JPS58108766A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS58108766A
JPS58108766A JP56207829A JP20782981A JPS58108766A JP S58108766 A JPS58108766 A JP S58108766A JP 56207829 A JP56207829 A JP 56207829A JP 20782981 A JP20782981 A JP 20782981A JP S58108766 A JPS58108766 A JP S58108766A
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JP
Japan
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substrate
conductor layer
layer
well
region
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JP56207829A
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Yuji Furumura
雄二 古村
Tsutomu Ogawa
力 小川
Yasuhisa Sato
泰久 佐藤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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
    • H01L27/04Devices 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 the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices 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 the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices 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 the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices 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 the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices 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 the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • H01L27/0925Devices 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 the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors comprising an N-well only in the substrate

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (1ン 発明の技術分野 本発明は半導体装置、特に大幅な微細化が可能な、簡素
化されたC D、l OS構造に関する□(2)従来技
術と問題点 相補形MO8(以下OMUSという)構造は、低消費電
力であり、性能指数Fが小さく雑音がかなり大きくても
哄動作しないなどの%徴をもち、既に多くの用途に用い
られている。
従来技術によるO M 08構造の例を、第1図及び第
2図の断面図に示す。第1図において、Aはnチャネル
形MO8電界効果トランジスタ(以下「シ n−MOS  FETという)、B It p f −
y ネン諮os亀界効果トランジスタ(以下p −41
08FETトいう)であり、1はp形シリコン基板、2
はn形のウェル(well)、3はフィールド酸化層、
4はゲート酸化膜、5は多結晶シリコンよりなるゲート
1stL6及び7はソース又はドレインとなるn+領領
域8はn−MOS  PETのチャネルストッパ(p+
八 9はソース及びドレイン′屹極、lO及び11はソ
ース又はドレインとなるp+領領域12はp −MOS
  l’I’のチャネルストッパ(n+)、13はソー
ス及びドレイン−極である。
4ノ1111!/l /I y ti7−mrtm /
ハ /N  kA 11  (14,L+・hijy 
j+ + −)+謙−9両MO8PET素子間の分離の
ために、チャネルストッパ8及び12を設けている。こ
のために0MO8構造が複雑となり、かつ図中dで示し
た両ケート間の間隔で見られる如く、広い基板面積を必
要とし、微細化、集積密度の向上が困難である。
才たこの0MO8構造においては、基板1及びn−ウェ
ル2(1)’[位が安短せず、n+領域7−p基板1−
 nウェル2−1)+領域10間に導通状態か形#4.
されるラッチアップ(1atch up )現象を生ず
る問題がある。
第2図の従来例は、このラッチアップに対処したもので
あり、第1図と同一符号は同一対象部分を示す。この従
来例は、’n MO8FET(7)n+領域7に隣接し
てp+領域14、p MO8FE’L’0)pf7R域
10に隣接してn+領域15を夫々チャネルの外側に設
け、かつ、n+領:域7及びp”iJ億t4は電位■5
SXp+領域10及びn+領域15は電位VDDに接続
するものであって、これらのp+領域14によりp基板
1、n+領域15により!】ウェル2(7)%位を安尾
させ、洩れ電流をバイパスする。
しかしlよからこの第2図の従来例も構造は複軸。
であり、所蒙基&面私もさほど°減少してはいないため
に、更に大幅の構造の簡素化と微細化が必要とさイする
(3) 発明の目的 不発明(、c1大幅な微細化が可能な簡素化された0M
O8構造を提供することを目的とする。
(4)発明の摘取 本発明の削ΔC目市は、第1の導−型を勺する牛寺体基
板の第1のチャネル形の&108  F’ lli ’
1’の活性領域と、薩泰板内に形成さζした第2の等電
型を鳴゛するウェルの第2のチャネル形のNIoSI1
1E′1゛の活性領域説にまたがる金属導体層を設け、
該金属導体層を該基板及び該ウェルの伺れに対しても逆
バイアスと7Jる′1位におくことにより、該基板及び
該ウェルυ〕該金塊等体層との接触向の近傍に墾之層慣
域をル成して、該金属導体層を該第1及び第2のチャ耳
ルJしの双方のMO8F]!iTのドレ3− インとして共用することにより達成される。
(5)  発明Q)実施例 以下本発明を実施例により図面を参照して具体的に説明
する。
第3図(a)乃至(e)は本発明の第一の実施例を示す
断面図である。第3図(a)において21はp形シリコ
ン基板であって、結晶力位(100)、抵抗率l乃至1
0Ω−mである。この基板21にn形つェル22が形成
される。このn形つェル22は従来技術と同様に、二酸
化シリコン(siot)良をマスクとしてイオン注入し
熱処理を施して形成される。次いでフィールド酸化膜2
3が形成される。
なお、ウェルとフィールド酸化膜の形成順序は前記の反
対でもよい。このフィールド酸化a23は0MO8構造
の周囲のみに形成し、従来例の如く一つの0MO8構造
内のn MO8PETとpMO8li’BTとの間には
形成しない。続いてゲート酸化j!l’24を例えば厚
さ5Qnm程度番こ形成する。
4− 両1i’ET4こ共用のドレインとする金属導体層のた
めに、前記ゲート酸化膜24を選択的に除去し開口を設
ける。この開口はp形基板21.:n形つェル22とに
またがって設けられる。続いて本実施例においてはスパ
ッタリングにより、庫さ約300OAの白金(pt)層
25を形成した。第3図(a)はこの状態を示T。
前記pt層25は本発明の特徴とするドレインのみなら
ず、n MO8及びp MO8両1i” E Tのゲー
ト電極をも形成するものであって、第3図中)に示す如
く、PtF*25及びゲート酸化膜24を選択的に除去
する。
次にn+領領域びp”を域を形成する。ますnMOSル
゛ETのソース領域26及びpMO8FE’l’側のn
形つェル22の電位安鷲のための11+領域27の形成
のために、第3図(C)に示す如く、リングラフィ法に
よってレジストによるマスク28をル成し、砒素(As
)イオンを加速電圧50kV程丸でドーズ童I X 1
01Scm−”程展に注入する。こ能する。続いてp 
MO81”E’I’のソース領域29及びn MO8F
ET1lllのp形基板21の電位安定のためのp+領
域30の形成のために、前記方法と同様にしてωめ素0
イオンを注入する。しかる後に窒素(Na)′#囲気中
において、温度1050C程度、時間約30分の熱処理
を施すことにより、前記の注入さn、たAs及びBイオ
ンが活性化されて前記のn+領域26及び27及びp+
領域29及び30か形成される。
次にPtJ曽25に遇択的エツチングを実施して、第3
図(d)Gこ示】−如く、本発明の特徴とする0MO8
FET(!:p MOB 、F”ET (!:4こ共用
のドレインとする金属導体層31及びn MOS F 
ETのケート電極32及びpMO8l”E’l”のゲー
ト電極33を分離する。なお34は前記の熱処理によっ
て形成されたP t −S i共晶領域を示す。
次に燐珪酸ガラ、x、 (Phospho Si 1i
cate Glass ;以下I) 8 (3という)
による絶縁膜を形成し、ドレイン電極35、ソース電極
36及び37のための開「】を設け、I)8Gの熔融処
理を行った後に、アして電極及び配線を形成して第3図
(e)の0MO8構造が得られる。
以上のh発明によって明らかな如く、本発明の0MO8
構造[おいてはnMO8PET とpMO8F’ETと
の間を酸化膜等によって分離することなく、一つの金属
導体層よりなるドレインを両F’ET(こ共用している
ために、第3図(e)に示したゲート間隔dは第1図の
従来例のゲート間隔dに比較して大幅に短縮されており
、構造も簡素化されている。
第4図は第二の実施例を示す断面図である。第4図に示
した実施例においては、本発明の特徴とするnMO8B
’ET及びpNO8FE’l’に共用のドレインとする
金属導体層31′が、p形基板21とn形つェル22と
の境界部分において、これに7字形に挿入された形状を
なしている。
この形状の金属導体層31′を形成するには、結晶方位
(100)のシリコン基板を用いて、nウェル22形成
後にたとえばKCl沿でエッチン7一 グを施してV字形の溝を形成することが必要であるが、
その他の製造方法は、前記第一の実施例と同様である。
第4図に示した実施例の如く、金属導体層31′を基板
21とウェル22間に挿入することは、0MO8FET
とpMO8PETとのドレイン以外の(j、i%分にお
ける意図しない結合を防止する効果を有する。
前記実施例の0MO8構造は第5図に示す(ロ)路図の
如く接続されて以下に説明する如き動作を行う。Tなわ
ち、p MO8F’E’l’のソース29は■ハnMO
8FB’rのソース26はVss+コ接続され、VDD
がVssより高電位である。ゲート電極32及び33は
相互に接続されてVoが入力され、共用O〕ドレイン3
1に出力V outを生ずる。
第5図の回路図において、ゲート入力信号V。
が低電位のとき、nMO8F’BTはオフ、pMO8F
’ETはオンとなり、出力信号Voutは冒′電位とな
る。
またゲート入力信号Voが高電位のときはpMO8F 
ETがオフ、n MO8PETがオンとなり、出力8− 信号V outは低電位となる。
以上説明した本発明の0MO8構造の主要部分について
のエネルギ準位を第6丙に示す。第6図の実線はn M
OB 、Li”ETかオン状態を示し、一点鎖線により
9MO8がオン状態の場合を付記している。エネルギ準
位図の下に示した符号は、第3図(e)もしくは第4図
において同一符号によって示した部分を示し、力1つ3
2′はnチャネル、33′はnチャネルを示す。
前記大軸例において説明した如く金属導体層314処 をp形シリコン基板21及びn形つェル22で挟み、p
形基板21に対し、n形つェル22を高電位とすること
により、ショットキ空乏層は金属導体層31よりp形基
板21側及びn形つェル22側の双方に拡がる。
ゲート入力信号Voがlib’Th位のとき、nチャネ
ル32′及びnチャネル33′θ〕エネルギ準第6図の
実線の如くなり、n MO8 FETでは電子がソース
26よりnチャネル32′を通過してドレイン−9− 
7a’わち金属導体層31に流入するが、pMO8F”
ETでは正孔はpチャネル33′で阻止されており、ド
レイン電位は低電位となる。
ゲート入力信号■0が低電位のききは、同様にしてpM
O8FETで、正孔がソース29よりpチャネル3゛3
′を通過してドレインに流入し、ドレイン電位は高電位
となる。
なお、pi−Br共晶領域34は前記ショットキ空乏層
の形成を助長し、ドレインの一部となる。
なお、前記実施例においては金属導体層をPtを用いて
形成したが、タングステン(W)、パラジウム(Pd)
等信の金跣によっても同様の幼芽を有する金属導体層が
形成される。才たその形態は被着に駆足されず、拡散層
あるいは汗大層であってもよい。
前記実施例の0MO8構造−の静特性の例を第7図に示
す。第7図において、横軸はケート電圧Vo。
縦軸はドレイン出力電圧vo品を示し、図中の3曲線は
それぞれ附記したn −pソース間電圧■DDの値に対
応する。第7図の静特性は要求を満足している。
本発明は、0MO8構造において、基板とウェルとに猿
たがる金拘導体層を設け、該金塊導体層を該基板及び該
ウェルの何れに対しても逆バイアを形成しで、該金城褥
体層を双方のMOSFETのドレインとして共用するこ
とにより大幅な微細化がb」能な簡素化された0MO8
構造を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来技術による0MO8構造の例を
示す断面図、第3図(a)乃至(e)は本発明の実施例
を示す断面図、第4図は本発明の他の実施例を示す断面
図、第5図は本発明の実施例の回路図、第6図は本発明
の実施例のエネルキバンドを示す図、第7図は本発明の
実施例の静特性の例を示す凶である。 図において、lはp形シリコン基板、2はn形つェル、
3はフィールド酸化膜、4はグーHFt化11− 膜、5はゲート電極、6及び7はn+領領域8はp チ
ャネルストッパ、9は電極、1o及び11はp+領領域
12はn+チャネルストッパ、13は電極、14はp+
領領域15はn+領領域21はp形シリコン基板、22
はn形つェル、23はフィールド酸化族、24はゲート
酸化膜、25はpt層、26はソース領域、27はn”
lij域、28はマスク、29はソース領域、30はp
+領領域31及び31’はドレインとする金属導体層、
32はゲート鴫極、32′はnチャネル、33はゲート
電極、33′はpチャネル、34はPt−8i共晶領域
、35はドレイン電極、36及び37はソース電極を示
す。 12− χ/ M P2−図 矛ヲ図C鈷 2う 3rシ ジ ハ4  rνノ 73図・C′ 茅ヲ図ξd) 」シ シ  a=已ノ 千イ図 矛■

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1の導電型を有する半導体基板の第1のチャネル形の
    MO8電界効果トランジスタの活性領域と、該基板内に
    形成された第2の導電型を有するウェルの第2のチャネ
    ル形のMUsz界効果トランジスタの活性領域とにまた
    がる金属導体層を設け、該金属導体層を該基板及び該ウ
    ェルの何れ(こ対しても逆バイアスとなる電位ζこおく
    ことにより、該基板及び該ウェルの該金属導体層との接
    触面の近傍に空乏層領域を形成して、該金属導体層を該
    第1及び第2のチャネル形の双方のMOBJwL界効果
    トランジスタのドレインとすることを特徴とする0MO
    8構造を石する半導体装置。
JP56207829A 1981-12-22 1981-12-22 半導体装置 Pending JPS58108766A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6336558A (ja) * 1986-07-31 1988-02-17 Asahi Chem Ind Co Ltd 相補型集積回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6336558A (ja) * 1986-07-31 1988-02-17 Asahi Chem Ind Co Ltd 相補型集積回路

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