JPH10135348A - Field effect semiconductor device - Google Patents

Field effect semiconductor device

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JPH10135348A
JPH10135348A JP29256496A JP29256496A JPH10135348A JP H10135348 A JPH10135348 A JP H10135348A JP 29256496 A JP29256496 A JP 29256496A JP 29256496 A JP29256496 A JP 29256496A JP H10135348 A JPH10135348 A JP H10135348A
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JP
Japan
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semiconductor device
resistor
gate electrode
field effect
well
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Application number
JP29256496A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Sugii
寿博 杉井
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise the usable operating voltage of a field effect semiconductor device in which a gate electrode and a well area are electrically connected to each other, by connecting a resistor between the gate electrode and the well area. SOLUTION: In a field effect semiconductor device, a field effect semiconductor element is provided in a well area 2 provided on a semiconductor substrate 1, and a resistor 4 is connected between a gate electrode 5 of the semiconductor element and the well area 2. The resistor 4 is constituted of, for example, the same polycrystalline silicon layer as that of the gate electrode 5. In addition, TiN is used for a connecting conductor layer 6 which connects the resistor 4 to a well contact area 3, and Al is used for a connecting wiring layer 7 which connects the electrode 5 to the resistor 4. Consequently, the forward bias voltage applied across a source and the well area 2 can be controlled against the gate voltage in a self-correcting way. Therefore, the usable operating voltage of a field effect semiconductor device can be raised, because the forward bias current can be reduced remarkably.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電界効果型半導体装
置に関するものであり、特に、ウエル領域をゲート電圧
に対して自己補正的にバイアスするMOS型半導体装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect type semiconductor device, and more particularly to a MOS type semiconductor device which biases a well region in a self-correcting manner with respect to a gate voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、MOSFETは大容量半導体メモ
リ装置やデジタル集積回路装置の基本素子として多用さ
れており、近年の高集積化に伴って、しきい値電圧(V
th)の低下と、消費電力の低減が要請されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, MOSFETs have been widely used as basic elements of large-capacity semiconductor memory devices and digital integrated circuit devices.
th ) and a reduction in power consumption.

【0003】この様な低消費電力化の要請に応えるため
にCMOS構造を用いているが、CMOS構造以外にも
オフリーク電流を制御し、且つ、低しきい値化を実現す
るために、ゲート電極とウエル領域とを接続し、ゲート
電圧と共にソース−ウエル領域間に順バイアスを印加し
ていく方法が用いられている。
A CMOS structure is used to meet such a demand for low power consumption. However, in addition to the CMOS structure, in order to control an off-leak current and realize a low threshold voltage, a gate electrode is used. And a well region are connected, and a forward bias is applied between the source and the well region together with the gate voltage.

【0004】例えば、多結晶シリコンゲート電極のコン
タクト部と、ウエル領域に設けたウエルコンタクト領域
とをWプラグ等を介して接続配線層で接続することによ
って、ゲート電圧と共にソース−ウエル領域間に順バイ
アスを印加することができる。
For example, by connecting a contact portion of a polycrystalline silicon gate electrode and a well contact region provided in a well region with a connection wiring layer via a W plug or the like, a gate voltage and a source-well region are sequentially formed. A bias can be applied.

【0005】この様な駆動方法では、ゲート電圧が印加
されない場合のオフリーク電流は通常の場合と同じであ
るが、ゲート電圧の上昇と共に基板バイアス効果によっ
てしきい値電圧(Vth)が低下し、大きなゲート−ソー
ス間電圧がMOSFETに印加されて、駆動能力が増大
するという利点がある。
In such a driving method, the off-leak current when no gate voltage is applied is the same as the normal case, but the threshold voltage (V th ) decreases due to the substrate bias effect as the gate voltage increases, There is an advantage that a large gate-source voltage is applied to the MOSFET to increase the driving capability.

【0006】図5参照 例えば、p型ウエル領域の濃度(Nsub )が1×1018
cm-3で、チャネル長が0.15μmのnチャネル型M
OSFETの場合、●で示す従来の通常構造のMOSF
ETに比べて、黒四角及び破線で示すゲート電極とウエ
ル領域とを短絡させたMOSFETのドレイン電流Id
は大きくなり、ゲート電圧Vg を1Vにした場合の飽和
電流は1桁程度高くなる。
Referring to FIG. 5, for example, the concentration (N sub ) of the p-type well region is 1 × 10 18
cm −3 , channel length 0.15 μm n-channel type M
In the case of OSFET, the MOSF of the conventional normal structure shown by ●
As compared with ET, the drain current I d of the MOSFET in which the gate electrode and the well region shown by a black square and a broken line are short-circuited to the well region
Becomes larger, and the saturation current when the gate voltage Vg is set to 1 V is increased by about one digit.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な駆動
方法の場合、動作時にソース−ウエル領域間のpn接合
が順バイアスされるため、約0.5V以下の極端に低い
電圧領域でしか使用できず、特殊用途を除いてあまりに
も飽和電流が小さいため汎用的ではないと言う問題があ
る。
However, in the case of such a driving method, the pn junction between the source and well regions is forward-biased during operation, so that it is used only in an extremely low voltage region of about 0.5 V or less. However, there is a problem that the saturation current is too small except for a special purpose and is not general purpose.

【0008】再び、図5参照 即ち、この場合のソース−ウエル領域間のpn接合に流
れる順バイアス電流I fowardは、図において黒四角及び
破線で示すRc =0Ωの場合には、ゲート電圧Vg
1.0Vとした場合、約6×10-4A/μmの電流、即
ち、ゲート電極のゲート幅1μm当たり約6×10-4
の電流が流れるために使用できないものであった。
Referring to FIG. 5 again, the current flows through the pn junction between the source and the well region in this case.
Forward bias current I fowardIs the black square and
R indicated by broken linec= 0Ω, the gate voltage VgTo
In the case of 1.0V, about 6 × 10-FourA / μm current, immediate
That is, about 6 × 10 per 1 μm gate width of the gate electrode.-FourA
Cannot be used because the current flows.

【0009】したがって、本発明は、ゲート電圧とウエ
ル領域とを電気的に接続した電界効果型半導体装置の使
用可能電圧をより高くすることを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to further increase the usable voltage of a field effect type semiconductor device in which a gate voltage is electrically connected to a well region.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図1
(a)は電界効果型半導体装置の概略的平面構造を示す
図であり、また、図1(b)は図1(a)の一点鎖線に
沿った断面図である。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention. Referring to FIG. 1, means for solving the problems in the present invention will be described. FIG.
1A is a diagram showing a schematic plan structure of a field-effect semiconductor device, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a dashed line in FIG. 1A.

【0011】図1(a)及び(b)参照 (1)本発明は、電界効果型半導体装置において、半導
体基板1に設けたウエル領域2に電界効果型半導体素子
を設けると共に、電界効果型半導体素子のゲート電極5
とウエル領域2との間に抵抗4を挿入したことを特徴と
する。
1 (a) and 1 (b) (1) In the field effect type semiconductor device, a field effect type semiconductor element is provided in a well region 2 provided in a semiconductor substrate 1 and a field effect type semiconductor device is provided. Device gate electrode 5
And a well 4 in which a resistor 4 is inserted.

【0012】この様に、抵抗4を挿入することによっ
て、ゲート電圧に対してソース−ウエル領域2間に印加
される順バイアス電圧を自己補正的に制御、即ち、電流
の大小によってセルフアライン的に順バイアス電圧を調
整することができ、それによって、順バイアス電流I
forward を大幅に低減することができるので、使用可能
な動作電圧をより高くすることができる。
As described above, by inserting the resistor 4, the forward bias voltage applied between the source and the well region 2 with respect to the gate voltage is controlled in a self-correcting manner, that is, the forward bias voltage is self-aligned depending on the magnitude of the current. The forward bias voltage can be adjusted so that the forward bias current I
Since the forward can be greatly reduced, the usable operating voltage can be higher.

【0013】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、電界効果型半導体素子のゲート電極5に印加するゲ
ート電圧が0.5V以上であることを特徴とする。
(2) The present invention is characterized in that, in the above (1), the gate voltage applied to the gate electrode 5 of the field effect type semiconductor device is 0.5 V or more.

【0014】上記の様に、ゲート電圧に対してソース−
ウエル領域2間に印加される順バイアス電圧を自己補正
的に制御することによって、ゲート電圧が0.5V以上
の従来よりも高い現実的な電圧領域においての使用を可
能にすることができる。
[0014] As described above, the source-
By controlling the forward bias voltage applied between the well regions 2 in a self-correcting manner, it is possible to use the device in a more realistic voltage region where the gate voltage is 0.5 V or higher than before.

【0015】(3)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、抵抗4がゲート電極5と同層の多結晶
シリコン層によって構成されることを特徴とする。
(3) Further, the present invention is characterized in that in the above (1) or (2), the resistor 4 is constituted by the same polycrystalline silicon layer as the gate electrode 5.

【0016】この様に、抵抗4をゲート電極5と同層の
多結晶シリコン層によって、即ち、ゲート電極5を形成
するために堆積させた多結晶シリコン層の一部を利用し
て構成することによって、製造工程を簡素化することが
できる。
As described above, the resistor 4 is formed by the same polycrystalline silicon layer as the gate electrode 5, that is, by using a part of the polycrystalline silicon layer deposited for forming the gate electrode 5. Thereby, the manufacturing process can be simplified.

【0017】(4)また、本発明は、上記(1)乃至
(3)のいずれかにおいて、抵抗4とゲート電極5とを
接続する接続導電体層6としてTiNを用いたことを特
徴とする。
(4) The present invention is characterized in that in any one of the above (1) to (3), TiN is used as the connection conductor layer 6 for connecting the resistor 4 and the gate electrode 5. .

【0018】この様に、接続導電体層6として、耐熱性
に優れたTiNを用いることによって、その後の工程に
おける熱処理条件が緩和される。
As described above, by using TiN having excellent heat resistance as the connection conductor layer 6, the heat treatment conditions in the subsequent steps are relaxed.

【0019】(5)また、本発明は、上記(1)乃至
(4)のいずれかにおいて、半導体基板1として、絶縁
体上に単結晶半導体層を設けた半導体基板1を用いたこ
とを特徴とする。
(5) The present invention is characterized in that in any one of the above (1) to (4), the semiconductor substrate 1 in which a single crystal semiconductor layer is provided on an insulator is used as the semiconductor substrate 1. And

【0020】この様に、半導体基板1として、絶縁体上
に単結晶半導体層を設けた半導体基板1、即ち、SOI
(Silicon on Insulator)基板を
用いることにより、ゲート電圧の変化に同期して変化す
るウエル電位の変動に伴うウエル容量の増大を抑制する
ことができ、それによって、動作速度の遅延を抑制する
ことができる。
As described above, the semiconductor substrate 1 in which the single crystal semiconductor layer is provided on the insulator, ie, the SOI
(Silicon on Insulator) By using the substrate, it is possible to suppress an increase in well capacity due to a change in well potential which changes in synchronization with a change in gate voltage, thereby suppressing a delay in operation speed. it can.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態の製造
工程を図2及び図4を参照して説明する。なお、各図の
(a)は電界効果型半導体装置の概略的平面構造を示す
図であり、また、各図の(b)は各図の(a)の一点鎖
線に沿った断面図である。 図2(a)及び(b)参照 まず、不純物濃度が1.0×1015cm-3のp型シリコ
ン基板11の所定領域に素子分離領域を形成するための
深さ0.4μm程度のシャロートレンチを形成し、Si
2 層を堆積させることによってシャロートレンチを埋
込酸化膜12で埋め込む。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A manufacturing process according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. (A) of each drawing is a diagram showing a schematic plan structure of the field-effect semiconductor device, and (b) of each drawing is a cross-sectional view taken along a dashed line of (a) of each drawing. . Referring to FIGS. 2A and 2B, first, a shallow trench having a depth of about 0.4 μm for forming an element isolation region in a predetermined region of a p-type silicon substrate 11 having an impurity concentration of 1.0 × 10 15 cm -3 Form a trench, Si
The shallow trench is buried with the buried oxide film 12 by depositing an O 2 layer.

【0022】次いで、ボロン(B)を例えば、300k
eVの加速エネルギーで、3×10 13cm-2のドーズ量
でイオン注入したのち、950℃で30分間の熱処理を
行うことによって、深さ0.08〜0.12μmで、不
純物濃度が1.0×1018cm-3のp型ウエル領域13
及びp型ウエルコンタクト領域14を形成する。
Next, boron (B) is, for example, 300 k
3 × 10 with eV acceleration energy 13cm-2Dose
And then heat-treated at 950 ° C. for 30 minutes.
By doing so, a depth of 0.08 to 0.12 μm
Pure substance concentration is 1.0 × 1018cm-3P-type well region 13
And a p-type well contact region 14 is formed.

【0023】次いで、熱酸化によって、例えば、厚さが
4nmのゲート酸化膜15を形成したのち、CVD法に
よって、全面に厚さが、例えば、160nmの多結晶シ
リコン膜を堆積したのち、フォトレジストパターン(図
示せず)をマスクとして、ゲート電極を形成する領域の
多結晶シリコン層に、例えば、20keVの加速エネル
ギーで、4×1015cm-2のリン(P)を選択的にイオ
ン注入し、一方、抵抗を形成する領域の多結晶シリコン
層には、必要とする抵抗値に応じて所定量のリンを選択
的にイオン注入する。
Next, a gate oxide film 15 having a thickness of, for example, 4 nm is formed by thermal oxidation, and a polycrystalline silicon film having a thickness of, for example, 160 nm is deposited on the entire surface by CVD. Using a pattern (not shown) as a mask, 4 × 10 15 cm −2 phosphorus (P) is selectively ion-implanted into the polycrystalline silicon layer in a region where a gate electrode is to be formed, for example, at an acceleration energy of 20 keV. On the other hand, a predetermined amount of phosphorus is selectively ion-implanted into the polycrystalline silicon layer in a region where a resistor is to be formed, according to a required resistance value.

【0024】次いで、多結晶シリコン層を反応性イオン
エッチング(RIE)によってパターニングすることに
よって、多結晶シリコンゲート電極16及び多結晶シリ
コン抵抗17を同時に形成する
Next, the polysilicon gate electrode 16 and the polysilicon resistor 17 are formed simultaneously by patterning the polysilicon layer by reactive ion etching (RIE).

【0025】図3(a)及び(b)参照 次いで、フォトレジストパターン(図示せず)及び多結
晶シリコンゲート電極16をマスクとして、例えば、1
0keVの加速エネルギーで、1×1014cm -2の砒素
(As)をイオン注入することによってn- 型LDD領
域(Lightly Doped Drain)18を
形成する。
3 (a) and 3 (b). Next, a photoresist pattern (not shown)
Using the monocrystalline silicon gate electrode 16 as a mask, for example, 1
At an acceleration energy of 0 keV, 1 × 1014cm -2Arsenic in
By ion-implanting (As), n-Type LDD area
Area (Lightly Doped Drain) 18
Form.

【0026】次いで、CVD法によって、全面に厚さ、
例えば、60nmのSiO2 膜を堆積させたのち、反応
性イオンエッチングによってSiO2 膜を異方性エッチ
ングすることによってサイドウォール19を形成し、こ
のサイドウォール19をマスクとして、例えば、40k
eVの加速エネルギーで、2×1015cm-2の砒素をイ
オン注入することによってn+ 型ソース・ドレイン領域
20を形成する。
Next, the thickness is formed on the entire surface by the CVD method.
For example, after depositing a 60 nm SiO 2 film, the SiO 2 film is anisotropically etched by reactive ion etching to form a side wall 19, and using the side wall 19 as a mask, for example, 40 k
The n + -type source / drain region 20 is formed by ion-implanting 2 × 10 15 cm −2 of arsenic with an acceleration energy of eV.

【0027】次いで、フォトレジストパターン(図示せ
ず)をマスクとして、例えば、10keVの加速エネル
ギーで、2×1015cm-2のボロンをp型ウエルコンタ
クト領域14の表面にイオン注入することによってp+
型コンタクト層21を形成する。
Next, by using a photoresist pattern (not shown) as a mask, boron of 2 × 10 15 cm −2 is ion-implanted into the surface of the p-type well contact region 14 at an acceleration energy of, for example, 10 keV. +
A mold contact layer 21 is formed.

【0028】図4(a)及び(b)参照 次いで、CVD法によって、全面に厚さ、例えば、10
0nmのTiN膜を堆積させてパターニングすることに
よって、p+ 型コンタクト層21と多結晶シリコン抵抗
17とを接続するTiN接続電極22を接続する。
4 (a) and 4 (b). Next, a thickness of, for example, 10
By depositing and patterning a 0 nm TiN film, a TiN connection electrode 22 for connecting the p + -type contact layer 21 and the polycrystalline silicon resistor 17 is connected.

【0029】次いで、全面に、例えば、厚さ0.2μm
のBPSG膜を層間絶縁膜23として堆積させたのち、
+ 型ソース・ドレイン領域20に対するビアホール2
4、及び、多結晶シリコンゲート電極16及び多結晶シ
リコン抵抗17に対するビアホール25を形成し、次い
で、全面にタングステン(W)を堆積させたのち、エッ
チングバック、或いは、CMP(化学機械研磨)を施す
ことにより、ビアホール24,25をWプラグ26で埋
め込む。
Next, for example, a thickness of 0.2 μm
After depositing the BPSG film as the interlayer insulating film 23,
Via hole 2 for n + type source / drain region 20
4, and a via hole 25 for the polycrystalline silicon gate electrode 16 and the polycrystalline silicon resistor 17 is formed, and then tungsten (W) is deposited on the entire surface, followed by etching back or CMP (chemical mechanical polishing). As a result, the via holes 24 and 25 are filled with the W plug 26.

【0030】次いで、全面にAlを堆積させてパターニ
ングすることによって多結晶シリコンゲート電極16及
び多結晶シリコン抵抗17を接続する接続配線層27を
形成する。なお、この場合、n+ 型ソース・ドレイン領
域20に接続するWプラグ26に接続する配線層もパタ
ーニングするが図においては省略している。
Next, a connection wiring layer 27 for connecting the polysilicon gate electrode 16 and the polysilicon resistor 17 is formed by depositing and patterning Al on the entire surface. In this case, the wiring layer connected to the W plug 26 connected to the n + type source / drain region 20 is also patterned, but is omitted in the figure.

【0031】この様にして、p型ウエル領域13と多結
晶シリコンゲート電極16との間には、p型シリコン基
板11、p型ウエルコンタクト領域14、p+ 型コンタ
クト層21、TiN接続電極22、Wプラグ、及び、接
続配線層27を介して多結晶シリコン抵抗17が挿入さ
れたことになる。
Thus, between the p-type well region 13 and the polycrystalline silicon gate electrode 16, the p-type silicon substrate 11, the p-type well contact region 14, the p + -type contact layer 21, the TiN connection electrode 22 , W plug, and connection wiring layer 27, and polycrystalline silicon resistor 17 is inserted.

【0032】図5参照 図5は、p型ウエル領域13の不純物濃度を1.0×1
18cm-3とし、ゲート電極長、即ち、チャネル長を
0.15μmにしたnチャネル型MOSFETにおけ
る、ドレイン電流Id 及びソース−ウエル領域間のpn
接合に流れる順バイアス電流Iforward の多結晶シリコ
ン抵抗17の抵抗値依存性を示す図である。
FIG. 5 shows that the p-type well region 13 has an impurity concentration of 1.0 × 1.
0 18 and cm -3, a gate electrode length, i.e., the n-channel type MOSFET in which the channel length to 0.15 [mu] m, the drain current I d and the source - pn between the well region
FIG. 9 is a diagram showing the dependence of the forward bias current I forward flowing through the junction on the resistance value of the polysilicon resistor 17.

【0033】この場合、図から明らかなように、ドレイ
ン電流Id は、黒四角及び破線で示す抵抗が0Ω(Rc
=0)の場合、◆及び実線で示す抵抗が5×103 Ω
(Rc=5E3)の場合、黒逆三角及び実線で示す抵抗
が5×105 Ω(Rc =5E5)の場合、黒三角及び点
線で示す抵抗が5×107 Ω(Rc =5E7)の場合、
及び、○及び実線で示す抵抗が5×109 Ω(Rc =5
E9ohm)の場合にかけて順に低下するが、ウエルを
ゲート電極と短絡させない通常構造のMOSFETに比
べるとゲート電圧Vg が1.0Vまでの範囲においてド
レイン電流が増加している。
[0033] In this case, as is apparent from the figure, the drain current I d, the resistance shown by the black squares and dashed line 0 .OMEGA (R c
= 0), the resistance indicated by Δ and the solid line is 5 × 10 3 Ω
In the case of (R c = 5E3), the resistance indicated by the black inverted triangle and the solid line is 5 × 10 5 Ω (R c = 5E5), and the resistance indicated by the black triangle and the dotted line is 5 × 10 7 Ω (R c = 5E7). )in the case of,
And the resistance indicated by ○ and the solid line is 5 × 10 9 Ω (R c = 5
Decreases in the order toward the case of E9ohm), but the drain current is increasing the gate voltage V g as compared to the MOSFET of an ordinary structure which does not short-circuited with the gate electrode of the wells in the range up to 1.0 V.

【0034】一方、ソース−ウエル領域間のpn接合に
流れる順バイアス電流Iforward は、黒四角及び破線で
示す抵抗が0Ω(Rc =0)の場合、◆及び実線で示す
抵抗が5×103 Ω(Rc =5E3)の場合、黒逆三角
及び実線で示す抵抗が5×105 Ω(Rc =5E5)の
場合、黒三角及び点線で示す抵抗が5×107 Ω(R c
=5E7)の場合、及び、○及び実線で示す抵抗が5×
109 Ω(Rc =5E9ohm)の場合にかけて順に低
下し、例えば、5×109 Ωの抵抗を挿入した場合に
は、Rc =0の場合に比べて6桁の順バイアス電流I
forward の低減が可能になり、多結晶シリコン抵抗によ
り、順バイアス電流Iforward の増加が抑制されている
のが理解できる。
On the other hand, the pn junction between the source and the well region
Flowing forward bias current IforwardIs a black square and a dashed line
The indicated resistance is 0Ω (Rc= 0), indicated by ◆ and solid line
5 × 10 resistanceThreeΩ (Rc= 5E3), black inverted triangle
And the resistance indicated by the solid line is 5 × 10FiveΩ (Rc= 5E5)
In this case, the resistance indicated by the black triangle and the dotted line is 5 × 107Ω (R c
= 5E7), and the resistance indicated by ○ and the solid line is 5 ×
109Ω (Rc= 5E9 ohm)
Lower, for example, 5 × 109When a Ω resistor is inserted
Is Rc= 6 digits of forward bias current I
forwardCan be reduced.
The forward bias current IforwardIncrease is suppressed
Can understand.

【0035】即ち、挿入抵抗の抵抗値の増大に伴って飽
和電流は減少していくが、それでも5×109 Ωの抵抗
を挿入した場合には、1Vにおいては通常構造のMOS
FETの約2倍のドレイン電流Id となるので、駆動能
力を大きくすることができ、且つ、順バイアス電流I
forward を6桁小さくすることができるので、0.5V
以上の現実的なゲート電圧、例えば、1V近傍での使用
が可能になる。
That is, although the saturation current decreases with an increase in the resistance value of the insertion resistor, if a resistor of 5 × 10 9 Ω is inserted, the MOS transistor having the normal structure at 1 V is used.
Since approximately 2 times the drain current I d of the FET, it is possible to increase the driving ability, and, forward bias current I
0.5V because forward can be reduced by 6 digits
It is possible to use the above-mentioned practical gate voltage, for example, around 1V.

【0036】次に、図6を参照して本発明の第2の実施
の形態を説明する。 図6参照 図6は、CMOSを構成するpチャネル型MOSFET
の概略的断面図であり、図4(b)と同様な位置の断面
を示すものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a p-channel MOSFET constituting a CMOS.
5 is a schematic cross-sectional view showing a cross section at a position similar to that of FIG.

【0037】この場合の基本構造及び製造工程は、注入
する不純物の導電型を反対にするだけで他は第1の実施
の形態と同様であるが、最大の相違は、n型ウエル領域
28及びn型ウエルコンタクト領域29を形成する際
に、不純物を深く注入して、n型ウエル領域28及びn
型ウエルコンタクト領域29を埋込酸化膜12の下を介
して電気的に接続させた点にある。
The basic structure and manufacturing steps in this case are the same as those of the first embodiment except that the conductivity type of the impurity to be implanted is reversed. The biggest difference is that the n-type well region 28 and the When forming the n-type well contact region 29, an impurity is implanted deeply to form the n-type well region 28 and the n-type well region 28.
The point is that the mold well contact region 29 is electrically connected through the buried oxide film 12.

【0038】この場合にも、第1の実施の形態と同様な
順バイアス電流抑制効果、及び、飽和電流増加効果があ
るが、CMOSの場合には、一般には電源電圧とゲート
電圧とは同じであるので、CMOS半導体装置の場合に
は電源電圧を0.5V以上、例えば、1V程度、即ち、
現実的な範囲での低電圧駆動を可能にすることができ
る。
In this case as well, the effect of suppressing the forward bias current and the effect of increasing the saturation current are the same as in the first embodiment. However, in the case of CMOS, the power supply voltage and the gate voltage are generally the same. Therefore, in the case of a CMOS semiconductor device, the power supply voltage is 0.5 V or more, for example, about 1 V, that is,
Low-voltage driving in a practical range can be performed.

【0039】以上、各実施の形態を説明してきたが、本
発明の対象はMOS型半導体装置に限られるものではな
く、MESFET、或いは、化合物半導体を用いたMI
S型半導体装置等の電界効果型半導体装置を対象とする
ものである。
Although the embodiments have been described above, the subject of the present invention is not limited to the MOS type semiconductor device, and the MESFET or the MI using a compound semiconductor may be used.
It is intended for a field effect type semiconductor device such as an S type semiconductor device.

【0040】また、上記の各実施の形態においては、多
結晶シリコン抵抗17とウエルコンタクト領域14,2
9を接続する接続電極として、耐熱性及びエッチング容
易性を考慮してTiNを用いているが、TiNに限られ
るものではなく、他の高融点金属を用いても良く、或い
は、その後の工程に高温熱処理工程が伴わない場合に
は、Al等の金属を用いても良いものである。
In each of the above embodiments, the polycrystalline silicon resistor 17 and the well contact regions 14 and 2 are used.
Although TiN is used as a connection electrode connecting 9 in consideration of heat resistance and easiness of etching, the present invention is not limited to TiN, and another high melting point metal may be used. If a high-temperature heat treatment step is not involved, a metal such as Al may be used.

【0041】また、上記の各実施の形態においては、挿
入抵抗として、製造工程の簡素化を考慮してゲート電極
と同層の多結晶シリコン層を用いて形成しているが、必
ずしも同層の多結晶シリコン層である必要はなく、ま
た、他の金属的組成の抵抗体を用いても良く、これらの
場合には、抵抗がウエルコンタクト領域14,29の表
面の高不純物濃度コンタクト層21,32と直接接続す
るようにパターニングすれば良く、TiN接続電極が不
要になる。
In each of the above embodiments, the insertion resistance is formed using the same polycrystalline silicon layer as the gate electrode in consideration of simplification of the manufacturing process. It does not need to be a polycrystalline silicon layer, and a resistor having another metallic composition may be used. In these cases, the resistance is high in the high impurity concentration contact layer 21 on the surface of the well contact regions 14 and 29. Patterning may be performed so as to be directly connected to the P. 32, and the TiN connection electrode is not required.

【0042】また、上記の各実施の形態においては、基
板として、p型シリコン基板を用いているが、n型シリ
コン基板を用いても良いものであり、更には、SOS
(Silicon on Sapphire)基板、貼
り合わせ基板、SIMOX(Separation b
y Implanted Oxygen)基板等のSO
I(Silicon on Insulator)基板
を用いても良い。
In each of the above embodiments, a p-type silicon substrate is used as the substrate. However, an n-type silicon substrate may be used.
(Silicon on Sapphire) substrate, bonded substrate, SIMOX (Separation b)
y Implanted Oxygen) SO such as a substrate
An I (Silicon on Insulator) substrate may be used.

【0043】この様なSOI基板を用いた場合には、ウ
エル領域と基板との間の接合によって形成されるウエル
容量をなくすことができるので、ゲート電圧の変化に同
期して変化するウエル電位の変動に伴うウエル容量の増
大を抑制することができる。
When such an SOI substrate is used, the well capacitance formed by the junction between the well region and the substrate can be eliminated, so that the well potential changes in synchronization with the change in the gate voltage. An increase in the well capacity due to the fluctuation can be suppressed.

【0044】また、上記各実施の形態の説明において
は、微細化を前提として、シャロートレンチ素子分離構
造、及び、LDD構造を採用しているが、必ずしも、こ
の様な分離構造及び素子構造を採用する必要はないもの
であり、通常のLOCOS(選択酸化)素子分離構造及
び単一のソース・ドレイン構造を採用しても良いもので
ある。
In the description of each of the above embodiments, the shallow trench element isolation structure and the LDD structure are employed on the premise of miniaturization. However, such isolation structures and element structures are not necessarily employed. It is not necessary to employ a normal LOCOS (selective oxidation) element isolation structure and a single source / drain structure.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、ゲート電極とウエル領
域とを電気的に接続することによって飽和電流を大きく
するとともに、抵抗を挿入することによって順バイアス
電流を大幅に抑制しているので、1V程度の現実的な範
囲内での低電圧駆動が可能になり、半導体装置の微細化
及び高性能化に寄与するところが大きい。
According to the present invention, the saturation current is increased by electrically connecting the gate electrode and the well region, and the forward bias current is greatly suppressed by inserting a resistor. Low-voltage driving within a practical range of about 1 V is possible, which greatly contributes to miniaturization and high performance of a semiconductor device.

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

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process partway through the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の図2以降の途中ま
での製造工程の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the first embodiment of the present invention up to the middle of FIG. 2;

【図4】本発明の第1の実施の形態の図3以降の製造工
程の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the first embodiment of the present invention after FIG. 3;

【図5】本発明の第1の実施の形態の効果の説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an effect of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 ウエル領域 3 ウエルコンタクト領域 4 抵抗 5 ゲート電極 6 接続導電体層 7 接続配線層 11 p型シリコン基板 12 埋込酸化膜 13 p型ウエル領域 14 p型ウエルコンタクト領域 15 ゲート酸化膜 16 多結晶シリコンゲート電極 17 多結晶シリコン抵抗 18 n- 型LDD領域 19 サイドウォール 20 n+ 型ソース・ドレイン領域 21 p+ 型コンタクト層 22 TiN接続電極 23 層間絶縁膜 24 ビアホール 25 ビアホール 26 Wプラグ 27 接続配線層 28 n型ウエル領域 29 n型ウエルコンタクト領域 30 p- 型LDD領域 31 p+ 型ソース・ドレイン領域 32 n+ 型コンタクト領域Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 well region 3 well contact region 4 resistor 5 gate electrode 6 connection conductor layer 7 connection wiring layer 11 p-type silicon substrate 12 buried oxide film 13 p-type well region 14 p-type well contact region 15 gate oxide film 16 Polycrystalline silicon gate electrode 17 Polycrystalline silicon resistor 18 n type LDD region 19 sidewall 20 n + type source / drain region 21 p + type contact layer 22 TiN connection electrode 23 interlayer insulating film 24 via hole 25 via hole 26 W plug 27 connection Wiring layer 28 n-type well region 29 n-type well contact region 30 p - type LDD region 31 p + type source / drain region 32 n + type contact region

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に設けたウエル領域に電界効
果型半導体素子を設けると共に、前記電界効果型半導体
素子のゲート電極と前記ウエル領域との間に抵抗を挿入
したことを特徴とする電界効果型半導体装置。
1. A field effect type semiconductor device comprising: a field effect type semiconductor device provided in a well region provided in a semiconductor substrate; and a resistor inserted between a gate electrode of the field effect type semiconductor device and the well region. Type semiconductor device.
【請求項2】 上記電界効果型半導体素子のゲート電極
に印加するゲート電圧が、0.5V以上であることを特
徴とする請求項1記載の電界効果型半導体装置。
2. The field-effect semiconductor device according to claim 1, wherein a gate voltage applied to a gate electrode of said field-effect semiconductor element is 0.5 V or more.
【請求項3】 上記抵抗が、上記ゲート電極と同層の多
結晶シリコン層によって構成されることを特徴とする請
求項1または2に記載の電界効果型半導体装置。
3. The field-effect semiconductor device according to claim 1, wherein said resistor is constituted by a polycrystalline silicon layer of the same layer as said gate electrode.
【請求項4】 上記抵抗とゲート電極とを接続する接続
導電体層として、TiNを用いたことを特徴とする請求
項1乃至3のいずれか1項に記載の電界効果型半導体装
置。
4. The field-effect semiconductor device according to claim 1, wherein TiN is used as a connection conductor layer for connecting the resistor and the gate electrode.
【請求項5】 上記半導体基板として、絶縁体上に単結
晶半導体層を設けた半導体基板を用いたことを特徴とす
る請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電界効果型半
導体装置。
5. The field-effect semiconductor device according to claim 1, wherein a semiconductor substrate having a single crystal semiconductor layer provided on an insulator is used as the semiconductor substrate.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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