JPS5887858A - 相補型絶縁ゲ−ト電界効果半導体装置 - Google Patents

相補型絶縁ゲ−ト電界効果半導体装置

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JPS5887858A
JPS5887858A JP56185433A JP18543381A JPS5887858A JP S5887858 A JPS5887858 A JP S5887858A JP 56185433 A JP56185433 A JP 56185433A JP 18543381 A JP18543381 A JP 18543381A JP S5887858 A JPS5887858 A JP S5887858A
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JP
Japan
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channel
gate
vth
gate electrode
field effect
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JP56185433A
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English (en)
Inventor
Akira Nagai
亮 永井
Satoshi Meguro
目黒 怜
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L27/0927Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 a P-well only in the substrate

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】 本発明は相補型絶縁ゲート電界幼来牛専体装置に関する
ものでめる。
このねの半等(l+装置+tuj: a M OEl 
(oonplemon −t4ry M OS )と称
孕れ、ば消費電力の10のインバータやNAND回路寺
金儒成丁6のに用いられている、CIMO8ri一般に
、同一チップに設けられたPチャ洋ルM I S F 
B ’r (Metal In5u −1atOr  
Sem1conductor  Field  ll:
ffect  ’rra −nsistor )  と
NチャネルM工5FETどからなっている。これらの各
M I EI PIlf ’rのゲート電極は柚々の拐
料で11才数丁Sれるが、特VC各ゲート市イーを共に
N+型型組結晶シリコンルト、ポリS1と称する。)で
形成した場合、次のような問題点が生じることヲ′/+
発明者はつさWめた。
MISF’ETにおい′7:は、ケート酸化課の映写(
tox)のばらつきに起因してしきい帥電圧(vth)
が不良となることがあか本発明者の検討によれば、Nチ
ャネルM 工S IT’ b; TでばV0□□のtO
X依仔性が大であるのに対し、PチャネルM工5FKT
Tは小であZ)ことが判明しfCo この原因として、
り−)CWt上ICのようにN 型ポリS1で形成し′
fC場合、NチャネルMiSFBTでにN型ポリS1と
単結晶シリコン(基板)との1t1の仕事関数が比戦的
小芒いために、vthの1ox依存性が顕著だ出てくる
ものと考えられる。
従って、本発明の目的は、Nチャネル及びPチャネルの
M工SB’ET共に、Vthのtax依存性金小さくし
てvth不良をなくシ、併せてケート酸化を行ない易く
することにある。
この目的全達成するために、本発明者は、上H[;to
x依存性か上b[゛仕事関数に1力係してIf)ること
に層目し、この・1土事関dりを大さくすべく百てNチ
ャネルM I S F E Tのケート市極全P+県ポ
リS1で形成し、かつPチャネルM工5FBTのケート
電極はN+型ボ1J8iで形成丁ハば、v0h不良ケな
くせることをつき止め、本発明に到達し、にものである
、。
以下、不発ψIの実施し1を図面について詳細に油1明
する。
第1]ネ:ば、本実〃II!しυ(でよるO M OS
を示すものであって、喘徴的なことは、NチャネルMI
8FITIのケー ト直峙2がP へりボIJ S i
で形成σれ、lr−ツPチャ坏n M I S F E
 T 3のゲートyl!r、極4かN 型ポリS1で形
成芒れていることである。
なお、図中、5i−jNi〜゛1シリコン基扱、6はP
型ウェル、7及び8はN 型ンース又はドレイン領域、
9及び10σP−″型ソース又はトレイン十〇域、11
は末子分離用フィールドFliO,l戻、]2はゲート
酸化膜、13はリンンリクーートガラス膜、】4.15
及び16は各アルミニウム電4−又は配鯛である。
このように、持にNチャネルM I S F E T 
lのケート電極2’<P  型ポリS1で形成すれば、
その■tl□のtox依存性が著しく小嘔くなる3、こ
7tを以下に詳#III K説1月する。
一般に、vthは次の式で表わ芒ねる。
(但、φMSはゲート電極−基板間の仕事関数、φ2は
基板シリコンの1件フェルミレー</Lと実際のフェル
ミレベルトtj)M、Coxはケート谷tL QBはチ
ャネル非イオン拐込み状態でのゲートバイアス時の空乏
層電荷、O,Bsはゲート酸化6Qとの界面に存在する
電荷、Q、1はチャネルイオン拐込み状態でのケートバ
イアス時の空乏層電荷でろる。)ここで、ケート電極2
?]−N 型ポリS1から本実施的のようにP  fi
4!IポリS1とすると、上!r’φM8+26の項が
一〇、5 V (N”−型ポリS1の場合)より1. 
l V柳度尚くなり:;+U、5Vとなることが分った
。従って、このFff、TfVth+05■のエンハン
スメントモードに設定する場合、上記φ1+2φ、が太
さくてCの項だけでvth分全力・せぐことがでさるの
で、上Bじ(QB ”ss佳Qよ)の項會はぼゼロとす
ることかでさる。つ1す、ゲート酸化験厚t、oxに依
存する項がほぼゼロとなるために、得られたvthはt
ox依存性か著しく小さくなり、tOxによるばらつ8
を実質的に生じないことになる。上記(Qお一〇、8+
−01)の瑣はQ ヶコントロールすることで、容易か
つ11を度良くほぼゼロ+1こすることかでさる。これ
に対し、ゲート電極をN 型ポリS1で形成すると、目
的とするvth(=(1,5v )’1侍るには(QB
−Q8s十Q□)が1.OVにもなり、tox  に関
連する0OxV(よってvt、hのtox依存性が生じ
ることKなる。
他方、PチャネルM工8FEiT3の方は、ケート電極
4tN 型ポリS1で形成l〜ても、その■□0、はt
o、x依存性が小はく、ばらつきがあ萱り生じないこと
が確認葛れている。
上記の如く、本実施列による0MO8は、Nチャネル及
びPチャネルM I El 1’ Fj T共にtox
のばらつきによるvth不良紫なぐすことができる。こ
の結果、ケートi化工稈でゲート酸化膜の膜厚にばらつ
きが生じても問題はなく、従ってゲート酸化に8易に余
裕を以って行なうことがでさ、目的とする特性倉得る上
での歩留が向上する。
次に、本実施的によるCM 013の製造方法を第2図
について説明する。
゛まず第2A図のように、公知の拡散技術によってN型
シリコン基板5にP型ウェル6ケ形成した後、Si3N
4 膜20會マスクとする公知の込択酸化be父ばL 
OOOS (LO(!al 0XidatiOn of
SFlicon  )に二って、Pfiシリコン基板5
の一王面に系半分離用のフィールド8102験11を選
択的に形成する。なおこのsto、NAl1’Fには、
予めイオン担込み紫付なってチャネルストッパ(図示せ
ず)を形成しておく。
次いで、Si3.N4 映20及び下地のSi (1、
1反21fxツチングで除去した抜、第2B図のように
、公知のゲート酸化でゲートl化膜12ケ成長せしめ、
史に公知の化学的幼相成長技術T−?面にポリSit植
22を傍虐する。
次いで第2C図のように、フォトレジスト23で所定箇
nr會覆って、ボ’) S i J鰻22の’<i4c
に1公知の方法でボロン全拡散又はイオン杓込み(ドー
ズ誉1015〜101111α/I−2)L、ウェル(
j上のポリ)ILiP  ノjqポリ5H12に選択的
Vこf懐する。
次いで第2D図のように、今液(1ウェル6−ha−7
オトレジスl−24で惜い、上す己と同様の方法でフォ
トレジスト241J外のポリE’iJm22に砒素又は
リン全ドーピングし、そのポリ81層(il−N+型ボ
’JSilti44しv洒択的に変換する。
次いで第2E図のように、フォトレジスト12全マスク
とする公知のフォトエツチングによってポリ5Lltl
12.4iケート電極形状にパターニングする。、 次いで第2F図のように、フォトレジスト25で所定論
所全積ってA8のイオンビーム26?曲射し、ゲート電
極2の両側のケート酸化膜12全通してA8イオン打込
みを行ない、ウェル6にN+型領領域78?自己整合的
(セルファライン)に形成する。枦に、同様に、基板5
にホロンをイオン打込ツムし、P 型領域910を十7
1ファラインにノ杉成↑る(第2G図)。
?l/Sいて第2↓)図のように、全面にリンシリケー
トガラス膜13を公知の化斗′的免相成長技術マ゛伝着
し、更に公知1のフォトエツチングでカラスalp l
 i(に各スルーホール27.28.29.30全プ杉
成する。しh・る債公知の貞空蒸廓技術1゛級崩したア
ルミニウムのパターニングによって、第1図に示した如
き各アルミニウム有極又は配蒔’14〜tb等を形成す
る。
以上、本発明を例示したが、J−′vl・の実施列は不
発IIJJの技術的思想に基りて更に変形かね」能であ
る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施レリ全ボ丁ものであって、第1図は
0M08O陶[面図、第2A IQ1〜第1〜図はその
製造方法の主要工程全順次示す各断面図でおなお、図面
に水式れた符号において、2はP+型ポリS1ゲート電
祢、4はN生型ポリs1ゲート甫極、12はケート酸化
膜であ枳、 第  1 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、  Nナヤ不ル絶縁ゲート型電界効釆トランジスタ
    のケート¥lt極がP 型多結晶シリコン層で形成でれ
    、かつPチャネルIe縁ゲート型電界効釆トランジスタ
    のケート*極がN 型多結晶シリコン層で形成されてい
    るCとt相徴とする相補型絶縁ゲート匿界効果十勢体装
    酋。
JP56185433A 1981-11-20 1981-11-20 相補型絶縁ゲ−ト電界効果半導体装置 Pending JPS5887858A (ja)

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