JP2752991B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置、特に微細かつ高性能なCMOSイ
ンバータに関する。
ンバータに関する。
（従来の技術） 従来のCMOSインバータとしては第６図および第７図に
示す如き構造のものが知られている。
示す如き構造のものが知られている。
第６図はその平面図、第７図は等価回路図である。こ
れら第６図及び第７図から明らかなように従来のCMOSイ
ンバータはＰチャネルMOSFET（60）とＮチャネルMOSFET
（61）とから構成され、前記２つのトランジスタ（6
0），（61）は、同一基板上に並列して設けられた構造
となっている。
れら第６図及び第７図から明らかなように従来のCMOSイ
ンバータはＰチャネルMOSFET（60）とＮチャネルMOSFET
（61）とから構成され、前記２つのトランジスタ（6
0），（61）は、同一基板上に並列して設けられた構造
となっている。
しかしながら素子の微細化には、このように２つのト
ランジスタを並列して設ける従来の構造では、限界があ
る。そこで、上記微細化の問題を解決するインバータの
構造として第８図に示される構造のものが知られてい
る。（例えば、特公昭62−11788号公報参照。）第８図
（ａ）は、その平面図、第８図（ｂ）は、第８図（ａ）
のＡ−Ａ断面図、第８図（ｃ）は第８図（ａ）のＢ−Ｂ
断面図である。
ランジスタを並列して設ける従来の構造では、限界があ
る。そこで、上記微細化の問題を解決するインバータの
構造として第８図に示される構造のものが知られてい
る。（例えば、特公昭62−11788号公報参照。）第８図
（ａ）は、その平面図、第８図（ｂ）は、第８図（ａ）
のＡ−Ａ断面図、第８図（ｃ）は第８図（ａ）のＢ−Ｂ
断面図である。
すなわち、このCMOSインバータは、ゲート部（80）を
介してＹ方向とＸ方向にそれぞれＮチャネルトランジス
タ（81）とＰチャネルトランジスタ（82）が形成された
構造のものとなっており、このようにゲート部（80）を
挟んで対向する２つのトランジスタ（81），（82）を設
けることにより、前述したCMOSインバータよりも微細な
構造を達成できるものである。ここで、前記ゲート部
（80）はＮチャネルトランジスタ（81）およびＰチャネ
ルトランジスタ（82）のゲートを兼ねたものとなってい
る。（83），（84）はＮチャネルトランジスタ（81）
の、（85），（86）はＰチャネルトランジスタ（82）の
それぞれソース，ドレインである。また、（80a），（8
0b）はゲート電極とゲート絶縁膜、（87）は絶縁領域、
（88）は低濃度のＰ型シリコン領域のSOI膜である。
介してＹ方向とＸ方向にそれぞれＮチャネルトランジス
タ（81）とＰチャネルトランジスタ（82）が形成された
構造のものとなっており、このようにゲート部（80）を
挟んで対向する２つのトランジスタ（81），（82）を設
けることにより、前述したCMOSインバータよりも微細な
構造を達成できるものである。ここで、前記ゲート部
（80）はＮチャネルトランジスタ（81）およびＰチャネ
ルトランジスタ（82）のゲートを兼ねたものとなってい
る。（83），（84）はＮチャネルトランジスタ（81）
の、（85），（86）はＰチャネルトランジスタ（82）の
それぞれソース，ドレインである。また、（80a），（8
0b）はゲート電極とゲート絶縁膜、（87）は絶縁領域、
（88）は低濃度のＰ型シリコン領域のSOI膜である。
しかしながら、このような構造のCMOSインバータは、
ゲート（80a）直下のSOI膜（88）に形成されるＮチャネ
ルトランジスタ（81）の反転層、およびゲート（80a）
と反対側（絶縁膜（87）の直上付近）のSOI膜（88）に
形成されるＰチャネルトランジスタ（82）の導電層によ
りCMOS構造を実現したものである。すなわち、前記Ｐチ
ャネルトランジスタ（82）においては、正孔はSOI膜（8
8）表面のソース（85）から絶縁膜（87）直上付近のSOI
膜（88）を介してドレイン（86）に至るパスを移動す
る。従って、前記Ｐチャネルトランジスタ（82）のコン
ダクタンスとしきい値はSOI膜厚や空乏層の変動に大き
く左右されるという欠点を有する。
ゲート（80a）直下のSOI膜（88）に形成されるＮチャネ
ルトランジスタ（81）の反転層、およびゲート（80a）
と反対側（絶縁膜（87）の直上付近）のSOI膜（88）に
形成されるＰチャネルトランジスタ（82）の導電層によ
りCMOS構造を実現したものである。すなわち、前記Ｐチ
ャネルトランジスタ（82）においては、正孔はSOI膜（8
8）表面のソース（85）から絶縁膜（87）直上付近のSOI
膜（88）を介してドレイン（86）に至るパスを移動す
る。従って、前記Ｐチャネルトランジスタ（82）のコン
ダクタンスとしきい値はSOI膜厚や空乏層の変動に大き
く左右されるという欠点を有する。
ここで、第９図は第８図（ａ）の線Ａ−Ａの断面にお
ける空乏層の伸びを模式的に示した図であるが、例えば
ゲート電圧Vg＝０〔Ｖ〕の場合（同図（ａ））には、Ｐ
チャネルトランジスタのコンダクタンスはSOI薄膜（T
SOIとする。）と空乏層（W(O)とする。）の差で示され
る中性領域（90）の厚みに比例する。
ける空乏層の伸びを模式的に示した図であるが、例えば
ゲート電圧Vg＝０〔Ｖ〕の場合（同図（ａ））には、Ｐ
チャネルトランジスタのコンダクタンスはSOI薄膜（T
SOIとする。）と空乏層（W(O)とする。）の差で示され
る中性領域（90）の厚みに比例する。
さらに、ゲート電圧に印加していくと、同図（ｂ）に
示すように空乏層の伸びが広がり、前記中性領域が存在
しなくなる。すなわちこれは、ゲート電圧Vgがしきい値
の電圧VTHPの時であるが、この場合、空乏層の厚みＷ
（VTHP）はSOI膜厚（TSOI）と等しくなり、前記SOI膜の
精度がしき値電圧に大きく影響を与えることになる。
示すように空乏層の伸びが広がり、前記中性領域が存在
しなくなる。すなわちこれは、ゲート電圧Vgがしきい値
の電圧VTHPの時であるが、この場合、空乏層の厚みＷ
（VTHP）はSOI膜厚（TSOI）と等しくなり、前記SOI膜の
精度がしき値電圧に大きく影響を与えることになる。
このように、従来のCMOSインバータでは、Ｐチャネル
トランジスタのコンダクタンス、あるいはしきい値は、
SOI膜厚に依存して大きく変動を受けるが、前記膜厚を
高精度に制御することは、加工上難しく、従って、前記
コンダクタンス，しきい値の制御性にも問題があった。
トランジスタのコンダクタンス、あるいはしきい値は、
SOI膜厚に依存して大きく変動を受けるが、前記膜厚を
高精度に制御することは、加工上難しく、従って、前記
コンダクタンス，しきい値の制御性にも問題があった。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記した従来のＮチャネルトランジスタと
Ｐチャネルトランジスタを有するCMOSインバータ等の半
導体装置の問題点を解決するものであり、占有面積が小
さく、かつコンダクタンス，しきい値の制御が容易な半
導体装置を提供することを目的とする。
Ｐチャネルトランジスタを有するCMOSインバータ等の半
導体装置の問題点を解決するものであり、占有面積が小
さく、かつコンダクタンス，しきい値の制御が容易な半
導体装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、占有面積が小さく、かつコンダ
クタンス，しきい値の制御が容易なＮチャネルトランジ
スタ,Pチャネルトランジスタともに表面導電型を示す半
導体装置を提供するものである。
クタンス，しきい値の制御が容易なＮチャネルトランジ
スタ,Pチャネルトランジスタともに表面導電型を示す半
導体装置を提供するものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、半導体基板上
に形成した第１の絶縁膜上に、低濃度の第１導電型領域
と，第２の絶縁膜が順次積層され、前記第２の絶縁膜を
介してゲート電極が取り付けられ、該ゲート電極を挟ん
で対向する一対の高濃度の第１導電型領域および一対の
高濃度の第２導電型領域が前記低濃度の第１導電型領域
に形成され、前記高濃度の導電型領域は、前記ゲート電
極と共に第１導電型の表面導電型のMISトランジスタ
を、また前記高濃度の第２導電型領域は、前記ゲート電
極と共に第２導電型の表面導電型のMISトランジスタを
構成することを特徴とする半導体装置を提供する。
に形成した第１の絶縁膜上に、低濃度の第１導電型領域
と，第２の絶縁膜が順次積層され、前記第２の絶縁膜を
介してゲート電極が取り付けられ、該ゲート電極を挟ん
で対向する一対の高濃度の第１導電型領域および一対の
高濃度の第２導電型領域が前記低濃度の第１導電型領域
に形成され、前記高濃度の導電型領域は、前記ゲート電
極と共に第１導電型の表面導電型のMISトランジスタ
を、また前記高濃度の第２導電型領域は、前記ゲート電
極と共に第２導電型の表面導電型のMISトランジスタを
構成することを特徴とする半導体装置を提供する。
また本発明者らは、鋭意検討の結果、前記低濃度の第
１導電型領域の厚さＷを を越えない値に設定することにより、Ｐチャネルトラン
ジスタ,Nチャネルトランジスタともに良好な表面導電型
を示すMIS型トランジスタを実現できることを見出し
た。
１導電型領域の厚さＷを を越えない値に設定することにより、Ｐチャネルトラン
ジスタ,Nチャネルトランジスタともに良好な表面導電型
を示すMIS型トランジスタを実現できることを見出し
た。
ここで、VFBは前記低濃度の第１導電型領域と前記半
導体基板のフェルミエネルギーの差、ε′は前記低濃度
の第１導電型領域の誘電率を表わし、εOX,TBOXは前記
第１の絶縁膜の誘電率および膜厚を表わし、CSUBは前記
低濃度の第１導電型領域の不純物濃度、VSUBは基板電位
で前記低濃度の第１導電型領域の基板側表面が反転しな
い電位を表わす。また、ｑは電子電荷であり1.60×10-7
〔Ｃ〕である。
導体基板のフェルミエネルギーの差、ε′は前記低濃度
の第１導電型領域の誘電率を表わし、εOX,TBOXは前記
第１の絶縁膜の誘電率および膜厚を表わし、CSUBは前記
低濃度の第１導電型領域の不純物濃度、VSUBは基板電位
で前記低濃度の第１導電型領域の基板側表面が反転しな
い電位を表わす。また、ｑは電子電荷であり1.60×10-7
〔Ｃ〕である。
また前記低濃度の第１導電型領域の厚さの上限は、膜
厚Ｗに関する二次方程式 の解として与える。そして、基板電位VSUB＝０〔Ｖ〕の
場合においては、Ｗは VFB・εOX/q・CSUB・TBOX …（Ｂ） を越えない値に設定すればよい。
厚Ｗに関する二次方程式 の解として与える。そして、基板電位VSUB＝０〔Ｖ〕の
場合においては、Ｗは VFB・εOX/q・CSUB・TBOX …（Ｂ） を越えない値に設定すればよい。
（作 用） 本発明によれば、前記高濃度の第１導電型領域，およ
び第２導電型領域は前記ゲート電極と共に、いずれも表
面導電型のMISトランジスタを構成するため、前述した
従来型素子の欠点であった一方のトランジスタのしきい
値、あるいはコンダクタンスが低濃度の第１導電型領域
（以下低濃度領域）の厚さに大きく依存するという問題
を解決でき、かつ占有面積の小さな半導体装置を実現で
きる。ここで、本発明により、従来は不可能であった表
面導電型のMISトランジスタを構成できることを説明す
る。前述の条件（Ａ）は、フェルミエネルギーの差によ
り、低濃度領域の裏側（半導体基板側）から伸びる空乏
層の厚みを表わし、該低濃度領域の厚さが条件（Ａ）の
値より小さいとき、低濃度領域は、ほぼ全域にわたって
空乏化する。このとき、膜厚の深さ方向のバンドダイア
グラムは第５図に示す如く、低濃度領域の電位はゲート
電極側で低く、半導体基板側で高くなる。その結果、ゲ
ート電圧の印加により、正孔はゲート電極側表面に蓄積
し、従来とは異なった表面導電型のＰ型MISトランジス
タを実現できる。このとき、Ｎ型トランジスタは、第５
図破線の如く、電子はやはり低濃度領域のゲート電極側
表面に誘起され、表面導電型のMISトランジスタとな
る。
び第２導電型領域は前記ゲート電極と共に、いずれも表
面導電型のMISトランジスタを構成するため、前述した
従来型素子の欠点であった一方のトランジスタのしきい
値、あるいはコンダクタンスが低濃度の第１導電型領域
（以下低濃度領域）の厚さに大きく依存するという問題
を解決でき、かつ占有面積の小さな半導体装置を実現で
きる。ここで、本発明により、従来は不可能であった表
面導電型のMISトランジスタを構成できることを説明す
る。前述の条件（Ａ）は、フェルミエネルギーの差によ
り、低濃度領域の裏側（半導体基板側）から伸びる空乏
層の厚みを表わし、該低濃度領域の厚さが条件（Ａ）の
値より小さいとき、低濃度領域は、ほぼ全域にわたって
空乏化する。このとき、膜厚の深さ方向のバンドダイア
グラムは第５図に示す如く、低濃度領域の電位はゲート
電極側で低く、半導体基板側で高くなる。その結果、ゲ
ート電圧の印加により、正孔はゲート電極側表面に蓄積
し、従来とは異なった表面導電型のＰ型MISトランジス
タを実現できる。このとき、Ｎ型トランジスタは、第５
図破線の如く、電子はやはり低濃度領域のゲート電極側
表面に誘起され、表面導電型のMISトランジスタとな
る。
（実施例） 本発明による一実施例の半導体装置を図面を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は、その半導体装置の平面図、第２図（ａ）〜
（ｄ）は、第１図の線Ａ−Ａで切断したＰチャネル方向
の工程断面図、第３図は線Ｂ−Ｂで切断したＮチャネル
方向の最終工程断面図を示す。
（ｄ）は、第１図の線Ａ−Ａで切断したＰチャネル方向
の工程断面図、第３図は線Ｂ−Ｂで切断したＮチャネル
方向の最終工程断面図を示す。
まず、最初に第２図の製造工程断面図について詳細に
説明する。第２図（ａ）に示すように半導体基板（20）
上にスパッタ法またはCVD法により第１の絶縁膜となる
シリコン酸化膜（21）を全面に約１μｍの厚みで形成
し、次いで前記シリコン酸化膜（21）上に多結晶シリコ
ン膜を例えば6000Åの厚みで形成した。次いで、ビーム
アニール法、あるいはヒータによるアニール法等を用い
て前記多結晶シリコン膜を単結晶化し、酸化雰囲気中の
酸化し、フッ化アンモニウム等の溶液で酸化膜を除去、
あるいはRIE等のドライエッチによるエッチバック法に
より約500Åの膜厚の単結晶シリコン膜（22）を形成す
る。
説明する。第２図（ａ）に示すように半導体基板（20）
上にスパッタ法またはCVD法により第１の絶縁膜となる
シリコン酸化膜（21）を全面に約１μｍの厚みで形成
し、次いで前記シリコン酸化膜（21）上に多結晶シリコ
ン膜を例えば6000Åの厚みで形成した。次いで、ビーム
アニール法、あるいはヒータによるアニール法等を用い
て前記多結晶シリコン膜を単結晶化し、酸化雰囲気中の
酸化し、フッ化アンモニウム等の溶液で酸化膜を除去、
あるいはRIE等のドライエッチによるエッチバック法に
より約500Åの膜厚の単結晶シリコン膜（22）を形成す
る。
次いで、第２図（ｂ）に示すように前記単結晶シリコ
ン膜（22）の一部を島状に残して、次いで前記単結晶シ
リコン膜に低濃度のホウ素等のＰ型不純物をイオン注入
し、さらに窒素雰囲気中での熱拡散を行い、低濃度のＰ
型シリコン領域（22a）を形成する。ここで、前記シリ
コン領域（22a）の濃度は1016cm-3以下が望ましい。
ン膜（22）の一部を島状に残して、次いで前記単結晶シ
リコン膜に低濃度のホウ素等のＰ型不純物をイオン注入
し、さらに窒素雰囲気中での熱拡散を行い、低濃度のＰ
型シリコン領域（22a）を形成する。ここで、前記シリ
コン領域（22a）の濃度は1016cm-3以下が望ましい。
その後、第２図（ｃ）に示すように前記低濃度のＰ型
シリコン領域（22a）上に熱酸化法等を用いて第２の絶
縁膜としてゲート絶縁膜（23）を例えば2000Å形成し、
さらに前記ゲート絶縁膜（23）上にLPCVD法等によりゲ
ート電極となる多結晶シリコン膜（24）を4000Å形成
し、パターニングする。次にＰチャネルトランジスタを
形成するために第１図のＡ−Ａ方向の前記ゲートの両側
に自己整合的に例えば1020cm-3程度の高濃度のボロン等
のＰ型不純物のイオン注入してソース，ドレインとなる
P+層（25），（26）を形成する。
シリコン領域（22a）上に熱酸化法等を用いて第２の絶
縁膜としてゲート絶縁膜（23）を例えば2000Å形成し、
さらに前記ゲート絶縁膜（23）上にLPCVD法等によりゲ
ート電極となる多結晶シリコン膜（24）を4000Å形成
し、パターニングする。次にＰチャネルトランジスタを
形成するために第１図のＡ−Ａ方向の前記ゲートの両側
に自己整合的に例えば1020cm-3程度の高濃度のボロン等
のＰ型不純物のイオン注入してソース，ドレインとなる
P+層（25），（26）を形成する。
さらに、Ｎチャネルトランジスタを形成するために第
３図に示すように第１図のＢ−Ｂ方向の前記ゲートの両
側に自己整合的にヒ素等のＮ型不純物をイオン注入した
後、拡散して、ＮチャネルMOSFETのソース，ドレインと
なるN+層（27），（28）を形成する。
３図に示すように第１図のＢ−Ｂ方向の前記ゲートの両
側に自己整合的にヒ素等のＮ型不純物をイオン注入した
後、拡散して、ＮチャネルMOSFETのソース，ドレインと
なるN+層（27），（28）を形成する。
ここで、前記P+層（25），（26）及びN+層（27），
（28）は低濃度のＰ型シリコン領域（22a）とシリコン
酸化膜（21）との界面付近に不純物のピーク濃度が位置
するようにイオン注入し、拡散するようにする。
（28）は低濃度のＰ型シリコン領域（22a）とシリコン
酸化膜（21）との界面付近に不純物のピーク濃度が位置
するようにイオン注入し、拡散するようにする。
その後、第２図（ｄ）に示すように全面にCVDシリコ
ン酸化膜等の絶縁膜（29）を形成した後、前記P+層とN+
層のソース，ドレイン（25），（26），（27），（28）
に達するコンタクトホールをそれぞれ前記絶縁膜（29）
に形成し、さらに、前記コンタクトホールに金属配線
（30）を埋め込み、本発明の一実施例である半導体装置
が形成される。この場合の前記金属配線（30）の材料と
しては、Ｎ型,P型の半導体層とオーミックなコンタクト
がとれるものであれば何でもよい。
ン酸化膜等の絶縁膜（29）を形成した後、前記P+層とN+
層のソース，ドレイン（25），（26），（27），（28）
に達するコンタクトホールをそれぞれ前記絶縁膜（29）
に形成し、さらに、前記コンタクトホールに金属配線
（30）を埋め込み、本発明の一実施例である半導体装置
が形成される。この場合の前記金属配線（30）の材料と
しては、Ｎ型,P型の半導体層とオーミックなコンタクト
がとれるものであれば何でもよい。
この実施例では、低濃度の第１導電型領域（22a）の
厚さＷは次の様に設定される。この場合、ソースを基準
とした基板電位VSUB＝０〔Ｖ〕として、VFBは、0.80eV
（基板（20）は、ｎ型で1020cm-3の濃度）、εOXは、3.
45×10-13F/cm、ｑは1.60×10-19〔Ｃ〕、TBOXは１μ
ｍ、CSUBは1015cm-3であるので、VFB・εOX/q・CSUB・T
BOX＝1900Åであり、この値を越えない厚さＷとして、
例えば5000Åに設定すればよい。
厚さＷは次の様に設定される。この場合、ソースを基準
とした基板電位VSUB＝０〔Ｖ〕として、VFBは、0.80eV
（基板（20）は、ｎ型で1020cm-3の濃度）、εOXは、3.
45×10-13F/cm、ｑは1.60×10-19〔Ｃ〕、TBOXは１μ
ｍ、CSUBは1015cm-3であるので、VFB・εOX/q・CSUB・T
BOX＝1900Åであり、この値を越えない厚さＷとして、
例えば5000Åに設定すればよい。
このように低濃度の第１導電型領域の厚さＷが（Ａ）
式を越えない厚みに設定された本発明の一実施例による
半導体装置であれば、チャネル領域が形成される低濃度
領域（22a）の表面反転層以外の領域はゲート電圧が変
化しても中性領域が生じることなくすべて空乏化され、
ゲート電極側界面付近にはゲート電圧の印加により正孔
が蓄積し、表面導電型のＰ型MISトランジスタが実現で
きるとともに、前記界面付近には、電子が誘起され、や
はり表面導電型のＮ型MISトランジスタが実現される。
式を越えない厚みに設定された本発明の一実施例による
半導体装置であれば、チャネル領域が形成される低濃度
領域（22a）の表面反転層以外の領域はゲート電圧が変
化しても中性領域が生じることなくすべて空乏化され、
ゲート電極側界面付近にはゲート電圧の印加により正孔
が蓄積し、表面導電型のＰ型MISトランジスタが実現で
きるとともに、前記界面付近には、電子が誘起され、や
はり表面導電型のＮ型MISトランジスタが実現される。
ここで、前記低濃度領域（22a）の表面反転層以外の
領域すべて空乏化されることにより、リーク電流の低減
が達成でき、従って消費電力の低減を図り得るという効
果も得られる。また、本発明による実施例では、ＷとC
SUBは上記条件（Ａ）を満たすものであれば、適宜種々
の値をとり得る。例えばVSUB＝０〔Ｖ〕でCSUBが５×10
15cm-3の条件では、Ｗを950Åとすることができる。ま
た、TBOXについても、同様に種々の値を取り得るが、50
00Å〜１μｍ程度が望ましい。
領域すべて空乏化されることにより、リーク電流の低減
が達成でき、従って消費電力の低減を図り得るという効
果も得られる。また、本発明による実施例では、ＷとC
SUBは上記条件（Ａ）を満たすものであれば、適宜種々
の値をとり得る。例えばVSUB＝０〔Ｖ〕でCSUBが５×10
15cm-3の条件では、Ｗを950Åとすることができる。ま
た、TBOXについても、同様に種々の値を取り得るが、50
00Å〜１μｍ程度が望ましい。
また、前記実施例では、ゲート電極としてボロンドー
プ多結晶シリコン膜（24）を用いたが、Ti,Co,Ni,Mo,R
h,Pd,Ta,Wのシリサイド、あるいはTi,V,Cr,Co,Nb,Mo,R
h,Ta,Wのうち、いずれかの材料を選択することにより、
リンドープ多結晶シリコン膜をゲート電極材料として用
いた半導体装置よりも良好な動作条件を得ることができ
る。
プ多結晶シリコン膜（24）を用いたが、Ti,Co,Ni,Mo,R
h,Pd,Ta,Wのシリサイド、あるいはTi,V,Cr,Co,Nb,Mo,R
h,Ta,Wのうち、いずれかの材料を選択することにより、
リンドープ多結晶シリコン膜をゲート電極材料として用
いた半導体装置よりも良好な動作条件を得ることができ
る。
これは、第４図のゲート電圧に対するドレイン電流の
特性図により示される。すなわち、低濃度の第１導電型
領域の材料としては、ボロンドープ多結晶シリコンなど
前述した材料を選択すれば、図に示すようにリンドープ
多結晶シリコンに比べてしきい値を上げることができ、
Ｎチャネルトランジスタ,Pチャネルトランジスタのいず
れをも正のゲート電圧領域で用いることができる。
特性図により示される。すなわち、低濃度の第１導電型
領域の材料としては、ボロンドープ多結晶シリコンなど
前述した材料を選択すれば、図に示すようにリンドープ
多結晶シリコンに比べてしきい値を上げることができ、
Ｎチャネルトランジスタ,Pチャネルトランジスタのいず
れをも正のゲート電圧領域で用いることができる。
さらに、また、ＰチャネルトランジスタとＮチャネル
トランジスタの駆動力に大きな相違を生じないようにす
るために、Ｐ型領域のチャネル方向長さは、第１図に示
すようにＮ型領域のチャネル方向長さよりも小とするの
が望しい。すなわち、Ｐチャネルトランジスタにおける
正孔の移動度は、Ｎチャネルトランジスタの電子の移動
度より小さいので、前述したチャネル長（チャネル幅）
を設定することにより、前記移動度の差を補正し、Ｐチ
ャネルトランジスタをＮチャネルトランジスタでほぼ等
しい駆動力を得るようにすることが可能となる。
トランジスタの駆動力に大きな相違を生じないようにす
るために、Ｐ型領域のチャネル方向長さは、第１図に示
すようにＮ型領域のチャネル方向長さよりも小とするの
が望しい。すなわち、Ｐチャネルトランジスタにおける
正孔の移動度は、Ｎチャネルトランジスタの電子の移動
度より小さいので、前述したチャネル長（チャネル幅）
を設定することにより、前記移動度の差を補正し、Ｐチ
ャネルトランジスタをＮチャネルトランジスタでほぼ等
しい駆動力を得るようにすることが可能となる。
以上、述べたように本発明によれば、占有面積が小さ
く、かつしきい値およびコンダクタンスの制御が容易な
ＰチャネルとＮチャネルトランジスタよりなる半導体装
置を得ることができる。
く、かつしきい値およびコンダクタンスの制御が容易な
ＰチャネルとＮチャネルトランジスタよりなる半導体装
置を得ることができる。
第１図は本発明による一実施例を説明するための平面
図、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明による一実施例を説
明するためのＰチャネル方向の工程断面図、第３図は本
発明による一実施例のＮチャネル方向の断面図、第４図
は本発明による実施例の効果を説明するための特性図、
第５図は本発明による一実施例のバンドダイアグラム、
第６図乃至第８図は従来の技術を説明するための図、第
９図はCMOSインバータの等価回路である。 21……第１の絶縁膜、22a……低濃度領域、 23……第２の絶縁膜、24……ゲート電極、 25,26,27,28……高濃度領域。
図、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明による一実施例を説
明するためのＰチャネル方向の工程断面図、第３図は本
発明による一実施例のＮチャネル方向の断面図、第４図
は本発明による実施例の効果を説明するための特性図、
第５図は本発明による一実施例のバンドダイアグラム、
第６図乃至第８図は従来の技術を説明するための図、第
９図はCMOSインバータの等価回路である。 21……第１の絶縁膜、22a……低濃度領域、 23……第２の絶縁膜、24……ゲート電極、 25,26,27,28……高濃度領域。
Claims (4)
- 【請求項１】半導体基板上に形成された第１の絶縁膜上
に、低濃度の第１導電型領域と第２の絶縁膜とが順次積
層され、前記第２の絶縁膜上にゲート電極が設けられ、
前記ゲート電極を挟んで対向する一対の高濃度の第１導
電型領域および一対の高濃度の第２導電型領域が前記低
濃度の第１導電型領域に形成され、前記高濃度の第１お
よび第２導電型領域は、前記第２の絶縁膜上のゲート電
極とともにそれぞれ表面導電型のMISトランジスタを構
成し、前記一対の高濃度の第１導電型領域間を結ぶ線と
前記一対の高濃度の第２導電型領域間を結ぶ線が前記ゲ
ート電極下で交差するように前記高濃度の第１および第
２導電型領域が配置されていることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項２】半導体基板上に形成した第１の絶縁膜上に
低濃度の第１導電型領域と、第２の絶縁膜が順次積層さ
れ、前記第２の絶縁膜上にゲート電極が設けられ、前記
ゲート電極を挟んで対向する一対の高濃度の第１導電型
領域および一対の高濃度の第２導電型領域が前記低濃度
の第１導電型領域に形成され、前記低濃度の第１導電型
領域の厚さＷは、 を超えない厚みであり、前記高濃度の第１及び第２導電
型領域はそれぞれ表面導電型のMISトランジスタを構成
し、前記一対の高濃度の第１導電型領域間を結ぶ線と前
記一対の高濃度の第２導電型領域間を結ぶ線が前記ゲー
ト電極下で交差するように前記高濃度の第１および第２
導電型領域が配置されていることを特徴とする半導体装
置。 但し、VFBは前記低濃度の第１導電型領域と前記半導体
基板のフェルミエネルギーの差、ε′は前記低濃度の第
１導電型領域の誘電率、εOX,TBOXはそれぞれ前記第１
の絶縁膜の誘電率および膜厚、ｑは電子電荷、CSUBは前
記低濃度の第１導電型領域における不純物濃度、VSUBは
基板電位で前記低濃度の第１導電型領域の基板側表面が
反転しない電位である。 - 【請求項３】前記第２の絶縁膜は、ゲート絶縁膜であ
り、このゲート絶縁膜上にゲート電極が形成され、かつ
前記ゲート電極の材料は、Ti,Co,Ni,Mo,Rh,Pd,Ta,Wのシ
リサイド、あるいはTi,V,Cr,Co,Nb,Mo,Rh,Ta,W,ボロン
ドープ多結晶シリコンのいずれかより選ばれたものであ
る請求項１または２に記載の半導体装置。 - 【請求項４】前記高濃度の第１導電型領域及び第２導電
型領域は、それぞれＰ型領域及びＮ型領域であり、前記
Ｐ型領域のチャネル方向長さは前記Ｎ型領域のチャネル
方向長さよりも小であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173920A JP2752991B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 半導体装置 |
| US07/375,772 US5097311A (en) | 1988-07-14 | 1989-07-05 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173920A JP2752991B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225067A JPH0225067A (ja) | 1990-01-26 |
| JP2752991B2 true JP2752991B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=15969527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63173920A Expired - Fee Related JP2752991B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5097311A (ja) |
| JP (1) | JP2752991B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3556679B2 (ja) * | 1992-05-29 | 2004-08-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電気光学装置 |
| US6028333A (en) * | 1991-02-16 | 2000-02-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electric device, matrix device, electro-optical display device, and semiconductor memory having thin-film transistors |
| US5289030A (en) | 1991-03-06 | 1994-02-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device with oxide layer |
| USRE36314E (en) * | 1991-03-06 | 1999-09-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Insulated gate field effect semiconductor devices having a LDD region and an anodic oxide film of a gate electrode |
| JP2794678B2 (ja) * | 1991-08-26 | 1998-09-10 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 絶縁ゲイト型半導体装置およびその作製方法 |
| JP2794499B2 (ja) | 1991-03-26 | 1998-09-03 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| JP2717237B2 (ja) * | 1991-05-16 | 1998-02-18 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 絶縁ゲイト型半導体装置およびその作製方法 |
| US6778231B1 (en) | 1991-06-14 | 2004-08-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical display device |
| US5414442A (en) * | 1991-06-14 | 1995-05-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and method of driving the same |
| US6975296B1 (en) | 1991-06-14 | 2005-12-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and method of driving the same |
| JP3191061B2 (ja) * | 1992-01-31 | 2001-07-23 | キヤノン株式会社 | 半導体装置及び液晶表示装置 |
| US5434441A (en) * | 1992-01-31 | 1995-07-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Silicon-on-insulator CMOS device and a liquid crystal display with controlled base insulator thickness |
| TW223178B (en) * | 1992-03-27 | 1994-05-01 | Semiconductor Energy Res Co Ltd | Semiconductor device and its production method |
| US6624450B1 (en) | 1992-03-27 | 2003-09-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
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| JP3402400B2 (ja) | 1994-04-22 | 2003-05-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体集積回路の作製方法 |
| US6747627B1 (en) | 1994-04-22 | 2004-06-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Redundancy shift register circuit for driver circuit in active matrix type liquid crystal display device |
| US6201267B1 (en) | 1999-03-01 | 2001-03-13 | Rensselaer Polytechnic Institute | Compact low power complement FETs |
| US6370502B1 (en) * | 1999-05-27 | 2002-04-09 | America Online, Inc. | Method and system for reduction of quantization-induced block-discontinuities and general purpose audio codec |
| US7105891B2 (en) * | 2002-07-15 | 2006-09-12 | Texas Instruments Incorporated | Gate structure and method |
| GB2403848A (en) * | 2003-07-08 | 2005-01-12 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device |
| US7888702B2 (en) | 2005-04-15 | 2011-02-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and manufacturing method of the display device |
| CN105576037B (zh) * | 2016-01-08 | 2018-11-13 | 京东方科技集团股份有限公司 | 薄膜晶体管及其制作和测试方法、阵列基板和显示装置 |
| US10615176B2 (en) | 2017-11-22 | 2020-04-07 | International Business Machine Corporation | Ferro-electric complementary FET |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS5621371A (en) * | 1979-07-30 | 1981-02-27 | Fujitsu Ltd | Reciprocal compensation type mis semiconductor device |
| JPS5649561A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-06 | Toshiba Corp | Complementary mos ic device and its process of preparation |
| JPS6066460A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-16 | Seiko Epson Corp | Ｍｏｓ型集積回路装置 |
| US4621276A (en) * | 1984-05-24 | 1986-11-04 | Texas Instruments Incorporated | Buried contacts for N and P channel devices in an SOI-CMOS process using a single N+polycrystalline silicon layer |
| JPS6211788A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-20 | Denki Kagaku Kogyo Kk | ガスケツト |
| JPS6269664A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-03-30 | Toshiba Corp | 相補ｍｏｓ型半導体装置 |
| JPS62105478A (ja) * | 1985-11-01 | 1987-05-15 | 新技術開発事業団 | 半導体装置 |
| CA1238986A (en) * | 1986-02-06 | 1988-07-05 | Stephen K. Sunter | Integrated circuit chip manufacture |
| US4905059A (en) * | 1986-09-25 | 1990-02-27 | Regents Of The University Of Minnesota | Modulation doped radiation emitting semiconductor device |
| JPS63115361A (ja) * | 1986-11-04 | 1988-05-19 | Nissan Motor Co Ltd | 薄膜半導体装置 |
-
1988
- 1988-07-14 JP JP63173920A patent/JP2752991B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-07-05 US US07/375,772 patent/US5097311A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0225067A (ja) | 1990-01-26 |
| US5097311A (en) | 1992-03-17 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |