JP2009038226A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】pMOSのゲート幅をnMOSのゲート幅の二倍としたSGTを用いた高集積で高速な少なくとも2段以上のCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体装置は、2段以上のCMOSインバータを結合したCMOSインバータ結合回路からなり、第一のCMOSインバータは、1行1列目と2行1列目のpMOS SGTと、1行2列目のnMOS SGTで構成され、第二のCMOSインバータは、1行3列目と2行3列目のpMOS SGTと、2行2列目のnMOS SGTで構成され、1行1列目と2行1列目のSGTのドレイン拡散層と、1行2列目のSGTのドレイン拡散層とを島状半導体下部層で接続するように配線された出力端子と、1行3列目と、2行3列目のSGTのゲートと、2行2列目のSGTのゲートとを接続するように配線された入力端子とを接続する。
【選択図】図3

Description

この発明は、半導体装置に関するものである。
半導体集積回路、なかでもMOSトランジスタを用いた集積回路は、高集積化の一途を辿っている。この高集積化に伴って、その中で用いられているMOSトランジスタはナノ領域まで微細化が進んでいる。デジタル回路の基本回路は、インバータ回路であるが、このインバータ回路を構成するMOSトランジスタの微細化が進むと、リーク電流の抑制が困難であり、ホットキャリア効果による信頼性の低下が生じ、また必要な電流量確保の要請から回路の占有面積をなかなか小さくできない、といった問題があった。この様な問題を解決するために、基板に対してソース、ゲート、ドレインが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造のSurrounding Gate Transistor(SGT)が提案され、SGTを用いたCMOSインバータ回路が提案された(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3)。
従来のSGTを用いた第1のインバータの出力が第2のインバータに入力される2段のCMOSインバータを、図1に示す(非特許文献1)。また、断面図を図2に示す。第1のインバータは、2個のpMOS SGT 01,02、1個のnMOS SGT 03で構成している。第2のインバータは、2個のpMOS SGT 04,05、2個のnMOS SGT 06,07で構成している。従来のSGTを用いた2段のCMOSインバータでは、第1の電源供給配線VSS,第2の電源供給配線VCCがコンタクトを介してシリコン基板の拡散層を経由して供給されているSGTを用いている。すなわち、nMOS、pMOSの電源線は、nMOS、pMOSが配置される基板上の領域とは別の領域であるゲート領域の下部の一方に配置されている。拡散層の抵抗は、電源供給の金属配線の抵抗と比較して非常に大きい。第1の電源供給配線VSS、第2の電源供給配線VCCの抵抗が増加すると、nMOS SGTに印加されるソース電圧が第1の電源電圧VSSより増加し、pMOS SGTに印加されるソース電圧が第2の電源電圧Vccより低下する。nMOS SGTのソース電圧が第1の電源電圧Vssより増加すると、nMOS SGTの駆動電流が低下する。pMOS SGTのソース電圧が第2の電源電圧Vccより低下すると、pMOS SGTの駆動電流が低下する。トランジスタの駆動電流が低下すると、インバータの出力端子の容量の充放電の速度が低下する。インバータの出力端子の容量の充放電の速度が低下すると、インバータの遅延時間は増大する。そのため、拡散層に多数のコンタクトを介して金属配線を行い、nMOS SGTのソースに第1の電源電圧VSSを、pMOS SGTのソースに第2の電源電圧VCCを印加する。
また、従来のSGT CMOSインバータは、ドレインの拡散層にコンタクトをとり、金属配線に接続を行い、第1のインバータの出力とする。第1のインバータの出力の金属配線からコンタクトを介して第2のインバータの入力であるポリシリコンのゲートに接続を行う。
すなわち、従来の基板接地型SGTを用いた2段のCMOSインバータでは、回路占有面積に占めるコンタクト面積の割合が大きい。また、第1の電源供給配線VSS、第2の電源供給配線VCCの抵抗が増加すると、インバータの遅延時間が増大する。
また、ホールの移動度は電子の移動度の半分であるので、インバータ回路において、pMOSトランジスタのゲート幅は、nMOSトランジスタのゲート幅の二倍とする必要がある。
特開平2-71556 特開平2-188966 特開平3-145761 S. Watanabe, K. Tsuchida, D. Takashima, Y. Oowaki, A. Nitayama, K. Hieda, H. Takato, K. Sunouchi, F. Horiguchi, K. Ohuchi, F. Masuoka, H. Hara, "A Nobel Circuit Technology with Surrounding Gate Transistors (SGT’s) for Ultra High Density DRAM’s", IEEE JSSC, Vol.30, No.9, 1995.
そこで、第1の電源供給配線VSSと第2の電源供給配線VCCの面積を減少させ、抵抗を低減する、pMOS SGTのゲート幅をnMOS SGTのゲート幅の二倍としたSGTを用いた高集積で高速な少なくとも2段以上のCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも2段以上のCMOSインバータを結合したCMOSインバータ結合回路を備えた半導体装置であって、
前記CMOSインバータ結合回路は、基板上に二行三列に配列されたMOSトランジスタにより構成される2段のCMOSインバータとして第1のCMOSインバータと第2のCMOSインバータとを含んでおり、
一列目及び三列目のMOSトランジスタの各々は、pチャネルMOSトランジスタであり、
二列目のMOSトランジスタの各々は、nチャネルMOSトランジスタであり、
前記pチャネルMOSトランジスタ及びnチャネルMOSトランジスタの各々は、基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有しており、
前記第1のCMOSインバータは、
一列目の2個のpチャネルMOSトランジスタと、
二列目の一方のnチャネルMOSトランジスタと、
二列目の前記一方のnチャネルMOSトランジスタのゲートと、一列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのゲートとを、相互に接続するよう配線された第1のCMOSインバータの入力端子と、
二列目の前記一方のnチャネルMOSトランジスタのドレイン拡散層と、一列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのドレイン拡散層とを、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された第1のCMOSインバータの出力端子と、
二列目の前記一方のnチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上に配線された第1のCMOSインバータ用の第1の電源供給配線と、
一列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上に配線された第1のCMOSインバータ用の第2の電源供給配線とを有しており、
前記第2のCMOSインバータは、
三列目の2個のpチャネルMOSトランジスタと、
二列目の前記一方のnチャネルMOSトランジスタとは異なる二列目の他方のnチャネルMOSトランジスタと、
二列目の前記他方のnチャネルMOSトランジスタのゲートと、三列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのゲートとを、相互に接続するよう配線された第2のCMOSインバータの入力端子と、
二列目の前記他方のnチャネルMOSトランジスタのドレイン拡散層と、三列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのドレイン拡散層とを、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された第2のCMOSインバータの出力端子と、
二列目の前記他方のnチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上に配線された第2のCMOSインバータ用の第1の電源供給配線と、
三列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上に配線された第2の電源供給配線とを有しており、
前記第1のCMOSインバータ用の第1の電源供給配線と第2のCMOSインバータ用の第1の電源供給配線は、二列目のnチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で相互に接続されており、
第1のCMOSインバータの出力端子は、第2のCMOSインバータの入力端子に接続される半導体装置を提供する。
本発明の好ましい態様では、前記CMOSインバータ結合回路は、基板上に、列方向にN個(Nは2以上)の前記2段のCMOSインバータを配列した2×N段のCMOSインバータを備え、
各々のCMOSインバータの出力端子は、該出力端子に隣接するCMOSインバータの入力端子に接続され、
隣接する4個のpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上に配線される第2の電源供給配線の各々は、ソース拡散層上で相互に接続されている半導体装置が提供される。
別の好ましい態様では、前記CMOSインバータ結合回路は、基板上に、列方向に少なくも2段以上の前記CMOSインバータを行方向にM個(Mは2以上)配列したCMOSインバータを備えており、
行方向に配列されるM個の前記第1のCMOSインバータの各々が有する第2の電源供給配線を各々のpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で相互に接続し、
行方向に配列されるM個の前記第2のCMOSインバータの各々が有する第2の電源供給配線を各々のpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で相互に接続し、
行方向に配列されるM個の前記第1のCMOSインバータの各々が有する第1の電源供給配線と、行方向に配列されるM個の前記第2のCMOSインバータの各々が有する第1の電源供給配線とを各々のnチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で相互に接続する半導体装置が提供される。
さらに別の好ましい態様では、前記CMOSインバータ結合回路は、前記2段のCMOSインバータを、基板上に、列方向にN個(Nは2以上)配列すると共に行方向にM個(Mは2以上)配列したCMOSインバータを備えており、
行方向に連続的に配列されるCMOSインバータの第1の電源供給配線の各々を、行方向にわたって相互にnチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で接続し、
行方向に連続的に配列されるCMOSインバータの第2の電源供給配線の各々を、行方向にわたって相互にpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で接続し、
列方向に隣接するCMOSインバータの第2の電源供給配線は、さらに、列方向に相互にpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で接続され、
各々のCMOSインバータの出力端子は列方向に隣接するCMOSインバータの入力端子に接続される半導体装置が提供される。
換言すれば、本発明によれば、少なくとも2段以上のCMOSインバータを結合したCMOSインバータ結合回路を備えた半導体装置であって、第1のCMOSインバータは、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する一行二列目のnチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する一行一列目のpチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する二行一列目のpチャネル半導体装置と、
一行二列目のnチャネル半導体装置のゲートと一行一列目と二行一列目のpチャネル半導体装置のゲートを、相互に接続するよう配線された第1のCMOSインバータの入力端子と、
一行二列目のnチャネル半導体装置のドレイン拡散層と一行一列目と二行一列目のpチャネル半導体装置のドレイン拡散層を、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された第1のCMOSインバータの出力端子と、
一行二列目のnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
一行一列目と二行一列目のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
を持つCMOSインバータであり、
第2のCMOSインバータは、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する二行二列目のnチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する一行三列目のpチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する二行三列目のpチャネル半導体装置と、
二行二列目のnチャネル半導体装置のゲートと一行三列目と二行三列目のpチャネル半導体装置のゲートを、相互に接続するよう配線された第2のCMOSインバータの入力端子と、
二行二列目のnチャネル半導体装置のドレイン拡散層と一行三列目と二行三列目のpチャネル半導体装置のドレイン拡散層を、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された第2のCMOSインバータの出力端子と、
二行二列目のnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
一行三列目と二行三列目のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
を持つCMOSインバータであり、
第1のCMOSインバータの出力端子が、第2のCMOSインバータの入力端子に接続され、
第1のCMOSインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第2のCMOSインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第1のCMOSインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
第2のCMOSインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
から構成された少なくとも2段以上のCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置である。
また、
第1のCMOSインバータは、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する一行二列目のnチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する一行一列目のpチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する二行一列目のpチャネル半導体装置と、
一行二列目のnチャネル半導体装置のゲートと一行一列目と二行一列目のpチャネル半導体装置のゲートを、相互に接続するよう配線された第1のCMOSインバータの入力端子と、
一行二列目のnチャネル半導体装置のドレイン拡散層と一行一列目と二行一列目のpチャネル半導体装置のドレイン拡散層を、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された第1のCMOSインバータの出力端子と、
一行二列目のnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
一行一列目と二行一列目のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
を持つCMOSインバータであり、
第2のCMOSインバータは、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する二行二列目のnチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する一行三列目のpチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する二行三列目のpチャネル半導体装置と、
二行二列目のnチャネル半導体装置のゲートと一行三列目と二行三列目のpチャネル半導体装置のゲートを、相互に接続するよう配線された第2のCMOSインバータの入力端子と、
二行二列目のnチャネル半導体装置のドレイン拡散層と一行三列目と二行三列目のpチャネル半導体装置のドレイン拡散層を、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された第2のCMOSインバータの出力端子と、
二行二列目のnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
一行三列目と二行三列目のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
を持つCMOSインバータであり、
第3のCMOSインバータは、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する一行五列目のnチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する一行四列目のpチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する二行四列目のpチャネル半導体装置と、
一行五列目のnチャネル半導体装置のゲートと一行四列目と二行四列目のpチャネル半導体装置のゲートを、相互に接続するよう配線された第3のCMOSインバータの入力端子と、
一行五列目のnチャネル半導体装置のドレイン拡散層と一行四列目と二行四列目のpチャネル半導体装置のドレイン拡散層を、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された第3のCMOSインバータの出力端子と、
一行五列目のnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
一行四列目と二行四列目のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
を持つCMOSインバータであり、
第4のCMOSインバータは、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する二行五列目のnチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する一行六列目のpチャネル半導体装置と、
基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有する二行六列目のpチャネル半導体装置と、
二行五列目のnチャネル半導体装置のゲートと一行六列目と二行六列目のpチャネル半導体装置のゲートを、相互に接続するよう配線された第4のCMOSインバータの入力端子と、
二行五列目のnチャネル半導体装置のドレイン拡散層と一行六列目と二行六列目のpチャネル半導体装置のドレイン拡散層を、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された第4のCMOSインバータの出力端子と、
二行五列目のnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
一行六列目と二行六列目のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
を持つCMOSインバータであり、
第1のCMOSインバータの出力端子が、第2のCMOSインバータの入力端子に接続され、
第2のCMOSインバータの出力端子が、第3のCMOSインバータの入力端子に接続され、
第3のCMOSインバータの出力端子が、第4のCMOSインバータの入力端子に接続され、
第1のCMOSインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第2のCMOSインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第3のCMOSインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第4のCMOSインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第1のCMOSインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
第2のCMOSインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
第3のCMOSインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
第4のCMOSインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
から構成された少なくとも4段以上のCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置である。
また、本発明の好ましい態様では、基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を持ち、
ゲートの上下に絶縁膜層が形成され、
島状半導体下部層でドレイン拡散層の一部をポリシリコン配線が取り囲み、
ドレイン拡散層、ポリシリコン配線、ゲート、ソース拡散層がサリサイド化された構造を持ち、
ソース拡散層上に、金属配線が形成されるnチャネル半導体装置すなわちnチャネルMOSトランジスタが上記の半導体装置において使用される。
また、別の本発明の好ましい態様では、基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を持ち、
ゲートの上下に絶縁膜層が形成され、
島状半導体下部層でドレイン拡散層の一部をポリシリコン配線が取り囲み、
ドレイン拡散層、ポリシリコン配線、ゲート、ソース拡散層がサリサイド化された構造を持ち、
ソース拡散層上に、金属配線が形成されるpチャネル半導体装置すなわちpチャネルMOSトランジスタが上記の半導体装置において使用される。
従来のSGTを用いた2段のCMOSインバータでは、第1の電源電圧VSSと第2の電源電圧VCCがコンタクトを経由してシリコン基板の拡散層に供給されているSGTを用いている。すなわち、nMOS SGT、pMOS SGTの電源供給配線が、nMOS、pMOSが配置される基板上の領域とは別の領域であるゲート領域の下部の一方に配置されている。
これに対して、本発明では、nMOS SGT、pMOS SGT両方の上方から供給されている第1の電源供給配線VSSと第2の電源供給配線VCCを持ち、
第1のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第2のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第1のインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
第2のインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCCを持つため、
第1の電源供給配線VSSと第2の電源供給配線VCCの面積が減少し、SGTを用いた高集積なCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置を可能とする。
また、nMOS SGT、pMOS SGT両方の上方から供給されている第1の電源供給配線VSS、第2の電源供給配線VCCを持ち、
第1のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第2のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第1のインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
第2のインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCCを持つため、
第1の電源供給配線VSSと第2の電源供給配線VCCの抵抗が低減し、SGTを用いた高速なCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置を可能とする。
nチャネル半導体装置のドレイン拡散層とpチャネル半導体装置のドレイン拡散層を、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された出力端子配線を持つため、
nチャネル半導体装置のドレイン拡散層と金属配線を接続するために用いるコンタクトと、
pチャネル半導体装置のドレイン拡散層と金属配線を接続するために用いるコンタクトと、
それぞれのコンタクトを接続するための金属配線が不要となり、
SGTを用いた高集積なCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置を可能とする。
また、第1のインバータのpMOS SGTを一行一列目と二行一列目に配置し、nMOS SGTを一行二列目に配置し、第2のインバータのpMOS SGTを一行三列目と二行三列目に配置し、nMOS SGTを二行二列目に配置するため、SGTを用いた高集積なCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置を可能とする。
以下、図面に示す実施形態に基づいてこの発明を記述する。なお、この発明は、これによって限定されるものではない。
この発明に係る半導体装置のレイアウトと断面構造を、それぞれ図3、図4、図5、図6、図7に示す。
この実施例では、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部層の出力端子配線19と、ドレイン拡散層9が形成され、その上に島状半導体層10が形成され、該当島状半導体層10の上部にソース拡散層11が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート12が形成され、一行二列目のnチャネル半導体装置(nチャネルMOSトランジスタ)を形成する。
また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部配線19と、ドレイン拡散層13が形成され、その上に島状半導体層14が形成され、該当島状半導体層14の上部にソース拡散層15が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート12が形成され、一行一列目のpチャネル半導体装置(pチャネルMOSトランジスタ)を形成する。また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部配線19と、ドレイン拡散層16が形成され、その上に島状半導体層17が形成され、当該島状半導体層17の上部にソース拡散層18が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート12が形成され、二行一列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により第1のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部層の出力端子配線30と、ドレイン拡散層20が形成され、その上に島状半導体層21が形成され、該当島状半導体層21の上部にソース拡散層22が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート23が形成され、二行二列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部配線30と、ドレイン拡散層27が形成され、その上に島状半導体層28が形成され、該当島状半導体層28の上部にソース拡散層29が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート23が形成され、一行三列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部配線30と、ドレイン拡散層24が形成され、その上に島状半導体層25が形成され、該当島状半導体層25の上部にソース拡散層26が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート23が形成され、二行三列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により第2のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部層の出力端子配線41と、ドレイン拡散層31が形成され、その上に島状半導体層32が形成され、該当島状半導体層32の上部にソース拡散層33が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート34が形成され、一行五列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部配線41と、ドレイン拡散層38が形成され、その上に島状半導体層39が形成され、該当島状半導体層39の上部にソース拡散層40が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート34が形成され、一行四列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部配線41と、ドレイン拡散層35が形成され、その上に島状半導体層36が形成され、該当島状半導体層36の上部にソース拡散層37が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート34が形成され、二行四列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により第3のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部層の出力端子配線52と、ドレイン拡散層42が形成され、その上に島状半導体層43が形成され、該当島状半導体層43の上部にソース拡散層44が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート45が形成され、二行五列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部配線52と、ドレイン拡散層49が形成され、その上に島状半導体層50が形成され、該当島状半導体層50の上部にソース拡散層51が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート45が形成され、一行六列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜8上に、島状半導体下部配線52と、ドレイン拡散層46が形成され、その上に島状半導体層47が形成され、該当島状半導体層47の上部にソース拡散層48が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート45が形成され、二行六列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により第4のインバータが形成される。
第1のインバータと第2のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層11,22上に、第1の電源供給配線VSS57が形成され、
第3のインバータと第4のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層33,44上に、第1の電源供給配線VSS59が形成され、
第1のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層15,18上に、第2の電源供給配線VCC56が形成され、
第2のインバータと第3のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層29,26,40,37上に、第2の電源供給配線VCC58が形成され、
第4のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層48,51上に、第2の電源供給配線VCC60が形成される。
ゲート12は、第1のインバータの入力端子線となる。
ゲート23は、第2のインバータの入力端子線となる。
ゲート34は、第3のインバータの入力端子線となる。
ゲート45は、第4のインバータの入力端子線となる。
ゲート23と第1のインバータの下部層の出力端子配線19を接続するため、コンタクト53が形成される。
ゲート34と第2のインバータの下部層の出力端子配線30を接続するため、コンタクト54が形成される。
ゲート45と第3のインバータの下部層の出力端子配線41を接続するため、コンタクト55が形成される。
上記のCMOSインバータ結合回路では、pチャネルMOSトランジスタ及びnチャネルMOSトランジスタは、基板上で行方向にわたりそれぞれが同じ列に配置されている。また、電源供給配線は、同じチャネルのMOSトランジスタ同士がそのソース拡散層上で相互に接続されるように構成される。したがって、電源供給配線のための配線距離を短くすることができ、配線による抵抗を低減し、高速な回路を実現することができる。また、基板上での電源供給配線用の領域をMOSトランジスタの配置領域と別の領域に設ける必要がないため、従来よりも高集積なCMOSインバータ結合回路を実現することができる。
また、実施例では、
第1のインバータのpMOS SGTを一行一列目と二行一列目に配置し、nMOS SGTを一行二列目に配置することにより一行一列目の第1のインバータを形成し、
第2のインバータのpMOS SGTを一行三列目と二行三列目に配置し、nMOS SGTを二行二列目に配置することにより一行二列目の第2のインバータを形成し、
第3のインバータのpMOS SGTを一行四列目と二行四列目に配置し、nMOS SGTを一行五列目に配置することにより一行三列目の第3のインバータを形成し、
第4のインバータのpMOS SGTを一行六列目と二行六列目に配置し、nMOS SGTを二行五列目に配置することにより一行四列目の第4のインバータを形成し、
一行四列のCMOSインバータ結合回路を示したが、
図8に示すようにCMOSインバータを二行二列以上配置してもよい。
図8は、三行四列にCMOSインバータを配置したCMOSインバータ結合回路である。
また、図9は、X1-X’1断面図、
図10は、X2-X’2断面図、
図11は、X3-X’3断面図、
図12は、X4-X’4断面図、
図13は、X5-X’5断面図、
図14は、X6-X’6断面図、
図15は、Y1-Y’1断面図、
図16は、Y2-Y’2断面図である。
この実施例では、
シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線119と、ドレイン拡散層109が形成され、その上に島状半導体層110が形成され、該当島状半導体層110の上部にソース拡散層111が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート112が形成され、一行二列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線119と、ドレイン拡散層113が形成され、その上に島状半導体層114が形成され、該当島状半導体層114の上部にソース拡散層115が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート112が形成され、一行一列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線119と、ドレイン拡散層116が形成され、その上に島状半導体層117が形成され、該当島状半導体層117の上部にソース拡散層118が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート112が形成され、二行一列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により一行一列目のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線130と、ドレイン拡散層120が形成され、その上に島状半導体層121が形成され、該当島状半導体層121の上部にソース拡散層122が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート123が形成され、二行二列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線130と、ドレイン拡散層127が形成され、その上に島状半導体層128が形成され、該当島状半導体層128の上部にソース拡散層129が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート123が形成され、一行三列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線130と、ドレイン拡散層124が形成され、その上に島状半導体層125が形成され、該当島状半導体層125の上部にソース拡散層126が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート123が形成され、二行三列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により一行二列目のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線141と、ドレイン拡散層131が形成され、その上に島状半導体層132が形成され、該当島状半導体層132の上部にソース拡散層133が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート134が形成され、一行五列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線141と、ドレイン拡散層138が形成され、その上に島状半導体層139が形成され、該当島状半導体層139の上部にソース拡散層140が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート134が形成され、一行四列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線141と、ドレイン拡散層135が形成され、その上に島状半導体層136が形成され、該当島状半導体層136の上部にソース拡散層137が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート134が形成され、二行四列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により一行三列目のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線152と、ドレイン拡散層142が形成され、その上に島状半導体層143が形成され、該当島状半導体層143の上部にソース拡散層144が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート145が形成され、二行五列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線152と、ドレイン拡散層149が形成され、その上に島状半導体層150が形成され、該当島状半導体層150の上部にソース拡散層151が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート145が形成され、一行六列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線152と、ドレイン拡散層146が形成され、その上に島状半導体層147が形成され、該当島状半導体層147の上部にソース拡散層148が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート145が形成され、二行六列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により一行四列目のインバータが形成される。
一行一列目のインバータと一行二列目のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層111,122上に、第1の電源供給配線VSS157が形成され、
一行三列目のインバータと一行四列目のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層133,144上に、第1の電源供給配線VSS159が形成され、
一行一列目のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層115,118上に、第2の電源供給配線VCC156が形成され、
一行二列目のインバータと一行三列目のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層129,126,140,137上に、第2の電源供給配線VCC158が形成され、
一行四列目のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層148,151上に、第2の電源供給配線VCC160が形成される。
ゲート112は、一行一列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート123は、一行二列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート134は、一行三列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート145は、一行四列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート123と一行一列目のインバータの下部層の出力端子配線119を接続するため、コンタクト153が形成される。
ゲート134と一行二列目のインバータの下部層の出力端子配線130を接続するため、コンタクト154が形成される。
ゲート145と一行三列目のインバータの下部層の出力端子配線141を接続するため、コンタクト155が形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線219と、ドレイン拡散層209が形成され、その上に島状半導体層210が形成され、該当島状半導体層210の上部にソース拡散層211が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート212が形成され、三行二列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線219と、ドレイン拡散層213が形成され、その上に島状半導体層214が形成され、該当島状半導体層214の上部にソース拡散層215が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート212が形成され、三行一列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線219と、ドレイン拡散層216が形成され、その上に島状半導体層217が形成され、該当島状半導体層217の上部にソース拡散層218が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート212が形成され、四行一列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により二行一列目のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線230と、ドレイン拡散層220が形成され、その上に島状半導体層221が形成され、該当島状半導体層221の上部にソース拡散層222が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート223が形成され、四行二列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線230と、ドレイン拡散層227が形成され、その上に島状半導体層228が形成され、該当島状半導体層228の上部にソース拡散層229が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート223が形成され、三行三列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線230と、ドレイン拡散層224が形成され、その上に島状半導体層225が形成され、該当島状半導体層225の上部にソース拡散層226が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート223が形成され、四行三列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により二行二列目のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線241と、ドレイン拡散層231が形成され、その上に島状半導体層232が形成され、該当島状半導体層232の上部にソース拡散層233が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート234が形成され、三行五列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線241と、ドレイン拡散層238が形成され、その上に島状半導体層239が形成され、該当島状半導体層239の上部にソース拡散層240が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート234が形成され、三行四列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線241と、ドレイン拡散層235が形成され、その上に島状半導体層236が形成され、該当島状半導体層236の上部にソース拡散層237が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート234が形成され、四行四列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により二行三列目のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線252と、ドレイン拡散層242が形成され、その上に島状半導体層243が形成され、該当島状半導体層243の上部にソース拡散層244が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート245が形成され、四行五列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線252と、ドレイン拡散層249が形成され、その上に島状半導体層250が形成され、該当島状半導体層250の上部にソース拡散層251が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート245が形成され、三行六列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線252と、ドレイン拡散層246が形成され、その上に島状半導体層247が形成され、該当島状半導体層247の上部にソース拡散層248が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート245が形成され、四行六列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により二行四列目のインバータが形成される。
二行一列目のインバータと二行二列目のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層211,222上に、第1の電源供給配線VSS157が形成され、
二行三列目のインバータと二行四列目のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層233,244上に、第1の電源供給配線VSS159が形成され、
二行一列目のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層215,218上に、第2の電源供給配線VCC156が形成され、
二行二列目のインバータと二行三列目のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層229,226,240,237上に、第2の電源供給配線VCC158が形成され、
二行四列目のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層248,251上に、第2の電源供給配線VCC160が形成される。
ゲート212は、二行一列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート223は、二行二列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート234は、二行三列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート245は、二行四列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート223と二行一列目のインバータの下部層の出力端子配線219を接続するため、コンタクト253が形成される。
ゲート234と二行二列目のインバータの下部層の出力端子配線230を接続するため、コンタクト254が形成される。
ゲート245と二行三列目のインバータの下部層の出力端子配線241を接続するため、コンタクト255が形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線319と、ドレイン拡散層309が形成され、その上に島状半導体層310が形成され、該当島状半導体層310の上部にソース拡散層311が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート312が形成され、五行二列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線319と、ドレイン拡散層313が形成され、その上に島状半導体層314が形成され、該当島状半導体層314の上部にソース拡散層315が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート312が形成され、五行一列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線319と、ドレイン拡散層316が形成され、その上に島状半導体層317が形成され、該当島状半導体層317の上部にソース拡散層318が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート312が形成され、六行一列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により三行一列目のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線330と、ドレイン拡散層320が形成され、その上に島状半導体層321が形成され、該当島状半導体層321の上部にソース拡散層322が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート323が形成され、六行二列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線330と、ドレイン拡散層327が形成され、その上に島状半導体層328が形成され、該当島状半導体層328の上部にソース拡散層329が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート323が形成され、五行三列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線330と、ドレイン拡散層324が形成され、その上に島状半導体層325が形成され、該当島状半導体層325の上部にソース拡散層326が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート323が形成され、六行三列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により三行二列目のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線341と、ドレイン拡散層331が形成され、その上に島状半導体層332が形成され、該当島状半導体層332の上部にソース拡散層333が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート334が形成され、五行五列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線341と、ドレイン拡散層338が形成され、その上に島状半導体層339が形成され、該当島状半導体層339の上部にソース拡散層340が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート334が形成され、五行四列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線341と、ドレイン拡散層335が形成され、その上に島状半導体層336が形成され、該当島状半導体層336の上部にソース拡散層337が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート334が形成され、六行四列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により三行三列目のインバータが形成される。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部層の出力端子配線352と、ドレイン拡散層342が形成され、その上に島状半導体層343が形成され、該当島状半導体層343の上部にソース拡散層344が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート345が形成され、六行五列目のnチャネル半導体装置を形成する。
また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線352と、ドレイン拡散層349が形成され、その上に島状半導体層350が形成され、該当島状半導体層350の上部にソース拡散層351が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート345が形成され、五行六列目のpチャネル半導体装置を形成する。また、シリコン酸化膜108上に、島状半導体下部配線352と、ドレイン拡散層346が形成され、その上に島状半導体層347が形成され、該当島状半導体層347の上部にソース拡散層348が形成され、ドレイン拡散層とソース拡散層に挟まれた側壁のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート345が形成され、六行六列目のpチャネル半導体装置を形成する。
上記2個のpチャネル半導体装置と1個のnチャネル半導体装置により三行四列目のインバータが形成される。
三行一列目のインバータと三行二列目のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層311,322上に、第1の電源供給配線VSS157が形成され、
三行三列目のインバータと三行四列目のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層333,344上に、第1の電源供給配線VSS159が形成され、
三行一列目のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層315,318上に、第2の電源供給配線VCC156が形成され、
三行二列目のインバータと三行三列目のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層329,326,340,337上に、第2の電源供給配線VCC158が形成され、
三行四列目のインバータのpチャネル半導体装置のソース拡散層348,351上に、第2の電源供給配線VCC160が形成される。
ゲート312は、三行一列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート323は、三行二列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート334は、三行三列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート345は、三行四列目のインバータの入力端子線となる。
ゲート323と三行一列目のインバータの下部層の出力端子配線319を接続するため、コンタクト353が形成される。
ゲート334と三行二列目のインバータの下部層の出力端子配線330を接続するため、コンタクト354が形成される。
ゲート345と三行三列目のインバータの下部層の出力端子配線341を接続するため、コンタクト355が形成される。
以下に、この発明に係る半導体装置の構造を形成するための製造工程の一例を図17〜図212を参照して説明する。図17は、シリコン酸化膜上に、シリコン500が形成され、シリコン500が酸化され、酸化膜501が形成されているSOI基板のX1-X'1断面図である。また、図18は、X2-X'2断面図、図19は、Y1-Y'1断面図、図20は、Y2-Y'2断面図である。X1-X'1断面は図4に対応し、X2-X'2断面は図5に対応し、Y1-Y'1断面は図6に対応し、Y2-Y'2断面は図7に対応する断面である。
レジストをマスクとして、反応性イオンエッチングによりシリコン500をエッチングし、シリコン柱を形成する。その後、酸化を行い、p型シリコンを形成するためのレジスト502,503,504を形成する(図21(X1-X'1)、図22(X2-X'2)、図23(Y1-Y'1)、図24(Y2-Y'2))。
イオン注入法などによりボロンを注入し、p型シリコン505,506,507,508を形成する(図25(X1-X'1)、図26(X2-X'2)、図27(Y1-Y'1)、図28(Y2-Y'2))。
レジストを隔離し、n型シリコンを形成するためのレジスト509,510を形成する(図29(X1-X'1)、図30(X2-X'2)、図31(Y1-Y'1)、図32(Y2-Y'2))。
イオン注入法などによりリンを注入し、n型シリコン511,512,513,514,515,516,517,518を形成する(図33(X1-X'1)、図34(X2-X'2)、図35(Y1-Y'1)、図36(Y2-Y'2))。
レジストを剥離し、熱工程を行い、不純物をイオン化する(図37(X1-X'1)、図38(X2-X'2)、図39(Y1-Y'1)、図40(Y2-Y'2))。
窒化膜519を堆積し、CMPにより平坦化した後、エッチバックする(図41(X1-X'1)、図42(X2-X'2)、図43(Y1-Y'1)、図44(Y2-Y'2))。
多結晶シリコン520を堆積し、CMPにより平坦化した後、エッチバックする(図45(X1-X'1)、図46(X2-X'2)、図47(Y1-Y'1)、図48(Y2-Y'2))。
窒化膜を堆積し、島状半導体側壁に、サイドウォールスペーサ状に残存させる521,522,523,524,525,526,527,528,529,530,531,532。(図49(X1-X'1)、図50(X2-X'2)、図51(Y1-Y'1)、図52(Y2-Y'2))。
多結晶シリコンをエッチングする(図53(X1-X'1)、図54(X2-X'2)、図55(Y1-Y'1)、図56(Y2-Y'2))。
酸化膜をエッチングする(図57(X1-X'1)、図58(X2-X'2)、図59(Y1-Y'1)、図60(Y2-Y'2))。
多結晶シリコン533を堆積し、CMPにより平坦化した後、エッチバックする(図61(X1-X'1)、図62(X2-X'2)、図63(Y1-Y'1)、図64(Y2-Y'2))。
窒化膜をエッチングする(図65(X1-X'1)、図66(X2-X'2)、図67(Y1-Y'1)、図68(Y2-Y'2))。
島状半導体下部層の出力端子配線を形成するためのレジスト534,535,536,537を形成する(図69(X1-X'1)、図70(X2-X'2)、図71(Y1-Y'1)、図72(Y2-Y'2))。
多結晶シリコンをエッチングし、島状半導体下部層の出力端子配線19,30,41,52を形成する(図73(X1-X'1)、図74(X2-X'2)、図75(Y1-Y'1)、図76(Y2-Y'2))。
レジストを剥離する(図77(X1-X'1)、図78(X2-X'2)、図79(Y1-Y'1)、図80(Y2-Y'2))。
酸化膜538を堆積し、CMPにより平坦化した後、エッチバックする(図81(X1-X'1)、図82(X2-X'2)、図83(Y1-Y'1)、図84(Y2-Y'2))。
窒化膜539を堆積し、CMPにより平坦化した後、エッチバックする(図85(X1-X'1)、図86(X2-X'2)、図87(Y1-Y'1)、図88(Y2-Y'2))。
酸化を行い、ゲート絶縁膜540,541,542,543,544,545,546,547,548,549,550,551を形成する(図89(X1-X'1)、図90(X2-X'2)、図91(Y1-Y'1)、図92(Y2-Y'2))。
多結晶シリコン552を堆積し、CMPにより平坦化した後、エッチバックする(図93(X1-X'1)、図94(X2-X'2)、図95(Y1-Y'1)、図96(Y2-Y'2))。
窒化膜553を堆積し、CMPにより平坦化した後、エッチバックする(図97(X1-X'1)、図98(X2-X'2)、図99(Y1-Y'1)、図100(Y2-Y'2))。
入力端子線を形成するためのレジスト554,555,556,557を形成する(図101(X1-X'1)、図102(X2-X'2)、図103(Y1-Y'1)、図104(Y2-Y'2))。
窒化膜、多結晶シリコン、窒化膜をエッチングし、入力端子線すなわちゲート12,23,34,45を形成する(図105(X1-X'1)、図106(X2-X'2)、図107(Y1-Y'1)、図108(Y2-Y'2))。
レジストを剥離する(図109(X1-X'1)、図110(X2-X'2)、図111(Y1-Y'1)、図112(Y2-Y'2))。
酸化膜558を堆積し、CMPにより平坦化した後、エッチバックする(図113(X1-X'1)、図114(X2-X'2)、図115(Y1-Y'1)、図116(Y2-Y'2))。
ゲートと島状半導体下部層との間のコンタクトを形成するためのレジスト559を形成する(図117(X1-X'1)、図118(X2-X'2)、図119(Y1-Y'1)、図120(Y2-Y'2))。
酸化膜をエッチングし、ゲートと島状半導体下部層との間のコンタクト孔560,561,562を形成する(図121(X1-X'1)、図122(X2-X'2)、図123(Y1-Y'1)、図124(Y2-Y'2))。
レジストを剥離する(図125(X1-X'1)、図126(X2-X'2)、図127(Y1-Y'1)、図128(Y2-Y'2))。
多結晶シリコンを堆積し、CMPにより平坦化した後、エッチバックすることにより、ゲートと島状半導体下部層との間のコンタクト53,54,55を形成する(図129(X1-X'1)、図130(X2-X'2)、図131(Y1-Y'1)、図132(Y2-Y'2))。
酸化膜を剥離する(図133(X1-X'1)、図134(X2-X'2)、図135(Y1-Y'1)、図136(Y2-Y'2))。
酸化する(図137(X1-X'1)、図138(X2-X'2)、図139(Y1-Y'1)、図140(Y2-Y'2))。
nチャネル半導体装置のドレイン拡散層、ソース拡散層を形成するためのレジスト563,564,565を形成する(図141(X1-X'1)、図142(X2-X'2)、図143(Y1-Y'1)、図144(Y2-Y'2))。
イオン注入法などにより砒素を注入し、ドレイン拡散層9,20,31,42,ソース拡散層11,22,33,44を形成する(図145(X1-X'1)、図146(X2-X'2)、図147(Y1-Y'1)、図148(Y2-Y'2))。
pチャネル半導体装置のドレイン拡散層、ソース拡散層を形成するためのレジスト566,567を形成する(図149(X1-X'1)、図150(X2-X'2)、図151(Y1-Y'1)、図152(Y2-Y'2))。
イオン注入法などによりボロンを注入し、ドレイン拡散層13,16,24,27,35,38,46,49,ソース拡散層15,18,26,29,37,40,48,51を形成する(図153(X1-X'1)、図154(X2-X'2)、図155(Y1-Y'1)、図156(Y2-Y'2))。
レジストを剥離し、熱工程を行い、不純物をイオン化する(図157(X1-X'1)、図158(X2-X'2)、図159(Y1-Y'1)、図160(Y2-Y'2))。
酸化膜を剥離する(図161(X1-X'1)、図162(X2-X'2)、図163(Y1-Y'1)、図164(Y2-Y'2))。
コバルトやニッケル等、金属568をスパッタやCVDにより堆積する(図165(X1-X'1)、図166(X2-X'2)、図167(Y1-Y'1)、図168(Y2-Y'2))。
熱工程を行い、金属をシリコンと反応させ、サリサイド化する(図169(X1-X'1)、図170(X2-X'2)、図171(Y1-Y'1)、図172(Y2-Y'2))。
シリコンと未反応の金属を、エッチングする(図173(X1-X'1)、図174(X2-X'2)、図175(Y1-Y'1)、図176(Y2-Y'2))。
酸化膜569を堆積し、CMPにより平坦化した後、エッチバックする(図177(X1-X'1)、図178(X2-X'2)、図179(Y1-Y'1)、図180(Y2-Y'2))。
コンタクトを形成するためのレジスト570を形成する(図181(X1-X'1)、図182(X2-X'2)、図183(Y1-Y'1)、図184(Y2-Y'2))。
酸化膜をエッチングする(図185(X1-X'1)、図186(X2-X'2)、図187(Y1-Y'1)、図188(Y2-Y'2))。
レジストを剥離する(図189(X1-X'1)、図190(X2-X'2)、図191(Y1-Y'1)、図192(Y2-Y'2))。
金属571を堆積し、CMPにより平坦化する(図193(X1-X'1)、図194(X2-X'2)、図195(Y1-Y'1)、図196(Y2-Y'2))。
第1の電源供給配線、第2の電源供給配線を形成するためのレジスト572,573,574,575,576を形成する(図197(X1-X'1)、図198(X2-X'2)、図199(Y1-Y'1)、図200(Y2-Y'2))。
金属をエッチングし、第1の電源供給配線VSS57,59を形成し、第2の電源供給配線VCC56,58,60を形成する(図201(X1-X'1)、図202(X2-X'2)、図203(Y1-Y'1)、図204(Y2-Y'2))。
レジストを剥離する(図205(X1-X'1)、図206(X2-X'2)、図207(Y1-Y'1)、図208(Y2-Y'2))。
酸化膜577を堆積し、CMPにより平坦化する(図205(X1-X'1)、図206(X2-X'2)、図207(Y1-Y'1)、図208(Y2-Y'2))。
上述したように、従来のSGTを用いた2段のCMOSインバータでは、第1の電源電圧VSSと第2の電源電圧VCCがコンタクトを経由してシリコン基板の拡散層に供給されているSGTを用いている。すなわち、nMOS SGT、pMOS SGTの電源供給配線が、nMOS、pMOSが配置される基板上の領域とは別の領域であるゲート領域の下部の一方に配置されている。
これに対して、本発明では、nMOS SGT、pMOS SGT両方の上方から供給されている第1の電源供給配線VSSと第2の電源供給配線VCCを持ち、
第1のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第2のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第1のインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
第2のインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCCを持つため、
第1の電源供給配線VSSと第2の電源供給配線VCCの面積が減少し、SGTを用いた高集積なCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置を可能とする。
また、nMOS SGT、pMOS SGT両方の上方から供給されている第1の電源供給配線VSS、第2の電源供給配線VCCを持ち、
第1のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第2のインバータのnチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第1の電源供給配線VSSと、
第1のインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCC
第2のインバータの2個のpチャネル半導体装置のソース拡散層に接続された第2の電源供給配線VCCを持つため、
第1の電源供給配線VSSと第2の電源供給配線VCCの抵抗が低減し、SGTを用いた高速なCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置を可能とする。
nチャネル半導体装置のドレイン拡散層とpチャネル半導体装置のドレイン拡散層を、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された出力端子配線を持つため、
nチャネル半導体装置のドレイン拡散層と金属配線を接続するために用いるコンタクトと、
pチャネル半導体装置のドレイン拡散層と金属配線を接続するために用いるコンタクトと、
それぞれのコンタクトを接続するための金属配線が不要となり、
SGTを用いた高集積なCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置を可能とする。
また、第1のインバータのpMOS SGTを一行一列目と二行一列目に配置し、nMOS SGTを一行二列目に配置し、第2のインバータのpMOS SGTを一行三列目と二行三列目に配置し、nMOS SGTを二行二列目に配置するため、SGTを用いた高集積なCMOSインバータ結合回路からなる半導体装置を可能とする。
従来のSGTを用いた2段のCMOSインバータのレイアウトと等価回路である。 従来のSGTを用いた2段のCMOSインバータのレイアウトと断面図である。 この発明に係る半導体装置のレイアウトである。 この発明に係る半導体装置の図3におけるX1-X'1断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の図3におけるX2-X'2断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の図3におけるY1-Y'1断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の図3におけるY2-Y'2断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置のレイアウトである。 この発明に係る半導体装置の図8におけるX1-X'1断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の図8におけるX2-X'2断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の図8におけるX3-X'3断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の図8におけるX4-X'4断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の図8におけるX5-X'5断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の図8におけるX6-X'6断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の図8におけるY1-Y'1断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の図8におけるY2-Y'2断面図に対応する断面図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX1-X'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すX2-X'2断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY1-Y'1断面工程図である。 この発明に係る半導体装置の製造例を示すY2-Y'2断面工程図である。
符号の説明
01. pMOS SGT
02. pMOS SGT
03. nMOS SGT
04. pMOS SGT
05. pMOS SGT
06. nMOS SGT
07. nMOS SGT
08. シリコン酸化膜
09. ドレイン拡散層
10. 島状半導体層
11. ソース拡散層
12. ゲート
13. ドレイン拡散層
14. 島状半導体層
15. ソース拡散層
16. ドレイン拡散層
17. 島状半導体層
18. ソース拡散層
19. 島状半導体下部層の出力端子配線
20. ドレイン拡散層
21. 島状半導体層
22. ソース拡散層
23. ゲート
24. ドレイン拡散層
25. 島状半導体層
26. ソース拡散層
27. ドレイン拡散層
28. 島状半導体層
29. ソース拡散層
30. 島状半導体下部層の出力端子配線
31. ドレイン拡散層
32. 島状半導体層
33. ソース拡散層
34. ゲート
35. ドレイン拡散層
36. 島状半導体層
37. ソース拡散層
38. ドレイン拡散層
39. 島状半導体層
40. ソース拡散層
41. 島状半導体下部層の出力端子配線
42. ドレイン拡散層
43. 島状半導体層
44. ソース拡散層
45. ゲート
46. ドレイン拡散層
47. 島状半導体層
48. ソース拡散層
49. ドレイン拡散層
50. 島状半導体層
51. ソース拡散層
52. 島状半導体下部層の出力端子配線
53. コンタクト
54. コンタクト
55. コンタクト
56. 第2の電源供給配線VCC
57. 第1の電源供給配線VSS
58. 第2の電源供給配線VCC
59. 第1の電源供給配線VSS
60. 第2の電源供給配線VCC
108. シリコン酸化膜
109. ドレイン拡散層
110. 島状半導体層
111. ソース拡散層
112. ゲート
113. ドレイン拡散層
114. 島状半導体層
115. ソース拡散層
116. ドレイン拡散層
117. 島状半導体層
118. ソース拡散層
119. 島状半導体下部層の出力端子配線
120. ドレイン拡散層
121. 島状半導体層
122. ソース拡散層
123. ゲート
124. ドレイン拡散層
125. 島状半導体層
126. ソース拡散層
127. ドレイン拡散層
128. 島状半導体層
129. ソース拡散層
130. 島状半導体下部層の出力端子配線
131. ドレイン拡散層
132. 島状半導体層
133. ソース拡散層
134. ゲート
135. ドレイン拡散層
136. 島状半導体層
137. ソース拡散層
138. ドレイン拡散層
139. 島状半導体層
140. ソース拡散層
141. 島状半導体下部層の出力端子配線
142. ドレイン拡散層
143. 島状半導体層
144. ソース拡散層
145. ゲート
146. ドレイン拡散層
147. 島状半導体層
148. ソース拡散層
149. ドレイン拡散層
150. 島状半導体層
151. ソース拡散層
152. 島状半導体下部層の出力端子配線
153. コンタクト
154. コンタクト
155. コンタクト
156. 第2の電源供給配線VCC
157. 第1の電源供給配線VSS
158. 第2の電源供給配線VCC
159. 第1の電源供給配線VSS
160. 第2の電源供給配線VCC
209. ドレイン拡散層
210. 島状半導体層
211. ソース拡散層
212. ゲート
213. ドレイン拡散層
214. 島状半導体層
215. ソース拡散層
216. ドレイン拡散層
217. 島状半導体層
218. ソース拡散層
219. 島状半導体下部層の出力端子配線
220. ドレイン拡散層
221. 島状半導体層
222. ソース拡散層
223. ゲート
224. ドレイン拡散層
225. 島状半導体層
226. ソース拡散層
227. ドレイン拡散層
228. 島状半導体層
229. ソース拡散層
230. 島状半導体下部層の出力端子配線
231. ドレイン拡散層
232. 島状半導体層
233. ソース拡散層
234. ゲート
235. ドレイン拡散層
236. 島状半導体層
237. ソース拡散層
238. ドレイン拡散層
239. 島状半導体層
240. ソース拡散層
241. 島状半導体下部層の出力端子配線
242. ドレイン拡散層
243. 島状半導体層
244. ソース拡散層
245. ゲート
246. ドレイン拡散層
247. 島状半導体層
248. ソース拡散層
249. ドレイン拡散層
250. 島状半導体層
251. ソース拡散層
252. 島状半導体下部層の出力端子配線
253. コンタクト
254. コンタクト
255. コンタクト
309. ドレイン拡散層
310. 島状半導体層
311. ソース拡散層
312. ゲート
313. ドレイン拡散層
314. 島状半導体層
315. ソース拡散層
316. ドレイン拡散層
317. 島状半導体層
318. ソース拡散層
319. 島状半導体下部層の出力端子配線
320. ドレイン拡散層
321. 島状半導体層
322. ソース拡散層
323. ゲート
324. ドレイン拡散層
325. 島状半導体層
326. ソース拡散層
327. ドレイン拡散層
328. 島状半導体層
329. ソース拡散層
330. 島状半導体下部層の出力端子配線
331. ドレイン拡散層
332. 島状半導体層
333. ソース拡散層
334. ゲート
335. ドレイン拡散層
336. 島状半導体層
337. ソース拡散層
338. ドレイン拡散層
339. 島状半導体層
340. ソース拡散層
341. 島状半導体下部層の出力端子配線
342. ドレイン拡散層
343. 島状半導体層
344. ソース拡散層
345. ゲート
346. ドレイン拡散層
347. 島状半導体層
348. ソース拡散層
349. ドレイン拡散層
350. 島状半導体層
351. ソース拡散層
352. 島状半導体下部層の出力端子配線
353. コンタクト
354. コンタクト
355. コンタクト
500. シリコン
501. 酸化膜
502. レジスト
503. レジスト
504. レジスト
505. p型シリコン
506. p型シリコン
507. p型シリコン
508. p型シリコン
509. レジスト
510. レジスト
511. n型シリコン
512. n型シリコン
513. n型シリコン
514. n型シリコン
515. n型シリコン
516. n型シリコン
517. n型シリコン
518. n型シリコン
519. 窒化膜
520. 多結晶シリコン
521. サイドウォールスペーサ
522. サイドウォールスペーサ
523. サイドウォールスペーサ
524. サイドウォールスペーサ
525. サイドウォールスペーサ
526. サイドウォールスペーサ
527. サイドウォールスペーサ
528. サイドウォールスペーサ
529. サイドウォールスペーサ
530. サイドウォールスペーサ
531. サイドウォールスペーサ
532. サイドウォールスペーサ
533. 多結晶シリコン
534. レジスト
535. レジスト
536. レジスト
537. レジスト
538. 酸化膜
539. 窒化膜
540. ゲート酸化膜
541. ゲート酸化膜
542. ゲート酸化膜
543. ゲート酸化膜
544. ゲート酸化膜
545. ゲート酸化膜
546. ゲート酸化膜
547. ゲート酸化膜
548. ゲート酸化膜
549. ゲート酸化膜
550. ゲート酸化膜
551. ゲート酸化膜
552. 多結晶シリコン
553. 窒化膜
554. レジスト
555. レジスト
556. レジスト
557. レジスト
558. 酸化膜
559. レジスト
560. コンタクト孔
561. コンタクト孔
562. コンタクト孔
563. レジスト
564. レジスト
565. レジスト
566. レジスト
567. レジスト
568. 金属
569. 酸化膜
570. レジスト
571. 金属
572. レジスト
573. レジスト
574. レジスト
575. レジスト
576. レジスト
577. 酸化膜

Claims (6)

  1. 少なくとも2段以上のCMOSインバータを結合したCMOSインバータ結合回路を備えた半導体装置であって、
    前記CMOSインバータ結合回路は、基板上に二行三列に配列されたMOSトランジスタにより構成される2段のCMOSインバータとして第1のCMOSインバータと第2のCMOSインバータとを含んでおり、
    一列目及び三列目のMOSトランジスタの各々は、pチャネルMOSトランジスタであり、
    二列目のMOSトランジスタの各々は、nチャネルMOSトランジスタであり、
    前記pチャネルMOSトランジスタ及びnチャネルMOSトランジスタの各々は、基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を有しており、
    前記第1のCMOSインバータは、
    一列目の2個のpチャネルMOSトランジスタと、
    二列目の一方のnチャネルMOSトランジスタと、
    二列目の前記一方のnチャネルMOSトランジスタのゲートと、一列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのゲートとを、相互に接続するよう配線された第1のCMOSインバータの入力端子と、
    二列目の前記一方のnチャネルMOSトランジスタのドレイン拡散層と、一列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのドレイン拡散層とを、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された第1のCMOSインバータの出力端子と、
    二列目の前記一方のnチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上に配線された第1のCMOSインバータ用の第1の電源供給配線と、
    一列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上に配線された第1のCMOSインバータ用の第2の電源供給配線とを有しており、
    前記第2のCMOSインバータは、
    三列目の2個のpチャネルMOSトランジスタと、
    二列目の前記一方のnチャネルMOSトランジスタとは異なる二列目の他方のnチャネルMOSトランジスタと、
    二列目の前記他方のnチャネルMOSトランジスタのゲートと、三列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのゲートとを、相互に接続するよう配線された第2のCMOSインバータの入力端子と、
    二列目の前記他方のnチャネルMOSトランジスタのドレイン拡散層と、三列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのドレイン拡散層とを、島状半導体下部層で相互に接続するよう配線された第2のCMOSインバータの出力端子と、
    二列目の前記他方のnチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上に配線された第2のCMOSインバータ用の第1の電源供給配線と、
    三列目の2個のpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上に配線された第2の電源供給配線とを有しており、
    前記第1のCMOSインバータ用の第1の電源供給配線と第2のCMOSインバータ用の第1の電源供給配線は、二列目のnチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で相互に接続されており、
    第1のCMOSインバータの出力端子は、第2のCMOSインバータの入力端子に接続される半導体装置。
  2. 前記CMOSインバータ結合回路は、基板上に、列方向にN個(Nは2以上)の前記2段のCMOSインバータを配列した2×N段のCMOSインバータを備え、
    各々のCMOSインバータの出力端子は、該出力端子に隣接するCMOSインバータの入力端子に接続され、
    隣接する4個のpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上に配線される第2の電源供給配線の各々は、ソース拡散層上で相互に接続されている請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記CMOSインバータ結合回路は、基板上に、列方向に少なくも2段以上の前記CMOSインバータを行方向にM個(Mは2以上)配列したCMOSインバータを備えており、
    行方向に配列されるM個の前記第1のCMOSインバータの各々が有する第2の電源供給配線を各々のpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で相互に接続し、
    行方向に配列されるM個の前記第2のCMOSインバータの各々が有する第2の電源供給配線を各々のpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で相互に接続し、
    行方向に配列されるM個の前記第1のCMOSインバータの各々が有する第1の電源供給配線と、行方向に配列されるM個の前記第2のCMOSインバータの各々が有する第1の電源供給配線とを各々のnチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で相互に接続する請求項1に記載の半導体装置。
  4. 前記CMOSインバータ結合回路は、前記2段のCMOSインバータを、基板上に、列方向にN個(Nは2以上)配列すると共に行方向にM個(Mは2以上)配列したCMOSインバータを備えており、
    行方向に連続的に配列されるCMOSインバータの第1の電源供給配線の各々を、行方向にわたって相互にnチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で接続し、
    行方向に連続的に配列されるCMOSインバータの第2の電源供給配線の各々を、行方向にわたって相互にpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で接続し、
    列方向に隣接するCMOSインバータの第2の電源供給配線は、さらに、列方向に相互にpチャネルMOSトランジスタのソース拡散層上で接続され、
    各々のCMOSインバータの出力端子は列方向に隣接するCMOSインバータの入力端子に接続される請求項1に記載の半導体装置。
  5. 基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を持ち、
    ゲートの上下に絶縁膜層が形成され、
    島状半導体下部層でドレイン拡散層の一部をポリシリコン配線が取り囲み、
    ドレイン拡散層、ポリシリコン配線、ゲート、ソース拡散層がサリサイド化された構造を持ち、
    ソース拡散層上に、金属配線が形成される上記請求項1から4の半導体装置において使用されるnチャネルMOSトランジスタ。
  6. 基板に対してドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置され、ゲートが島状半導体層を取り囲む構造を持ち、
    ゲートの上下に絶縁膜層が形成され、
    島状半導体下部層でドレイン拡散層の一部をポリシリコン配線が取り囲み、
    ドレイン拡散層、ポリシリコン配線、ゲート、ソース拡散層がサリサイド化された構造を持ち、
    ソース拡散層上に、金属配線が形成される上記請求項1から4の半導体装置において使用されるpチャネルMOSトランジスタ。
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