JPS6113662A - 相補形misトランジスタ装置及びその製法 - Google Patents

相補形misトランジスタ装置及びその製法

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JPS6113662A
JPS6113662A JP59133855A JP13385584A JPS6113662A JP S6113662 A JPS6113662 A JP S6113662A JP 59133855 A JP59133855 A JP 59133855A JP 13385584 A JP13385584 A JP 13385584A JP S6113662 A JPS6113662 A JP S6113662A
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semiconductor
semiconductor layer
mis transistor
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Sadao Nakajima
定夫 中嶋
Katsutoshi Izumi
泉 勝俊
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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】 産業上の利用分野 本発明は、第1の半導体層と、絶縁層と、第2の半導体
層とがそれらの順に積層されている半導体基板を有し、
その半導体基板を用いてnチャンネル形MISトランジ
スタと、pチャンネル形MISトランジスタとが形成さ
れている構成を有する相補形MISトランジスタ装置;
及びその製法の改良に関する。
従来の技術 このような相補形MISトランジスタ装置として、従来
、第1図を伴なって次に述べる構成を有するものが提案
されている。
すなわち、半導体層A1と、絶縁ll1B1と、半導体
層A2とがそれらの順に積層されている=  3 − 構成を右する半導体基板C1を有する。
この場合、半導体層A2は、絶縁層B1上に、局部的に
形成されたn型の半導体層11と、同様に形成されたn
型の半導体層21とからなる。
しかして、半導体層11を能動層として用いて、nチャ
ンネル形MISトランジスタQnが形成され、また、半
導体層21を用いてpチャンネル形MrSトランジスタ
Q11が形成されている。
この場合、nチャンネル形MISトランジスタQnは、
半導体層11内に、ソース領域としてのn中型の半導体
領域12とドレイン領域としてのn中型の半導体層11
3が、それら間にチャンネル領域14を形成するように
形成され、一方、チャンネル領域14上にゲート絶縁膜
15を介してゲート電極16が配され、また、半導体領
域12、半導体領域13、及びゲート電極16にそれぞ
れ引出し電極17.18.及び19が連結されている構
成を有する。
また、pチャンネル形MISトランジスタQpは、半導
体層21内に、ソース領域としてのp中型の半導体領域
22と、ドレイン領域としてのp中型の半導体領域23
とが、それら間にチャンネル領域24を形成するように
形成され、一方、チャンネル領域24上にnチャンネル
形MISトランジスタQnのゲート絶縁膜15と同時に
形成されたゲート絶縁膜25を介してゲート電極26が
配され、また、半導体領域23及びゲート電極26にそ
れぞれ引出し電極28及び29が連結され、さらに、半
導体領域22にnチャンネル形MISトランジスタQn
の引出し電極18に連結している引出し電極28が連結
れている構成を有する。なお、30は層間絶縁層である
以上が、従来提案されている相補形MISトランジスタ
装置の構成である。
このような構成を有する相補形MISトランジスタ装置
によれば、pチャンネル形MISトランジスタQrlの
半導体領域23を、引出し電極28を介して、一端を接
地している電源の他端に、負荷を通じて接続し、また、
nチャンネル形MISトランジスタQnの半導体領域1
2を、引出し電極17を介して、接地に接続している状
態で、nチャンネル形MISトランジスタQnのゲート
電極16どpチャンネル形MISトランジスタQ11の
ゲート電極26とに、それぞれ引出し電119及び29
を介して、接地電位を基準とする制御電圧を印加させれ
ば、その制御電圧の極性乃至大きさに応じて、nチャン
ネル形MISトランジスタQn及びpチャンネル形MI
SトランジスタQpが相補的に動作して負荷に電流を供
給・非供給する。従って、相補形MISI−ランジスタ
装置としての機能が得られる。
この場合、nチャンネル形MISトランジスタQnとp
チャンネル形MISトランジスタQpとが、半導体基板
C1を用いて形成されている構成を有するが、それらn
チャンネル形MIS1−ランジスタQn及びpチャンネ
ル形MISトランジスタQDが、半導体基板C1の絶縁
層B1上に、互に分離して形成されているので、上述し
た動作時において、nチャンネル形MISトランジスタ
Qn及びpチャンネル形MISトランジスタQpが、半
導体基板C1を介して互に干渉することがない。
従って、第1図に示す従来の相補形MISトランジスタ
装置によれば、上述した相補形MISトランジスタ装置
としての機能が確実に得られる、という特徴を有する。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、第1図に示す従来の相補形MISトラン
ジスタ装置の場合、nチャンネル形MISトランジスタ
Qnのチャンネル領域14と、pチャンネル形MISト
ランジスタQl)のチャンネル領域271とは、外部に
接続され得るように構成されておらず、このためnチャ
ンネル形MISトランジスタ及びpチャンネル形M■S
トランジスタがともに所謂フローテングしている状態で
動作している。
このため、上述した動作時、pチャンネル形MrSトラ
ンジスタQ11のチャンネル領域24には、電子が、n
チャンネル形M■SトランジスタQnのチャンネル領域
14における正孔に比し拡散速度が十分速いので、長い
時間蓄積しないが、nチャンネル形MISトランジスタ
Q 、nのチャンネル領域14には、正孔が、pチャン
ネル形MISトランジスタQpのチャンネル領域24に
おける電子に比し拡散速度が十分速いので、長い時間蓄
積する。
よって、nチャンネル形MISトランジスタQnが、そ
のゲート電極16に印加するゲート電圧V6 (V)を
パラメータとした、ソース領域としての半導体領域12
を基準としたドレイン領域としての半導体領域13に対
する電圧、すなわちトレイン電圧V。(V)と、半導体
領域13に流れる電流、すなわちドレイン電流I、(μ
A)との関係でみて、第2図に示すように、キンク現象
31を伴なった特性を早するnチャンネル形MISトラ
ンジスタとして動作する。
−9−、、へ− 一  8 − 従って、第1図に示す従来の相補形MrSトランジスタ
装置の場合、上述した相補形MISトランジスタ装置と
しての機能が、高性能で得られない、という欠点を有し
ていた。
照点を解決するための手段 よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な相補形
MISトランジスタ装置、及びその製法を提案せんとす
るものである。
本発明による相補形MISトランジスタ装置は、第1図
で上述した従来の相補形MrSトランジスタ装置と同様
に、第1の半導体層と、第1の絶縁層と、第2の半導体
層とがそれらの順に積層された第1の半導体基板を有し
、そして、その第1の半導体基板を用いて、nチャンネ
ル形MISトランジスタと、pチャンネル形MISトラ
ンジスタとが形成されている構成を有する。
しかしながら、本発明による相補形MISトランジスタ
装置は、このような構成を有する相補形MISトランジ
スタ装置において、その第1の半導体基板の第1の半導
体層がp型でなり、第2の半導体層がn型でなり、また
、第1の半導体基板の第1の絶縁層及び第2の半導体層
が、第1の半導体層上において、局部的に延長し、しか
して、nヂャンネル形MISトランジスタが、第1の半
導体基板の第1の半導体層の、その上に第1の絶縁層及
び第2の半導体層が延長していない領域を能動層として
用いて構成され、また、pチャンネル形MISトランジ
スタが、第1の半導体基板の第2の半導体層を能動層と
して用いて構成されている。
以上が、本発明による相補形MtSトランジスタ装置の
構成である。
また、本発明による相補形MTSトランジスタ装置の製
法は、p型の第2の半導体基板内へのイオン打込処理に
J:って、第2の半導体基板内に、その第1の主面側か
ら所要の深さをとった位置に、第2の絶縁層を形成する
とともに、これによって、上記第2の半導体基板から、
上記第1の主面側とは反対側において、p型を有する第
1の半導体層を形成し、上記第1の主面側において、第
3の半導体層を形成し、よって、上記第2の半導体基板
から上記第1の半導体層と、上記第2の絶縁層と、上記
第3の半導体層とがそれらの順に積層されている構成を
有する第3の半導体基板を形成する■稈をとる。
次に、上記第3の半導体基板の第3の半導体層内へのn
型不純物の導入処理によって、上記第3の半導体層から
、p型の第4の半導体層を形成し、よって、上記第3の
半導体基板から、上記第1の半導体層と、上記第2の絶
縁層と、上記第4の半導体層とがそれらの順に積層され
ている構成を有する第4の半導体基板を形成する工程を
とる。
次に、上記第4の半導体基板の第4の21′導体層及び
第2の絶縁層に対する選択的エツヂング処理によって、
上記第2の絶縁層及び上記第4の半導体層から、上記第
1の半導体層上において、局部的に延長している第1の
絶縁層及び第2の半導体層を形成1ノ、Jζって、上記
第4の半一  11 − 導体基板から、上記第1の半導体層と、上記第1の絶縁
層ど、上記第2の半導体層と がそれらの順に積層されている第1の半導体基板を形成
する工程をとる。
しかる後、上記第1の半導体基板の第2の半導体層の、
その上に上記第1の絶縁層及び上記第2の半導体層を有
していない領域を能動層として用いてnチャンネル形M
ISトランジスタを形成するとともに、上記第3の半導
体層を能動層として用いてpチャンネル形MISトラン
ジスタを形成する工程をとり、目的とする相補形M r
 S hランジスタ装置を製造する。
作   用 上述した構成を有する本発明による相補形M]S1〜ラ
ンジスタ装置によれば、第1図で上述、した従来の相補
形MTSトランジスタ装置の場合ど同様に、nチャンネ
ル形MrSトランジスタとpチャンネル形MISトラン
ジスタとが相補的に動作して、相補形MTSI−ランジ
スタ装置としての機能が得られる。
また、この場合、nチャンネル形MISトランジスタは
、第1の半導体基板の第1の絶縁層上に形成されていな
いが、pチャンネル形MISトランジスタが、第1の半
導体基板の第1の絶縁層上に形成されているので、動作
時において、nチャンネル形MISI−ランジスタとp
チャンネル形MISI−ランジスタとが、第1の半導体
基板を介してHに干渉することがなく、従って、第1図
で上述した従来の相補形MISトランジスタ装置の場合
と同様に、相補形MrSトランジスタ装置どしての機能
が確実に得られる。
しかしながら、本発明による相補形MISトランジスタ
装置の場合、nチャ1ンネ°ル形MTSトランジスタが
、第1の半導体基板の第1の半導体層を能動層として用
いて構成されているので、その第1の半導体層を外部に
接続し得、このため、nチャンネル形MISトランジス
タをフローテングしていない状態で、動作させることが
できる。
このため、nチャンネル形MISI−ランジスタを、そ
のチャンネル領域に、正孔を長い時間蓄積させることな
しに、動作させ得る。
従って、nチャンネル形MISトランジスタを、そのト
レイン電圧とドレイン電流との関係でみて、第1図で上
述した従来の相補形MISl・ランジスタ装置の場合の
J:うなキンク現象を伴なわない優れた特性を呈するn
チャンネル形MrSl−ランジスタとして、動作させ得
る。
;した、本発明にJ:る相補形MISトランジスタ装置
の製法によれば、上述した動作をすることができる相補
形MISトランジスタ装置を上述した僅かな工程で製造
することができる。
発明の効果 よって、本発明による相補形MISトランジスタ装圓に
よれば、相補形MISトランジスタ装置としての機能が
、第1図で上述した従来の相補形MISトランジスタ装
置の場合に比し高性能で得られる、という優れた効果を
有する。
また、本発明による相補形MISトランジスタ装置の製
法によれば、上述した優れた効果を有する相補形M I
 S I−ランジスタ装間を容易に製造することができ
る。
裏蓋1」 第3図は、本発明による相補形MTSトランジスタ装置
の実施例を示す。
第3図において、第1図との対応部分には同一符号を付
して詳細説明を省略する。
第3図に示す本発明による相補形MISトランジスタ装
置は、次の事項を除いて、第1図で上述した従来の相補
形MISトランジスタ装置と同様の構成を有する。
すなわち、半導体基板C1において、その絶縁層B1及
び半導体層A2が、半導体層A1上において、局部的に
延長し、よって、半導体層A2において、その絶縁層B
1上に形成された半導体層11が省略され、且つ絶縁層
B1の半導体層下における領域が省略されている。
しかして、nチャンネル形MISI−ランジスタQnが
、半導体基板C1の半導体層A1の、その上に絶縁層B
1及び半導体層A2が延長していない領域を能動層とし
て用いて構成され、従って、半導体基板C1の半導体層
A1内に、その主面側から、ソース領域としてのn中型
の半導体領域12と、ドレイン領域としてのn+型の半
導体領域13とが、それら間にチャンネル領域14を形
成するように形成されている。
以上が、本発明による相補形MISトランジスタ装置の
一例構成である。
このような構成によれば、「作用」の項で前述したよう
に、nチャンネル形MISトランジスタQnと、pチャ
ンネル形MISトランジスタQpとが相補的に動作して
、第1図で上述した従来の相補形MISトランジスタ装
置の場合と同様に、相補形MISI−ランジスタ装置と
しての機能が確実に得られることは明らかである。
また、nチャンネル形M■SトランジスタQnが、半導
体基板C1の半導体層Δ1を用いて−17−−八1 構成されているので、nチャンネル形MISトランジス
タQnと図示のように、その半導体層A1を、ゲート電
極16側とは反対側において、例えば、接地することに
よって、nチャンネル形MISトランジスタQnをフロ
ーテングしていない状態で、動作させることができる。
このため、nチャンネル形MISトランジスタQnを、
そのチャンネル領域14に、正孔を長い時間蓄積させる
ことなしに、動作させ得る。
従って、nチャンネル形MISトランジスタQnを、そ
のドレイン電圧V。とドレイン電流1oとの関係でみて
、第4図に示すように、キンク現象を伴なっていない特
性を呈するnチャンネル形MrSトランジスタとして、
動作させ得る。
よって、第3図に示す本発明による相補形MISトラン
ジスタ装置によれば、相補形MISトランジスタ装置と
しての機能が、第1図に示す従来の相補形MISトラン
ジスタ装置に比し、高性能で得られる、という特徴を有
する。
丈1142 次に、第5図を伴なって、本発明にょる相補形MISト
ランジスタ装置の製法の実施例を述べよう。
第5図に示す本発明にょる相補形MIsトランジスタ装
置の実施例、次に述べる順次の工程をとって、第3図に
示す本発明にょる相補形MIS1−ランジスタ装誼を製
造する。
すなわち、p型の半導体基板c2を予め用意する(第5
図A)。
しかして、その半導体基板c2内への例えば酸素イオン
の打込処理によって、半導体基板C2内に、その主面側
から所要の深さをとった位置に、絶縁層B2を形成する
とともに、これによって、半導体基板c2から、その主
面側とは反対側において、p型を有する半導体層A1を
形成し、また、半導体基板c1の主面側において、半導
体層A3を形成し、よって、半導体基板C2から、半導
体層A1と、絶縁層B2と、半導体層A3とがそれらの
順に積層されている構成を有する半導体基板C3を形成
する(第5図B)。
次に、半導体基板C3の半導体層A3内へのp型不純物
の導入処理によって、半導体層A3から、n型の半導体
層A4を形成し、よって、半導体基板C3から、半導体
層A1と、絶縁層B2と、半導体層A4とがそれらの順
に積層されている構成を有する半導体基板C4を形成す
る(第5図C)。
次に、半導体基板C4上、従って、その半導体層A4上
に、所要のパターンを有するマスク層40を形成する(
第5図D)。
次に、半導体基板C4の半導体層A4に対する、マスク
層40をマスクとするエツチング処理によって、半導体
層Δ4から、そのマスク層40下の領域でなる半導体層
A2を形成し、よって、半導体基板CIから、半導体層
A1と、絶縁層B2と、半導体層A2とがそれらの順に
積層されている構成を有する半導体基板C5を形成する
(第5図F)。
次に、半導体基板C5の絶縁層B1に対する、半導体層
A2をマスクとするエツチング処理によって、絶縁層B
2から、絶縁層B2の半導体層A2下の領域でなる絶縁
層B1を形成し、よって、半導体基板C5から、半導体
層A1と、絶縁層B1と、半導体層A2とがそれらの順
に積層されている構成を有する半導体基板C5を形成す
る(第5図G)。
次に、図示詳細説明は省略するが、半導体基板C1の半
導体層A1の、その上に絶縁層B1及び半導体層A2が
延長していない領域を能動層として用いて、第3図に示
すようなnチャンネル形M■SトランジスタQnをそれ
自体は公知の方法によって形成するとともに、半導体層
A2を能動層として用いて、第3図に示すようなpチャ
ンネル形MrSトランジスタQpを同様にそれ自体は公
知の方法によって形成する。
以上のようにして、第3図に示す本発明による相補形M
ISトランジスタ装置を製造する。
以上が、本発明による相補形MISI−ランジスタ装置
の製法の一例であるが、このような本発明による相補形
MTSI−ランジスタ装置の製法によれば、第3図で上
述した本発明による、優れた特性を有する相補形MIS
トランジスタ装置を、簡易な工程で、容易に製造するこ
とができる、という特徴を有する。
なお、上述においては、本発明の僅かな実施例を述べた
にどどまり、本発明の精神を脱することなしに、種々の
変型、変更をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の相補形MISトランジスタ装置を示す
路線的断面図である。 第2図は、そのnチャンネル形MISトランジスタの、
ゲート電圧V6 (V)をパラメータとした、ドレイン
電圧V、(V)対ドレイン電流10(μA)特性を示す
曲線図である。 第3図は、本発明による相補形MISトランジスタ装置
の一例を示す路線的断面図である。 第4図【よ、そのnチャンネル形MTSトランジスタの
、ゲート電圧V。(V)をパラメータとした、ドレイン
電圧V。(V)対ドレイン電流10(μA)特性を示す
曲線図である。 第5図は、本発明による相補形M I S l−ランジ
スタ装置の製法の一例を示す順次の工程における路線的
断面図である。 C1〜C5・・・・・・・・・・・・・・・半導体基板
A1〜Δ4・・・・・・・・・・・・・・・半導体層8
1〜B2・・・・・・・・・・・・・・・絶縁層Qn 
   ・・・・・・・・・・・・・・・nチャンネル形
MISトランジスタ Qll    ・・・・・・・・・・・・・・・pチャ
ンネル形MISトランジスタ 12.13.22.23 ・・・・・・・・・・・・・・・半導体領域14.24
・・・・・・・・・・・・・・・チャンネル領域16.
26・・・・・・・・・・・・・・・ゲート電極17〜
19.27〜29

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.第1の半導体層と、第1の絶縁層と、第2の半導体
    層とがそれらの順に積層されている構成を有する第1の
    半導体基板を有し、該第1の半導体基板を用いて、nチ
    ャンネル形MISトランジスタと、pチャンネル形MI
    Sトランジスタとが形成されている構成を有する相補形
    MISトランジスタ装置において、上記第1の半導体基
    板の第1の半導体層がp型でなり、上記第1の半導体基
    板第2の半導体層がn型でなり、上記第1の半導体基板
    の第1の絶縁層及び第2の半導体層が、上記第1の半導
    体層上において、局部的に延長し、上記nチャンネル形
    MISトランジスタが、上記第1の半導体基板の第1の
    半導体層の、その上に上記第1の絶縁層及び第2の半導
    体層が延長していない領域を能動層として用いて構成さ
    れ、上記pチャンネル形MISトランジスタが、上記第
    1の半導体基板の第2の半導体層を能動層として用いて
    構成されていることを特徴とする相補形MISトランジ
    スタ装置。
  2. 2.p型の第2の半導体基板内へのイオン打込処理によ
    って、第2の半導体基板内に、その第1の主面側から所
    要の深さをとった位置に、第2の絶縁層を形成するとと
    もに、これによって、上記第2の半導体基板から、上記
    第1の主面側とは反対側において、p型を有する第1の
    半導体層を形成し、上記第1の主面側において、第3の
    半導体層を形成し、よって、上記第2の半導体基板から
    上記第1の半導体層と、上記第2の絶縁層と、上記第3
    の半導体層とがそれらの順に積層されている構成を有す
    る第3の半導体基板を形成する工程と、上記第3の半導
    体基板の第3の半導体層内へのn型不純物の導入処理に
    よって、上記第3の半導体層から、n型の第4の半導体
    層を形成し、よって、上記第3の半導体基板から、上記
    第1の半導体層と、上記第2の絶縁層と、上記第4の半
    導体層とがそれらの順に積層されている構成を有する第
    4の半導体基板を形成する工程と、上記第4の半導体基
    板の第4の半導体層及び第2の絶縁層に対する選択的エ
    ッチング処理によって、上記第2の絶縁層及び上記第4
    の半導体層から、上記第1の半導体層上において、局部
    的に延長している第1の絶縁層及びn型の第2の半導体
    層を形成し、よって、上記第4の半導体基板から、上記
    第1の半導体層と、上記第1の絶縁層と、上記第2の半
    導体層とがそれらの順に積層されている第1の半導体基
    板を形成する工程と、上記第1の半導体基板の第2の半
    導体層の、その上に上記第1の絶縁層及び上記第2の半
    導体層を有していない領域を能動層として用いてnチャ
    ンネル形MISトランジスタを形成するとともに、上記
    第3の半導体層を能動層として用いてpチャンネル形M
    ISトランジスタを形成する工程とを含むことを特徴と
    する相補形MISトランジスタ装置の製法。
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