
よりも、少なくとも100nm以上深いことが望まし
い。また、上記の半導体装置において、前記半導体層
は、膜厚が300nm以下であることが望ましい。ま
た、P型の半導体基板と、前記P型半導体基板上に形成
された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された半導体層
と、前記半導体層に形成された半導体素子と、前記半導
体素子を保護する保護素子とを有する半導体装置の製造
方法において、前記絶縁膜と前記半導体層をパターニン
グし、前記保護素子を構成するN型MOSトランジスタ
を形成する第1の領域内に、前記半導体層からなる第1
のゲート電極を形成し、前記保護素子を構成するP型M
OSトランジスタを形成する第2の領域内に、前記半導
体層からなる第2のゲート電極を形成するゲート電極形
成工程と、前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート
電極をマスクとして、前記第1の領域と前記第2の領域
にN型不純物を導入する第1のN型不純物導入工程と、
前記N型不純物が導入された前記半導体基板を熱酸化
し、前記半導体素子領域にゲート酸化膜を形成するとと
もに、前記第1の領域内に第1のN型ソース拡散層及び
第1のN型ドレイン拡散層を、前記第2の領域にN型拡
散層を形成するゲート酸化膜形成工程と、前記第2のゲ
ート電極をマスクとして前記第2の領域にP型不純物を
導入し、前記N型拡散層内にP型ソース拡散層とP型ド
レイン拡散層を形成すると同時に、前記半導体素子領域
のP型領域を形成するP型不純物導入工程と、前記第1
のゲート電極をマスクとして前記第1の領域にN型不純
物を導入し、前記第1のN型ソース拡散層内に第2のN
型ソース拡散層を、前記第1のN型ドレイン拡散層内に
第2のN型ドレイン拡散層を形成すると同時に、前記半
導体素子領域のN型領域を形成するN型不純物導入工程
とを有し、前記第2のゲート電極と前記P型ソース拡散
層と前記P型ドレイン拡散層とを有するP型MOSトラ
ンジスタと、前記第1のゲート電極と前記第1のN型ソ
ース拡散層と前記第2のN型ソース拡散層と前記第1の
N型ドレイン拡散層と前記第2のN型ドレイン拡散層と
を有するN型MOSトランジスタとを有する保護素子を
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法によっ
ても達成される。
In the above semiconductor device, the depth of the second N type diffusion layer is preferably at least 100 nm or more deeper than the depth of the first P type diffusion layer. In the above semiconductor device, the semiconductor layer preferably has a film thickness of 300 nm or less. A P-type semiconductor substrate, an insulating film formed on the P-type semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on the insulating film, a semiconductor element formed on the semiconductor layer, and the semiconductor element In a method of manufacturing a semiconductor device having a protective element for protection, the insulating layer and the semiconductor layer are patterned to form the semiconductor layer in a first region forming an N-type MOS transistor forming the protective element. First
P-type M that forms the gate electrode of the
A gate electrode forming step of forming a second gate electrode made of the semiconductor layer in a second region for forming an OS transistor, and the first gate electrode and the second gate electrode as a mask, A first N-type impurity introduction step of introducing N-type impurities into the first region and the second region;
The semiconductor substrate introduced with the N-type impurities is thermally oxidized to form a gate oxide film in the semiconductor element region, and a first N-type source diffusion layer and a first N-type are provided in the first region. Forming a drain diffusion layer in the second region to form an N-type diffusion layer, and introducing a P-type impurity into the second region by using the second gate electrode as a mask to form the N-type diffusion layer. Forming a P-type source diffusion layer and a P-type drain diffusion layer in the diffusion layer, and at the same time forming a P-type region of the semiconductor element region;
An N-type impurity is introduced into the first region by using the gate electrode as a mask, and a second N-type impurity is introduced into the first N-type source diffusion layer.
A N-type impurity diffusion step of forming a N-type source diffusion layer and a second N-type drain diffusion layer in the first N-type drain diffusion layer, and at the same time forming an N-type region of the semiconductor element region. A P-type MOS transistor having the second gate electrode, the P-type source diffusion layer, and the P-type drain diffusion layer, the first gate electrode, the first N-type source diffusion layer, and the second Manufacturing a semiconductor device comprising: an N-type source diffusion layer; an N-type MOS transistor having the first N-type drain diffusion layer and the second N-type drain diffusion layer. It is also achieved by the method.

【0018】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記第1のN型不純物導入工程では、前記P型ソー
ス拡散層又は前記P型ドレイン拡散層に電源電圧を印加
した際に、前記N型拡散層と、前記P型ソース拡散層又
は前記P型ドレイン拡散層との間に形成される空乏層の
幅が、前記N型拡散層の深さと、前記P型ソース拡散層
又は前記P型ドレイン拡散層の深さの差分よりも小さく
なるように、前記第1の領域と前記第2の領域にN型不
純物を導入することが望ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, in the first N-type impurity introduction step, the N-type impurity is introduced when a power supply voltage is applied to the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer. The width of the depletion layer formed between the diffusion layer and the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer is the depth of the N-type diffusion layer and the P-type source diffusion layer or the P-type drain. It is desirable to introduce an N-type impurity into the first region and the second region so that the difference becomes smaller than the difference in depth of the diffusion layer.

【0019】また、P型の半導体基板と、前記P型半導
体基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成さ
れた半導体層と、前記半導体層に形成された半導体素子
と、前記半導体素子を保護する保護素子とを有する半導
体装置の製造方法において、前記絶縁膜と前記半導体層
をパターニングし、前記保護素子を構成する第1のダイ
オードを形成する第1の領域と、前記保護素子を構成す
る第2のダイオードを形成する第2の領域に、前記半導
体基板に達する開口部を形成する開口部形成工程と、前
記第1の領域と前記第2の領域にN型不純物を導入する
第1のN型不純物導入工程と、前記N型不純物が導入さ
れた前記半導体基板を熱酸化し、前記半導体素子領域に
ゲート酸化膜を形成するとともに、前記第1の領域内に
第1のN型カソード拡散層を、前記第2の領域に第2の
N型カソード拡散層を形成するゲート酸化膜形成工程
と、前記第2の領域にP型不純物を導入し、前記第3の
N型カソード拡散層内にP型アノード拡散層を形成する
と同時に、前記半導体素子領域のP型領域を形成するP
型不純物導入工程と、前記第1の領域にN型不純物を導
入し、前記第1のN型カソード拡散層内に第2のN型カ
ソード拡散層を形成すると同時に、前記半導体素子領域
のN型領域を形成するN型不純物導入工程とを有し、前
記第1のN型カソード拡散層と前記第2のN型カソード
拡散層とからなるカソードと、前記半導体基板からなる
アノードとを有する第1のダイオードと、前記半導体基
板に形成された第3のN型カソード拡散層からなるカソ
ードと前記P型アノード拡散層とからなるアノードとを
有する第2のダイオードとを有する保護素子を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法によっても達成
される。
Further, a P-type semiconductor substrate, an insulating film formed on the P-type semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on the insulating film, a semiconductor element formed on the semiconductor layer, In a method of manufacturing a semiconductor device having a protective element for protecting a semiconductor element, the insulating film and the semiconductor layer are patterned to form a first diode forming the protective element, and the protective element. An opening forming step of forming an opening reaching the semiconductor substrate in a second region forming the second diode forming the second diode, and introducing an N-type impurity into the first region and the second region. A first N-type impurity introduction step and thermal oxidation of the semiconductor substrate into which the N-type impurity has been introduced to form a gate oxide film in the semiconductor element region, and a first N-type impurity in the first region. Type caustic A diffusion layer, a gate oxide film forming step of forming a second N-type cathode diffusion layer in the second region, and introducing a P-type impurity into the second region to form the third N-type cathode diffusion layer. A P-type anode diffusion layer is formed therein, and at the same time, a P-type region of the semiconductor element region is formed.
And a step of introducing an N-type impurity into the first region to form a second N-type cathode diffusion layer in the first N-type cathode diffusion layer, and at the same time to form an N-type impurity in the semiconductor device region. An N-type impurity introducing step of forming a region, the first N-type cathode diffusion layer and a second N-type cathode diffusion layer, and an anode made of the semiconductor substrate. And a second diode having a cathode made of the third N-type cathode diffusion layer and an anode made of the P-type anode diffusion layer formed on the semiconductor substrate. It is also achieved by a method of manufacturing a characteristic semiconductor device.

【0020】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記第1のN型不純物導入工程では、前記P型アノ
ード拡散層に電源電圧を印加した際に、前記第3のN型
カソード拡散層と、前記P型アノード拡散層との間に形
成される空乏層の幅が、前記第3のN型カソード拡散層
の深さと、前記P型アノード拡散層の深さの差分よりも
小さくなるように、前記第1の領域と前記第2の領域に
N型不純物を導入することが望ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, in the first N-type impurity introduction step, when a power supply voltage is applied to the P-type anode diffusion layer, the third N-type cathode diffusion layer is formed. The width of the depletion layer formed between the P-type anode diffusion layer and the P-type anode diffusion layer is smaller than the difference between the depth of the third N-type cathode diffusion layer and the depth of the P-type anode diffusion layer. It is desirable to introduce N-type impurities into the first region and the second region.

【0021】[0021]

【作用】本発明によれば、SOI構造を有する半導体装
置において、支持基板に保護素子としてN型MOSトラ
ンジスタ及びP型MOSトランジスタを形成することに
より、静電気等によって発生した大電流を半導体基板方
向に逃がすことができるので、その電流に起因する半導
体装置の劣化や破壊を抑制することができる。
According to the present invention, in a semiconductor device having an SOI structure, an N-type MOS transistor and a P-type MOS transistor are formed as protective elements on a supporting substrate, so that a large current generated by static electricity or the like is directed toward the semiconductor substrate. Since it can be released, it is possible to suppress deterioration or destruction of the semiconductor device due to the current.

【0022】また、入出力パッドに負のESDサージ電
圧が印加された場合にはN型MOSトランジスタのドレ
イン拡散層が順バイアス状態となるので、過大電圧を支
持基板に逃がすことができ、入出力パッドに正のESD
サージ電圧が印加された場合にはP型MOSトランジス
タのドレイン拡散層が順バイアス状態となるので、過大
電圧を電源線に逃がすことができる。
Further, when a negative ESD surge voltage is applied to the input / output pad, the drain diffusion layer of the N-type MOS transistor is in a forward biased state, so that an excessive voltage can be released to the supporting substrate, Positive ESD on the pad
When a surge voltage is applied, the drain diffusion layer of the P-type MOS transistor is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the power supply line.

【0023】また、N型MOSトランジスタのソース/
ドレイン拡散層は、深いN型拡散層と浅いN型拡散層に
より形成されているので、急激な不純物濃度勾配はな
く、ソース/ドレイン拡散層と支持基板とにより形成さ
れるPN接合により放電が行われる際に、接合部におけ
る電界の集中を避けることができる。また、P型MOS
トランジスタのソース/ドレイン拡散層に電源電圧を印
加した際に、直下のN型拡散層と、P型ソース/ドレイ
ン拡散層との間に形成される空乏層の幅が、N型拡散層
の深さと、P型ソース/ドレイン拡散層の深さの差分よ
りも小さくなるようにしたので、N型拡散層とP型拡散
層とにより形成される空乏層により、基板方向にリーク
電流が流れることを防止することができる。
The source of the N-type MOS transistor /
Since the drain diffusion layer is formed by the deep N-type diffusion layer and the shallow N-type diffusion layer, there is no sharp impurity concentration gradient, and discharge is performed by the PN junction formed by the source / drain diffusion layer and the supporting substrate. It is possible to avoid the concentration of the electric field at the junction when being exposed. In addition, P-type MOS
When a power supply voltage is applied to the source / drain diffusion layer of the transistor, the width of the depletion layer formed between the N-type diffusion layer directly below and the P-type source / drain diffusion layer is equal to the depth of the N-type diffusion layer. And the depth difference between the P-type source / drain diffusion layer and the P-type source / drain diffusion layer are smaller than each other. Can be prevented.

【0024】また、N型拡散層の深さを、P型拡散層の
深さよりも少なくとも100nm以上深くすることによ
り、その効果はより顕著にみられる。また、SOI構造
を有する半導体装置において、支持基板に保護素子とし
て2つのダイオードを形成することにより、静電気等に
よって発生した大電流を半導体基板方向に逃がすことが
できるので、その電流に起因する半導体装置の劣化や破
壊を抑制することができる。
By making the depth of the N-type diffusion layer deeper than the depth of the P-type diffusion layer by at least 100 nm or more, the effect is more remarkable. Further, in a semiconductor device having an SOI structure, by forming two diodes as protection elements on a supporting substrate, a large current generated by static electricity or the like can be released in the direction of the semiconductor substrate. It is possible to suppress deterioration and destruction of the.

【0025】また、入出力パッドに負のESDサージ電
圧が印加された場合には、一方のダイオードが順バイア
ス状態となるので、過大電圧を支持基板に逃がすことが
できる。また、入出力パッドに正のESDサージ電圧が
印加された場合には他方のダイオードが順バイアス状態
となるので、過大電圧を電源線に逃がすことができる。
Further, when a negative ESD surge voltage is applied to the input / output pad, one diode is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the supporting substrate. Further, when a positive ESD surge voltage is applied to the input / output pad, the other diode is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the power supply line.

【0026】また、一方のダイオードのカソード拡散層
は、深いN型拡散層と浅いN型拡散層により形成されて
いるので、急激な不純物濃度勾配はなく、カソード拡散
層と支持基板とにより形成されるPN接合により放電が
行われる際に、接合部における電界の集中を避けること
ができる。また、アノード拡散層に電源電圧を印加した
際に、直下のN型拡散層と、アノード拡散層との間に形
成される空乏層の幅が、N型拡散層の深さと、アノード
拡散層の深さの差分よりも小さくなるようにしたので、
N型拡散層とアノード拡散層とにより形成される空乏層
により、基板方向にリーク電流が流れることを防止する
ことができる。
Further, since the cathode diffusion layer of one diode is formed by the deep N-type diffusion layer and the shallow N-type diffusion layer, there is no sharp impurity concentration gradient, and the cathode diffusion layer and the supporting substrate are formed. It is possible to avoid concentration of an electric field at the junction when discharging is performed by the PN junction. In addition, when a power supply voltage is applied to the anode diffusion layer, the width of the depletion layer formed between the N-type diffusion layer immediately below and the anode diffusion layer is equal to the depth of the N-type diffusion layer and the anode diffusion layer. Since it is smaller than the depth difference,
The depletion layer formed by the N-type diffusion layer and the anode diffusion layer can prevent a leak current from flowing in the substrate direction.

【0027】また、N型拡散層の深さを、P型拡散層の
深さよりも少なくとも100nm以上深くすることによ
り、その効果はより顕著にみられる。また、保護素子の
放電効果を高めるために保護素子を支持基板中に形成し
たので、十分な放電効果を得ることが困難な約300n
m以下のSOI層に形成された半導体装置においても、
放電効果を高めることができる。
Further, by making the depth of the N-type diffusion layer deeper than the depth of the P-type diffusion layer by at least 100 nm or more, the effect is more remarkable. Further, since the protective element is formed in the supporting substrate in order to enhance the discharge effect of the protective element, it is difficult to obtain a sufficient discharge effect at about 300n.
Even in a semiconductor device formed on an SOI layer of m or less,
The discharge effect can be enhanced.

【0028】また、N型拡散層は、ゲート酸化工程の前
に形成するので、ゲート酸化の熱処理にともない支持基
板深くに拡散する。これにより、N型拡散層は、P型M
OSトランジスタを作り込むための代用ウェルとして用
いることができる。また、このようにして形成する代用
ウェルは、ウェルを形成するための長時間の熱処理を必
要としないので、SOI基板を用いた半導体装置の製造
工程や処理時間を大幅に増加することなく形成すること
ができる。
Further, since the N-type diffusion layer is formed before the gate oxidation step, it diffuses deeply into the supporting substrate due to the heat treatment for gate oxidation. As a result, the N-type diffusion layer becomes P-type M
It can be used as a substitute well for forming an OS transistor. Further, since the substitute well thus formed does not require a long-time heat treatment for forming the well, the substitute well is formed without significantly increasing the manufacturing process or processing time of the semiconductor device using the SOI substrate. be able to.

【0029】[0029]

【実施例】本発明の第1の実施例による半導体装置及び
その製造方法を、図1乃至図8を用いて説明する。図1
は本実施例による半導体装置の構造を示す図、図2は本
実施例による半導体装置を試験する際に用いた測定用回
路図、図3乃至図8は本実施例による半導体装置の製造
方法を説明する図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
2 is a diagram showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, FIG. 2 is a circuit diagram for measurement used in testing the semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. It is a figure explaining.

【0030】本実施例による半導体装置は、図1(b)
に示すように、N型MOSトランジスタ及びP型MOS
トランジスタからなる保護素子を有している。即ち、入
出力パッドと、半導体集積回路素子とを接続する配線に
は、N型MOSトランジスタとP型MOSトランジスタ
が接続されている。N型MOSトランジスタは、基準電
位線と配線との間に設けられており、ソース電極、ドレ
イン電極はそれぞれ基準電位線、配線に接続され、ゲー
ト電極は基準電位線に接続されている。P型MOSトラ
ンジスタは、電源線と配線との間に設けられており、ソ
ース電極、ドレイン電極はそれぞれ配線、電源線に接続
され、ゲート電極は電源線に接続されている。
The semiconductor device according to this embodiment is shown in FIG.
As shown in, N-type MOS transistor and P-type MOS
It has a protective element composed of a transistor. That is, the N-type MOS transistor and the P-type MOS transistor are connected to the wiring connecting the input / output pad and the semiconductor integrated circuit element. The N-type MOS transistor is provided between the reference potential line and the wiring, the source electrode and the drain electrode are connected to the reference potential line and the wiring, respectively, and the gate electrode is connected to the reference potential line. The P-type MOS transistor is provided between the power supply line and the wiring, the source electrode and the drain electrode are connected to the wiring and the power supply line, respectively, and the gate electrode is connected to the power supply line.

【0031】保護素子の形成された領域の半導体装置の
断面を、図1(a)に示す。支持基板10は、例えばp
型シリコン基板からなり、その上層には、例えばシリコ
ン酸化膜からなる絶縁膜12が形成されている。絶縁膜
12の上層には、SOI層14が形成されている。SO
I層14には、集積回路を構成するN型MOSトランジ
スタ18とP型MOSトランジスタ20が、素子分離膜
16により分離して形成されている。
A cross section of the semiconductor device in the region where the protective element is formed is shown in FIG. The support substrate 10 is, for example, p
An insulating film 12 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the upper surface of the type silicon substrate. An SOI layer 14 is formed on the insulating film 12. SO
In the I layer 14, an N-type MOS transistor 18 and a P-type MOS transistor 20 which form an integrated circuit are formed separately by an element isolation film 16.

【0032】集積回路素子領域外の支持基板10上に
は、絶縁膜12をゲート酸化膜と、SOI層をゲート電
極とするN型MOSトランジスタ22及びP型MOSト
ランジスタ24が形成されている。なお、このN型MO
Sトランジスタ22及びP型MOSトランジスタ24が
保護素子を構成している。N型MOSトランジスタ22
のソース/ドレイン拡散層は、深いN型拡散層26、及
び深い拡散層26中に形成された浅いN型拡散層28に
より形成されている。P型MOSトランジスタ24は、
深いN型拡散層26と同時に形成されたN型拡散層30
中に形成され、N型拡散層30中に形成されたP型拡散
層32がソース/ドレイン領域を構成している。更に、
N型拡散層30中には浅いN型層34が形成されてお
り、N型拡散層30より配線を引き出すためのコンタク
ト領域が設けられている。
An N-type MOS transistor 22 and a P-type MOS transistor 24 having an insulating film 12 as a gate oxide film and an SOI layer as a gate electrode are formed on the supporting substrate 10 outside the integrated circuit element region. This N-type MO
The S transistor 22 and the P-type MOS transistor 24 form a protection element. N-type MOS transistor 22
The source / drain diffusion layer is formed by the deep N-type diffusion layer 26 and the shallow N-type diffusion layer 28 formed in the deep diffusion layer 26. The P-type MOS transistor 24 is
N-type diffusion layer 30 formed simultaneously with deep N-type diffusion layer 26
A P-type diffusion layer 32 formed inside and formed in the N-type diffusion layer 30 constitutes a source / drain region. Furthermore,
A shallow N-type layer 34 is formed in the N-type diffusion layer 30, and a contact region for drawing out wiring from the N-type diffusion layer 30 is provided.

【0033】これらトランジスタの上層には、層間絶縁
膜36を介して配線層38が形成されている。次に、本
実施例による半導体装置の動作を説明する。図示するよ
うに、入出力パッド40には、N型MOSトランジスタ
22のドレイン拡散層及びP型MOSトランジスタのド
レイン拡散層が接続されている。
A wiring layer 38 is formed on the upper layer of these transistors with an interlayer insulating film 36 interposed therebetween. Next, the operation of the semiconductor device according to the present embodiment will be described. As illustrated, the input / output pad 40 is connected to the drain diffusion layer of the N-type MOS transistor 22 and the drain diffusion layer of the P-type MOS transistor.

【0034】従って、入出力パッドに負のESDサージ
電圧が印加された場合にはN型MOSトランジスタ22
のドレイン拡散層が順バイアス状態となるので、過大電
圧を支持基板10に逃がすことができる。一方、入出力
パッドに正のESDサージ電圧が印加された場合にはP
型MOSトランジスタ24のドレイン拡散層が順バイア
ス状態となるので、過大電圧を電源線に逃がすことがで
きる。
Therefore, when a negative ESD surge voltage is applied to the input / output pad, the N-type MOS transistor 22
Since the drain diffusion layer of 1 is in a forward bias state, an excessive voltage can be released to the supporting substrate 10. On the other hand, when a positive ESD surge voltage is applied to the I / O pad, P
Since the drain diffusion layer of the MOS transistor 24 is in the forward bias state, an excessive voltage can be released to the power supply line.

【0035】また、N型MOSトランジスタ22のソー
ス/ドレイン拡散層は、深いN型拡散層26と浅いN型
拡散層28により形成されているので、急激な不純物濃
度勾配はなく、ソース/ドレイン拡散層と支持基板10
とにより形成されるPN接合により放電が行われる際
に、接合部における電界の集中を避けることができる。
N型拡散層30の深さは、P型拡散層32に電源電圧を
印加した際に、N型拡散層30とP型拡散層32とによ
り形成される空乏層幅が、N型拡散層30とP型拡散層
32との接合深さの差分よりも小さいことが望ましい。
これは、P型拡散層32に電源電圧を印加した際に、N
型拡散層30とP型拡散層32とにより形成される空乏
層により、N型拡散層30がピンチオフされるととも
に、基板方向に常にリーク電流が流れてしまうためであ
る。
Further, since the source / drain diffusion layer of the N-type MOS transistor 22 is formed by the deep N-type diffusion layer 26 and the shallow N-type diffusion layer 28, there is no abrupt impurity concentration gradient and the source / drain diffusion is not performed. Layer and supporting substrate 10
It is possible to avoid concentration of an electric field at the junction when discharging is performed by the PN junction formed by.
The depth of the N-type diffusion layer 30 is such that the width of the depletion layer formed by the N-type diffusion layer 30 and the P-type diffusion layer 32 when the power supply voltage is applied to the P-type diffusion layer 32 is the N-type diffusion layer 30. Is preferably smaller than the difference in the junction depth between the P type diffusion layer 32 and the P type diffusion layer 32.
This is because when the power supply voltage is applied to the P-type diffusion layer 32, N
This is because the depletion layer formed by the type diffusion layer 30 and the P type diffusion layer 32 pinches off the N type diffusion layer 30 and causes a leak current to always flow in the substrate direction.

【0036】このため、N型拡散層30の深さは、P型
拡散層32よりも少なくとも100nm以上深いことが
望ましい。上記の保護回路を、図2に示す測定回路によ
りテストを行った。図示するように、可変電圧60によ
りキャパシタ62を充電し、その後、キャパシタ62か
ら放電される高電圧を半導体装置に印加して保護素子の
放電効果を測定した。
Therefore, the depth of the N type diffusion layer 30 is preferably deeper than the P type diffusion layer 32 by at least 100 nm or more. The above protection circuit was tested by the measuring circuit shown in FIG. As shown in the figure, the capacitor 62 was charged with the variable voltage 60, and then the high voltage discharged from the capacitor 62 was applied to the semiconductor device to measure the discharge effect of the protective element.

【0037】図示する測定装置により試験を行った場合
には、一般的に300V以上の耐圧があれば良いとされ
ている。本実施例による半導体装置では、正負両方向の
印加電圧に対して300V以上の耐圧があることが判っ
た。なお、従来の半導体装置では、負方向の印加電圧に
対しては300V以上の耐圧があるのに対し、正方向で
は80V程度の耐圧しか得ることができなかった。
When a test is conducted with the measuring device shown in the figure, it is generally said that a withstand voltage of 300 V or higher is sufficient. It was found that the semiconductor device according to this example has a withstand voltage of 300 V or more with respect to the applied voltage in both the positive and negative directions. The conventional semiconductor device has a withstand voltage of 300 V or more with respect to an applied voltage in the negative direction, but can obtain only a withstand voltage of about 80 V in the positive direction.

【0038】次に、本実施例による半導体装置の製造方
法を説明する。まず、P型の支持基板10上に絶縁膜1
2を介して単結晶シリコン層であるSOI層14が形成
されたSOI基板を形成する。例えば、酸素イオン注入
により埋め込みシリコン酸化膜層を形成するSIMOX
(Separation by IMplanted OXygen)法を用いてこのよ
うなSOI基板を形成する(図3(a))。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to this embodiment will be described. First, the insulating film 1 is formed on the P-type support substrate 10.
An SOI substrate having an SOI layer 14 which is a single crystal silicon layer is formed via the substrate 2. For example, SIMOX for forming a buried silicon oxide film layer by oxygen ion implantation
Such an SOI substrate is formed by using the (Separation by IMplanted OXygen) method (FIG. 3A).

【0039】続いて、図示はしないが、集積回路素子の
P型MOSトランジスタ20を形成すべき領域のSOI
層に、n型不純物として、例えば燐を導入する。その
後、保護素子を形成する領域のSOI層14、絶縁膜1
2を、フォトリソグラフィー技術を用いて除去する。な
お、保護素子のゲート電極にはSOI層14を使用する
ため、保護素子のゲート領域にもSOI層を残しておく
(図3(b))。
Next, although not shown, the SOI in the region where the P-type MOS transistor 20 of the integrated circuit element is to be formed.
Phosphorus, for example, is introduced into the layer as an n-type impurity. After that, the SOI layer 14 and the insulating film 1 in the region where the protective element is formed
2 is removed using photolithography technique. Since the SOI layer 14 is used for the gate electrode of the protection element, the SOI layer is left in the gate region of the protection element (FIG. 3B).

【0040】次いで、素子分離膜を形成する際のパッド
となる酸化膜42を熱酸化により形成し、その上層に酸
化マスクとなるシリコン窒化膜44を化学気相成長(C
VD)法により堆積する(図4(a))。続いて、フォ
トリソグラフィー技術により、シリコン窒化膜44を素
子分離膜のパターンに加工する(図4(b))。
Next, an oxide film 42, which will be a pad for forming an element isolation film, is formed by thermal oxidation, and a silicon nitride film 44, which will be an oxidation mask, is formed thereon by chemical vapor deposition (C).
It is deposited by the VD method (FIG. 4A). Then, the silicon nitride film 44 is processed into a pattern of an element isolation film by a photolithography technique (FIG. 4B).

【0041】その後、シリコン窒化膜44をマスクとし
て熱酸化を行い、素子分離膜16を形成する。これによ
り、保護素子を形成する領域の支持基板10上、及び集
積回路素子を形成するSOI層領域に素子分離膜16が
形成される。このようにして素子分離膜を形成後、シリ
コン窒化膜44を除去する(図5(a))。次いで、深
いN型拡散層26、N型拡散層30を形成する領域に、
例えば燐イオンをイオン注入法により導入する(図5
(b))。
After that, thermal oxidation is performed using the silicon nitride film 44 as a mask to form the element isolation film 16. As a result, the element isolation film 16 is formed on the support substrate 10 in the area where the protective element is formed and in the SOI layer area where the integrated circuit element is formed. After the element isolation film is formed in this manner, the silicon nitride film 44 is removed (FIG. 5A). Then, in the region where the deep N-type diffusion layer 26 and the N-type diffusion layer 30 are formed,
For example, phosphorus ions are introduced by the ion implantation method (FIG. 5).
(B)).

【0042】続いて、集積回路素子のゲート酸化膜46
を熱酸化により形成し、ゲート電極となるポリシリコン
膜48をCVD法により堆積する。なお、ゲート酸化膜
を形成する際の熱処理によって、深いN型拡散層26及
びN型拡散層30を形成するために導入した不純物は拡
散し、支持基板10深くまで広がる。このとき、P型M
OSトランジスタ24を形成する領域に導入した不純物
は、熱拡散により互いに接続され、N型拡散層30が形
成される。一方、N型MOSトランジスタ22を形成す
る領域に導入した不純物は、熱拡散後も互いに接続され
ず、深い拡散層26が形成される(図6(a))。
Then, the gate oxide film 46 of the integrated circuit element is formed.
Are formed by thermal oxidation, and a polysilicon film 48 to be a gate electrode is deposited by the CVD method. By the heat treatment for forming the gate oxide film, the impurities introduced to form the deep N-type diffusion layer 26 and the N-type diffusion layer 30 are diffused and spread deep into the support substrate 10. At this time, P type M
The impurities introduced into the region forming the OS transistor 24 are connected to each other by thermal diffusion, and the N-type diffusion layer 30 is formed. On the other hand, the impurities introduced into the region forming the N-type MOS transistor 22 are not connected to each other even after thermal diffusion, and the deep diffusion layer 26 is formed (FIG. 6A).

【0043】なお、60keVの加速エネルギーで5E
13cmー2の燐イオンを注入した場合についてシミュレ
ーションを行った結果、最終的に形成されるN型拡散層
30の深さは約3.7ミクロンであった。その後、フォ
トリソグラフィー技術によりポリシリコン膜44を加工
し、集積回路素子のゲート電極48を形成する(図6
(b))。
At an acceleration energy of 60 keV, 5E
As a result of performing a simulation in the case of implanting 13 cm −2 of phosphorus ions, the depth of the N-type diffusion layer 30 finally formed was about 3.7 μm. Then, the polysilicon film 44 is processed by the photolithography technique to form the gate electrode 48 of the integrated circuit element (FIG. 6).
(B)).

【0044】次いで、P型MOSトランジスタの形成領
域にP型不純物を導入し、ソース/ドレイン拡散層を形
成する。これにより、保護素子のソース/ドレイン拡散
層であるP型拡散層32と、集積回路素子のソース/ド
レイン拡散層50を同時に形成する(図7(a))。な
お、BF2イオンを20keVの加速エネルギーで5E
15cmー2で注入した場合についてシミュレーションを
行った結果、最終的に形成されるP型拡散層32の深さ
は約0.2ミクロンであった。従って、N型拡散層30
の深さはP型拡散層のそれよりも十分に深く、P型拡散
層32に電源電圧を印加した際にも、N型拡散層30と
P型拡散層32とにより形成される空乏層により、N型
拡散層30がピンチオフが発生したり、基板方向に常に
リーク電流が流れることはない。
Next, a P-type impurity is introduced into the formation region of the P-type MOS transistor to form a source / drain diffusion layer. As a result, the P-type diffusion layer 32 which is the source / drain diffusion layer of the protection element and the source / drain diffusion layer 50 of the integrated circuit element are simultaneously formed (FIG. 7A). In addition, BF 2 ions are accelerated to 5E at an acceleration energy of 20 keV.
As a result of performing a simulation for the case of implanting at 15 cm −2 , the depth of the P-type diffusion layer 32 finally formed was about 0.2 μm. Therefore, the N-type diffusion layer 30
Is sufficiently deeper than that of the P-type diffusion layer, and even when a power supply voltage is applied to the P-type diffusion layer 32, the depletion layer formed by the N-type diffusion layer 30 and the P-type diffusion layer 32 causes , N-type diffusion layer 30 is not pinched off, and leak current does not always flow in the substrate direction.

【0045】続いて、N型MOSトランジスタの形成領
域にN型不純物を導入し、ソース/ドレイン拡散層を形
成する。これにより、保護素子のソース/ドレイン拡散
層である浅いN型拡散層28と、集積回路素子のソース
/ドレイン拡散層52を同時に形成する。更に、N型拡
散層30中には浅いN型層34も形成される(図7
(b))。
Subsequently, N-type impurities are introduced into the formation region of the N-type MOS transistor to form source / drain diffusion layers. As a result, the shallow N-type diffusion layer 28 which is the source / drain diffusion layer of the protection element and the source / drain diffusion layer 52 of the integrated circuit element are simultaneously formed. Furthermore, a shallow N-type layer 34 is also formed in the N-type diffusion layer 30 (FIG. 7).
(B)).

【0046】その後、層間絶縁膜36をCVD法により
堆積し、コンタクトホール56を開口する(図8
(a))。次いで、配線層38となる金属膜として例え
ばタングステンを堆積し、フォトリソグラフィー技術を
用いて加工することにより、配線層38を形成する(図
8(b))。このようにして、図1に示す半導体装置を
製造することができる。
After that, the interlayer insulating film 36 is deposited by the CVD method to open the contact hole 56 (FIG. 8).
(A)). Next, for example, tungsten is deposited as a metal film to be the wiring layer 38, and the wiring layer 38 is formed by processing using a photolithography technique (FIG. 8B). In this way, the semiconductor device shown in FIG. 1 can be manufactured.

【0047】このように、本実施例によれば、SOI構
造を有する半導体装置において、支持基板に保護素子と
してN型MOSトランジスタ22及びP型MOSトラン
ジスタ24を形成し、静電気等によって発生した大電流
を逃がすことにより、その電流に起因する半導体装置の
劣化や破壊を抑制することができる。また、入出力パッ
ドに負のESDサージ電圧が印加された場合にはN型M
OSトランジスタ22のドレイン拡散層が順バイアス状
態となるので、過大電圧を支持基板10に逃がすことが
でき、入出力パッドに正のESDサージ電圧が印加され
た場合にはP型MOSトランジスタ24のドレイン拡散
層が順バイアス状態となるので、過大電圧を電源線に逃
がすことができる。
As described above, according to this embodiment, in the semiconductor device having the SOI structure, the N-type MOS transistor 22 and the P-type MOS transistor 24 are formed as the protection elements on the supporting substrate, and the large current generated by static electricity or the like is generated. By allowing the current to escape, deterioration or destruction of the semiconductor device due to the current can be suppressed. In addition, when a negative ESD surge voltage is applied to the input / output pad, the N-type M
Since the drain diffusion layer of the OS transistor 22 is in a forward bias state, an excessive voltage can be released to the supporting substrate 10, and the drain of the P-type MOS transistor 24 when a positive ESD surge voltage is applied to the input / output pad. Since the diffusion layer is in the forward bias state, the excessive voltage can be released to the power supply line.

【0048】また、N型MOSトランジスタ22のソー
ス/ドレイン拡散層は、深いN型拡散層26と浅いN型
拡散層28により形成されているので、急激な不純物濃
度勾配はなく、ソース/ドレイン拡散層と支持基板10
とにより形成されるPN接合により放電が行われる際
に、接合部における電界の集中を避けることができる。
また、N型拡散層30は、ゲート酸化工程の前に形成す
るので、ゲート酸化の熱処理にともない支持基板10深
くに拡散する。これにより、N型拡散層30は、P型M
OSトランジスタ24を作り込むための代用ウェルとし
て用いることができる。
Further, since the source / drain diffusion layer of the N-type MOS transistor 22 is formed by the deep N-type diffusion layer 26 and the shallow N-type diffusion layer 28, there is no abrupt impurity concentration gradient, and the source / drain diffusion is not performed. Layer and supporting substrate 10
It is possible to avoid concentration of an electric field at the junction when discharging is performed by the PN junction formed by.
Further, since the N-type diffusion layer 30 is formed before the gate oxidation step, it diffuses deeply into the support substrate 10 with the heat treatment for gate oxidation. As a result, the N-type diffusion layer 30 becomes a P-type M
It can be used as a substitute well for forming the OS transistor 24.

【0049】また、このようにして形成する代用ウェル
は、ウェルを形成するための長時間の熱処理を必要とし
ないので、SOI基板を用いた半導体装置の製造工程や
処理時間を大幅に増加することなく形成することができ
る。本発明の第2の実施例による半導体装置及びその製
造方法を、図9乃至図15を用いて説明する。
Since the substitute well thus formed does not require a long-time heat treatment for forming the well, the manufacturing process and processing time of the semiconductor device using the SOI substrate can be significantly increased. Can be formed without. A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0050】図9は本実施例による半導体装置の構造を
示す図、図10乃至図15は本実施例による半導体装置
の製造方法を説明する図である。本実施例による半導体
装置は、図9(b)に示すように、2つのダイオードか
らなる保護素子を有している。即ち、入出力パッドと、
半導体集積回路素子とを接続する配線には、2つのダイ
オード64、66が接続されている。ダイオード64
は、基準電位線と配線との間に設けられており、カソー
ド、アノードはそれぞれ基準電位線、配線に接続されて
いる。ダイオード66は、電源線と配線との間に設けら
れており、カソード、アノードはそれぞれ配線、電源線
に接続されている。
FIG. 9 is a diagram showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. 10 to 15 are diagrams for explaining the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The semiconductor device according to the present embodiment has a protection element composed of two diodes, as shown in FIG. That is, an input / output pad,
Two diodes 64 and 66 are connected to the wiring that connects the semiconductor integrated circuit element. Diode 64
Is provided between the reference potential line and the wiring, and the cathode and the anode are connected to the reference potential line and the wiring, respectively. The diode 66 is provided between the power supply line and the wiring, and the cathode and the anode are connected to the wiring and the power supply line, respectively.

【0051】保護素子の形成された領域の半導体装置の
断面を、図9(a)に示す。支持基板10は、例えばp
型シリコン基板からなり、その上層には、例えばシリコ
ン酸化膜からなる絶縁膜12が形成されている。絶縁膜
12の上層には、SOI層14が形成されている。SO
I層14には、集積回路を構成するN型MOSトランジ
スタ18とP型MOSトランジスタ20が、素子分離膜
16により分離して形成されている。
A cross section of the semiconductor device in the region where the protective element is formed is shown in FIG. The support substrate 10 is, for example, p
An insulating film 12 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the upper surface of the type silicon substrate. An SOI layer 14 is formed on the insulating film 12. SO
In the I layer 14, an N-type MOS transistor 18 and a P-type MOS transistor 20 which form an integrated circuit are formed separately by an element isolation film 16.

【0052】集積回路素子領域外の支持基板10上に
は、深いN型拡散層26及び深い拡散層26中に形成さ
れた浅いN型拡散層28をカソードと、支持基板10を
アノードとするダイオード66が形成されている。ま
た、深いN型拡散層26と同時に形成されたN型拡散層
30をカソードと、N型拡散層30中に形成されたP型
拡散層32をアノードとするダイオード64が形成され
ている。
On the support substrate 10 outside the integrated circuit element region, a diode having the deep N-type diffusion layer 26 and the shallow N-type diffusion layer 28 formed in the deep diffusion layer 26 as the cathode and the support substrate 10 as the anode. 66 is formed. Further, a diode 64 having an N-type diffusion layer 30 formed simultaneously with the deep N-type diffusion layer 26 as a cathode and a P-type diffusion layer 32 formed in the N-type diffusion layer 30 as an anode is formed.

【0053】これらの素子の上層には、層間絶縁膜36
を介して配線層38が形成されている。次に、本実施例
による半導体装置の動作を説明する。図示するように、
入出力パッド40には、極性の異なる2つのダイオード
64、66の端子が接続されている。
An interlayer insulating film 36 is formed on the upper layer of these elements.
The wiring layer 38 is formed via the. Next, the operation of the semiconductor device according to the present embodiment will be described. As shown
The terminals of two diodes 64 and 66 having different polarities are connected to the input / output pad 40.

【0054】従って、入出力パッドに負のESDサージ
電圧が印加された場合にはダイオード66が順バイアス
状態となるので、過大電圧を支持基板10に逃がすこと
ができる。一方、入出力パッドに正のESDサージ電圧
が印加された場合にはダイオード64が順バイアス状態
となるので、過大電圧を電源線に逃がすことができる。
Therefore, when a negative ESD surge voltage is applied to the input / output pad, the diode 66 is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the support substrate 10. On the other hand, when a positive ESD surge voltage is applied to the input / output pad, the diode 64 is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the power supply line.

【0055】また、ダイオード66のカソード拡散層
は、深いN型拡散層26と浅いN型拡散層28により形
成されているので、急激な不純物濃度勾配はなく、カソ
ード拡散層と支持基板10とにより形成されるPN接合
により放電が行われる際に、接合部における電界の集中
を避けることができる。N型拡散層30の深さは、P型
拡散層32に電源電圧を印加した際に、N型拡散層30
とP型拡散層32とにより形成される空乏層幅が、N型
拡散層30とP型拡散層32との接合深さの差分よりも
小さいことが望ましい。これは、P型拡散層32に電源
電圧を印加した際に、N型拡散層30とP型拡散層32
とにより形成される空乏層により、N型拡散層30がピ
ンチオフされるとともに、基板方向に常にリーク電流が
流れてしまうためである。
Further, since the cathode diffusion layer of the diode 66 is formed by the deep N-type diffusion layer 26 and the shallow N-type diffusion layer 28, there is no steep impurity concentration gradient, and the cathode diffusion layer and the supporting substrate 10 form the cathode diffusion layer. It is possible to avoid concentration of an electric field at the junction when discharging is performed by the formed PN junction. The depth of the N-type diffusion layer 30 is determined by applying a power supply voltage to the P-type diffusion layer 32.
The width of the depletion layer formed by the P-type diffusion layer 32 and the P-type diffusion layer 32 is preferably smaller than the difference in junction depth between the N-type diffusion layer 30 and the P-type diffusion layer 32. This is because when a power supply voltage is applied to the P type diffusion layer 32, the N type diffusion layer 30 and the P type diffusion layer 32 are
This is because the N-type diffusion layer 30 is pinched off by the depletion layer formed by and the leak current always flows in the substrate direction.

【0056】このため、N型拡散層30の深さは、P型
拡散層32よりも少なくとも100nm以上深いことが
望ましい。上記の保護回路を、図2に示す測定回路によ
りテストを行った。図示するように、可変電圧60によ
りキャパシタ62を充電し、その後、キャパシタ62か
ら放電される高電圧をESDと見なして実験を行った。
Therefore, the depth of the N type diffusion layer 30 is preferably deeper than the P type diffusion layer 32 by at least 100 nm or more. The above protection circuit was tested by the measuring circuit shown in FIG. As shown in the figure, the capacitor 62 was charged by the variable voltage 60, and then the high voltage discharged from the capacitor 62 was regarded as ESD, and an experiment was conducted.

【0057】図示する測定装置により試験を行った場合
には、一般的に300V以上の耐圧があれば良いとされ
ている。本実施例による半導体装置では、正負両方向の
印加電圧に対して300V以上の耐圧があることが判っ
た。なお、従来の半導体装置では、負方向の印加電圧に
対しては300V以上の耐圧があるのに対し、正方向で
は80V程度の耐圧しか得ることができなかった。
When a test is conducted with the measuring device shown in the figure, it is generally said that a withstand voltage of 300 V or more is sufficient. It was found that the semiconductor device according to this example has a withstand voltage of 300 V or more with respect to the applied voltage in both the positive and negative directions. The conventional semiconductor device has a withstand voltage of 300 V or more with respect to an applied voltage in the negative direction, but can obtain only a withstand voltage of about 80 V in the positive direction.

【0058】次に、本実施例による半導体装置の製造方
法を説明する。まず、P型の支持基板10上に絶縁膜1
2を介して単結晶シリコン層であるSOI層14が形成
されたSOI基板を形成する。例えば、酸素イオン注入
により埋め込みシリコン酸化膜層を形成するSIMOX
(Separation by IMplanted OXygen)法を用いてこのよ
うなSOI基板を形成する(図10(a))。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to this embodiment will be described. First, the insulating film 1 is formed on the P-type support substrate 10.
An SOI substrate having an SOI layer 14 which is a single crystal silicon layer is formed via the substrate 2. For example, SIMOX for forming a buried silicon oxide film layer by oxygen ion implantation
Such an SOI substrate is formed by using the (Separation by IMplanted OXygen) method (FIG. 10A).

【0059】続いて、図示はしないが、集積回路素子の
P型MOSトランジスタ20を形成すべき領域のSOI
層に、n型不純物として、例えば燐を導入する。その
後、保護素子を形成する領域のSOI層14、絶縁膜1
2を、フォトリソグラフィー技術を用いて除去する(図
10(b))。次いで、素子分離膜を形成する際のパッ
ドとなる酸化膜42を熱酸化により形成し、その上層に
酸化マスクとなるシリコン窒化膜44を化学気相成長
(CVD)法により堆積する(図11(a))。
Next, although not shown, the SOI in the region where the P-type MOS transistor 20 of the integrated circuit element is to be formed.
Phosphorus, for example, is introduced into the layer as an n-type impurity. After that, the SOI layer 14 and the insulating film 1 in the region where the protective element is formed
2 is removed using a photolithography technique (FIG. 10B). Next, an oxide film 42 that serves as a pad when forming an element isolation film is formed by thermal oxidation, and a silicon nitride film 44 that serves as an oxidation mask is deposited on the oxide film 42 by a chemical vapor deposition (CVD) method (FIG. 11 ( a)).

【0060】続いて、フォトリソグラフィー技術によ
り、シリコン窒化膜44を素子分離膜のパターンに加工
する(図11(b))。その後、シリコン窒化膜44を
マスクとして熱酸化を行い、素子分離膜16を形成す
る。これにより、保護素子を形成する領域の支持基板1
0上、及び集積回路素子を形成するSOI層領域に素子
分離膜16が形成される。このようにして素子分離膜を
形成後、シリコン窒化膜44を除去する(図12
(a))。
Subsequently, the silicon nitride film 44 is processed into a pattern of an element isolation film by a photolithography technique (FIG. 11B). After that, thermal oxidation is performed using the silicon nitride film 44 as a mask to form the element isolation film 16. Thereby, the support substrate 1 in the region where the protective element is formed
An element isolation film 16 is formed on the upper surface of the semiconductor layer and in the SOI layer region forming the integrated circuit element. After forming the element isolation film in this manner, the silicon nitride film 44 is removed (FIG. 12).
(A)).

【0061】次いで、深いN型拡散層26、N型拡散層
30を形成する領域に、例えば燐イオンをイオン注入法
により導入する(図12(b))。続いて、集積回路素
子のゲート酸化膜46を熱酸化により形成し、ゲート電
極となるポリシリコン膜48をCVD法により堆積す
る。なお、ゲート酸化膜を形成する際の熱処理によっ
て、深いN型拡散層26及びN型拡散層30を形成する
ために導入した不純物は拡散し、支持基板10深くまで
広がる。このとき、ダイオード64のカソードを形成す
る領域に導入した不純物は、熱拡散により互いに接続さ
れ、N型拡散層30が形成される(図13(a))。
Then, for example, phosphorus ions are introduced into the regions where the deep N-type diffusion layer 26 and the N-type diffusion layer 30 are to be formed, by an ion implantation method (FIG. 12B). Then, the gate oxide film 46 of the integrated circuit element is formed by thermal oxidation, and the polysilicon film 48 to be the gate electrode is deposited by the CVD method. By the heat treatment for forming the gate oxide film, the impurities introduced to form the deep N-type diffusion layer 26 and the N-type diffusion layer 30 are diffused and spread deep into the support substrate 10. At this time, the impurities introduced into the region forming the cathode of the diode 64 are connected to each other by thermal diffusion to form the N-type diffusion layer 30 (FIG. 13A).

【0062】なお、60keVの加速エネルギーで5E
13cmー2の燐イオンを注入した場合についてシミュレ
ーションを行った結果、最終的に形成されるN型拡散層
30の深さは約3.7ミクロンであった。その後、フォ
トリソグラフィー技術によりポリシリコン膜44を加工
し、集積回路素子のゲート電極48を形成する(図13
(b))。
At an acceleration energy of 60 keV, 5E
As a result of performing a simulation in the case of implanting 13 cm −2 of phosphorus ions, the depth of the N-type diffusion layer 30 finally formed was about 3.7 μm. Then, the polysilicon film 44 is processed by the photolithography technique to form the gate electrode 48 of the integrated circuit element (FIG. 13).
(B)).

【0063】次いで、ダイオード64の形成領域とP型
MOSトランジスタ形成領域にP型不純物を導入し、ア
ノード拡散層であるP型拡散層32と、集積回路素子の
ソース/ドレイン拡散層50を同時に形成する(図14
(a))。なお、BF2イオンを20keVの加速エネ
ルギーで5E15cmー2で注入した場合についてシミュ
レーションを行った結果、最終的に形成されるP型拡散
層32の深さは約0.2ミクロンであった。従って、N
型拡散層30の深さはP型拡散層のそれよりも十分に深
く、P型拡散層32に電源電圧を印加した際にも、N型
拡散層30とP型拡散層32とにより形成される空乏層
により、N型拡散層30がピンチオフが発生したり、基
板方向に常にリーク電流が流れることはない。
Next, P-type impurities are introduced into the formation region of the diode 64 and the P-type MOS transistor formation region to simultaneously form the P-type diffusion layer 32 as the anode diffusion layer and the source / drain diffusion layer 50 of the integrated circuit element. Yes (Fig. 14
(A)). As a result of simulation for when injected in 5E15cm-2 and BF 2 ions at an acceleration energy of 20 keV, the depth of the P-type diffusion layer 32 to be finally formed was about 0.2 microns. Therefore, N
The depth of the type diffusion layer 30 is sufficiently deeper than that of the P type diffusion layer, and is formed by the N type diffusion layer 30 and the P type diffusion layer 32 even when a power supply voltage is applied to the P type diffusion layer 32. Due to the depletion layer, the N-type diffusion layer 30 does not pinch off, and a leak current does not always flow in the substrate direction.

【0064】続いて、ダイオード66の形成領域とN型
MOSトランジスタの形成領域にN型不純物を導入し、
カソード拡散層である浅いN型拡散層28と、集積回路
素子のソース/ドレイン拡散層52を同時に形成する。
更に、N型拡散層30中には浅いN型層34も形成され
る(図14(b))。その後、層間絶縁膜36をCVD
法により堆積し、コンタクトホール56を開口する(図
15(a))。
Then, an N-type impurity is introduced into the formation region of the diode 66 and the formation region of the N-type MOS transistor,
The shallow N-type diffusion layer 28 which is a cathode diffusion layer and the source / drain diffusion layer 52 of the integrated circuit element are formed at the same time.
Further, a shallow N-type layer 34 is also formed in the N-type diffusion layer 30 (FIG. 14B). After that, the interlayer insulating film 36 is formed by CVD.
Then, the contact hole 56 is opened (FIG. 15A).

【0065】次いで、配線層38となる金属膜として例
えばタングステンを堆積し、フォトリソグラフィー技術
を用いて加工することにより、配線層38を形成する
(図15(b))。このようにして、図1に示す半導体
装置を製造することができる。このように、本実施例に
よれば、SOI構造を有する半導体装置において、支持
基板に保護素子として2つのダイオード64、66を形
成し、静電気等によって発生した大電流を逃がすことに
より、その電流に起因する半導体装置の劣化や破壊を抑
制することができる。
Next, for example, tungsten is deposited as a metal film to be the wiring layer 38 and processed by using the photolithography technique to form the wiring layer 38 (FIG. 15B). In this way, the semiconductor device shown in FIG. 1 can be manufactured. As described above, according to the present embodiment, in the semiconductor device having the SOI structure, the two diodes 64 and 66 are formed as the protection elements on the support substrate, and a large current generated by static electricity or the like is released to reduce the current. It is possible to suppress the deterioration and the breakage of the semiconductor device due to it.

【0066】また、入出力パッドに負のESDサージ電
圧が印加された場合には、ダイオード66が順バイアス
状態となるので、過大電圧を支持基板10に逃がすこと
ができる。一方、入出力パッドに正のESDサージ電圧
が印加された場合にはダイオード64が順バイアス状態
となるので、過大電圧を電源線に逃がすことができる。
Further, when a negative ESD surge voltage is applied to the input / output pad, the diode 66 is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the support substrate 10. On the other hand, when a positive ESD surge voltage is applied to the input / output pad, the diode 64 is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the power supply line.

【0067】また、ダイオード66のカソード拡散層
は、深いN型拡散層26と浅いN型拡散層28により形
成されているので、急激な不純物濃度勾配はなく、カソ
ード拡散層と支持基板10とにより形成されるPN接合
により放電が行われる際に、接合部における電界の集中
を避けることができる。なお、上記実施例では、保護素
子を支持基板中に形成した。これは、保護素子の放電効
果を向上するためである。従って、SOI層に保護素子
を形成した場合に放電効果を十分に得られない場合、特
に、SOI層が約300nm以下のSOI基板を用いた
半導体装置において、本願発明は有効である。
Since the cathode diffusion layer of the diode 66 is formed by the deep N-type diffusion layer 26 and the shallow N-type diffusion layer 28, there is no steep impurity concentration gradient, and the cathode diffusion layer and the support substrate 10 prevent It is possible to avoid concentration of an electric field at the junction when discharging is performed by the formed PN junction. In addition, in the above example, the protective element was formed in the supporting substrate. This is to improve the discharge effect of the protective element. Therefore, when the discharge effect cannot be sufficiently obtained when the protective element is formed in the SOI layer, the present invention is effective especially in a semiconductor device using an SOI substrate having an SOI layer of about 300 nm or less.

【0068】[0068]

【発明の効果】上記の通り、本発明によれば、SOI構
造を有する半導体装置において、支持基板に保護素子と
してN型MOSトランジスタ及びP型MOSトランジス
タを形成することにより、静電気等によって発生した大
電流を半導体基板方向に逃がすことができるので、その
電流に起因する半導体装置の劣化や破壊を抑制すること
ができる。
As described above, according to the present invention, in a semiconductor device having an SOI structure, by forming an N-type MOS transistor and a P-type MOS transistor as protection elements on a supporting substrate, a large amount of static electricity is generated. Since the current can be released in the direction of the semiconductor substrate, it is possible to suppress the deterioration or destruction of the semiconductor device due to the current.

【0069】また、入出力パッドに負のESDサージ電
圧が印加された場合にはN型MOSトランジスタのドレ
イン拡散層が順バイアス状態となるので、過大電圧を支
持基板に逃がすことができ、入出力パッドに正のESD
サージ電圧が印加された場合にはP型MOSトランジス
タのドレイン拡散層が順バイアス状態となるので、過大
電圧を電源線に逃がすことができる。
Further, when a negative ESD surge voltage is applied to the input / output pad, the drain diffusion layer of the N-type MOS transistor is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the supporting substrate, Positive ESD on the pad
When a surge voltage is applied, the drain diffusion layer of the P-type MOS transistor is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the power supply line.

【0070】また、N型MOSトランジスタのソース/
ドレイン拡散層は、深いN型拡散層と浅いN型拡散層に
より形成されているので、急激な不純物濃度勾配はな
く、ソース/ドレイン拡散層と支持基板とにより形成さ
れるPN接合により放電が行われる際に、接合部におけ
る電界の集中を避けることができる。また、P型MOS
トランジスタのソース/ドレイン拡散層に電源電圧を印
加した際に、直下のN型拡散層と、P型ソース/ドレイ
ン拡散層との間に形成される空乏層の幅が、N型拡散層
の深さと、P型ソース/ドレイン拡散層の深さの差分よ
りも小さくなるようにしたので、N型拡散層とP型拡散
層とにより形成される空乏層により、基板方向にリーク
電流が流れることを防止することができる。
The source of the N-type MOS transistor /
Since the drain diffusion layer is formed by the deep N-type diffusion layer and the shallow N-type diffusion layer, there is no sharp impurity concentration gradient, and discharge is performed by the PN junction formed by the source / drain diffusion layer and the supporting substrate. It is possible to avoid the concentration of the electric field at the junction when being exposed. In addition, P-type MOS
When a power supply voltage is applied to the source / drain diffusion layer of the transistor, the width of the depletion layer formed between the N-type diffusion layer directly below and the P-type source / drain diffusion layer is equal to the depth of the N-type diffusion layer. And the depth difference between the P-type source / drain diffusion layer and the P-type source / drain diffusion layer are smaller than each other. Can be prevented.

【0071】また、N型拡散層の深さを、P型拡散層の
深さよりも少なくとも100nm以上深くすることによ
り、その効果はより顕著にみられる。また、SOI構造
を有する半導体装置において、支持基板に保護素子とし
て2つのダイオードを形成することにより、静電気等に
よって発生した大電流を半導体基板方向に逃がすことが
できるので、その電流に起因する半導体装置の劣化や破
壊を抑制することができる。
Further, by making the depth of the N-type diffusion layer deeper than the depth of the P-type diffusion layer by at least 100 nm or more, the effect is more remarkable. Further, in a semiconductor device having an SOI structure, by forming two diodes as protection elements on a supporting substrate, a large current generated by static electricity or the like can be released in the direction of the semiconductor substrate. It is possible to suppress deterioration and destruction of the.

【0072】また、入出力パッドに負のESDサージ電
圧が印加された場合には、一方のダイオードが順バイア
ス状態となるので、過大電圧を支持基板に逃がすことが
できる。また、入出力パッドに正のESDサージ電圧が
印加された場合には他方のダイオードが順バイアス状態
となるので、過大電圧を電源線に逃がすことができる。
Further, when a negative ESD surge voltage is applied to the input / output pad, one of the diodes is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the supporting substrate. Further, when a positive ESD surge voltage is applied to the input / output pad, the other diode is in a forward bias state, so that an excessive voltage can be released to the power supply line.

【0073】また、一方のダイオードのカソード拡散層
は、深いN型拡散層と浅いN型拡散層により形成されて
いるので、急激な不純物濃度勾配はなく、カソード拡散
層と支持基板とにより形成されるPN接合により放電が
行われる際に、接合部における電界の集中を避けること
ができる。また、アノード拡散層に電源電圧を印加した
際に、直下のN型拡散層と、アノード拡散層との間に形
成される空乏層の幅が、N型拡散層の深さと、アノード
拡散層の深さの差分よりも小さくなるようにしたので、
N型拡散層とアノード拡散層とにより形成される空乏層
により、基板方向にリーク電流が流れることを防止する
ことができる。
Further, since the cathode diffusion layer of one diode is formed by the deep N-type diffusion layer and the shallow N-type diffusion layer, there is no sharp impurity concentration gradient and it is formed by the cathode diffusion layer and the supporting substrate. It is possible to avoid concentration of an electric field at the junction when discharging is performed by the PN junction. In addition, when a power supply voltage is applied to the anode diffusion layer, the width of the depletion layer formed between the N-type diffusion layer immediately below and the anode diffusion layer is equal to the depth of the N-type diffusion layer and the anode diffusion layer. Since it is smaller than the depth difference,
The depletion layer formed by the N-type diffusion layer and the anode diffusion layer can prevent a leak current from flowing in the substrate direction.

【0074】また、N型拡散層の深さを、P型拡散層の
深さよりも少なくとも100nm以上深くすることによ
り、その効果はより顕著にみられる。また、保護素子の
放電効果を高めるために保護素子を支持基板中に形成し
たので、十分な放電効果を得ることが困難な約300n
m以下のSOI層に形成された半導体装置においても、
放電効果を高めることができる。
By making the depth of the N-type diffusion layer deeper than the depth of the P-type diffusion layer by at least 100 nm or more, the effect is more remarkable. Further, since the protective element is formed in the supporting substrate in order to enhance the discharge effect of the protective element, it is difficult to obtain a sufficient discharge effect at about 300n.
Even in a semiconductor device formed on an SOI layer of m or less,
The discharge effect can be enhanced.

【0075】また、N型拡散層は、ゲート酸化工程の前
に形成するので、ゲート酸化の熱処理にともない支持基
板深くに拡散する。これにより、N型拡散層は、P型M
OSトランジスタを作り込むための代用ウェルとして用
いることができる。また、このようにして形成する代用
ウェルは、ウェルを形成するための長時間の熱処理を必
要としないので、SOI基板を用いた半導体装置の製造
工程や処理時間を大幅に増加することなく形成すること
ができる。
Since the N-type diffusion layer is formed before the gate oxidation step, it diffuses deeply into the supporting substrate as the gate oxidation is heat-treated. As a result, the N-type diffusion layer becomes P-type M
It can be used as a substitute well for forming an OS transistor. Further, since the substitute well thus formed does not require a long-time heat treatment for forming the well, the substitute well is formed without significantly increasing the manufacturing process or processing time of the semiconductor device using the SOI substrate. be able to.

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

【図1】本発明の第1の実施例による半導体装置を説明
する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例による半導体装置を試験
する際に用いた測定用回路図である。
FIG. 2 is a measurement circuit diagram used in testing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 3 is a process sectional view (1) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 4 is a process sectional view (2) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図5】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その3)である。
FIG. 5 is a process sectional view (3) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図6】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その4)である。
FIG. 6 is a process sectional view (4) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その5)である。
FIG. 7 is a process sectional view (5) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その6)である。
FIG. 8 is a process sectional view (6) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図9】本発明の第2の実施例による半導体装置を説明
する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 10 is a process sectional view (1) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 11 is a process sectional view (2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その3)である。
FIG. 12 is a process sectional view (3) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第2の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その4)である。
FIG. 13 is a process sectional view (4) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第2の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その5)である。
FIG. 14 is a process sectional view (5) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第2の実施例による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その6)である。
FIG. 15 is a process sectional view (6) showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図16】従来の半導体装置の構造を説明する図であ
る。
FIG. 16 is a diagram illustrating a structure of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…支持基板 12…絶縁膜 14…SOI層 16…素子分離膜 18…N型MOSトランジスタ 20…P型MOSトランジスタ 22…N型MOSトランジスタ 24…P型MOSトランジスタ 26…深いN型拡散層 28…浅いN型拡散層 30…N型拡散層 32…P型拡散層 34…浅いN型拡散層 36…層間絶縁膜 38…配線層 40…入出力パッド 42…酸化膜 44…シリコン窒化膜 46…ゲート酸化膜 48…ポリシリコン膜 50…ソース/ドレイン拡散層 52…ソース/ドレイン拡散層 56…コンタクトホール 60…可変電源 62…キャパシタ 64…ダイオード 66…ダイオード 68…半導体集積回路素子 70…ゲート電極 72…ゲート酸化膜 74…Nウェル DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Support substrate 12 ... Insulating film 14 ... SOI layer 16 ... Element isolation film 18 ... N-type MOS transistor 20 ... P-type MOS transistor 22 ... N-type MOS transistor 24 ... P-type MOS transistor 26 ... Deep N-type diffusion layer 28 ... Shallow N type diffusion layer 30 ... N type diffusion layer 32 ... P type diffusion layer 34 ... Shallow N type diffusion layer 36 ... Interlayer insulating film 38 ... Wiring layer 40 ... Input / output pad 42 ... Oxide film 44 ... Silicon nitride film 46 ... Gate Oxide film 48 ... Polysilicon film 50 ... Source / drain diffusion layer 52 ... Source / drain diffusion layer 56 ... Contact hole 60 ... Variable power source 62 ... Capacitor 64 ... Diode 66 ... Diode 68 ... Semiconductor integrated circuit element 70 ... Gate electrode 72 ... Gate oxide film 74 ... N well

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/822 27/12 Z 29/78 29/786 H01L 29/78 301 K 613 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical indication location H01L 21/822 27/12 Z 29/78 29/786 H01L 29/78 301 K 613 Z

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 P型の半導体基板と、前記P型半導体基
板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された
半導体層と、前記半導体層に形成された半導体素子と、
前記半導体素子を保護する保護素子とを有する半導体装
置において、 前記保護素子は、 前記半導体基板に形成された第1のN型ソース拡散層と
前記第1のN型ソース拡散層の内部に設けられ前記第1
のN型ソース拡散層よりも浅い第2のN型ソース拡散層
とからなるソース領域と、前記半導体基板に形成された
第1のN型ドレイン拡散層と前記第1のN型ドレイン拡
散層の内部に設けられ前記第1のN型ドレイン拡散層よ
りも浅い第2のN型ドレイン拡散層とからなるドレイン
領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前
記半導体基板上の前記絶縁膜からなるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上の前記半導体層からなるゲート電極
とを有するN型MOSトランジスタと、 前記半導体基板に形成されたN型拡散層とN型拡散層の
内部に設けられ前記N型拡散層よりも浅いP型ソース拡
散層からなるソース領域と、前記N型拡散層の内部に設
けられ前記N型拡散層より浅いP型ドレイン拡散層から
なるドレイン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領
域との間の前記半導体基板上の前記絶縁膜からなるゲー
ト絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上の前記半導体層からな
るゲート電極とを有するP型MOSトランジスタとを有
することを特徴とする半導体装置。
1. A P-type semiconductor substrate, an insulating film formed on the P-type semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on the insulating film, and a semiconductor element formed on the semiconductor layer.
In a semiconductor device having a protection element for protecting the semiconductor element, the protection element is provided inside a first N-type source diffusion layer formed on the semiconductor substrate and the first N-type source diffusion layer. The first
Of the second N-type source diffusion layer shallower than the N-type source diffusion layer, the first N-type drain diffusion layer formed on the semiconductor substrate, and the first N-type drain diffusion layer. The insulating film on the semiconductor substrate between the source region and the drain region, the drain region being provided inside and including the second N-type drain diffusion layer shallower than the first N-type drain diffusion layer A gate insulating film made of
An N-type MOS transistor having a gate electrode made of the semiconductor layer on the gate insulating film, an N-type diffusion layer formed on the semiconductor substrate, and an N-type diffusion layer provided inside the N-type diffusion layer Between the source region formed of a shallow P-type source diffusion layer, the drain region formed inside the N-type diffusion layer and formed of a P-type drain diffusion layer shallower than the N-type diffusion layer, and between the source region and the drain region. 2. A semiconductor device comprising: a P-type MOS transistor having a gate insulating film made of the insulating film on the semiconductor substrate and a gate electrode made of the semiconductor layer on the gate insulating film.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記P型ソース拡散層又は前記P型ドレイン拡散層に電
源電圧を印加した際に、前記N型拡散層と、前記P型ソ
ース拡散層又は前記P型ドレイン拡散層との間に形成さ
れる空乏層の幅が、前記N型拡散層の深さと、前記P型
ソース拡散層又は前記P型ドレイン拡散層の深さの差分
よりも小さくなるように、前記N型拡散層の深さと、前
記P型ソース拡散層又は前記P型ドレイン拡散層の深さ
が制御されていることを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein when a power supply voltage is applied to the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer, the N-type diffusion layer and the P-type source diffusion layer or The width of the depletion layer formed between the P-type drain diffusion layer and the P-type drain diffusion layer is smaller than the difference between the depth of the N-type diffusion layer and the depth of the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer. Thus, the depth of the N-type diffusion layer and the depth of the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer are controlled.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 前記N型拡散層の深さは、前記P型ソース拡散層又は前
記P型ドレイン拡散層の深さよりも、少なくとも100
nm以上深いことを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the depth of the N-type diffusion layer is at least 100 more than the depth of the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer.
A semiconductor device characterized by being deeper than nm.
【請求項4】 P型の半導体基板と、前記P型半導体基
板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された
半導体層と、前記半導体層に形成された半導体素子と、
前記半導体素子を保護する保護素子とを有する半導体装
置において、 前記保護素子は、 前記半導体基板に形成された第1のN型カソード拡散層
と前記第1のN型カソード拡散層の内部に設けられ前記
第1のN型カソード拡散層よりも浅い第2のN型カソー
ド拡散層とからなるカソードと、前記半導体基板からな
るアノードとを有する第1のダイオードと、 前記半導体基板に形成された第3のN型カソード拡散層
からなるカソードと、前記第3のN型カソード拡散層の
内部に設けられ前記第3のN型カソード拡散層よりも浅
いP型アノード拡散層とからなるアノードとを有する第
2のダイオードとを有することを特徴とする半導体装
置。
4. A P-type semiconductor substrate, an insulating film formed on the P-type semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on the insulating film, and a semiconductor element formed on the semiconductor layer,
In a semiconductor device having a protection element for protecting the semiconductor element, the protection element is provided inside a first N-type cathode diffusion layer formed on the semiconductor substrate and the first N-type cathode diffusion layer. A first diode having a cathode formed of a second N-type cathode diffusion layer shallower than the first N-type cathode diffusion layer and an anode formed of the semiconductor substrate; and a third diode formed on the semiconductor substrate. A cathode comprising an N-type cathode diffusion layer and an anode comprising a P-type anode diffusion layer provided inside the third N-type cathode diffusion layer and shallower than the third N-type cathode diffusion layer. A semiconductor device having two diodes.
【請求項5】 請求項4記載の半導体装置において、 前記P型アノード拡散層に電源電圧を印加した際に、前
記第3のN型カソード拡散層と、前記P型アノード拡散
層との間に形成される空乏層の幅が、前記第3のN型カ
ソード拡散層の深さと、前記P型アノード拡散層の深さ
の差分よりも小さくなるように、前記第3のN型カソー
ド拡散層の深さと、前記P型アノード拡散層の深さが制
御されていることを特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein when a power supply voltage is applied to the P-type anode diffusion layer, it is between the third N-type cathode diffusion layer and the P-type anode diffusion layer. The width of the depletion layer formed is smaller than the difference between the depth of the third N-type cathode diffusion layer and the depth of the P-type anode diffusion layer, so that the third N-type cathode diffusion layer is formed. A semiconductor device in which the depth and the depth of the P-type anode diffusion layer are controlled.
【請求項6】 請求項4記載の半導体装置において、 前記第2のN型拡散層の深さは、前記第1のP型拡散層
の深さよりも、少なくとも100nm以上深いことを特
徴とする半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the depth of the second N-type diffusion layer is at least 100 nm or more deeper than the depth of the first P-type diffusion layer. apparatus.
【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記半導体層は、膜厚が300nm以下であることを特
徴とする半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer has a film thickness of 300 nm or less.
【請求項8】 P型の半導体基板と、前記P型半導体基
板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された
半導体層と、前記半導体層に形成された半導体素子と、
前記半導体素子を保護する保護素子とを有する半導体装
置の製造方法において、 前記絶縁膜と前記半導体層をパターニングし、前記保護
素子を構成するN型MOSトランジスタを形成する第1
の領域内に、前記半導体層からなる第1のゲート電極を
形成し、前記保護素子を構成するP型MOSトランジス
タを形成する第2の領域内に、前記半導体層からなる第
2のゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、 前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極をマス
クとして、前記第1の領域と前記第2の領域にN型不純
物を導入する第1のN型不純物導入工程と、 前記N型不純物が導入された前記半導体基板を熱酸化
し、前記半導体素子領域にゲート酸化膜を形成するとと
もに、前記第1の領域内に第1のN型ソース拡散層及び
第1のN型ドレイン拡散層を、前記第2の領域にN型拡
散層を形成するゲート酸化膜形成工程と、 前記第2のゲート電極をマスクとして前記第2の領域に
P型不純物を導入し、前記N型拡散層内にP型ソース拡
散層とP型ドレイン拡散層を形成すると同時に、前記半
導体素子領域のP型領域を形成するP型不純物導入工程
と、 前記第1のゲート電極をマスクとして前記第1の領域に
N型不純物を導入し、前記第1のN型ソース拡散層内に
第2のN型ソース拡散層を、前記第1のN型ドレイン拡
散層内に第2のN型ドレイン拡散層を形成すると同時
に、前記半導体素子領域のN型領域を形成するN型不純
物導入工程とを有し、 前記第2のゲート電極と前記P型ソース拡散層と前記P
型ドレイン拡散層とを有するP型MOSトランジスタ
と、前記第1のゲート電極と前記第1のN型ソース拡散
層と前記第2のN型ソース拡散層と前記第1のN型ドレ
イン拡散層と前記第2のN型ドレイン拡散層とを有する
N型MOSトランジスタとを有する保護素子を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. A P-type semiconductor substrate, an insulating film formed on the P-type semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on the insulating film, and a semiconductor element formed on the semiconductor layer.
A method of manufacturing a semiconductor device having a protection element for protecting the semiconductor element, comprising: patterning the insulating film and the semiconductor layer to form an N-type MOS transistor forming the protection element.
A first gate electrode made of the semiconductor layer is formed in the region of 2 and a second gate electrode made of the semiconductor layer is formed in the second region of the P-type MOS transistor forming the protection element. A step of forming a gate electrode, and a step of introducing an N-type impurity into the first region and the second region by using the first gate electrode and the second gate electrode as a mask And a step of thermally oxidizing the semiconductor substrate into which the N-type impurity has been introduced to form a gate oxide film in the semiconductor element region, and a first N-type source diffusion layer and a first N-type source diffusion layer in the first region. Forming an N-type drain diffusion layer in the second region, forming a gate oxide film in the second region, and introducing a P-type impurity into the second region using the second gate electrode as a mask, P type in the N type diffusion layer Forming a P-type drain diffusion layer and a P-type drain diffusion layer, and at the same time forming a P-type region of the semiconductor device region; and a P-type impurity introduction step using the first gate electrode as a mask. Impurities are introduced to form a second N-type source diffusion layer in the first N-type source diffusion layer and a second N-type drain diffusion layer in the first N-type drain diffusion layer, and at the same time, An N-type impurity introduction step of forming an N-type region of the semiconductor element region, the second gate electrode, the P-type source diffusion layer, and the P-type source diffusion layer.
-Type drain diffusion layer, P-type MOS transistor, the first gate electrode, the first N-type source diffusion layer, the second N-type source diffusion layer, and the first N-type drain diffusion layer A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a protection element having an N-type MOS transistor having the second N-type drain diffusion layer.
【請求項9】 請求項8記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記第1のN型不純物導入工程では、前記P型ソース拡
散層又は前記P型ドレイン拡散層に電源電圧を印加した
際に、前記N型拡散層と、前記P型ソース拡散層又は前
記P型ドレイン拡散層との間に形成される空乏層の幅
が、前記N型拡散層の深さと、前記P型ソース拡散層又
は前記P型ドレイン拡散層の深さの差分よりも小さくな
るように、前記第1の領域と前記第2の領域にN型不純
物を導入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein in the first N-type impurity introduction step, when a power supply voltage is applied to the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer, The width of the depletion layer formed between the N-type diffusion layer and the P-type source diffusion layer or the P-type drain diffusion layer is equal to the depth of the N-type diffusion layer and the P-type source diffusion layer or the A method of manufacturing a semiconductor device, comprising introducing an N-type impurity into the first region and the second region so as to be smaller than a difference in depth of the P-type drain diffusion layer.
【請求項10】 P型の半導体基板と、前記P型半導体
基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され
た半導体層と、前記半導体層に形成された半導体素子
と、前記半導体素子を保護する保護素子とを有する半導
体装置の製造方法において、 前記絶縁膜と前記半導体層をパターニングし、前記保護
素子を構成する第1のダイオードを形成する第1の領域
と、前記保護素子を構成する第2のダイオードを形成す
る第2の領域に、前記半導体基板に達する開口部を形成
する開口部形成工程と、 前記第1の領域と前記第2の領域にN型不純物を導入す
る第1のN型不純物導入工程と、 前記N型不純物が導入された前記半導体基板を熱酸化
し、前記半導体素子領域にゲート酸化膜を形成するとと
もに、前記第1の領域内に第1のN型カソード拡散層
を、前記第2の領域に第2のN型カソード拡散層を形成
するゲート酸化膜形成工程と、 前記第2の領域にP型不純物を導入し、前記第3のN型
カソード拡散層内にP型アノード拡散層を形成すると同
時に、前記半導体素子領域のP型領域を形成するP型不
純物導入工程と、 前記第1の領域にN型不純物を導入し、前記第1のN型
カソード拡散層内に第2のN型カソード拡散層を形成す
ると同時に、前記半導体素子領域のN型領域を形成する
N型不純物導入工程とを有し、 前記第1のN型カソード拡散層と前記第2のN型カソー
ド拡散層とからなるカソードと、前記半導体基板からな
るアノードとを有する第1のダイオードと、前記半導体
基板に形成された第3のN型カソード拡散層からなるカ
ソードと前記P型アノード拡散層とからなるアノードと
を有する第2のダイオードとを有する保護素子を形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. A P-type semiconductor substrate, an insulating film formed on the P-type semiconductor substrate, a semiconductor layer formed on the insulating film, a semiconductor element formed on the semiconductor layer, and A method of manufacturing a semiconductor device having a protection element for protecting a semiconductor element, comprising: a first region for patterning the insulating film and the semiconductor layer to form a first diode constituting the protection element; and the protection element. An opening forming step of forming an opening reaching the semiconductor substrate in a second region forming the second diode forming the second diode, and introducing an N-type impurity into the first region and the second region. A first N-type impurity introduction step, and the semiconductor substrate into which the N-type impurity has been introduced is thermally oxidized to form a gate oxide film in the semiconductor element region, and a first N-type impurity is formed in the first region. Type cathode A gate oxide film forming step of forming a diffusion layer, a second N-type cathode diffusion layer in the second region, and introducing a P-type impurity into the second region to form the third N-type cathode diffusion layer. Forming a P-type anode diffusion layer therein and simultaneously forming a P-type region of the semiconductor element region; and introducing an N-type impurity into the first region, the first N-type cathode Forming a second N-type cathode diffusion layer in the diffusion layer and at the same time forming an N-type region of the semiconductor element region, and introducing an N-type impurity, the first N-type cathode diffusion layer and the first N-type cathode diffusion layer. Second diode having an N-type cathode diffusion layer, a first diode having an anode made of the semiconductor substrate, a cathode made of a third N-type cathode diffusion layer formed on the semiconductor substrate, and the P-type From the anode diffusion layer The method of manufacturing a semiconductor device characterized by forming a protective element and a second diode having an anode that.
【請求項11】 請求項10記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第1のN型不純物導入工程では、前記P型アノード
拡散層に電源電圧を印加した際に、前記第3のN型カソ
ード拡散層と、前記P型アノード拡散層との間に形成さ
れる空乏層の幅が、前記第3のN型カソード拡散層の深
さと、前記P型アノード拡散層の深さの差分よりも小さ
くなるように、前記第1の領域と前記第2の領域にN型
不純物を導入することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein in the first N-type impurity introduction step, the third N-type cathode is applied when a power supply voltage is applied to the P-type anode diffusion layer. The width of the depletion layer formed between the diffusion layer and the P-type anode diffusion layer is smaller than the difference between the depth of the third N-type cathode diffusion layer and the depth of the P-type anode diffusion layer. As described above, a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that N-type impurities are introduced into the first region and the second region.
JP7005996A 1995-01-18 1995-01-18 Semiconductor device and its manufacture Withdrawn JPH08195443A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7005996A JPH08195443A (en) 1995-01-18 1995-01-18 Semiconductor device and its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7005996A JPH08195443A (en) 1995-01-18 1995-01-18 Semiconductor device and its manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08195443A true JPH08195443A (en) 1996-07-30

Family

ID=11626401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7005996A Withdrawn JPH08195443A (en) 1995-01-18 1995-01-18 Semiconductor device and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08195443A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997002602A1 (en) * 1995-07-04 1997-01-23 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device and method of production thereof
EP0923132A1 (en) * 1997-10-09 1999-06-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device
JP2002124580A (en) * 2000-10-18 2002-04-26 Yamaha Corp Input protective circuit
JP2007294765A (en) * 2006-04-26 2007-11-08 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
JP2008085138A (en) * 2006-09-28 2008-04-10 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP2008205322A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Renesas Technology Corp Semiconductor integrated circuit
JP2008536335A (en) * 2005-04-15 2008-09-04 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Hybrid crystal-oriented CMOS structure for adaptive well biasing and power and performance enhancement

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997002602A1 (en) * 1995-07-04 1997-01-23 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device and method of production thereof
EP0923132A1 (en) * 1997-10-09 1999-06-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device
US6274908B1 (en) 1997-10-09 2001-08-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having input-output protection circuit
JP2002124580A (en) * 2000-10-18 2002-04-26 Yamaha Corp Input protective circuit
JP2008536335A (en) * 2005-04-15 2008-09-04 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Hybrid crystal-oriented CMOS structure for adaptive well biasing and power and performance enhancement
JP2007294765A (en) * 2006-04-26 2007-11-08 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
JP2008085138A (en) * 2006-09-28 2008-04-10 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP2008205322A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Renesas Technology Corp Semiconductor integrated circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6518623B1 (en) Semiconductor device having a buried-channel MOS structure
JPH08250728A (en) Field-effect semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH09115999A (en) Semiconductor integrated circuit device
JPH0982814A (en) Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof
JPH11330467A (en) Semiconductor device
US5242849A (en) Method for the fabrication of MOS devices
JPH08195443A (en) Semiconductor device and its manufacture
KR930005509B1 (en) Mos type integrated circuit
US6281553B1 (en) Semiconductor device, electrostatic discharge protection device, and dielectric breakdown preventing method
US6207996B1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2000068372A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH02178965A (en) Insulated isolation type field-effect semiconductor device
JPH06132489A (en) Mos transistor, integrated circuit employing same, and manufacture of mos transistor
JPH05136405A (en) Semiconductor device
JPH01194349A (en) Semiconductor device
JPH07335871A (en) Insulated gate semiconductor device and its manufacturing method
JP2743814B2 (en) Semiconductor device
JP2826024B2 (en) Method for manufacturing MOS transistor
JPS6394667A (en) Semiconductor integrated circuit
JP2001156181A (en) Semiconductor device
KR100264877B1 (en) Method for manufacturing soi type isolation structure of semiconductor device
JPH1050933A (en) Input protective circuit
JPS625654A (en) Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof
JP2000294779A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPS61156830A (en) Semiconductor device and manufacture thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20020402