JPH0645533A - Cmos type field effect semiconductor device and its manufacture - Google Patents
Cmos type field effect semiconductor device and its manufactureInfo
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- JPH0645533A JPH0645533A JP4195755A JP19575592A JPH0645533A JP H0645533 A JPH0645533 A JP H0645533A JP 4195755 A JP4195755 A JP 4195755A JP 19575592 A JP19575592 A JP 19575592A JP H0645533 A JPH0645533 A JP H0645533A
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はCMOS型電界効果半導
体装置およびその製造方法に係わり、特にシリコン単結
晶基板を用いたCMOS型電界効果半導体装置のラッチ
アップ対策に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS field effect semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a latch-up countermeasure for a CMOS field effect semiconductor device using a silicon single crystal substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】図2に従来のCMOSトランジスタを示
す。N型シリコン基板1にP型ソース領域5、P型ドレ
イン領域6、基板コンタクト用のN型層7が形成され、
またソース、ドレイン領域間のチャンネル領域上にゲー
ト絶縁膜21を介してゲート電極4が形成されてPチャ
ンネル型MOSトランジスタを構成している。一方、N
型シリコン基板1にフィールド酸化膜3で区画されたP
型ウエル2が形成され、そこにN型ソース領域8、N型
ドレイン領域9、ウエルコンタクト用のP型層10が形
成され、またソース、ドレイン領域間のチャンネル領域
上にゲート絶縁膜21を介してゲート電極4が形成され
てNチャンネル型MOSトランジスタを構成している。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a conventional CMOS transistor. A P-type source region 5, a P-type drain region 6, and a N-type layer 7 for substrate contact are formed on the N-type silicon substrate 1,
Further, the gate electrode 4 is formed on the channel region between the source and drain regions via the gate insulating film 21 to form a P-channel type MOS transistor. On the other hand, N
Type silicon substrate 1 with P divided by field oxide film 3
A well 2 is formed, an N-type source region 8, an N-type drain region 9 and a P-type layer 10 for well contact are formed therein, and a gate insulating film 21 is formed on the channel region between the source and drain regions. The gate electrode 4 is formed to form an N-channel type MOS transistor.
【0003】このようなCMOSトランジスタは、シリ
コン単結晶基板を用いたLSIの高集積化に伴ない微細
化する傾向がある。しかしながら、微細化が進むと、寄
生バイポーラトランジスタ17,18と抵抗16,19
による寄生トランジスタ作用が大きくなり、ラッチアッ
プ現象が発生しやすくなる。そしてこのラッチアップ現
象によりCMOSトラジスタは誤動作を起し、最悪の場
合はデバイスが破壊されてしまうおそれもある。Such a CMOS transistor tends to be miniaturized with the high integration of an LSI using a silicon single crystal substrate. However, as miniaturization progresses, parasitic bipolar transistors 17 and 18 and resistors 16 and 19
The parasitic transistor action due to is increased, and the latch-up phenomenon is likely to occur. The latch-up phenomenon causes the CMOS transistor to malfunction, and in the worst case, the device may be destroyed.
【0004】従来のラッチアップ防止技術の中で広く使
われているのは、図3で示すようなエピタキシャル基板
(以下、エピウェーハ、と称す)を用いた方法である。
尚、図3において図2と同一の機能の箇所は同一の符号
で示してある。A method widely used in the conventional latch-up prevention technique is a method using an epitaxial substrate (hereinafter referred to as an epi-wafer) as shown in FIG.
In FIG. 3, the parts having the same functions as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
【0005】図3(A)のラッチアップ対策用のエピウ
ェーハは、N+ 型シリコン基板20の表面にシリコンを
エピタキシャル成長させて不純物濃度が低いN型のエピ
層15を形成したウェーハである。このエピ層15の表
面に、図3(B)に示すように、CMOSトランジスタ
を形成することによって、横型寄生バイポーラトラジス
タ17のN+ 型シリコン基板20に存在するベース抵抗
16の抵抗値が低くなり、そのベースとエミッタ間のバ
イアス(順バイアス)が低下する。この為、横型寄生バ
イポーラトラジスタ17がONしにくくなり、雑音電流
やリーク電流発生時等に起こりやすいこの横型寄生バイ
ポーラトラジスタ17によるラッチアップ現象の発生を
防止できる。The epi-wafer for preventing latch-up of FIG. 3A is a wafer in which an N-type epi layer 15 having a low impurity concentration is formed by epitaxially growing silicon on the surface of an N + -type silicon substrate 20. By forming a CMOS transistor on the surface of the epi layer 15 as shown in FIG. 3B, the resistance value of the base resistor 16 existing in the N + type silicon substrate 20 of the lateral parasitic bipolar transistor 17 is low. Therefore, the bias (forward bias) between the base and the emitter decreases. Therefore, it becomes difficult for the lateral parasitic bipolar transistor 17 to turn on, and it is possible to prevent the occurrence of the latch-up phenomenon due to the lateral parasitic bipolar transistor 17, which is likely to occur when a noise current or a leak current occurs.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】CMOSトランジスタ
のラッチアップ対策として広く用いられている上記エピ
ウェーハの技術は、エピウェーハが一般的に通常のシリ
コン単結晶基板に比べ2倍以上の高値であるという問題
がある。またウェル形成時の高温長時間の熱処理で高濃
度基板の不純物がエピ層に拡散してしまう等の問題があ
る。The technique of the epi-wafer, which is widely used as a measure for latch-up of CMOS transistors, has a problem that the epi-wafer is generally twice as expensive as a normal silicon single crystal substrate. is there. There is also a problem that impurities in the high-concentration substrate are diffused into the epi layer by heat treatment at high temperature for a long time when forming the well.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、第1導
電型の半導体基板と、前記半導体基板に形成された第2
導電型のウエル領域と、前記半導体基板の第1導電型領
域に形成された第2導電型チャンネルの電界効果トラン
ジスタと、前記ウエル内に形成された第1導電型チャン
ネルの電界効果トランジスタとを有するCMOS型電界
効果半導体装置において、前記第1導電型チャンネルの
電界効果トランジスタのソース、ドレイン領域よりも深
い前記ウエル内の箇所にシリコン酸化膜もしくはシリコ
ン窒化膜等の絶縁層が形成されているCMOS型電界効
果半導体装置にある。この絶縁層は前記ウエルの底部に
形成されていることが好ましい。A feature of the present invention is that a semiconductor substrate of a first conductivity type and a second substrate formed on the semiconductor substrate.
A well region of a conductivity type, a field effect transistor of a second conductivity type channel formed in the first conductivity type region of the semiconductor substrate, and a field effect transistor of a first conductivity type channel formed in the well. In a CMOS type field effect semiconductor device, a CMOS type field effect transistor in which an insulating layer such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed in a portion in the well deeper than the source and drain regions of the field effect transistor of the first conductivity type channel. It is in a field effect semiconductor device. This insulating layer is preferably formed on the bottom of the well.
【0008】本発明の他の特徴は、第1導電型の半導体
基板に第2導電型のウエル領域を形成し、イオン注入法
により酸素イオンもしくは窒素イオンを前記ウエル領域
内にドーピングして前記ウエルの内部に絶縁層を形成す
るCMOS型電界効果半導体装置の製造方法にある。Another feature of the present invention is that a well region of the second conductivity type is formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type, and oxygen ions or nitrogen ions are doped into the well region by an ion implantation method to form the well region. A method for manufacturing a CMOS field effect semiconductor device, in which an insulating layer is formed inside.
【0009】[0009]
【実施例】次に図面を参照して本発明を説明する。図1
は本発明の一実施例を示す断面図である。The present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1
FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
【0010】N型シリコン基板1にフィールド酸化膜3
で区画されたP型ウエル2を形成し、酸素イオンおよび
窒素イオンを高エネルギーでP型ウエル2の内部にイオ
ン注入し、その後の高温長時間の熱処理によりP型ウエ
ル2の底面部分に絶縁層11として形成する。A field oxide film 3 is formed on the N-type silicon substrate 1.
To form an insulating layer on the bottom surface of the P-type well 2 by heat-treating the P-type well 2 with oxygen ions and nitrogen ions at high energy inside the P-type well 2. 11 is formed.
【0011】良好な絶縁層11を形成するための条件
は、高ドーズ量でのイオン注入とその後の高温長時間の
熱処理が必要である。The conditions for forming a good insulating layer 11 require ion implantation at a high dose and subsequent heat treatment at high temperature for a long time.
【0012】そこで面方位(100)のシリコン単結晶
基板に酸素イオンを室温で、注入量1.5×1018/c
m2 、加速エネルギー250keVでイオン注入し、そ
の後に1250℃の温度で12時間の熱処理を行った結
果、シリコン原子:酸素原子の組成比が1:2(SiO
2 )に近い良好なシリコン酸化膜が絶縁層11としてが
得られた。Therefore, oxygen ions are implanted into a silicon single crystal substrate having a plane orientation (100) at room temperature at a dose of 1.5 × 10 18 / c.
As a result of ion implantation with m 2 and acceleration energy of 250 keV, and subsequent heat treatment at a temperature of 1250 ° C. for 12 hours, the composition ratio of silicon atom: oxygen atom is 1: 2 (SiO 2
A good silicon oxide film close to 2 ) was obtained as the insulating layer 11.
【0013】イオン種を窒素イオンにした場合はシリコ
ン窒化膜が絶縁層11として形成される。When the ion species is nitrogen ions, a silicon nitride film is formed as the insulating layer 11.
【0014】そしてこのN型シリコン基板1にP型ソー
ス領域5、P型ドレイン領域6、基板コンタクト用のN
型層7を形成し、またソース、ドレイン領域5,6間の
チャンネル領域上にゲート絶縁膜21を介してゲート電
極4を形成してPチャンネル型MOSトランジスタを構
成する。一方、P型ウエル2にN型ソース領域8、N型
ドレイン領域9、ウエルコンタクト用のP型層10を形
成し、またソース、ドレイン領域8,9間のチャンネル
領域上にゲート絶縁膜21を介してゲート電極4を形成
してNチャンネル型MOSトランジスタを構成する。Then, on the N-type silicon substrate 1, a P-type source region 5, a P-type drain region 6 and N for substrate contact are formed.
The mold layer 7 is formed, and the gate electrode 4 is formed on the channel region between the source / drain regions 5 and 6 via the gate insulating film 21 to form a P-channel MOS transistor. On the other hand, an N-type source region 8, an N-type drain region 9 and a P-type layer 10 for well contact are formed in the P-type well 2, and a gate insulating film 21 is formed on the channel region between the source and drain regions 8 and 9. The gate electrode 4 is formed through the above to form an N-channel type MOS transistor.
【0015】この様にP型ウェル2の底面に絶縁層11
を配置させそこで電気的に絶縁されるので、縦型NPN
寄生バイポーラトラジスタ18の発生を防止でき、横型
PNP寄生バイポーラトラジスタ17との結合による寄
生PNPNサイリスタアクションが発生しないから、不
都合なラッチアップ現象が防止できる。In this way, the insulating layer 11 is formed on the bottom surface of the P-type well 2.
Are placed and electrically insulated there, the vertical NPN
The parasitic bipolar transistor 18 can be prevented from occurring, and the parasitic PNPN thyristor action due to the coupling with the lateral PNP parasitic bipolar transistor 17 does not occur, so that the inconvenient latch-up phenomenon can be prevented.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、電界効果
半導体装置におけるウェル領域に酸素原子もしくは窒素
原子をイオン注入しその後の熱処理によりシリコン酸化
膜もしくはシリコン窒化膜の絶縁層をウェル内部に形成
するから、寄生バイポーラトラジスタによるラッチアッ
プ現象を防止できる効果を有する。As described above, according to the present invention, an oxygen atom or a nitrogen atom is ion-implanted into a well region of a field effect semiconductor device, and an insulating layer of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed inside the well by a subsequent heat treatment. Therefore, there is an effect that the latch-up phenomenon due to the parasitic bipolar transistor can be prevented.
【0017】したがって本発明の技術を適用したCMO
S構造の電界効果半導体装置は性能及び信頼性が向上す
る。Therefore, a CMO to which the technique of the present invention is applied
The field effect semiconductor device having the S structure has improved performance and reliability.
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
【図2】従来技術を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a conventional technique.
【図3】他の従来技術を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another conventional technique.
1 N型シリコン基板 2 P型ウエル 3 フィールド酸化膜 4 ゲート電極 5 P型ソース領域 6 P型ドレイン領域 7 基板コンタクト用のN型層 8 N型ソース領域 9 N型ドレイン領域 10 ウエルコンタクト用のP型層 15 N型エピ層 16,19 抵抗 17,18 寄生バイポーラトランジスタ 20 N+ 型シリコン基板 21 ゲート絶縁膜1 N-type silicon substrate 2 P-type well 3 Field oxide film 4 Gate electrode 5 P-type source region 6 P-type drain region 7 N-type layer for substrate contact 8 N-type source region 9 N-type drain region 10 P for well contact Type layer 15 N type epi layer 16,19 resistance 17,18 parasitic bipolar transistor 20 N + type silicon substrate 21 gate insulating film
Claims (4)
基板に形成された第2導電型のウエル領域と、前記半導
体基板の第1導電型領域に形成された第2導電型チャン
ネルの電界効果トランジスタと、前記ウエル内に形成さ
れた第1導電型チャンネルの電界効果トランジスタとを
有するCMOS型電界効果半導体装置において、前記第
1導電型チャンネルの電界効果トランジスタのソース、
ドレイン領域よりも深い前記ウエル内の箇所に絶縁層が
形成されていることを特徴とするCMOS型電界効果半
導体装置。1. A first conductivity type semiconductor substrate, a second conductivity type well region formed in the semiconductor substrate, and an electric field of a second conductivity type channel formed in the first conductivity type region of the semiconductor substrate. In a CMOS field effect semiconductor device having an effect transistor and a field effect transistor of a first conductivity type channel formed in the well, a source of the field effect transistor of the first conductivity type channel,
A CMOS field effect semiconductor device, wherein an insulating layer is formed at a location deeper than the drain region in the well.
れていることを特徴とする請求項1に記載のCMOS型
電界効果半導体装置。2. The CMOS field effect semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating layer is formed on a bottom portion of the well.
リコン窒化膜であることを特徴とする請求項1に記載の
CMOS型電界効果半導体装置。3. The CMOS field effect semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating layer is a silicon oxide film or a silicon nitride film.
ウエル領域を形成し、イオン注入法により酸素イオンも
しくは窒素イオンを前記ウエル領域内にドーピングして
前記ウエルの内部に絶縁層を形成することを特徴とする
CMOS型電界効果半導体装置の製造方法。4. A well region of the second conductivity type is formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type, and oxygen ions or nitrogen ions are doped into the well region by an ion implantation method to form an insulating layer inside the well. A method of manufacturing a CMOS field effect semiconductor device, which is characterized by forming the same.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4195755A JPH0645533A (en) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Cmos type field effect semiconductor device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4195755A JPH0645533A (en) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Cmos type field effect semiconductor device and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0645533A true JPH0645533A (en) | 1994-02-18 |
Family
ID=16346427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4195755A Pending JPH0645533A (en) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Cmos type field effect semiconductor device and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0645533A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0688555A2 (en) | 1994-06-20 | 1995-12-27 | Tanabe Seiyaku Co., Ltd. | Hair-growing agent |
KR100422325B1 (en) * | 2002-06-12 | 2004-03-11 | 동부전자 주식회사 | Fabricating method of semiconductor device |
-
1992
- 1992-07-23 JP JP4195755A patent/JPH0645533A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0688555A2 (en) | 1994-06-20 | 1995-12-27 | Tanabe Seiyaku Co., Ltd. | Hair-growing agent |
KR100422325B1 (en) * | 2002-06-12 | 2004-03-11 | 동부전자 주식회사 | Fabricating method of semiconductor device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990601 |