JP2012009543A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.
シリコン基板の上に絶縁層とシリコン層とを積層したSOI(Silicon On Insulator)基板を用いた半導体装置の開発が進められている。絶縁層上のシリコン層、所謂SOI層に設けられるFET(Field Effect Transistor)は、寄生容量やリーク電流が小さく、高周波特性に優れている。このため、例えば、移動体通信システムに用いられる高速ロジックICに適用することができる。 Development of a semiconductor device using an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which an insulating layer and a silicon layer are stacked on a silicon substrate is underway. A FET (Field Effect Transistor) provided in a silicon layer on an insulating layer, a so-called SOI layer, has small parasitic capacitance and leakage current, and is excellent in high frequency characteristics. For this reason, it can be applied to, for example, a high-speed logic IC used in a mobile communication system.
一方、SOI層に設けられたFETでは、通常のシリコン基板を用いたFETには見られない、SOI基板の構造に起因した不利な要因を考慮する必要がある。すなわち、絶縁層を介在させて基板から分離されたFETでは、ゲート下部のボディ領域に電荷が蓄積され易く、閾値電圧が変動して動作が不安定になる場合がある。これを防ぐためには、ボディ領域に電気的に接続されたボディコンタクトをSOI層の表面に形成し、さらに、ボディコンタクトに接続された電極を介して蓄積されたキャリアを排出する必要がある。 On the other hand, in the FET provided in the SOI layer, it is necessary to consider disadvantageous factors caused by the structure of the SOI substrate that are not found in the FET using the normal silicon substrate. That is, in an FET separated from the substrate with an insulating layer interposed, charges are likely to be accumulated in the body region under the gate, and the threshold voltage may fluctuate, resulting in unstable operation. In order to prevent this, it is necessary to form a body contact electrically connected to the body region on the surface of the SOI layer, and to discharge the accumulated carriers through the electrode connected to the body contact.
しかしながら、ボディコンタクトをSOI層の表面に設けることは、FETの面積を拡大し高集積化を阻害する要因となる。また、ボディコンタクトは、不純物を高濃度にドープした低抵抗領域であるため、FETの信頼度を低下させる要因となる場合がある。そこで、ボディコンタクトの面積を相対的に縮小し信頼性を向上させることができる半導体装置が求められている。 However, providing the body contact on the surface of the SOI layer increases the area of the FET and hinders high integration. In addition, the body contact is a low resistance region in which impurities are doped at a high concentration, which may cause a decrease in the reliability of the FET. Therefore, there is a demand for a semiconductor device capable of relatively reducing the area of the body contact and improving the reliability.
本発明の実施形態は、ボディコンタクトの面積を相対的に縮小し信頼性を向上させた半導体装置を提供する。 Embodiments of the present invention provide a semiconductor device in which the area of a body contact is relatively reduced to improve reliability.
実施形態に係る半導体装置は、半導体基板の主面側に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の上側に設けられた第1導電型の半導体層と、を有する半導体装置であって、前記半導体層の表面側に選択的に設けられた第2導電型の第1および第2のドレイン領域と、前記第1および第2のドレイン領域の間であって前記半導体層の表面側に選択的に設けられた第2導電型のソース領域と、を備える。前記第1のドレイン領域と前記ソース領域との間には、第1導電型の第1のボディ領域が形成され、前記第2のドレイン領域と前記ソース領域との間には、第1導電型の第2のボディ領域が形成されている。さらに、前記半導体層の表面に形成され、前記第1のボディ領域および前記第2のボディ領域の少なくとも一方に接続された複数の第1導電型のキャリアパス領域と、前記第1および第2のボディ領域から離間して前記半導体層の表面に選択的に設けられ、前記キャリアパス領域よりも第1導電型不純物の濃度が高い第1導電型のコンタクト領域と、を備える。前記キャリアパス領域は、前記第1または第2のボディ領域と前記コンタクト領域との間を電気的に接続する。前記ソース領域は、前記第1および第2のボディ領域と、前記複数のキャリアパス領域と、前記コンタクト領域と、によって囲まれたことを特徴とする。 A semiconductor device according to an embodiment is a semiconductor device including an insulating layer provided on a main surface side of a semiconductor substrate, and a first conductivity type semiconductor layer provided on an upper side of the insulating layer. The first and second drain regions of the second conductivity type selectively provided on the surface side of the layer, and selectively between the first and second drain regions and on the surface side of the semiconductor layer And a second conductivity type source region provided. A first conductivity type first body region is formed between the first drain region and the source region, and a first conductivity type is formed between the second drain region and the source region. The second body region is formed. A plurality of first conductivity type carrier path regions formed on a surface of the semiconductor layer and connected to at least one of the first body region and the second body region; A contact region of a first conductivity type that is selectively provided on the surface of the semiconductor layer apart from the body region and has a higher concentration of the first conductivity type impurity than the carrier path region. The carrier path region electrically connects the first or second body region and the contact region. The source region is surrounded by the first and second body regions, the plurality of carrier path regions, and the contact region.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について適宜説明する。第1導電型をn型、第2導電型をp型として説明するが、第1導電型をp型、第2導電型をn型としても良い。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted as appropriate, and different parts will be described as appropriate. Although the first conductivity type is described as n-type and the second conductivity type is described as p-type, the first conductivity type may be p-type and the second conductivity type may be n-type.
本実施形態に係る半導体装置は、半導体基板2の主面15の側に設けられた絶縁層3と、絶縁層3の上側に設けられたn型の半導体層4を有する半導体ウェーハを用いて製作することができる。例えば、シリコン基板の上にシリコン酸化膜(SiO2)およびn型シリコン層の積層構造を形成した、所謂SOIウェーハを用いることができる。
絶縁層3は、半導体基板2の主面15の全面に限らず、一部に設けられても良い。
The semiconductor device according to this embodiment is manufactured using a semiconductor wafer having an
The
図1は、半導体層4に設けられる半導体装置のFET100を例示する模式図である。図1(a)は、ユニットセルの平面配置を示している。図1(b)は、図1(a)に示すIb−Ib断面の構造を示し、図1(c)は、Ic−Ic断面、図1(d)は、Id−Id断面の構造を示している。
FIG. 1 is a schematic view illustrating an
図1(a)に示すように、FET100のソース領域5とドレイン領域6との間に設けられたゲート電極7は、チャネル幅方向の両端においてソース領域5に向かって延在している。ゲート電極7の延在部7eの先には、コンタクト領域9が設けられている。
As shown in FIG. 1A, the
図1(b)に示すIb−Ib断面には、FET100の能動領域が示されている。絶縁層3の上に設けられたn型の半導体層4には、p型のソース領域5およびp型のドレイン領域6が選択的に設けられている。ソース領域5およびドレイン領域6は離間して設けられ、その間にn型のボディ領域13が形成される。さらに、ボディ領域13の上には、ゲート絶縁膜8介してゲート電極7が設けられている。
In the Ib-Ib cross section shown in FIG. 1B, the active region of the FET 100 is shown. A p-
FET100はPMOSFET(positive channel Metal Oxide SemiconductorFET)であるから、ゲート電極7に加えられる負のゲートバイアスにより、ゲート絶縁膜8とボディ領域13との間に正孔が蓄積された反転チャネルが形成され、ドレイン領域6からソース領域5へドレイン電流が流れる。この際、正孔の一部がボディ領域13にトラップされ、ボディ領域13の電位の変動を来す場合がある。
Since the FET 100 is a PMOSFET (positive channel Metal Oxide Semiconductor FET), an inversion channel in which holes are accumulated is formed between the
図1(b)に示すように、FET100のボディ領域13は、絶縁層3とソース領域5とドレイン領域6とに囲まれている。したがって、ボディ領域13にトラップされた正孔は、単純には逃げ場が無くボディ領域13に蓄積されやすい。そこで、ボディ領域13の電位を一定に保ち閾値電圧を安定させるために、キャリア(正孔)の排出経路を設けて、ボディ領域13に蓄積された正孔を能動領域の外に排出させることが望ましい。
As shown in FIG. 1B, the
FET100では、図1(c)および(d)に示すように、ボディ領域13の両端に接続したキャリアパス領域12が設けられている。さらに、キャリアパス領域12は、コンタクト領域9に接続されている。キャリアパス領域12には、n型不純物がボディ領域13と同じレベルにドープされている。一方、コンタクト領域9には、n型不純物がキャリアパス領域12よりも高濃度にドープされている。
In the FET 100, as shown in FIGS. 1C and 1D,
例えば、後述するように、コンタクト領域9の表面にコンタクト配線26を接続し、さらに、ソース配線23に電気的に接続することができる(図6参照)。これにより、ボディ領域13からキャリアパス領域12、コンタクト領域9、およびソース配線23を介して正孔を排出することが可能となる。
For example, as will be described later, the
そして、本実施形態では、キャリアパス領域12の不純物濃度を、例えば、ボディ領域13と同じレベルの濃度とし、離間して設けられたボディ領域13とコンタクト領域9とを、低濃度のキャリアパス領域12が電気的に接続する構成となっている。
すなわち、本実施形態におけるボディコンタクトは、キャリアパス領域12とコンタクト領域9との組合せで構成されている。
In this embodiment, the impurity concentration of the
That is, the body contact in the present embodiment is configured by a combination of the
次に、ボディ領域13と高濃度のコンタクト領域9とを離間して設ける効果について説明する。
例えば、図10に示す比較例に係るFET150では、能動領域であるボディ領域13とコンタクト領域9とが近接して設けられている。したがって、ボディ領域13からコンタクト領域9への正孔の排出抵抗が小さく、ボディ領域13から効率よく正孔を排出することができる。
Next, the effect of providing the
For example, in the
このような構成のFET150を、NBTI(Negative Bias Temperature Instability)試験にかけると、比較的早い時期に閾値およびドレイン電流に変化が現れ、推定寿命が短いことが明らかとなる場合がある。
When the
図10(a)に示すように、FET150では、ゲート電極7は、ソース側に伸びる延在部7eを有しない。そして、ソース領域5の両側に設けられたコンタクト領域9の一方の端は、ソース領域5とドレイン領域6との間に位置するゲート電極7に近接して設けられている。
図10(b)に示すように、ゲート電極7の下には、ボディ領域13が形成されており、結果として、コンタクト領域9とボディ領域13とが近接して配置されている。
As shown in FIG. 10A, in the
As shown in FIG. 10B, a
NBTI試験は、FETのゲート電極に動作条件よりも高いゲート電圧を加え、加温された環境に保持する加速試験である。これにより、FETの寿命を推定するためのデータを取得することができる。 The NBTI test is an accelerated test in which a gate voltage higher than the operating condition is applied to the gate electrode of the FET and the environment is maintained in a heated environment. Thereby, data for estimating the lifetime of the FET can be acquired.
例えば、FET150のようなPMOSFETの場合、ゲート電極7に負のゲート電圧を加えて、所定の期間、高温の温度環境に保持される。
この間、例えば、イオン化してプラスに帯電したn型不純物が、コンタクト領域9からゲート電極7に向かって移動し、ゲート絶縁膜8の内部に入り込むことによって閾値電圧を変動させることがある。
For example, in the case of a PMOSFET such as the
During this time, for example, ionized and positively charged n-type impurities may move from the
上記の現象はFETの通常動作においても生じ、NBTI試験では、高いゲート電圧を印加して高温環境に保持することにより、短期間で現出させることができる。すなわち、コンタクト領域9とゲート電極7とを近接して設けることが、閾値電圧を変動させる要因となり、FETの寿命を短くする場合があることを示している。
The above phenomenon occurs also in the normal operation of the FET, and in the NBTI test, it can be manifested in a short period of time by applying a high gate voltage and maintaining it in a high temperature environment. That is, it is shown that providing the
これに対し、本実施形態に係るFET100のように、n型不純物が高濃度にドープされたコンタクト領域9をボディ領域13から離間させることにより、ゲート電極7へ向かうn型不純物の移動を抑制し、FET100の寿命を延ばすことができる。
On the other hand, like the
(第1の実施形態)
図2は、第1の実施形態に係る半導体装置200の平面配置の一部を例示する模式図である。半導体装置200を構成する複数のドレイン領域6a、6b、ソース領域5、ゲート電極7、および、コンタクト領域9を、無駄なスペースを発生させないように効率良く配置した例を示している。
(First embodiment)
FIG. 2 is a schematic view illustrating a part of a planar arrangement of the
本実施形態に係る半導体装置200は、絶縁層3の上に設けられた半導体層4の表面に選択的に設けられたp型の第1のドレイン領域6aおよびp型の第2のドレイン領域6bと、ドレイン領域6aおよび6bに対向して半導体層4の表面に選択的に設けられたp型のソース領域5と、を備えている。
The
ドレイン領域6aおよびドレイン領域6bは、半導体層4の表面上において直交するX方向およびY方向に交互に配置されている。ソース領域5は、ドレイン領域6aとドレイン領域6bとの間に配置されている。
The
ソース領域5とドレイン領域6aとの間には、ゲート電極7が設けられている。ゲート電極7は、ソース領域5とドレイン領域6aとの間に挟まれた領域からソース領域5に沿って、コンタクト領域9に近接する位置まで延在している。
A
図3は、半導体装置200におけるFETの配置を概念的に示す模式図である。
本実施形態では、図1に示すFET100のドレイン領域6を共通にして、X方向およびY方向に4つのFET100を配置した構成となっている。さらに、ゲート電極7の延在部7eを、X方向およびY方向のそれぞれに対して斜めに交差するP方向(図4参照)に延在させ、延在部7eおよびコンタクト領域9を、ドレイン領域6を中心として隣り合うソース領域5の間で共有化させている。
FIG. 3 is a schematic diagram conceptually showing the arrangement of FETs in the
In this embodiment, the
これにより、4つFET100を平面配置する際に、複数のソース領域5およびドレイン領域6a、6bによってスペースが敷き詰められ、無駄なスペースが発生しない。さらに、ゲート電極7の延在部7eおよびコンタクト領域9を各ソース領域5で共有することにより、チップ面積を縮小させ高集積化を可能とすることができる。
As a result, when the four
図4は、図3におけるゲート電極7の下層の配置を例示する模式図である。
ドレイン領域6aとソース領域5との間には、n型の第1のボディ領域13が形成されている。一方、ドレイン領域6bとソース領域5との間には、n型の第2のボディ領域14が形成されている。
FIG. 4 is a schematic view illustrating the arrangement of the lower layer of the
An n-type
ドレイン領域6aおよび6bの周りに配置されたソース領域5の間には、ボディ領域13およびボディ領域14の少なくとも一方に接続された複数のn型のキャリアパス領域12が形成されている。さらに、キャリアパス領域12よりもn型不純物濃度が高いn型のコンタクト領域9が、ボディ領域13および14から離間して設けられている。
A plurality of n-type
キャリアパス領域12は、ボディ領域13または14と、コンタクト領域9との間を電気的に接続している。結果として、ボディ領域13および14と、4つのキャリアパス領域12と、2つのコンタクト領域9とが、1つのソース領域5を囲むように構成されている。
ドレイン領域6aおよび6b、ソース領域5は、例えば、n型の半導体層4(図1参照)の表面に、p型不純物を選択的にイオン注入することにより形成することができる。この際、ゲート電極7をマスクの一部として用いても良い。その結果、ボディ領域13および14は、ゲート電極7の下に、ドレイン領域6aまたは6bと、ソース領域5と、に挟まれた半導体層4の一部として形成される。そして、キャリアパス領域12は、隣り合うソース領域5の間に形成される。
The
このため、ボディ領域13および14と、キャリアパス領域12と、の間には、明確な境界がある訳ではない。ゲート電極7の下に形成される反転チャネルを介して、ドレイン領域6aまたは6bからソース領域5へドレイン電流が流れる領域を、ボディ領域13または14とすることができる。ボディ領域13または14に蓄積された正孔をコンタクト領域9へ排出する経路となるのが、キャリアパス領域12である。したがって、図4中に示された、ボディ領域13および14と、キャリアパス領域12と、の間の境界は、概念的に両者を区別するために表示されている。
For this reason, there is no clear boundary between the
一方、コンタクト領域9は、例えば、半導体層4の表面にn型不純物をイオン注入することにより形成することができる。したがって、コンタクト領域9は、n型不純物がイオン注入された領域として画され、キャリアパス領域12を間に挟むことによりボディ領域13および14から離間して設けることができる。
On the other hand, the
コンタクト領域9のn型不純物濃度は、キャリアパス領域12のn型不純物濃度よりも高濃度に形成される。これにより、ボディ領域13または14から正孔を排出する際の、排出抵抗を小さくすることができる。さらに、コンタクト領域9の表面に設けられるコンタクト配線26との間のコンタクト抵抗を低減し、電界集中の発生を抑えることができる。
The n-type impurity concentration of
結果として、ゲート電極7は、ボディ領域13および14の表面にゲート絶縁膜8を介して設けられ、ボディ領域13および14の表面からキャリアパス領域12の表面に沿って延在することができる。
さらに、ゲート電極7は、ボディ領域13または14の表面から、キャリアパス領域12とコンタクト領域9との間の境界まで延在するように設けることができる。
As a result,
Furthermore, the
コンタクト領域9には、4つのキャリアパス領域12が接続されており、それぞれのキャリアパス領域12を介して、2つのボディ領域13および2つのボディ領域14に電気的に共有されている。
これにより、前述したようにコンタクト領域9の面積の比率を小さくしてチップ面積の縮小を図ることができる。さらに、共有化によりコンタクト領域9の数を減らすことができるので、コンタクト領域9に接続される配線パターンを簡略化することができる。
Four
Thereby, as described above, the area ratio of the
図4に示すように、キャリアパス領域12は、例えば、P方向に延在する。したがって、キャリアパス領域12とボディ領域13または14とが接続される部分は、キャリアパス領域12の幅Lpを底辺とし、ゲート長Lgの長さの2辺を有する2等辺三角形の形状となる。
As shown in FIG. 4, the
一方、例えば、後述する実施態様に示すように(図7参照)、キャリアパス領域12とボディ領域13または14とが直交する場合、接続部分は、幅LpおよびLgの方形となる。したがって、キャリアパス領域12の延在方向を、X方向およびY方向に対して斜めに交差するように構成することにより、直交させた場合よりも接合部分の面積を小さくすることができる。
On the other hand, for example, as shown in an embodiment described later (see FIG. 7), when the
さらに、本実施形態における配置では、Lp>Lgとなるので、キャリアパス領域12の抵抗値を低減でき、ボディ領域13および14からの正孔の排出抵抗を低減することができる。
ボディ領域13および14と、キャリアパス領域12とが交差する角度θは、例えば、45°とすることができる。
Furthermore, in the arrangement according to the present embodiment, Lp> Lg, so that the resistance value of the
The angle θ at which the
図5は、半導体装置200の断面の一部を例示する模式図である。図5(a)は、図2に示すVa−Va断面の一部を示し、図5(b)は、図2に示すVb−Vb断面の一部を示している。
FIG. 5 is a schematic view illustrating a part of a cross section of the
図5(a)に示すように、Va−Va断面では、絶縁層3の上に設けられた半導体層4に、ソース領域5およびドレイン領域6a、6bが選択的に設けられ、ソース領域5と、ドレイン領域6a、6bと、の間に、ボディ領域13および14が形成されている。
As shown in FIG. 5A, in the Va-Va cross section, the
ボディ領域13および14の表面には、ゲート絶縁膜8を介してゲート電極7が設けられ、FETの能動領域が形成されている。図5(a)中に示された各能動領域に対応するFETは、それぞれ隣り合うFETの間でソース領域5とドレイン領域6aおよび6bを共有している。
A
一方、図5(b)には、キャリアパス領域12に沿ったVb−Vb断面の一部が示されている。絶縁層3の上の半導体層4に選択的に設けられたn型のキャリアパス領域12は、n型のコンタクト領域9と、n型のボディ領域13と、の間を電気的に接続する。キャリアパス領域12の表面には、ゲート絶縁膜8を介してゲート電極7の延在部7eが設けられている。
On the other hand, FIG. 5B shows a part of the Vb-Vb cross section along the
図6は、図2に示された半導体装置200の表面に層間絶縁膜22を介して配線が形成された状態の断面を示している。図6(a)は、図2のVa−Va断面の一部を示し、図6(b)は、Vb−Vb断面の一部を示している。
FIG. 6 shows a cross section in a state where wiring is formed on the surface of the
図6(a)に示すように、半導体装置200は、例えば、層間絶縁膜22に設けられたコンタクトホール27を介してソース領域5に接続されたソース配線23と、コンタクトホール28を介してドレイン領域6aに接続されたドレイン配線24を備えることができる。
As shown in FIG. 6A, the
さらに、図6(b)に示すように、コンタクトホール29を介してコンタクト領域9に接続されたボディコンタクト配線26を備え、ボディコンタクト配線26は、ソース配線23に電気的に接続されても良い。
Further, as shown in FIG. 6B, a
ソース領域5、ドレイン領域6a、6b、およびコンタクト領域9の表面には、図示しないコンタクト層を形成して、各配線との間でオーミックコンタクトを形成することができる。例えば、半導体層4がシリコン層である場合は、コンタクト層として白金シリサイドを形成しても良い。
A contact layer (not shown) can be formed on the surfaces of the
(第2の実施形態)
図7は、第2の実施形態に係る半導体装置300の平面配置の一部を例示する模式図である。図7(a)は、ゲート電極7が設けられた状態の半導体層4の表面、図7(b)は、ゲート電極7を除去した状態の半導体層4の表面を示している。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic view illustrating a part of a planar arrangement of the
図7(a)に示すように、半導体装置300は、半導体層4の表面に選択的に設けられたp型の第1のソース領域5aおよび第2のソース領域5bと、ソース領域5aおよび5bに対向して半導体層4の表面に選択的に設けられたp型の第1のドレイン領域6aおよび第2のドレイン領域6bと、を備えている。
As shown in FIG. 7A, the
ドレイン領域6aおよびドレイン領域6bは、ストライプ状に設けられ、平行に配置されている。複数のソース領域5aおよび5bは、ドレイン領域6aとドレイン領域6bとの間において、ストライプに沿ったY方向に並列して設けられている。
The
ゲート電極7は、ソース領域5aおよび5bと、ドレイン領域6aとドレイン領域6bと、の間に形成された第1ボディ領域13および第2のボディ領域14の表面にゲート絶縁膜8を介して設けられている。ゲート電極7は、ボディ領域13および14の表面からキャリアパス領域12の表面に沿って延在している。
The
また、図7(b)に示すように、ドレイン領域6aとソース領域5aとの間には、n型の第1のボディ領域13が形成され、ドレイン領域6bとソース領域5bとの間には、n型の第2のボディ領域14が形成されている。
As shown in FIG. 7B, an n-type
ドレイン領域6aおよび6bに沿って設けられた複数のソース領域5aおよび5bの間には、複数のn型のキャリアパス領域12が形成され、同じn型のボディ領域13および14の少なくとも一方に接続されている。
A plurality of n-type
さらに、複数のn型のコンタクト領域9が、ボディ領域13とボディ領域14の中間に設けられている。そして、コンタクト領域9は、ボディ領域13および14から離間して設けられ、キャリアパス領域12を介して電気的に接続されている。n型のコンタクト領域9は、キャリアパス領域12よりもn型不純物の濃度が高い。
Further, a plurality of n-
半導体装置300では、コンタクト領域9は、ドレイン領域6aとドレイン領域6bとの間の中間位置に設けられ、ボディ領域13および14と、複数のキャリアパス領域12と、コンタクト領域9とが、ソース領域5aおよび5bを囲むように配置されている。
In
図8は、半導体装置300におけるFETの配置を概念的に示す模式図である。
本実施形態では、図1に示すFET100のソース領域5を共通にして、2つのFET100を配置する構成となっている。ゲート電極7の延在部7eおよびコンタクト領域9は、X方向に隣り合うソース領域5aの間、およびソース領域5bの間で共有化される(図7参照)。
FIG. 8 is a schematic diagram conceptually showing the arrangement of FETs in the
In the present embodiment, the
図9は、第2の実施形態の変形例に係る半導体装置400の平面配置の一部を例示する模式図である。図9(a)は、ゲート電極が設けられた状態の半導体層4の表面、図9(b)は、ゲート電極を除去した状態の半導体層4の表面を示している。
FIG. 9 is a schematic view illustrating a part of a planar arrangement of a
図9(a)に示すように、半導体装置400では、ドレイン領域6aおよび6bがストライプ状に、平行に設けられている点において、半導体装置300と共通する。
一方、ドレイン領域6aとドレイン領域6bとの間には、複数のソース領域5が、ドレイン領域6aおよび6bが延在するY方向に沿って配置されている。
As shown in FIG. 9A, the
On the other hand, between the
ゲート電極7は、ドレイン領域6aおよびドレイン領域6bとソース領域5との間に形成されたボディ領域13および14の表面から、コンタクト領域9の方向に延在している。
図9(b)に示すように、コンタクト領域9は、ボディ領域13および14から離間して、ドレイン領域6aとドレイン領域6bとの間の中間位置に設けられている。また、複数のコンタクト領域9が、Y方向に離間して配列されている。
As shown in FIG. 9B, the
ゲート電極7の延在部7eの下に形成されたキャリアパス領域12は、ボディ領域13または14と、コンタクト領域9と、を接続し、ボディ領域13または14およびコンタクト領域9と共に、ソース領域5を囲んでいる。
The
上記の第2の実施形態に係る半導体装置300および400においても、図6に示す半導体装置200と同じように、半導体層4の表面に設けられた層間絶縁膜22を介してソース配線23およびドレイン配線24を設けることができる。さらに、ソース領域5とコンタクト領域9とは、電気的に接続しても良い。
Also in the
上記の第1実施形態および第2実施形態では、SOI構造を有するFETの信頼性を得るための条件である、ボディ領域から離間した高濃度のコンタクト領域、さらに、ボディ領域の表面からコンタクト領域へ延在したゲート電極およびその下に形成されたキャリアパス領域を備える。そして、半導体層の表面におけるスペース効率の良いFETの配置を例示した。 In the first and second embodiments described above, a high concentration contact region spaced from the body region, which is a condition for obtaining the reliability of the FET having the SOI structure, and further, from the surface of the body region to the contact region. An extended gate electrode and a carrier path region formed thereunder are provided. Then, the arrangement of FETs with good space efficiency on the surface of the semiconductor layer is illustrated.
これにより、SOI構造においてボディ領域からキャリアを排出するためのボディコンタクトの面積を相対的に小さくすることができる。そして、高集積化が可能な、高い信頼度を有する半導体装置を実現することができる。
さらに、第1実施形態および第2実施形態に示された半導体装置200〜300は、製造プロセスの条件を変更することなく、各領域の配置、形状を変更するのみで製造することが可能である。
Thereby, the area of the body contact for discharging carriers from the body region in the SOI structure can be relatively reduced. In addition, a highly reliable semiconductor device that can be highly integrated can be realized.
Furthermore, the
以上、本発明に係る第1および第2の実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、出願時の技術水準に基づいて、当業者がなし得る設計変更や、材料の変更等、本発明と技術的思想を同じとする実施態様も本発明の技術的範囲に含有される。 The present invention has been described above with reference to the first and second embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, embodiments that have the same technical idea as the present invention, such as design changes and material changes that can be made by those skilled in the art based on the technical level at the time of filing, are also included in the technical scope of the present invention.
2・・・半導体基板、 3・・・絶縁層、 4・・・半導体層、 5、5a、5b・・・ソース領域、 6、6a、6b・・・ドレイン領域、 7・・・ゲート電極、 7e・・・延在部、 8・・・ゲート絶縁膜、 9・・・コンタクト領域、 12・・・キャリアパス領域、 13、14・・・ボディ領域、 15・・・主面、 22・・・層間絶縁膜、 23・・・ソース配線、 24・・・ドレイン配線、 26・・・ボディコンタクト配線、 27、28、29・・・コンタクトホール、 100、150・・・FET、 200、300、400・・・半導体装置、 Lg・・・ゲート長 2 ... Semiconductor substrate, 3 ... Insulating layer, 4 ... Semiconductor layer, 5, 5a, 5b ... Source region, 6, 6a, 6b ... Drain region, 7 ... Gate electrode, 7 ... Extension part, 8 ... Gate insulating film, 9 ... Contact region, 12 ... Carrier path region, 13, 14 ... Body region, 15 ... Main surface, 22 ... Interlayer insulating film, 23 ... source wiring, 24 ... drain wiring, 26 ... body contact wiring, 27, 28, 29 ... contact hole, 100, 150 ... FET, 200, 300, 400: Semiconductor device, L g: Gate length
Claims (6)
前記半導体層の表面側に選択的に設けられた第2導電型の第1および第2のドレイン領域と、
前記第1および第2のドレイン領域の間であって前記半導体層の表面側に選択的に設けられた第2導電型のソース領域と、
前記第1のドレイン領域と前記ソース領域との間に形成された第1導電型の第1のボディ領域と、
前記第2のドレイン領域と前記ソース領域との間に形成された第1導電型の第2のボディ領域と、
前記第1のボディ領域および前記第2のボディ領域の少なくとも一方に接続するように形成された複数の第1導電型のキャリアパス領域と、
前記第1および第2のボディ領域から離間して前記半導体層の表面に選択的に設けられ、前記キャリアパス領域を介して前記第1または第2のボディ領域に電気的に接続され、前記キャリアパス領域よりも第1導電型不純物の濃度が高い第1導電型のコンタクト領域と、
を備え、
前記ソース領域は、前記第1および第2のボディ領域と、前記複数のキャリアパス領域と、前記コンタクト領域と、によって囲まれたことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising: an insulating layer provided on a main surface side of a semiconductor substrate; and a first conductivity type semiconductor layer provided above the insulating layer,
First and second drain regions of a second conductivity type selectively provided on the surface side of the semiconductor layer;
A source region of a second conductivity type selectively provided between the first and second drain regions and on the surface side of the semiconductor layer;
A first body region of a first conductivity type formed between the first drain region and the source region;
A second body region of a first conductivity type formed between the second drain region and the source region;
A plurality of first conductivity type carrier path regions formed to connect to at least one of the first body region and the second body region;
The carrier is selectively provided on the surface of the semiconductor layer at a distance from the first and second body regions, and is electrically connected to the first or second body region via the carrier path region. A first conductivity type contact region having a concentration of the first conductivity type impurity higher than that of the pass region;
With
The semiconductor device, wherein the source region is surrounded by the first and second body regions, the plurality of carrier path regions, and the contact region.
前記ゲート電極は、前記第1および第2のボディ領域の表面から前記キャリアパス領域の表面に沿って延在したことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 A gate electrode provided on the surfaces of the first and second body regions via a gate insulating film;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode extends from a surface of the first and second body regions along a surface of the carrier path region.
前記第1のドレイン領域と前記第2ドレイン領域との間において、複数の前記ソース領域が前記ストライプに沿った方向に並列して設けられたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置。 The first drain region and the second drain region are provided in parallel stripes,
The plurality of source regions are provided in parallel in a direction along the stripe between the first drain region and the second drain region. The semiconductor device described in one.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010142727A JP2012009543A (en) | 2010-06-23 | 2010-06-23 | Semiconductor device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB2519082A (en) * | 2013-10-08 | 2015-04-15 | Plastic Logic Ltd | Reducing parasitic leakages in transistor arrays |
-
2010
- 2010-06-23 JP JP2010142727A patent/JP2012009543A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB2519082A (en) * | 2013-10-08 | 2015-04-15 | Plastic Logic Ltd | Reducing parasitic leakages in transistor arrays |
GB2519082B (en) * | 2013-10-08 | 2019-10-23 | Flexenable Ltd | Reducing parasitic leakages in transistor arrays |
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