JPH11340468A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH11340468A JPH11340468A JP10144872A JP14487298A JPH11340468A JP H11340468 A JPH11340468 A JP H11340468A JP 10144872 A JP10144872 A JP 10144872A JP 14487298 A JP14487298 A JP 14487298A JP H11340468 A JPH11340468 A JP H11340468A
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
減することができる半導体装置を提供する。 【解決手段】SOI構造のn形半導体層1内に平面形状
が略櫛形のn+形ドレイン領域2が形成され、n+形ドレ
イン領域2を全周に亙って囲むようにp形ウェル領域4
を形成してある。n+形ドレイン領域2の櫛歯部の先端
部の外周を円弧状に形成してある。ドレイン電極7の平
面形状はn+形ドレイン領域2の外周形状と略一致する
略櫛形の形状であって、ドレイン電極7の中央部の一部
が正方形状のドレインパッド9を構成している。ドレイ
ン電極7の隣り合う櫛歯部間を連結する連結部は、両端
部が櫛歯部に滑らかに連続する弧状に形成され、隣り合
う櫛歯部間の距離を調整可能な調整部が中間部に形成さ
れている
Description
し、特にSOI構造を利用した半導体装置に関するもの
である。
に伴い、素子間を絶縁層によって完全に分離することが
でき且つ素子内の寄生容量を小さくすることができるS
OI(Silicon On Insulator)技
術を利用した半導体装置が注目されている。この種の半
導体装置の一つとして横型二重拡散型MOSFET(L
DMOSFET:Lateral Double Di
ffused MOSFET)が知られている。
ETの断面図を示す。図9に示すLDMOSFETは、
n形シリコン基板もしくはp形シリコン基板よりなる半
導体支持基板10上に埋め込み酸化膜よりなる絶縁層1
1が形成され、該絶縁層11上に形成されたn形シリコ
ン活性層よりなるn形半導体層1内に、p形ウェル領域
4と、n+形ドレイン領域2とが離間して形成され、n+
形ソース領域3がp形ウェル領域4内に形成されてい
る。ここに、p形ウェル領域4は絶縁層11に達する深
さまで形成されている。n+形ドレイン領域2上にはド
レイン電極7が、n+形ソース領域3上にはソース電極
8が、それぞれ形成されている。また、p形ウェル領域
4の主表面側においてn形半導体層1とn+形ソース領
域3とで挟まれた領域上にはゲート絶縁膜5を介して絶
縁ゲート6が形成されている。
若しくは図7に示すような平面形状を有し、略櫛形のn
+形ドレイン領域2を全周に亙って囲むようにp形ウェ
ル領域4を形成してある。すなわち、n+形ドレイン領
域2を全周に亙ってp形ウェル領域4で囲むいわゆるレ
ーストラック構造において、n+形ドレイン領域2が複
数の櫛歯部を有した構造となっている。このLDMOS
FETでは、平面形状において、n+形ドレイン領域2
の櫛歯部の先端部及び隣り合う櫛歯部間を連結する連結
部の外周を円弧状に形成し、p形ウェル領域4をn+形
ドレイン領域2とp形ウェル領域4との間の距離が略一
定になるように形成してある。すなわち、p形ウェル領
域4は、n+形ドレイン領域2の櫛歯部の先端部及び連
結部に対向する部位が円弧状に形成されている。このよ
うな平面形状を有するLDMOSFETにおいて所定の
耐圧を得るためには、p形ウェル領域4の円弧状となっ
た曲線部の曲率半径をそれぞれ所定値以上に保つ必要が
ある。したがって、このような構造のLDMOSFET
では、n+形ドレイン領域2及びp形ウェル領域4の各
曲線部の曲率半径を適正に設計する必要がある。なお、
図6の構成と図7の構成とは、基本構成が同じであっ
て、チャネル幅及び素子面積が相違する。つまり、図7
の構成では、図6の構成よりもチャネル幅が長く、素子
面積も大きくなっている。以下、図6及び図7に共通す
る点について説明する。ドレイン電極7の平面形状はn
+形ドレイン領域2と同様の略櫛形であって、ドレイン
電極7の中央部(櫛骨部)の一部が正方形状のドレイン
パッド9を構成している。ドレイン電極7はn+形ドレ
イン領域2のコンタクト層13よりも大きな表面積を有
し、n+形ドレイン領域2上にn+形ドレイン領域2と外
周形状が略一致する形状に形成されている。すなわち、
図8に示すようにn+形ドレイン領域2の櫛歯部におけ
るコンタクト層13の幅をeとすると、ドレイン電極7
の幅はdはコンタクト層13の幅eよりも大きくなる。
なお、図6及び図7においては、図9におけるソース電
極8、絶縁ゲート6等の図示は省略してある。
造はLDMOSFETのオン抵抗、許容電流、ドレイン
電極7のコンタクト面積、耐圧、素子全体の面積及びド
レインパッド9の面積などの制約から決定される。所定
のオン抵抗以下の素子を構成するためにはチャネル幅を
所定の長さ以上に保つ必要があり、限られた面積の中で
長いチャネル幅を構成するために上述のような櫛形構造
やいわゆるストライプ構造を形成するのが一般的であ
る。なお、ドレイン領域及びソース領域の平面形状をそ
れぞれ櫛形として各領域の櫛歯部が交互に位置するよう
に形成されたものもある(例えば、特開昭62−242
365号公報参照)。所定の許容電流以上にするために
は電極のマイグレーションが発生しないように電極を所
定の断面積以上に保つ必要があり、所定の耐圧以上にす
るためには、p形ウェル領域4の曲線部の曲率を所定の
大きさ以上に保つ必要がある。
力容量は絶縁層11へのドレイン電極7(n+形ドレイ
ン領域2)の投影面積に関係するので、出力容量を小さ
くするためにはドレイン電極7の面積を小さくする必要
がある。
するための工夫として、ドレイン電極7の櫛歯部の長さ
の適正化や対称形化などはなされていたが、素子面積を
犠牲にしてまでドレイン電極7(n+形ドレイン領域
2)の面積を小さくするための特別の配慮はなされてい
ないのが現状である。
各部の寸法の設定例について説明する。
イン電極7のコンタクト面積と耐圧とを保持するために
必要なドレイン電極7の各櫛歯部の先端部及び基端部の
曲率半径をそれぞれf,g(図6(b)参照)とし、ド
レインパッド9の一辺の長さをaとし、ドレインパッド
9の一辺に接するドレイン電極7の櫛歯部(フィンガ
ー)の数をnとすると、 2{n・f+(n−1)・g}>a の条件を満たす最小のnを求め、ドレイン電極7の中央
部(櫛骨部)の横方向の長さwを、 w=2{n・f+(n−1)・g} により決定し、所定のオン抵抗を満足するチャネル幅を
確保するために必要なドレイン電極7の外周の長さをW
chとした場合に、Wch=2{nπf+(n−1)πg+
2nh+(a+2g)}の条件を満たすhを算出するこ
とにより、ドレイン電極7の櫛歯部(フィンガー)の数
n、櫛歯部の直線部の長さh(図6(b)参照)を決定
して、表面レイアウトを定めている。この場合、ドレイ
ン電極7の面積をSdとすると、Sdは、 Sd=w{a+2(g+h)}+nπf2−2(n−1)
(2gh+πg2/2) となり、ドレイン電極7の占有面積(図6の構成ではド
レイン電極7の占有面積は素子の占有面積に近い値にな
る)をSallとすると、Sallは、 Sall=w{a+2(f+g+h)} となる。
は、各種条件を満足し、かつ占有面積の小さな構造を得
ることができるという特徴を有している。
ICへの高周波化の要求が高まり、出力容量として1p
Fを下回る性能が要求されるようになってくると、素子
面積を最小にするというコンセプトに基づいた従来の素
子表面設計では出力容量において十分な性能を得られな
いという不具合がある。
あり、その目的は、素子面積を増大させることなしに出
力容量を低減することができる半導体装置を提供するこ
とにある。
目的を達成するために、半導体支持基板上に絶縁層を介
して形成された第1導電形の半導体層の主表面側に、第
1導電形のドレイン領域と第2導電形のウェル領域とが
離間して形成され、前記ウェル領域の主表面側に第1導
電形のソース領域が形成され、前記ウェル領域のうち前
記ソース領域とドレイン領域との間に介在する領域上に
ゲート絶縁膜を介して絶縁ゲートが形成され、前記ドレ
イン領域上に前記ドレイン領域に外周形状が略一致する
ドレイン電極が形成され、前記ソース領域上にソース電
極が形成され、且つ前記ドレイン領域及び前記ドレイン
電極の平面形状が略櫛形に形成され、前記ウェル領域の
平面形状が前記ドレイン領域を全周に亙って囲むように
形成された半導体装置であって、前記ドレイン電極の中
央部に形成された平面形状が四角形状のドレインパッド
を備え、前記ドレイン電極の各櫛歯部の先端部が弧状に
形成され、前記ドレイン電極の隣り合う櫛歯部間を連結
する連結部は、両端部が櫛歯部に滑らかに連続する弧状
に形成され、隣り合う櫛歯部間の距離を調整可能な調整
部が中間部に形成されて成ることを特徴とするものであ
り、ドレイン電極の中央部の大きさを制約するドレイン
パッドとドレイン電極端部との間の不要な領域をなくす
ことができ、オン抵抗、許容電流、コンタクト面積、耐
圧、ドレインパッドの面積などの与えられた制約条件を
満足しつつドレイン電極の面積を小さくすることがで
き、出力容量を低減することができる。
て、上記調整部は、ドレイン電極の隣り合う櫛歯部間に
形成される直線領域よりなり、該直線領域がドレインパ
ッドの周壁の一部であることを特徴とする。
て、ドレインパッドの一辺の長さをa、ドレインパッド
の一辺に接するドレイン電極の櫛歯部の数をn、ドレイ
ン電極の櫛歯部の先端部の曲率半径をf、ドレイン電極
の上記連結部の両端部の曲率半径をgとするとき、上記
直線領域の合計長さを、a−n(2f)−(n−1)
(2g)と設定していることを特徴とする。
3の発明において、上記ドレイン電極の櫛歯部の外周形
状は、先端部と基端部との間に外周の長さを調整する波
状の波状部が形成されているので、同じチャネル幅を提
供するために、櫛歯部の最大幅を変化させることなく櫛
歯部の長さを短くすることができて、ドレイン電極の面
積を縮小することができ、請求項1ないし請求項3に比
べて出力容量をさらに低減することができる。
体装置は、図6に示した従来構成と略同じ構成のLDM
OSFETであって、図1に示すような平面形状を有す
る。なお、断面構造は図2及び図3に示すような構造で
あって、従来構成と略同じなので同一の符号を付して説
明を省略する。ここにおいて、図2は図1のA−A’断
面に相当し、図3は図1のB−B’断面に相当する。ま
た、図3中の14はパッシベーション膜であり、該パッ
シベーション膜は図1及び図2では図示を省略してあ
る。
部の先端部が弧状に形成され、ドレイン電極7の隣り合
う櫛歯部間を連結する連結部は、両端部が櫛歯部に滑ら
かに連続する弧状に形成され、隣り合う櫛歯部間の距離
を調整可能な調整部が中間部に形成されている。
極7のコンタクト面積と耐圧とを保持するために必要な
ドレイン電極7の各櫛歯部の先端部及び上記連結部の両
端部の曲率半径をf,g(図1(b)参照)とし、平面
形状が正方形のドレインパッド9の一辺の長さをaとす
ると、ドレイン電極7は、 2{n・f+(n−1)・g}<a の条件を満たす最大整数nの2倍の数の櫛歯部を有して
いる。
の連結部にドレインパッド9に接する直線部分よりなる
上記調整部が存在し、各直線部分の長さiは次式で表さ
れる 。i={a−n(2f)−(n−1)(2g)}/(n−
1) なお、本実施形態では、iはa−n(2f)−(n−
1)(2g)を等分するように設けているが、必ずしも
等分する必要はない。
幅を確保するために必要なドレイン電極7の外周の長さ
をWchとした場合に、ドレイン電極7の櫛歯部の先端部
と基端部との間の直線部の長さをh(図1(b)参照)
とすると、Wch=2{nπf+(n−1)(πg+i)
+2nh+(a+2g)}の条件を満たすように直線部
の長さhを設定してある。
すると、Sdは、 Sd=a{a+2(g+h)}+nπf2−2(n−1)
{i(g+h)+2gh+πg2/2} となり、素子の占有面積(ここでは、ドレイン電極7の
占有面積によって代用する)をSallとすると、S
allは、 Sall=a{a+2(f+g+h)} となる。
は、図1に示すようにドレイン電極7の幅w(中央部の
長さ)とドレインパッド9の一辺の長さaとが一致する
ので、図6に示した従来のLDMOSFETに比べてド
レイン電極7の面積が減少する。要するに、本実施形態
では、オン抵抗、許容電流、コンタクト面積、耐圧、ド
レインパッド9の面積などの与えられた制約条件を満足
しつつドレイン電極7の面積を小さくすることができる
から、ドレイン電極7と支持基板10との間に絶縁層1
1を介して形成されるドレイン・基板間容量(寄生容
量)を低減することができ、且つ他の寄生容量を変化さ
せることはないので、出力容量を低減することができ
る。
は、図7に示した従来構成と略同じ構成のLDMOSF
ETであって、図4に示すような平面形状を有する。な
お、断面構造は実施形態1及び従来構成と略同じでなの
で説明を省略する。本実施形態では、ドレイン電極7の
各櫛歯部の先端部が弧状に形成され、ドレイン電極7の
隣り合う櫛歯部間を連結する連結部は、両端部が櫛歯部
に滑らかに連続する弧状に形成され、ドレインパッド9
に接する櫛歯部は隣り合う櫛歯部間の距離を調整可能な
調整部が中間部に形成されている。
電極7のコンタクト面積と耐圧とを保持するために必要
なドレイン電極7の各櫛歯部の先端部及び上記連結部の
両端部の曲率半径をf,g(図1(b)参照)とし、平
面形状が正方形のドレインパッド9の一辺の長さをaと
すると、ドレイン電極7は、 2{n・f+(n−1)・g}<a の条件を満たす最大整数nの2倍の数の櫛歯部が、その
基端部をドレインパッド9の外周に接するように形成さ
れている。
の連結部にドレインパッド9に接する直線部分よりなる
上記調整部が存在し、各直線部分の長さiは次式で表さ
れる。 i={a−n(2f)−(n−1)(2g)}/(n−
1) なお、本実施形態では、iはa−n(2f)−(n−
1)(2g)を等分するようにもうけているが、必ずし
も等分する必要はない。なお、本実施形態では、ドレイ
ンパッド9に接する櫛歯部以外にも櫛歯部を設けること
によって小さなオン抵抗を満足するための長いチャネル
幅Wchに対応する表面構造の形成を行っている。なお、
同じ向きに延びる櫛歯部の先端の位置は同一直線上にな
るように形成してある。
は、図7に示した従来のLDMOSFETに比べてドレ
イン電極7の面積が減少する。要するに、本実施形態で
は、オン抵抗、許容電流、コンタクト面積、耐圧、ドレ
インパッド9の面積などの与えられた制約条件を満足し
つつドレイン電極7の面積を小さくすることができるか
ら、ドレイン電極7と支持基板10との間に絶縁層11
を介して形成されるドレイン・基板間容量(寄生容量)
を低減することができ、且つ他の寄生容量を変化させる
ことはないので、出力容量を低減することができる。
図7に示した従来のLDMOSFETよりもドレイン・
基板間容量が30%程度減少するという実験結果が得ら
れている。
実施形態1のLDMOSFETと比較して、Wchが長い
素子構造に柔軟に対応することができるとう特徴も有し
ている。
施形態1又は実施形態2と略同じであり、櫛形構造の櫛
歯部の平面形状が図5に示すように、長手方向に波状に
構成されている点に特徴がある。
いて、n+形ドレイン領域2の櫛歯部が先端部と基端部
との間に当該櫛歯部の外周の長さを調整する波状の波状
部が形成されおり、ドレイン電極7はn+形ドレイン領
域2と外周形状が略一致する形状に形成され、ドレイン
電極7の櫛歯部にも当該櫛歯部の外周の長さを調整する
波状部が形成されている。
は、同じチャネル幅Wchを提供するために、従来のLD
MOSFETと比較して、ドレイン電極7の櫛歯部の短
手方向の最大幅dを変化させることなくドレイン電極7
の櫛歯部の長手方向の長さを短くすることができる。し
たがって、各実施形態それぞれに比べてドレイン電極7
の面積を縮小することができ、出力容量を低減すること
ができる。
LDMOSFETについて説明したが、本発明の技術思
想がpチャネルのLDMOSFETにつていも適用でき
ることは勿論である。
体支持基板上に絶縁層を介して形成された第1導電形の
半導体層の主表面側に、第1導電形のドレイン領域と第
2導電形のウェル領域とが離間して形成され、前記ウェ
ル領域の主表面側に第1導電形のソース領域が形成さ
れ、前記ウェル領域のうち前記ソース領域とドレイン領
域との間に介在する領域上にゲート絶縁膜を介して絶縁
ゲートが形成され、前記ドレイン領域上に前記ドレイン
領域に外周形状が略一致するドレイン電極が形成され、
前記ソース領域上にソース電極が形成され、且つ前記ド
レイン領域及び前記ドレイン電極の平面形状が略櫛形に
形成され、前記ウェル領域の平面形状が前記ドレイン領
域を全周に亙って囲むように形成された半導体装置であ
って、前記ドレイン電極の中央部に形成された平面形状
が四角形状のドレインパッドを備え、前記ドレイン電極
の各櫛歯部の先端部が弧状に形成され、前記ドレイン電
極の隣り合う櫛歯部間を連結する連結部は、両端部が櫛
歯部に滑らかに連続する弧状に形成され、隣り合う櫛歯
部間の距離を調整可能な調整部が中間部に形成されてい
るので、ドレイン電極の中央部の大きさを制約するドレ
インパッドとドレイン電極端部との間の不要な領域をな
くすことができ、オン抵抗、許容電流、コンタクト面
積、耐圧、ドレインパッドの面積などの与えられた制約
条件を満足しつつドレイン電極の面積を小さくすること
ができ、出力容量を低減することができるという効果が
ある。
3の発明において、上記ドレイン電極の櫛歯部の外周形
状は、先端部と基端部との間に外周の長さを調整する波
状の波状部が形成されているので、同じチャネル幅を提
供するために、櫛歯部の最大幅を変化させることなく櫛
歯部の長さを短くすることができて、ドレイン電極の面
積を縮小することができ、請求項1ないし請求項3に比
べて出力容量をさらに低減することができるという効果
がある。
図、(b)は(a)の要部説明図である。
ある。
(b)は(a)の要部説明図である。
実施形態1のLDMOSFETと比較して、Wchが長い
素子構造に柔軟に対応することができるという特徴も有
している。
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体支持基板上に絶縁層を介して形成
された第1導電形の半導体層の主表面側に、第1導電形
のドレイン領域と第2導電形のウェル領域とが離間して
形成され、前記ウェル領域の主表面側に第1導電形のソ
ース領域が形成され、前記ウェル領域のうち前記ソース
領域とドレイン領域との間に介在する領域上にゲート絶
縁膜を介して絶縁ゲートが形成され、前記ドレイン領域
上に前記ドレイン領域に外周形状が略一致するドレイン
電極が形成され、前記ソース領域上にソース電極が形成
され、且つ前記ドレイン領域及び前記ドレイン電極の平
面形状が略櫛形に形成され、前記ウェル領域の平面形状
が前記ドレイン領域を全周に亙って囲むように形成され
た半導体装置であって、前記ドレイン電極の中央部に形
成された平面形状が四角形状のドレインパッドを備え、
前記ドレイン電極の各櫛歯部の先端部が弧状に形成さ
れ、前記ドレイン電極の隣り合う櫛歯部間を連結する連
結部は、両端部が櫛歯部に滑らかに連続する弧状に形成
され、隣り合う櫛歯部間の距離を調整可能な調整部が中
間部に形成されて成ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 上記調整部は、ドレイン電極の隣り合う
櫛歯部間に形成される直線領域よりなり、該直線領域が
ドレインパッドの周壁の一部であることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 ドレインパッドの一辺の長さをa、ドレ
インパッドの一辺に接するドレイン電極の櫛歯部の数を
n、ドレイン電極の櫛歯部の先端部の曲率半径をf、ド
レイン電極の上記連結部の両端部の曲率半径をgとする
とき、上記直線領域の合計長さを、a−n(2f)−
(n−1)(2g)と設定して成ることを特徴とする請
求項2記載の半導体装置。 - 【請求項4】 上記ドレイン電極の櫛歯部の外周形状
は、先端部と基端部との間に外周の長さを調整する波状
の波状部が形成されて成ることを特徴とする請求項1な
いし請求項3記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14487298A JP3402198B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14487298A JP3402198B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11340468A true JPH11340468A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3402198B2 JP3402198B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=15372358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14487298A Expired - Lifetime JP3402198B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402198B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1998
- 1998-05-26 JP JP14487298A patent/JP3402198B2/ja not_active Expired - Lifetime
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