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JP2005064345A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2005064345A JP2003294699A JP2003294699A JP2005064345A JP 2005064345 A JP2005064345 A JP 2005064345A JP 2003294699 A JP2003294699 A JP 2003294699A JP 2003294699 A JP2003294699 A JP 2003294699A JP 2005064345 A JP2005064345 A JP 2005064345A
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巧裕 伊倉
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Abstract

【課題】リサーフ構造を適用した半導体装置において、ESD耐量を高くし、オン抵抗を低くすること。
【解決手段】n+ドレイン領域28をnオフセット領域29に接触させ、そのnオフセット領域29をnウェル領域22に接触させることにより、ドレイン電極31の直下にn+ドレイン領域28、nオフセット領域29およびnウェル領域22からなるn領域と、p型半導体基板21からなるp領域とが接合した寄生のpnダイオードを形成し、ESDの高電圧がドレイン電極31に印加されたときに、寄生pnダイオードに逆バイアスが印加されてドレイン電極31と裏面電極33との間に降伏電流が流れるようにする。
【選択図】 図1
In a semiconductor device to which a resurf structure is applied, an ESD resistance is increased and an on-resistance is decreased.
An n + drain region is brought into contact with an n offset region, and the n offset region is brought into contact with an n well region, whereby an n + drain region and an n offset region are provided immediately below a drain electrode. And a parasitic pn diode in which an n region composed of an n well region 22 and a p region composed of a p-type semiconductor substrate 21 are joined to form a parasitic pn diode when a high ESD voltage is applied to the drain electrode 31. A reverse bias is applied to cause a breakdown current to flow between the drain electrode 31 and the back electrode 33.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、スイッチングデバイスとして用いられる半導体装置に関し、特にESD耐量などのサージ耐量が高く、また単位面積あたりのオン抵抗が低い横形の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下、MOSFETとする)を構成する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device used as a switching device, and in particular, forms a lateral insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as a MOSFET) having high surge resistance such as ESD resistance and low on-resistance per unit area. The present invention relates to a semiconductor device.

図8は、従来のスイッチングデバイスの一つであるnチャネル横形MOSFETの単位構造を示す断面図である。なお、本明細書において、nまたはpを冠した層または領域は、それぞれ電子、正孔を多数キャリアとする層または領域である。また、n+およびp++は、比較的高濃度であることを意味している。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a unit structure of an n-channel lateral MOSFET which is one of conventional switching devices. Note that in this specification, a layer or region bearing n or p is a layer or region having electrons and holes as majority carriers, respectively. Further, n + and p + no + means that a relatively high concentration.

図8において、p型半導体基板1の表面層にnウェル領域2が形成され、そのnウェル領域2の表面に接するnウェル電極14が設けられている。また、nウェル領域2の表面層にpウェル領域3が形成され、そのpウェル領域3の表面層には、n+ソース領域4とp+コンタクト領域5が形成されている。n+ソース領域4とp+コンタクト領域5との表面には、共通に接触するソース電極10が設けられている。 In FIG. 8, an n-well region 2 is formed on the surface layer of a p-type semiconductor substrate 1, and an n-well electrode 14 in contact with the surface of the n-well region 2 is provided. A p well region 3 is formed in the surface layer of the n well region 2, and an n + source region 4 and a p + contact region 5 are formed in the surface layer of the p well region 3. A source electrode 10 in common contact is provided on the surfaces of the n + source region 4 and the p + contact region 5.

また、pウェル領域3の表面層の、n+ソース領域4と離れた部分にn+ドレイン領域8が形成され、その表面にドレイン電極11が設けられている。このドレイン電極11は、通常、nウェル電極14と同電位に接続される。n+ドレイン領域8とn+ソース領域4との間のpウェル領域3の表面層には、n+ドレイン領域8を含むようにnオフセット領域9が形成されている。 Further, an n + drain region 8 is formed in a portion of the surface layer of the p well region 3 away from the n + source region 4, and a drain electrode 11 is provided on the surface thereof. The drain electrode 11 is normally connected to the same potential as the n-well electrode 14. An n offset region 9 is formed in the surface layer of the p well region 3 between the n + drain region 8 and the n + source region 4 so as to include the n + drain region 8.

nオフセット領域9とn+ソース領域4に挟まれたpウェル領域3の表面には、ゲート酸化膜6を介してゲート電極7が形成されている。また、ゲート電極7のドレイン側端とn+ドレイン領域8との間には、n+ドレイン領域8側のゲート電極直下の電界を緩和する等の目的でLOCOS酸化膜12が形成されている。また、p型半導体基板1の裏面には、通常、ソース電極10と同電位に接続される裏面電極13が形成されている。 A gate electrode 7 is formed on the surface of the p well region 3 sandwiched between the n offset region 9 and the n + source region 4 via a gate oxide film 6. A LOCOS oxide film 12 is formed between the drain side end of the gate electrode 7 and the n + drain region 8 for the purpose of relaxing the electric field directly under the gate electrode on the n + drain region 8 side. In addition, a back electrode 13 that is normally connected to the same potential as the source electrode 10 is formed on the back surface of the p-type semiconductor substrate 1.

図8において、ソース電極10に対しドレイン電極11に正の電圧が印加された状態でゲート電極7にゲート閾値以下の電圧が印加されている場合には、pウェル領域3とnオフセット領域9間のpn接合が逆バイアスされた状態であるため、電流は流れない。一方、ゲート電極7にゲート閾値以上の電圧を印加すると、ゲート電極7直下のpウェル領域3の表面には反転層が形成され、n+ドレイン領域8からnオフセット領域9およびpウェル領域3の表面反転層を順に経由して、n+ソース領域4に至る経路で電流が流れ、よく知られたMOSFETのスイッチング動作をおこなうことができる。 In FIG. 8, when a positive voltage is applied to the drain electrode 11 with respect to the source electrode 10 and a voltage equal to or lower than the gate threshold is applied to the gate electrode 7, between the p well region 3 and the n offset region 9. Since the pn junction is in a reverse-biased state, no current flows. On the other hand, when a voltage higher than the gate threshold is applied to the gate electrode 7, an inversion layer is formed on the surface of the p well region 3 immediately below the gate electrode 7, and the n + drain region 8 to the n offset region 9 and the p well region 3 A current flows along a path that reaches the n + source region 4 through the surface inversion layer in order, and a well-known MOSFET switching operation can be performed.

なお、このような構造のMOSFETはpウェル領域3内のnオフセット領域9をMOSFETの主電流が流れるドリフト領域として使用するが、逆バイアス時には空乏化する必要があるため、ドリフト領域の深さを十分にとることが困難である。したがって、数百V以上の高耐圧の場合はもとより、数十V以下の比較的低耐圧の場合でも、単位面積あたりの不純物総量を適量にするいわゆるリサーフ(RESURF)構造を適用することが有効である。その場合のnオフセット領域9の単位面積あたりの不純物総量は、いわゆるリサーフ条件である1×1012cm-2程度である。 In the MOSFET having such a structure, the n offset region 9 in the p-well region 3 is used as a drift region in which the main current of the MOSFET flows. However, since it is necessary to deplete at the time of reverse bias, the depth of the drift region is reduced. It is difficult to take enough. Therefore, it is effective to apply a so-called RESURF structure that makes the total amount of impurities per unit area appropriate even in the case of a high breakdown voltage of several hundreds V or more and a relatively low breakdown voltage of several tens of V or less. is there. In this case, the total amount of impurities per unit area of the n offset region 9 is about 1 × 10 12 cm −2 which is a so-called RESURF condition.

また、pウェル領域3も十分深く形成できない場合は、pウェル領域3−nオフセット領域9間と、pウェル領域3−nウェル領域2間のpn接合から伸びる空乏層によりnオフセット領域9直下のpウェル領域3を完全に空乏化する、いわゆるダブルリサーフ条件にすることが有効である。この場合、nオフセット領域9直下のpウェル領域3の不純物総量は2×1012cm-2程度である。このような構造の横形MOSFETは、nウェル領域2で基板と電位的に分離することが可能で、ドレイン電極11およびソース電極10の電位に対する自由度が高いため、複数のハイサイドMOSFET、ローサイドMOSFET等を同一チップ内に集積する場合などに有効である。 If the p-well region 3 cannot be formed sufficiently deep, the depletion layers extending from the pn junction between the p-well region 3 and the n-n offset region 9 and between the p-well region 3 and the n-well region 2 are directly below the n-offset region 9. It is effective to use a so-called double resurf condition in which the p-well region 3 is completely depleted. In this case, the total amount of impurities in the p well region 3 immediately below the n offset region 9 is about 2 × 10 12 cm −2 . The lateral MOSFET having such a structure can be isolated from the substrate in the n-well region 2 and has a high degree of freedom with respect to the potentials of the drain electrode 11 and the source electrode 10, so that a plurality of high-side MOSFETs and low-side MOSFETs are provided. This is effective in the case of integrating them in the same chip.

しかしながら、図8に示す従来構成の横形MOSFETでは、明確にはわかっていないが、nウェルはドレインと同電位であるが、コンタクト部から離れた場所ではnウェル抵抗のため、電位差が生じやすい。これにより何らかの寄生動作が発生し、破壊していると考えられ、ESD耐量やサージ・ノイズ耐量が非常に小さく、パワーIC等に搭載された場合の要求値を満たすことができない。特に、車載用素子に要求されるESD耐量は10〜15kV以上と極めて大きい。この要求値を実現するため、同一基板上にダイオード等の保護素子を形成することなどが検討されているが、これまでの実験では十分なESD耐量が得られていない。   However, in the conventional lateral MOSFET shown in FIG. 8, although not clearly understood, the n-well has the same potential as the drain, but a potential difference is likely to occur due to the n-well resistance at a location away from the contact portion. As a result, it is considered that some parasitic operation has occurred and destroyed, and the ESD tolerance and surge noise tolerance are very small, and the required value when mounted on a power IC or the like cannot be satisfied. In particular, the ESD tolerance required for in-vehicle elements is as extremely large as 10 to 15 kV or more. In order to realize this required value, it has been studied to form a protective element such as a diode on the same substrate, but sufficient ESD tolerance has not been obtained in the experiments so far.

また、上述したように、リサーフ構造を適用した場合には、耐圧にかかわらず、オフセット領域の単位面積あたりの不純物総量は上述したリサーフ条件となる。たとえばオフセット領域の厚さを0.5μmとしたときには、オフセット領域の不純物濃度は2×1016cm-3となり、特に比較的低耐圧の領域で低いオン抵抗を得るには不向きである。 Further, as described above, when the RESURF structure is applied, the total amount of impurities per unit area of the offset region is the above-described RESURF condition regardless of the breakdown voltage. For example, when the thickness of the offset region is 0.5 μm, the impurity concentration of the offset region is 2 × 10 16 cm −3 , which is not suitable for obtaining a low on-resistance particularly in a relatively low breakdown voltage region.

そこで、本発明者らは、たとえばnチャネルMOSFETの場合、nオフセット領域からpウェル領域表面の反転層を介してn+ソース領域へ至る通常の電流経路のほかに、nウェル領域からpウェル領域表面の反転層を介してn+ソース領域へ至る第2の電流経路を設けた半導体装置について先に出願している(特願2002−183402号)。この先願によれば、リサーフ構造を適用しつつ、オン抵抗の低い半導体装置が得られる。 Therefore, the present inventors, for example, in the case of an n-channel MOSFET, in addition to the normal current path from the n offset region to the n + source region through the inversion layer on the surface of the p well region, A semiconductor device provided with a second current path leading to the n + source region through the surface inversion layer has been filed earlier (Japanese Patent Application No. 2002-183402). According to this prior application, a semiconductor device with low on-resistance can be obtained while applying the RESURF structure.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、リサーフ構造を適用しつつ、高ESD耐量および低オン抵抗の一方または両方を具えた半導体装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device having one or both of a high ESD resistance and a low on-resistance while applying a RESURF structure in order to solve the above-described problems caused by the prior art.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1の発明にかかる半導体装置は、第2導電型半導体基板と、前記第2導電型半導体基板に接する第1導電型半導体層と、前記第1導電型半導体層の表面層に形成された第2導電型半導体領域と、前記第2導電型半導体領域内に形成された第1導電型ソース領域と、前記第1導電型ソース領域および前記第2導電型半導体領域に電気的に接続するソース電極と、前記第1導電型ソース領域から離れて前記第2導電型半導体領域の表面層に形成され、かつ前記第1導電型半導体層に接する第1導電型オフセット領域と、前記第2導電型半導体領域の外側で前記第1導電型オフセット領域に接する第1導電型ドレイン領域と、前記第1導電型ドレイン領域に電気的に接続するドレイン電極と、前記第1導電型オフセット領域と前記第1導電型ソース領域に挟まれた前記第2導電型半導体領域の表面上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a semiconductor device according to a first aspect of the invention includes a second conductive semiconductor substrate, a first conductive semiconductor layer in contact with the second conductive semiconductor substrate, A second conductivity type semiconductor region formed in a surface layer of the first conductivity type semiconductor layer; a first conductivity type source region formed in the second conductivity type semiconductor region; the first conductivity type source region; A source electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor region, and formed on a surface layer of the second conductivity type semiconductor region away from the first conductivity type source region and in contact with the first conductivity type semiconductor layer A first conductivity type offset region; a first conductivity type drain region in contact with the first conductivity type offset region outside the second conductivity type semiconductor region; and a drain electrode electrically connected to the first conductivity type drain region. And before A gate insulating film formed on the surface of the second conductive type semiconductor region sandwiched between the first conductive type offset region and the first conductive type source region; a gate electrode formed on the gate insulating film; It is characterized by providing.

また、請求項2の発明にかかる半導体装置は、第2導電型半導体基板と、前記第2導電型半導体基板に接する第1導電型半導体層と、前記第1導電型半導体層の表面層に形成された第2導電型半導体領域と、前記第2導電型半導体領域内に形成された第1導電型ソース領域と、前記第1導電型ソース領域および前記第2導電型半導体領域に電気的に接続するソース電極と、前記第1導電型ソース領域から離れて前記第2導電型半導体領域内に形成された第1導電型オフセット領域と、前記第2導電型半導体領域内で前記第1導電型オフセット領域に接し、かつ前記第2導電型半導体領域の外側で前記第1導電型半導体層に接する第1導電型ドレイン領域と、前記第1導電型ドレイン領域に電気的に接続するドレイン電極と、前記第1導電型オフセット領域と前記第1導電型ソース領域に挟まれた前記第2導電型半導体領域の表面上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、を備えることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to a second conductive semiconductor substrate, a first conductive semiconductor layer in contact with the second conductive semiconductor substrate, and a surface layer of the first conductive semiconductor layer. Electrically connected to the formed second conductive type semiconductor region, the first conductive type source region formed in the second conductive type semiconductor region, the first conductive type source region and the second conductive type semiconductor region A first conductive type offset region formed in the second conductive type semiconductor region away from the first conductive type source region, and the first conductive type offset in the second conductive type semiconductor region A first conductivity type drain region in contact with the region and in contact with the first conductivity type semiconductor layer outside the second conductivity type semiconductor region; a drain electrode electrically connected to the first conductivity type drain region; First conductivity type A gate insulating film formed on a surface of the second conductive type semiconductor region sandwiched between the set region and the first conductive type source region, and a gate electrode formed on the gate insulating film. Features.

これら請求項1または2の発明によれば、ドレイン電極にESDや高サージ電圧が印加されたときにそのエネルギーが、第2導電型半導体基板と第1導電型半導体層とからなる寄生pnダイオードで吸収される。   According to the first or second aspect of the present invention, when ESD or a high surge voltage is applied to the drain electrode, the energy is generated by the parasitic pn diode including the second conductive type semiconductor substrate and the first conductive type semiconductor layer. Absorbed.

また、請求項3の発明にかかる半導体装置は、第1導電型半導体層の表面層に形成された第1および第2の第2導電型半導体領域と、前記第1の第2導電型半導体領域内に形成された第1の第1導電型ソース領域と、前記第2の第2導電型半導体領域内に形成された第2の第1導電型ソース領域と、前記第1の第1導電型ソース領域および前記第1の第2導電型半導体領域に電気的に接続する第1のソース電極と、前記第2の第1導電型ソース領域および前記第2の第2導電型半導体領域に電気的に接続する第2のソース電極と、前記第1の第1導電型ソース領域から離れて前記第2導電型半導体領域の表面層に形成され、かつ前記第1導電型半導体層に接する第1導電型オフセット領域と、前記第1の第2導電型半導体領域の外側で前記第1導電型オフセット領域に接する第1導電型ドレイン領域と、前記第1導電型ドレイン領域に電気的に接続するドレイン電極と、前記第1導電型オフセット領域と前記第1の第1導電型ソース領域に挟まれた前記第1の第2導電型半導体領域の表面上に形成された第1のゲート絶縁膜と、前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、前記第1の第1導電型ソース領域と前記第2の第1導電型ソース領域に挟まれた前記第1および第2の第2導電型半導体領域と前記第1導電型半導体層の表面上に形成された第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、を備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including first and second second conductivity type semiconductor regions formed in a surface layer of a first conductivity type semiconductor layer, and the first second conductivity type semiconductor region. A first first conductivity type source region formed therein, a second first conductivity type source region formed in the second second conductivity type semiconductor region, and the first first conductivity type. A first source electrode electrically connected to the source region and the first second conductivity type semiconductor region, and an electrical connection to the second first conductivity type source region and the second second conductivity type semiconductor region A first source electrode connected to the first conductive type semiconductor layer and a first conductive type formed on a surface layer of the second conductive type semiconductor region away from the first first conductive type source region and in contact with the first conductive type semiconductor layer A first offset region and an outer side of the first second conductivity type semiconductor region. A first conductivity type drain region in contact with the conductivity type offset region; a drain electrode electrically connected to the first conductivity type drain region; the first conductivity type offset region; and the first first conductivity type source region. A first gate insulating film formed on a surface of the sandwiched first second conductivity type semiconductor region; a first gate electrode formed on the first gate insulating film; Formed on the surfaces of the first and second conductivity type semiconductor regions and the first conductivity type semiconductor layer sandwiched between the first conductivity type source region and the second first conductivity type source region. A second gate insulating film, and a second gate electrode formed on the second gate insulating film.

また、請求項4の発明にかかる半導体装置は、第1導電型半導体層の表面層に形成された第1および第2の第2導電型半導体領域と、前記第1の第2導電型半導体領域内に形成された第1の第1導電型ソース領域と、前記第2の第2導電型半導体領域内に形成された第2の第1導電型ソース領域と、前記第1の第1導電型ソース領域および前記第1の第2導電型半導体領域に電気的に接続する第1のソース電極と、前記第2の第1導電型ソース領域および前記第2の第2導電型半導体領域に電気的に接続する第2のソース電極と、前記第1の第1導電型ソース領域から離れて前記第2導電型半導体領域内に形成された第1導電型オフセット領域と、前記第1の第2導電型半導体領域内で前記第1導電型オフセット領域に接し、かつ前記第2導電型半導体領域の外側で前記第1導電型半導体層に接する第1導電型ドレイン領域と、前記第1導電型ドレイン領域に電気的に接続するドレイン電極と、前記第1導電型オフセット領域と前記第1の第1導電型ソース領域に挟まれた前記第1の第2導電型半導体領域の表面上に形成された第1のゲート絶縁膜と、前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、前記第1の第1導電型ソース領域と前記第2の第1導電型ソース領域に挟まれた前記第1および第2の第2導電型半導体領域と前記第1導電型半導体層の表面上に形成された第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、を備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including first and second second conductivity type semiconductor regions formed in a surface layer of a first conductivity type semiconductor layer, and the first second conductivity type semiconductor region. A first first conductivity type source region formed therein, a second first conductivity type source region formed in the second second conductivity type semiconductor region, and the first first conductivity type. A first source electrode electrically connected to the source region and the first second conductivity type semiconductor region, and an electrical connection to the second first conductivity type source region and the second second conductivity type semiconductor region A second source electrode connected to the first conductive type, a first conductive type offset region formed in the second conductive type semiconductor region away from the first first conductive type source region, and the first second conductive type A first conductive type offset region in the type semiconductor region and the second conductive type A first conductivity type drain region in contact with the first conductivity type semiconductor layer outside the type semiconductor region; a drain electrode electrically connected to the first conductivity type drain region; the first conductivity type offset region; A first gate insulating film formed on the surface of the first second conductive type semiconductor region sandwiched between the first first conductive type source regions, and a first gate insulating film formed on the first gate insulating film. 1 gate electrode, the first first conductivity type source region, the first and second second conductivity type semiconductor regions sandwiched between the second first conductivity type source region, and the first conductivity type. And a second gate insulating film formed on the surface of the semiconductor layer, and a second gate electrode formed on the second gate insulating film.

これら請求項3または4の発明によれば、オン動作時に第1導電型オフセット領域から第1の第2導電型半導体領域表面の反転層を介して第1の第1導電型ソース領域へ至る通常の電流経路のほかに、第1導電型半導体層から第2の第2導電型半導体領域表面の反転層を介して第2の第1導電型ソース領域へ至る第2の電流経路ができるので、第1導電型オフセット領域と第1導電型半導体層の両方をドリフト領域として利用することができる。   According to the third or fourth aspect of the present invention, the first conductive type source region is normally reached from the first conductive type offset region through the inversion layer on the surface of the first second conductive type semiconductor region during the ON operation. In addition to the current path, a second current path from the first conductivity type semiconductor layer to the second first conductivity type source region through the inversion layer on the surface of the second second conductivity type semiconductor region is formed. Both the first conductivity type offset region and the first conductivity type semiconductor layer can be used as the drift region.

また、請求項5の発明にかかる半導体装置は、請求項3または4に記載の発明において、前記第1導電型半導体層が第2導電型半導体基板に接して形成されていることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the third or fourth aspect, the first conductive type semiconductor layer is formed in contact with a second conductive type semiconductor substrate. .

また、請求項6の発明にかかる半導体装置は、請求項3または4に記載の発明において、前記第1導電型半導体層が絶縁層を介して基板上に形成されていることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the third or fourth aspect, the first conductive semiconductor layer is formed on a substrate via an insulating layer.

これら請求項5または6の発明によれば、複数の半導体装置を各素子ごとに絶縁することができるので、多数の半導体素子を集積することができる。   According to these fifth and sixth aspects of the invention, since a plurality of semiconductor devices can be insulated for each element, a large number of semiconductor elements can be integrated.

本発明にかかる半導体装置によれば、ドレイン電極に印加されたESDや高サージ電圧のエネルギーが、第2導電型半導体基板と第1導電型半導体層とからなる寄生pnダイオードで吸収されるので、ESD耐量およびサージ・ノイズ耐量の向上を図ることができるという効果を奏する。また、本発明にかかる半導体装置によれば、第1導電型オフセット領域と第1導電型半導体層の両方をドリフト領域として利用することができるので、オン電圧を増大させることなく単位面積あたりの電流密度の増大を図ることができるという効果を奏する。   According to the semiconductor device of the present invention, the ESD or high surge voltage energy applied to the drain electrode is absorbed by the parasitic pn diode composed of the second conductive semiconductor substrate and the first conductive semiconductor layer. The ESD resistance and surge noise resistance can be improved. Also, according to the semiconductor device of the present invention, since both the first conductivity type offset region and the first conductivity type semiconductor layer can be used as the drift region, the current per unit area can be increased without increasing the on-voltage. There is an effect that the density can be increased.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、第1導電型をn型とし、第2導電型をp型としたnチャネルMOSFETについて説明するが、第1導電型をp型とし、第2導電型をn型としたpチャネルMOSFETにおいても同様である。   Hereinafter, preferred embodiments of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, an n-channel MOSFET in which the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type will be described. However, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. The same applies to the p-channel MOSFET.

(実施の形態1)
図3は、本発明の実施の形態1にかかるnチャネル横形MOSFETの単位構造における半導体表面の状態を示す平面図である。また、図1および図2は、それぞれ図3のA−A’およびB−B’における断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 3 is a plan view showing the state of the semiconductor surface in the unit structure of the n-channel lateral MOSFET according to the first embodiment of the present invention. 1 and 2 are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ in FIG. 3, respectively.

図3に示すように、半導体表面において、nオフセット領域29の一方の側は、第2導電型半導体領域となるpウェル領域23である。pウェル領域23に囲まれた領域の半導体表面には、第1導電型半導体層であるnウェル領域22の一部と第1のn+ソース領域24aと第2のn+ソース領域24bとが、それら第1および第2のn+ソース領域24a,24bの間にnウェル領域22を挟むように、互いに離れて露出している。 As shown in FIG. 3, on the semiconductor surface, one side of the n offset region 29 is a p-well region 23 to be a second conductivity type semiconductor region. On the semiconductor surface of the region surrounded by the p-well region 23, a part of the n-well region 22 which is the first conductivity type semiconductor layer, the first n + source region 24a, and the second n + source region 24b are formed. The first and second n + source regions 24a and 24b are exposed apart from each other so that the n-well region 22 is sandwiched between the first and second n + source regions 24a and 24b.

第1のn+ソース領域24aに囲まれた領域の半導体表面は、第1のp+コンタクト領域25aであり、第2のn+ソース領域24bに囲まれた領域の半導体表面は、第2のp+コンタクト領域25bである。図3において二点鎖線で示す第1のゲート電極27aは、nオフセット領域29と第1および第2のn+ソース領域24a,24bとの間のpウェル領域23上に設けられている。 The semiconductor surface of the region surrounded by the first n + source region 24a is the first p + contact region 25a, and the semiconductor surface of the region surrounded by the second n + source region 24b is the second p + contact region 25b. p + contact region 25b. A first gate electrode 27a indicated by a two-dot chain line in FIG. 3 is provided on the p well region 23 between the n offset region 29 and the first and second n + source regions 24a and 24b.

図3において二点鎖線で示す第2のゲート電極27bは、第1のn+ソース領域24aと第2のn+ソース領域24bで挟まれたnウェル領域22およびpウェル領域23の上に配置される。第1のゲート電極27aと第2のゲート電極27bは、図示例のように一体としてもよいし、別々に設けて同電位に接続してもよい。 In FIG. 3, second gate electrode 27b indicated by a two-dot chain line is arranged on n well region 22 and p well region 23 sandwiched between first n + source region 24a and second n + source region 24b. Is done. The first gate electrode 27a and the second gate electrode 27b may be integrated as illustrated, or may be provided separately and connected to the same potential.

第1のソース電極30aは、第1のn+ソース領域24aおよび第1のp+コンタクト領域25aの上に配置される。第2のソース電極30bは、第2のn+ソース領域24bおよび第2のp+コンタクト領域25bの上に配置される。第1および第2のソース電極30a,30bは同電位に接続される。nオフセット領域29を挟んでpウェル領域23の反対側は、n+ドレイン領域28であり、このドレイン領域28上にドレイン電極31が配置される。 The first source electrode 30a is disposed on the first n + source region 24a and the first p + contact region 25a. Second source electrode 30b is arranged on second n + source region 24b and second p + contact region 25b. The first and second source electrodes 30a and 30b are connected to the same potential. On the opposite side of the p well region 23 across the n offset region 29 is an n + drain region 28 on which the drain electrode 31 is disposed.

図1を参照しながら図3A−A’における断面構成について説明する。この断面構成は図8に示す従来構成とほぼ同じであるが、pウェル領域23がn+ドレイン領域28の下まで伸びていない点で図8に示す構成と異なる。つまり、n+ドレイン領域28の直下はpウェル領域23内から伸びるnオフセット領域29であり、そのnオフセット領域29の、n+ドレイン領域28の直下の部分は直接nウェル領域22に接している。 The cross-sectional configuration in FIG. 3A-A ′ will be described with reference to FIG. This cross-sectional configuration is almost the same as the conventional configuration shown in FIG. 8, but differs from the configuration shown in FIG. 8 in that p-well region 23 does not extend below n + drain region 28. That is, the n offset region 29 extending from the p well region 23 is immediately below the n + drain region 28, and the portion of the n offset region 29 immediately below the n + drain region 28 is in direct contact with the n well region 22. .

すなわち、図1に示すように、p型半導体基板21の表面層にnウェル領域22が形成され、nウェル領域22の表面層にpウェル領域23が形成されている。第2のn+ソース領域24bと第2のp+コンタクト領域25bは、pウェル領域23の表面層に選択的に形成されている。第2のソース電極30bは、第2のn+ソース領域24bと第2のp+コンタクト領域25bに共通に接触している。n+ドレイン領域28は、pウェル領域23の外側に形成されており、その表面にドレイン電極31が設けられている。 That is, as shown in FIG. 1, an n-well region 22 is formed in the surface layer of the p-type semiconductor substrate 21, and a p-well region 23 is formed in the surface layer of the n-well region 22. The second n + source region 24 b and the second p + contact region 25 b are selectively formed in the surface layer of the p well region 23. Second source electrode 30b is in common contact with second n + source region 24b and second p + contact region 25b. The n + drain region 28 is formed outside the p well region 23, and the drain electrode 31 is provided on the surface thereof.

ドレイン電極31は、通常、nウェル領域22の表面に接するnウェル電極34と同電位に接続される。また、nオフセット領域29は、n+ドレイン領域28と第2のn+ソース領域24bとの間のpウェル領域23の表面層に沿い、かつpウェル領域23内から伸びてn+ドレイン領域28を含むように形成されている。 The drain electrode 31 is normally connected to the same potential as the n-well electrode 34 in contact with the surface of the n-well region 22. The n offset region 29 extends along the surface layer of the p well region 23 between the n + drain region 28 and the second n + source region 24 b and extends from the p well region 23 to form the n + drain region 28. It is formed to include.

nオフセット領域29と第2のn+ソース領域24bに挟まれたpウェル領域23の表面には、第1のゲート酸化膜26aを介して第1のゲート電極27aが形成されている。また、第1のゲート電極27aのドレイン側端とn+ドレイン領域28との間には、電界緩和のためのLOCOS酸化膜32が形成されている。p型半導体基板21の裏面には、通常、第2のソース電極30bと同電位に接続される裏面電極33が形成されている。上述した図1の断面構成は、第1のn+ソース領域24a、第1のp+コンタクト領域25aおよび第1のソース電極30aを通り、A−A’に平行な断面においても同じである。 A first gate electrode 27a is formed on the surface of the p well region 23 sandwiched between the n offset region 29 and the second n + source region 24b via a first gate oxide film 26a. Further, a LOCOS oxide film 32 for electric field relaxation is formed between the drain side end of the first gate electrode 27 a and the n + drain region 28. On the back surface of the p-type semiconductor substrate 21, a back electrode 33 that is normally connected to the same potential as the second source electrode 30b is formed. The cross-sectional configuration of FIG. 1 described above is the same in a cross-section passing through the first n + source region 24a, the first p + contact region 25a, and the first source electrode 30a and parallel to AA ′.

上記構成としたことにより、図1に示すように、ドレイン電極31の直下にn+ドレイン領域28、nオフセット領域29およびnウェル領域22からなるn領域と、p型半導体基板21からなるp領域とが接合した寄生のpnダイオードが形成される。そのため、ESDの高電圧がドレイン電極31に印加されると寄生pnダイオードに逆バイアスが印加された状態となり、ドレイン電極31と裏面電極33の間に降伏電流が流れる。それによって、ESDの高電圧エネルギーを吸収することができるため、ESD耐量が高くなる。 With the above configuration, as shown in FIG. 1, an n region comprising an n + drain region 28, an n offset region 29 and an n well region 22 immediately below the drain electrode 31, and a p region comprising the p-type semiconductor substrate 21. Is formed as a parasitic pn diode. Therefore, when a high ESD voltage is applied to the drain electrode 31, a reverse bias is applied to the parasitic pn diode, and a breakdown current flows between the drain electrode 31 and the back electrode 33. As a result, the high voltage energy of ESD can be absorbed, and the ESD tolerance is increased.

図2を参照しながら図3B−B’における断面構成について説明する。図2に示すように、B−B’断面では、p型半導体基板21の表面層にnウェル領域22が形成され、nウェル領域22の表面層にpウェル領域23が分離して形成されている。便宜上、第1のn+ソース領域24aを含むpウェル領域23を第1のpウェル領域23aとし、第2のn+ソース領域24bを含むpウェル領域23を第2のpウェル領域23bとして区別する。 The cross-sectional configuration in FIG. 3B-B ′ will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, in the BB ′ cross section, an n well region 22 is formed in the surface layer of the p-type semiconductor substrate 21, and a p well region 23 is separately formed in the surface layer of the n well region 22. Yes. For convenience, the p-well region 23 including the first n + source region 24a is distinguished as the first p-well region 23a, and the p-well region 23 including the second n + source region 24b is distinguished as the second p-well region 23b. To do.

第2のゲート電極27bは、第1のn+ソース領域24aと第2のn+ソース領域24bとに挟まれた第1のpウェル領域23a、nウェル領域22および第2のpウェル領域23bの表面上に第2のゲート酸化膜26bを介して設けられている。第1のn+ソース領域24aと第1のp+コンタクト領域25aは、第1のpウェル領域23aの表面層に選択的に形成されている。第1のソース電極30aは、第1のn+ソース領域24aと第1のp+コンタクト領域25aに共通に接触している。第2のn+ソース領域24b、第2のp+コンタクト領域25bおよび第2のソース電極30bについては図1に関連して説明した通りである。 The second gate electrode 27b includes a first p well region 23a, an n well region 22 and a second p well region 23b sandwiched between the first n + source region 24a and the second n + source region 24b. Is provided via a second gate oxide film 26b. The first n + source region 24a and the first p + contact region 25a are selectively formed in the surface layer of the first p well region 23a. The first source electrode 30a is in common contact with the first n + source region 24a and the first p + contact region 25a. The second n + source region 24b, the second p + contact region 25b, and the second source electrode 30b are as described with reference to FIG.

上述した構成のMOSFETでは、ソース電極30a,30bに対しドレイン電極31に正の電圧が印加された状態でゲート電極27a,27bにゲート閾値以下の電圧が印加されている場合には、pウェル領域23とnオフセット領域29間のpn接合が逆バイアスされた状態であるため、電流は流れない。ゲート電極27a,27bにゲート閾値以上の電圧が印加されると、ゲート電極27a,27b直下のpウェル領域23a,23bの表面には反転層が形成される。   In the MOSFET configured as described above, when a positive voltage is applied to the drain electrode 31 with respect to the source electrodes 30a and 30b, and a voltage lower than the gate threshold is applied to the gate electrodes 27a and 27b, the p-well region Since the pn junction between the N and the n offset region 29 is reverse-biased, no current flows. When a voltage equal to or higher than the gate threshold is applied to the gate electrodes 27a and 27b, an inversion layer is formed on the surfaces of the p-well regions 23a and 23b immediately below the gate electrodes 27a and 27b.

それによって、n+ドレイン領域28からnオフセット領域29、第1のゲート電極27aの下のpウェル領域23a,23bの表面反転層の順で経由して、n+ソース領域24a,24bに至る通常の経路で電流が流れる。この通常経路とは別に、n+ドレイン領域28からnオフセット領域29を経由してnウェル領域22に至り、nウェル領域22内をn+ソース領域24a,24bに向かって流れ、第2のゲート電極27b直下のpウェル領域23a,23bの表面反転層を経由して、n+ソース領域24a,24bに至る経路でも電流が流れる。したがって、素子のピッチを増加させることなく、オン動作時の電流量が増えるので、単位面積あたりの電流量を増加させることができる。 Accordingly, the n + source region 24a, 24b is usually reached from the n + drain region 28 through the n offset region 29 and the surface inversion layers of the p well regions 23a, 23b below the first gate electrode 27a in this order. Current flows through the path. Separately from this normal path, the n + drain region 28 passes through the n offset region 29 to reach the n well region 22 and flows in the n well region 22 toward the n + source regions 24a and 24b, and the second gate. A current also flows through the path leading to the n + source regions 24a and 24b via the surface inversion layers of the p well regions 23a and 23b immediately below the electrode 27b. Therefore, since the amount of current during the on operation increases without increasing the pitch of the elements, the amount of current per unit area can be increased.

リサーフ条件に従う場合には、nオフセット領域29の単位面積あたりの不純物総量は約1×1012cm-2であるから、たとえば深さ、すなわち厚さが0.5μmのnオフセット領域29の不純物濃度は約2×1016cm-3である。ダブルリサーフ条件に従う場合には、pウェル領域23a,23bの単位面積あたりの不純物総量は約2×1012cm-2であるから、たとえばpウェル領域23a,23bの深さを1.5μmとすると厚さは1μmとなり、したがって不純物濃度は約2×1016cm-3である。また、nウェル領域22については、その単位面積あたりの不純物総量が約2×1012cm-2であるから、たとえば深さを6.0μmとすると厚さが4.5μmとなり、不純物濃度は約4.4×1015cm-3である。 When the RESURF conditions are followed, the total amount of impurities per unit area of the n offset region 29 is about 1 × 10 12 cm −2 , and thus, for example, the impurity concentration of the n offset region 29 having a depth, that is, a thickness of 0.5 μm. Is about 2 × 10 16 cm −3 . When the double resurf condition is followed, the total amount of impurities per unit area of the p well regions 23a and 23b is about 2 × 10 12 cm −2 , so that the depth of the p well regions 23a and 23b is 1.5 μm, for example. Then, the thickness is 1 μm, and therefore the impurity concentration is about 2 × 10 16 cm −3 . Further, since the total amount of impurities per unit area of the n-well region 22 is about 2 × 10 12 cm −2 , for example, when the depth is 6.0 μm, the thickness is 4.5 μm, and the impurity concentration is about 4.4 × 10 15 cm −3 .

図4は、図3A−A’における断面構成の別の例を示す図である。図4に示すように、nオフセット領域29がn+ドレイン領域28で終端となり、n+ドレイン領域28の直下にnオフセット領域29がないため、n+ドレイン領域28がnウェル領域22に接する構成としてもよい。 FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the cross-sectional configuration in FIG. 3A-A ′. As shown in FIG. 4, n offset region 29 becomes terminated with n + drain region 28, since there is no n offset region 29 immediately below the n + drain region 28, n + drain region 28 is in contact with the n-well region 22 constituting It is good.

(実施の形態2)
実施の形態2は、nウェル領域22を経由する電流経路を設けずに、nオフセット領域29を経由する通常の電流経路のみを設けたものである。つまり、実施の形態2では、図3に示すようなソース側の構成が設けられていない。したがって、単位面積あたりの電流量を増加させる必要がない場合、実施の形態1に比べてソース側の構成が簡素となるという利点がある。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, only a normal current path passing through the n offset region 29 is provided without providing a current path passing through the n well region 22. That is, in the second embodiment, the source side configuration as shown in FIG. 3 is not provided. Therefore, when there is no need to increase the amount of current per unit area, there is an advantage that the configuration on the source side is simplified compared to the first embodiment.

図5は、実施の形態2にかかるnチャネル横形MOSFETの単位構造の一構成例を示す断面図であり、おおよそ図1の構成と同じである。また、図6は、実施の形態2の別の断面構成を示す図であり、おおよそ図4の構成と同じである。実施の形態1と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態2では、n+ソース領域24cおよびp+コンタクト領域25cは、ストライプ状にn+ドレイン領域28と平行に形成される。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of the unit structure of the n-channel lateral MOSFET according to the second embodiment, which is approximately the same as the configuration of FIG. FIG. 6 is a diagram showing another cross-sectional configuration of the second embodiment, which is approximately the same as the configuration of FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the second embodiment, n + source region 24c and p + contact region 25c are formed in stripes parallel to n + drain region 28.

nオフセット領域29は、n+ドレイン領域28とn+ソース領域24cとの間のpウェル領域23の表面層に沿い、図5に示す例ではpウェル領域23内から伸びてn+ドレイン領域28を含むように形成される。それに対して、図6に示す例ではnオフセット領域29は、n+ドレイン領域28で終端となる。 n offset region 29, n + drain region 28 and the n + source along the surface layer of the p-well region 23 between the regions 24c, n + drain region 28 extends from within the p-well region 23 in the example shown in FIG. 5 It is formed so that it may contain. In contrast, in the example shown in FIG. 6, the n offset region 29 terminates at the n + drain region 28.

ゲート電極27cは、nオフセット領域29とn+ソース領域24cに挟まれたpウェル領域23の表面上にゲート酸化膜26cを介して形成されている。LOCOS酸化膜32は、ゲート電極27cのドレイン側端とn+ドレイン領域28との間に形成されている。裏面電極33は、通常、ソース電極30cと同電位に接続される。 Gate electrode 27c is formed on the surface of p well region 23 sandwiched between n offset region 29 and n + source region 24c via gate oxide film 26c. The LOCOS oxide film 32 is formed between the drain side end of the gate electrode 27 c and the n + drain region 28. The back electrode 33 is normally connected to the same potential as the source electrode 30c.

(ESD耐量の活性面積依存性)
図7は、上述した実施の形態にかかる横形MOSFETのESD耐量の活性面積依存性を示す特性図である。図7において、実施例とは図5の構成のMOSFETであり、従来例とは図8の構成のMOSFETである。なお、図1〜図3の構成のMOSFET、図4の構成のMOSFETおよび図6の構成のMOSFETのESD耐量の活性面積依存性は、図5の構成のMOSFETの特性と同じである。
(Dependence of ESD resistance on active area)
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the active area dependence of the ESD tolerance of the lateral MOSFET according to the above-described embodiment. In FIG. 7, the embodiment is a MOSFET configured as shown in FIG. 5, and the conventional example is a MOSFET configured as shown in FIG. The active area dependency of the ESD tolerance of the MOSFETs configured in FIGS. 1 to 3, the MOSFET configured in FIG. 4 and the MOSFET configured in FIG. 6 is the same as the characteristics of the MOSFET configured in FIG.

図7に示すように、実施例のMOSFETのESD耐量は高い。また、活性面積が大きくなるとより大きなエネルギーを吸収することができるため、活性面積の増大に伴ってESD耐量も高くなる。たとえば、活性面積が0.5mm2、1.0mm2および1.5mm2のときのESD耐量は、それぞれ約4kV、約7kVおよび約12kVである。それに対して、従来例のESD耐量は、活性面積に関係なく極めて低く、数百V程度である。 As shown in FIG. 7, the ESD tolerance of the MOSFET of the example is high. Further, since the larger energy can be absorbed when the active area becomes larger, the ESD tolerance becomes higher as the active area increases. For example, the ESD resistance when the active area is 0.5 mm 2 , 1.0 mm 2 and 1.5 mm 2 is about 4 kV, about 7 kV and about 12 kV, respectively. On the other hand, the ESD tolerance of the conventional example is extremely low regardless of the active area, and is about several hundred volts.

以上説明したように、実施の形態の横形MOSFETによれば、ドレイン電極31にESDや高サージ電圧が印加されたときにそのエネルギーが、p型半導体基板21とnウェル領域22とからなる寄生pnダイオードで吸収されるので、ESD耐量およびサージ・ノイズ耐量の向上を図ることができる。また、nオフセット領域29とnウェル領域22の両方をドリフト領域として利用することができるので、オン電圧を増大させることなく単位面積あたりの電流密度を増加させることができ、いわゆるオン抵抗Ron・Aの低い横形MOSFETが得られる。   As described above, according to the lateral MOSFET of the embodiment, when ESD or a high surge voltage is applied to the drain electrode 31, the energy is a parasitic pn composed of the p-type semiconductor substrate 21 and the n-well region 22. Since it is absorbed by the diode, it is possible to improve the ESD tolerance and surge noise tolerance. Further, since both the n offset region 29 and the n well region 22 can be used as the drift region, the current density per unit area can be increased without increasing the on-voltage, and so-called on-resistance Ron · A A low lateral MOSFET.

以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。たとえば、裏面電極33を設けずに、nウェル領域22が形成されていない箇所を設け、その箇所でp型半導体基板21を半導体表面に露出させてコンタクトをとり、ソース電極30a,30b,30cと電気的に接続する構成としてもよい。また、単位面積あたりの電流密度を増加させるだけで十分である場合には、半導体等からなる支持基板上に絶縁層を介してnウェル領域22を設けた、いわゆるSOI(シリコン・オン・インシュレータ)基板を用いてもよい。   As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the back electrode 33 is not provided, and a location where the n-well region 22 is not formed is provided, the p-type semiconductor substrate 21 is exposed to the semiconductor surface at that location, contacts are made, and the source electrodes 30a, 30b, 30c It is good also as a structure electrically connected. If it is sufficient to increase the current density per unit area, a so-called SOI (silicon-on-insulator) in which an n-well region 22 is provided on a support substrate made of a semiconductor or the like via an insulating layer. A substrate may be used.

以上のように、本発明にかかる半導体装置は、高ESD耐量で低オン抵抗のパワーMOSFETに有用であり、特に複数のハイサイドMOSFET、ローサイドMOSFET等を同一チップ内に集積した車載用のスイッチングデバイスとして用いられるパワーMOSFETに適している。   As described above, the semiconductor device according to the present invention is useful for a power MOSFET having a high ESD tolerance and a low on-resistance. In particular, an on-vehicle switching device in which a plurality of high-side MOSFETs and low-side MOSFETs are integrated in the same chip. Suitable for power MOSFETs used as

本発明の実施の形態1にかかる横形MOSFETの図3A−A’における単位構造の一例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a unit structure in FIG. 3A-A ′ of the lateral MOSFET according to the first exemplary embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態1にかかる横形MOSFETの図3B−B’における単位構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the unit structure in FIG. 3B-B 'of the horizontal MOSFET concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる横形MOSFETの単位構造における半導体表面の状態の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the state of the semiconductor surface in the unit structure of the horizontal MOSFET concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる横形MOSFETの図3A−A’における単位構造の別の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the unit structure in FIG. 3A-A 'of horizontal MOSFET concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる横形MOSFETの単位構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the unit structure of the horizontal MOSFET concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる横形MOSFETの単位構造の別の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the unit structure of the horizontal MOSFET concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態にかかる横形MOSFETの活性面積とESD耐量との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the active area and ESD tolerance of the lateral MOSFET concerning embodiment of this invention. 従来の横形MOSFETの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional horizontal MOSFET.

符号の説明Explanation of symbols

21 第2導電型半導体基板(p型半導体基板)
22 第1導電型半導体層(nウェル領域)
23,23a,23b 第2導電型半導体領域(pウェル領域)
24a,24b,24c 第1導電型ソース領域
26a,26b,26c ゲート絶縁膜(ゲート酸化膜)
27a,27b,27c ゲート電極
28 第1導電型ドレイン領域(n+ドレイン領域)
29 第1導電型オフセット領域(nオフセット領域)
30a,30b ソース電極
31 ドレイン電極
21 Second conductivity type semiconductor substrate (p-type semiconductor substrate)
22 First conductivity type semiconductor layer (n-well region)
23, 23a, 23b Second conductivity type semiconductor region (p-well region)
24a, 24b, 24c First conductivity type source region 26a, 26b, 26c Gate insulating film (gate oxide film)
27a, 27b, 27c Gate electrode 28 First conductivity type drain region (n + drain region)
29 First conductivity type offset region (n offset region)
30a, 30b Source electrode 31 Drain electrode

Claims (6)

第2導電型半導体基板と、
前記第2導電型半導体基板に接する第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層の表面層に形成された第2導電型半導体領域と、
前記第2導電型半導体領域内に形成された第1導電型ソース領域と、
前記第1導電型ソース領域および前記第2導電型半導体領域に電気的に接続するソース電極と、
前記第1導電型ソース領域から離れて前記第2導電型半導体領域の表面層に形成され、かつ前記第1導電型半導体層に接する第1導電型オフセット領域と、
前記第2導電型半導体領域の外側で前記第1導電型オフセット領域に接する第1導電型ドレイン領域と、
前記第1導電型ドレイン領域に電気的に接続するドレイン電極と、
前記第1導電型オフセット領域と前記第1導電型ソース領域に挟まれた前記第2導電型半導体領域の表面上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
A second conductivity type semiconductor substrate;
A first conductive semiconductor layer in contact with the second conductive semiconductor substrate;
A second conductivity type semiconductor region formed in a surface layer of the first conductivity type semiconductor layer;
A first conductivity type source region formed in the second conductivity type semiconductor region;
A source electrode electrically connected to the first conductive type source region and the second conductive type semiconductor region;
A first conductivity type offset region formed on a surface layer of the second conductivity type semiconductor region away from the first conductivity type source region and in contact with the first conductivity type semiconductor layer;
A first conductivity type drain region in contact with the first conductivity type offset region outside the second conductivity type semiconductor region;
A drain electrode electrically connected to the first conductivity type drain region;
A gate insulating film formed on a surface of the second conductivity type semiconductor region sandwiched between the first conductivity type offset region and the first conductivity type source region;
A gate electrode formed on the gate insulating film;
A semiconductor device comprising:
第2導電型半導体基板と、
前記第2導電型半導体基板に接する第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層の表面層に形成された第2導電型半導体領域と、
前記第2導電型半導体領域内に形成された第1導電型ソース領域と、
前記第1導電型ソース領域および前記第2導電型半導体領域に電気的に接続するソース電極と、
前記第1導電型ソース領域から離れて前記第2導電型半導体領域内に形成された第1導電型オフセット領域と、
前記第2導電型半導体領域内で前記第1導電型オフセット領域に接し、かつ前記第2導電型半導体領域の外側で前記第1導電型半導体層に接する第1導電型ドレイン領域と、
前記第1導電型ドレイン領域に電気的に接続するドレイン電極と、
前記第1導電型オフセット領域と前記第1導電型ソース領域に挟まれた前記第2導電型半導体領域の表面上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
A second conductivity type semiconductor substrate;
A first conductive semiconductor layer in contact with the second conductive semiconductor substrate;
A second conductivity type semiconductor region formed in a surface layer of the first conductivity type semiconductor layer;
A first conductivity type source region formed in the second conductivity type semiconductor region;
A source electrode electrically connected to the first conductive type source region and the second conductive type semiconductor region;
A first conductivity type offset region formed in the second conductivity type semiconductor region away from the first conductivity type source region;
A first conductivity type drain region in contact with the first conductivity type offset region in the second conductivity type semiconductor region and in contact with the first conductivity type semiconductor layer outside the second conductivity type semiconductor region;
A drain electrode electrically connected to the first conductivity type drain region;
A gate insulating film formed on a surface of the second conductivity type semiconductor region sandwiched between the first conductivity type offset region and the first conductivity type source region;
A gate electrode formed on the gate insulating film;
A semiconductor device comprising:
第1導電型半導体層の表面層に形成された第1の第2導電型半導体領域と、
前記第2導電型半導体領域内に形成された第1の第1導電型ソース領域と、
前記第1導電型半導体層内に形成された第2の第2導電型半導体領域と、
前記第2の第2導電型半導体領域内に形成された第2の第1導電型ソース領域と、
前記第1の第1導電型ソース領域および前記第1の第2導電型半導体領域に電気的に接続する第1のソース電極と、
前記第2の第1導電型ソース領域および前記第2の第2導電型半導体領域に電気的に接続する第2のソース電極と、
前記第1の第1導電型ソース領域から離れて前記第1の第2導電型半導体領域の表面層に形成され、かつ前記第1導電型半導体層に接する第1導電型オフセット領域と、
前記第1の第2導電型半導体領域の外側で前記第1導電型オフセット領域に接する第1導電型ドレイン領域と、
前記第1導電型ドレイン領域に電気的に接続するドレイン電極と、
前記第1導電型オフセット領域と前記第1の第1導電型ソース領域に挟まれた前記第1の第2導電型半導体領域の表面上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、
前記第1の第1導電型ソース領域と前記第2の第1導電型ソース領域に挟まれた前記第1ならびに第2の第2導電型半導体領域と前記第1導電型半導体層の表面上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
A first second conductivity type semiconductor region formed in a surface layer of the first conductivity type semiconductor layer;
A first first conductivity type source region formed in the second conductivity type semiconductor region;
A second second conductivity type semiconductor region formed in the first conductivity type semiconductor layer;
A second first conductivity type source region formed in the second second conductivity type semiconductor region;
A first source electrode electrically connected to the first first conductivity type source region and the first second conductivity type semiconductor region;
A second source electrode electrically connected to the second first conductivity type source region and the second second conductivity type semiconductor region;
A first conductivity type offset region formed on a surface layer of the first second conductivity type semiconductor region away from the first first conductivity type source region and in contact with the first conductivity type semiconductor layer;
A first conductivity type drain region in contact with the first conductivity type offset region outside the first second conductivity type semiconductor region;
A drain electrode electrically connected to the first conductivity type drain region;
A first gate insulating film formed on a surface of the first second conductivity type semiconductor region sandwiched between the first conductivity type offset region and the first first conductivity type source region;
A first gate electrode formed on the first gate insulating film;
On the surfaces of the first and second conductivity type semiconductor regions and the first conductivity type semiconductor layer sandwiched between the first first conductivity type source region and the second first conductivity type source region. A formed second gate insulating film;
A second gate electrode formed on the second gate insulating film;
A semiconductor device comprising:
第1導電型半導体層の表面層に形成された第1の第2導電型半導体領域と、
前記第2導電型半導体領域内に形成された第1の第1導電型ソース領域と、
前記第1導電型半導体層内に形成された第2の第2導電型半導体領域と、
前記第2の第2導電型半導体領域内に形成された第2の第1導電型ソース領域と、
前記第1の第1導電型ソース領域および前記第1の第2導電型半導体領域に電気的に接続する第1のソース電極と、
前記第2の第1導電型ソース領域および前記第2の第2導電型半導体領域に電気的に接続する第2のソース電極と、
前記第1の第1導電型ソース領域から離れて前記第1の第2導電型半導体領域内に形成された第1導電型オフセット領域と、
前記第1の第2導電型半導体領域内で前記第1導電型オフセット領域に接し、かつ前記第2導電型半導体領域の外側で前記第1導電型半導体層に接する第1導電型ドレイン領域と、
前記第1導電型ドレイン領域に電気的に接続するドレイン電極と、
前記第1導電型オフセット領域と前記第1の第1導電型ソース領域に挟まれた前記第1の第2導電型半導体領域の表面上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、
前記第1の第1導電型ソース領域と前記第2の第1導電型ソース領域に挟まれた前記第1ならびに第2の第2導電型半導体領域と前記第1導電型半導体層の表面上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
A first second conductivity type semiconductor region formed in a surface layer of the first conductivity type semiconductor layer;
A first first conductivity type source region formed in the second conductivity type semiconductor region;
A second second conductivity type semiconductor region formed in the first conductivity type semiconductor layer;
A second first conductivity type source region formed in the second second conductivity type semiconductor region;
A first source electrode electrically connected to the first first conductivity type source region and the first second conductivity type semiconductor region;
A second source electrode electrically connected to the second first conductivity type source region and the second second conductivity type semiconductor region;
A first conductivity type offset region formed in the first second conductivity type semiconductor region away from the first first conductivity type source region;
A first conductivity type drain region in contact with the first conductivity type offset region in the first second conductivity type semiconductor region and in contact with the first conductivity type semiconductor layer outside the second conductivity type semiconductor region;
A drain electrode electrically connected to the first conductivity type drain region;
A first gate insulating film formed on a surface of the first second conductivity type semiconductor region sandwiched between the first conductivity type offset region and the first first conductivity type source region;
A first gate electrode formed on the first gate insulating film;
On the surfaces of the first and second conductivity type semiconductor regions and the first conductivity type semiconductor layer sandwiched between the first first conductivity type source region and the second first conductivity type source region. A formed second gate insulating film;
A second gate electrode formed on the second gate insulating film;
A semiconductor device comprising:
前記第1導電型半導体層が第2導電型半導体基板に接して形成されていることを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 3, wherein the first conductive type semiconductor layer is formed in contact with a second conductive type semiconductor substrate. 前記第1導電型半導体層が絶縁層を介して基板上に形成されていることを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 3, wherein the first conductivity type semiconductor layer is formed on a substrate via an insulating layer. 6.
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JP2007088198A (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2008130775A (en) * 2006-11-20 2008-06-05 Toshiba Corp Semiconductor device

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