JPS59107561A - 相補型絶縁ゲ−ト電界効果半導体集積回路装置 - Google Patents

相補型絶縁ゲ−ト電界効果半導体集積回路装置

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JPS59107561A
JPS59107561A JP57217953A JP21795382A JPS59107561A JP S59107561 A JPS59107561 A JP S59107561A JP 57217953 A JP57217953 A JP 57217953A JP 21795382 A JP21795382 A JP 21795382A JP S59107561 A JPS59107561 A JP S59107561A
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JP
Japan
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well
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JP57217953A
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Katsumoto Soejima
副島 勝元
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
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    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/8238Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS
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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】 不発明は、相補型電界効果トランジスタ回路に個有的に
存在する寄生サイリスク効果を低減もしくは除去するこ
とを目的とした半導体集積回路装置の構造及び製造方法
に関するものである。
先ず、従来技術を用いた場合の相補型電界効果トランジ
スタ回路集積回路の製造方法の概略を、第1図の相補型
電界効果トランジスタ(c−Mos)インバ〜りの形成
を例として述べる。第1図に於いて、QlはPチャンネ
ルトラ〉′ジスタ、Q2はNチャンイ・ルトランジスタ
であり、正電位VDDと接地電位GND間で図のように
Ql、Q2を接続することによf)CMOSインバータ
が形成される。
第1図のCMOSMOSインパータラのCMOSフロセ
ス技術により半導体基板上に形成した場合の断面図を第
2図に示す。N型基板1上にPチャネルトランジスタ(
5はP十層でJ’−チャネルトランジスタのソース及び
ドレイン、7はゲート)、tたN型基板1に作られた均
一な濃度で拡散されたP型層(Pウェル)2上にNチャ
ネルトランジスタ(3はN+層でN−チャネルトランジ
スタのソース及びドレイン、8はゲート)が形成されて
いる。
また、Pチャネル及びNチャネルトランジスタのソース
領域は各々N+領領域及びピ領域4を介してN型基板1
及びPウェル2に接続されている。正常な状態であれは
これらの各トランジスタのソース・ドレイン間やトラン
ジスタのソース・ドレインと基板、Pウェル間は逆バイ
アスのPN接合となシ分離されている。しかし、これら
のP層、N層はその組合せでラテラルPNP )ランジ
スタ、バーチカルNPN )ランジスタを形成し、この
バイポーラトランジスタ回路が活性になるようなバイア
スがCMOS回路に与えられると通常のC−MO8動作
時と異なる電流径路ができ、これがトリガ電流となシ、
ラッチアップが生じる。
第3図にONDとVDDO間にできる寄生トランジスタ
回路の等側口13を示す。TI、’1”2はPナヤネル
トランジスタのソース及びドレインN型基板、Pウェル
で構成されるラテラルPNPトランジスタ、T3.T4
はNチャネルトランジスタのソース及びトレイン、Pウ
ェル、N型基板で構成されるバーナカルNPN トラン
ジスタである。ラッチアンプはトリガ電流によシラチラ
ルPNP )ランジスタT1とバーチカルNPNトラン
ジスタ′I゛3のコレクタ電流が各々のベース電流を供
給しありことになシ、VDD−OND間が導通する状態
として起こる。このラッチアップ状態を防止するには以
下の方法が考えられる。
〔1〕  ラテラルPNP )ランジスタ及びノく一チ
カルNPN )ランジスタのbfe(’に流増幅率)を
小さくする。
〔2〕  各バイポーラトランジスタのベース抵抗を小
さくシトリガミ流が生じた際でも電圧降下を小さくする
ことでトランジスタのベース・エミッタ間の電圧がバイ
ポーラ)・ランジスタのVBEより高くならないように
する0今、〔1〕の防止策を実現することを考える。ラ
テラルPNP トランジスタのhfeを小さくするため
Kid、P−ch)ランジスタのソース赤トレインとP
ウェル間の距離を充分大きくとれはよい。またバーチカ
ルNPN トランジスタのhfe f小さくするために
は、Pウェルを深く、かつその濃度が太きくなるように
形成すればよい。次に〔2〕の防止策を実現することを
考える。各バイポーラトランジスタのベース抵抗を下け
るには、N型基板、及びPウェルの濃度を大きくする必
要がある。
以上よシ、CMOSフロセスに於て、Pウェルを深く、
かつその濃度を犬きくすることは、ランチアップ防止策
と11非常に大きな効果があると考えられるが、次に従
来のCMOSプロセスを用いて上記のランチアップ防止
策を施した場合の問題点について考える。
第4図に、従来のCMOSプロセスを用いた場合のPウ
ェルの形成法を示す。第4図(イ)に於いてN型半導体
基板11 (Np主1.OXl 015cIn−3)上
に熱醗化膜12を成長させ、Pウェルとなるべき部分を
選択エッチンクする。次に第4図仲)に於いて、Pウェ
ル部分を13の如く薄く酸化(ユ100OX)Lそのi
P型不純物ボロンを例えはエネルキ−100kev )
−ズ量10刈013CnL−2という条件でイオン注入
する。次に第4図←・)に於て、例えは1200°C仝
素雰囲気中で12時間7二−ルし、Pウエノに14を形
成する。この時接合の深さXOは、主としてイオン注入
のエネルキー、ドーズ量及びアニール時間によって決ま
る。また接合の横方向への広がりX+ も同様である。
従来のCMOSフロセス(特にPウェル形成法)で、前
述のラッチアップ対策を行なおうとすると次のような問
題がある。
〔1〕Pウ工ル#度はNチャネルトランジスタのVTN
 を制御するので無条件に大きくすることはできない。
l+)  Pウェルの接合深さXOもNチャネルトラン
ジスタのVTNの値を左右する為、〔1〕と合わせて最
適化する必要があるが、これは大変困難である。[1i
i)(i)Cii)の問題を克服し、Pウェル形成条件
を最適化したとしてもPウェル接合の横方向ひろがシX
1 はかなり太きく(XOと同程度)高集積化が雛かし
い。
不発明は、C?VIOSプロセス中で、Pウェルの製造
条件に工夫をすることにより従来技術が持つ上記欠点を
解消しラッチアップ対策と高集積化を同時に達成するこ
とのできるCMO8IC装置’を提供するものである。
不発明は、NチャネルMO8素子とPチャネルヘ10S
素子とが同時に一つの半導体基体上部に形成され前記画
素子のうち一方が前記基体と逆導電型の領域(ウェル層
)に形成されたCMO8構造の半導体集積回路装置にお
いて前記ウェル層の1部に接して前記ウェル層と同一極
性の高濃度不純物層を拡散もしくはイオン打込によシ形
成することを特徴とする半導体集積回路装置である。
先ず、本発明に於けるPウェルの形成法を第5図を用い
て説明する。第5図(イ)に於いてN型半導体基板21
 (ND= 1.OXl 015cwL−3)上に熱酸
化膜22を形成しPウェルとなるべき部分を選択的にエ
ツチングする。次に第5図(ロ)においてP型不純物ボ
ロンを例えば、990°Cp、=50Ω/(濃度〜1×
1019cm ’ )という条件で熱拡散し、埋込P型
層23を形成する。次に例えば1200°C窒素雰囲気
中で押込みを行ない接合深さX0〜10μmとする。次
に第5図(ハ)に於いて先ず基板上の酸化膜を全面エツ
チングし、その後基板上にN型エピタキシャル層24を
成長させるこのエピタキシャル層形成時の条件は例えば
1140°C’ ND〜8X10”Cm、 3xピ厚5
μmで行なう。次に第5図に)に於いて、N型エピタキ
シャル層を熱酸化し、Pウェル領域1迦択エツチングし
、従来技術と同様の方法でP型不純物ホロンのイオン注
入ヲ竹なう。この時のエネルギー及びドース量ハ、所望
のNチャネルトランジスタのvTにより決定する。次に
第5図(ホ)においで例えは1200°C窒素雰囲気中
で不純物の押込みを行なう。この時の押込みにより埋込
P型層とPウェルをつなげるように押込時間を決定する
0以上の結果、Pウェルの実際の接合深さχO′は例え
は2〜3μmと浅いにもかかわらす、埋込P型層により
見かけの接合深さχ0は例えは10μm程度となり、非
常に大きくなる。これは寄生ノ<−チカルNPN トラ
ンジスタのhfe f著しく小さくする効果がある。ま
た埋込P型層の9に度はNチャネルトランジスタのVT
Nによらず太きく設定できるので、従来技術の問題点で
あった(i)、li〕の両方が同時に解決されている。
また、Pウェル接合の横方向床がシχ1は、実際のPウ
ェル接合の深さχ0′と同程度であるので、従来技術を
用いた場合に比べ小さく高集積化を可能とするため前述
の問題点(iii)も解決されている。
不が明によれば、J′ウェルの下部に拌して高濃度の埋
込みP型層を設けることによシ、ラソナアソプを効果的
に防止し、かつPチャネル素子とNチャネル素子の分離
領域を非常に小さくし高集積度を有するcMos半導体
装置を作成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はCMOSインパークの回路図、第2図は第1図
のCRJOSインバータの断面図、第3図はCMOSイ
ンバータ回路に寄生的に生ずるバイポーラトランジスタ
回路の等側口路図、第4図は従来技術によるPウコル形
成法を示した工程フロー図、第5図は不発明によるPウ
ェル形成法を示した工程フロー図である。 なお図において、Ql ・Pチャネルトランジスタ、Q
 2   Nチャンネルトランジスタ、IN型基板、2
  PウェノLN、3,6・・ N+層、4 、 E、
、、、、、p4層、7  Pチャネルトランジスタのゲ
ート部分、8  Nチャネルトランジスタのゲート部分
、TI、i’2   ラテラルPNPトランジスタ、T
 3 、 i’ 4   バーブカッt−NPNI・ラ
ンジスタ、+ 11−N型基枦、12  熱酸化膜、1
3  ・イオン注入時のシリコン面保護のだめの酸化膜
、14  形成されたPウェル、χOPウェルの接合深
さ、χ、1′ウェル接合の横方向床がシ、21−N型基
板・ 22  熱酸化膜、23  埋込みP型層、24
  エピタキシャル成長N型層、26  形成されたP
ウニ/L、χo  −Pウェルの見かけの接合深さ・ 
χ0′。 Pウェルの真の接合深さ、χ1 ・  Pウェル接合の
横方向床がり、を各々示している。 第4閃 //2

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一導を型半導体基板に選択的に逆導電型領域か設けられ
    、前記−導電型半導体基板および前記逆導電型領域にそ
    れぞれ逆導電型および一導電・型の電界効果トランジス
    タが設けられた相補型絶縁ケート電界効果半導体集積回
    路装置において、前記逆導電型領域の底部に接して高濃
    度逆導電型領域が設けられていることを特徴とする相補
    型絶縁ゲート電界効果半導体集積回路装置。
JP57217953A 1982-12-13 1982-12-13 相補型絶縁ゲ−ト電界効果半導体集積回路装置 Pending JPS59107561A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6037760A (ja) * 1983-07-05 1985-02-27 エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン 半導体装置の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6037760A (ja) * 1983-07-05 1985-02-27 エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン 半導体装置の製造方法
JPH0412628B2 (ja) * 1983-07-05 1992-03-05 Fuiritsupusu Furuuiranpenfuaburiken Nv

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