JP4888390B2 - 半導体装置、半導体システム、および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
2 ゲート
5 NMOS
6 PMOS
10 p型基板
11 深いpウェル
12 pウェル
13、23 ソース
14、24 ドレイン
16、26 電圧供給端子
21 深いnウェル
22 nウェル
30 接合容量
40 レジスト
50、52 システムLSI
51、53 スイッチ回路
図1に、特許文献3に開示されているMOSトランジスタの構成を示す。図1では、p型基板311上に、深いnウェル312が形成され、深いnウェル312が電圧供給端子340を基板バイアス可変PMOSトランジスタ325のnウェル314に接続している。なお、基板バイアス可変PMOSトランジスタ325は、ゲート電極324、ゲート絶縁膜323、ソース319、ドレイン320およびnウェル314を有している。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という)に係る半導体装置について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成には限定されない。
以下、図3から図8の図面に基づいて、本発明の第1実施形態に係る半導体装置を説明する。
(数1) C0=k/(1/Nd+1/Nsub)1/2
また、本実施形態の深いpウェル11を設けた場合の接合容量は以下の値になる。
(数2) C1=k/(1/Nd+1/Na)1/2
例えば、上述のように、p型基板不純物濃度Nsub=1×1015個/cm3、Nd=3×1017個/cm3、Na=3×1016個/cm3と仮定する。この場合、従来の接合容量に対する本実施形態の半導体装置の接合容量は、以下のようになる。
(数3)
C1/C0=(1/Nd+1/Nsub)1/2 /(1/Nd+1/Na)1/2
=5.2
したがって、上記例示の不純物濃度の分布では、接合容量を5倍に増加させることができる。ただし、本発明の実施は、このような濃度分布に限定されるものではない。
図5から図8の図面により、第1の実施例の製造方法を示す。まず、p型基板10に深さ300nmのSTI1を形成する(図5)。STIの形成方法としては、従来から各種の生成方法が提案されている。STIとしては、酸化膜でもよいし、窒化膜でもよい。
図9は、本実施形態により構成した半導体装置のシステムLSIへの適用例を示す図である。図9では、システムLSI50とスイッチ回路51(本発明の制御装置に相当)とが例示されている。
図11から図15の図面を参照して、本発明の第2実施形態に係る半導体装置を説明する。
図11から図14に、本実施形態の半導体装置の製造方法を示す。まず、第1実施形態の場合と同様、p型基板10に、深さ300nmのSTI1を形成する(図11)。次に、ウェーハ全面にイオン注入法により深いpウェル11を形成する(図12)。イオン種はボロン、注入エネルギ600keV、ドーズ量1×1012cm-2、注入角0度とする。
上記第1実施形態および第2実施形態では、p型の不純物(アクセプタ)として、ボロンを使用した。また、n型の不純物(ドナー)としてリンを使用した。しかし、本発明の実施は、このような構成に限定されるものではない。例えば、シリコン等のIV族の元素を基板に使用する場合には、p型の不純物として、他のIII族の元素であるアルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)等を使用してもよい。また、n型の不純物として、他のV族の元素である砒素(As)、アンチモン(Sb)等を使用してもよい。また、III−V化合物半導体を基板に使用する場合には、p型不純物としてII族の元素、n型不純物としてIV族元素を使用すればよい。
Claims (9)
- 第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた電圧供給端子と、
第1導電型とは異なる第2導電型のウェル部を含み前記半導体基板上に配置された1以上の素子と、
前記1以上の素子の下層で前記第2導電型のウェル部に接して形成され、前記1以上の素子の第2導電型のウェル部と前記電圧供給端子とを接続する第2導電型の第1導電層と、
前記第1導電層の下層に第1導電層に接して形成された第1導電型の第2導電層と、
前記第1導電層の上層に形成された第1導電型の第3導電層と、
前記第3導電層を第1導電型のウェル部とする1以上の素子と、を備え、
前記第2導電型のウェル部と前記電圧供給端子の前記第1導電層への接続位置との間に前記第3導電層が形成され、前記第1導電層は前記第3導電層の下層を通って前記電圧供給端子を前記第2導電型のウェル部に接続する半導体装置。 - 前記素子側から下層方向へ向かう方向の不純物濃度分布については、前記第1導電型の第2導電層を形成する不純物濃度分布のピーク位置は、前記前記第2導電型の第1導電層を形成する不純物濃度分布のピーク位置よりも下層に位置する請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1導電型の第2導電層を形成する不純物の濃度は、前記第2導電型の第1導電層を形成する不純物の濃度よりも低い請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第2導電層は、前記半導体基板の全面に渡って形成される請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
- 半導体装置と前記半導体装置を制御する制御装置とを備える半導体システムであり、前記半導体装置は、
第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた電圧供給端子と、
第1導電型とは異なる第2導電型のウェル部を含み前記半導体基板上に1以上配置された素子と、
前記複数の素子の下層で前記第2導電型のウェル部に接して形成され、前記1以上の素子の第2導電型のウェル部と前記電圧供給端子とを接続する第2導電型の第1導電層と、
前記第1導電層の下層に第1導電層に接して形成された第1導電型の第2導電層と、
前記第1導電層の上層に形成された第1導電型の第3導電層と、
前記第3導電層を第1導電型のウェル部とする1以上の素子と、を備え、
前記第2導電型のウェル部と前記電圧供給端子の前記第1導電層への接続位置との間に前記第3導電層が形成され、前記第1導電層は前記第3導電層の下層を通って前記電圧供給端子を前記第2導電型のウェル部に接続し、
前記制御装置は、前記素子の非活性時には前記電圧供給端子を通じて前記第1導電層を導電方向と逆方向に第1の電圧でバイアスし、前記素子の活性時には前記電圧供給端子を通じて前記第1導電層を前記第1の電圧よりも弱い第2の電圧でバイアスする、半導体システム。 - 第1導電型の基板に対して基板表面から所定深さに至るまで、前記基板上に構成される素子と素子とを分離する素子分離絶縁部と前記素子分離絶縁部で区分される素子領域とをそれぞれ1以上形成するステップと、
前記基板上の所望領域に第1導電型の第2導電層を形成するステップと、
前記基板上の前記所望領域で第2導電層の上層に第2導電型の第1導電層を形成するステップと、
前記第1導電層の上層で前記1以上の素子領域に前記第1導電層に接する第2導電型のウェル部を形成するステップと、
前記第2導電型のウェル部に素子を形成するステップと、
前記第1導電層に電圧を供給する電圧供給端子を接続するステップと、
前記第1導電層の上層に第1導電型の第3導電層を形成するステップと、
前記第3導電層を第1導電型のウェル部とする1以上の素子を形成するステップと、を備え、
前記第2導電型のウェル部と前記電圧供給端子の前記第1導電層への接続位置との間に前記第3導電層が形成され、前記第1導電層は前記第3導電層の下層を通って前記電圧供給端子を前記第2導電型のウェル部に接続する半導体装置の製造方法。 - 前記第2導電層を形成する所望領域は前記基板の全面である請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記素子側から下層方向へ向かう方向の不純物分布については、前記第1導電型の第2導電層を形成する不純物分布のピークが、前記第2導電型の第1導電層を形成する不純物分布のピーク位置よりもさらに深い下層に形成される請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1導電型の第2導電層を形成する不純物の濃度が、前記第2導電型の第1導電層を形成する不純物の濃度よりも低い濃度で形成される請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法。
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