JPS6046547B2 - 相補型mos半導体装置 - Google Patents

相補型mos半導体装置

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JPS6046547B2
JPS6046547B2 JP55097216A JP9721680A JPS6046547B2 JP S6046547 B2 JPS6046547 B2 JP S6046547B2 JP 55097216 A JP55097216 A JP 55097216A JP 9721680 A JP9721680 A JP 9721680A JP S6046547 B2 JPS6046547 B2 JP S6046547B2
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JP
Japan
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semiconductor device
complementary mos
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幸正 内田
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • 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
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は相補型MOS半導体装置の改良に関する。
周知の如く、相補型MOS半導体装置(以下CMOS
と略す)は、過渡時にしか電力を消費しない、基板効果
の影響を受けにくい、雑音余裕度が大きい、広い電源電
圧の範囲て動作する等の特長を有する。
しかしながら、CMOSの中でバルクシリコンを用いた
構造ではpnpn構成を含むために、寄生効果としてラ
ッチアップ現象と称されるpnpnスイッチ現象が起こ
る危険性がある。 しかして、上述したラッチアップ現
象を防止す るために、従来、第1図に示す構造のCM
OSが知られている。即ち、第1図中の1は例えばP型
シリコン基板2にnウェル領域3を選択的に設けた半導
体基体である。このnウェル領域3にはP ”型のソー
ス、ドレイン領域4、5が、シリコン酸化膜からなるゲ
ート絶縁膜6を介して多結晶シリコンのゲート電極7が
、設けられ、これらによりPチャンネルMOSトランジ
スタが構成されている。また、前記P型シリコン基板2
にはnf型のソース、ドレイン8、9が、シリコン酸化
膜からなるゲート絶縁膜6’を介して多結晶シリコンか
らなるゲート電極7’が、設けられ、これらによりnチ
ャンネルMOSトランジスタが構成されている。そして
、前記nウェル領域3とP型シリコン基板2の接合表面
に接する部分にnウェル領域3と同導電型のn ”型不
純物領域10を設けている。更に、全面に層間絶縁膜1
1が設けており、かつこの絶縁膜11上には前記ソース
領域4、8、ドレイン領域5、9上に形成されたコンタ
ク・トホール12・・・を介してソース領域4、8、ド
レイン領域5、9を接続したNを取出し配線13、、1
30、130が設けられている。なお、N取出し配線1
30はPチャンネルトランジスタのドレイン領域5とn
チャンネルトランジスタのドレイン領域9を相互に結線
している。このようなCMOSにあつてはnウェル領域
3周囲には該領域3より抵抗の低いn″′型不純物領域
10が設けられているため、nウェル領域3内の電位が
一定となり同領域3内に電位分布が生じるのを防止でき
る。その結果、PチャンネルMOSトランジスタのP+
型ソース4とnウェル領域3間の接合が順方向化するの
が抑制され、ラッチアップ現象が起こりにくくなる。し
かしながら、CMOSの微細化に伴ない、上記構造のC
MOSではラップアップ現象を十分防止することが困難
になりつつある。
即ち、CMOSを微細化しようとすると、nウェル領域
の深さは浅くなり、しかもnチャンネルトランジスタを
構成するn+型のソース、ドレイン領域と同工程で形成
されるn+型不純物領域10の接合深さ(Xj)は非常
に小さくなる。このため、nウェル領域の層抵抗は増大
し、更にn+型の不純物領域10の層抵抗は極めて増大
する。特に、最近、n+領域の接合深さ(Xj)を小さ
くするために、砒素をドナー不純物として拡散し、n+
領域を形成することが多く、この時のn+領域の層抵抗
は50Ω/口から100Ω/口程度と大きくなる。従つ
て、nウェル領域を浅くしたCMOS構造に、上n+型
不純物領域を形成してもnウェル領域内の電位を一定に
することが難しく、nウェル領域内に電位分布が生じ、
ラッチアップ現象が起り易くなる。なお、Pnpnスイ
ッチがターンオンして一旦ラッチアップ現象が起こると
、CMOSは動作しなくなり、場合によつては回路の破
壊に至る。本発明は上記欠点を解消するためになされた
ものて、ウェル領域を浅くして微細化した場合でも、該
ウェル領域の電位を一定にすることが可能で、ラッチア
ップ現象を起こしにくい構造にした.相補型MOS半導
体装置を提供しようとするものである。
以下、本発明の一実施例を第2図を参照して説明する。
図中21はボロン濃度が1015/cイのP型シリコ.
ン基板22に燐濃度が8×1015/CdOnウェル領
域23を選択的に設けた半導体基体である。この基体2
1のnウェル領域23にはP+型のソース、ドレイン領
域24,25が設けられ、かつ同ウェル領域23上には
厚さ400Aの酸化シリコン・膜よりなるゲート絶縁膜
26を介してリンドープ多結晶シリコンからなるゲート
電極27が設けられ、これらによりPチャンネルトラン
ジスタが構成されている。また、前記基体21のP型シ
リコン基板22には例えば接合深さが0.5μmの浅い
n+型のソース、ドレイン領域28,29が設けられ、
かつ同基板22上には厚さ400Aの酸化シリコン膜よ
りなるゲート絶縁膜26″を介してリンドープ多結晶シ
リコンからなるゲート電極27″が設けられ、これらに
よりnチャンネルトランジスタが構成されている。なお
、前記Pチャンネルトランジスタのソース、ドレイン領
域24,25は例えばボロンのイオン注入、熱処理によ
りj形成され、一方nチャンネルトランジスタのソース
、ドレイン領域28,29は砒素のイオン注入、熱処理
技術、又は熱拡散技術により形成される。そして、前記
nウェル領域23とP型シリコン基板22の接合表面の
全域には、例えば深さ0.5μm(7)n+型不純物領
域30が設けられ、かつ該n+型不純物領域30上には
厚さ4000Aの高融点金属、例えばモリブデンからな
る配線31が埋設コンタクトをなして配設されている。
更に、全面には例えばCVD−SiO2膜からなる層間
絶縁膜32が設けられており、かつ該層間絶縁膜32上
にはコンタクトホール33・・・を介してn型ウェル領
域23のソース、ドレイン領域24,25及びP型シリ
コン基板22のソース、ドレイン領域28,29に接続
したA1取出し配線341,342,343が設けられ
ている。但し、前記ΔI取出し配線342はPチャンネ
ルトランジスタのドレイン領域25とnチャンネルトラ
ンジスタのドレイン領域29を相互に結線している。な
お、nチャンネルトランジスタ及びnウェル領域23の
形成領域以外のP型シリコン基板22の表面部分には表
面の反転によりn型寄生チャンネルが生じるのを防止す
るための例えば濃度10i7/dのP型不純物領域35
・・・が設けられている。しかして、本発明のCMOS
はnウェル領域23の周縁の接合表面部に高濃度のn+
型不純物領域30を介して埋設コンタクトされた低抵抗
のモリブデンからなる配線31が設けられた構造になつ
ているため、nウェル領域23部分の層抵抗を約1Ω/
口以下にすることが可能となり、従来の如く浅いn+型
不純物領域を用いた場合に比べて数1紛の1に抵抗を下
げることができる。
その結果、nウェル領域23内の電圧を一定化でき、電
位分布が発生するのを防止でき、ひいては、Pチャンネ
ルトランジスタのP+型のソース領域24、nウェル領
域23、P型シリコン基板22、nチャンネルトランジ
スタのn+型ソース領域28よりなるPnpnスイッチ
のターンオン条件が成立するのを防止できる。事実、n
ウェル領域23とPチャンネルトランジスタのドレイン
領域25間の接合に順バイアスが加わるようにA1取出
し配線34。に電流を加えてラッチアップ強度を調べた
ところ、本発明の構造のCMOSにおけるラッチアップ
現象開始時の順方向電流値は従来構造のCMOSに比べ
て数倍大きくなることがわかつた。また、n+型不純物
領域30と埋設コンタクトされる配線31は高耐熱性の
モリブデンからなるため、該配線31形成後の熱処理が
可能となり、これによりNの2層配線構造も可能となる
。なお、本発明に係るCMOSは上記実施例の如く、n
ウェル領域とP型シリコン基板の接合表面部全域にn+
型不純物領域を設け、これと埋設コンタクトをなすモリ
ブデンの配線を配置する形態に限定されない。
例えば配線が埋設コンタクトされるn+型不純物領域の
位置については、nウェル領域とP型シリコン基板の接
合表面部の一部でもよく、nウェル領域内に設けてもよ
い。但し、前記実施例の如く接合表面部全域に設けた方
が、nウェル領域の電圧よソー定化する上で有効である
。また、n+型不純物領域に埋設コンタクトされる配線
はモリブデン以外のタン?゛ステン、タンタル、白金な
どの高融点金属或いはモリブデンシリサイド、タングス
テンシリサイド、タンタルシリサイドなどの高融点金属
硅化物て構成してもよい。但し、配線を高融点金属硅化
物で形成した場合、nウェル領域部分の層抵抗は10Ω
以下にすることが可能となり、従来の如く浅いn+型不
純物領域を用いた場合に比べて数分の1に抵抗を下げる
ことができる。本発明に係るCMOSはウェル領域をn
型に、シリコン基板をP型にした半導体基体を用いる形
態に限らず、n型シリコン基板にPウェル領域を選択的
に設けた半導体基体を用いてもよい。
以上詳述した如く、本発明によればウェル領域を浅くし
て微細化した場合でも、該ウェル領域の電位を一定にす
ることが可能で、ラッチアップ現象を起こしにくい構造
の信頼性の高い相補型MOS半導体装置を提供できるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の相補型MOS半導体装置を示す断面図、
第2図は本発明の一実施例を示す相補型・MOS半導体
装置の断面図である。 21・・・半導体基体、22・・・P型シリコン基板、
23・・・nウェル領域、24・・・P+型ソース領域
、25・・・P+型ドレイン領域、26,26″・・・
ゲート絶縁膜、27,27″・・・ゲート電極、28・
・・n+型門ソース領域、29・・・n+型ドレイン領
域、30・・・n+型不純物領域、31・・・モリブデ
ンからなる配線、341,34。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型の半導体基板に該基板と逆導電型のウェル
    領域を選択的に設けた半導体基体と、これら半導体基板
    及びウェル領域に夫々設けられ基板、ウェル領域と逆導
    電型のソース、ドレインを有するMOSトランジスタと
    を具備した相補型MOS半導体装置において、前記ウェ
    ル領域の表面部の一部に該ウェル領域より1桁以上高濃
    度の不純物領域を設け、かつ該不純物領域の少なくとも
    一部と接して埋設コンタクトをなす高融点金属もしくは
    高融点金属硅化物よりなる配線を設けたことを特徴とす
    る相補型MOS半導体装置。 2 不純物領域が半導体基板とウェル領域の境界にまた
    がる一部もしくは全域に形成されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の相補型MOS半導体装置
JP55097216A 1980-07-16 1980-07-16 相補型mos半導体装置 Expired JPS6046547B2 (ja)

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