JPS61112365A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS61112365A
JPS61112365A JP59233113A JP23311384A JPS61112365A JP S61112365 A JPS61112365 A JP S61112365A JP 59233113 A JP59233113 A JP 59233113A JP 23311384 A JP23311384 A JP 23311384A JP S61112365 A JPS61112365 A JP S61112365A
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JP
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circuits
latch
circuit
isolation region
semiconductor integrated
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JP59233113A
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Kenichi Kuroda
謙一 黒田
Kazuhiro Komori
小森 和宏
Kazuo Nojiri
野尻 一男
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
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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】 [技術分野] この発明は、半導体技術さらには半導体集積回路装置に
おける素子分離に適用して特に有効な技    術に関
し、例えば相補型MIS集積回路化された半導体記憶装
置における素子分離に利用して有効な技術に関する。
[背景技術] 従来、半導体集積回路、特にMrS集積回路においては
、一般に素子間の分離が、選択酸化法による分離領域に
よって行なわれている。
一方、相補型MISFET(絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタ)からなるCMIS集積回路においては、CM
IS構造内部に構成される寄生サイリスタに電流が流れ
続けてしまうというラッチアップ現象が問題とされてい
る。このラッチアップ現象は、外部から入出力端子に入
って来るノイズ等により寄生サイリスタがトリガされて
発生するものと一般に考えられている。
しかしながら、選択酸化法による分離領域が適用された
CMIS集積回路では、酸化膜の下面すなわち酸化膜と
基板との界面に沿ってリークする電流によってラッチア
ップが生じ易くなっているということが本発明者によっ
て明らかにされた。
そこで、本発明者は、第2図に示すように素子分離領域
となる部分の基板表面を削って溝を形成し、この溝の内
側に酸化膜11aを形成してから溝の中をポリシリコン
(多結晶シリコン)のような誘電体11bt”埋めるこ
とによって、素子分離領域11とする公知のトレンチ・
アイソレーシヨン技術をCMIS集積回路に適用してラ
ッチアップを抑制することを考えた。
トレンチ・アイソレーシヨンによる分離領域は。
選択酸化法による分離領域に比べて基板表面からの深さ
が深いので、分離領域下に沿ったリーク電流が小さくな
り、ラッチアップが起きにくくなると期待される。
しかしながら、トレンチ・アイソレーシヨンによる素子
分離技術では、溝の内側あるいは埋込みポリシリコン表
面に酸化膜を形成する際に酸化膜の膨張によって溝の側
壁に結晶欠陥が発生するため、全面的に適用するとLS
Iの信頼性が低下する。また、トレンチ・アイソレーシ
ヨンを適用すると、チャンネルストッパ層を形成する際
に溝の内壁に対してイオン注入が充分になされないため
、第2図に示すように、半導体基板10上に周囲をトレ
ンチ・アイソレーシヨン領域11で分離された領域にM
 I S FETを形成した場合、ゲート電極12下で
アイソレーション領域11の側壁Aに沿ってソース、ド
レイン領域13a、13b間に、叛 リーク電流が流れ易くなるという不都合があることが分
かった。
[発明の目的] この発明の目的は、CMIS集積回路もしくはCMIS
回路を含む半導体集積回路において、ラッチアップ現象
の発生を抑制する半導体技術を提供することにある。゛ この発明の他の目的は、CMIS集積回路もしくはCM
IS回路を含む半導体集積回路において、リーク電流を
抑え、かつ回路の信頼性を高くできるような半導体技術
を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明かにな
るであろう。
[発明の概要] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
すなりち、例えば少なくとも周辺部がCMIS回路化さ
れた半導体メモリのような半導体集積回路において、ラ
ッチア・ツブ現象を誘起し易い入出力回路の内部もしく
はその周囲をトレンチ・アイソレーシヨン領域で分離す
るとともに、CMIS回路でない部分もしくはメモリア
レイの内部は。
選択酸化法による分離領域で分離を行なうようにするこ
とによって、ラッチアップの起き易い部分では深いアイ
ソレーション領域で分離するとともに、ラッチアップの
問題とならない部分では、リーク電流の少ない選択酸化
法による分離領域で分離を行なうようにして、上記目的
を達成するものである。
[実施例] 第1図は、本発明を半導体メモリに適用した場合の一実
施例を示す。同図において、実線10は単結晶シリコン
基板のような半導体基板を示す。
鎖線1a、lbで囲まれた回路ブロックは、ダイナミッ
クRAM (ランダム・アクセス・メモリ)では、一つ
の選択用スイッチMISFETと情報電荷蓄積用キャパ
シタとからなるメモリセルがマトリックス状に配設され
てなるメモリアレイで、この実施例では、特に制限され
ないが、メモリアレイは2つのマットに分割されている
。そして、各メモリアレイの一側には、内部のビット線
を後述のデータ入出力バッファに接続させるためのカラ
ム・スイッチ列がそれぞれ配設されている。
また、上記メモリアレイla、lbは、EPROM(エ
レクトリカリ・プログラマブル・リード・オンリ・メモ
リ)のような読出し専用のメモリでは、FAMIS(フ
ローティングゲート・アバランシェMISFET)もし
くはMNOS (メタル・ナイトライド・オキサイド・
セミコンダクタ)のような記憶素子と選択用スイッチM
 I S FETとからなるメモリセルがマトリックス
状に配設されてなる。
さらに、スタティックRAMのようなメモリでは、4素
子あるいは6素子で構成されたフリップフロップ型のメ
モリセルがマトリックス状に配設されてメモリアレイl
a、lbが構成されている。
また、第1図において、実線2a、2b、2cで囲まれ
た各回路ブロックは、アドレスバッファやデータ入力バ
ッファのような入力回路、実線3a、3b、3cで囲ま
れた各回路ブロックは、データ出カバソファのような出
力回路で、この実施例では、入力回路2a〜2cおよび
出力回路3a〜3cは、CMIS回路構成にされている
ものとする。
さらに、第1図において、破線4a、4bで囲まれた回
路ブロックは、外部から供給されるアドレス信号をデコ
ードして、上記メモリアレイla。
lb内の対応する一本のワード線を選択レベルにさせる
ロウ・アドレス・デコーダおよびメモリアレイ内の各ビ
ット線をカラムスイッチを介してデータ人出カバソファ
に接続させるカラム・アドレス・デコーダのようなデコ
ーダ回路である。特に制限されないが、この実施例では
、デコーダ回路4a、4bもCMIS回路構成にされて
いるものとする。
上記のような構成の半導体メモリにおいては。
入力回路2a〜2cおよび出力回路3a〜3cの部分に
は、外部端子からノイズが入って来やすい。
また、出力回路3a〜3cには、比較的大きな電流が流
され、出力レベルが変化するとき電源電圧にノイズがの
り易い。
そのため、入力回路2a〜2cおよび出力回路3a〜3
cは、CMIS回路に構成されていると外部からのノイ
ズおよび内部で発生する電源電圧ノイズによって、メモ
リアレイla、lbやデコーダ回路4a、4b等他の回
路部分に比べて非常にラッチアップが発生し易くなって
いる。
そこで、この実施例では、上記入力回路2a〜2cおよ
び出力回路3a〜3cについては、これを構成する素子
の間および回路の周囲を、第2図(B)に示したような
構造のトレンチ・アイソレーシヨン領域で分離しである
また、デコーダ回路4a、4bは、CMIS回路で構成
されているが、入出力回路のように直接外部からノイズ
が入って来ることはない。そのため、ラッチアップを起
こすおそれはあるものの入出力回路はど起こり易くない
。そこで、この実施例では、周辺の入力回路2a〜2c
および出力回路3a〜3cから基板表面の絶縁膜の界面
に沿ってリーク電流が流九で来て寄生サイリスタがトリ
ガされないようにするため、デコーダ回路4a。
4bについてはその回路形成領域の周囲にのみ、トレン
チ・アイソレーシヨン領域を形成するとともに、回路内
部の素子間は選択酸化法による分離領域で分離を行なう
ようにしである。
さらに、この実施例では、メモリアレイla。
1b内のリーク電流あるいは基板電位の変動の影響を受
けてデコーダ回路4a、4b内あるいはメモリアレイと
デコーダ回路間でラッチアップが生じるのを防止するた
め、メモリアレイ1 a、、  1 bの周囲にもトレ
ンチ・アイソレージコン領域を設けである。
ただし、メモリアレイla、lbは、Nチャンネル型の
MISFETのみで構成されることが多い。また、完全
CMIS構成のスタティックRAMにおいても、メモリ
アレイ内ではラッチアップはほとんど生じることがない
。従って、実施例のような構成のメモリにおいては、メ
モリアレイ1a、lbの周囲もしくはデコーダ回路4a
、4bの周囲のいずれか一方にのみトレンチ・アイソレ
ーシヨン領域を設けるようにしてもよい。
しかるに、半導体メモリ特にダイナミックRAMでは、
メモリアレイ内のラッチアップよりもリーク電流の方が
問題となる。そこで、トレンチ・アイソレーシヨン領域
で囲まれた上記メモリアレイ1a、1b内の各素子間は
、デコーダ回路と同じく選択酸化法による分離領域で分
離を行なうようになっている。
すなわち、トレンチ・アイソレーシヨンは、前述したよ
うにラッチアップ強度を高くする作用を有するが1分離
領域の側壁に沿ってリーク電流が流れ易い。これに対し
、選択酸化法による分離領域は、トレンチ・アイソレー
シヨンに比べてラッチアップを引き起こす酸化膜の界面
に沿って流れるリーク電流は大きいが、第2図に示した
ような分離領域の側壁に沿ってソース、ドレイン間で流
れるリーク電流は非常に小さい。
そのため、上記実施例のような構成によれば、リーク電
流が問題となるメモリアレイ1a、1b内では1選択酸
化法による分離領域による分離によってリーク電流を有
効に抑えることができるとともに、ラッチアップを起こ
し易い入力回路2a〜2cや出力回路3a〜3Cでは、
トレンチ・アイソレージ目ンによる素子分離が行なわれ
ているためラッチアップが起きにくくされる。
しかも、最も集積度の高いメモリアレイ内の素子間分離
を選択酸化法による分離領域で行なっているため、これ
をトレンチ・アイソレーシヨンで行なった場合に比べて
、溝の周囲のシリコン基板に結晶欠陥が発生してデバイ
スの信頼性が低下するのを抑制することができる。
さらに、EPROMのような半導体メモリでは、記憶素
子へのデータの書込みの際にホットキャリアが発生し、
これが基板側に流れて基板電位が浮き上がり、それによ
って周辺のデコーダ回路等でラッチアップが誘起される
ようなことがある。ところが、上記実施例では、メモリ
アレイ1a、1bの周囲にトレンチ・アイソレーシヨン
領域が設け6hlbz6t=ph・9“″領域2貫通す
6 J: ’l t      、+、アイソレーショ
ン領域を形成しておくことにより、メモリアレイ側での
基板電位の変動が周辺回路に伝わりにくくなって、ラッ
チアップが誘起されないようになる。
また、相補型のM I S FETのソース、ドレイン
領域を、基板上に気相成長法により形成されたエピタキ
シャル層に形′成することによって、ラッチアップ強度
を高めることができることが知られている。従って、そ
のような技術と本発明とを組み合わせることにより、さ
らにラッチアップ強度を高くすることができる。
なお上記実施例では1本発明の適用対象となった半導体
メモリの主要構成回路ブロックのみを図示して説明した
が、上記回路ブロック以外にも外部制御信号に基づいて
適当な内部制御信号を形成するタイミングジェネレータ
や読出し、書込み制御回路さらにはリフレッシュ制御回
路等の付加回路が設けられるものであり、それらの回路
についても、上記実施例と同じ観点に立って分離方法を
決定してやればよい6 また、上記実施例では、メモリアレイ1a、1bの周囲
を一割してトレンチ・アイソレーシヨン領域で分離して
いるが、各メモリアレイ1a、1b内をいくつかのブロ
ックに分けるようにアイソレーション領域を設けてもよ
い。
[効果] 少なくとも周辺部がCMIS回路化された半導体メモリ
のような半導体集積回路において、ラッチアップ現象を
誘起し易い入出力回路の内部もしくはその周囲をトレン
チ・アイソレーシヨン領域で分離するとともに、CMI
S回路でない部分もしくはメモリアレイの内部は、選択
酸化法による分離領域で分離を行なうようにしたので、
ラッチアップの起き易い部分では深いアイソレーション
領域で分離されるとともに、ラッチアップの問題となら
ない部分では、リーク電流の少ない選択酸化による分離
領域で分離がなされるという作用により、ラッチアップ
現象の発生が抑制されるとともに、リーク電流が減少さ
れ、かつ回路の信頼性も向上されるという効果がある。
また、トレンチ・アイソレーシヨンをウェル分離に使用
することにより、ウェル形成時の横方向の拡散を防止す
ることができ、微細化ができるという効果もある。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば、トレンチ・アイ
ソレーシヨン領域の構造は、第2図(B)に示したよう
なものに限定、されず、溝の内側に形成される絶縁膜は
酸化膜のみでなく、酸化膜と窒化膜の二層あるいは三層
構造であってもよい。さらに、溝の形状は、U字状に限
定されるものでなく、基板に溝を掘って誘電体で埋める
構造であればV字状であってもよい。
[利用分野] 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるCM■S構成の半導
体メモリに適用したものについて説明したが、それに限
定されるものでなく、例えば特に入出力回路部にのみ高
い電源電圧が印加されるようにされた液晶ドライバのよ
うなCMIS集積回路、その他に利用することができる
。少なくともこの発明は、ラッチアップを生じ易い部分
と生じにくい部分を有するCMIS集積回路もしくはC
MIS回路を含む半導体集積回路一般に利用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明が適用される半導体メモリの概略構成
を示すブロック図、 第2図は、MISFETの素子分離方法にトレンチ・ア
イソレーシヨンを適用した場合の一例を示すもので、同
図(A)はその平面説明図、また同図(B)はB−B’
線に沿った断面図を示す。 La、lb・・・・メモリアレイ、2a〜2C・・・・
入力回路、3a〜3c・・・・出力回路、4a、4b・
・・・デコーダ回路、10・・・・半導体基板、11・
・・・トレンチ・アイソレージ3ン領域、11a・・・
・絶縁膜(酸化膜)、llb・・・・誘電体(ポリシリ
コン)、12・・・・ゲート電極、13a、13b・・
・・ソース、ドレイン領域。 第  1  図 第  2  図 θ)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、相補型MISFETで構成された回路を含む半導体
    集積回路装置において、前記回路の内部もしくは周囲の
    アイソレーション領域がトレンチアイソレーシヨン領域
    と選択酸化法による分離領域とにより選択的に形成され
    たことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、相補型MISFETで構成された回路を含む半導体
    集積回路装置において、ラッチアップを生じ易い回路部
    分は、その内部もしくは周囲がトレンチアイソレーシヨ
    ン領域で分離がなされ、ラッチアップを生じにくい回路
    部分は、内部素子間が選択酸化法による分離領域で分離
    されるようにされてなることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体集積回路装置。 3、上記半導体集積回路装置は、少なくとも周辺回路が
    相補型MISFETで構成されている半導体メモリであ
    る場合において、そのメモリアレイ部は内部素子間が選
    択酸化法による分離領域で分離され、その周辺の少なく
    とも入出力回路は、内部素子間および周囲もしくはこれ
    らの内の一方がトレンチ・アイソレーシヨン領域で分離
    がなされていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    、第2項記載の半導体集積回路装置。
JP59233113A 1984-11-07 1984-11-07 半導体集積回路装置 Pending JPS61112365A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0475852A2 (en) * 1990-09-14 1992-03-18 Fujitsu Limited Semiconductor memory device having word line driver
KR100295999B1 (ko) * 1997-06-20 2001-08-07 가네꼬 히사시 반도체장치및그제조방법

Cited By (3)

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