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JP4354876B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description

本発明は、半導体装置に関し、特に寄生ダイオード動作時の電力損失を低減する高耐圧MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a high voltage MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) that reduces power loss when a parasitic diode operates.

半導体装置の素子間分離としては、以前からPN接合を利用した接合分離技術が多く使用されてきた。しかし、近年では、埋め込み絶縁膜を有するSOI(silicon on insulator)基板に、SOI基板表面から埋め込み絶縁膜まで届くトレンチを形成し、トレンチ内部に絶縁膜を形成する誘電体分離が用いられるようになってきている。特に一般的に分離を深く形成する必要のある高耐圧パワー分野の半導体装置においては、PN接合分離を用いると分離領域の面積が大きくなる欠点があったが、SOI−トレンチ分離を用いることで分離領域の面積縮小が可能となり、チップの小型化を図ることができるという利点がある。また、素子間のクロストークが無くなり、出力部である複数の高耐圧パワー素子と、その駆動回路部である複数の低耐圧素子とを、同一チップ内に形成することが容易になるという利点もある。以上のような利点から、特に多出力機能が要されるプラズマディスプレイ駆動用等の高耐圧パワーICにおいては、SOI−トレンチ分離を用いた製品の開発が活発である。   For isolation between elements of a semiconductor device, a junction isolation technique using a PN junction has been used for many years. However, in recent years, an SOI (silicon on insulator) substrate having a buried insulating film is formed with dielectric isolation in which a trench reaching from the surface of the SOI substrate to the buried insulating film is formed, and an insulating film is formed inside the trench. It is coming. In particular, in a semiconductor device in the field of high withstand voltage power that generally requires deep isolation, there is a disadvantage that the area of the isolation region becomes large when PN junction isolation is used, but isolation by using SOI-trench isolation. There is an advantage that the area of the region can be reduced and the chip can be reduced in size. In addition, there is an advantage that crosstalk between elements is eliminated, and it is easy to form a plurality of high withstand voltage power elements as output parts and a plurality of low withstand voltage elements as drive circuit parts in the same chip. is there. Because of the advantages as described above, development of products using SOI-trench isolation is active in high voltage power ICs for driving plasma displays and the like that particularly require a multi-output function.

図8は、プラズマディスプレイ駆動用のスキャンドライバーICの出力回路の一例を示す回路図である。
出力回路は、高耐圧パワー素子であるHP1及びHN1と、HP1及びHN1に形成された寄生ダイオードD1及びD2と、電源端子VDDHと、グランド端子VGNDと、低電圧入力端子Vinと、出力端子VOUTと、レベルシフタとから構成され、出力端子VOUTを通じてプラズマディスプレイパネルの放電セルに対して電圧を与える。ここで、HP1は高耐圧PチャネルMOSFETであり、HN1は高耐圧NチャネルMOSFETである。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of an output circuit of a scan driver IC for driving a plasma display.
The output circuit includes high voltage power devices HP1 and HN1, parasitic diodes D1 and D2 formed in HP1 and HN1, a power supply terminal VDDH, a ground terminal VGND, a low voltage input terminal Vin, and an output terminal VOUT. The level shifter is configured to apply a voltage to the discharge cells of the plasma display panel through the output terminal VOUT. Here, HP1 is a high breakdown voltage P-channel MOSFET, and HN1 is a high breakdown voltage N-channel MOSFET.

次に、このスキャンドライバーICで使用される高耐圧パワー素子について説明する。
図9は、高耐圧パワー素子である従来の高耐圧NチャネルMOSFETの構造の一例を示す図であり、全て図8におけるHN1に相当する。図9(a)は高耐圧NチャネルMOSFETの上面図であり、図9(b)は高耐圧NチャネルMOSFETの断面図(図9(a)のY−Oにおける断面図)である。
Next, a high withstand voltage power element used in the scan driver IC will be described.
FIG. 9 is a diagram showing an example of the structure of a conventional high voltage N-channel MOSFET which is a high voltage power element, and all corresponds to HN1 in FIG. FIG. 9A is a top view of the high breakdown voltage N-channel MOSFET, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the high breakdown voltage N-channel MOSFET (cross-sectional view taken along YO in FIG. 9A).

高耐圧NチャネルMOSFETは、SOI基板101と、SOI基板101上に形成されたゲート酸化膜111及び厚膜のLOCOS(local oxidation of silicon)酸化膜112と、LOCOS酸化膜112及びゲート酸化膜111に渡ってLOCOS酸化膜112の一部及びゲート酸化膜111上に形成されたゲート電極113とから構成される。   The high breakdown voltage N-channel MOSFET includes an SOI substrate 101, a gate oxide film 111 formed on the SOI substrate 101, a thick LOCOS (local oxidation of silicon) oxide film 112, a LOCOS oxide film 112, and a gate oxide film 111. A part of the LOCOS oxide film 112 and a gate electrode 113 formed on the gate oxide film 111 are formed.

SOI基板101は、シリコン基板102、埋め込み酸化膜103及びp型活性層104からなる。p型活性層104内には、SOI基板101表面に露出するようにp型ボディー領域105及びn型ドレインオフセット領域106が形成される。p型ボディー領域105内には、n型ソース領域107及びp型ボディーコンタクト領域108が形成され、n型ドレインオフセット領域106内には、n型ドレインバッファ領域109及びn型ドレイン領域110が形成される。この構造において、p型ボディー領域105とn型ドレインオフセット領域106との間には寄生ダイオードが形成される。この寄生ダイオードが特に今回の発明に関する部分である。 The SOI substrate 101 includes a silicon substrate 102, a buried oxide film 103, and a p-type active layer 104. A p-type body region 105 and an n-type drain offset region 106 are formed in the p-type active layer 104 so as to be exposed on the surface of the SOI substrate 101. An n + type source region 107 and a p + type body contact region 108 are formed in the p type body region 105, and an n type drain buffer region 109 and an n + type drain region 110 are formed in the n type drain offset region 106. Is formed. In this structure, a parasitic diode is formed between the p-type body region 105 and the n-type drain offset region 106. This parasitic diode is particularly relevant to the present invention.

ゲート酸化膜111は、SOI基板101表面のうち、チャネルとなる領域の上方に形成される。一方、LOCOS酸化膜112は、SOI基板101表面のうち、n型ソース領域107、p型ボディーコンタクト領域108及びn型ドレイン領域110が形成されない領域の上方であり、かつゲート酸化膜111が形成されない部分に形成される。 The gate oxide film 111 is formed above the region serving as a channel in the surface of the SOI substrate 101. On the other hand, the LOCOS oxide film 112 is above the surface of the SOI substrate 101 where the n + -type source region 107, the p + -type body contact region 108 and the n + -type drain region 110 are not formed, and the gate oxide film 111. Is formed in a portion where no is formed.

SOI基板101上面には、図9(a)に示されるように、n型ドレイン領域110を中心として外側にn型ソース領域107、p型ボディーコンタクト領域108及びゲート電極113が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成される。つまり、n型ソース領域107、p型ボディーコンタクト領域108及びゲート電極113によって形成される直線部及びその直線部両端の円弧部が、中心のn型ドレイン領域110を完全に取り囲む形状の上面パターンが形成される。これは、プラズマディスプレイパネルの放電セルに対して充放電を行う場合には電流能力が必要とされるため、ソースとドレインとの対向長を長くすることによって、限られた素子面積の中でもチャネル幅が大きくなるようにデバイス設計を行うことが一般的であるからである。 On the upper surface of the SOI substrate 101, as shown in FIG. 9A, an n + type source region 107, a p + type body contact region 108, and a gate electrode 113 are formed outside the n + type drain region 110 as a center. A racetrack-shaped top surface pattern is formed. In other words, the linear portion formed by the n + -type source region 107, the p + -type body contact region 108, and the gate electrode 113 and the arc portions at both ends of the linear portion completely surround the central n + -type drain region 110. A top pattern is formed. This is because current capacity is required when charging / discharging the discharge cells of the plasma display panel. Therefore, by increasing the facing length between the source and drain, the channel width is limited even within a limited device area. This is because it is common to design a device so as to be large.

なお、別の上面パターンを示す先行技術として、特許文献1に記載の技術がある。これは、デバイス動作時において円弧部で発生する電流集中を防止し、オン時の耐圧を向上させることを目的とするものであり、図10の上面図に示されるように、図9(a)の上面パターンから素子両端に存在する円弧部のn型ソース領域107を削除することで、上記目的を達成している。 In addition, there exists a technique of patent document 1 as a prior art which shows another upper surface pattern. The purpose of this is to prevent current concentration occurring in the arc portion during device operation and to improve the withstand voltage when turned on. As shown in the top view of FIG. 10, as shown in FIG. The above object is achieved by deleting the n + -type source region 107 of the arc portion existing at both ends of the element from the upper surface pattern.

次に、スキャンドライバーICの動作の一例について簡単に説明する。
プラズマディスプレイの駆動には、大きく分類して3つのステップが存在する。すなわち、全放電セルの電荷情報を均一にするための初期化期間、放電セルにデータを書き込むためのアドレス期間、及び放電を維持するための放電維持期間の3つのステップである。これらのステップを順次繰り返すことで、画像が表示される。駆動に際しては、スキャンドライバーICの他に、データドライバーICやサステインドライバーICも同時に使用される。3つのステップのうちの放電維持期間時に、図8に示した出力回路においては、HN1を通じてグランド端子VGNDから出力端子VOUTの向きに電流が引き抜かれる。このとき、HN1はオン状態であり、かつ、出力端子VOUTはLOWである。つまり、HN1はオン状態にあり、かつ、ソースに対してドレインの電位が低く保たれた状態となっている。この状態を、図9(b)の断面図を参照しながら説明する。
Next, an example of the operation of the scan driver IC will be briefly described.
There are three main steps for driving a plasma display. That is, there are three steps: an initialization period for making the charge information of all the discharge cells uniform, an address period for writing data in the discharge cells, and a discharge maintenance period for maintaining the discharge. An image is displayed by sequentially repeating these steps. In driving, in addition to the scan driver IC, a data driver IC and a sustain driver IC are simultaneously used. In the discharge sustain period of the three steps, in the output circuit shown in FIG. 8, current is drawn from the ground terminal VGND to the output terminal VOUT through HN1. At this time, HN1 is in an ON state, and the output terminal VOUT is LOW. That is, HN1 is in an on state, and the potential of the drain is kept low with respect to the source. This state will be described with reference to the cross-sectional view of FIG.

放電維持期間時にHN1を流れる電流は基本的に寄生ダイオードの順方向電流として流れる。この寄生ダイオードとは、図9(b)のp型ボディー領域105とn型ドレインオフセット領域106との間に形成される寄生ダイオードのことである。しかし、HN1がオン状態であることから、同時にチャネルを通る電流が存在する。よって、オン状態に伴うチャネル電流成分と、寄生ダイオード電流成分とによって構成された電流がトータル電流として流れることになる。一般的にダイオードは、アノード−カソード間に加わる順バイアスがビルトイン電圧を超えるとダイオード動作を開始して、ダイオード電流が順方向に流れる。したがって、HN1のソース−ドレイン間にバイアスが加わっても、寄生ダイオード両端に加わる電圧がビルトイン電圧に満たない場合にはチャネル電流のみが流れる。HN1がオン状態でチャネルが形成されていれば、寄生ダイオードが順方向動作を開始しない比較的低いバイアス状態においても、チャネルを通じた電流が流れるからである。そして、寄生ダイオード両端に加わる電圧がビルトイン電圧を超えた場合には、チャネル電流成分に寄生ダイオード電流が加わった電流が流れることになる。
特許第3473460号公報(第7項、第3図)
The current flowing through HN1 during the discharge sustain period basically flows as a forward current of the parasitic diode. This parasitic diode is a parasitic diode formed between the p-type body region 105 and the n-type drain offset region 106 in FIG. However, since HN1 is on, there is current through the channel at the same time. Therefore, a current constituted by the channel current component accompanying the ON state and the parasitic diode current component flows as a total current. In general, when a forward bias applied between the anode and the cathode exceeds a built-in voltage, the diode starts to operate and a diode current flows in the forward direction. Therefore, even if a bias is applied between the source and drain of HN1, only the channel current flows if the voltage applied across the parasitic diode is less than the built-in voltage. This is because if the channel is formed while HN1 is on, current flows through the channel even in a relatively low bias state where the parasitic diode does not start forward operation. When the voltage applied to both ends of the parasitic diode exceeds the built-in voltage, a current obtained by adding the parasitic diode current to the channel current component flows.
Japanese Patent No. 3473460 (Section 7, FIG. 3)

しかしながら、従来の高耐圧MOSFETをスキャンドライバーICの高耐圧パワー素子に使用して、放電維持期間時に寄生ダイオードを動作させると、ビルトイン電圧を超えてもダイオード動作せず、ダイオード動作を開始する電圧が大きく上昇するという問題が生じる。この点について、図11、図12及び図13を用いて説明する。   However, if a conventional high breakdown voltage MOSFET is used for the high breakdown voltage power element of the scan driver IC and the parasitic diode is operated during the discharge sustain period, the diode does not operate even if the built-in voltage is exceeded, and the voltage for starting the diode operation is The problem of rising significantly arises. This point will be described with reference to FIGS. 11, 12, and 13. FIG.

図11は、図9(a)及び(b)に示した従来の高耐圧MOSFETをスキャンドライバーICの高耐圧パワー素子として使用した際の、放電維持期間時におけるバイアス状態の一例を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing an example of a bias state during the discharge sustaining period when the conventional high voltage MOSFET shown in FIGS. 9A and 9B is used as a high voltage power element of the scan driver IC. .

図11から、放電維持期間時にはHN1がオン状態にあり、かつ、ソースに対するドレインの電位が低く保たれているため、出力回路にはHN1がオン状態であることに伴うチャネル電流成分(IA)と、寄生ダイオードD1の電流成分(IB)とによって構成された電流が存在することがわかる。このチャネル電流成分(IA)及び寄生ダイオードD1の電流成分(IB)について、図12を用いてさらに説明を加える。   From FIG. 11, since HN1 is in the on state during the discharge sustain period and the potential of the drain with respect to the source is kept low, the output circuit has a channel current component (IA) associated with HN1 being in the on state. It can be seen that there is a current constituted by the current component (IB) of the parasitic diode D1. The channel current component (IA) and the current component (IB) of the parasitic diode D1 will be further described with reference to FIG.

図12は、図11に示したバイアス状態におけるHN1のソース−ドレイン間電位差とソース−ドレイン間電流の関係を示す図である。図12において、実線はHN1がオン状態にある場合におけるものであり、破線はHN1がオフ状態にある場合におけるものである。   FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the source-drain potential difference and the source-drain current of HN1 in the bias state shown in FIG. In FIG. 12, the solid line is when HN1 is in the on state, and the broken line is when HN1 is in the off state.

図12から、HN1がオフ状態にある場合には、チャネル電流成分(IA)は存在せず、寄生ダイオードD1の電流成分(IB)のみの寄与であることから、通常のダイオードと同一の特性を示していることがわかる。つまり、ビルトイン電圧相当分の約0.7V付近から電流の急激な上昇が見られるのがわかる。一方、HN1がオン状態にある場合には、通常のダイオードと大きく特性が異なっているのがわかる。つまり、ビルトイン電圧相当分の約0.7Vの電圧を超えてもチャネル電流成分(IA)が単調に増加し続け、順方向ダイオード電圧(VF)に達すると、図中の点線に示されるように、寄生ダイオードD1がようやく動作を開始してダイオード電流成分(IB)が流れることがわかる。この動作原理について、図13を用いてさらに説明を加える。   From FIG. 12, when HN1 is in the off state, the channel current component (IA) does not exist, and only the current component (IB) of the parasitic diode D1 contributes. You can see that That is, it can be seen that a rapid increase in current is observed from about 0.7 V corresponding to the built-in voltage. On the other hand, when HN1 is in the ON state, it can be seen that the characteristics are greatly different from those of a normal diode. That is, when the voltage corresponding to the built-in voltage exceeds about 0.7V, the channel current component (IA) continues to increase monotonously and reaches the forward diode voltage (VF) as shown by the dotted line in the figure. It can be seen that the parasitic diode D1 finally starts to operate and the diode current component (IB) flows. This operation principle will be further described with reference to FIG.

図13(a)は従来の高耐圧MOSFETの上面図であり、図13(b)及び(c)は高耐圧MOSFETの断面図(図13(a)のY−Oにおける断面図)である。図13(b)において、破線は放電維持期間時の寄生ダイオードD1の順方向動作開始後における電流分布を示している。また、図13(c)において、破線は放電維持期間時の寄生ダイオードD1の順方向動作開始前における電流分布を示し、実線はそのときの電位分布を示している。   FIG. 13A is a top view of a conventional high voltage MOSFET, and FIGS. 13B and 13C are cross-sectional views of the high voltage MOSFET (a cross-sectional view taken along YO in FIG. 13A). In FIG. 13B, the broken line indicates the current distribution after the forward operation of the parasitic diode D1 is started during the discharge sustain period. In FIG. 13C, the broken line indicates the current distribution before the start of the forward operation of the parasitic diode D1 during the discharge sustain period, and the solid line indicates the potential distribution at that time.

図13(c)から、順方向ダイオード電圧(VF)より低いソース−ドレイン間電位差において、すでにチャネル電流成分(IA)が存在しており、寄生ダイオードD1の順方向動作開始前にチャネル電流に起因した電位分布が素子内に生じているのがわかる。そして、そのチャネル電流は、電流に垂直な電位分布をソース−ドレイン間に形成しているのがわかる。このとき、寄生ダイオードD1を形成するPN接合面を大きく二分、つまりゲート電極113下付近の垂直面と、ドレイン側まで延びる底面とに分けた場合、垂直面付近のチャネル電流による電位分布は、ほぼソース電位に近い値に保持されており、PN接合に電位差が生じない。また、底面のPN接合面については、接合面に対して電位分布が垂直に生じており、やはりPN接合に電位差が生じない。これが、ソース−ドレイン間にビルトイン電圧相当分の電位差を印加しても、寄生ダイオードD1が順方向動作を開始しない直接の要因である。しかし、さらに大きな電位差がソース−ドレイン間に印加されると、寄生ダイオードD1のPN接合にも順方向動作しうる電位差が生じるようになり、この瞬間に寄生ダイオードD1の電流成分(IB)が急激に流れ始める。この寄生ダイオードD1の電流成分(IB)が流れ始める電圧が、図12に示した順方向ダイオード電圧(VF)である。   From FIG. 13 (c), the channel current component (IA) already exists in the source-drain potential difference lower than the forward diode voltage (VF), and is caused by the channel current before the start of the forward operation of the parasitic diode D1. It can be seen that the generated potential distribution occurs in the element. It can be seen that the channel current forms a potential distribution perpendicular to the current between the source and drain. At this time, when the PN junction surface forming the parasitic diode D1 is roughly divided into two, that is, a vertical surface near the gate electrode 113 and a bottom surface extending to the drain side, the potential distribution due to the channel current near the vertical surface is approximately It is held at a value close to the source potential, and no potential difference occurs at the PN junction. Further, regarding the PN junction surface on the bottom surface, the potential distribution is perpendicular to the junction surface, and no potential difference is generated in the PN junction. This is a direct factor that the parasitic diode D1 does not start the forward operation even when a potential difference corresponding to the built-in voltage is applied between the source and the drain. However, when a larger potential difference is applied between the source and the drain, a potential difference capable of forward operation also occurs at the PN junction of the parasitic diode D1, and the current component (IB) of the parasitic diode D1 suddenly increases at this moment. Begins to flow. The voltage at which the current component (IB) of the parasitic diode D1 starts to flow is the forward diode voltage (VF) shown in FIG.

ここで、図10に示した別の従来例の構造を取り上げてみる。図10の構造は、素子両端の円弧部領域のソースを削除しているため、円弧部においては基本的にチャネル電流が存在しない。そのため、円弧部においてはビルトイン電圧を超えると、寄生ダイオードが動作を開始するはずである。しかし、実際には、円弧部の占める面積は直線部の面積に比べると非常に小さい上に、直線部からのチャネル電流の回り込みが存在することから、ダイオード動作を開始する電圧は大きく上昇する。   Here, the structure of another conventional example shown in FIG. 10 will be taken up. In the structure of FIG. 10, since the source of the arc region at both ends of the element is deleted, basically no channel current exists in the arc portion. Therefore, when the built-in voltage is exceeded in the arc portion, the parasitic diode should start operating. However, in actuality, the area occupied by the arc portion is very small compared to the area of the straight line portion, and the channel current wraps around from the straight line portion, so that the voltage for starting the diode operation greatly increases.

以上のようなメカニズムによって、従来の高耐圧MOSFETでは、放電維持期間時に寄生ダイオードを動作させると、ダイオード動作を開始する電圧が大きく上昇する。よって、このダイオードを通って電流を流させるのに余分な電圧が必要となり、寄生ダイオードの電力損失が増加するという問題が生じる。   Due to the above mechanism, in the conventional high voltage MOSFET, when the parasitic diode is operated during the discharge sustain period, the voltage for starting the diode operation greatly increases. Therefore, an extra voltage is required to pass a current through the diode, causing a problem that power loss of the parasitic diode increases.

一方で、この問題を回避する方法として、高耐圧MOSFETと並列に外部ダイオードを形成する方法が考えられる。しかし、別にダイオードを形成すると、そのダイオードを個別に分離するための分離領域が余分に必要となる等の理由から、寄生ダイオードを利用する場合に比べて、素子面積が大きくなる。   On the other hand, as a method of avoiding this problem, a method of forming an external diode in parallel with the high voltage MOSFET can be considered. However, if a diode is formed separately, the element area becomes larger compared to the case where a parasitic diode is used because an extra isolation region for separating the diode is required.

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、寄生ダイオードの電力損失を抑制する半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device that suppresses power loss of a parasitic diode.

上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、半導体基板にゲート電極、ソース領域及びドレイン領域から構成されるトランジスタが形成された半導体装置であって、前記半導体基板は、素子分離領域を有するSOI基板であり、前記素子分離領域は、前記半導体基板上面において、前記トランジスタを完全に取り囲んでおり、前記ゲート電極は、前記半導体基板上面において前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方である第1領域を取り囲むように形成された円弧部及び直線部を有し、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の他方である第2領域は、前記直線部の一部に沿って形成され、前記直線部の他部に沿って形成されない構造であって、前記直線部の一部以外の他部及び前記円弧部の長さは、前記第1領域と前記第2領域との間の距離の4倍以上であることを特徴とする。ここで、本発明は、半導体基板にゲート電極、LOCOS酸化膜、ゲート酸化膜、ソース領域及びドレイン領域から構成されるトランジスタが形成された半導体装置であって、前記半導体基板は、素子分離領域を有するSOI基板であり、前記素子分離領域は、前記半導体基板上面において、前記トランジスタを完全に取り囲んでおり、前記ゲート電極と、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方である第1領域とは、前記半導体基板上面において、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の他方である第2領域を取り囲むように形成された円弧部及び直線部を有し、前記直線部の一部のゲート電極は、前記LOCOS酸化膜上に形成され、前記直線部の一部以外の他部及び前記円弧部のゲート電極は、前記LOCOS酸化膜及び前記ゲート酸化膜上に形成される構造であって、前記直線部の一部以外の他部及び前記円弧部の長さは、前記第1領域と前記第2領域との間の距離の4倍以上であることを特徴とする半導体装置とすることもできるし、半導体基板にゲート電極、ソース領域及びドレイン領域から構成されるトランジスタが形成された半導体装置であって、前記半導体基板は、素子分離領域を有するSOI基板であり、前記素子分離領域は、前記半導体基板上面において、前記トランジスタを完全に取り囲んでおり、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方である第1領域は、前記半導体基板上面において前記ソース領域及び前記ドレイン領域の他方である第2領域を取り囲むように形成された円弧部及び直線部を有し、前記ゲート電極は、前記直線部の一部に沿って形成され、前記直線部の一部以外の他部及び前記円弧部に沿って形成されない構造であって、前記直線部の一部以外の他部及び前記円弧部の長さは、前記第1領域と前記第2領域との間の距離の4倍以上であることを特徴とする半導体装置とすることもできる。また、前記第1領域は、ドレイン領域であってもよい。また、前記半導体基板上面には、前記第1領域を中心として外側に前記ゲート電極が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成されてもよいし、前記半導体基板上面には、櫛形状の前記第1領域及び前記ゲート電極の指状部が互い組み合わさるように対向して形成された形状の上面パターンが形成され、前記指状部の先端部及び前記指状部間の谷部は、曲率を有してもよい。また、前記トランジスタは、さらに、前記ドレイン領域を取り囲むドレインオフセット領域を有してもよいし、前記半導体基板は、素子分離領域を有するSOI基板であり、前記素子分離領域は、前記半導体基板上面において、前記トランジスタを完全に取り囲んでもよい。 In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention is a semiconductor device in which a transistor including a gate electrode, a source region, and a drain region is formed on a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate includes an element isolation region. The element isolation region completely surrounds the transistor on the upper surface of the semiconductor substrate, and the gate electrode is one of the source region and the drain region on the upper surface of the semiconductor substrate. A second region, which is the other of the source region and the drain region, is formed along a part of the linear portion, and includes the other of the linear portion. a structure that is not formed along the section, the other section and length of the arc portion other than a portion of the straight portion, the second region and the first region Characterized in that it is more than four times of the distance between the. Here, the present invention is a semiconductor device in which a transistor including a gate electrode, a LOCOS oxide film, a gate oxide film, a source region, and a drain region is formed on a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate includes an element isolation region. The element isolation region completely surrounds the transistor on the upper surface of the semiconductor substrate, and the gate electrode and the first region that is one of the source region and the drain region are An upper surface of the semiconductor substrate has an arc portion and a straight portion formed so as to surround the second region which is the other of the source region and the drain region, and a part of the gate electrode of the straight portion has the LOCOS oxide film formed thereon, the gate electrode of the other portions and the arcuate portions other than the portion of the straight portion, the LOCOS oxide film and the gate In a structure formed on the oxide film, the other portion and the length of the arc portion other than a portion of the straight portion, or 4 times the distance between the first region and the second region The semiconductor device may be a semiconductor device including a transistor including a gate electrode, a source region, and a drain region formed on a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate includes an element isolation region. The element isolation region completely surrounds the transistor on the upper surface of the semiconductor substrate, and the first region that is one of the source region and the drain region is the source on the upper surface of the semiconductor substrate. An arc portion and a straight portion formed so as to surround the second region which is the other of the region and the drain region, and the gate electrode extends along a part of the straight portion. Formed Te, wherein a other part and not formed along the arc portion structure other than a portion of the linear portion, the other portion and the length of the arc portion other than a portion of said straight portion, said first The semiconductor device may be characterized in that it is at least four times the distance between the region and the second region . The first region may be a drain region. In addition, a racetrack-shaped top pattern in which the gate electrode is formed outside the first region may be formed on the semiconductor substrate top surface, and the comb-shaped top pattern may be formed on the semiconductor substrate top surface. An upper surface pattern having a shape formed so as to be opposed to each other so that the first region and the finger-like portions of the gate electrode are combined with each other is formed, and the tip portion of the finger-like portion and the valley portion between the finger-like portions have a curvature. You may have. The transistor may further include a drain offset region surrounding the drain region, the semiconductor substrate is an SOI substrate having an element isolation region, and the element isolation region is formed on an upper surface of the semiconductor substrate. The transistor may be completely surrounded.

これによって、ダイオードとして機能する部分を広範囲にわたって形成することができ、またトランジスタとして機能する部分からの電流回り込みを抑制することができる。よって、オン状態で寄生ダイオードを動作させる場合においても、チャネル電流による電位分布が寄生ダイオードに形成されることがないので、寄生ダイオードのダイオード特性を通常のダイオードと同等にする半導体装置を実現することができる。つまり、寄生ダイオードの電力損失を抑制する半導体装置を実現することができる。   As a result, a portion functioning as a diode can be formed over a wide range, and current flow from a portion functioning as a transistor can be suppressed. Therefore, even when the parasitic diode is operated in the on state, the potential distribution due to the channel current is not formed in the parasitic diode, so that a semiconductor device in which the diode characteristics of the parasitic diode are equivalent to those of a normal diode is realized. Can do. That is, a semiconductor device that suppresses power loss of the parasitic diode can be realized.

また、前記直線部の他部及び前記円弧部の長さは、前記第1領域と前記第2領域との間の距離の4倍以上であってもよい。
これによって、寄生ダイオードの順方向ダイオード電圧を通常のダイオードと同等、つまり、ビルトイン電圧相当分の電圧とほぼ同一にすることができるので、寄生ダイオードの電力損失をさらに抑制する半導体装置を実現することができる。
Further, the length of the other part of the linear part and the arc part may be four times or more the distance between the first area and the second area.
As a result, the forward diode voltage of the parasitic diode can be made equal to that of a normal diode, that is, almost the same as the voltage equivalent to the built-in voltage, so that a semiconductor device that further suppresses the power loss of the parasitic diode is realized. Can do.

また、前記円弧部のゲート電極は、前記LOCOS酸化膜上に形成されてもよい。
これによって、寄生ダイオードの電力損失を抑制する半導体装置を実現することができる。
The gate electrode of the arc portion may be formed on the LOCOS oxide film.
As a result, a semiconductor device that suppresses power loss of the parasitic diode can be realized.

また、前記ゲート電極は、前記円弧部に沿って形成されず、かつ前記円弧部の第1領域と第2領域の間が前記LOCOS酸化膜で形成され、前記円弧部の第1領域と第2領域との間の距離は、前記直線部の他部の第1領域と第2領域との間の距離よりも短くてもよい。   Further, the gate electrode is not formed along the arc portion, and is formed by the LOCOS oxide film between the first region and the second region of the arc portion, and the first region and the second region of the arc portion are formed. The distance between the regions may be shorter than the distance between the first region and the second region in the other part of the linear portion.

これによって、寄生ダイオードの電流能力を向上させ、また、素子面積を縮小する半導体装置を実現することができる。   As a result, it is possible to realize a semiconductor device that improves the current capability of the parasitic diode and reduces the element area.

本発明に係る半導体装置によれば、出力素子としての電流能力の犠牲を小さくしつつ、寄生ダイオードの電力損失を抑制することができる。また、寄生ダイオードの電流能力を向上させ、また、素子面積を縮小することができる。   According to the semiconductor device of the present invention, it is possible to suppress the power loss of the parasitic diode while reducing the sacrifice of the current capability as the output element. Further, the current capability of the parasitic diode can be improved, and the element area can be reduced.

よって、本発明により、寄生ダイオードの電力損失を抑制する半導体装置を提供することが可能となり、実用的価値は極めて高い。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device that suppresses power loss of a parasitic diode, and its practical value is extremely high.

以下、本発明の実施の形態における半導体装置について、図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
図1(a)は、第1の実施の形態における高耐圧MOSFETの上面図であり、図1(b)は高耐圧MOSFETの断面図(図1(a)のY−Oにおける断面図)であり、図1(c)は高耐圧MOSFETの断面図(図1(a)のY1−X1における断面図)である。
Hereinafter, semiconductor devices according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1A is a top view of the high breakdown voltage MOSFET in the first embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the high breakdown voltage MOSFET (a cross-sectional view taken along YO in FIG. 1A). FIG. 1C is a cross-sectional view of the high breakdown voltage MOSFET (cross-sectional view taken along Y1-X1 in FIG. 1A).

高耐圧MOSFETは、SOI基板1と、SOI基板1上に形成されたゲート酸化膜11及び厚膜のLOCOS酸化膜12と、LOCOS酸化膜12及びゲート酸化膜11に渡ってLOCOS酸化膜12の一部及びゲート酸化膜11上に形成されたゲート電極13とから構成される。このとき、高耐圧MOSFETの外周は、トレンチ内部に絶縁膜が形成されてなるトレンチ素子分離領域14で取り囲まれている。   The high voltage MOSFET includes an SOI substrate 1, a gate oxide film 11 and a thick LOCOS oxide film 12 formed on the SOI substrate 1, and a LOCOS oxide film 12 over the LOCOS oxide film 12 and the gate oxide film 11. And a gate electrode 13 formed on the gate oxide film 11. At this time, the outer periphery of the high voltage MOSFET is surrounded by a trench element isolation region 14 in which an insulating film is formed inside the trench.

SOI基板1は、シリコン基板2、埋め込み酸化膜3及びp型活性層4からなり、p型活性層4内には、SOI基板1表面に露出するようにp型ボディー領域5及びn型ドレインオフセット領域6が形成される。n型ドレインオフセット領域6内には、n型ドレインバッファ領域9及びn型ドレイン領域10が形成される。この構造において、p型ボディー領域5とn型ドレインオフセット領域6との間には寄生ダイオードが形成される。 The SOI substrate 1 includes a silicon substrate 2, a buried oxide film 3, and a p-type active layer 4. Within the p-type active layer 4, a p-type body region 5 and an n-type drain offset are exposed to the surface of the SOI substrate 1. Region 6 is formed. An n-type drain buffer region 9 and an n + -type drain region 10 are formed in the n-type drain offset region 6. In this structure, a parasitic diode is formed between the p-type body region 5 and the n-type drain offset region 6.

ここで、SOI基板1は、トランジスタとして機能する第1の部分(図1(a)における(A))と、ダイオードとして機能する第2の部分(図1(a)における(B))とで異なる構造のp型ボディー領域5を有する。つまり、第1の部分のSOI基板1は、図1(b)に示されるように、内部にn型ソース領域7及びp型ボディーコンタクト領域8が形成されたp型ボディー領域5を有する。第2の部分のSOI基板1は、図1(c)に示されるように、内部にp型ボディーコンタクト領域8だけが形成されたp型ボディー領域5を有する。 Here, the SOI substrate 1 includes a first portion that functions as a transistor ((A) in FIG. 1A) and a second portion that functions as a diode ((B) in FIG. 1A). The p-type body region 5 has a different structure. That is, the SOI substrate 1 of the first portion has a p-type body region 5 in which an n + -type source region 7 and a p + -type body contact region 8 are formed, as shown in FIG. 1B. . The SOI substrate 1 of the second part has a p-type body region 5 in which only a p + -type body contact region 8 is formed, as shown in FIG.

ゲート酸化膜11は、SOI基板1表面のうち、p型ボディー領域5を含むチャネルとなる領域の上方に形成される。
LOCOS酸化膜12は、SOI基板1表面のうち、n型ソース領域7、p型ボディーコンタクト領域8及びn型ドレイン領域10が形成されていない領域の上方であり、かつゲート酸化膜11が形成されていない部分に形成される。
Gate oxide film 11 is formed above the surface of SOI substrate 1 above the region that becomes the channel including p-type body region 5.
The LOCOS oxide film 12 is above the region of the SOI substrate 1 where the n + -type source region 7, the p + -type body contact region 8 and the n + -type drain region 10 are not formed, and the gate oxide film 11. It is formed in the part where is not formed.

SOI基板1上面には、図1(a)に示されるように、n型ドレイン領域10を中心として外側にp型ボディー領域5及びゲート電極13が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成される。つまり、p型ボディー領域5及びゲート電極13によって形成される直線部及びその直線部両端の円弧部が、中心のn型ドレイン領域10を完全に取り囲む形状の上面パターンが形成される。このとき、第1の部分のp型ボディー領域5は、SOI基板1上面において、レーストラック形状の直線部の一部を形成する。一方、第2の部分のp型ボディー領域5は、レーストラック形状の直線部の他部及び円弧部を形成する。よって、n型ソース領域7は、レーストラック形状の直線部の一部においてのみ存在し、直線部の他部及び円弧部においては存在しない。 On the top surface of the SOI substrate 1, as shown in FIG. 1A, a racetrack-shaped top surface pattern is formed in which a p-type body region 5 and a gate electrode 13 are formed outside the n + -type drain region 10. Is done. That is, an upper surface pattern is formed in such a shape that the linear portion formed by the p-type body region 5 and the gate electrode 13 and the arc portions at both ends of the linear portion completely surround the central n + -type drain region 10. At this time, the p-type body region 5 of the first portion forms a part of the racetrack-shaped straight portion on the upper surface of the SOI substrate 1. On the other hand, the p-type body region 5 of the second part forms the other part of the racetrack-shaped straight part and the arc part. Therefore, the n + -type source region 7 exists only in a part of the straight part of the racetrack shape, and does not exist in the other part of the straight part and the arc part.

ここで、n+型ソース領域7が存在しない直線部の他部及び円弧部の長さ(図1(a)における(C))は、n+型ソース領域7とn+型ドレイン領域10との間の距離(図1(a)における(D))の4倍以上である。 Here, the length of the other part of the straight line portion where the n + -type source region 7 does not exist and the length of the arc portion ((C) in FIG. 1 (a)) are the values of the n + -type source region 7 and the n + -type drain region 10. It is 4 times or more of the distance ((D) in Fig.1 (a)).

次に、寄生ダイオードの順方向ダイオード電圧(VF)と、n+型ソース領域7が存在しない直線部の他部及び円弧部の長さとの間の定量的な関係について言及する。
図2は、数値(X)を変化させた場合の寄生ダイオードの順方向ダイオード電圧(VF)の変化を示す図である。なお、数値(X)は、直線部の他部及び円弧部の長さを、n+型ソース領域7とn+型ドレイン領域10との間の距離で割って算出される値である。
Next, a quantitative relationship between the forward diode voltage (VF) of the parasitic diode and the length of the other part of the linear part where the n + type source region 7 does not exist and the length of the arc part will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating a change in the forward diode voltage (VF) of the parasitic diode when the numerical value (X) is changed. The numerical value (X) is a value calculated by dividing the length of the other part of the straight line part and the arc part by the distance between the n + type source region 7 and the n + type drain region 10.

図2に示されるように、直線部の他部及び円弧部の長さが短いと順方向ダイオード電圧(VF)が高くなり、逆にその長さが長くなるにつれて順方向ダイオード電圧(VF)が低くなることが分かる。さらに、数値(X)が4程度になると、順方向ダイオード電圧(VF)はオフ状態での順方向ダイオード電圧とほぼ同一になり、それ以上ではほぼ一定値となることが分かる。つまり、直線部の他部及び円弧部の長さが、n+型ソース領域7とn+型ドレイン領域10との間の距離の4倍以上となった場合に、寄生ダイオードのダイオード特性が通常のダイオードと同等になることがわかる。 As shown in FIG. 2, the forward diode voltage (VF) increases when the length of the other part of the linear portion and the arc portion is short, and conversely, the forward diode voltage (VF) increases as the length increases. It turns out that it becomes low. Further, it can be seen that when the numerical value (X) is about 4, the forward diode voltage (VF) is almost the same as the forward diode voltage in the off state, and is almost constant beyond that. That is, when the length of the other part of the straight part and the arc part is four times the distance between the n + -type source region 7 and the n + -type drain region 10, the diode characteristics of the parasitic diode are usually It can be seen that this is equivalent to the diode.

以上のように本実施の形態の高耐圧MOSFETによれば、n+型ソース領域7はレーストラック形状の円弧部から直線部の他部に至るまで十分に削除される。よって、ダイオードとして特化させた部分をSOI基板1に広範囲にわたって形成することができ、かつn+型ソース領域7が存在する直線部からの電流回り込みを抑制することができる。したがって、オン状態で寄生ダイオードを動作させる場合においても、チャネル電流による電位分布が寄生ダイオードに形成されず、ダイオード動作を開始する電圧の上昇を防止することができるので、本実施の形態の高耐圧MOSFETは、寄生ダイオードのダイオード特性を通常のダイオードと同等にすることができる。つまり、寄生ダイオードの電力損失を抑制することができる。 As described above, according to the high breakdown voltage MOSFET of the present embodiment, the n + type source region 7 is sufficiently deleted from the arc portion of the racetrack shape to the other portion of the linear portion . Therefore, a portion specialized as a diode can be formed over a wide range on the SOI substrate 1, and current wraparound from a straight portion where the n + -type source region 7 exists can be suppressed. Therefore, even when the parasitic diode is operated in the ON state, the potential distribution due to the channel current is not formed in the parasitic diode, and the rise of the voltage for starting the diode operation can be prevented. MOSFET can make the diode characteristic of a parasitic diode equivalent to a normal diode. That is, the power loss of the parasitic diode can be suppressed.

また、本実施の形態の高耐圧MOSFETは、円弧部を形成するp型ボディー領域5を利用して、ダイオードとして機能する部分をSOI基板1に形成する。しかし、円弧部を形成するp型ボディー領域5を利用して、トランジスタとして機能する部分をSOI基板1に形成する場合には、円弧部において電界強度が強くなるため、耐圧を確保する目的で、円弧部のn型ソース領域7とn型ドレイン領域10との間の距離を長く設定する必要がある。よって、本実施の形態の高耐圧MOSFETは、抵抗成分が大きく、電流能力が低いトランジスタを犠牲にしてダイオードとして機能する部分を確保するので、出力素子としての電流能力の犠牲を小さくしつつ、寄生ダイオードの電力損失を抑制することができる。 Further, in the high voltage MOSFET of the present embodiment, a portion functioning as a diode is formed on the SOI substrate 1 using the p-type body region 5 that forms the arc portion. However, when the p-type body region 5 that forms the arc portion is used to form a portion that functions as a transistor on the SOI substrate 1, the electric field strength is increased in the arc portion. It is necessary to set a long distance between the n + type source region 7 and the n + type drain region 10 in the arc portion. Therefore, the high voltage MOSFET according to the present embodiment secures a portion that functions as a diode at the expense of a transistor having a large resistance component and a low current capability. The power loss of the diode can be suppressed.

なお、本実施の形態の高耐圧MOSFETにおいて、SOI基板1上面には、ゲート電極13がn+型ドレイン領域10を完全に取り囲む形状、つまりレーストラック形状の上面パターンが形成されるとした。しかし、図3の高耐圧MOSFETの上面図に示されるように、SOI基板1上面には、n+型ドレイン領域10及びゲート電極13が互いに他方を取り囲む形状、つまり櫛形状のn+型ドレイン領域10及びゲート電極13の互いの指状部が組み合わさるように対向して形成された形状の上面パターンが形成されても構わない。このとき、第1の部分(図3における(A))のp型ボディー領域5は、SOI基板1上面において、櫛形状の直線部に沿って形成され、第2の部分(図3における(B))のp型ボディー領域5は、櫛形状の直線部の他部、曲率を有する指状部の先端部及び谷部に沿って形成される。ここで、n+型ソース領域7が存在しない直線部の他部、指状部の先端部及び谷部の長さ(図3における(C))は、n+型ソース領域7とn+型ドレイン領域10との間の距離(図3における(D))の4倍以上とされる。これによって、レーストラック形状の上面パターンが形成される場合と同様に、n+型ソース領域7とn+型ドレイン領域10との対向長を長くしてチャネル幅を大きくし、MOSFETとしての電流能力を向上させることができる。 In the high breakdown voltage MOSFET of the present embodiment, a shape in which the gate electrode 13 completely surrounds the n + -type drain region 10, that is, a racetrack-shaped top pattern is formed on the top surface of the SOI substrate 1. However, as shown in the top view of the high breakdown voltage MOSFET of FIG. 3, the n + -type drain region 10 and the gate electrode 13 surround the other, that is, the comb-shaped n + -type drain region on the top surface of the SOI substrate 1. An upper surface pattern having a shape formed so as to face each other so that the finger portions of the gate electrode 10 and the gate electrode 13 are combined may be formed. At this time, the p-type body region 5 of the first portion ((A) in FIG. 3) is formed along the comb-shaped linear portion on the upper surface of the SOI substrate 1, and the second portion ((B in FIG. 3) The p-type body region 5)) is formed along the other part of the comb-shaped linear part, the tip part and the valley part of the finger-like part having curvature. Here, the length of the other part of the straight part where the n + type source region 7 does not exist, the tip part of the finger-like part, and the valley part ((C) in FIG. 3) is the same as the n + type source region 7 and the n + type. The distance between the drain region 10 and the drain region 10 ((D) in FIG. 3) is four times or more. As a result, as in the case where the racetrack-shaped top surface pattern is formed, the channel length is increased by increasing the opposing length between the n + -type source region 7 and the n + -type drain region 10, and the current capability as a MOSFET is increased. Can be improved.

また、本実施の形態の高耐圧MOSFETにおいて、第1の部分のp型ボディー領域5は、SOI基板1上面でレーストラック形状の直線部の一部を形成し、第2の部分のp型ボディー領域5は、レーストラック形状の直線部の他部及び円弧部を形成するとした。つまり、第1の部分のp型ボディー領域5のn+型ドレイン領域10と対向する部分は、SOI基板1上面で直線状の外周のみを有し、第2の部分のp型ボディー領域5のn+型ドレイン領域10と対向する部分は、円弧状の外周及び直線状の外周を有するとした。しかし、図4の高耐圧MOSFETの上面図に示されるように、第1の部分(図4における(A))のp型ボディー領域5は、SOI基板1上面でレーストラック形状の直線部の一部及び円弧部を形成し、第2の部分(図4における(B))のp型ボディー領域5は、レーストラック形状の直線部の他部を形成しても構わない。つまり、第1の部分のp型ボディー領域5のn+型ドレイン領域10と対向する部分は、SOI基板1上面で円弧状の外周及び直線状の外周を有し、第2の部分のp型ボディー領域5のn+型ドレイン領域10と対向する部分は、直線状の外周のみを有しても構わない。このとき、n+型ソース領域7が存在しない直線部の他部の長さ(図4における(C))は、n+型ソース領域7とn+型ドレイン領域10との間の距離(図4における(D))の4倍以上とされる。 In the high breakdown voltage MOSFET of the present embodiment, the first portion of the p-type body region 5 forms part of the racetrack-shaped straight portion on the upper surface of the SOI substrate 1 and the second portion of the p-type body region 5. The region 5 is assumed to form the other part of the racetrack-shaped straight part and the arc part. That is, the portion of the first portion p-type body region 5 facing the n + -type drain region 10 has only a linear outer periphery on the upper surface of the SOI substrate 1, and the second portion of the p-type body region 5 The portion facing the n + -type drain region 10 has an arcuate outer periphery and a linear outer periphery. However, as shown in the top view of the high breakdown voltage MOSFET in FIG. 4, the p-type body region 5 in the first portion ((A) in FIG. 4) is one of the racetrack-shaped linear portions on the top surface of the SOI substrate 1. The p-type body region 5 of the second portion ((B) in FIG. 4) may form the other portion of the racetrack-shaped linear portion. That is, the portion of the first portion p-type body region 5 facing the n + -type drain region 10 has an arcuate outer periphery and a linear outer periphery on the upper surface of the SOI substrate 1, and the second portion p-type. The part of the body region 5 facing the n + -type drain region 10 may have only a linear outer periphery. At this time, the length of the other part of the straight line portion where the n + type source region 7 does not exist ((C) in FIG. 4) is the distance between the n + type source region 7 and the n + type drain region 10 (see FIG. 4 (D)) is 4 times or more.

同様に、図3に示される高耐圧MOSFETにおいて、第1の部分のp型ボディー領域5は、SOI基板1上面で櫛形状の直線部の一部、指状部の先端部及び谷部に沿って形成され、第2の部分のp型ボディー領域5は、櫛形状の直線部の他部に沿って形成されても構わない。   Similarly, in the high breakdown voltage MOSFET shown in FIG. 3, the p-type body region 5 of the first portion is along a part of the comb-shaped linear portion, the tip portion of the finger-like portion, and the trough portion on the upper surface of the SOI substrate 1. The p-type body region 5 of the second part may be formed along the other part of the comb-shaped linear part.

(第2の実施形態)
図5(a)は、第2の実施の形態における高耐圧MOSFETの上面図であり、図5(b)は高耐圧MOSFETの断面図(図5(a)のY−Oにおける断面図)であり、図5(c)は高耐圧MOSFETの断面図(図5(a)のY1−X1における断面図)である。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 5A is a top view of the high voltage MOSFET in the second embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the high voltage MOSFET (a cross-sectional view taken along YO in FIG. 5A). FIG. 5C is a cross-sectional view of the high voltage MOSFET (cross-sectional view taken along Y1-X1 in FIG. 5A). The following description will focus on differences from the first embodiment.

高耐圧MOSFETは、SOI基板21と、ゲート酸化膜24及びLOCOS酸化膜22と、ゲート電極23とから構成される。このとき、高耐圧MOSFETの外周は、トレンチ素子分離領域14で取り囲まれている。   The high voltage MOSFET includes an SOI substrate 21, a gate oxide film 24 and a LOCOS oxide film 22, and a gate electrode 23. At this time, the outer periphery of the high voltage MOSFET is surrounded by the trench element isolation region 14.

SOI基板21は、シリコン基板2、埋め込み酸化膜3及びp型活性層4からなり、p型活性層4内には、p型ボディー領域25及びn型ドレインオフセット領域6が形成される。n型ドレインオフセット領域6内には、n型ドレインバッファ領域9及びn型ドレイン領域10が形成され、p型ボディー領域25内には、n型ソース領域7及びp型ボディーコンタクト領域8が形成される。この構造において、p型ボディー領域25とn型ドレインオフセット領域6との間には寄生ダイオードが形成される。 The SOI substrate 21 includes a silicon substrate 2, a buried oxide film 3, and a p-type active layer 4, and a p-type body region 25 and an n-type drain offset region 6 are formed in the p-type active layer 4. An n-type drain buffer region 9 and an n + -type drain region 10 are formed in the n-type drain offset region 6, and an n + -type source region 7 and a p + -type body contact region 8 are formed in the p-type body region 25. Is formed. In this structure, a parasitic diode is formed between the p-type body region 25 and the n-type drain offset region 6.

ここで、SOI基板21は、図5(b)に示されるように、上面にゲート酸化膜24及びLOCOS酸化膜22を介してゲート電極23が形成された部分、すなわちトランジスタとして機能する第1の部分(図5(a)における(A))と、図5(c)に示されるように、上面にLOCOS酸化膜22を介してゲート電極23が形成された部分、すなわちダイオードとして機能する第2の部分(図5(a)における(B))とを有する。   Here, as shown in FIG. 5B, the SOI substrate 21 is a portion where the gate electrode 23 is formed on the upper surface via the gate oxide film 24 and the LOCOS oxide film 22, that is, a first that functions as a transistor. A part ((A) in FIG. 5A) and a part in which the gate electrode 23 is formed on the upper surface through the LOCOS oxide film 22, as shown in FIG. 5C, that is, a second functioning as a diode. (B in FIG. 5A).

ゲート酸化膜24は、第1の部分のSOI基板21表面のうちの、p型ボディー領域25を含むチャネルとなる領域の上方に形成され、第2の部分のSOI基板21上には形成されない。   The gate oxide film 24 is formed on the surface of the first portion of the SOI substrate 21 above the region serving as a channel including the p-type body region 25 and is not formed on the second portion of the SOI substrate 21.

第1の部分のSOI基板21上のLOCOS酸化膜22は、SOI基板21表面のうち、n型ソース領域7、p型ボディーコンタクト領域8及びn型ドレイン領域10が形成されていない領域の上方であり、かつゲート酸化膜24が形成されていない部分に形成される。一方、第2の部分のSOI基板21上のLOCOS酸化膜22は、SOI基板21表面のうちのn型ソース領域7、p型ボディーコンタクト領域8及びn型ドレイン領域10が形成されていない領域の上方に形成される。 The LOCOS oxide film 22 on the SOI substrate 21 in the first portion is a region in which the n + type source region 7, the p + type body contact region 8 and the n + type drain region 10 are not formed on the surface of the SOI substrate 21. And a portion where the gate oxide film 24 is not formed. On the other hand, in the LOCOS oxide film 22 on the SOI substrate 21 of the second portion, the n + type source region 7, the p + type body contact region 8 and the n + type drain region 10 in the surface of the SOI substrate 21 are formed. It is formed above the non-region.

第1の部分のSOI基板21上のゲート電極23は、LOCOS酸化膜22及びゲート酸化膜24に渡ってLOCOS酸化膜22の一部及びゲート酸化膜24上に形成される。一方、第2の部分のSOI基板21上のゲート電極23は、LOCOS酸化膜22上にのみ形成される。   The gate electrode 23 on the first portion of the SOI substrate 21 is formed on a part of the LOCOS oxide film 22 and the gate oxide film 24 across the LOCOS oxide film 22 and the gate oxide film 24. On the other hand, the gate electrode 23 on the SOI substrate 21 of the second portion is formed only on the LOCOS oxide film 22.

SOI基板21上面には、図5(a)に示されるように、n+型ドレイン領域10を中心として外側にp型ボディー領域25及びゲート電極23が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成される。このとき、第1の部分のSOI基板21上のゲート電極23は、SOI基板21上面において、レーストラック形状の直線部の一部を形成する。一方、第2の部分のSOI基板21上のゲート電極23は、レーストラック形状の直線部の他部及び円弧部を形成する。よって、レーストラック形状の直線部の他部及び円弧部において、ゲート電極23はLOCOS酸化膜22を介してSOI基板21上に形成され、直線部の一部において、ゲート電極23はゲート酸化膜24及びLOCOS酸化膜22を介してSOI基板21上に形成される。 On the upper surface of the SOI substrate 21, as shown in FIG. 5A, a racetrack-shaped upper surface pattern in which a p-type body region 25 and a gate electrode 23 are formed outside the n + -type drain region 10 is formed. Is done. At this time, the gate electrode 23 on the first portion of the SOI substrate 21 forms part of the racetrack-shaped linear portion on the upper surface of the SOI substrate 21. On the other hand, the gate electrode 23 on the SOI substrate 21 in the second part forms the other part of the racetrack-shaped linear part and the arc part. Therefore, the gate electrode 23 is formed on the SOI substrate 21 via the LOCOS oxide film 22 in the other part and the arc part of the racetrack-shaped straight part , and the gate electrode 23 is formed in the gate oxide film 24 in a part of the straight part. And formed on the SOI substrate 21 via the LOCOS oxide film 22.

ここで、レーストラック形状の直線部の他部及び円弧部の長さ(図5(a)における(C))は、n+型ソース領域7とn+型ドレイン領域10との間の距離(図5(a)における(D))の4倍以上の長さである。 Here, the length of the other part of the racetrack-shaped linear part and the arc part ((C) in FIG. 5A) is the distance between the n + -type source region 7 and the n + -type drain region 10 ( The length is at least four times as long as (D) in FIG.

以上のように本実施の形態の高耐圧MOSFETによれば、レーストラック形状の円弧部から直線部の他部に至るまでの十分な領域において、ゲート電極23はLOCOS酸化膜22を介してSOI基板21上に形成される。よって、本実施の形態の高耐圧MOSFETは、第1の実施の形態と同じ原理により、寄生ダイオードのダイオード特性を通常のダイオードと同等にすることができる。つまり、寄生ダイオードの電力損失を抑制することができる。これは、数nm〜数十nm程度の膜厚のゲート酸化膜24を、数百nm程度の膜厚のLOCOS酸化膜22で置き換えると、ゲート閾値電圧が高くなり、ゲート電極23に電位が与えられても、チャネル電流が流れなくなるからである。 As described above, according to the high breakdown voltage MOSFET of the present embodiment, the gate electrode 23 is connected to the SOI substrate through the LOCOS oxide film 22 in a sufficient region from the arc portion of the racetrack shape to the other portion of the linear portion. 21 is formed. Therefore, the high breakdown voltage MOSFET of the present embodiment can make the diode characteristics of the parasitic diode equivalent to that of a normal diode based on the same principle as that of the first embodiment. That is, the power loss of the parasitic diode can be suppressed. This is because when the gate oxide film 24 having a thickness of several nanometers to several tens of nanometers is replaced with a LOCOS oxide film 22 having a thickness of several hundred nanometers, the gate threshold voltage increases, and a potential is applied to the gate electrode 23. This is because the channel current does not flow even if it is applied.

また、本実施の形態の高耐圧MOSFETは、第1の実施の形態と同じ原理により、出力素子としての電流能力の犠牲を小さくしつつ、寄生ダイオードの電力損失を抑制することができる。   In addition, the high voltage MOSFET according to the present embodiment can suppress the power loss of the parasitic diode while reducing the sacrifice of the current capability as the output element based on the same principle as the first embodiment.

(第3の実施形態)
図6(a)は、第3の実施の形態における高耐圧MOSFETの上面図であり、図6(b)は高耐圧MOSFETの断面図(図6(a)のY−Oにおける断面図)であり、図6(c)は高耐圧MOSFETの断面図(図6(a)のY1−X1における断面図)である。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
(Third embodiment)
FIG. 6A is a top view of the high voltage MOSFET in the third embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the high voltage MOSFET (a cross-sectional view taken along YO in FIG. 6A). FIG. 6C is a cross-sectional view of the high voltage MOSFET (cross-sectional view at Y1-X1 in FIG. 6A). The following description will focus on differences from the first embodiment.

高耐圧NチャネルMOSFETは、SOI基板31と、ゲート酸化膜34及びLOCOS酸化膜12と、ゲート電極33とから構成される。このとき、高耐圧MOSFETの外周は、トレンチ素子分離領域14で取り囲まれている。   The high breakdown voltage N-channel MOSFET includes an SOI substrate 31, a gate oxide film 34 and a LOCOS oxide film 12, and a gate electrode 33. At this time, the outer periphery of the high voltage MOSFET is surrounded by the trench element isolation region 14.

SOI基板31は、シリコン基板2、埋め込み酸化膜3及びp型活性層4からなり、p型活性層4内には、p型ボディー領域35及びn型ドレインオフセット領域6が形成される。n型ドレインオフセット領域6内には、n型ドレインバッファ領域9及びn型ドレイン領域10が形成され、p型ボディー領域35内には、n型ソース領域7及びp型ボディーコンタクト領域8が形成される。この構造において、p型ボディー領域35とn型ドレインオフセット領域6との間には寄生ダイオードが形成される。 The SOI substrate 31 includes a silicon substrate 2, a buried oxide film 3 and a p-type active layer 4, and a p-type body region 35 and an n-type drain offset region 6 are formed in the p-type active layer 4. An n-type drain buffer region 9 and an n + -type drain region 10 are formed in the n-type drain offset region 6, and an n + -type source region 7 and a p + -type body contact region 8 are formed in the p-type body region 35. Is formed. In this structure, a parasitic diode is formed between the p-type body region 35 and the n-type drain offset region 6.

ここで、SOI基板31は、図6(b)に示されるように、上面にゲート電極33が形成された部分、すなわちトランジスタとして機能する第1の部分(図6(a)における(A))と、図6(c)に示されるように、上面にゲート電極33が形成されない部分、すなわちダイオードとして機能する第2の部分(図6(a)における(B))とを有する。   Here, as shown in FIG. 6B, the SOI substrate 31 is a portion in which the gate electrode 33 is formed on the upper surface, that is, a first portion that functions as a transistor ((A) in FIG. 6A). 6C, the gate electrode 33 is not formed on the upper surface, that is, a second portion that functions as a diode (B in FIG. 6A).

ゲート酸化膜34は、第1の部分のSOI基板31表面のうちの、p型ボディー領域35を含むチャネルとなる領域の上方に形成され、第2の部分のSOI基板31上には形成されない。   The gate oxide film 34 is formed on the surface of the first portion of the SOI substrate 31 above the region serving as a channel including the p-type body region 35, and is not formed on the second portion of the SOI substrate 31.

ゲート電極33は、LOCOS酸化膜12及びゲート酸化膜34に渡って第1の部分のLOCOS酸化膜12の一部及びゲート酸化膜34上に形成され、第2の部分のSOI基板31上には形成されない。   The gate electrode 33 is formed on a part of the first portion of the LOCOS oxide film 12 and the gate oxide film 34 across the LOCOS oxide film 12 and the gate oxide film 34, and on the second portion of the SOI substrate 31. Not formed.

SOI基板31上面には、図6(a)に示されるように、n型ドレイン領域10を中心として外側にp型ボディー領域35及びゲート電極33が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成される。このとき、ゲート電極33は、SOI基板31上面において、レーストラック形状の直線部の一部のみを形成し、直線部の他部及び円弧部を形成しない。 On the upper surface of the SOI substrate 31, as shown in FIG. 6A, a racetrack-shaped upper surface pattern in which a p-type body region 35 and a gate electrode 33 are formed on the outer side with the n + -type drain region 10 as a center is formed. Is done. At this time, the gate electrode 33 forms only a part of the racetrack-shaped linear part on the upper surface of the SOI substrate 31 and does not form the other part of the linear part and the arc part.

ここで、ゲート電極33が形成しないレーストラック形状の直線部の他部及び円弧部の長さ(図6(a)における(C))は、n+型ソース領域7とn+型ドレイン領域10との間の距離(図6(a)における(D))の4倍以上の長さである。 Here, the length of the other part of the racetrack-shaped linear part and the arc part ((C) in FIG. 6A) not formed by the gate electrode 33 is the n + -type source region 7 and the n + -type drain region 10. Is at least four times the distance ((D) in FIG. 6A).

以上のように本実施の形態の高耐圧MOSFETによれば、レーストラック形状の円弧部から直線部の他部に至るまでの十分な領域において、ゲート電極33はSOI基板31上に形成されない。よって、本実施の形態の高耐圧MOSFETは、第1の実施の形態と同じ原理により、寄生ダイオードのダイオード特性を通常のダイオードと同等にすることができる。つまり、寄生ダイオードの電力損失を抑制することができる。 As described above, according to the high breakdown voltage MOSFET of the present embodiment, the gate electrode 33 is not formed on the SOI substrate 31 in a sufficient region from the racetrack-shaped arc portion to the other portion of the linear portion . Therefore, the high breakdown voltage MOSFET of the present embodiment can make the diode characteristics of the parasitic diode equivalent to that of a normal diode based on the same principle as that of the first embodiment. That is, the power loss of the parasitic diode can be suppressed.

また、本実施の形態の高耐圧MOSFETは、第1の実施の形態と同じ原理により、出力素子としての電流能力の犠牲を小さくしつつ、寄生ダイオードの電力損失を抑制することができる。   In addition, the high voltage MOSFET according to the present embodiment can suppress the power loss of the parasitic diode while reducing the sacrifice of the current capability as the output element based on the same principle as the first embodiment.

(第4の実施形態)
図7(a)は、第4の実施の形態における高耐圧MOSFETの上面図であり、図7(b)は高耐圧MOSFETの断面図(図7(a)のY−Oにおける断面図)であり、図7(c)は高耐圧MOSFETの断面図(図7(a)のY1−X1における断面図)である。以下、第3の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 7A is a top view of the high voltage MOSFET in the fourth embodiment, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the high voltage MOSFET (a cross-sectional view taken along YO in FIG. 7A). FIG. 7C is a cross-sectional view of the high voltage MOSFET (cross-sectional view at Y1-X1 in FIG. 7A). In the following, a description will be given focusing on differences from the third embodiment.

高耐圧NチャネルMOSFETは、SOI基板41と、ゲート酸化膜34及びLOCOS酸化膜42と、ゲート電極33と、n型ソース領域7、p型ボディーコンタクト領域8及びn型ドレイン領域10と接続された金属配線45とから構成される。このとき、高耐圧MOSFETの外周は、トレンチ素子分離領域14で取り囲まれている。 The high breakdown voltage N-channel MOSFET includes an SOI substrate 41, a gate oxide film 34 and a LOCOS oxide film 42, a gate electrode 33, an n + type source region 7, a p + type body contact region 8 and an n + type drain region 10. It is comprised from the metal wiring 45 connected. At this time, the outer periphery of the high voltage MOSFET is surrounded by the trench element isolation region 14.

SOI基板41は、シリコン基板2、埋め込み酸化膜3及びp型活性層4からなり、p型活性層4内には、p型ボディー領域35及びn型ドレインオフセット領域6が形成される。n型ドレインオフセット領域6内には、n型ドレインバッファ領域9及びn型ドレイン領域10が形成され、p型ボディー領域35内には、n型ソース領域7及びp型ボディーコンタクト領域8が形成される。この構造において、p型ボディー領域35とn型ドレインオフセット領域6との間には寄生ダイオードが形成される。 The SOI substrate 41 includes a silicon substrate 2, a buried oxide film 3, and a p-type active layer 4, and a p-type body region 35 and an n-type drain offset region 6 are formed in the p-type active layer 4. An n-type drain buffer region 9 and an n + -type drain region 10 are formed in the n-type drain offset region 6, and an n + -type source region 7 and a p + -type body contact region 8 are formed in the p-type body region 35. Is formed. In this structure, a parasitic diode is formed between the p-type body region 35 and the n-type drain offset region 6.

ここで、SOI基板41は、トランジスタとして機能する第1の部分(図7(a)における(A))とダイオードとして機能する第2の部分(図7(a)における(B))とで異なる構造を有する。つまり、図7(c)に示される第2の部分のn型ソース領域7とn型ドレイン領域10との間の距離は、図7(b)に示される第1の部分のn型ソース領域7とn型ドレイン領域10との間の距離よりも短い。これは、ゲート電極33下の電界強度、特にLOCOSバーズピーク端の電界強度が高耐圧素子としてのオフ耐圧決定要因の一つであり、ゲート電極33が無ければその電界強度が十分緩和されることから、ゲート電極33がある場合には耐圧を維持するために必要であったn型ソース領域7とn型ドレイン領域10との間の距離を短くしても耐圧維持が可能となるからである。 Here, the SOI substrate 41 is different between a first portion functioning as a transistor ((A) in FIG. 7A) and a second portion functioning as a diode ((B) in FIG. 7A). It has a structure. That is, the distance between the first n + -type source region 7 of the second portion and the n + -type drain region 10 shown in FIG. 7 (c), the first portion shown in FIG. 7 (b) n + It is shorter than the distance between the type source region 7 and the n + type drain region 10. This is because the electric field strength under the gate electrode 33, particularly the electric field strength at the end of the LOCOS bird's peak, is one of the factors that determine the off-breakdown voltage as a high withstand voltage device. Therefore, when the gate electrode 33 is present, the breakdown voltage can be maintained even if the distance between the n + -type source region 7 and the n + -type drain region 10 required for maintaining the breakdown voltage is shortened. It is.

第1の部分のSOI基板41上のLOCOS酸化膜42は、SOI基板41表面のうちのn型ソース領域7、p型ボディーコンタクト領域8及びn型ドレイン領域10が形成されていない領域の上方であり、かつゲート酸化膜34が形成されていない部分に形成される。一方、第2の部分のSOI基板41上のLOCOS酸化膜42は、SOI基板41表面のうちのn型ソース領域7、p型ボディーコンタクト領域8及びn型ドレイン領域10の間の領域を覆うように形成される。さらに、第2の部分のSOI基板41上のLOCOS酸化膜42はSOI基板41表面のうちのn型ソース領域7まで形成してもよい。つまり、p型ボディーコンタクト領域8及びn型ドレイン領域10が形成されていない領域の上方に形成される構造としてもよい。 The LOCOS oxide film 42 on the SOI substrate 41 of the first portion is a region in which the n + type source region 7, the p + type body contact region 8 and the n + type drain region 10 are not formed on the surface of the SOI substrate 41. And a portion where the gate oxide film 34 is not formed. On the other hand, the LOCOS oxide film 42 on the SOI substrate 41 in the second portion is a region between the n + type source region 7, the p + type body contact region 8 and the n + type drain region 10 on the surface of the SOI substrate 41. It is formed so as to cover. Further, the LOCOS oxide film 42 on the SOI substrate 41 of the second portion may be formed up to the n + type source region 7 on the surface of the SOI substrate 41. That is, a structure in which the p + type body contact region 8 and the n + type drain region 10 are not formed may be employed.

金属配線45は、第2の部分のLOCOS酸化膜42上に形成される。これによって、金属配線45をフィールドプレートとして組み合わせて利用することができるので、効果的な耐圧維持が可能となる。   The metal wiring 45 is formed on the LOCOS oxide film 42 in the second portion. As a result, the metal wiring 45 can be used in combination as a field plate, so that an effective breakdown voltage can be maintained.

SOI基板41上面には、図7(a)に示されるように、n型ドレイン領域10を中心として外側にp型ボディー領域35及びゲート電極33が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成される。このとき、ゲート電極33は、SOI基板41上面において、レーストラック形状の直線部の一部のみを形成し、直線部の他部及び円弧部を形成しない。 On the upper surface of the SOI substrate 41, as shown in FIG. 7A, a racetrack-shaped upper surface pattern in which a p-type body region 35 and a gate electrode 33 are formed outside the n + -type drain region 10 is formed. Is done. At this time, the gate electrode 33 forms only a part of the racetrack-shaped linear part on the upper surface of the SOI substrate 41 and does not form the other part of the linear part and the arc part.

ここで、ゲート電極33が形成しないレーストラック形状の直線部の他部及び円弧部の長さ(図7(a)における(C))は、n+型ソース領域7とn+型ドレイン領域10との間の距離(図7(a)における(D))の4倍以上の長さである。 Here, the length of the other part of the racetrack-shaped linear part and the arc part ((C) in FIG. 7A) not formed by the gate electrode 33 is the n + -type source region 7 and the n + -type drain region 10. Is at least four times the distance ((D) in FIG. 7A).

以上のように本実施の形態の高耐圧MOSFETは、第3の実施の形態と同じ原理により、寄生ダイオードのダイオード特性を通常のダイオードと同等にすることができる。つまり、寄生ダイオードの電力損失を抑制することができる。   As described above, the high-breakdown-voltage MOSFET according to the present embodiment can make the diode characteristics of the parasitic diode equivalent to that of a normal diode based on the same principle as that of the third embodiment. That is, the power loss of the parasitic diode can be suppressed.

また、本実施の形態の高耐圧MOSFETは、第3の実施の形態と同じ原理により、出力素子としての電流能力の犠牲を小さくしつつ、寄生ダイオードの電力損失を抑制することができる。   Further, the high voltage MOSFET of the present embodiment can suppress the power loss of the parasitic diode while reducing the sacrifice of the current capability as the output element based on the same principle as that of the third embodiment.

また、本実施の形態の高耐圧MOSFETによれば、ダイオードとして機能する第2の部分のn型ソース領域7とn型ドレイン領域10との間の距離は、トランジスタとして機能する第1の部分のn型ソース領域7とn型ドレイン領域10との間の距離よりも短い。よって、本実施の形態の高耐圧MOSFETは、ダイオードの電流能力を向上させることができる。また、耐圧を確保する目的で長いソース−ドレイン間距離が設定される円弧部のn型ソース領域7とn型ドレイン領域10との間の距離を短くすることができるので、素子面積を縮小することができる。 Further, according to the high breakdown voltage MOSFET of the present embodiment, the distance between the n + -type source region 7 and the n + -type drain region 10 of the second portion that functions as a diode is the first distance that functions as a transistor. It is shorter than the distance between the n + -type source region 7 and the n + -type drain region 10. Therefore, the high voltage MOSFET of the present embodiment can improve the current capability of the diode. Further, since the distance between the n + -type source region 7 and the n + -type drain region 10 in the arc portion where a long source-drain distance is set for the purpose of securing a breakdown voltage can be shortened, the element area can be reduced. Can be reduced.

以上、本発明に係る高耐圧MOSFETについて実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能であることはいうまでもない。   As described above, the high voltage MOSFET according to the present invention has been described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications or corrections can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say, this is possible.

例えば、上記実施の形態では、SOI基板上面には、n型ドレイン領域を中心として外側にp型ボディー領域が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成されるとしたが、p型ボディー領域を中心として外側にn型ドレイン領域が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成されてもよく、同様の効果が得られる。つまり、p型ボディー領域とn型ドレイン領域とを入れ替えた構成でも同様の効果が得られる。 For example, in the above embodiment, the upper surface of the SOI substrate is formed with the racetrack-shaped upper surface pattern in which the p-type body region is formed outside the n + -type drain region. A racetrack-shaped upper surface pattern in which an n + -type drain region is formed on the outer side with respect to may be formed, and the same effect can be obtained. That is, the same effect can be obtained even when the p-type body region and the n + -type drain region are interchanged.

本発明は、半導体装置に利用でき、特にプラズマディスプレイ駆動用のスキャンドライバーICの高耐圧パワー素子に用いられる高耐圧MOSFET等に利用することができる。   The present invention can be used for a semiconductor device, and in particular, can be used for a high voltage MOSFET used for a high voltage power element of a scan driver IC for driving a plasma display.

(a)本発明の第1の実施の形態の高耐圧MOSFETの上面図である。(b)同実施の形態の高耐圧MOSFETの断面図(図1(a)のY−Oにおける断面図)である。(c)同実施の形態の高耐圧MOSFETの断面図(図1(a)のY1−X1における断面図)である。(A) It is a top view of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the 1st Embodiment of this invention. (B) It is sectional drawing (sectional drawing in YO of FIG. 1 (a)) of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the embodiment. (C) It is sectional drawing (sectional drawing in Y1-X1 of Fig.1 (a)) of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the embodiment. 寄生ダイオードの順方向ダイオード電圧(VF)と、直線部の他部及び円弧部の長さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the forward direction diode voltage (VF) of a parasitic diode, and the length of the other part and circular arc part of a linear part . 同実施の形態の高耐圧MOSFETの変形例の上面図である。It is a top view of the modification of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the embodiment. 同実施の形態の高耐圧MOSFETの変形例の上面図である。It is a top view of the modification of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the embodiment. (a)本発明の第2の実施の形態の高耐圧MOSFETの上面図である。(b)同実施の形態の高耐圧MOSFETの断面図(図5(a)のY−Oにおける断面図)である。(c)同実施の形態の高耐圧MOSFETの断面図(図5(a)のY1−X1における断面図)である。(A) It is a top view of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the 2nd Embodiment of this invention. (B) It is sectional drawing (sectional drawing in YO of Fig.5 (a)) of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the embodiment. (C) It is sectional drawing (sectional drawing in Y1-X1 of Fig.5 (a)) of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the embodiment. (a)本発明の第3の実施の形態の高耐圧MOSFETの上面図である。(b)同実施の形態の高耐圧MOSFETの断面図(図6(a)のY−Oにおける断面図)である。(c)同実施の形態の高耐圧MOSFETの断面図(図6(a)のY1−X1における断面図)である。(A) It is a top view of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the 3rd Embodiment of this invention. (B) It is sectional drawing (sectional drawing in YO of FIG. 6 (a)) of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the embodiment. (C) It is sectional drawing (sectional drawing in Y1-X1 of Fig.6 (a)) of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the embodiment. (a)本発明の第4の実施の形態の高耐圧MOSFETの上面図である。(b)同実施の形態の高耐圧MOSFETの断面図(図7(a)のY−Oにおける断面図)である。(c)同実施の形態の高耐圧MOSFETの断面図(図7(a)のY1−X1における断面図)である。(A) It is a top view of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the 4th Embodiment of this invention. (B) It is sectional drawing (sectional drawing in YO of FIG. 7 (a)) of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the embodiment. (C) It is sectional drawing (sectional drawing in Y1-X1 of Fig.7 (a)) of the high voltage | pressure-resistant MOSFET of the embodiment. プラズマディスプレイスキャンドライバーICの出力回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the output circuit of plasma display scan driver IC. (a)従来の高耐圧MOSFETの上面図である。(b)従来の高耐圧MOSFETの断面図(図9(a)のY−Oにおける断面図)である。(A) It is a top view of the conventional high voltage | pressure-resistant MOSFET. (B) It is sectional drawing (sectional drawing in YO of Fig.9 (a)) of the conventional high voltage | pressure-resistant MOSFET. 特許文献1に記載の従来の高耐圧MOSFETの上面図である。10 is a top view of a conventional high voltage MOSFET described in Patent Document 1. FIG. 従来の高耐圧MOSFETをスキャンドライバーICの高耐圧パワー素子として使用した際の、放電維持期間時におけるバイアス状態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the bias state at the time of a discharge maintenance period at the time of using the conventional high voltage MOSFET as a high voltage power element of a scan driver IC. 放電維持期間時における高耐圧パワー素子の寄生ダイオードのダイオード特性を示す図である。It is a figure which shows the diode characteristic of the parasitic diode of the high voltage | pressure-resistant power element at the time of a discharge maintenance period. (a)従来の高耐圧MOSFETの上面図である。(b)従来の高耐圧MOSFETの断面図(図13(a)のY−Oにおける断面図)である。(c)従来の高耐圧MOSFETの断面図(図13(a)のY−Oにおける断面図)である。(A) It is a top view of the conventional high voltage | pressure-resistant MOSFET. (B) It is sectional drawing (sectional drawing in YO of Fig.13 (a)) of the conventional high voltage | pressure-resistant MOSFET. (C) It is sectional drawing (sectional drawing in YO of Fig.13 (a)) of the conventional high voltage | pressure-resistant MOSFET.

符号の説明Explanation of symbols

1、21、31、41、101 SOI基板
2、102 シリコン基板
3、103 埋め込み酸化膜
4、104 p型活性層
5、25、35、105 p型ボディー領域
6、106 n型ドレインオフセット領域
7、107 n型ソース領域
8、108 p型ボディーコンタクト領域
9、109 n型ドレインバッファ領域
10、110 n型ドレイン領域
11、24、34、111 ゲート酸化膜
12、22、42、112 LOCOS酸化膜
13、23、33、113 ゲート電極
14 トレンチ素子分離領域
45 金属配線
1, 21, 31, 41, 101 SOI substrate 2, 102 Silicon substrate 3, 103 buried oxide film 4, 104 p-type active layer 5, 25, 35, 105 p-type body region 6, 106 n-type drain offset region 7, 107 n + type source region 8, 108 p + type body contact region 9, 109 n type drain buffer region 10, 110 n + type drain region 11, 24, 34, 111 Gate oxide film 12, 22, 42, 112 LOCOS oxidation Films 13, 23, 33, 113 Gate electrode 14 Trench element isolation region 45 Metal wiring

Claims (14)

半導体基板にゲート電極、ソース領域及びドレイン領域から構成されるトランジスタが形成された半導体装置であって、
前記半導体基板は、素子分離領域を有するSOI基板であり、
前記素子分離領域は、前記半導体基板上面において、前記トランジスタを完全に取り囲んでおり、
前記ゲート電極は、前記半導体基板上面において前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方である第1領域を取り囲むように形成された円弧部及び直線部を有し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域の他方である第2領域は、前記直線部の一部に沿って形成され、前記直線部の一部以外の他部に沿って形成されない構造であって、
前記直線部の一部以外の他部及び前記円弧部の長さは、前記第1領域と前記第2領域との間の距離の4倍以上である
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which a transistor including a gate electrode, a source region, and a drain region is formed on a semiconductor substrate,
The semiconductor substrate is an SOI substrate having an element isolation region;
The element isolation region completely surrounds the transistor on the upper surface of the semiconductor substrate,
The gate electrode has an arc part and a straight part formed so as to surround the first region which is one of the source region and the drain region on the upper surface of the semiconductor substrate,
The second region, which is the other of the source region and the drain region, is formed along a part of the straight part and is not formed along any part other than a part of the straight part,
The length of the other part than the part of the straight part and the arc part is four times or more the distance between the first region and the second region.
前記第1領域は、ドレイン領域である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first region is a drain region.
前記半導体基板上面には、前記第1領域を中心として外側に前記ゲート電極が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成される
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a racetrack-shaped upper surface pattern in which the gate electrode is formed outside the first region as a center is formed on the upper surface of the semiconductor substrate.
前記半導体基板上面には、櫛形状の前記第1領域及び前記ゲート電極の指状部が互い組み合わさるように対向して形成された形状の上面パターンが形成され、
前記指状部の先端部及び前記指状部間の谷部は、曲率を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
On the upper surface of the semiconductor substrate, an upper surface pattern having a shape formed so as to face each other so that the comb-shaped first region and the finger-like portions of the gate electrode are combined with each other is formed.
The semiconductor device according to claim 1, wherein a tip portion of the finger-like portion and a valley portion between the finger-like portions have a curvature.
半導体基板にゲート電極、LOCOS酸化膜、ゲート酸化膜、ソース領域及びドレイン領域から構成されるトランジスタが形成された半導体装置であって、
前記半導体基板は、素子分離領域を有するSOI基板であり、
前記素子分離領域は、前記半導体基板上面において、前記トランジスタを完全に取り囲んでおり、
前記ゲート電極と、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方である第1領域とは、前記半導体基板上面において、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の他方である第2領域を取り囲むように形成された円弧部及び直線部を有し、
前記直線部の一部のゲート電極は、前記LOCOS酸化膜及び前記ゲート酸化膜上に形成され、
前記直線部の一部以外の他部及び前記円弧部のゲート電極は、前記LOCOS酸化膜上に形成される構造であって、
前記直線部の一部以外の他部及び前記円弧部の長さは、前記第1領域と前記第2領域との間の距離の4倍以上である
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which a transistor comprising a gate electrode, a LOCOS oxide film, a gate oxide film, a source region and a drain region is formed on a semiconductor substrate,
The semiconductor substrate is an SOI substrate having an element isolation region;
The element isolation region completely surrounds the transistor on the upper surface of the semiconductor substrate,
The gate electrode and the first region which is one of the source region and the drain region are arcs formed so as to surround the second region which is the other of the source region and the drain region on the upper surface of the semiconductor substrate. Part and straight part,
A part of the gate electrode of the linear portion is formed on the LOCOS oxide film and the gate oxide film;
The gate electrode of the arc part other than the part of the linear part is formed on the LOCOS oxide film,
The length of the other part than the part of the straight part and the arc part is four times or more the distance between the first region and the second region.
前記第2領域は、ドレイン領域である
ことを特徴とする請求項に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 5 , wherein the second region is a drain region.
前記半導体基板上面には、前記第2領域を中心として外側に前記ゲート電極が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成される
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の半導体装置。
The semiconductor substrate on the upper surface, the semiconductor device according to claim 5 or 6, characterized in that the upper surface pattern racetrack shape in which the gate electrode to the outside is formed around the second region.
前記半導体基板上面には、櫛形状の前記第2領域及び前記ゲート電極の指状部が互い組み合わさるように対向して形成された形状の上面パターンが形成され、
前記指状部の先端部及び前記指状部間の谷部は、曲率を有する
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の半導体装置。
On the upper surface of the semiconductor substrate, an upper surface pattern having a shape formed so as to be opposed to each other so that the comb-shaped second region and the finger-shaped portions of the gate electrode are combined with each other is formed.
Valleys between the tip of the fingers and the fingers A semiconductor device according to claim 5 or 6, characterized in that it has a curvature.
半導体基板にゲート電極、ソース領域及びドレイン領域から構成されるトランジスタが形成された半導体装置であって、
前記半導体基板は、素子分離領域を有するSOI基板であり、
前記素子分離領域は、前記半導体基板上面において、前記トランジスタを完全に取り囲んでおり、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方である第1領域は、前記半導体基板上面において前記ソース領域及び前記ドレイン領域の他方である第2領域を取り囲むように形成された円弧部及び直線部を有し、
前記ゲート電極は、前記直線部の一部に沿って形成され、前記直線部の一部以外の他部及び前記円弧部に沿って形成されない構造であって、
前記直線部の一部以外の他部及び前記円弧部の長さは、前記第1領域と前記第2領域との間の距離の4倍以上である
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which a transistor including a gate electrode, a source region, and a drain region is formed on a semiconductor substrate,
The semiconductor substrate is an SOI substrate having an element isolation region;
The element isolation region completely surrounds the transistor on the upper surface of the semiconductor substrate,
The first region that is one of the source region and the drain region has an arc portion and a straight line portion that are formed so as to surround the second region that is the other of the source region and the drain region on the upper surface of the semiconductor substrate. ,
The gate electrode is formed along a part of the linear part and is not formed along the arc part other than the part of the linear part,
The length of the other part than the part of the straight part and the arc part is four times or more the distance between the first region and the second region.
前記ゲート電極は、前記円弧部に沿って形成されず、かつ前記円弧部の第1領域と第2領域の間が前記LOCOS酸化膜で形成され、
前記円弧部の第1領域と第2領域との間の距離は、前記直線部の一部の第1領域と第2領域との間の距離よりも短い
ことを特徴とする請求項に記載の半導体装置。
The gate electrode is not formed along the arc portion, and the LOCOS oxide film is formed between the first region and the second region of the arc portion,
The distance between the first region and the second region of the arcuate portion, according to claim 9, characterized in that less than the distance between the portion of the first region and the second region of the straight portion Semiconductor device.
前記第2領域は、ドレイン領域である
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 9 , wherein the second region is a drain region.
前記半導体基板上面には、前記第2領域を中心として外側に前記第1領域が形成されたレーストラック形状の上面パターンが形成される
ことを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の半導体装置。
Wherein the semiconductor substrate upper surface, to any one of claims 9 to 11, characterized in that the upper surface pattern of the racetrack-shaped first area is formed outside around the second region is formed The semiconductor device described.
前記半導体基板上面には、櫛形状の前記第1領域及び前記第2領域の指状部が互い組み合わさるように対向して形成された形状の上面パターンが形成され、
前記指状部の先端部及び前記指状部間の谷部は、曲率を有する
ことを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の半導体装置。
On the upper surface of the semiconductor substrate, an upper surface pattern having a shape formed so as to oppose each other so that the finger-shaped portions of the first region and the second region of the comb shape are combined with each other,
The semiconductor device according to claim 9, wherein a tip portion of the finger-like portion and a valley portion between the finger-like portions have a curvature.
前記トランジスタは、さらに、前記ドレイン領域を取り囲むドレインオフセット領域を有する
ことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の半導体装置。
The transistor further semiconductor device according to any one of claims 1 to 13, characterized in that a drain offset region surrounding said drain region.
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