JP2926723B2 - Complementary semiconductor device - Google Patents
Complementary semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は相補型絶縁ゲート電界効果トランジスタ集積
回路(CMOSIC)のトランジスタ構造に関する。The present invention relates to a transistor structure of a complementary insulated gate field effect transistor integrated circuit (CMOS IC).
CMOSICはPチャネルMOS電界効果トランジスタ(以下M
OS電界効果トランジスタを単にトランジスタという)と
Nチャネルトランジスタとの同一基板上に形成している
ため、内部に寄生サイリスタ構造が形成される。CMOSIC
ではこの寄生サイリスタが外部ノイズ等によりトリガさ
れ電源端子間が低インピーダンス状態となる現象(いわ
ゆるラッチアップ)が発生する。このラッチアップ耐量
を向上させるための構造及び製法がいろいろ考案されて
いるが、その中でエピタキシャル基板を使う方法が最も
一般的であり効果も大きい。CMOSIC is a P-channel MOS field-effect transistor (M
Since the OS field-effect transistor and the N-channel transistor are formed on the same substrate, a parasitic thyristor structure is formed inside. CMOSIC
In this case, a phenomenon (so-called latch-up) occurs in which the parasitic thyristor is triggered by external noise or the like and the power supply terminals are in a low impedance state. Various structures and manufacturing methods have been devised for improving the latch-up withstand capability. Among them, a method using an epitaxial substrate is the most common and has a great effect.
第5図はN型のエピタキシャル基板を用いた従来技術
によるCMOSICの断面構造図である。高濃度のN+基板11上
にN-エピタキシャル層12を形成し、そのエピタキシャル
層12中にPチャネルトランジスタを、エピタキシャル層
12に形成したPウェル2中にNチャネルトランジスタを
形成している。この構造によれば高濃度基板を用いるこ
とにより基板による寄生抵抗をエピタキシャル基板を用
いない場合の1/100以下にすることが可能なためラッチ
アップは発生しない。FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional CMOS IC using an N-type epitaxial substrate. An N - epitaxial layer 12 is formed on a high-concentration N + substrate 11, and a P-channel transistor is
An N-channel transistor is formed in the P well 2 formed in FIG. According to this structure, by using a high-concentration substrate, the parasitic resistance due to the substrate can be reduced to 1/100 or less of that without using an epitaxial substrate, so that latch-up does not occur.
このようにエピタキシャル基板を用いることによりラ
ッチアップ耐量を大幅に向上させることが可能である
が、現状ではエピタキシャル基板は通常の基板に比較し
2〜3倍と非常に高価であり、ペレット価格が増大する
結果となっている。また、エピタキシャル基板にはスリ
ップ,マウンドと言われるエピタキシャル成長に伴う表
面欠陥が存在するため、ペレットの収率が低下するとい
う欠点もある。As described above, it is possible to greatly improve the latch-up withstand capability by using an epitaxial substrate. However, at present, an epitaxial substrate is very expensive, which is two to three times as large as a normal substrate, and the pellet price is increased. Results. In addition, the epitaxial substrate has a defect that the yield of pellets is reduced due to the existence of surface defects associated with epitaxial growth called slip and mound.
本発明の相補型半導体装置は、一導電型の半導体領域
と、前記半導体領域の一部の領域を他の領域と分離する
ために前記一部の領域を挟んで設けられた素子分離領域
と、前記一部の領域に形成された第二導電型のソース・
ドレイン拡散層と、前記ソース・ドレイン拡散層の下に
設けられた前記一導電型の埋め込み拡散層とを備え、前
記埋め込み拡散層は前記ソース・ドレイン拡散層によっ
て決定されるチャネル形成領域の下部を除いて前記ソー
ス・ドレイン拡散層の下から前記素子分離領域の下まで
延在形成されていることを特徴とする。The complementary semiconductor device of the present invention is a semiconductor region of one conductivity type, an element isolation region provided to sandwich a part of the semiconductor region to separate a part of the semiconductor region from another region, A source of the second conductivity type formed in the partial region;
A drain diffusion layer; and a buried diffusion layer of one conductivity type provided below the source / drain diffusion layer. The buried diffusion layer is provided below a channel formation region determined by the source / drain diffusion layer. Except for that, it is formed to extend from under the source / drain diffusion layer to under the element isolation region.
本発明はエピタキシャル基板を用いずに、従来の製造
方法に若干の工程を変更するだけで、結果的に低価格で
ラッチアップ耐量を大幅に向上させることができる。According to the present invention, the latch-up withstand capability can be significantly improved at a low cost as a result of only changing a few steps to the conventional manufacturing method without using an epitaxial substrate.
次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例の断面図であり、1はN-基
板、2はPウェル、3はN+チャネルストッパ、4はP+チ
ャネルストッパ、5はゲート電極、6はP+ソース・ドレ
イン拡散層、7はN+埋込拡散層、8はN+ソース・ドレイ
ン拡散層、9はP+埋込拡散層、10は金属配線である。N-
基板1へのPウェル2の形成、チャネルストッパ3,4、
ゲート電極5の形成、ソース・ドレイン拡散層6,7の形
成は従来技術による方法と同一でよい。FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention, wherein 1 is an N − substrate, 2 is a P well, 3 is an N + channel stopper, 4 is a P + channel stopper, 5 is a gate electrode, and 6 is P + A source / drain diffusion layer, 7 is an N + buried diffusion layer, 8 is an N + source / drain diffusion layer, 9 is a P + buried diffusion layer, and 10 is a metal wiring. N -
Formation of a P-well 2 in a substrate 1, channel stoppers 3, 4,
The formation of the gate electrode 5 and the formation of the source / drain diffusion layers 6 and 7 may be the same as the method according to the prior art.
本発明の特徴であるPチャンネルトランジスタにおけ
るN+埋込拡散層7及びNチャンネルトランジスタにおけ
るP+埋込拡散層9は、ソース・ドレイン拡散層6,8の形
成前であればゲート電極5の形成前でも後でもよい。た
だし埋込拡散層7,9はソース・ドレイン拡散層6,8より深
く形成する必要があり、若干の熱処理による埋込処理が
必要である。The N + buried diffusion layer 7 in the P-channel transistor and the P + buried diffusion layer 9 in the N-channel transistor, which are the features of the present invention, can form the gate electrode 5 before the formation of the source / drain diffusion layers 6 and 8. Before or after. However, the buried diffusion layers 7, 9 need to be formed deeper than the source / drain diffusion layers 6, 8, and burying processing by a slight heat treatment is required.
また埋込層7,9の濃度はラッチアップ耐量を上げるた
めにはできるだけ高いことが望ましいが、反面トランジ
スタ耐圧が低下するので、CMOSICの動作電圧を考慮して
設定する必要がある。本実施例では、1×1015cm-3のN-
基板表面濃度8×1015cm-3のPウェル2に対し5×1013
cm-2のリンのイオン注入によりN型拡散層7を4×1013
cm-2のボロンのイオン注入によりP+拡散層9を形成し
た。また、埋込拡散層7,9形成のためのイオン注入の後1
100℃90分の熱処理を実施し、トランジスタ耐圧はPチ
ャネルトランジスタ、Nチャネルトランジスタとも約10
Vを得ている。It is desirable that the concentration of the buried layers 7 and 9 be as high as possible in order to increase the latch-up withstand capability. However, since the transistor breakdown voltage decreases, it is necessary to set the concentration in consideration of the operating voltage of the CMOS IC. In this embodiment, N − of 1 × 10 15 cm −3 is used.
5 × 10 13 for P well 2 with a substrate surface concentration of 8 × 10 15 cm -3
The N-type diffusion layer 7 is implanted with 4 × 10 13 by ion implantation of cm −2 phosphorus.
A P + diffusion layer 9 was formed by ion implantation of cm −2 boron. After the ion implantation for forming the buried diffusion layers 7 and 9,
Heat treatment at 100 ° C for 90 minutes. The transistor breakdown voltage is about 10 for both P-channel and N-channel transistors.
V is getting.
第3図は第2図の構造における実施例のCMOSICにおけ
る電源電圧・電流特性であり、第4図に示すようにラッ
チアップ対策なしでは75mAでラッチアップしていたのに
対し、300mA以上までラッチアップが発生しないことを
確認した。FIG. 3 shows the power supply voltage / current characteristics of the CMOS IC according to the embodiment having the structure shown in FIG. 2. As shown in FIG. 4, the latch-up was performed at 75 mA without the latch-up countermeasure. Confirmed that no up occurs.
第2図は本発明の他の実施例の断面図である。第1図
においてはチャネルストッパと埋込拡散層を別々に形成
しているが埋込拡散層7,9がチャネルストッパ3,4を兼用
する構造であり、製造工程を簡略化することが可能であ
る。FIG. 2 is a sectional view of another embodiment of the present invention. In FIG. 1, the channel stopper and the buried diffusion layer are formed separately, but the buried diffusion layers 7, 9 also serve as the channel stoppers 3, 4, so that the manufacturing process can be simplified. is there.
本発明の実施例においてはPチャネルトランジスタ及
びNチャネルトランジスタの両方に埋込拡散層を形成し
ラッチアップ対策としたが、製造上の理由等でいずれか
一方しか埋込拡散層を入れられない場合でも、ラッチア
ップ開始電流で2倍以上のラッチアップ耐量を確認して
いる。In the embodiment of the present invention, buried diffusion layers are formed in both the P-channel transistor and the N-channel transistor to prevent latch-up. However, in the case where only one of the buried diffusion layers can be inserted for manufacturing reasons or the like. However, it has been confirmed that the latch-up withstand capability is at least twice the latch-up starting current.
以上説明したように本発明では、ソース・ドレイン拡
散層領域にソース・ドレイン拡散層と反対導電型の埋込
拡散層を形成することにより、高価なエピタキシャル基
板を使用することなくラッチアップ耐量を大幅に向上さ
せることができた。As described above, in the present invention, by forming a buried diffusion layer of the opposite conductivity type to the source / drain diffusion layer in the source / drain diffusion layer region, the latch-up withstand capability can be greatly increased without using an expensive epitaxial substrate. Could be improved.
第1図は本発明の一実施例の縦断面図、第2図は本発明
による他の実施例の縦断面図、第5図は従来技術の縦断
面図、第3図は本発明の一実施例における電源電圧・電
流特性図、第4図はラッチアップ対策なしの場合の電源
電圧・電流特性図である。 1……N-基板、2……Pウェル、3……N+チャネルスト
ッパ、4……P+チャネルストッパ、5……ゲート電極、
6,9……P+拡散層、7,8……N+拡散層、10……金属配線、
11……N+基板、12……N-エピタキシャル層。1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of another embodiment according to the present invention, FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the prior art, and FIG. FIG. 4 is a power supply voltage / current characteristic diagram in the embodiment without a countermeasure against latch-up. 1 ... N - substrate, 2 ... P well, 3 ... N + channel stopper, 4 ... P + channel stopper, 5 ... Gate electrode,
6,9 …… P + diffusion layer, 7,8 …… N + diffusion layer, 10 …… metal wiring,
11 …… N + substrate, 12 …… N - epitaxial layer.
Claims (1)
の一部の領域を他の領域と分離するために前記一部の領
域を挟んで設けられた素子分離領域と、前記一部の領域
に形成された第二導電型のソース・ドレイン拡散層と、
前記ソース・ドレイン拡散層の下に設けられた前記一導
電型の埋め込み拡散層とを備え、前記埋め込み拡散層は
前記ソース・ドレイン拡散層によって決定されるチャネ
ル形成領域の下部を除いて前記ソース・ドレイン拡散層
の下から前記素子分離領域の下まで延在形成されている
ことを特徴とする相補型半導体装置。A semiconductor region of one conductivity type; an element isolation region provided to sandwich a part of the semiconductor region from another region so as to separate the semiconductor region from another region; A second conductivity type source / drain diffusion layer formed in the region,
And a buried diffusion layer of one conductivity type provided below the source / drain diffusion layer, wherein the buried diffusion layer is a source / drain diffusion layer excluding a lower part of a channel formation region determined by the source / drain diffusion layer. A complementary semiconductor device extending from under a drain diffusion layer to under an element isolation region.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP63265386A JP2926723B2 (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Complementary semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63265386A JP2926723B2 (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Complementary semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02111065A JPH02111065A (en) | 1990-04-24 |
JP2926723B2 true JP2926723B2 (en) | 1999-07-28 |
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ID=17416457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP63265386A Expired - Fee Related JP2926723B2 (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Complementary semiconductor device |
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JP (1) | JP2926723B2 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0715971B2 (en) * | 1985-05-23 | 1995-02-22 | カシオ計算機株式会社 | Manufacturing method of complementary MOS integrated circuit |
JPS62281470A (en) * | 1986-05-30 | 1987-12-07 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor integrated circuit device |
-
1988
- 1988-10-20 JP JP63265386A patent/JP2926723B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH02111065A (en) | 1990-04-24 |
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