JPH08148579A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH08148579A
JPH08148579A JP6314036A JP31403694A JPH08148579A JP H08148579 A JPH08148579 A JP H08148579A JP 6314036 A JP6314036 A JP 6314036A JP 31403694 A JP31403694 A JP 31403694A JP H08148579 A JPH08148579 A JP H08148579A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
hole
source region
insulating layer
silicon
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6314036A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahito Kigami
雅人 樹神
Hirobumi Funabashi
博文 船橋
Koichi Mitsushima
康一 光嶋
Susumu Sugiyama
進 杉山
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE: To drastically improve integration by eliminating an unneeded part of a CMOS integrated circuit as much as possible. CONSTITUTION: The ground in a CMOS inverter in SOI structure is taken from a semiconductor substrate. SiO2 film 3 is formed on the surface of n-type semiconductor substrate (ground potential) where Al electrode 2 for grounding is formed on an inverse side and pMOS transistor and nMOS transistor are formed on the SiO2 film 3. A gate 4 consists of polysilicon and drain regions 6 and 9 and source regions 7 and 8 are formed by introducing impurity by self- alignment utilizing a side wall 5. The source region 9 of the nMOS transistor is commonly used by two nMOSs and is electrically connected to the substrate 1 by a conductor layer 10 for filling a through hole 15 and a diffusion layer 11 for connection, thus securing grounding.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に関し、特に、CMOS構成の高集積度のSR
AMやゲートアレイ等に用いて好適な半導体装置および
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a highly integrated SR having a CMOS structure.
The present invention relates to a semiconductor device suitable for use in an AM, a gate array, etc., and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】CMOS構成の回路の例が図10(a)
〜(c)に示される。
2. Description of the Related Art An example of a circuit having a CMOS structure is shown in FIG.
~ (C).

【0003】(a)はMOSトランジスタM1とM2で
構成されるCMOSインバータと、M3とM4で構成さ
れるCMOSインバータとを接続して構成される同相バ
ッファである。また、(b)はSRAMのメモリセルを
示し、このメモリセルはMOSトランジスタM5とM6
で構成されるCMOSインバータと、MOSトランジス
タM7とM8で構成されるCMOSインバータとをクロ
スカップルして構成されている。また、(c)はBi−
CMOS構成のSRAM等の入力段に使用される入力バ
ッファ回路であり、CMOSレベル変換回路(図中、太
い点線で囲んで示してある)は、MOSトランジスタM
9〜M12で構成されるカレントミラーを利用したバッ
ファ回路である。
(A) is a common-mode buffer formed by connecting a CMOS inverter formed by MOS transistors M1 and M2 and a CMOS inverter formed by M3 and M4. Further, (b) shows an SRAM memory cell, and this memory cell has MOS transistors M5 and M6.
And a CMOS inverter composed of MOS transistors M7 and M8 are cross-coupled. Also, (c) is Bi-
An input buffer circuit used in an input stage such as an SRAM having a CMOS structure, and a CMOS level conversion circuit (enclosed by a thick dotted line in the drawing) is a MOS transistor M.
It is a buffer circuit using a current mirror composed of 9 to M12.

【0004】このようなCMOS構成の回路の基本的デ
バイス構成は同じであり、図11にデバイスの断面構造
例が示される。理解の容易のために、図中結線例を示し
ているが、これは図10(b)のメモリセルのフリップ
フロップを形成する場合の結線である。
The basic device structure of such a circuit having a CMOS structure is the same, and FIG. 11 shows an example of a sectional structure of the device. For ease of understanding, an example of connection is shown in the figure, but this is connection when the flip-flop of the memory cell of FIG. 10B is formed.

【0005】図示されるデバイスは、いわゆるダブルウ
エル方式を採用したCMOSであり、シリコン半導体基
板50内にnウエル51と54、pウエル52と53が
形成され、nウエルの表面にはp+拡散層57〜59、
66〜68が設けられ、pウエルの表面にはn+拡散層
60〜65が設けられている。これらの拡散層はソース
(S)、ドレイン(D)ならびにウエル電位の固定用の
層(ウエルコンタクト層)に利用される。ゲート90は
ポリシリコンからなり、素子分離にはLOCOS法によ
り形成されるフィールド酸化膜56が用いられている。
参照番号70〜81はアルミニュウム(Al)電極であ
る。
The illustrated device is a CMOS adopting a so-called double well system, in which n wells 51 and 54 and p wells 52 and 53 are formed in a silicon semiconductor substrate 50, and p + diffusion is formed on the surface of the n well. Layers 57-59,
66 to 68 are provided, and n + diffusion layers 60 to 65 are provided on the surface of the p well. These diffusion layers are used as a source (S), a drain (D) and a layer for fixing the well potential (well contact layer). The gate 90 is made of polysilicon, and the field oxide film 56 formed by the LOCOS method is used for element isolation.
Reference numerals 70 to 81 are aluminum (Al) electrodes.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来構造のC
MOSデバイスは、以下のような問題点がある。
The above-mentioned conventional structure of C
The MOS device has the following problems.

【0007】(1)素子分離(電気的な分離)のため
に、およびnMOSとpMOSのそれぞれの特性を最適
化するためにnウエルとpウエルの2つのウエルを用い
ており、したがって、必然的にウエル電位の固定のため
にウエルコンタクト層(図11の拡散層57,62,6
3,68)や引出し電極(図11中の参照番号70,7
5,76,81)が必要となり、デバイスサイズのさら
なる小型化は困難である。 (2)ウエルを用いたデバイスの構造上、寄生トランジ
スタの存在は避けることができず、高集積化した場合に
はラッチアップが発生しやすくなる。したがって、アー
スの取り方(nMOSのソースのグランド)に問題が多
くなる。
(1) Two wells, an n-well and a p-well, are used for element isolation (electrical isolation) and for optimizing the characteristics of each of nMOS and pMOS. Therefore, it is inevitable. To fix the well potential to the well contact layer (diffusion layers 57, 62, 6 in FIG. 11).
3, 68) and extraction electrodes (reference numerals 70 and 7 in FIG. 11).
5, 76, 81) is required, and it is difficult to further reduce the device size. (2) Due to the structure of the device using the well, the existence of the parasitic transistor cannot be avoided, and latch-up is likely to occur in the case of high integration. Therefore, there are many problems in the way of grounding (the ground of the nMOS source).

【0008】すなわち、半導体装置における最も一般的
なアースの方法は、基板をアースとして使用することで
あるが、この場合、基板に流れる瞬時的な電流はノイズ
となって寄生トランジスタを動作させることにつなが
り、また、本来のCMOS回路の動作を不安定にしたり
する。このため、太いアース配線を引き回して、CMO
S回路から離れた安全な箇所で基板と接続したり、さら
にその基板部分をアイソレーション用の拡散層で囲って
アイランド化するといった慎重な設計が必要となる。し
たがって、レイアウト設計が複雑となり、また、設計マ
ージンも必要となることからレイアウト面積も増大す
る。
That is, the most common grounding method in a semiconductor device is to use the substrate as a ground. In this case, the instantaneous current flowing through the substrate causes noise to operate the parasitic transistor. It may lead to instability in the operation of the original CMOS circuit. For this reason, route the thick ground wire to the CMO
Careful design is required, such as connecting to the substrate at a safe place away from the S circuit, and surrounding the substrate portion with a diffusion layer for isolation to form an island. Therefore, the layout design becomes complicated, and a design margin is also required, which increases the layout area.

【0009】同様の問題は、アースの場合のみならず、
pMOSのソースへの電源電圧の供給の場合にも発生す
る。すなわち、基板を電源電位とし、電源配線を基板に
接続する場合でも、同様の問題がある。
The same problem occurs not only in the case of grounding,
This also occurs when the power supply voltage is supplied to the pMOS source. That is, even when the substrate is set to the power supply potential and the power supply wiring is connected to the substrate, the same problem occurs.

【0010】(3)さらに、nMOSのドレインとpM
OSのドレインの間は、LOCOS法によって形成され
た厚いフィールド酸化膜で分離されているため、この部
分の占有面積が支配的となり、電極と拡散層との接続技
術としてシリサイド技術、特に、サリサイド技術を用い
て素子の微細化を図っても、その効果を生かすことがで
きず、集積度の向上が図れない。
(3) Further, the drain of the nMOS and the pM
Since the OS field drain is separated by a thick field oxide film formed by the LOCOS method, the occupied area of this part is dominant, and the silicide technology, particularly the salicide technology, is used as the connection technology between the electrode and the diffusion layer. Even if the element is miniaturized by using, the effect cannot be utilized and the degree of integration cannot be improved.

【0011】(4)これらの理由により、従来のCMO
Sデバイスでは、さらなる微細化の促進は困難であっ
た。
(4) For these reasons, the conventional CMO
In the S device, it was difficult to promote further miniaturization.

【0012】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたものであり、その目的は、素子分離領域を極力少な
くし、また、コンタクトや配線等のデバイスの動作に直
接影響を及ぼさない部分の領域を極力少なくし、CMO
S集積回路の集積度を飛躍的に向上させることにある。
The present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object thereof is to minimize an element isolation region and to not directly affect the operation of a device such as a contact or a wiring. Area as much as possible, CMO
It is to dramatically improve the degree of integration of the S integrated circuit.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の半導体装置は、CMOSインバータ等のCMOS構
成の回路をSOI(Silicon On Insul
ator)構造とし、ソース領域の接地、あるいはソー
ス領域への電源電圧の供給は、そのソース領域を、絶縁
層に設けられたスルーホールを介して所望電位の基板と
電気的に接続することにより行うようにしたことを特徴
とするものである。
A semiconductor device according to the present invention which achieves the above object has a CMOS circuit such as a CMOS inverter having an SOI (Silicon On Insul) circuit.
The source region is grounded or the power supply voltage is supplied to the source region by electrically connecting the source region to a substrate having a desired potential through a through hole provided in the insulating layer. It is characterized by doing so.

【0014】また、本発明の半導体装置は、スルーホー
ルをソース領域の下に設け、ソース領域と基板とを最短
距離で接続したことを特徴とするものである。
Further, the semiconductor device of the present invention is characterized in that a through hole is provided below the source region and the source region and the substrate are connected at the shortest distance.

【0015】また、本発明の半導体装置は、同一導電型
のトランジスタのソース領域を共通化し、その共通化さ
れたソース領域の下にスルーホールを設け、その共通化
されたソース領域をスルーホールを介して所望電位の基
板と電気的に接続したことを特徴とするものである。
Also, in the semiconductor device of the present invention, the source regions of the transistors of the same conductivity type are made common, a through hole is provided under the common source region, and the common source region is made to be a through hole. It is characterized in that it is electrically connected to a substrate having a desired potential via the substrate.

【0016】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の
一部にスルーホールを形成する工程と、前記絶縁層上な
らびに前記スルーホール内にシリコン層を形成する工程
と、前記シリコン層上の一部にゲート領域を形成し、前
記スルーホールの位置を含む前記シリコン層内に不純物
を選択的に導入してソース領域とスルーホールを介して
半導体基板に至る接続用の導電層とを形成し、シリコン
層内の他の領域に選択的に不純物を導入してドレイン領
域を形成し、これによってSOI(Silicon O
n Insulator)構造のCMOS構成の回路を
形成する工程と、前記半導体基板を接地電位または電源
電位に接続するための手段を形成する工程とを有するこ
とを特徴とするものである。
The semiconductor device manufacturing method of the present invention is
Forming an insulating layer on the semiconductor substrate; forming a through hole in a part of the insulating layer; forming a silicon layer on the insulating layer and in the through hole; and forming a silicon layer on the silicon layer. A gate region is formed in a part, and impurities are selectively introduced into the silicon layer including the position of the through hole to form a source region and a conductive layer for connecting to the semiconductor substrate through the through hole. , A drain region is formed by selectively introducing an impurity into another region in the silicon layer, thereby forming an SOI (Silicon O
n Insulator) structure of the circuit having a CMOS structure, and a step of forming means for connecting the semiconductor substrate to a ground potential or a power supply potential.

【0017】[0017]

【作用】[Action]

(1)本発明では、CMOS回路はSOI構造となって
いて、基板上に設けられた絶縁層上に形成されている。
SOI構造の素子は、通常のモノリシックICと異な
り、共通の半導体基板内に形成されず、下地の絶縁層に
よってそれぞれの素子が電気的に分離された形態をして
いる。したがって、従来素子のようなpウエルやnウエ
ルを用いた、pn接合による分離が不要である。すなわ
ち、ウエル領域やウエルコンタクト領域がいらないので
あり、素子サイズを小型化できる。
(1) In the present invention, the CMOS circuit has an SOI structure and is formed on the insulating layer provided on the substrate.
Unlike an ordinary monolithic IC, an SOI structure element is not formed in a common semiconductor substrate, and each element is electrically separated by an underlying insulating layer. Therefore, it is not necessary to separate by a pn junction using a p-well or an n-well as in the conventional device. That is, since the well region and the well contact region are not needed, the element size can be reduced.

【0018】(2)また、ウエルを用いないため、nM
OSのドレインとpMOSのドレイン間にフィールド酸
化膜も不要であり、素子サイズを小型化できる。
(2) Since no well is used, nM
A field oxide film is not required between the OS drain and the pMOS drain, and the device size can be reduced.

【0019】(3)CMOS回路は半導体基板とは絶縁
されて形成されているため、半導体基板の電位は自由に
設定可能であり、ラッチアップ発生の心配もまったくな
い。このことを利用して、基板を接地電位あるいは電源
電位に固定しておき、必要に応じて絶縁層の一部にスル
ーホール(開孔部)を設け、これを介して導体層(配
線)によって電位固定が必要なソース領域と接続するこ
とによって、簡単にアースや電源の引き出しが可能とな
る。
(3) Since the CMOS circuit is formed so as to be insulated from the semiconductor substrate, the potential of the semiconductor substrate can be set freely and there is no concern about latch-up. Taking advantage of this, the substrate is fixed to the ground potential or the power supply potential, a through hole (opening portion) is provided in a part of the insulating layer as necessary, and a conductor layer (wiring) is provided through the through hole. By connecting to the source region where the potential needs to be fixed, it is possible to easily pull out the ground or power.

【0020】(4)さらに、スルーホールを、ソース領
域の下に設ける(すなわち、平面的にソース領域とスル
ーホールが重なるようにする)ことによって、基板とソ
ース領域とを接続するための配線(グランド配線や電源
配線)がまったく不要となり、さらに、コンパクト化が
可能となる。
(4) Further, a wiring for connecting the substrate and the source region is provided by providing a through hole under the source region (that is, by making the source region and the through hole two-dimensionally overlap each other). Ground wiring and power wiring are not required at all, and further compactification is possible.

【0021】(5)また、同一導電型のMOSトランジ
スタのソース領域を共通化することによって、さらにコ
ンパクト化できる。
(5) Further, by making the source regions of the MOS transistors of the same conductivity type common, the size can be further reduced.

【0022】(6)本発明の半導体デバイスは、SPE
技術(Si固相結晶成長技術)等を利用した絶縁層上へ
のSi膜の成長技術と、モノリシックICにおけるシリ
コンゲートMOSトランジスタのセルフアラインによる
ソース,ドレインの形成技術等を組み合わせて使用する
ことによって、製造することができる。
(6) The semiconductor device of the present invention is SPE.
By combining a technique for growing a Si film on an insulating layer using a technique (Si solid-phase crystal growth technique) and a technique for forming a source and a drain by self-alignment of a silicon gate MOS transistor in a monolithic IC , Can be manufactured.

【0023】[0023]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0024】(実施例1)図9は本発明の半導体装置の
第1の実施例の構成を示す断面図である。本実施例の半
導体装置は、SOI構造のCMOSインバータにおける
グランドを半導体基板からとるものである。デバイス構
造は以下の通りである。
(Embodiment 1) FIG. 9 is a sectional view showing the structure of a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention. In the semiconductor device of this embodiment, the ground in the CMOS inverter having the SOI structure is obtained from the semiconductor substrate. The device structure is as follows.

【0025】裏面にグランド用Al電極2が形成された
-型半導体基板(接地電位となっている)1の表面に
SiO2膜3が形成されていて、このSiO2膜3上にp
MOSトランジスタとnMOSトランジスタが形成され
ている。ゲート4はポリシリコンからなり、ドレイン領
域6,9ならびにソース領域7,8はそれぞれ、サイド
ウオール5を利用したセルフアラインによる不純物導入
によって形成されている。
A SiO 2 film 3 is formed on the front surface of an n -- type semiconductor substrate (at ground potential) 1 having a ground Al electrode 2 formed on the back surface, and p is formed on the SiO 2 film 3.
A MOS transistor and an nMOS transistor are formed. The gate 4 is made of polysilicon, and the drain regions 6 and 9 and the source regions 7 and 8 are formed by introducing impurities by self-alignment using the sidewalls 5, respectively.

【0026】ドレイン領域6,9ならびにソース領域
7,8の各表面はAl電極13との良好な接続を確保す
るためにシリサイド化され、シリサイド層12となって
いる。また、ドレイン7,8は共通化されている。参照
番号14は、保護膜(BPSG)である。nMOSトラ
ンジスタのソース領域9は、スルーホール15を充填す
る導体層10と接続用拡散層11とによって基板1と電
気的に接続されている。これによってアースが確保され
ている。スルーホール15はソース領域9の直下に形成
されている。したがって、平面的に引き回されるグラン
ド配線は最小限のものですみ、原理的にはまったく不要
である。
The surfaces of the drain regions 6 and 9 and the source regions 7 and 8 are silicidized to form a silicide layer 12 in order to secure a good connection with the Al electrode 13. Further, the drains 7 and 8 are commonly used. Reference numeral 14 is a protective film (BPSG). The source region 9 of the nMOS transistor is electrically connected to the substrate 1 by the conductor layer 10 filling the through hole 15 and the connecting diffusion layer 11. The ground is secured by this. The through hole 15 is formed immediately below the source region 9. Therefore, the ground wiring routed in a plane is minimal, and in principle, it is completely unnecessary.

【0027】また、CMOSインバータはSOI構造と
なっていて、素子分離にウエルが不要となり、nMOS
のドレインとpMOSのドレインの間を直接につなぐこ
ともできる。
Further, the CMOS inverter has an SOI structure, so that a well is not required for element isolation,
It is also possible to directly connect the drain of the pMOS and the drain of the pMOS.

【0028】このように、本実施例のデバイスは無駄な
領域がまったくなく、シリサイド技術を用いたスケール
ダウン効果がそのまま顕在化し、きわめて高い集積度を
得ることができる構成となっている。また、ノイズによ
るラッチアップ発生の心配もまったくない。
As described above, the device of this embodiment has no wasted area, and the scale-down effect using the silicide technique is actualized as it is, and an extremely high degree of integration can be obtained. Also, there is no concern about latch-up due to noise.

【0029】(実施例2)図1は本発明の半導体装置の
第2の実施例の構成を、従来例との比較において示す断
面図である。本実施例は2組のCMOS回路をコンパク
ト化して形成したものである。上側に本実施例が、下側
に図11に示した従来例が示されている。図から明らか
なように、本実施例によるスケールダウンの効果は顕著
なものである。
(Embodiment 2) FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a second embodiment of a semiconductor device of the present invention in comparison with a conventional example. In this embodiment, two sets of CMOS circuits are made compact. This embodiment is shown on the upper side, and the conventional example shown in FIG. 11 is shown on the lower side. As is clear from the figure, the effect of scale-down according to this embodiment is remarkable.

【0030】基本的な構造は第1の実施例と同じであ
る。本発明の特徴は、2個のnMOSのソースが共通化
されていること(すなわち、n+型ソース領域9は共通
のソースとなっている)、ならびに、その共通化された
ソース領域9に対して導体層10,接続用拡散層11に
より基板1との接続をとることによって、2個のnMO
Sのソースを一度にアースしていることである。
The basic structure is the same as that of the first embodiment. The features of the present invention are that the sources of two nMOSs are shared (that is, the n + type source region 9 is a common source), and that the source regions 9 are shared. By connecting to the substrate 1 by the conductor layer 10 and the connecting diffusion layer 11, two nMOs are formed.
That is, the source of S is grounded at once.

【0031】このソースの共通化によって、さらなるス
ケールダウンが可能となる。また、実施例1と同様にス
ルーホール15はソース9の直下に形成されているた
め、余分なグランド配線はまったく不要である。
By making the sources common, further scale down is possible. Further, since the through hole 15 is formed immediately below the source 9 as in the first embodiment, no extra ground wiring is required.

【0032】(実施例3)図8は本発明の半導体装置の
第3の実施例の構成を示す断面図である。本実施例は、
2個のpMOSトランジスタの共通化されたソース領域
33をp-基板29に接続し、これにより電源電圧を供
給するものである。構成は、図1に示される第2の実施
例と同じである。
(Embodiment 3) FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment,
The common source region 33 of the two pMOS transistors is connected to the p substrate 29, thereby supplying the power supply voltage. The configuration is the same as that of the second embodiment shown in FIG.

【0033】(実施例4)次に、図1に示される本発明
の半導体装置(横型MOSFET)の作製方法の一例に
ついて、図2〜図7を用いて説明する。
(Embodiment 4) Next, an example of a method of manufacturing the semiconductor device (lateral MOSFET) of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

【0034】まず、n型Si単結晶基板1上に熱酸化等
のプロセスにより、SiO2膜3を成膜する(図2)。
First, the SiO 2 film 3 is formed on the n-type Si single crystal substrate 1 by a process such as thermal oxidation (FIG. 2).

【0035】次に、SiO2膜3の一部をフォトリソグ
ラフィーとRIE(リアクティブイオンエッチング)等
により除去し開口部20を形成する(図3)。次に、S
PE(si固相結晶成長法)技術等により、SiO2
3上およびSi単結晶基板1上に同時にSi膜21を結
晶成長させる(図4)。
Next, a part of the SiO 2 film 3 is removed by photolithography, RIE (reactive ion etching) or the like to form an opening 20 (FIG. 3). Then S
A Si film 21 is simultaneously grown on the SiO 2 film 3 and the Si single crystal substrate 1 by PE (si solid phase crystal growth method) technology or the like (FIG. 4).

【0036】次に、結晶成長させたSi膜21の一部を
フォトリソグラフィーとRIE等により除去し、素子分
離を行い、次に、ゲート酸化膜22を熱酸化等のプロセ
スにより成膜し、続いてゲート電極となるポリシリコン
膜をCVD等のプロセスにより成膜する。これをフォト
リソグラフィーとRIE等により加工し、ゲートポリシ
リコン電極4を形成する(図5)。
Next, a part of the crystal-grown Si film 21 is removed by photolithography and RIE or the like to perform element isolation, and then a gate oxide film 22 is formed by a process such as thermal oxidation. A polysilicon film to be a gate electrode is formed by a process such as CVD. This is processed by photolithography and RIE or the like to form the gate polysilicon electrode 4 (FIG. 5).

【0037】次に、CVDによる絶縁膜の形成とRIE
による加工によってゲート電極22の両サイドにサイド
ウオール5を形成する。続いて、サイドウオール5を位
置決めマスクとして用いてセルフアラインによりイオン
注入を行い、ソースならびにドレイン領域となる高濃度
不純物領域6,7を形成する。その後、サリサイドプロ
セスにより、ゲート電極22の表面、ならびにソース/
ドレイン領域6,7の表面を同時にシリサイド化し、シ
リサイド層12を形成する(図6)。
Next, formation of an insulating film by CVD and RIE
The sidewalls 5 are formed on both sides of the gate electrode 22 by processing by. Then, the side wall 5 is used as a positioning mask to perform ion implantation by self-alignment to form high-concentration impurity regions 6 and 7 to be source and drain regions. Then, by the salicide process, the surface of the gate electrode 22 and the source / source
The surfaces of the drain regions 6 and 7 are simultaneously silicidized to form a silicide layer 12 (FIG. 6).

【0038】次に、通常のプロセスにより、Al電極1
3と層間絶縁膜(BPSG)12を形成し、デバイスが
完成する(図7)。
Next, the Al electrode 1 is formed by a normal process.
3 and an interlayer insulating film (BPSG) 12 are formed to complete the device (FIG. 7).

【0039】以上、本発明の好適な実施例(すなわち、
ピュアCMOSの場合)について説明したが、本発明は
これに限定されず、種々変形可能である。例えば、本発
明はBi−CMOS構成のゲートアレイやSRAMにも
使用可能である。この場合、高駆動能力のバイポーラト
ランジスタの影響を全く受けずに、きわめてコンパクト
にCMOS回路を形成でき、デバイスの小型化のみなら
ず、性能の向上を図れる。
The preferred embodiment of the present invention (that is,
However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made. For example, the present invention can be used in a gate array or SRAM having a Bi-CMOS structure. In this case, a CMOS circuit can be formed extremely compactly without being affected by a bipolar transistor having a high driving capability, and not only device miniaturization but also performance improvement can be achieved.

【0040】また、全部のCMOSをSOI構造とする
のではなく、特に必要な部分のみをSOI構造とするこ
ともできる。また、半導体チップの張り合わせ技術等に
よって本発明を適用したCMOSICを積層化すれば、
高密度の三次元ICを作製できる。
Further, not all the CMOSs have the SOI structure, but only the particularly required portion may have the SOI structure. In addition, by stacking CMOS ICs to which the present invention is applied by a semiconductor chip bonding technique or the like,
A high-density three-dimensional IC can be manufactured.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明はCMOS
インバータ等のCMOS構成の回路をSOI構造とし、
また、アースあるいは電源電位に接続されるMOSトラ
ンジスタのソース領域を基板と電気的に接続するもので
あり、これによって、以下の効果が得られる。
As described above, the present invention is a CMOS
A CMOS structure circuit such as an inverter has an SOI structure,
The source region of the MOS transistor, which is connected to the ground or the power supply potential, is electrically connected to the substrate, and the following effects can be obtained.

【0042】(1)従来素子のようなウエル領域やウエ
ルコンタクト領域が不要となり、素子サイズを小型化で
きる。
(1) The well region and the well contact region as in the conventional device are not required, and the device size can be reduced.

【0043】(2)また、ウエルを用いないため、nM
OSのドレインとpMOSのドレイン間にフィールド酸
化膜も不要であり、素子サイズを小型化できる。
(2) Since no well is used, nM
A field oxide film is not required between the OS drain and the pMOS drain, and the device size can be reduced.

【0044】(3)CMOS回路は半導体基板とは絶縁
されて形成されているため、半導体基板の電位は自由に
設定可能であり、ラッチアップ発生の心配もまったくな
い。このことを利用して、基板を接地電位あるいは電源
電位に固定しておき、必要に応じて絶縁層の一部にスル
ーホール(開孔部)を設け、これを介して導体層(配
線)によって電位固定が必要なソース領域と接続するこ
とによって、簡単にアースや電源の引き出しが可能とな
る。
(3) Since the CMOS circuit is formed so as to be insulated from the semiconductor substrate, the potential of the semiconductor substrate can be set freely and there is no concern about latch-up. Taking advantage of this, the substrate is fixed to the ground potential or the power supply potential, a through hole (opening portion) is provided in a part of the insulating layer as necessary, and a conductor layer (wiring) is provided through the through hole. By connecting to the source region where the potential needs to be fixed, it is possible to easily pull out the ground or power.

【0045】(4)さらに、スルーホールを、ソース領
域の下に設ける(すなわち、平面的にソース領域とスル
ーホールが重なるようにする)ことによって、基板とソ
ース領域とを接続するための配線(グランド配線や電源
配線)が原理的にはまったく不要となる。余分な部分が
ないため、微細加工技術の成果がそのまま顕在化され、
したがって、さらなるコンパクト化が可能となる。
(4) Further, a through hole is provided below the source region (that is, the source region and the through hole are made to overlap each other in plan view), so that the wiring for connecting the substrate and the source region ( In principle, ground wiring and power wiring are completely unnecessary. Since there is no extra part, the result of microfabrication technology is revealed as it is,
Therefore, further downsizing is possible.

【0046】(5)また、同一導電型のMOSトランジ
スタのソース領域を共通化して、その共通化されたソー
ス領域を基板に接続することによって、さらにコンパク
ト化が可能となる。
(5) Further, by making the source regions of the MOS transistors of the same conductivity type common and connecting the common source regions to the substrate, it is possible to make the device even more compact.

【0047】(6)本発明の半導体デバイスは、SPE
技術(Si固相結晶成長技術)等を利用した絶縁層上へ
のSi膜の成長技術と、モノリシックICにおけるシリ
コンゲートMOSトランジスタのセルフアラインによる
ソース,ドレインの形成技術等を組み合わせて使用する
ことによって製造することができる。
(6) The semiconductor device of the present invention is SPE
By combining a technique for growing a Si film on an insulating layer using a technique (Si solid-phase crystal growth technique) and a technique for forming a source and a drain by self-alignment of a silicon gate MOS transistor in a monolithic IC It can be manufactured.

【0048】(7)これらの効果によって、素子分離領
域ならびにコンタクトや配線等のデバイスの動作に直接
影響を及ぼさない部分の領域を可能な限り低減でき、C
MOS集積回路の集積度を飛躍的に向上させることがで
きる。
(7) Due to these effects, it is possible to reduce the element isolation region and the regions such as contacts and wirings that do not directly affect the operation of the device as much as possible.
The degree of integration of the MOS integrated circuit can be dramatically improved.

【0049】[0049]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の半導体装置の一実施例のデバイス構造
を従来例との比較において示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a device structure of an embodiment of a semiconductor device of the present invention in comparison with a conventional example.

【図2】図1の半導体装置の製造プロセスの第1の工程
を示す断面図である。
2 is a cross-sectional view showing a first step of a manufacturing process of the semiconductor device of FIG.

【図3】図1の半導体装置の製造プロセスの第2の工程
を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second step of the manufacturing process of the semiconductor device of FIG.

【図4】図1の半導体装置の製造プロセスの第3の工程
を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a third step of the manufacturing process of the semiconductor device of FIG.

【図5】図1の半導体装置の製造プロセスの第4の工程
を示す断面図である。
5 is a cross-sectional view showing a fourth step of the manufacturing process of the semiconductor device of FIG.

【図6】図1の半導体装置の製造プロセスの第5の工程
を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fifth step of the manufacturing process of the semiconductor device of FIG.

【図7】図1の半導体装置の製造プロセスの最終の工程
を示す断面図である。
7 is a cross-sectional view showing the final step of the manufacturing process of the semiconductor device in FIG.

【図8】本発明の半導体装置の他の実施例のデバイス構
成を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a device configuration of another embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図9】本発明の他の実施例のデバイス構成を示す断面
図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the device structure of another embodiment of the present invention.

【図10】(a)〜(c)はそれぞれ、CMOS構成の
回路の例を示す図である。
10A to 10C are diagrams each showing an example of a circuit having a CMOS configuration.

【図11】従来例の構成を示すデバイス断面図である。FIG. 11 is a device sectional view showing a configuration of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 Al電極 3 表面酸化膜(SiO2膜) 4 ポリシリコンゲート 5 サイドウオール 6,9 ソース領域 7,8 ドレイン領域 10 導体層 11 接続用拡散層 12 シリサイド層 13 Al電極 14 保護膜 15 スルーホール 21 シリコン膜 22 ゲート酸化膜 30,33 ソース領域 31,32 ドレイン領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Al electrode 3 Surface oxide film (SiO 2 film) 4 Polysilicon gate 5 Sidewall 6,9 Source region 7,8 Drain region 10 Conductor layer 11 Connection diffusion layer 12 Silicide layer 13 Al electrode 14 Protective film 15 Through hole 21 Silicon film 22 Gate oxide film 30,33 Source region 31,32 Drain region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/786 (72)発明者 光嶋 康一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 杉山 進 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01L 29/786 (72) Inventor Koichi Mitsushima Koji-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture No. 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Susumu Sugiyama No. 41 Yokomichi Nagakute Town, Aichi-gun, Aichi Prefecture

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CMOSインバータ等のCMOS構成の
回路をSOI(Silicon OnInsulato
r)構造とし、ソース領域の接地あるいはソース領域へ
の電源電圧の供給は、そのソース領域を、絶縁層に設け
られたスルーホールを介して所望電位の基板と電気的に
接続することにより行うようにしたことを特徴とする半
導体装置。
1. A circuit having a CMOS structure such as a CMOS inverter is provided with an SOI (Silicon On Insulator).
r) structure, and the source region is grounded or the power supply voltage is supplied to the source region by electrically connecting the source region to a substrate having a desired potential through a through hole provided in the insulating layer. A semiconductor device characterized in that
【請求項2】 半導体基板上に絶縁層が形成され、さら
にこの絶縁層上にシリコン層が形成されており、 このシリコン層内にソースおよびドレイン領域が設けれ
られてなるSOI(Silicon On Insul
ator)構造のCMOS構成の回路が構築されてお
り、 このCMOS構成の回路の前記ソース領域の下に位置す
る前記絶縁層にはスルーホールが設けられ、前記ソース
領域は前記スルーホールを介して前記半導体基板と電気
的に接続されており、前記半導体基板は接地電位または
電源電位に接続されていることを特徴とする半導体装
置。
2. An SOI (Silicon On Insul) comprising an insulating layer formed on a semiconductor substrate, a silicon layer formed on the insulating layer, and source and drain regions provided in the silicon layer.
a circuit having a CMOS structure is constructed, a through hole is provided in the insulating layer located below the source region of the circuit having the CMOS structure, and the source region is provided with the through hole through the through hole. A semiconductor device, which is electrically connected to a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is connected to a ground potential or a power supply potential.
【請求項3】 半導体基板上に絶縁層が形成され、さら
にこの絶縁層上にシリコン層が形成されており、 このシリコン層内にソースおよびドレイン領域が設けれ
られてなるSOI(Silicon On Insul
ator)構造のCMOS構成の回路が構築され、この
CMOS構成の回路は複数のpMOSトランジスタおよ
びnMOSトランジスタにより構成され、少なくとも2
つの同一導電型のトランジスタのソース領域は共通化さ
れており、 その共通化されたソース領域の下に位置する前記絶縁層
にはスルーホールが設けられ、前記共通化されたソース
領域は前記スルーホールを介して前記半導体基板と電気
的に接続されており、前記半導体基板は接地電位または
電源電位に接続されていることを特徴とする半導体装
置。
3. An SOI (Silicon On Insul) in which an insulating layer is formed on a semiconductor substrate, a silicon layer is further formed on the insulating layer, and source and drain regions are provided in the silicon layer.
A circuit having a CMOS structure is constructed, and the circuit having the CMOS structure is composed of a plurality of pMOS transistors and nMOS transistors.
The source regions of the transistors of the same conductivity type are shared, and a through hole is provided in the insulating layer located below the shared source region, and the shared source region is the through hole. A semiconductor device, wherein the semiconductor substrate is electrically connected to the semiconductor substrate via a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is connected to a ground potential or a power supply potential.
【請求項4】 半導体基板上に絶縁層を形成する工程
と、 前記絶縁層の一部にスルーホールを形成する工程と、 前記絶縁層上ならびに前記スルーホール内にシリコン層
を形成する工程と、 前記シリコン層上の一部にゲート領域を形成し、前記ス
ルーホールの位置を含む前記シリコン層内に不純物を選
択的に導入してソース領域とスルーホールを介して半導
体基板に至る接続用の導電層とを形成し、シリコン層内
の他の領域に選択的に不純物を導入してドレイン領域を
形成し、これによってSOI(Silicon On
Insulator)構造のCMOS構成の回路を形成
する工程と、 前記半導体基板を接地電位または電源電位に接続するた
めの手段を形成する工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
4. A step of forming an insulating layer on a semiconductor substrate, a step of forming a through hole in a part of the insulating layer, and a step of forming a silicon layer on the insulating layer and in the through hole. A gate region is formed in a part of the silicon layer, and an impurity is selectively introduced into the silicon layer including the position of the through hole to connect the source region and the through hole to the semiconductor substrate for connection. And a layer is formed, and an impurity is selectively introduced into another region in the silicon layer to form a drain region, whereby an SOI (Silicon On) is formed.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a circuit having a CMOS structure having an Insulator structure; and a step of forming means for connecting the semiconductor substrate to a ground potential or a power supply potential.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037617A (en) * 1997-02-03 2000-03-14 Nec Corporation SOI IGFETs having raised integration level
US6919933B2 (en) 2001-03-30 2005-07-19 Fujitsu Display Technologies Corporation Display device and method of manufacturing the same
JPWO2015137081A1 (en) * 2014-03-11 2017-04-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Integrated circuit using tunnel field effect transistor and manufacturing method thereof

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