JPS6043027B2 - 相補形電界効果トランジスタによる集積回路装置の製造方法 - Google Patents

相補形電界効果トランジスタによる集積回路装置の製造方法

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JPS6043027B2
JPS6043027B2 JP55008969A JP896980A JPS6043027B2 JP S6043027 B2 JPS6043027 B2 JP S6043027B2 JP 55008969 A JP55008969 A JP 55008969A JP 896980 A JP896980 A JP 896980A JP S6043027 B2 JPS6043027 B2 JP S6043027B2
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昌彦 植田
幸司 野村
也寿宏 舟越
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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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁ゲート型電界効果トランジスタから構成さ
れた半導体集積回路装置、特に相補型電界効果トランジ
スタ(以下C−MOSトランジスタと略称する。
)による集積回路(以下ICと略称する。)装置の製造
方法に関するものである。以下従来一般に知られている
装置を第1図a、をにて説明する。図において、1は単
結晶シリコンが形成されたシリコン基板、2はアイラン
ド領域、3はNチャネルMOSTr、ソースドレイン領
域、4はPチャネルMOSTr、のソースドレイン領域
、5はアイランドをVs3に接続するためのPf拡散領
域、6は基板をVDDに接続するためのN”拡散領域、
7は非能動領域の厚膜酸化膜、8はゲート多結晶シリコ
ン電極(Nチャネル側)、9はゲート多結晶シリコン電
極(Pチャネル側)、10はCVDによる酸化硅素膜、
11は金属電極、R1は基板の抵抗、R2はアイランド
の抵抗、Tr、Q1はPNPトランジスタ、Tr、Q2
はNPNトランジスタである。一般にC−MOSICは
高速動作が可能であると共に消費電力が少ないという優
れた特徴を有する反面、同一半導体基板上に2つの動作
形態の異なる絶縁ゲート形電界効果トランジスタ(以下
MOSTr、と略称する。
)を形成し、その2つのTr、の間を絶縁分離する必要
から、島状の絶縁分離用領域2(以下アイランドと略称
する。)を上記半導体基板上に新らたに設けなければな
らないということ、ならびにそのための工程が加わり、
鼻加工工程が複雑になるという欠点を有している。更に
C−MOSICでは上記アイランド2内に形成されたM
OSTr、とアイランドの外の基板に形成されたMOS
Tr、との間で電気的相互作用が生じ易い構造になつて
いる。そのため、外部からの高電圧の雑音などに誘発さ
れ、高電圧電極から低電圧電極へ高電流(数+蝋〜数百
MA)が流れ、回路機能を不能にし、時には回復不可能
な障害を与える場合が生じる。これが一般にC−MOS
ICのラッチアップ現象と呼ばれるものであり、以下ラ
ッチアップ現象について説明する。上記の第1図bの等
価回路から明らかなごとく、外部からの雑音によりPN
Pトランジスン(Tr.Ql)に電流が流れた場合、抵
抗R1と抵抗R2がある値を取ると、NPNトランジス
タ(Tr.Q2)も動作することになる。NPNトラン
ジスタ(Tr.Q2)が動作することによりPNPトラ
ンジスタ(Tr.Ql)の電流は更に増幅されることに
なる。そして、そのPNPトランジスタ(Tr.Ql)
の電流によりさらにNPNトランジスタ(Tr.Q2)
の電流も増幅されるというサイクル機構構により、極め
て短時間のうちに、■DO電極からVぉ電極へ高電流が
流れることになる。このC−MOSICのラッチアップ
現象を防止するために従来取られて来たのは、まずPN
Pトランジスタ(Tr.Ql)のベース電流がNPNト
ランジスタ(Tr.Q2)のコレクター領域に流れこま
ないように、2つのTr.間の距離を長く取つたりある
いは又、上記2つのTr.の間に基板と同じ導電型を有
する高濃度領域を設け、その領域を電源に接続すること
により防止する方法てある。
又等価回路より明らかなように基板の抵抗(R1)、ア
イランドの抵抗(R2)を小さくすることもラップアッ
プ現象防止に役立つが、そのために基板やアイランドの
不純物濃度を上げるということは、その領域に形成され
るMOSTr.のドレインの接合容量を増加させること
になり、ICの動作速度を実質的に下げ、さらには消費
電流を増加させることになりICの機能を大幅に低下さ
せるという点で好ましくないと言える。
又先にあけた2つのTr.間に距離を設ける方法やその
Tr.間に高濃度領域を設けることは、ICの集積密度
を上げる上て好ましくなく、現在C一MOSICの集積
度を上げられない最大の原因となつている。
本発明は、以上の欠点を解消するためになされたもので
、高集積化、高速化さらに低消費電力のC−MOSTr
.の機能を十分に発揮できて且つラッチアップ現象をも
解消できる相補形電界効果トランジスタによる集積回路
装置の製造方法を提供するものである。
以下この発明の一実施例を第2図ないし第3図に従つて
説明する。
図において、12は窒化硅素膜、13は酸化硅素膜、1
4はP+拡散領域であるP+層、15は多結晶硅素膜、
16は再結晶化による単結晶層、17はP一領域、18
はPチャネルソース・ドレイン領域、19はNチャネル
ソース・ドレイン領域、20は多結晶硅素P+領域、2
1は多結晶硅素N+領域である。なお、その他の符号の
説明は従来装置と同様につぎ省略する。
スタートウェハは、基板の比抵抗0.001〜0.01
ΩG(7)N型高濃度ウェハを用いる。
結晶軸、単結晶シリコン等についてはデバイスの目的に
そつて自由に選べばよい。第2図A,bのように窒化硅
素膜12を用いた選択酸化方法により、非能動領域のシ
リコン基板1を酸化して酸化硅素膜13を形成し、Cて
その酸化硅素膜13を除去することにより、次のdにお
いて生成する非能動領域の厚膜酸化膜7の表面と、能動
領域のシリコン基板1表面とがほぼ段差なくつながる。
このため、後工程の加工が容易となるものである。次に
第2図eに示すように高濃度ボロンによるP+層14を
シリコン基板1のN+能動領域の表面にもうける。この
P+層14は、本発明の重要な要件であり、1018〜
1020ケ/C!iのボロン濃度を有するもので、公知
のイオン注入法、又不純物の熱拡散法のいずれの方法を
用いて設けてもよい。このあと、第2図fで図示するよ
うに公知のCVD法により多結晶硅素膜15を0.5〜
1.0M生成する。
この状態でレーザーを照射し、多結晶硅素膜15を溶融
すると、シリコン基板1の単結晶シリコンに接した能動
領域の多結晶硅素膜15は再結晶化し、基板と同じ結晶
軸をもつ単結晶層16が出来る。そのあと、その単結晶
層16にそれぞれボロン、リンをイオン注入し、そのあ
とN2アニール(1000〜11000C)することに
よりP一領域17が形成されると共に単結晶層16がN
一領域となる。これは、公知のフォトレジストをイオン
注入マスクとして用いる方法で行う。この時のイオン注
入条件は、ボロンは、注入エネルギー50KeV、注入
量1.0X1011ケ/d程度、リンは、注入エネルギ
ー100Ke■、注入量5×1011ケ/Cltがよい
。そのあと、公知の熱酸化法によるゲート薄膜酸化膜を
生成し、さらにゲート電極及び配線となるリンドープさ
れた多結晶硅素膜を生成し写真製版工程をへて、ゲート
電極部の形成を行う、これはすて公知の方法で行う。そ
のあと、N一領域16及びそれにつらなる多結晶硅素膜
15にボロンを拡散することにより、PチャネルMOS
Tr.のソース・ドレイン領域18と多結晶硅素P+領
域20形成する。
同様にP一領域17及びそれにつらなる多結晶硅素膜1
5にN+拡散し、NチャネルMOSTr.のソース●ド
レイン領域19と多結晶硅素N+領域21を形成する。
P一領域17側に、P+領域を設けているのはP一領域
17をVssに電位をおとすためのものである。このあ
と、多結晶シリコン配線と金属配線間の絶縁膜を形成し
さらに金属配線を設けることにより第2図jに示すよう
なC−MOSTr.が完成する。
第3図に示したものは非能動領域の厚膜酸化膜の形成を
公知の窒化硅素膜を用いた選択酸化法により形成したも
ので、シリコン基板面より上に出ている点だけが第2図
jと異なる。以上の説明で、レーザー照射により、多結
晶シリコン膜を単結晶化する方法は、エピタキシャルー
法による単結晶生成にくらべ低温処理が可能で、かつド
ライプロセスという点で非常にすぐれた手法である。
上記手法を導入することにより、本発明のP+領域14
のボロンの熱拡散が防げる点で大きな寄与をなしている
。以上のようにこの発明は、C−MOSICにおいて、
基板に高濃度(イ).001〜0.01Ωc!rl)の
硅素単結晶を用い、しかもその基板をVDDに接続させ
ることにより、第1図bに示した等価回路においてPN
Pトランジスタ(Tr.Ql)の電流増幅率B1を下げ
ることが出来る。
又PチャネルMOSTr.の下方にP+層14を入れる
ことによつても八をおさえている。更に、Pチャネル側
をみるとP+−NーーP+−N+とサイリスタ構造にな
つているが、P+とN+がVDOに接続しているため、
ラッチアップ現象を解消できる。更に又、NチャネルM
OSTr.側の下方にP+層14が設けてあるので、ソ
ースドレイン領域のN+とシリコン基板のN+の間の耐
圧が向上し、Pチャネル、NチャネルMOSTr.共に
P+層14により空乏層の広がりをおさえ、ドレインの
接合容量を小さくし動作速度を上げることが可能となる
又更に、Nチャネル側下方のP+層14によりTr.Q
2の電流増幅率B2を下げることが出来、これによつて
もラッチアップ現象を解消できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のC−MOSTr.を示す図で、aはその
断面図、cは等価回路、第2図は本発明のC−MOST
r.の製造工程を示す図で、a−jは夫々断面図、第3
図は、本発明の他の一例を示す断面図である。 図において、12は窒素硅素膜、13は酸化硅素膜、1
4はP+層、15は多結晶硅素膜、16は単結晶領域、
17はP一領域、18はPチャネルソース・ドレイン領
域、19はNチャネルソース・ドレイン領域、20はP
+領域、21はN+領域である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1導電形を有する半導体基板の表面に埋設されて
    なる酸化物の絶縁層を形成する工程、該絶縁層で囲まれ
    た領域に第2導電形を有する領域を形成する工程、この
    工程の後に半導体基板の表面に多結晶半導体層を形成す
    る工程、該多結晶層の表面にレーザー照射により、その
    多結晶層を単結晶層に変換する工程、上記変換された半
    導体層を第1導電形に形成する工程、上記半導体層の所
    定の領域を第2導電形に形成する工程、及び上記第1、
    第2導電形領域にそれぞれ動作形態の異なる絶縁ゲート
    形電界効果トランジスタを形成する工程よりなる相補形
    電界効果トランジスタによる集積回路装置の製造方法。
JP55008969A 1980-01-28 1980-01-28 相補形電界効果トランジスタによる集積回路装置の製造方法 Expired JPS6043027B2 (ja)

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US4829359A (en) * 1987-05-29 1989-05-09 Harris Corp. CMOS device having reduced spacing between N and P channel
JP4712749B2 (ja) * 2007-03-19 2011-06-29 株式会社クボタ エンジン

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