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JP3149920B2 - MOS transistor and method of manufacturing the same - Google Patents
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JP3149920B2 - MOS transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

MOS transistor and method of manufacturing the same

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JP3149920B2
JP3149920B2 JP10282998A JP10282998A JP3149920B2 JP 3149920 B2 JP3149920 B2 JP 3149920B2 JP 10282998 A JP10282998 A JP 10282998A JP 10282998 A JP10282998 A JP 10282998A JP 3149920 B2 JP3149920 B2 JP 3149920B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、MOSトランジス
タ及びその製造方法に関し、更に詳しくは、シングルイ
ベントアップセット耐性の高いMOSトランジスタ及び
その製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS transistor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a MOS transistor having high single event upset resistance and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSトランジスタを有する半導体装置
では、宇宙空間等の放射線環境下で使用すると、シング
ルイベントアップセットの発生が問題となる。以下、図
面を参照し、例を挙げて、MOSトランジスタ、及び、
MOSトランジスタでシングルイベントアップセットが
発生することについて説明する。図11は、従来の通常
のnチャネル型MOSトランジスタ(以下、nMOSト
ランジスタと言う。pMOSも同様の意味である。)の
構成を示す基板断面図であり、荷電粒子が入射したとき
の様子を併せて描いている。従来のnMOSトランジス
タ101Aは、半導体基板101と、半導体基板101
の上に形成された、p型ウェル領域102、素子分離絶
縁膜103、ゲート絶縁膜104、ゲート電極105、
++型のソース領域106、n++型のドレイン領域10
7、及び、層間絶縁膜108を有する。本明細書で、n
++とはn型不純物濃度が高いことを意味し、p++も同様
にp型不純物濃度が高いことを意味する。ソース領域1
06は、コンタクト配線109を介して配線110に、
またドレイン領域107は、コンタクト配線111を介
して配線112にそれぞれ接続されている。尚、図11
では、配線110をLow電位(GND)に、配線11
2をHigh電位(VDD)にした場合を示している。図
11に示したような一般的なnMOSトランジスタに荷
電粒子が入射すると、その飛跡134に沿って電子・正
孔対が発生する。ここで、逆バイアス状態のドレイン領
域107の底部では、発生した電荷によって空乏層内が
導電状態となり、空乏層にかかっていた電界が低不純物
濃度のp型ウェル領域方向へ円柱状に伸長して印加され
る。この伸長した電界領域(ファネリング領域135)
の電子は、ドレイン領域107の電界によって収集さ
れ、ドレイン領域107、コンタクト配線111を経由
する経路137を通って配線112に流れる。これによ
り、配線112に接続されているノードの電位が変化し
て、ビット反転などのソフトエラー、すなわちシングル
イベントアップセットが発生する。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device having a MOS transistor, when used in a radiation environment such as outer space, the occurrence of a single event upset becomes a problem. Hereinafter, referring to the drawings, MOS transistors and
The occurrence of a single event upset in a MOS transistor will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view of a substrate showing a configuration of a conventional ordinary n-channel MOS transistor (hereinafter, also referred to as an nMOS transistor; pMOS has the same meaning), and also shows a state when charged particles are incident. I draw. A conventional nMOS transistor 101A includes a semiconductor substrate 101 and a semiconductor substrate 101.
A p-type well region 102, an element isolation insulating film 103, a gate insulating film 104, a gate electrode 105,
n ++ type source region 106, n ++ type drain region 10
7 and an interlayer insulating film 108. In this specification, n
++ means that the n-type impurity concentration is high, and p ++ also means that the p-type impurity concentration is high. Source area 1
06 is connected to the wiring 110 via the contact wiring 109,
The drain region 107 is connected to a wiring 112 via a contact wiring 111. Note that FIG.
Then, the wiring 110 is set to a low potential (GND),
2 shows a case in which High potential (V DD ) is set to 2. When charged particles enter a general nMOS transistor as shown in FIG. 11, electron-hole pairs are generated along the track 134. Here, at the bottom of the drain region 107 in the reverse bias state, the inside of the depletion layer becomes conductive due to the generated charges, and the electric field applied to the depletion layer extends in a columnar direction toward the p-type well region with a low impurity concentration. Applied. This extended electric field region (funneling region 135)
Are collected by the electric field of the drain region 107 and flow to the wiring 112 through a path 137 passing through the drain region 107 and the contact wiring 111. Accordingly, the potential of the node connected to the wiring 112 changes, and a soft error such as bit inversion, that is, a single event upset occurs.

【0003】このシングルイベントアップセットの発生
を抑制するため、これまで、不純物プロファイルエンジ
ニアリングを用いた種々の構造が示されている。例えば
特開平1−130561、特開平4−3920には、ウ
ェル領域の中あるいは底部にソース・ドレイン領域とは
反対導電型の高濃度不純物層を形成し、空乏層の伸長を
抑えようとしたものが記載されている。また特開平3−
19361には、同様に、ソース・ドレイン領域の直下
にソース・ドレイン領域と反対導電型の高濃度不純物層
を形成し、空乏層の伸長を抑えようとしたものが記載さ
れている。更に、特開平2−208965には、ソース
・ドレイン領域と同じ導電型の高濃度不純物層を比較的
深い領域に形成するものが記載されている。また、特開
平2−72663や特開平4−147676では、シン
グルイベントアップセットを発生させる電子・正孔対が
ソース・ドレイン領域に流入することを防止するよう、
ソース・ドレイン領域の下方にダミードレイン領域を設
けている。
In order to suppress the occurrence of the single event upset, various structures using impurity profile engineering have been described. For example, JP-A-1-130561 and JP-A-4-3920 attempt to suppress the extension of a depletion layer by forming a high-concentration impurity layer having a conductivity type opposite to that of a source / drain region in a well region or a bottom portion. Is described. In addition, Japanese Unexamined Patent Publication
19361 also describes a method in which a high-concentration impurity layer having a conductivity type opposite to that of the source / drain region is formed immediately below the source / drain region to suppress the extension of the depletion layer. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-208965 describes a technique in which a high-concentration impurity layer of the same conductivity type as a source / drain region is formed in a relatively deep region. In Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-72663 and 4-147676, an electron-hole pair causing a single event upset is prevented from flowing into the source / drain region.
A dummy drain region is provided below the source / drain region.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平1−1
30561、特開平4−3920、及び特開平3−19
361に示されたMOSトランジスタでは、高濃度不純
物層がソース・ドレイン領域とは反対の導電型であるた
め、不純物濃度を充分に高濃度にしてソース・ドレイン
領域の直下に形成するとpn接合の容量が増大し、処理
速度に対する悪影響が生じる。一方ソース・ドレイン領
域から離して形成すると、ソース・ドレイン領域直下の
ファネリングによる電荷収集を阻止できない。また、特
開平2−208965示されたMOSトランジスタで
も、ソース・ドレイン領域から離して形成されるため、
ソース・ドレイン領域直下のファネリングによる電荷収
集を阻止できない。また、たとえソース・ドレイン領域
の直下に形成しても、電位を固定していないため電荷
を、いわゆる「引き抜く」ことができず、不純物濃度以
上の濃度で電子・正孔対が発生すると効果がなくなって
しまう。また、特開平2−72663や特開平4−14
7676で示されたMOSトランジスタでは、より有効
な効果を奏するために、ダミードレイン領域の形成され
る位置が、ソース・ドレイン領域に更に近いことが望ま
れている。
SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1-1
30561, JP-A-4-3920, and JP-A-3-19
In the MOS transistor denoted by reference numeral 361, the high-concentration impurity layer has a conductivity type opposite to that of the source / drain regions. Therefore, when the impurity concentration is sufficiently high and formed immediately below the source / drain regions, the capacitance of the pn junction is reduced. And adversely affect the processing speed. On the other hand, if it is formed away from the source / drain regions, the charge collection by funneling directly below the source / drain regions cannot be prevented. Also, the MOS transistor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-208965 is formed separately from the source / drain region,
The charge collection by funneling just below the source / drain regions cannot be prevented. Even if it is formed immediately below the source / drain regions, the electric charge cannot be so-called “pulled out” because the potential is not fixed, and the effect is produced when electron-hole pairs are generated at a concentration higher than the impurity concentration. Will be gone. Also, JP-A-2-72663 and JP-A-4-14.
In the MOS transistor shown by 7676, it is desired that the position where the dummy drain region is formed is closer to the source / drain region in order to achieve a more effective effect.

【0005】以上のような事情に照らして、本発明の目
的は、シングルイベントアップセットの発生を抑えたM
OSトランジスタ及びその製造方法を提供することであ
る。
[0005] In view of the circumstances described above, an object of the present invention is to provide an M-type communication system in which the occurrence of a single event upset is suppressed.
An object of the present invention is to provide an OS transistor and a manufacturing method thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るMOSトランジスタは、半導体基板に
形成された第1導電型のウェル領域内に第2導電型のソ
ース・ドレイン領域が形成されており、チャネル領域下
方を除くソース・ドレイン領域下方にのみ形成され、
ース・ドレイン領域と同じ導電型のダミードレイン領域
を有するMOSトランジスタにおいて、ダミードレイン
領域の上側界面が、ソース・ドレイン領域の下側界面よ
りも所定間隔以上下方で、かつ、半導体基板上面から
1.5μm以内に位置し、所定間隔が、ドレイン領域に
逆バイアス電圧を印加したときのドレイン領域周囲の空
乏層とダミードレイン領域周囲の空乏層とが接し、か
つ、ソース領域周囲の空乏層とダミードレイン領域周囲
の空乏層とが接しない間隔であり、 ダミードレイン領域
と電気的に接続し、ダミードレイン領域とウェル領域と
の間のpn接合が逆バイアスとなるようにダミードレイ
ン領域の電位を固定する、ダミードレイン領域と同じ第
2導電型の接続部を有することを特徴としている。所定
間隔は、例えば0.6μmである。
In order to achieve the above object, a MOS transistor according to the present invention is provided in a well region of a first conductivity type formed in a semiconductor substrate.
Source / drain regions are formed below the channel region.
In a MOS transistor having a dummy drain region of the same conductivity type as the source / drain region formed only below the source / drain region except for one of the two, the upper interface of the dummy drain region is more predetermined than the lower interface of the source / drain region. Is located at least below the gap and within 1.5 μm from the top surface of the semiconductor substrate, and a predetermined gap is
Empty around drain region when reverse bias voltage is applied
The depletion layer contacts the depletion layer around the dummy drain region,
Depletion layer around the source region and around the dummy drain region
This is the interval that does not contact the depletion layer of the dummy drain region.
Is electrically connected to the dummy drain region and the well region.
Dummy drain so that the pn junction between
The same as the dummy drain region, which fixes the potential of the drain region.
It is characterized by having a two-conductivity-type connection . The predetermined interval is, for example, 0.6 μm.

【0007】ソース・ドレイン領域と同じ導電型の不純
物半導体のダミードレイン領域とは、ソース・ドレイン
領域がp型の場合にはp型のダミードレイン領域、ソー
ス・ドレイン領域がn型の場合にはn型のダミードレイ
ン領域であることを示す。MOSトランジスタがnチャ
ネル型である場合、ダミードレイン領域は、VDD電位
(High電位)に固定される。MOSトランジスタが
pチャネル型である場合、ダミードレイン領域は、GN
D電位(Low電位、接地電位)に固定される。本発明
に係るMOSトランジスタが、半導体基板に形成された
第1導電型ウェル領域及び第2導電型ウェル領域に、n
チャネル型MOSトランジスタ及びpチャネルMOSト
ランジスタがそれぞれ形成され、かつ、第1導電型及び
第2導電型のウェル領域内にソース・ドレイン領域が形
成されており、チャネル領域下方を除くソース・ドレイ
ン領域下方にのみ形成され、ソース・ドレイン領域と同
じ導電型のダミードレイン領域を有するツインウェルの
CMOS構造を有する場合、ダミードレイン領域の上側
界面が、ソース・ドレイン領域の下側界面よりも所定間
隔以上下方で、かつ、半導体基板上面から1.5μm以
内に位置し、所定間隔が、ドレイン領域に逆バイアス電
圧を印加したときのドレイン領域周囲の空乏層とダミー
ドレイン領域周囲の空乏層とが接し、かつ、ソース領域
周囲の空乏層とダミードレイン領域周囲の空乏層とが接
しない間隔であり、ダミードレイン領域と電気的に接続
し、ダミードレイン領域とウェル領域との間のpn接合
が逆バイアスとなるようにダミードレイン領域の電位を
固定する、ダミードレイン領域と同じ第2導電型の接続
部を有し、ダミードレイン領域が、ツインウェルのうち
の同じ導電型のウェル領域と電気的に接続していてもよ
い。
A dummy drain region of an impurity semiconductor of the same conductivity type as a source / drain region is a p-type dummy drain region when the source / drain region is a p-type, and a dummy drain region when the source / drain region is an n-type. This indicates that the region is an n-type dummy drain region. When the MOS transistor is an n-channel type, the dummy drain region is fixed at the VDD potential (High potential). When the MOS transistor is a p-channel type, the dummy drain region
It is fixed at D potential (Low potential, ground potential). A MOS transistor according to the present invention is formed on a semiconductor substrate.
In the first conductivity type well region and the second conductivity type well region, n
Channel MOS transistor and p-channel MOS transistor
Transistors are formed respectively, and the first conductivity type and
A source / drain region is formed in the well region of the second conductivity type.
Source drain except below the channel region
Formed only below the source and drain regions, and
Flip case of having a CMOS structure twin wells with dummy drain region of the conductivity type, the upper dummy drain region
The interface is longer than the lower interface of the source / drain region by a predetermined distance.
At least 1.5 m below the top of the semiconductor substrate.
Within a predetermined interval, a reverse bias voltage is applied to the drain region.
Depletion layer and dummy around drain region when pressure is applied
The depletion layer around the drain region is in contact with the source region
The depletion layer around and the depletion layer around the dummy drain region
Not electrically connected to the dummy drain region
And a pn junction between the dummy drain region and the well region
Voltage of the dummy drain region so that
Connection of the same second conductivity type as the dummy drain region to be fixed
And a dummy drain region may be electrically connected to a well region of the same conductivity type in the twin well.

【0008】通常のMOSトランジスタでは、荷電粒子
入射後の数10ps〜数100psの間にドレイン空乏
層内の電荷およびファネリング円柱内の電荷がドリフト
によって収集される。ドリフトによる電荷収集が終わっ
た後も、拡散による電荷収集が数ns〜数10ns続
く。これらの電荷収集メカニズムのうち、ノードの電位
変化にもっとも寄与するのは、ファネリング成分であ
る。本発明によれば、このファネリングによって収集さ
れる電荷の大部分がダミードレイン領域を経由してへV
DD端子またはGND端子へ流れるので、ドレイン領域の
電位が変動してビット反転が起きるのを防ぐことがで
き、シングルイベントアップセットの発生が抑制され
る。
In an ordinary MOS transistor, the electric charge in the drain depletion layer and the electric charge in the funneling cylinder are collected by drift during several tens ps to several hundreds ps after the injection of charged particles. Even after the charge collection by the drift ends, the charge collection by the diffusion continues for several ns to several tens ns. Among these charge collecting mechanisms, the funneling component contributes most to the change in the potential of the node. According to the present invention, most of the charge collected by this funneling is applied to the V drain via the dummy drain region.
Since the current flows to the DD terminal or the GND terminal, it is possible to prevent the potential of the drain region from fluctuating to cause the bit inversion, thereby suppressing the occurrence of the single event upset.

【0009】本発明に係るMOSトランジスタのダミー
ドレイン領域は、ドレイン接合の直下に形成される点、
およびチャネル下には形成されないという点で、ノイズ
対策を目的とした従来のいわゆるディープnウェルに比
べて構成が異なる。すなわちディープnウェルはp型ウ
ェル領域の“底”に形成されるのに対し、ダミードレイ
ン領域は、逆バイアス時のドレイン領域の空乏層とダミ
ードレイン領域の空乏層とが接する深さ位置に形成され
るものであり、p型ウェル領域の“内部”に形成され
る。またディープnウェルがp型ウェル領域全体を包む
ように形成されるのに対し、ダミードレイン領域はソー
ス・ドレイン領域の下にのみ形成される。ダミードレイ
ン領域をチャネル下に形成しないのは、以下の2つの理
由による。第1に、ダミードレイン領域が素子領域全体
に形成されると、チャネル領域の電位がフローティング
になり、薄膜SOIデバイスの基板浮遊効果に見られる
ような種々の問題が発生する。第2に、ダミードレイン
領域は基板のごく浅い領域に形成されるため、チャネル
下に形成するとトランジスタのサブスレッショルド特性
や短チャネル効果等に影響を及ぼす可能性がある。
A dummy drain region of a MOS transistor according to the present invention is formed immediately below a drain junction.
In addition, the configuration is different from that of a conventional so-called deep n-well for noise suppression in that it is not formed under the channel. That is, the deep n-well is formed at the “bottom” of the p-type well region, while the dummy drain region is formed at a depth where the depletion layer of the drain region and the depletion layer of the dummy drain region contact each other at the time of reverse bias. And is formed “inside” the p-type well region. While the deep n-well is formed so as to cover the entire p-type well region, the dummy drain region is formed only below the source / drain region. The reason why the dummy drain region is not formed under the channel is as follows. First, when the dummy drain region is formed over the entire element region, the potential of the channel region becomes floating, and various problems occur as seen in the substrate floating effect of the thin film SOI device. Second, since the dummy drain region is formed in a very shallow region of the substrate, if formed below the channel, it may affect the sub-threshold characteristics of the transistor, the short channel effect, and the like.

【0010】本発明方法に係るMOSトランジスタの製
造方法の第1発明方法は、本発明に係るMOSトランジ
スタの製造方法であって、半導体基板上にp型ウェルを
形成する工程と続いて、p型ウェル上のチャネル形成領
域をフォトレジスト膜マスクで覆い、n型不純物イオン
を注入することによりダミードレイン領域を形成するダ
ミードレイン領域形成工程と次いで、ダミードレイン領
域形成工程後、p型ウェルのうち、半導体基板に形成さ
れた素子分離領域の所定領域を露出するフォトレジスト
膜マスクを形成する工程と、 更に、n型不純物イオンを
注入し、ダミードレイン領域に電気的に接続する接続部
を形成する接続部形成工程とを備えていることを特徴と
している。
A first method of manufacturing a MOS transistor according to the present invention is a method of manufacturing a MOS transistor according to the present invention, wherein the step of forming a p-type well on a semiconductor substrate is followed by a step of forming a p-type well. Forming a dummy drain region by covering a channel formation region on the well with a photoresist film mask and implanting n-type impurity ions, and then forming a dummy drain region
After the region formation step, the p-type well is formed on the semiconductor substrate.
Photoresist exposing predetermined area of isolated element isolation region
A step of forming a film mask, and further, n-type impurity ions
Implanted and electrically connected to the dummy drain region
And a connecting portion forming step of forming

【0011】ダミードレイン領域形成工程後、p型ウェ
ルのうち、半導体基板に形成された素子分離領域の所定
領域を露出するフォトレジスト膜マスクを形成する工程
と、更に、n型不純物イオンを注入し、ダミードレイン
領域に電気的に接続する接続部を形成する接続部形成工
程とを備えていてもよい。この場合、フォトレジスト膜
マスクの形状は、MOSトランジスタのソース、ドレイ
ン、チャネルの各領域及び各領域の周囲を覆い、所定領
域は、接続部を形成する領域である。更に、接続部形成
工程後、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成し、更に、
n型不純物イオンを注入して、ソース・ドレイン領域
と、接続部上に形成され、高濃度の不純物を有する高濃
度不純物領域とを形成する工程と、次いで、層間絶縁膜
を成膜し、更に、高濃度不純物領域に接続するコンタク
ト配線を形成し、更に、コンタクト配線に接続する配線
を層間絶縁膜上に形成する工程とを備えていてもよい。
第1発明方法では、好適には、n型不純物イオンがヒ素
イオンである。
After the step of forming the dummy drain region, a step of forming a photoresist film mask exposing a predetermined region of the element isolation region formed in the semiconductor substrate in the p-type well, and further implanting n-type impurity ions. Forming a connection portion that is electrically connected to the dummy drain region. In this case, the shape of the photoresist film mask covers the source, drain, and channel regions of the MOS transistor and the periphery of each region, and the predetermined region is a region for forming a connection portion. Furthermore, after the connecting portion forming step, a gate insulating film and a gate electrode are formed, and further,
implanting n-type impurity ions to form a source / drain region and a high-concentration impurity region formed on the connection portion and having a high-concentration impurity, and then forming an interlayer insulating film; Forming a contact wiring connected to the high-concentration impurity region, and further forming a wiring connected to the contact wiring on the interlayer insulating film.
In the first invention method, preferably, the n-type impurity ion is an arsenic ion.

【0012】また、本発明方法に係るMOSトランジス
タの製造方法の第2発明方法は、本発明に係るMOSト
ランジスタの製造方法であって、半導体基板上にn型ウ
ェルを形成する工程と続いて、n型ウェル上のチャネル
形成領域をフォトレジスト膜マスクで覆い、p型不純物
イオンを注入することによりダミードレイン領域を形成
するダミードレイン領域形成工程と次いで、ダミードレ
イン領域形成工程後、n型ウェルのうち、半導体基板に
形成された素子分離領域の所定領域を露出するフォトレ
ジスト膜マスクを形成する工程と、 更に、p型不純物イ
オンを注入し、ダミードレイン領域に電気的に接続する
接続部を形成する接続部形成工程とを備えていることを
特徴としている。
Further, a second invention method of a method of manufacturing a MOS transistor according to the present invention is a method of manufacturing a MOS transistor according to the present invention, which comprises the step of forming an n-type well on a semiconductor substrate, forming a dummy drain region by covering a channel formation region on the n-type well with a photoresist film mask and implanting p-type impurity ions, and then forming a dummy drain region;
After the in-region formation process, the semiconductor substrate
A photoresist layer exposing a predetermined region of the formed element isolation region.
Forming a resist film mask, further, p-type impurity Lee
Inject ON and electrically connect to dummy drain region
And a connecting part forming step of forming a connecting part .

【0013】この場合、フォトレジスト膜マスクの形状
は、MOSトランジスタのソース、ドレイン、チャネル
の各領域及び各領域の周囲を覆い、所定領域は、接続部
を形成する領域である。更に、接続部形成工程後、ゲー
ト絶縁膜及びゲート電極を形成し、更に、p型不純物イ
オンを注入して、ソース・ドレイン領域と、接続部上に
形成され、高濃度の不純物を有する高濃度不純物領域と
を形成する工程と、次いで、層間絶縁膜を成膜し、更
に、高濃度不純物領域に接続するコンタクト配線を形成
し、更に、コンタクト配線に接続する配線を層間絶縁膜
上に形成する工程とを備えていてもよい。
In this case, the shape of the photoresist film mask covers the source, drain and channel regions of the MOS transistor and the periphery of each region, and the predetermined region is a region for forming a connection portion. Further, after the connecting portion forming step, a gate insulating film and a gate electrode are formed, and p-type impurity ions are further implanted to form a source / drain region and a high-concentration impurity formed on the connecting portion and having a high concentration of impurities. Forming an impurity region, then forming an interlayer insulating film, further forming a contact wire connected to the high-concentration impurity region, and further forming a wire connected to the contact wire on the interlayer insulating film. And a step.

【0014】また、本発明方法に係るMOSトランジス
タの製造方法の第3発明方法は、上述したツインウェル
のCMOS構造を有するMOSトランジスタの製造方法
であって、半導体基板上に形成されたp型ウェル及びn
型ウェルを形成する工程と、p型ウェル上のチャネル形
成領域及びn型ウェルをフォトレジスト膜マスクで覆
い、更に、n型不純物イオンを注入することにより、n
型ウェルに接続するダミードレイン領域をp型ウェル内
に形成する工程と 次いで、n型ウェル上のチャネル形
成領域及びp型ウェルをフォトレジスト膜マスクで覆
い、更に、p型不純物イオンを注入することにより、p
型ウェルに接続するダミードレイン領域をn型ウェル内
に形成する工程とを備えていることを特徴としている。
A third aspect of the method of manufacturing a MOS transistor according to the present invention is a method of manufacturing a MOS transistor having a twin-well CMOS structure as described above, wherein the p-type well formed on a semiconductor substrate is provided. And n
Forming a p-type well, covering the channel formation region on the p-type well and the n-type well with a photoresist film mask, and further implanting n-type impurity ions,
Forming a dummy drain region in the p-type well connected to the type well, then-channel on n-type well
Covering the active region and the p-type well with a photoresist film mask
Further, by implanting p-type impurity ions,
Dummy drain region connected to the n-type well in the n-type well
And a step of forming the same.

【0015】第1から第3の発明方法での各イオン注入
のエネルギーの設定については、通常、ダミードレイン
領域の周囲に形成される空乏層が、ドレイン領域の周囲
に形成される空乏層と接する状態となり、且つダミード
レイン領域の周りの空乏層がソース領域の空乏層と接す
ることの無いように、深さ方向の不純物分布を考慮して
設定する。
Regarding the setting of the energy of each ion implantation in the first to third invention methods, usually, a depletion layer formed around the dummy drain region is in contact with a depletion layer formed around the drain region. It is set in consideration of the impurity distribution in the depth direction so that a state is obtained and the depletion layer around the dummy drain region does not contact the depletion layer in the source region.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより
詳細に説明する。実施形態例1 本実施形態例は、本発明の一実施形態例である。図1
は、本実施形態例のMOSトランジスタの構成を示す平
面図であり、図2は図1の線A−A’の側面断面図、図
3は図1の線B−B’の側面断面図、図4は図1の線C
−C’の側面断面図である。本実施形態例のMOSトラ
ンジスタ1Aは、従来のMOSトランジスタ101Aと
同様、半導体基板1と、半導体基板1の上に形成され
た、p型ウェル領域2、素子分離絶縁膜3、ゲート絶縁
膜4、ゲート電極5、n++型のソース領域6、同じくn
++型のドレイン領域7、及び、層間絶縁膜8とを有す
る。ソース領域6は、コンタクト配線9を介して配線1
0に、またドレイン領域7は、コンタクト配線11を介
して配線12にそれぞれ接続されている。p型ウェル領
域2は、p++型不純物領域13、14およびコンタクト
配線15、16を介して、ウェル電位供給用の配線17
に接続されている。本実施形態例はnチャネル型MOS
トランジスタであり、配線17の電位は常にGND電位
である。また、本実施形態例のMOSトランジスタは、
ソース領域6、ドレイン領域7の下方にn+型のダミー
ドレイン領域18、19を備えており、この点で従来の
MOSトランジスタ101Aに比べて大きく異なる。ダ
ミードレイン領域18、19の上側界面は、ソース領域
6及びドレイン領域7の各下側界面よりも所定間隔、例
えば0.6μm以上下方で、かつ、半導体基板上面から
1.5μm以内に位置する。ダミードレイン領域18
は、n++型の不純物領域20およびコンタクト配線21
を介して配線22に、またダミードレイン領域19は、
++型の不純物領域23およびコンタクト配線24を介
して配線25にそれぞれ接続されている。配線22、配
線25は、常にHigh電位(VDD)に接続される。ダ
ミードレイン領域18、19とp型ウェル領域2との間
のpn接合は逆バイアスとなり、空乏層26,27が、
常に全ての方向に延びた状態となる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1 Embodiment 1 is an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the MOS transistor of the present embodiment, FIG. 2 is a side sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1, FIG. 3 is a side sectional view taken along line BB ′ in FIG. FIG. 4 shows the line C in FIG.
It is side sectional drawing of -C '. The MOS transistor 1A of the present embodiment has a semiconductor substrate 1 and a p-type well region 2, an element isolation insulating film 3, a gate insulating film 4, Gate electrode 5, n ++ type source region 6, also n
++- type drain region 7 and interlayer insulating film 8. The source region 6 is connected to the wiring 1 via the contact wiring 9.
0, and the drain region 7 is connected to a wiring 12 via a contact wiring 11. The p-type well region 2 is connected to a well 17 for supplying a well potential through the p ++ -type impurity regions 13 and 14 and the contact wires 15 and 16.
It is connected to the. This embodiment is an n-channel type MOS
It is a transistor, and the potential of the wiring 17 is always the GND potential. Further, the MOS transistor of this embodiment is
N + -type dummy drain regions 18 and 19 are provided below the source region 6 and the drain region 7, and this point is greatly different from the conventional MOS transistor 101A. The upper interfaces of the dummy drain regions 18 and 19 are located at predetermined intervals, for example, 0.6 μm or more below the lower interfaces of the source region 6 and the drain region 7 and within 1.5 μm from the upper surface of the semiconductor substrate. Dummy drain region 18
Are n ++ -type impurity regions 20 and contact wires 21
Through the wiring 22 and the dummy drain region 19
It is connected to a wiring 25 via an n ++ -type impurity region 23 and a contact wiring 24, respectively. The wiring 22 and the wiring 25 are always connected to a High potential (V DD ). The pn junction between the dummy drain regions 18 and 19 and the p-type well region 2 is reverse biased, and the depletion layers 26 and 27
It always extends in all directions.

【0017】本実施形態例で示した図2〜図4では、配
線10をLow電位(GND)に、配線12をHigh
電位(VDD)にした場合を示している。このとき、ドレ
イン領域7のpn接合は逆バイアスとなり、ドレイン領
域7の周囲の空乏層が伸びて、ダミードレイン領域19
のまわりの空乏層27と接する状態となる。一方、ソー
ス領域6の空乏層は延びないので、ダミードレイン領域
18のまわりの空乏層26と接することはない。すなわ
ち、ダミードレイン領域の周りにできる空乏層は、Hi
gh電位のときのソース・ドレイン領域の空乏層と接
し、且つLow電位のときのソース・ドレイン領域の空
乏層と接することが無い。なお、各領域の不純物濃度
は、p型ウェル領域2が1016〜1017cm-3程度、n
+型のダミードレイン領域18、19が1018〜1019
cm-3程度、n++型のドレイン領域7、8、p++型不純
物領域13、14、およびn++型の不純物領域20、2
3が1020〜1021cm-3程度である。
In FIGS. 2 to 4 shown in this embodiment, the wiring 10 is set to a low potential (GND), and the wiring 12 is set to a high potential.
The case where the potential (V DD ) is set is shown. At this time, the pn junction of the drain region 7 is reverse-biased, and the depletion layer around the drain region 7 is extended, so that the dummy drain region 19
Is in contact with the depletion layer 27 around. On the other hand, since the depletion layer of the source region 6 does not extend, it does not come into contact with the depletion layer 26 around the dummy drain region 18. That is, the depletion layer formed around the dummy drain region is Hi
There is no contact with the depletion layer of the source / drain region at the time of the gh potential and with the depletion layer of the source / drain region at the time of the low potential. Note that the impurity concentration of each region is about 10 16 to 10 17 cm −3 in the p-type well
+ Type dummy drain regions 18 and 19 are 10 18 to 10 19
cm −3 , n ++ -type drain regions 7, 8, p ++ -type impurity regions 13, 14, and n ++ -type impurity regions 20, 2
3 is about 10 20 to 10 21 cm −3 .

【0018】次に、MOSトランジスタ1Aの製造方法
について、図5から図7を参照して説明する。図5から
図7は、MOSトランジスタ1Aの製造工程毎の基板断
面図であり、図1のC−C’線の断面図である。まず、
半導体基板1上に素子分離絶縁膜3を形成し、ホウ素イ
オンを注入してp型ウェル2を形成する。次に、MOS
トランジスタのチャネルを形成する領域をフォトレジス
ト膜28で覆い(図5)、第1のヒ素イオン注入を行っ
てダミードレイン領域18、19を形成する。第1のヒ
素イオン注入のエネルギーは80〜150keV、ドー
ズは5×1013cm-2〜5×1014cm-2程度にすれば
よい。続いて、図6に示すとおり、MOSトランジスタ
の素子形成領域(チャネル、ソース、ドレインの各領
域)すべてをフォトレジスト膜で覆い、ダミードレイン
領域18、19に電位を供給するためのコンタクト配線
の形成領域のみを露出させて、第2のヒ素イオン注入を
行う。第2のヒ素イオン注入のエネルギーは50〜10
0keV、ドーズは第1のヒ素イオン注入と同程度にす
る。ヒ素イオンが注入された領域30、31は、ダミー
ドレイン領域18、19を基板表面方向に延長させて、
後の工程で形成されるn++型の不純物領域20、23に
接続させる役割を果たす。次いで、従来と同様の方法
で、ゲート絶縁膜4、ゲート電極5を形成する。更に、
フォトレジスト膜29を成形してフォトレジスト膜3
2、33を形成し(図7)、第3のヒ素イオン注入を行
って、ソース領域6、ドレイン領域7、及び、n++型の
不純物領域20、23を形成する。第3のヒ素イオン注
入のエネルギーは30〜70keV、ドーズは2×10
15cm-2〜3×1015cm-2程度にする。この後、図4
に示したように層間絶縁膜8、コンタクト配線21、2
4、配線22、25を形成すると、MOSトランジスタ
1Aが得られる。上記の製造方法での各ヒ素イオン注入
のエネルギーの設定については、ソース・ドレイン領域
に電圧を印加した際、ダミードレイン領域19の周りの
空乏層27がドレイン領域7の空乏層と接する状態とな
り、且つダミードレイン領域18の周りの空乏層26が
ソース領域6の空乏層と接することの無いようなダミー
ドレイン領域が形成されるよう、注入による深さ方向の
不純物分布を考慮して設定する。
Next, a method of manufacturing the MOS transistor 1A will be described with reference to FIGS. 5 to 7 are cross-sectional views of the substrate in each manufacturing process of the MOS transistor 1A, and are cross-sectional views taken along line CC 'in FIG. First,
An element isolation insulating film 3 is formed on a semiconductor substrate 1, and boron ions are implanted to form a p-type well 2. Next, MOS
A region for forming a channel of the transistor is covered with a photoresist film 28 (FIG. 5), and first arsenic ion implantation is performed to form dummy drain regions 18 and 19. The energy of the first arsenic ion implantation may be about 80 to 150 keV, and the dose may be about 5 × 10 13 cm −2 to 5 × 10 14 cm −2 . Subsequently, as shown in FIG. 6, the entire element formation region (channel, source, and drain regions) of the MOS transistor is covered with a photoresist film, and a contact wiring for supplying a potential to the dummy drain regions 18 and 19 is formed. A second arsenic ion implantation is performed exposing only the region. The energy of the second arsenic ion implantation is 50 to 10
At 0 keV, the dose is about the same as that of the first arsenic ion implantation. The arsenic ion-implanted regions 30 and 31 extend the dummy drain regions 18 and 19 toward the substrate surface,
It serves to connect to n ++ -type impurity regions 20 and 23 formed in a later step. Next, the gate insulating film 4 and the gate electrode 5 are formed in the same manner as in the related art. Furthermore,
The photoresist film 29 is formed to form the photoresist film 3
2 and 33 are formed (FIG. 7), and a third arsenic ion implantation is performed to form a source region 6, a drain region 7, and n ++ -type impurity regions 20 and 23. The energy of the third arsenic ion implantation is 30 to 70 keV and the dose is 2 × 10
15 cm -2 to 3 × 10 15 cm -2 After this, FIG.
As shown in FIG.
4. When the wirings 22 and 25 are formed, the MOS transistor 1A is obtained. Regarding the setting of the energy of each arsenic ion implantation in the above manufacturing method, when a voltage is applied to the source / drain regions, the depletion layer 27 around the dummy drain region 19 comes into contact with the depletion layer of the drain region 7, The impurity distribution in the depth direction due to the implantation is set so as to form a dummy drain region in which the depletion layer 26 around the dummy drain region 18 does not contact the depletion layer of the source region 6.

【0019】p++型不純物領域13、14などの他の部
分の形成は、通常の、すなわち従来と同様の製造方法で
行う。また本実施形態例では省略したが、チャネルイオ
ン注入、LDD構造の形成、ソース・ドレイン領域のシ
リサイド化なども、通常の製造方法で行う。なお、本実
施形態例ではnチャネル型MOSトランジスタの場合を
例に挙げて説明したが、p型MOSトランジスタの場合
であっても、各領域の導電型を入れ替えればまったく同
様の構造および製造方法を得ることができる。p型MO
Sトランジスタの場合、ダミードレイン領域はp+型で
あり、常にGND端子に接続される。
The other parts such as the p ++ -type impurity regions 13 and 14 are formed by a normal manufacturing method, that is, a conventional manufacturing method. Although omitted in this embodiment, channel ion implantation, formation of an LDD structure, silicidation of source / drain regions, and the like are also performed by a normal manufacturing method. In this embodiment, the case of an n-channel MOS transistor has been described as an example. However, even in the case of a p-type MOS transistor, exactly the same structure and manufacturing method can be achieved by exchanging the conductivity type of each region. Obtainable. p-type MO
In the case of the S transistor, the dummy drain region is of p + type and is always connected to the GND terminal.

【0020】本実施形態例のMOSトランジスタ1Aの
動作を以下に説明する。通常のMOSトランジスタを宇
宙空間等の放射線環境下で使用すると、荷電粒子の入射
によって誤動作が発生する。この誤動作は、荷電粒子の
入射によって発生した電荷がファネリング現象などのメ
カニズムにより収集されて、ドレインに接続されている
ノードの電位を変化させることにより発生する。これに
対し、本実施形態例のMOSトランジスタでは、このよ
うなノードの電位変化を抑えることができる。このこと
を図8を用いて以下に説明する。図8は、図1に示した
線C−C’に荷電粒子が入射したときの動作を示す基板
断面図である(基板断面図として図4参照)。荷電粒子
が入射すると、その飛跡34に沿って電子・正孔対が発
生する。ここで、逆バイアス状態のダミードレイン領域
19の底部では、発生した電荷によって空乏層内が導電
状態となり、空乏層にかかっていた電界が低不純物濃度
のp型ウェル領域方向へ円柱状に伸長して印加される。
この伸長した電界領域、すなわちファネリング領域35
の電子は、ダミードレイン領域の電界によって収集さ
れ、ダミードレイン領域19、n++型の不純物領域2
3、コンタクト配線24、及び配線25を経由する経路
36を通ってVDD端子に流入する。従来のnチャネル型
MOSトランジスタでは、荷電粒子の入射によりドレイ
ン領域7の底部にファネリング領域が発生し、電子がド
レイン領域7に収集されるため、ドレイン領域7のノー
ドの電位が変化して、ビット反転などのソフトエラー
(シングルイベントアップセット)が発生する。一方、
本実施形態例のMOSトランジスタでは、発生した電荷
の一部分はドレイン領域7に収集されるものの、ファネ
リング現象で収集される電荷の大部分がダミードレイン
領域19を経由して電位の安定なVDD端子に流れるた
め、ドレイン領域7に接続されたノードの電位変化は発
生しない。なお、ソース領域6に電荷が入射した場合、
電子が収集されてもノードの電位は変化しないので、誤
動作にはつながらない。従ってMOSトランジスタのソ
ース・ドレインが固定されている場合は、ソース領域6
の下のダミードレイン領域18は不要である。ソース・
ドレインが固定されない場合、例えばトランスファーゲ
ートを形成する場合や、ゲートアレイの下地を構成する
場合などでは、本実施形態例のようにソース・ドレイン
領域の両領域の下にダミードレイン領域を形成する必要
がある。
The operation of the MOS transistor 1A of this embodiment will be described below. When a normal MOS transistor is used in a radiation environment such as outer space, a malfunction occurs due to the incidence of charged particles. This malfunction occurs when charges generated by the incidence of charged particles are collected by a mechanism such as a funneling phenomenon, and the potential of a node connected to the drain is changed. On the other hand, in the MOS transistor of this embodiment, such a change in the potential of the node can be suppressed. This will be described below with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of a substrate showing an operation when charged particles enter the line CC ′ shown in FIG. 1 (see FIG. 4 as a cross-sectional view of the substrate). When charged particles are incident, electron-hole pairs are generated along the tracks 34. Here, at the bottom of the dummy drain region 19 in the reverse bias state, the inside of the depletion layer becomes conductive due to the generated charges, and the electric field applied to the depletion layer extends in a columnar direction toward the p-type well region having a low impurity concentration. Applied.
This extended electric field region, that is, the funneling region 35
Are collected by the electric field of the dummy drain region, and the dummy drain region 19 and the n ++ type impurity region 2
3, flows into the VDD terminal through a path 36 passing through the contact wiring 24 and the wiring 25. In the conventional n-channel MOS transistor, a funneling region is generated at the bottom of the drain region 7 due to the incidence of charged particles, and electrons are collected in the drain region 7. Soft errors such as inversion (single event upset) occur. on the other hand,
In the MOS transistor of the present embodiment, although a part of the generated charge is collected in the drain region 7, most of the charge collected by the funneling phenomenon passes through the dummy drain region 19 and has a stable potential V DD terminal. , The potential of the node connected to the drain region 7 does not change. In addition, when electric charge is incident on the source region 6,
Even if electrons are collected, the potential of the node does not change, so that malfunction does not occur. Therefore, when the source / drain of the MOS transistor is fixed, the source region 6
The dummy drain region 18 below is not required. Source·
When the drain is not fixed, for example, when forming a transfer gate or forming the base of a gate array, it is necessary to form a dummy drain region below both the source and drain regions as in the present embodiment. There is.

【0021】実施形態例2 本実施形態例は、ツインウェルのCMOS構造を有する
MOSトランジスタの例である。図9は、本実施形態例
のMOSトランジスタの構成を示す平面図であり、図1
0は、図9の線D−D’の基板断面図である。なお、図
10では、構成を判りやすくするために、pn接合部の
空乏層を省略して描いている。本実施形態例のMOSト
ランジスタは、実施形態例のMOSトランジスタ1Aに
比べ、ダミードレイン領域の電位を、専用のコンタクト
配線ではなく、同じ導電型のウェルと接続することによ
って固定していることが異なる。本実施形態例では、実
施形態例1と同じものには同じ符号を付してその説明を
省略する。
Embodiment 2 This embodiment is an example of a MOS transistor having a twin-well CMOS structure. FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the MOS transistor according to the present embodiment.
0 is a cross-sectional view of the substrate taken along line DD ′ in FIG. In FIG. 10, a depletion layer at the pn junction is omitted for easy understanding of the configuration. The MOS transistor of the present embodiment is different from the MOS transistor 1A of the embodiment in that the potential of the dummy drain region is fixed by connecting to a well of the same conductivity type instead of a dedicated contact wiring. . In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0022】本実施形態例によれば、ダミードレイン領
域の電位を固定するための配線およびコンタクト配線が
不用になるので、余分な配線領域を確保する必要がな
く、集積度を向上させることができる。本実施形態例の
MOSトランジスタでは、図9及び図10に示したよう
に、nチャネル型MOSトランジスタがp型ウェル領域
2の上に形成されており、p型ウェル領域2はp型MO
Sトランジスタ(図示しない)を形成するためのn型ウ
ェル領域37に隣接している。n型ウェル領域37は、
コンタクト配線(図示しない)を経由してVDD端子に接
続されている。ソース領域6及びドレイン領域7の下に
は、それぞれ、実施形態例と同様、n+型のダミードレ
イン領域18及び19(図10では、ダミードレイン領
域18は図示しない)が形成されている。ダミードレイ
ン領域18、19は、素子分離絶縁膜3を一部開口する
形でつくられたダミードレイン−ウェル接続領域38、
39(図9)にまで端部が延び、ここでn型ウェル領域
37に接続される。n型ウェル領域は常にVDD端子に接
続され、ダミードレイン領域18、19も常にVDD電位
に固定される。
According to the present embodiment, since the wiring for fixing the potential of the dummy drain region and the contact wiring are not required, it is not necessary to secure an extra wiring region, and the integration degree can be improved. . In the MOS transistor of the present embodiment, as shown in FIGS. 9 and 10, an n-channel MOS transistor is formed on the p-type well region 2, and the p-type well region 2 is
It is adjacent to an n-type well region 37 for forming an S transistor (not shown). The n-type well region 37 is
It is connected to the V DD terminal via a contact wiring (not shown). Under the source region 6 and the drain region 7, n + -type dummy drain regions 18 and 19 (the dummy drain region 18 is not shown in FIG. 10) are formed as in the embodiment. Dummy drain regions 18 and 19 are dummy drain-well connection regions 38 formed by partially opening the element isolation insulating film 3,
The end extends to 39 (FIG. 9), where it is connected to the n-type well region 37. The n-type well region is always connected to the V DD terminal, and the dummy drain regions 18 and 19 are always fixed at the V DD potential.

【0023】本実施形態例のMOSトランジスタの動作
は、実施形態例1のMOSトランジスタとほぼ同じであ
り、荷電粒子の入射によって発生した電子はダミードレ
イン領域19に収集され、n型ウェル領域37を経由し
てVDD端子に流れる。本実施形態例により、実施形態例
1と同様の効果を奏することができる。
The operation of the MOS transistor of the present embodiment is substantially the same as that of the MOS transistor of the first embodiment. Electrons generated by the incidence of charged particles are collected in the dummy drain region 19 and the n-type well region 37 is formed. Flows to the V DD terminal via According to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、ソース・ドレイン領域
下方に、ソース・ドレイン領域と同じ導電型の不純物半
導体であるダミードレイン領域を所定深さ位置に有す
る。所定深さ位置は、ダミードレイン領域の上面が、ド
レイン領域に逆バイアス電圧を印加したときに形成され
る空乏層の底面よりやや下で、かつ、ソース・ドレイン
領域の上面から1.5μm以内の位置である。これによ
り、ファネリングによって収集される電荷の大部分がダ
ミードレイン領域を経由してへVDD端子またはGND端
子へ流れるので、ドレイン領域の電位が変動してビット
反転が起きるのを防ぐことができ、シングルイベントア
ップセットの発生が抑制される。
According to the present invention, a dummy drain region, which is an impurity semiconductor of the same conductivity type as the source / drain region, is provided below the source / drain region at a predetermined depth. The predetermined depth position is such that the upper surface of the dummy drain region is slightly below the bottom surface of the depletion layer formed when a reverse bias voltage is applied to the drain region, and within 1.5 μm from the upper surface of the source / drain region. Position. As a result, most of the charge collected by the funneling flows to the VDD terminal or the GND terminal via the dummy drain region, thereby preventing the potential of the drain region from changing and causing bit inversion. The occurrence of a single event upset is suppressed.

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

【図1】実施形態例1のMOSトランジスタの構成を示
す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a MOS transistor according to a first embodiment.

【図2】図1の線A−A’の側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view taken along line A-A 'of FIG.

【図3】図1の線B−B’の側面断面図である。FIG. 3 is a side sectional view taken along line B-B 'of FIG. 1;

【図4】図1の線C−C’の側面断面図である。FIG. 4 is a side sectional view taken along line C-C ′ of FIG. 1;

【図5】実施形態例1のMOSトランジスタの製造工程
を示す基板断面図であり、図1のC−C’線の断面図で
ある。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate showing a manufacturing step of the MOS transistor according to the first embodiment, which is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 1;

【図6】実施形態例1のMOSトランジスタの製造工程
を示す基板断面図であり、図1のC−C’線の断面図で
ある。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the substrate, showing a manufacturing step of the MOS transistor according to the first embodiment, taken along line CC ′ of FIG. 1;

【図7】実施形態例1のMOSトランジスタの製造工程
を示す基板断面図であり、図1のC−C’線の断面図で
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the substrate showing a manufacturing step of the MOS transistor according to the first embodiment, which is a cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. 1;

【図8】図1に示した線C−C’に荷電粒子が入射した
ときの動作を示す基板断面図である
FIG. 8 is a cross-sectional view of a substrate showing an operation when a charged particle is incident on line CC ′ shown in FIG. 1;

【図9】実施形態例2のMOSトランジスタの構成を示
す平面図である。
FIG. 9 is a plan view illustrating a configuration of a MOS transistor according to a second embodiment.

【図10】図9の線D−D’の基板断面図である。10 is a cross-sectional view of the substrate taken along line D-D 'in FIG.

【図11】従来のnチャネル型MOSトランジスタの構
成を示す基板断面図であり、荷電粒子が入射したときの
様子も併せて描いた図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a substrate illustrating a configuration of a conventional n-channel MOS transistor, and also illustrates a state when charged particles are incident.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101A nMOSトランジスタ 101 半導体基板 102 p型ウェル領域 103 素子分離絶縁膜 104 ゲート絶縁膜 105 ゲート電極 106 n++型のソース領域 107 n++型のドレイン領域 108 層間絶縁膜 109 コンタクト配線 110 配線 111 コンタクト配線 112 配線 134 飛跡 135 ファネリング領域 137 経路 1A MOSトランジスタ 1 半導体基板 2 p型ウェル領域 3 素子分離絶縁膜 4 ゲート絶縁膜 5 ゲート電極 6 n++型のソース領域 7 n++型のドレイン領域 8 層間絶縁膜 9 コンタクト配線 10 配線 11 コンタクト配線 12 配線 13、14 p++型不純物領域 15、16 コンタクト配線 17 配線 18、19 ダミードレイン領域 20 n++型の不純物領域 21 コンタクト配線 23 n++型の不純物領域 24 コンタクト配線 25 配線 26、27 空乏層 28 フォトレジスト膜 29 フォトレジスト膜 32、33 フォトレジスト膜 34 飛跡 35 ファネリング領域 36 経路 37 n型ウェル領域 38、39 ダミードレイン−ウェル接続領域101A nMOS transistor 101 semiconductor substrate 102 p-type well region 103 element isolation insulating film 104 gate insulating film 105 gate electrode 106 n ++ type source region 107 n ++ type drain region 108 interlayer insulating film 109 contact wiring 110 wiring 111 contact Wiring 112 Wiring 134 Trace 135 Funneling region 137 Path 1A MOS transistor 1 Semiconductor substrate 2 P-type well region 3 Element isolation insulating film 4 Gate insulating film 5 Gate electrode 6 n ++ source region 7 n ++ drain region 8 interlayer insulating film 9 contact wiring 10 wiring 11 contact wiring 12 wiring 13, 14 p ++ type impurity regions 15 and 16 contact wiring 17 wiring 18 and 19 dummy drain region 20 n ++ type impurity region 21 of the contact wires 23 n + -Type impurity regions 24 contact the wiring 25 wiring 26, 27 the depletion layer 28 a photoresist film 29 a photoresist film 32 a photoresist film 34 track 35 funneling region 36 path 37 n-type well region 38 and 39 dummy drain of - well connection region

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/78

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板に形成された第1導電型のウ
ェル領域内に第2導電型のソース・ドレイン領域が形成
されており、チャネル領域下方を除くソース・ドレイン
領域下方にのみ形成され、ソース・ドレイン領域と同じ
導電型のダミードレイン領域を有するMOSトランジス
タにおいて、 ダミードレイン領域の上側界面が、ソース・ドレイン領
域の下側界面よりも所定間隔以上下方で、かつ、半導体
基板上面から1.5μm以内に位置し、所定間隔が、ドレイン領域に逆バイアス電圧を印加した
ときのドレイン領域周囲の空乏層とダミードレイン領域
周囲の空乏層とが接し、かつ、ソース領域周囲の空乏層
とダミードレイン領域周囲の空乏層とが接しない間隔で
あり、 ダミードレイン領域と電気的に接続し、ダミードレイン
領域とウェル領域との間のpn接合が逆バイアスとなる
ようにダミードレイン領域の電位を固定する、ダミード
レイン領域と同じ第2導電型の接続部を有する ことを特
徴とするMOSトランジスタ。
A first conductive type formed on a semiconductor substrate;
Source / drain regions of second conductivity type are formed in the well region
In a MOS transistor formed only under the source / drain region except under the channel region and having a dummy drain region of the same conductivity type as the source / drain region, the upper interface of the dummy drain region is A reverse bias voltage was applied to the drain region at a predetermined interval below the lower interface by a predetermined interval or more and within 1.5 μm from the upper surface of the semiconductor substrate .
Depletion layer around drain region and dummy drain region
Depletion layer in contact with the surrounding depletion layer and around the source region
And the depletion layer around the dummy drain region
Yes, connected to dummy drain region and the electrical, dummy drain
Pn junction between region and well region is reverse biased
Fix the potential of the dummy drain region
A MOS transistor having a connection portion of the same second conductivity type as a rain region .
【請求項2】 所定間隔が0.6μmであることを特徴
とする請求項1に記載のMOSトランジスタ。
2. The MOS transistor according to claim 1, wherein the predetermined interval is 0.6 μm.
【請求項3】 半導体基板に形成された第1導電型ウェ
ル領域及び第2導電型ウェル領域に、nチャネル型MO
Sトランジスタ及びpチャネルMOSトランジスタがそ
れぞれ形成され、かつ、第1導電型及び第2導電型のウ
ェル領域内にソース・ドレイン領域が形成されており、
チャネル領域下方を除くソース・ドレイン領域下方にの
み形成され、ソース・ドレイン領域と同じ導電型のダミ
ードレイン領域を有するツインウェルのCMOS構造を
有するMOSトランジスタであって、ダミードレイン領域の上側界面が、ソース・ドレイン領
域の下側界面よりも所定間隔以上下方で、かつ、半導体
基板上面から1.5μm以内に位置し、 所定間隔が、ドレイン領域に逆バイアス電圧を印加した
ときのドレイン領域周囲の空乏層とダミードレイン領域
周囲の空乏層とが接し、かつ、ソース領域周囲の空乏層
とダミードレイン領域周囲の空乏層とが接しない間隔で
あり、 ダミードレイン領域と電気的に接続し、ダミードレイン
領域とウェル領域との 間のpn接合が逆バイアスとなる
ようにダミードレイン領域の電位を固定する、ダミード
レイン領域と同じ第2導電型の接続部を有し、 ダミードレイン領域が、ツインウェルのうちの同じ導電
型のウェル領域と電気的に接続していることを特徴とす
るMOSトランジスタ。
3. A first conductivity type wafer formed on a semiconductor substrate.
The n-channel type MO is provided in the
S transistor and p-channel MOS transistor
Each of which has a first conductivity type and a second conductivity type.
Source / drain regions are formed in the well region,
Except below the source / drain region except below the channel region
Formed with the same conductivity type as the source / drain regions.
A MOS transistor having a twin-well CMOS structure having a drain region, wherein the upper interface of the dummy drain region is
Lower than the lower interface by more than a predetermined distance and the semiconductor
A reverse bias voltage was applied to the drain region at a predetermined interval within 1.5 μm from the upper surface of the substrate .
Depletion layer around drain region and dummy drain region
Depletion layer in contact with the surrounding depletion layer and around the source region
And the depletion layer around the dummy drain region
Yes, connected to dummy drain region and the electrical, dummy drain
Pn junction between region and well region is reverse biased
Fix the potential of the dummy drain region
It has a connection portion of the same second conductivity type as the rain region, and the dummy drain region is electrically connected to a well region of the same conductivity type in the twin well.
M OS transistor that.
【請求項4】 請求項1に記載のMOSトランジスタの
製造方法であって、 半導体基板上にp型ウェルを形成する工程と続いて、p
型ウェル上のチャネル形成領域をフォトレジスト膜マス
クで覆い、n型不純物イオンを注入することによりダミ
ードレイン領域を形成するダミードレイン領域形成工程
次いで、ダミードレイン領域形成工程後、p型ウェル
のうち、半導体基板に形成された素子分離領域の所定領
域を露出するフォトレジスト膜マスクを形成する工程
と、 更に、n型不純物イオンを注入し、ダミードレイン領域
に電気的に接続する接続部を形成する接続部形成工程と
を備えていることを特徴とするMOSトランジスタの製
造方法。
4. The method for manufacturing a MOS transistor according to claim 1, wherein a step of forming a p-type well on a semiconductor substrate is followed by a step of forming a p-type well.
Forming a dummy drain region by covering the channel formation region on the mold well with a photoresist film mask and implanting n-type impurity ions, and then, after the dummy drain region formation step, the p-type well
Of the device isolation regions formed on the semiconductor substrate,
Forming a photoresist film mask exposing the region
And further implant n-type impurity ions to form a dummy drain region.
Forming a connection portion for forming a connection portion electrically connected to the MOS transistor.
【請求項5】 接続部形成工程後、ゲート絶縁膜及びゲ
ート電極を形成し、更に、n型不純物イオンを注入し
て、ソース・ドレイン領域と、接続部上に形成され、高
濃度の不純物を有する高濃度不純物領域とを形成する工
程と、 次いで、層間絶縁膜を成膜し、更に、高濃度不純物領域
に接続するコンタクト配線を形成し、更に、コンタクト
配線に接続する配線を層間絶縁膜上に形成する工程とを
備えていることを特徴とする請求項に記載のMOSト
ランジスタの製造方法。
5. After the connecting portion forming step, a gate insulating film and a gate electrode are formed, and further, n-type impurity ions are implanted to form a source / drain region and a high concentration impurity formed on the connecting portion. Forming a high-concentration impurity region having, and then forming an interlayer insulating film, further forming a contact wiring connected to the high-concentration impurity region, and further forming a wiring connected to the contact wiring on the interlayer insulating film. 5. The method for manufacturing a MOS transistor according to claim 4 , further comprising the step of:
【請求項6】 n型不純物イオンがヒ素イオンであるこ
とを特徴とする請求項4又は5に記載のMOSトランジ
スタの製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the n-type impurity ions are arsenic ions.
【請求項7】 請求項1に記載のMOSトランジスタの
製造方法であって、 半導体基板上にn型ウェルを形成する工程と続いて、n
型ウェル上のチャネル形成領域をフォトレジスト膜マス
クで覆い、p型不純物イオンを注入することによりダミ
ードレイン領域を形成するダミードレイン領域形成工程
次いで、ダミードレイン領域形成工程後、n型ウェル
のうち、半導体基板に形成された素子分離領域の所定領
域を露出するフォトレジスト膜マスクを形成する工程
と、 更に、p型不純物イオンを注入し、ダミードレイン領域
に電気的に接続する接続部を形成する接続部形成工程と
を備えていることを特徴とするMOSトランジスタの製
造方法。
7. The method for manufacturing a MOS transistor according to claim 1, wherein the step of forming an n-type well on a semiconductor substrate is followed by a step of forming an n-type well.
Forming a dummy drain region by covering the channel formation region on the mold well with a photoresist film mask and implanting p-type impurity ions, and then, after the dummy drain region formation step, the n-type well
Of the device isolation regions formed on the semiconductor substrate,
Forming a photoresist film mask exposing the region
And further implant p-type impurity ions to form a dummy drain region.
Forming a connection portion for forming a connection portion electrically connected to the MOS transistor.
【請求項8】 接続部形成工程後、ゲート絶縁膜及びゲ
ート電極を形成し、更に、p型不純物イオンを注入し
て、ソース・ドレイン領域と、接続部上に形成され、高
濃度の不純物を有する高濃度不純物領域とを形成する工
程と、 次いで、層間絶縁膜を成膜し、更に、高濃度不純物領域
に接続するコンタクト配線を形成し、更に、コンタクト
配線に接続する配線を層間絶縁膜上に形成する工程とを
備えていることを特徴とする請求項に記載のMOSト
ランジスタの製造方法。
8. After the connecting portion forming step, a gate insulating film and a gate electrode are formed, and further, p-type impurity ions are implanted to form a source / drain region and a high-concentration impurity formed on the connecting portion. Forming a high-concentration impurity region having, and then forming an interlayer insulating film, further forming a contact wiring connected to the high-concentration impurity region, and further forming a wiring connected to the contact wiring on the interlayer insulating film. 8. The method of manufacturing a MOS transistor according to claim 7 , further comprising a step of forming the MOS transistor.
【請求項9】 請求項3に記載のMOSトランジスタの
製造方法であって、 半導体基板上に形成されたp型ウェル及びn型ウェルを
形成する工程と、 p型ウェル上のチャネル形成領域及びn型ウェルをフォ
トレジスト膜マスクで覆い、更に、n型不純物イオンを
注入することにより、n型ウェルに接続するダミードレ
イン領域をp型ウェル内に形成する工程と 次いで、n型ウェル上のチャネル形成領域及びp型ウェ
ルをフォトレジスト膜マスクで覆い、更に、p型不純物
イオンを注入することにより、p型ウェルに接続するダ
ミードレイン領域をn型ウェル内に形成する工程と を備
えていることを特徴とするMOSトランジスタの製造方
法。
9. The method for manufacturing a MOS transistor according to claim 3, wherein a p-type well and an n-type well formed on a semiconductor substrate are formed, and a channel formation region and n on the p-type well are formed. covering the mold wells in the photoresist film mask, further, by implanting n-type impurity ions, forming a dummy drain region connected to the n-type well in a p-type well, then the channel on n-type well Forming region and p-type wafer
Mask with a photoresist film mask, and further add a p-type impurity.
By implanting ions, a connection to the p-type well is made.
Forming a me-drain region in the n-type well .
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