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JPH0766411A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH0766411A
JPH0766411A JP16242693A JP16242693A JPH0766411A JP H0766411 A JPH0766411 A JP H0766411A JP 16242693 A JP16242693 A JP 16242693A JP 16242693 A JP16242693 A JP 16242693A JP H0766411 A JPH0766411 A JP H0766411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
semiconductor film
channel
film
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP16242693A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3338128B2 (en
Inventor
Makoto Yoshimi
見 信 吉
Minoru Takahashi
橋 稔 高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP16242693A priority Critical patent/JP3338128B2/en
Publication of JPH0766411A publication Critical patent/JPH0766411A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3338128B2 publication Critical patent/JP3338128B2/en
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  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 SOI膜103内にそのチャネル形成層11
4に隣接してp+ 拡散領域110が形成され、この領域
110に基板コンタクト111が接続される。基板10
1の絶縁膜102との境界部分にはp+ 拡散領域112
が形成され、この領域112はゲート電極106先端部
と正孔吸収用のp+ 拡散領域110とがオーバーラップ
する領域の直下して設けられる。そして、そのコンタク
ト113から負電圧を印加するとオーバラップ部OLの
正孔に対するポテンシャルが低下し、エネルギバリアE
B(図1(c)の破線)が消去され、チャネル形成層1
14内でインパクトイオン化により発生した正孔の領域
110への誘導を果たせる。 【効果】 ドレイン破壊電圧が上昇し、薄膜FETの電
源レベルが上昇する。
(57) [Summary] [Structure] The channel formation layer 11 is formed in the SOI film 103.
4, a p @ + diffusion region 110 is formed, and a substrate contact 111 is connected to this region 110. Board 10
P + diffusion region 112 at the boundary with the first insulating film 102.
This region 112 is provided immediately below a region where the tip of the gate electrode 106 and the p + diffusion region 110 for absorbing holes overlap. Then, when a negative voltage is applied from the contact 113, the potential for holes in the overlap portion OL decreases, and the energy barrier E
B (broken line in FIG. 1C) is erased, and the channel formation layer 1
The holes generated by impact ionization in 14 can be guided to the region 110. [Effect] The drain breakdown voltage rises and the power supply level of the thin film FET rises.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はSOI構造を基板を使っ
た半導体装置の高性能化、詳しくは、絶縁膜上の単結晶
シリコン薄膜(以下、SOI(Silicon-On-Insulator))
に形成したMOS型トランジスタの高性能化技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention improves the performance of a semiconductor device using an SOI structure as a substrate, and more specifically, a single crystal silicon thin film on an insulating film (hereinafter referred to as SOI (Silicon-On-Insulator)).
The present invention relates to a technology for improving the performance of the MOS transistor formed in the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSFETをSOI膜上に形成する
と、浮遊容量の低減、耐放射線性に有効であることは良
く知られている。最近、特に、SOI膜が全て空乏化す
る膜厚(典型的には1000オングストローム程度)に
すると(以下、この構造を薄膜SOI素子と呼ぶ)、
1)短チャネル効果の低減、2)キャリアの移動度の増
大、3)サブスレッショルド特性の向上、4)スイッチ
ング時の不安定性の低減など、高速・微細素子を実現す
る、数多くの利点を生ずることが報告されている(M.Yos
himi et al.,IEEE,vol.ED-36,no.3,p.493,1989、ほ
か)。
2. Description of the Related Art It is well known that forming a MOSFET on an SOI film is effective in reducing stray capacitance and radiation resistance. Recently, in particular, when the film thickness (typically about 1000 angstroms) at which the SOI film is entirely depleted (hereinafter, this structure is referred to as a thin film SOI device),
1) Reduction of short channel effect, 2) increase of carrier mobility, 3) improvement of subthreshold characteristics, 4) reduction of instability during switching, and many other advantages of realizing high-speed and fine devices. Has been reported (M.Yos
himi et al., IEEE, vol.ED-36, no.3, p.493,1989, etc.).

【0003】しかし、これまでの薄膜SOI素子におい
ては、ドレイン電圧の増大と共に、ドレイン電流が急激
に増大する、いわゆるドレイン破壊が起きやすいことが
知られており、実用上の大きな障害になっていた(M.Yos
himi et al.,IEEE,vol.ED-37,no.9,p.2015,1990 、ほ
か)。
However, in the conventional thin film SOI device, it is known that the drain current rapidly increases with the increase of the drain voltage, that is, so-called drain breakdown easily occurs, which is a great obstacle to practical use. (M.Yos
himi et al., IEEE, vol.ED-37, no.9, p.2015,1990, etc.).

【0004】図13はこの種半導体装置のn型MOSF
ETの構成を示すものである。この図において、B01
はシリコン基板であり、この基板B01上にはSiO2
からなる絶縁膜B02を介してSOI膜B03が形成さ
れている。このSOI膜B03上には、ゲート酸化膜B
04を介してゲート電極B05が形成され、SOI膜B
03におけるゲート電極B05の直下の領域はチャネル
形成領域B06となる。このチャネル形成領域B06の
各側にはn+ 型ソース拡散層領域B07及びn+ 型ドレ
イン拡散層領域B08が形成されているものである。
FIG. 13 shows an n-type MOSF of this type of semiconductor device.
The structure of ET is shown. In this figure, B01
Is a silicon substrate, and SiO 2 is formed on the substrate B01.
The SOI film B03 is formed through the insulating film B02 made of. A gate oxide film B is formed on the SOI film B03.
04 through the gate electrode B05, the SOI film B
The region immediately below the gate electrode B05 in 03 becomes the channel formation region B06. An n + type source diffusion layer region B07 and an n + type drain diffusion layer region B08 are formed on each side of the channel forming region B06.

【0005】さて、ドレイン破壊電圧が低下する原因
は、SOI膜B03のチャネル形成領域B06が電気的
に浮遊状態にあることである。チャネル形成領域B06
が電気的に浮遊状態にあると、ドレイン電圧が高くなる
につれ、チャネルでエネルギを得た電子が、ドレイン拡
散層領域B08付近でインパクトイオン化を起こし、そ
の結果発生した正孔がチャネル形成領域B06に蓄積し
て、チャネルの電位を上昇させ、ソースから過剰の電子
が注入され、図14に示すように過剰なドレイン電流が
流れることとなるのである。B09はそのソース側へ蓄
積された正孔である。
The cause of the decrease in drain breakdown voltage is that the channel formation region B06 of the SOI film B03 is in an electrically floating state. Channel forming region B06
Are in an electrically floating state, as the drain voltage increases, the electrons that gain energy in the channel cause impact ionization in the vicinity of the drain diffusion layer region B08, and the resulting holes are generated in the channel formation region B06. After the accumulation, the potential of the channel is raised, excess electrons are injected from the source, and excess drain current flows as shown in FIG. B09 is holes accumulated on the source side.

【0006】図15は従来の最も代表的な対策を施した
MOSFETの構造を示すものである。この図におい
て、C01はn型シリコン基板、C02は絶縁膜、C0
3はSOI膜、C04は素子分離酸化膜、C05はゲー
ト酸化膜、C06はゲート電極、C07はゲートの層間
コンタクト、C08はソース拡散層領域、C09はドレ
イン拡散層領域、C12はチャネル形成領域である。
FIG. 15 shows the structure of a conventional MOSFET having the most typical countermeasures. In this figure, C01 is an n-type silicon substrate, C02 is an insulating film, and C0.
3 is an SOI film, C04 is an element isolation oxide film, C05 is a gate oxide film, C06 is a gate electrode, C07 is a gate interlayer contact, C08 is a source diffusion layer region, C09 is a drain diffusion layer region, and C12 is a channel formation region. is there.

【0007】SOI膜C03にはチャネル形成領域C1
2に隣接してp+ 拡散層領域C10が形成され、このp
+ 拡散層領域C10には基板コンタクトと呼ばれる層間
コンタクトC11が接続されている。
A channel forming region C1 is formed in the SOI film C03.
2 and a p + diffusion layer region C10 is formed adjacent to
An interlayer contact C11 called a substrate contact is connected to the + diffusion layer region C10.

【0008】このような構成により、ドレイン拡散層領
域C09で発生した正孔をこのコンタクトC11から吸
収し、チャネル形成領域C12における電位を安定化さ
せようとするものである。
With this structure, holes generated in the drain diffusion layer region C09 are absorbed from the contact C11 to stabilize the potential in the channel forming region C12.

【0009】この方法は、SOIが典型的に5000オ
ングストロームより厚い、初期のSOI素子、もしく
は、SOS(Silicon-On-Sapphire)構造では、確かに有
効な方法であった。即ち、ドレイン近傍で発生した正孔
は、厚いSOI膜の深い領域に形成される中心領域を通
って、基板コンタクトに効率的に収集され、その結果、
チャネル形成領域C12に形成されたチャネル直下の膜
の電位は安定し、ドレイン破壊電圧が改善された。
This method was certainly effective for an early SOI device or an SOS (Silicon-On-Sapphire) structure whose SOI is typically thicker than 5000 angstroms. That is, the holes generated near the drain are efficiently collected at the substrate contact through the central region formed in the deep region of the thick SOI film, and as a result,
The potential of the film immediately below the channel formed in the channel formation region C12 was stable, and the drain breakdown voltage was improved.

【0010】正孔吸収用のp+ 拡散層領域のレイアウト
は上記の例に限らず、図16に示すような構造も考えら
れる。この図において、D01はゲート電極、D02は
ゲートコンタクト、D03はn+ ソース拡散層領域、D
04はn+ ドレイン拡散層領域であり、ここではゲート
電極D01を境にしてソース側に正孔吸収用のp+ 拡散
層領域D05が形成されている。
The layout of the p + diffusion layer region for absorbing holes is not limited to the above example, and the structure shown in FIG. 16 is also conceivable. In this figure, D01 is a gate electrode, D02 is a gate contact, D03 is an n + source diffusion layer region, D
Reference numeral 04 denotes an n + drain diffusion layer region, where a p + diffusion layer region D05 for absorbing holes is formed on the source side with the gate electrode D01 as a boundary.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らが
実験、もしくはシミュレーションで検討した結果、かか
る従来の改善法は、以下に述べる如く、薄膜SOI構造
に関しては有効でなく、ドレイン破壊電圧は、基板コン
タクトを設けても実用領域において改善しないことを見
出だした。
However, as a result of experiments or simulations conducted by the present inventors, such a conventional improvement method is not effective for a thin film SOI structure as described below, and the drain breakdown voltage is , It was found that providing a substrate contact does not improve in the practical area.

【0012】実験では膜厚500オングストロームのS
OI膜に形成した、チャネル長0.5μmの薄膜SOI
素子の電流電圧特性を計測した。図17はその結果を示
すもので、図中の実線は基板コンタクトを用いない通常
の構造、破線は基板コンタクトを用いた構造における電
流電圧特性である。
In the experiment, S having a film thickness of 500 angstrom
Thin film SOI with a channel length of 0.5 μm formed on the OI film
The current-voltage characteristics of the device were measured. FIG. 17 shows the result, and the solid line in the figure shows the current-voltage characteristic in the normal structure without using the substrate contact, and the broken line shows the current-voltage characteristic in the structure using the substrate contact.

【0013】この図に示すように、基板コンタクトを設
けた場合、ドレイン破壊電圧は、ゲート電圧がしきい値
電圧以上(図中ゲート電圧=1V及び2V)では、ドレ
イン破壊電圧の改善は見られていないことがわかる。実
回路動作を考慮すると、重要なのは言うまでもなく後者
であり、従来の対策は、有効な改善をもたらしていない
ことが判明したものである。
As shown in this figure, when the substrate contact is provided, the drain breakdown voltage is improved when the gate voltage is equal to or higher than the threshold voltage (gate voltage = 1 V and 2 V in the figure). You can see that not. Considering the actual circuit operation, it is obvious that the latter is important, and it was found that the conventional measures do not bring about effective improvement.

【0014】よって、薄膜SOI素子構造は、微細・高
速動作の優れた長所があるものの、ドレイン破壊電圧が
低いという短所を持つこととなり、使用可能な電源電圧
の範囲が著しく制限され、その特徴を必ずしも引出せる
こととはならなかった。
Therefore, although the thin film SOI device structure has an advantage of fine and high-speed operation, it has a disadvantage of low drain breakdown voltage, so that the range of usable power supply voltage is remarkably limited. It was not always possible to withdraw.

【0015】本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは薄膜SO
I素子におけるドレイン破壊電圧の向上を図り、もって
同素子の使用可能な電源電圧範囲を拡大し、薄膜SOI
素子の性能を最大限に引き出すことができるようにする
ことにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the object thereof is a thin film SO.
By improving the drain breakdown voltage of the I element, the usable power supply voltage range of the element is expanded, and the thin film SOI
It is to maximize the performance of the device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明に
係る半導体装置は、半導体支持基板上に下地絶縁膜を介
して半導体膜が形成され、かつこの半導体膜の誘電率を
εSi、この半導体膜のフェルミエネルギと真性フェルミ
エネルギとの差をφF 、電子電荷をq、上記半導体膜の
不純物濃度をNSUB としたとき、この半導体膜の厚さが 2[εSi・φF /q・NSUB 1/2 以下となるように形成されたSOI構造の半導体基板
と、上記半導体膜に形成された第1導電型の高濃度不純
物拡散領域からなるソース領域と、上記半導体膜に上記
ソース領域から所定距離を置いて形成された上記第1導
電型の高濃度不純物拡散領域からなるドレイン領域と、
上記半導体膜の上記ソース領域と上記ドレイン領域とに
挟まれた第2導電型のチャネル形成領域上にゲート絶縁
膜を介して形成されたゲート電極と、上記半導体膜の上
記チャネル形成領域に隣接し、かつ上記ゲート電極と一
部オーバラップするように形成された上記第2導電型の
高濃度不純物拡散領域からなり、上記第2導電型の不要
キャリアを吸引するチャネル引出し領域と、上記半導体
支持基板内であって上記ゲート電極と上記チャネル引出
し領域とがオーバラップする領域の直下に形成された上
記第2導電型の高濃度不純物拡散領域からなり、上記半
導体膜におけるこのオーバラップ領域のポテンシャルを
制御することにより上記チャネル形成領域に発生してい
る上記第2導電型の不要キャリアを上記チャネル引出し
領域へ導く不要キャリア誘導領域とを備えていることを
特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device in which a semiconductor film is formed on a semiconductor supporting substrate via an underlying insulating film, and the dielectric constant of the semiconductor film is ε Si , When the difference between the Fermi energy of this semiconductor film and the intrinsic Fermi energy is φ F , the electron charge is q, and the impurity concentration of the semiconductor film is N SUB , the thickness of this semiconductor film is 2 [ε Si · φ F / q · N SUB ] 1/2 or less, a semiconductor substrate having an SOI structure, a source region formed of a high-concentration impurity diffusion region of the first conductivity type formed in the semiconductor film, and the semiconductor film A drain region formed of the high-concentration impurity diffusion region of the first conductivity type formed at a predetermined distance from the source region;
A gate electrode formed through a gate insulating film on a second conductivity type channel forming region sandwiched between the source region and the drain region of the semiconductor film and adjacent to the channel forming region of the semiconductor film. And a channel extraction region which is formed so as to partially overlap with the gate electrode and which is a high-concentration impurity diffusion region of the second conductivity type, which attracts unnecessary carriers of the second conductivity type, and the semiconductor support substrate. Of the second-conductivity-type high-concentration impurity diffusion region formed immediately below the region where the gate electrode and the channel extraction region overlap each other, and controls the potential of the overlap region in the semiconductor film. By doing so, unnecessary carriers for guiding unnecessary carriers of the second conductivity type generated in the channel formation region to the channel extraction region are formed. Characterized in that it comprises a rear guiding area.

【0017】また、請求項2記載の半導体装置は、半導
体支持基板上に下地絶縁膜を介して半導体膜が形成さ
れ、かつこの半導体膜の誘電率をεSi、この半導体膜の
フェルミエネルギと真性フェルミエネルギとの差を
φF 、電子電荷をq、上記半導体膜の不純物濃度をN
SUB としたとき、この半導体膜の厚さが 2[εSi・φF /q・NSUB 1/2 以下となるように形成されたSOI構造の半導体基板
と、上記半導体膜に形成された第1導電型の高濃度不純
物拡散領域からなるソース領域と、上記半導体膜に上記
ソース領域から所定距離を置いて形成された上記第1導
電型の高濃度不純物拡散領域からなるドレイン領域と、
上記半導体膜の上記ソース領域と上記ドレイン領域とに
挟まれた第2導電型のチャネル形成領域上にゲート絶縁
膜を介して形成されたゲート電極と、上記半導体膜の上
記チャネル形成領域に隣接し、かつ上記ゲート電極と一
部オーバラップするように形成された上記第2導電型の
高濃度不純物拡散領域からなり、上記第2導電型のキャ
リアを吸引するチャネル引出し領域と、上記半導体膜内
に上記チャネル形成領域の一部とオーバラップするよう
に形成された上記第2導電型の高濃度不純物拡散領域か
らなり、上記第2導電型のキャリアに対して上記チャネ
ル引出し領域への通路を提供することにより上記チャネ
ル形成領域に発生している上記第2導電型の不要キャリ
アを上記チャネル引出し領域へ導く不要キャリア誘導領
域とを備えていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in a semiconductor device, a semiconductor film is formed on a semiconductor supporting substrate through an underlying insulating film, and the dielectric constant of the semiconductor film is ε Si , and the Fermi energy and the intrinsic property of the semiconductor film. The difference from the Fermi energy is φ F , the electronic charge is q, and the impurity concentration of the semiconductor film is N.
When SUB is formed, the semiconductor film having an SOI structure is formed so that the thickness of the semiconductor film is 2 [ε Si · φ F / q · N SUB ] 1/2 or less, and the semiconductor film is formed on the semiconductor film. A source region formed of a first-conductivity-type high-concentration impurity diffusion region; and a drain region formed of the first-conductivity-type high-concentration impurity diffusion region formed in the semiconductor film at a predetermined distance from the source region,
A gate electrode formed through a gate insulating film on a second conductivity type channel forming region sandwiched between the source region and the drain region of the semiconductor film and adjacent to the channel forming region of the semiconductor film. And a channel lead-out region for absorbing the second-conductivity-type carriers, which is formed of the second-conductivity-type high-concentration impurity diffusion region formed so as to partially overlap with the gate electrode, and in the semiconductor film. The second conductivity type high-concentration impurity diffusion region is formed so as to overlap a part of the channel formation region, and provides a passage to the channel extraction region for the second conductivity type carriers. As a result, an unnecessary carrier guiding region for guiding the unnecessary carriers of the second conductivity type generated in the channel forming region to the channel extraction region is provided. It is characterized by a door.

【0018】[0018]

【作用】まず、本発明の発明者は、図15、16に示し
た従来の対策において、基板コンタクトを設置している
にも拘らず、ドレイン破壊電圧に向上が見られない理由
を、3次元シミュレーションなどにより詳細に解析し
た。その結果、ゲート電圧の低い条件では、ドレインで
発生した正孔を効果的に吸収できるものの、ゲート電圧
が高い場合は、チャネルからの引出し部のポテンシャル
が、ゲート電極に引かれて上昇し、正孔に対するエネル
ギバリアが形成されるためであることが明らかになっ
た。図15(c)に、ゲート電圧(Vg )がしきい値
(VTH)より低いときと高いときとの、チャネル形成領
域C12の正孔に対するポテンシャルを示す。ゲート電圧
が高いとき、ゲート電極C06とオーバラップするp+ 拡
散層領域C10のSOI膜において、正孔の拡散を妨げる
バリアEBが形成されるのである。
First, the inventor of the present invention three-dimensionally explains the reason why the drain breakdown voltage is not improved in the conventional countermeasures shown in FIGS. Detailed analysis was performed by simulation. As a result, under the condition of low gate voltage, the holes generated in the drain can be effectively absorbed, but when the gate voltage is high, the potential of the extraction portion from the channel is pulled up by the gate electrode and rises to a positive value. It has been clarified that this is because the energy barrier to the holes is formed. FIG. 15C shows the potential of the channel formation region C12 for holes when the gate voltage (V g ) is lower and higher than the threshold value (V TH ). When the gate voltage is high, a barrier EB that prevents the diffusion of holes is formed in the SOI film in the p @ + diffusion layer region C10 overlapping the gate electrode C06.

【0019】本発明の骨子は、正孔の拡散を妨げている
そのエネルギバリアを消滅、あるいは減少させることに
ある。
The essence of the present invention is to eliminate or reduce the energy barrier that prevents the diffusion of holes.

【0020】そのために請求項1記載の半導体装置で
は、半導体支持基板から下地絶縁膜を介して正孔に対し
ポテンシャルを低下させるバイアスを印加するようにし
たものである。このバイアスは、ゲート電極とチャネル
引出し部とのオーバラップ領域OLに限定される。も
し、チャネル形成領域に、このバイアスが及ぶと、トラ
ンジスタのしきい値が変化し、回路の正常動作を阻害す
るからである。
Therefore, in the semiconductor device according to the first aspect, a bias for lowering the potential is applied to the holes from the semiconductor supporting substrate through the base insulating film. This bias is limited to the overlap region OL between the gate electrode and the channel lead portion. If this bias is applied to the channel formation region, the threshold value of the transistor will change, hindering the normal operation of the circuit.

【0021】図6は、本構造によるチャネル長0.5μ
mの素子の電流電圧特性を示す。ドレイン破壊電圧は、
ゲート電圧の高い領域においても1.5V以上は上昇し
ている。
FIG. 6 shows a channel length of 0.5 μ according to this structure.
The current-voltage characteristic of the element of m is shown. The drain breakdown voltage is
Even in the region where the gate voltage is high, the voltage rises by 1.5 V or more.

【0022】なお、SOI構造において、基板の一部に
バイアスを印加し、SOI膜のポテンシャルを変えるこ
とは、トランジスタのしきい値を変える方法として、既
に知られている。しかし、本発明は、バイアスの印加
を、基板コンタクトとゲート電極のオーバラップ領域に
対してのみ行う点に新規性があり、バイアス印加の構成
が、従来法と全く異なり、また、チャネル形成領域から
の引出し領域とゲート電極とのオーバラップ領域におい
て、正孔のバリアが形成されていることは、本発明の発
明者が初めて見出だした知見であり、従来法から容易に
予測できるものではない。
In the SOI structure, applying a bias to a part of the substrate to change the potential of the SOI film is already known as a method of changing the threshold value of the transistor. However, the present invention is novel in that the bias is applied only to the overlapping region of the substrate contact and the gate electrode, the bias applying configuration is completely different from the conventional method, and the bias is applied from the channel forming region. The fact that a hole barrier is formed in the overlap region between the extraction region and the gate electrode is a finding first found by the inventor of the present invention, and cannot be easily predicted from the conventional method.

【0023】また、請求項2記載の半導体装置では、ソ
ース領域と接触しているチャネル形成領域に、高濃度の
不純物領域を形成してゲートバイアスによる変調を受け
ない領域を設け、更に、この領域とチャネル引出し領域
とを接続することにより、効率良く、正孔を基板電極に
引き抜く構造とし、ドレイン破壊電圧を向上させるよう
にしている。
In a semiconductor device according to a second aspect of the present invention, a high concentration impurity region is formed in a channel forming region which is in contact with a source region to provide a region which is not subject to modulation by a gate bias. By connecting the channel extraction region with the channel extraction region, holes are efficiently extracted to the substrate electrode, and the drain breakdown voltage is improved.

【0024】また、本発明を用いることにより、電流駆
動力の低下を防止することが可能となる。つまり、単純
にチャネル全体に渡り不純物濃度を高くする構造では、
不純物散乱の影響により電流駆動力が著しく減少し、薄
膜SOI素子のメリットが消滅する。本発明では、ソー
ス近傍のチャネル部分のみ高濃度にするため、電流駆動
力の低下を防止することが可能となるわけである。
Further, by using the present invention, it becomes possible to prevent a decrease in current driving force. That is, in the structure in which the impurity concentration is simply increased over the entire channel,
The current driving force is significantly reduced due to the influence of impurity scattering, and the merit of the thin film SOI device disappears. According to the present invention, since only the channel portion near the source has a high concentration, it is possible to prevent the current driving force from decreasing.

【0025】図12は、本構造によるチャネル長0.5
μm素子の電流電圧特性を示す。ドレイン破壊電圧は、
ゲート電圧が高い領域においても、1.5V以上は上昇
しており本発明による改善効果が確認できる。
FIG. 12 shows a channel length of 0.5 according to this structure.
The current-voltage characteristic of a μm element is shown. The drain breakdown voltage is
Even in the region where the gate voltage is high, the voltage rises by 1.5 V or more, and the improvement effect of the present invention can be confirmed.

【0026】[0026]

【実施例】図1は本発明の一実施例に係るMOSFET
の構造を示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)
はS1−S1´線に沿う断面図、同図(c)はSOI膜
103内での正孔に対するポテンシャル分布図である。
FIG. 1 is a MOSFET according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 (a) is a plan view and FIG.
Is a cross-sectional view taken along the line S1-S1 ', and FIG. 7C is a potential distribution diagram for holes in the SOI film 103.

【0027】この図において、101はシリコン支持基
板であり、この基板101上にはSiO2 からなる下地
絶縁膜102を介してSOI膜103が形成されてい
る。このSOI膜103は、その誘電率をεSi、該半導
体膜のフェルミエネルギと真性フェルミエネルギとの差
をφF 、電子電荷をq、前記半導体膜の不純物濃度をN
SUB としたとき、 2[εSi・φF /q・NSUB 1/2 よりも薄く形成される。このSOI膜103には素子分
離酸化膜104が絶縁膜102と繋がる深さまで形成さ
れている。SOI膜103の素子分離酸化膜104によ
って囲まれる領域上にはゲート酸化膜105が形成さ
れ、このゲート酸化膜105上にはゲート電極106が
形成されている。SOI膜103におけるゲート電極1
06直下の領域はチャネル形成層114となるものであ
り、107はゲートコンタクト、108,109はM型
のソースドレイン領域10である。
In this figure, 101 is a silicon supporting substrate, and an SOI film 103 is formed on this substrate 101 via a base insulating film 102 made of SiO 2 . The SOI film 103 has a dielectric constant of ε Si , a difference between the Fermi energy of the semiconductor film and an intrinsic Fermi energy of φ F , an electronic charge of q, and an impurity concentration of the semiconductor film of N.
When it is set to SUB , it is formed to be thinner than 2 [ε Si · φ F / q · N SUB ] 1/2 . An element isolation oxide film 104 is formed on the SOI film 103 to a depth where it is connected to the insulating film 102. A gate oxide film 105 is formed on a region of the SOI film 103 surrounded by an element isolation oxide film 104, and a gate electrode 106 is formed on the gate oxide film 105. Gate electrode 1 in SOI film 103
The region immediately below 06 serves as a channel forming layer 114, 107 is a gate contact, and 108 and 109 are M type source / drain regions 10.

【0028】SOI膜103にはチャネル形成層114
に隣接してp+ 拡散領域110が形成されており、この
p+ 拡散領域110には基板コンタクトと呼ばれるコン
タクト111が接続されている。基板101の絶縁膜1
02との境界部分にはp+ 拡散領域112が形成されて
いる。このp+ 拡散領域112はソース・ドレイン間の
チャネル領域端部直下の領域から正孔吸収用のp+ 拡散
領域110とチャネル形成層114との電界の直下の領
域まで延設されている。なおここで、p+ 拡散領域11
2はp+ 拡散領域110の下部にまで重なるように延在
していても構わない。また、p+ 拡散領域112は少な
くともp+ 拡散領域110及びチャネル形成層114の
幅方向(ソース・ドレイン方向)全体に渡って形成され
ることが好ましい。113はp+ 拡散領域112の延長
端に接続されたコンタクトである。
A channel forming layer 114 is formed on the SOI film 103.
A p + diffusion region 110 is formed adjacent to, and a contact 111 called a substrate contact is connected to this p + diffusion region 110. Insulating film 1 on substrate 101
A p @ + diffusion region 112 is formed at the boundary with 02. The p + diffusion region 112 extends from a region immediately below the end of the channel region between the source and drain to a region immediately below the electric field between the p + diffusion region 110 for absorbing holes and the channel forming layer 114. Here, the p + diffusion region 11
2 may extend to the lower part of the p + diffusion region 110 so as to overlap therewith. Further, it is preferable that the p + diffusion region 112 is formed at least over the entire width direction (source / drain direction) of the p + diffusion region 110 and the channel forming layer 114. Reference numeral 113 is a contact connected to the extension end of the p + diffusion region 112.

【0029】以上のような構造において、電極113に
負の電圧を印加することにより正孔に対するポテンシャ
ルが低下し、図1(c)に実線で示すようにエネルギバ
リアEBが消去され、チャネル形成層114内でインパ
クトイオン化により発生した正孔のp+ 拡散領域110
への誘導が果たせることになる。前述したが図6に示す
ようにドレイン破壊電圧はゲート電圧の高い領域におい
ても1.5V以上は上昇している。
In the above structure, the potential for holes is lowered by applying a negative voltage to the electrode 113, the energy barrier EB is erased as shown by the solid line in FIG. 1C, and the channel forming layer is formed. P + diffusion region 110 of holes generated by impact ionization in 114
Will be able to lead to. As described above, as shown in FIG. 6, the drain breakdown voltage increases by 1.5 V or more even in the region where the gate voltage is high.

【0030】なお、上記構造においてp+ 拡散領域11
2は基板101と下地絶縁膜102との界面全体に渡っ
て形成されていても良く。これに負の電圧を印加すれば
良い。また、この場合n+ 拡散涼気であっても良い。ま
た、pチャネルの場合は上記した導電型の関係が逆にな
る。
In the above structure, the p + diffusion region 11
2 may be formed over the entire interface between the substrate 101 and the base insulating film 102. A negative voltage may be applied to this. In this case, n + diffusion cool air may be used. Further, in the case of p-channel, the relationship of the above-mentioned conductivity types is reversed.

【0031】図2〜図5は図1に示す構造を得るための
プロセスを示すものである。
2 to 5 show a process for obtaining the structure shown in FIG.

【0032】まず、不純物濃度4×1015cm-3のN型
(100)シリコン基板200に、酸素イオンを、20
0kVの加速電圧、4×1017cm-2のドーズ量で打ち
込み、その後、1350℃で6時間アニールすることに
より、シリコン基板200表面から0.35μmの深さ
に、厚さ800オングストロームの埋込み酸化膜201
およびSOI膜202を形成する。:図2 そして、熱酸化とフッ化アンモニウムとによりそれぞれ
SOI膜202を酸化しエッチングすることにより、基
板200表面に厚さ1000オングストロームのSOI
膜103として形成する。この後、周知の選択酸化法を
用い、素子領域以外に、分離酸化膜104を形成した。
次に、全面にレジスト膜203を塗布し、一部にSOI
膜103表面を露出させる孔204を開設し、ボロン
(B)イオンを、加速を電圧100kV、ドーズ量3×
1015cm-2で、この孔204を通してSOI膜103
及び下地絶縁膜102を貫通させて支持基板101内へ
注入することにより、支持基板101の一部にp型領域
112を形成する。:図3 次に、レジスト膜203を除去した後に、SOI膜10
3を熱酸化し、表面に厚さ100オングストロームのゲ
ート酸化膜105を形成する。次いで、厚さ3000オ
ングストロームのポリシリコン膜をCVD法により堆積
し、リンドープし、周知のパターニング法によりゲート
電極106を形成する。その後、砒素を、加速電圧40
kV、2×1015cm-2のドーズ量でイオン注入し、9
00℃、30分のアニールにより、ソース領域205及
びドレイン領域206を形成する。この際、p型領域1
10側のトランジスタにおいても、紙面と垂直方向にn
型のソース・ドレインが形成される。ここで、イオン注
入時には基板コンタクト部はレジストマスクで覆う。さ
らにこのレジストマスクを除去し、ソース・ドレインを
別のレジストマスクで覆って、基板コンタクト部に、ボ
ロンを40kV、2×1015cm-2で打ち込み、p型領
域110を形成した。:図4 次に、CVDSiO2 膜(図示略)を堆積し、コンタク
ト孔を開口し、アルミニウム配線106a,108,1
09,111の形成、パッシベーション膜の堆積を経
て、本素子を完成させた。このとき、コンタクト孔は、
ソース・ドレインに達する孔と、シリコン基板のp型拡
散層に達する孔の2種類の深さのものを用いることがで
きる。:図5 図7は本発明の第2実施例に係るMOSFETの構造を
示すものである。
First, oxygen ions are added to an N-type (100) silicon substrate 200 having an impurity concentration of 4 × 10 15 cm -3 to 20 times.
Implantation is performed at a accelerating voltage of 0 kV and a dose amount of 4 × 10 17 cm -2 , and then annealed at 1350 ° C. for 6 hours to a depth of 0.35 μm from the surface of the silicon substrate 200, and a buried oxide having a thickness of 800 Å. Membrane 201
Then, the SOI film 202 is formed. Then, as shown in FIG. 2, the SOI film 202 is oxidized by thermal oxidation and ammonium fluoride, respectively, and etched to form a 1000 angstrom SOI on the surface of the substrate 200.
The film 103 is formed. Then, a well-known selective oxidation method was used to form an isolation oxide film 104 in a region other than the element region.
Next, a resist film 203 is applied on the entire surface, and SOI is partially applied.
A hole 204 is formed to expose the surface of the film 103, and boron (B) ions are accelerated at a voltage of 100 kV and a dose of 3 ×.
The SOI film 103 is formed through the hole 204 at 10 15 cm -2.
Then, the p-type region 112 is formed in a part of the supporting substrate 101 by penetrating the underlying insulating film 102 and injecting it into the supporting substrate 101. : FIG. 3 Next, after removing the resist film 203, the SOI film 10
3 is thermally oxidized to form a gate oxide film 105 having a thickness of 100 angstrom on the surface. Next, a 3000 angstrom thick polysilicon film is deposited by a CVD method, phosphorus-doped, and a gate electrode 106 is formed by a well-known patterning method. Then, arsenic is added to the accelerating voltage 40
kV, ion implantation at a dose of 2 × 10 15 cm -2 , 9
The source region 205 and the drain region 206 are formed by annealing at 00 ° C. for 30 minutes. At this time, the p-type region 1
Also in the transistor on the 10 side, n is perpendicular to the paper surface.
The source and drain of the mold are formed. Here, the substrate contact portion is covered with a resist mask during ion implantation. Further, the resist mask was removed, the source / drain was covered with another resist mask, and boron was implanted into the substrate contact portion at 40 kV and 2 × 10 15 cm −2 to form the p-type region 110. : FIG. 4 Next, a CVDSiO 2 film (not shown) is deposited, contact holes are opened, and aluminum wirings 106a, 108, 1 are formed.
After forming 09 and 111 and depositing a passivation film, this device was completed. At this time, the contact hole is
It is possible to use holes having two kinds of depths, a hole reaching the source / drain and a hole reaching the p-type diffusion layer of the silicon substrate. 5: FIG. 7 shows the structure of a MOSFET according to a second embodiment of the present invention.

【0033】この図において、701はゲート電極、7
02はゲートコンタクトであり、SOI膜におけるゲー
ト電極701直下はチャネル形成領域707とされる。
SOI膜におけるチャネル形成領域707の各側にはn
型のソース領域703及びドレイン領域704が形成さ
れている。
In this figure, 701 is a gate electrode, and 7
Reference numeral 02 denotes a gate contact, which is a channel forming region 707 immediately below the gate electrode 701 in the SOI film.
N is formed on each side of the channel formation region 707 in the SOI film.
A source region 703 and a drain region 704 of the mold are formed.

【0034】SOI膜内には更に正孔を引抜く基板コン
タクトのために、チャネル形成領域707に隣接し、か
つゲート電極701と一部オーバラップするように形成
されたp+ 型拡散領域708が形成されている。705
はその基板コンタクト(p+型)である。
In the SOI film, a p + type diffusion region 708 is formed adjacent to the channel forming region 707 and partially overlapping with the gate electrode 701 for the purpose of contacting the substrate for further extracting holes. Has been formed. 705
Is the substrate contact (p + type).

【0035】SOI膜内においては、ゲート電極701
とチャネル引出し領域708とがオーバラップする領域
にp+ 拡散領域706が形成されている。この拡散領域
706の導電型はチャネル領域の導電型と同じ導電型で
あればよく、チャネル領域がn型の場合にはn+ 型とな
るようにする。また、その濃度はチャネルの不純物濃度
とソース・ドレインの不純物濃度の間となるようにする
とよい。
In the SOI film, the gate electrode 701
A p @ + diffusion region 706 is formed in a region where the channel extraction region 708 and the channel extraction region 708 overlap each other. The conductivity type of the diffusion region 706 may be the same as the conductivity type of the channel region, and when the channel region is n-type, it is n + type. It is preferable that the concentration be between the impurity concentration of the channel and the impurity concentration of the source / drain.

【0036】このような構造により、拡散領域706が
ゲートバイアスによる変調を受けないで正孔に対して拡
散領域708への通路を提供することになり、もってチ
ャネル形成領域707に発生している正孔を拡散領域7
08へ導くものとして機能するため、チャネル形成層7
07内でインパクトイオン化により発生した正孔のp+
拡散領域708への誘導が果たせるととなる。特に、チ
ャネル領域に対し、拡散領域7016が一部重なるよう
にすると効果的である。前述したが図12に示すように
ドレイン破壊電圧はゲート電圧の高い領域においても
1.5V以上は上昇している。
With such a structure, the diffusion region 706 provides a path for holes to the diffusion region 708 without being modulated by the gate bias, so that the positive region generated in the channel formation region 707 is generated. Hole diffusion area 7
08, so that the channel formation layer 7 functions.
P + of holes generated by impact ionization in 07
The guidance to the diffusion region 708 can be achieved. In particular, it is effective that the diffusion region 7016 partially overlaps the channel region. As described above, as shown in FIG. 12, the drain breakdown voltage rises by 1.5 V or more even in the region where the gate voltage is high.

【0037】なお、ここで、拡散領域708において、
正孔の通路を確保するため拡散領域708の幅方向(ソ
ース領域703とドレイン領域704を結ぶ方向)にお
いて、部分的に拡散領域706が存在するようにする。
特にソース側に編在せしめて設けるようにするとよい。
Here, in the diffusion region 708,
In order to secure the passage of holes, the diffusion region 706 is partially present in the width direction of the diffusion region 708 (the direction connecting the source region 703 and the drain region 704).
In particular, it is preferable that the source be knitted and provided.

【0038】図8〜10は図7に示すMOSFETの製
造プロセスを示すものである。
8 to 10 show a manufacturing process of the MOSFET shown in FIG.

【0039】まず、不純物脳と1×1015cm-3のp型1
00単結晶シリコン基板800に、酸素イオンを例えば
加速電圧150keV、ドーズ量4×1017cm-2で打
ち込み、1300℃、6時間のアニールで厚さ500オ
ングストロームのSiO2 からなる絶縁膜802と厚さ
2000オングストロームのSOI膜803を形成す
る。次に、SOI膜803表面に図示しない酸化膜を例
えば2000オングストロームの厚さで水素燃焼酸化法
で形成し、その後、フッ化アンモニウム水溶液で酸化膜
を除去する。この段階でSOI膜803表面の膜厚は1
000オングストロームまで薄膜化される。:図8 次に、図示しないレジストをマスクに素子活性領域とす
るSOI膜804をリアクティブイオンエッチング法を
用い形成する。その後、そのレジストは除去する。:図
9 しかる後に、図示しないレジストをマスクに、SOI膜
804のチャネル形成領域としての予定領域の一部にB
2 イオンを加速電圧30keV、ドーズ量3×1013
cm-2で注入することにより、p+ 拡散領域706を形
成する。その後、このレジストは除去する。次いで、ゲ
ート酸化膜(図示略)を膜厚100オングストロームで
形成し、引続きゲート電極となるリン拡散型の多結晶シ
リコン膜を厚さ2000オングストロームに形成す
る。:図10 そして、レジストをマスクとして、上記、多結晶シリコ
ン膜をパターニング下後、イオン注入法を用い、N型不
純物(砒素)のソース領域703とドレイン領域704
とを形成し、このレジストはその後除去する。しかる
後、同様にレジストをマスクとして、イオン注入法を用
い、p型不純物(ボロン)の基板電極領域705を形成
する。その後は、通常のMOSトランジスタ製造方法を
用い、コンタクトホール、アルミニウム配線を行い、M
OSトランジスタを完成することとなる。:図7 図11は本発明の第3実施例に係る半導体装置の主要製
造工程を示すものであり、同図(a)は平面図、同図
(b)はS3−S3´線に沿う断面図、同図(c)はS
4−S4´線に沿う断面図である。なお、本実施例で
は、ゲート電極を形成した後にp+ 拡散領域A13を形
成する工程が第2実施例と逆の順番になっている。
First, the impurity brain and 1 × 10 15 cm -3 p-type 1
For example, oxygen ions are implanted into a single crystal silicon substrate 800 of 00 at an acceleration voltage of 150 keV and a dose amount of 4 × 10 17 cm -2 , and an insulating film 802 made of SiO 2 having a thickness of 500 Å is formed by annealing at 1300 ° C. for 6 hours. An SOI film 803 having a thickness of 2000 Å is formed. Next, an oxide film (not shown) is formed on the surface of the SOI film 803 with a thickness of 2000 angstrom by the hydrogen combustion oxidation method, and then the oxide film is removed with an ammonium fluoride aqueous solution. At this stage, the film thickness on the surface of the SOI film 803 is 1
Thinned to 000 angstroms. Next, as shown in FIG. 8, an SOI film 804 which serves as an element active region is formed by a reactive ion etching method using a resist (not shown) as a mask. After that, the resist is removed. After that, using a resist (not shown) as a mask, B is partially formed in a part of a predetermined region of the SOI film 804 as a channel formation region.
F 2 ions are accelerated at an acceleration voltage of 30 keV and a dose amount of 3 × 10 13
The p + diffusion region 706 is formed by implanting at cm −2 . Then, this resist is removed. Next, a gate oxide film (not shown) is formed with a film thickness of 100 angstroms, and a phosphorus diffusion type polycrystalline silicon film to be a gate electrode is subsequently formed with a thickness of 2000 angstroms. FIG. 10: Then, after patterning the polycrystalline silicon film using the resist as a mask, an ion implantation method is used to form a source region 703 and a drain region 704 of N-type impurities (arsenic).
And the resist is subsequently removed. Thereafter, similarly, using the resist as a mask, the substrate electrode region 705 of p-type impurities (boron) is formed by using the ion implantation method. After that, a contact hole and aluminum wiring are formed by using a normal MOS transistor manufacturing method, and M
The OS transistor will be completed. 7A and 7B show the main manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7A is a plan view and FIG. 11B is a cross section taken along line S3-S3 '. Figure, (c) of the figure is S
FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-S4 ′. In this embodiment, the step of forming the p + diffusion region A13 after forming the gate electrode is in the reverse order of the second embodiment.

【0040】ここでは、p+ 拡散領域A13は以下の通
り形成する。ゲート電極A05およびソース領域A0
9、ドレイン領域A08を形成した後、レジスト膜A1
1をマスクとしてゲート電極A05の垂直方向に対し
て、角度45°で、BF2 イオンを加速電圧60ke
V、ドーズ量1×1014cm-2で注入する。これによ
り、p+ 拡散領域A13が形成されることとなる。
Here, the p + diffusion region A13 is formed as follows. Gate electrode A05 and source region A0
9. After forming the drain region A08, the resist film A1
1 is used as a mask and the BF 2 ion is accelerated at an angle of 45 ° with respect to the vertical direction of the gate electrode A05 at an acceleration voltage of 60 ke
Implant with V and dose of 1 × 10 14 cm −2 . As a result, the p + diffusion region A13 is formed.

【0041】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。例えばSOI膜に形成
するMOSトランジスタはnチャネルに限らずpチャネ
ルであっても良い。pチャネルの場合はチャネル引出1
領域はn型とするこの場合は、チャネルに蓄積された不
要キャリア(電子)を引き抜くことができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the MOS transistor formed in the SOI film is not limited to the n channel and may be the p channel. Channel drawer 1 for p-channel
In this case, the region is n-type, and in this case, unnecessary carriers (electrons) accumulated in the channel can be extracted.

【0042】また、製造工程は仕様に応じて適宜変更可
能である。
Further, the manufacturing process can be appropriately changed according to the specifications.

【0043】さらに、ソース領域と接触する高濃度不純
物拡散領域は、ゲート電極と垂直方向全体に渡り、存在
しても良い。また、この高濃度領域の深さ方向の濃度分
布のピークは、SOI膜の表面より裏面に近いほうが好
ましい。
Further, the high-concentration impurity diffusion region which is in contact with the source region may be present over the entire direction perpendicular to the gate electrode. Further, the peak of the concentration distribution in the depth direction of the high concentration region is preferably closer to the back surface than the front surface of the SOI film.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、薄
膜SOI素子構造において、高いドレイン破壊電圧を実
動作領域においても維持することができ、その結果、使
用可能な動作電圧の範囲を大幅に改善でき、薄膜SOI
素子の高性能を引出すことが可能となる。
As described above, according to the present invention, in the thin film SOI device structure, a high drain breakdown voltage can be maintained even in an actual operating region, and as a result, the usable operating voltage range can be greatly increased. Can be improved to thin film SOI
It is possible to bring out the high performance of the device.

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

【図1】本発明の第1実施例に係るSOI構造基板上に
形成されたMOSトランジスタの構成を示す平面図
((a))、同S1−S1´線断面図、及びSOI膜内
での正孔に対するポテンシャル分布図。
FIG. 1 is a plan view ((a)) showing a configuration of a MOS transistor formed on an SOI structure substrate according to a first embodiment of the present invention, a sectional view taken along the line S1-S1 ′, and an inside of an SOI film. Potential distribution map for holes.

【図2】図1に示すMOSトランジスタの製造プロセス
の第1の工程における素子断面図。
2 is an element cross-sectional view in a first step of the manufacturing process of the MOS transistor shown in FIG.

【図3】図1に示すMOSトランジスタの製造プロセス
の第2の工程における素子断面図。
FIG. 3 is an element sectional view in a second step of the manufacturing process of the MOS transistor shown in FIG.

【図4】図1に示すMOSトランジスタの製造プロセス
の第3の工程における素子断面図。
4 is an element sectional view in a third step of the manufacturing process of the MOS transistor shown in FIG.

【図5】図1に示すMOSトランジスタの製造プロセス
の第4の工程における素子断面図。
5 is an element cross-sectional view in a fourth step of the manufacturing process of the MOS transistor shown in FIG.

【図6】図1に示すMOSトランジスタのドレイン破壊
電圧特性を従来の素子のものと対比して示すデータ曲線
図。
6 is a data curve diagram showing the drain breakdown voltage characteristics of the MOS transistor shown in FIG. 1 in comparison with those of a conventional element.

【図7】本発明の第2実施例に係るSOI構造基板上に
形成されたMOSトランジスタの構成を示す平面図。
FIG. 7 is a plan view showing the structure of a MOS transistor formed on an SOI structure substrate according to a second embodiment of the present invention.

【図8】図7に示すMOSトランジスタの製造プロセス
の第1の工程における素子断面図。
8 is an element cross-sectional view in a first step of the manufacturing process of the MOS transistor shown in FIG.

【図9】図7に示すMOSトランジスタの製造プロセス
の第2の工程における平面図((a))及びS2−S2
´線断面図((b))。
9 is a plan view ((a)) and S2-S2 in a second step of the manufacturing process of the MOS transistor shown in FIG.
′ Line sectional view ((b)).

【図10】図7に示すMOSトランジスタの製造プロセ
スの第3の工程における平面図。
FIG. 10 is a plan view of a third step of the manufacturing process of the MOS transistor shown in FIG.

【図11】本発明の第3実施例に係るSOI構造基板上
に形成されたMOSトランジスタの構成及び製造プロセ
スの主要工程を示す平面図((a))、同S3−S3´
線断面図、及び同S4−S4´線断面図。
FIG. 11 is a plan view ((a)) showing the configuration of a MOS transistor formed on an SOI structure substrate according to the third embodiment of the present invention and the main steps of the manufacturing process (S3—S3 ′);
A line sectional view and the same S4-S4 'line sectional view.

【図12】図7及び図11に示すMOSトランジスタの
ドレイン破壊電圧特性を従来の素子のものと対比して示
すデータ曲線図。
FIG. 12 is a data curve diagram showing the drain breakdown voltage characteristics of the MOS transistors shown in FIGS. 7 and 11 in comparison with those of a conventional element.

【図13】従来の基板コンタクトを持たないSOI構造
基板上に形成されたMOSトランジスタの構成を示す断
面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of a MOS transistor formed on a conventional SOI structure substrate having no substrate contact.

【図14】図13に示すMOSトランジスタのドレイン
破壊電圧特性を示すデータ曲線図。
14 is a data curve diagram showing drain breakdown voltage characteristics of the MOS transistor shown in FIG.

【図15】従来の基板コンタクトを持つSOI構造基板
上に形成されたMOSトランジスタの構成を示す平面図
((a))、同S5−S5´線断面図、及びSOI膜内
での正孔に対するポテンシャル分布図。
FIG. 15 is a plan view ((a)) showing a structure of a MOS transistor formed on an SOI structure substrate having a conventional substrate contact, a sectional view taken along the line S5-S5 ′ of FIG. 15, and showing holes for holes in the SOI film. Potential distribution map.

【図16】従来の基板コンタクトを持つSOI構造基板
上に形成されたMOSトランジスタの別例の構成を示す
平面図。
FIG. 16 is a plan view showing the configuration of another example of a MOS transistor formed on an SOI structure substrate having a conventional substrate contact.

【図17】図16に示すMOSトランジスタのドレイン
破壊電圧特性を示すデータ曲線図。
FIG. 17 is a data curve diagram showing drain breakdown voltage characteristics of the MOS transistor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 シリコン支持基板 102 下地絶縁膜 103 SOI膜 104 素子分離酸化膜 105 ゲート酸化膜 106 ゲート電極 107 ゲートコンタクト 108 ソースコンタクト 109 ドレインコンタクト 110 正孔引抜き用p+ 拡散領域 111 正孔引抜き用基板コンタクト 112 ポテンシャル制御用p+ 拡散領域 113 ポテンシャル制御用基板コンタクト 114 チャネル形成領域 EB エネルギバリア OL オーバラップ領域 701 ゲート電極 702 ゲートコンタクト 703 n+ ソース拡散領域 704 n+ ドレイン拡散領域 705 基板コンタクト用p+ 拡散領域 706 正孔誘導用p+ 拡散領域 707 チャネルストッパ形成領域 708 正孔引抜き用p+ 拡散領域 A01 シリコン支持基板 A02 下地絶縁膜 A03 SOI膜 A04 ゲート酸化膜 A05 ゲート電極 A06 ゲートコンタクト A07 チャネル形成領域 A08 n+ ドレイン拡散領域 A09 n+ ソース拡散領域 A10 正孔引抜き用p+ 拡散領域 101 Silicon Support Substrate 102 Base Insulating Film 103 SOI Film 104 Element Isolation Oxide Film 105 Gate Oxide Film 106 Gate Electrode 107 Gate Contact 108 Source Contact 109 Drain Contact 110 Hole Extraction p + Diffusion Region 111 Hole Extraction Substrate Contact 112 Potential Control p + diffusion region 113 Potential control substrate contact 114 Channel formation region EB Energy barrier OL Overlap region 701 Gate electrode 702 Gate contact 703 n + Source diffusion region 704 n + Drain diffusion region 705 Substrate contact p + diffusion region 706 P + diffusion region for hole induction 707 channel stopper formation region 708 p + diffusion region for hole extraction A01 silicon supporting substrate A02 base insulating film A03 SOI film A Fourth gate oxide film A05 gate electrode A06 gate contact A07 channel formation region A08 n + drain diffusion region A09 n + source diffusion region A10 hole extraction for p + diffusion region

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体支持基板上に下地絶縁膜を介して半
導体膜が形成され、かつ該半導体膜の誘電率をεSi、該
半導体膜のフェルミエネルギと真性フェルミエネルギと
の差をφF 、電子電荷をq、前記半導体膜の不純物濃度
をNSUB としたとき、該半導体膜の厚さが 2[εSi・φF /q・NSUB 1/2 以下となるように形成されたSOI構造の半導体基板
と、 前記半導体膜に形成された第1導電型の高濃度不純物拡
散領域からなるソース領域と、 前記半導体膜に前記ソース領域から所定距離を置いて形
成された前記第1導電型の高濃度不純物拡散領域からな
るドレイン領域と、 前記半導体膜の前記ソース領域と前記ドレイン領域とに
挟まれたチャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して形
成されたゲート電極と、 前記半導体膜の前記チャネル形成領域に隣接し、かつ前
記ゲート電極と一部オーバラップするように形成された
前記第2導電型の高濃度不純物拡散領域からなり、前記
第2導電型の不要キャリアを吸引するチャネル引出し領
域と、 前記半導体支持基板内であって前記ゲート電極と前記チ
ャネル引出し領域とがオーバラップする領域の直下に形
成された前記第2導電型の高濃度不純物拡散領域からな
り、前記半導体膜における該オーバラップ領域のポテン
シャルを制御することにより前記チャネル形成領域に発
生している前記第2導電型の不要キャリアを前記チャネ
ル引出し領域へ導く不要キャリア誘導領域とを備えてい
ることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor film is formed on a semiconductor supporting substrate via a base insulating film, the dielectric constant of the semiconductor film is ε Si , and the difference between the Fermi energy of the semiconductor film and the intrinsic Fermi energy is φ F , An SOI formed such that the thickness of the semiconductor film is 2 [ε Si · φ F / q · N SUB ] 1/2 or less, where q is the electronic charge and N SUB is the impurity concentration of the semiconductor film. A semiconductor substrate having a structure, a source region formed of a high-concentration impurity diffusion region of a first conductivity type formed in the semiconductor film, and a first conductivity type formed in the semiconductor film at a predetermined distance from the source region. A drain region formed of a high-concentration impurity diffusion region, a gate electrode formed on a channel forming region of the semiconductor film sandwiched between the source region and the drain region via a gate insulating film, and Channel shape A channel lead-out region that is adjacent to the region and is formed of the second-conductivity-type high-concentration impurity diffusion region formed so as to partially overlap the gate electrode, and that attracts the second-conductivity-type unnecessary carriers; The second conductive type high-concentration impurity diffusion region is formed in the semiconductor supporting substrate immediately below a region where the gate electrode and the channel extraction region overlap, and the overlap region in the semiconductor film is formed. And a unnecessary carrier induction region for guiding the unnecessary carriers of the second conductivity type generated in the channel formation region to the channel extraction region by controlling the potential of the semiconductor device.
【請求項2】半導体支持基板上に下地絶縁膜を介して半
導体膜が形成され、かつ該半導体膜の誘電率をεSi、該
半導体膜のフェルミエネルギと真性フェルミエネルギと
の差をφF 、電子電荷をq、前記半導体膜の不純物濃度
をNSUB としたとき、該半導体膜の厚さが 2[εSi・φF /q・NSUB 1/2 以下となるように形成されたSOI構造の半導体基板
と、 前記半導体膜に形成された第1導電型の高濃度不純物拡
散領域からなるソース領域と、 前記半導体膜に前記ソース領域から所定距離を置いて形
成された前記第1導電型の高濃度不純物拡散領域からな
るドレイン領域と、 前記半導体膜の前記ソース領域と前記ドレイン領域とに
挟まれたチャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して形
成されたゲート電極と、 前記半導体膜の前記チャネル形成領域に隣接し、かつ前
記ゲート電極と一部オーバラップするように形成された
前記第2導電型の高濃度不純物拡散領域からなり、前記
第2導電型のキャリアを吸引するチャネル引出し領域
と、 前記半導体膜内に前記チャネル形成領域の一部とオーバ
ラップするように形成された前記第2導電型の高濃度不
純物拡散領域からなり、前記第2導電型のキャリアに対
して前記チャネル引出し領域への通路を提供することに
より前記チャネル形成領域に発生している前記第2導電
型の不要キャリアを前記チャネル引出し領域へ導く不要
キャリア誘導領域とを備えていることを特徴とする半導
体装置。
2. A semiconductor film is formed on a semiconductor supporting substrate via an underlying insulating film, the dielectric constant of the semiconductor film is ε Si , the difference between the Fermi energy of the semiconductor film and the intrinsic Fermi energy is φ F , An SOI formed such that the thickness of the semiconductor film is 2 [ε Si · φ F / q · N SUB ] 1/2 or less, where q is the electronic charge and N SUB is the impurity concentration of the semiconductor film. A semiconductor substrate having a structure, a source region formed of a high-concentration impurity diffusion region of a first conductivity type formed in the semiconductor film, and a first conductivity type formed in the semiconductor film at a predetermined distance from the source region. A drain region formed of a high-concentration impurity diffusion region, a gate electrode formed on a channel forming region of the semiconductor film sandwiched between the source region and the drain region via a gate insulating film, and Channel shape A channel lead-out region that is adjacent to the region and that is formed so as to partially overlap the gate electrode and that is of the second-conductivity-type high-concentration impurity diffusion region, and that attracts the second-conductivity-type carrier; The second conductive type high-concentration impurity diffusion region is formed in the semiconductor film so as to overlap a part of the channel forming region, and the second conductive type carrier is extended to the channel extraction region. A semiconductor device comprising: an unnecessary carrier guiding region that guides the second conductive type unnecessary carriers generated in the channel forming region to the channel drawing region by providing a passage.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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