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Info
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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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- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
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- H01L21/8232—Field-effect technology
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- H01L21/8238—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Element Separation (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55008969A JPS6043027B2 (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55008969A JPS6043027B2 (ja) | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56105663A JPS56105663A (en) | 1981-08-22 |
JPS6043027B2 true JPS6043027B2 (ja) | 1985-09-26 |
Family
ID=11707504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55008969A Expired JPS6043027B2 (ja) | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6043027B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59201440A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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 |
-
1980
- 1980-01-28 JP JP55008969A patent/JPS6043027B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56105663A (en) | 1981-08-22 |
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