JPS61236154A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JPS61236154A JPS61236154A JP60076567A JP7656785A JPS61236154A JP S61236154 A JPS61236154 A JP S61236154A JP 60076567 A JP60076567 A JP 60076567A JP 7656785 A JP7656785 A JP 7656785A JP S61236154 A JPS61236154 A JP S61236154A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L27/02—Devices 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
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- H01L27/0623—Devices 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 a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors
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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。
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〕
本発明は半導体装置に関し、特にＮ型ＭＯ８）ランジス
タをメモリセルとして構成した半導体記憶装置に有効な
技術に関するものである。
タをメモリセルとして構成した半導体記憶装置に有効な
技術に関するものである。
半導体記憶装置（メモリ装置）の一つとして８ＭＯ８型
トランジスタをメモリセルに使用するスタティック・ラ
ンダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）が知られている
。この技術は、８ＭＯ８型トランジスタの高集積化が可
能な点および高速動作が可能な点でＳＲＡＭの大容量化
・高速化に適している。しかし、近年のメモリ装置の大
容量化により、メモリセルの微細化が進められ、メモリ
セル内で情報を保持するキャパシタの容量も小さくなり
、メモリ装置はα線や宇宙線による情報破壊、いわゆる
ソフトエラーに弱くなってきている。
トランジスタをメモリセルに使用するスタティック・ラ
ンダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）が知られている
。この技術は、８ＭＯ８型トランジスタの高集積化が可
能な点および高速動作が可能な点でＳＲＡＭの大容量化
・高速化に適している。しかし、近年のメモリ装置の大
容量化により、メモリセルの微細化が進められ、メモリ
セル内で情報を保持するキャパシタの容量も小さくなり
、メモリ装置はα線や宇宙線による情報破壊、いわゆる
ソフトエラーに弱くなってきている。
このため、特開昭５８−７８６０号公報には、ＭＯＳト
ランジスタを構成する一の導電型ウェルの下側に他の導
電型の埋込層を形成することにより、基板からＭＯＳ）
う／ジスタへのキャリアの移動を阻止してソフトエラー
の防止を図る試みがなされ℃いるが、この構成では埋込
層の上側に接してウェルが形成されておりかっこのウェ
ルは通常不純物濃度が低いために、ＭＯＳ）ランジスタ
のソース・ドレイン領域と埋込層との間でパンチスルー
が生じ、ＭＯＳ）ランジスタの特性上有効ではない。
ランジスタを構成する一の導電型ウェルの下側に他の導
電型の埋込層を形成することにより、基板からＭＯＳ）
う／ジスタへのキャリアの移動を阻止してソフトエラー
の防止を図る試みがなされ℃いるが、この構成では埋込
層の上側に接してウェルが形成されておりかっこのウェ
ルは通常不純物濃度が低いために、ＭＯＳ）ランジスタ
のソース・ドレイン領域と埋込層との間でパンチスルー
が生じ、ＭＯＳ）ランジスタの特性上有効ではない。
一方、本出願人らは、１枚の半導体基板上にバイポーラ
型トランジスタとＭＯ８型トランジスタを一体的に形成
したＢｉ −ＭＯ８型半導体装置、特にＭＯ８型トラン
ジスタをＣＭＯ８（相補１１Ｍ０８）構造としたＢｉ
−ＣＭＯ８型半導体装置の実用化を進めている。
型トランジスタとＭＯ８型トランジスタを一体的に形成
したＢｉ −ＭＯ８型半導体装置、特にＭＯ８型トラン
ジスタをＣＭＯ８（相補１１Ｍ０８）構造としたＢｉ
−ＣＭＯ８型半導体装置の実用化を進めている。
この本願出願人らの開発したＢｉ −ＣＭＯ８技術のデ
バイス構造の特徴は、Ｐ型半導体基板上にＮ型エピタキ
シャル層を有し、バイポーラ型トランジスタとＮＭＯ８
型Ｏ８ンジスタの形成領域にＮ型ウェルとＮ型埋込層を
有し、かつ、ＰＭＯ８型Ｏ８ンジスタの形成領域下には
Ｐ型ウェル層とＰ型埋込層を有したダブルウェル、ダブ
ル埋込型となっていることである。このような構成とす
ることにより、各素子の特性を向上させるとともに寄生
効果をも防止している。すなわち、バイポーラ型トラン
ジスタでは、コレクタ領域に寄生するコレクタシリーズ
抵抗ｒｃｓを低下させトランジスタの高速動作を可能に
する。一方、ＭＯ３形成領域においては、ＣＭＯ８特有
のラッチアップ現象なＮ、Ｐ両埋込層を設けることで、
この部分の抵抗値を下げ寄生ＰＮＰ 、ＮＰＮ トラン
ジスタの増幅率ｂｆｅを低下させ、寄生サイリスタの発
生を防止する。さらにバイポーラ型トランジスタとＭＯ
８型トランジスタのアイソレーションは、Ｐ型ウェル層
とＰ型埋込層を使用しているため、特別のアイソレーシ
ョン工程も必要としない。製造工程も特徴的でＰ型埋込
層とＮ型埋込層を一つのマスクを使用したセルファライ
ンで形成し、かつ、このマスクをＰ型ウェル層とＮ型ウ
ェル層の形成時にも使用し、マスク枚数を低減している
。具体的には下記の工程を経る。Ｐ型半導体基板上に薄
い表面酸化膜とシリコンナイトライド膜を形成しマスク
を用いて、シリコンナイトライド膜のＰＭＯ８型Ｏ８ン
ジスタ、アイソレーション各領域部分を除去する。次に
このシリコンナイトライド膜をマスクとしてＮ型不純物
を基板内に導入してＮ型埋込層を形成する。そしてさら
にこの膜をマスクに該領域上に比較的厚い酸化膜を形成
する。次に残存しているシリコンナイトライド膜を除去
し、前記厚い酸化膜をマスクにＰ型不純物を導入してＰ
型埋込層を形成する。エピタキシャル層形成後のＮ型ウ
ェル、Ｐ型ウェルの形成も同様に行なうことができる。
バイス構造の特徴は、Ｐ型半導体基板上にＮ型エピタキ
シャル層を有し、バイポーラ型トランジスタとＮＭＯ８
型Ｏ８ンジスタの形成領域にＮ型ウェルとＮ型埋込層を
有し、かつ、ＰＭＯ８型Ｏ８ンジスタの形成領域下には
Ｐ型ウェル層とＰ型埋込層を有したダブルウェル、ダブ
ル埋込型となっていることである。このような構成とす
ることにより、各素子の特性を向上させるとともに寄生
効果をも防止している。すなわち、バイポーラ型トラン
ジスタでは、コレクタ領域に寄生するコレクタシリーズ
抵抗ｒｃｓを低下させトランジスタの高速動作を可能に
する。一方、ＭＯ３形成領域においては、ＣＭＯ８特有
のラッチアップ現象なＮ、Ｐ両埋込層を設けることで、
この部分の抵抗値を下げ寄生ＰＮＰ 、ＮＰＮ トラン
ジスタの増幅率ｂｆｅを低下させ、寄生サイリスタの発
生を防止する。さらにバイポーラ型トランジスタとＭＯ
８型トランジスタのアイソレーションは、Ｐ型ウェル層
とＰ型埋込層を使用しているため、特別のアイソレーシ
ョン工程も必要としない。製造工程も特徴的でＰ型埋込
層とＮ型埋込層を一つのマスクを使用したセルファライ
ンで形成し、かつ、このマスクをＰ型ウェル層とＮ型ウ
ェル層の形成時にも使用し、マスク枚数を低減している
。具体的には下記の工程を経る。Ｐ型半導体基板上に薄
い表面酸化膜とシリコンナイトライド膜を形成しマスク
を用いて、シリコンナイトライド膜のＰＭＯ８型Ｏ８ン
ジスタ、アイソレーション各領域部分を除去する。次に
このシリコンナイトライド膜をマスクとしてＮ型不純物
を基板内に導入してＮ型埋込層を形成する。そしてさら
にこの膜をマスクに該領域上に比較的厚い酸化膜を形成
する。次に残存しているシリコンナイトライド膜を除去
し、前記厚い酸化膜をマスクにＰ型不純物を導入してＰ
型埋込層を形成する。エピタキシャル層形成後のＮ型ウ
ェル、Ｐ型ウェルの形成も同様に行なうことができる。
そこで、本願出願人らは、このＢｉ −ＣＭＯ５技術を
用い、メモリセルをＮＭＯ８型Ｏ８ンジスタで構成する
ＳＲＡＭについて、その耐α線強度について検討した。
用い、メモリセルをＮＭＯ８型Ｏ８ンジスタで構成する
ＳＲＡＭについて、その耐α線強度について検討した。
その結果メモリセルのＮ型ＭＯ８）ランジスタは低不純
物濃度基板（５Ｘ １−Ｏ１４／ｆｆ１）に設けたＰ型
埋込層上に形成したＰ型ウェル内に形成し℃いるが、こ
のＰ型埋込層の不純物濃度を所定値以上に増大すること
ができないため、α線による情報破壊、いわゆるソフト
エラーを有効に防止することができないことがわかった
。即ち、Ｐ型埋込層の不純物濃度（現行〜５Ｘ１０”ｄ
）を増大すると、エピタキシャル層成長時における埋込
層不純物のオートドーピング、いわゆるわき上がりが大
きくなり、有効なエピタキシャル層の厚さ、換言すれば
埋込層上に形成するＰ型りエルの深さが低減されること
になる。そして、このようにウェル深さが低減されると
、ここに形成したＮ型ＭＯＳトランジスタの接合容量が
増大して動作の高速化が損なわれ、あるいはしきい値電
圧のバラツキが大きくなる。特にしきい値電圧の安定化
のためには有効エピタキシャル層の厚さは１．５μｍ以
上は必要である。
物濃度基板（５Ｘ １−Ｏ１４／ｆｆ１）に設けたＰ型
埋込層上に形成したＰ型ウェル内に形成し℃いるが、こ
のＰ型埋込層の不純物濃度を所定値以上に増大すること
ができないため、α線による情報破壊、いわゆるソフト
エラーを有効に防止することができないことがわかった
。即ち、Ｐ型埋込層の不純物濃度（現行〜５Ｘ１０”ｄ
）を増大すると、エピタキシャル層成長時における埋込
層不純物のオートドーピング、いわゆるわき上がりが大
きくなり、有効なエピタキシャル層の厚さ、換言すれば
埋込層上に形成するＰ型りエルの深さが低減されること
になる。そして、このようにウェル深さが低減されると
、ここに形成したＮ型ＭＯＳトランジスタの接合容量が
増大して動作の高速化が損なわれ、あるいはしきい値電
圧のバラツキが大きくなる。特にしきい値電圧の安定化
のためには有効エピタキシャル層の厚さは１．５μｍ以
上は必要である。
このように、Ｐ型埋込層の不純物濃度が抑制されること
により、シリコン基板に作用するα線によって生成され
たキャリアが埋込層、ウェルな通してＮ型ＭＯ８）ラン
ジスタのソース・ドレイン領域に到達し、記憶情報を消
去する等のソフトエラーが生じることになる。また、こ
のようなキャリアは２〜４μｍの厚さに形成されたＰ型
ウェル内でも発生することがある。
により、シリコン基板に作用するα線によって生成され
たキャリアが埋込層、ウェルな通してＮ型ＭＯ８）ラン
ジスタのソース・ドレイン領域に到達し、記憶情報を消
去する等のソフトエラーが生じることになる。また、こ
のようなキャリアは２〜４μｍの厚さに形成されたＰ型
ウェル内でも発生することがある。
このため、特開昭５８−７８６０号公報には、ＭＯＳ）
ランジスタを構成する一の導電型ウェルの下側に他の導
電型の埋込層な形成することにより、基板からＭＯＳ）
う／ジスタへのキャリアの移動を阻止してソフトエラー
の防止を図る試みがなされているが、この構成では埋込
層の上側に接してウェルが形成されておりかつこのウェ
ルは通常不純物濃度が低いために、ＭＯＳ）ランジスタ
のソース・ドレイン領域と埋込層との間でパンチスルー
が生じ、ＭＯＳトランジスタの特性上およびソフトエラ
一対策上有効ではない。
ランジスタを構成する一の導電型ウェルの下側に他の導
電型の埋込層な形成することにより、基板からＭＯＳ）
う／ジスタへのキャリアの移動を阻止してソフトエラー
の防止を図る試みがなされているが、この構成では埋込
層の上側に接してウェルが形成されておりかつこのウェ
ルは通常不純物濃度が低いために、ＭＯＳ）ランジスタ
のソース・ドレイン領域と埋込層との間でパンチスルー
が生じ、ＭＯＳトランジスタの特性上およびソフトエラ
一対策上有効ではない。
本発明の目的は特にＮ型ＭＯＳトランジスタにおけるソ
フトエラーな有効に防止し得ると共に、Ｎ１１ＭＯ８）
ランジスタにおけるしきい値電圧の安定化等の特性の向
上を図ることのできる半導体装置を提供することにある
。
フトエラーな有効に防止し得ると共に、Ｎ１１ＭＯ８）
ランジスタにおけるしきい値電圧の安定化等の特性の向
上を図ることのできる半導体装置を提供することにある
。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細曹の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
本明細曹の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
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
を簡単に説明すれば下記のとおりである。
を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、ＭＯＳ）ランジスタを形成するウェルおよび
その下側に設けた同一導電型埋込層の下側に、これより
も不純物濃度の低い逆導電型の埋込層を形成することに
より、逆導電量埋込層のバリア作用によって基板からＭ
ＯＳトランジスタへのキャリアの移動を阻止してソフト
エラーの防止を図る一方で、この逆導電量埋込層とＭＯ
Ｓトランジスタとの間の高い濃度の埋込層の存在によっ
て両者間でのバンチスルーを防止してＭＯＳ）う／ジス
タの特性の向上を図ることができる。
その下側に設けた同一導電型埋込層の下側に、これより
も不純物濃度の低い逆導電型の埋込層を形成することに
より、逆導電量埋込層のバリア作用によって基板からＭ
ＯＳトランジスタへのキャリアの移動を阻止してソフト
エラーの防止を図る一方で、この逆導電量埋込層とＭＯ
Ｓトランジスタとの間の高い濃度の埋込層の存在によっ
て両者間でのバンチスルーを防止してＭＯＳ）う／ジス
タの特性の向上を図ることができる。
〔実施例１〕
第１図は本発明をＢｉ−ＣＭＯＳ（バイポーラ・相補型
ＭＯ８Ｏ８混合半型半導体装置にＳＲＡＭに適用した実
施例である。Ｐ型シリコン基板１内に比較的に不純物濃
度の高いＮ型埋込層２を形成してその上にＮ型ウェル３
を形成し、ここにバイポーラトランジスタＱＢやＰ型Ｍ
Ｏ８）ランジスタＱｐを構成している。また、前記Ｎ型
埋込層２やＮ型ウェル３のアイソレーションとして比較
的に不純物濃度の高いＰ型埋込層４を形成しかつその上
にＰ型つニ／Ｌ１５を形成し、メモリセルな構成するＮ
ｍＭＯＳトランジスタＱＮをこのＰ型ウェル５内に形成
している。
ＭＯ８Ｏ８混合半型半導体装置にＳＲＡＭに適用した実
施例である。Ｐ型シリコン基板１内に比較的に不純物濃
度の高いＮ型埋込層２を形成してその上にＮ型ウェル３
を形成し、ここにバイポーラトランジスタＱＢやＰ型Ｍ
Ｏ８）ランジスタＱｐを構成している。また、前記Ｎ型
埋込層２やＮ型ウェル３のアイソレーションとして比較
的に不純物濃度の高いＰ型埋込層４を形成しかつその上
にＰ型つニ／Ｌ１５を形成し、メモリセルな構成するＮ
ｍＭＯＳトランジスタＱＮをこのＰ型ウェル５内に形成
している。
前記バイポーラトランジスタＱ８はＮ型コレクタ層６、
Ｐ型ベース層７およびＮ型エミツタ層８からなり、また
Ｐ型ＭＯ８）ランジスタＱｐはゲート９やＰ型ソース・
ドレイン領域１０とを有している。さらに、Ｎ型ＭＯＳ
）ランジスタＱＮはゲート１１やＮ型ソース・ドレイン
領域１２を有している。そし℃、このＮ型ＭＯＳ）ラン
ジスタＱＮをその内部に構成している前記Ｐ型ウェル５
とＰ型埋込層４の下側には、これとは逆導電型のＮ型埋
込層１３を形成している。このＮ型埋込層１３は、第２
図にその縦方向の不純物濃度分布を示すように、前記Ｐ
型埋込層４よりも幾分低い濃度に構成しており、そして
、このＮ型埋込層１３の一部には基板１０表面に到るＮ
型コンタクト層１４を形成し、このＮ型コンタクト層１
４を通してＮ型埋込層１３に逆バイアス電圧（５ｖ）を
印加し℃いる。
Ｐ型ベース層７およびＮ型エミツタ層８からなり、また
Ｐ型ＭＯ８）ランジスタＱｐはゲート９やＰ型ソース・
ドレイン領域１０とを有している。さらに、Ｎ型ＭＯＳ
）ランジスタＱＮはゲート１１やＮ型ソース・ドレイン
領域１２を有している。そし℃、このＮ型ＭＯＳ）ラン
ジスタＱＮをその内部に構成している前記Ｐ型ウェル５
とＰ型埋込層４の下側には、これとは逆導電型のＮ型埋
込層１３を形成している。このＮ型埋込層１３は、第２
図にその縦方向の不純物濃度分布を示すように、前記Ｐ
型埋込層４よりも幾分低い濃度に構成しており、そして
、このＮ型埋込層１３の一部には基板１０表面に到るＮ
型コンタクト層１４を形成し、このＮ型コンタクト層１
４を通してＮ型埋込層１３に逆バイアス電圧（５ｖ）を
印加し℃いる。
なお、逆導電型のＮ型埋込層１３はＰ型埋込層４の全領
域下にわたって形成する必要はなく、少なくともメモリ
セルとしてのＮ型ＭＯＳトランジスタＱＮ下側に形成す
ればよい。
域下にわたって形成する必要はなく、少なくともメモリ
セルとしてのＮ型ＭＯＳトランジスタＱＮ下側に形成す
ればよい。
図中、１６はエピタキシャル層、１７はゲートＳ ｉｏ
＊膜、１５は素子間分離用のシリコン酸化膜であり、上
層の絶縁膜や配線膜の図示は省略している。
＊膜、１５は素子間分離用のシリコン酸化膜であり、上
層の絶縁膜や配線膜の図示は省略している。
以上の構成によれば、α線の作用によってシリコン基板
１内にエレクトロンやホール等のキャリアが発生しても
、Ｐ型埋込層４やこの下に設けた逆導電型のＮ型埋込層
１３の作用によってエレクトロンやホールはＰ型ウェル
５ないしＮＷＭＯＳトランジスタＱＮへ向っての移動が
阻止され、メモリセルとしてのＮ型ＭＯＳトランジスタ
ＱＮにおける記憶情報の消去等のいわゆるソフトエラー
な防止することができる。特にＮ型埋込層１３によるキ
ャリアの阻止作用は、Ｎ型埋込層１３を逆バイアスに維
持していることから犬なる効果を得ることができるが、
逆バイアスを印加せずにＮ型埋込層１３をフローティン
グ（ＯＶ）状態としても十分な効果を得ることができる
。実験によれば、Ｎ型埋込層１３を有しない場合に比較
して耐α線強度を３桁以上、また通常のＣＭＯ８半導体
装置に比べて１桁以上向上することができた。
１内にエレクトロンやホール等のキャリアが発生しても
、Ｐ型埋込層４やこの下に設けた逆導電型のＮ型埋込層
１３の作用によってエレクトロンやホールはＰ型ウェル
５ないしＮＷＭＯＳトランジスタＱＮへ向っての移動が
阻止され、メモリセルとしてのＮ型ＭＯＳトランジスタ
ＱＮにおける記憶情報の消去等のいわゆるソフトエラー
な防止することができる。特にＮ型埋込層１３によるキ
ャリアの阻止作用は、Ｎ型埋込層１３を逆バイアスに維
持していることから犬なる効果を得ることができるが、
逆バイアスを印加せずにＮ型埋込層１３をフローティン
グ（ＯＶ）状態としても十分な効果を得ることができる
。実験によれば、Ｎ型埋込層１３を有しない場合に比較
して耐α線強度を３桁以上、また通常のＣＭＯ８半導体
装置に比べて１桁以上向上することができた。
一方、前記Ｎ型埋込層１３はＰ型埋込層４よりも低濃度
に保っていることから、Ｎ型埋込層１３とＮ型ＭＯ８）
ランジスタ（Ｎ型ソース・ドレイン領域１２）ＱＮ間で
のパンチスルーの発生を抑止することができ、Ｎ型ＭＯ
８）ランジスタＱＮの信頼性（記憶保持性）を助長する
。
に保っていることから、Ｎ型埋込層１３とＮ型ＭＯ８）
ランジスタ（Ｎ型ソース・ドレイン領域１２）ＱＮ間で
のパンチスルーの発生を抑止することができ、Ｎ型ＭＯ
８）ランジスタＱＮの信頼性（記憶保持性）を助長する
。
また、このようＫＮ型ＭＯＳトランジスタＱＮを形成す
るＰ型ウェル５下にＰ型埋込層４を有する構成では、従
来のＣＭＯ８半導体装置、特に前述の特開昭５８−７８
６０号公報に記載のような半導体装置に比較してＰ型ウ
ェルな浅く形成でき、これによりＰ型ウェル５内におい
て生じるキャリアを低減してソフトエラー防止効果をさ
らに向上することもできる。
るＰ型ウェル５下にＰ型埋込層４を有する構成では、従
来のＣＭＯ８半導体装置、特に前述の特開昭５８−７８
６０号公報に記載のような半導体装置に比較してＰ型ウ
ェルな浅く形成でき、これによりＰ型ウェル５内におい
て生じるキャリアを低減してソフトエラー防止効果をさ
らに向上することもできる。
次に、前記実施例装置の製造方法を第′３回置〜σ）を
用いて説明する。
用いて説明する。
先ず、第３図（４）のように、Ｐ型シリコン基板１の表
面にＳｉｎ、膜２０を形成し、その上にフォトレジスト
膜２１を形成してこれをパターニングし、メモリセルと
してのＮ型ＭＯ８）ランジスタ形成部位を開口する。そ
して、りん（Ｐ）を１００ＫｅＶ。
面にＳｉｎ、膜２０を形成し、その上にフォトレジスト
膜２１を形成してこれをパターニングし、メモリセルと
してのＮ型ＭＯ８）ランジスタ形成部位を開口する。そ
して、りん（Ｐ）を１００ＫｅＶ。
Ｉ Ｘ １０”／ｉでイオン打込みしてイオン打込層２
２を形成する。そして、これを１２００℃で約４時間の
熱処理を施すことにより、同図■のように低濃度のＮ型
埋込層１３を約４μｍの深さに形成する。
２を形成する。そして、これを１２００℃で約４時間の
熱処理を施すことにより、同図■のように低濃度のＮ型
埋込層１３を約４μｍの深さに形成する。
次いで、５ｉｌＮ４膜２３を形成し、これを同図００よ
うにＳｉｎ、膜２０と共にフォトリソグラフィ技術によ
りパターニングする。その上に図外のｓｂ、ｏ、膜を堆
積しかつこれを基板表面に拡散することにより前記Ｎ型
埋込層１３よりも高濃度のＮ型埋込層２を形成する。こ
のとき、一部のＮ型埋込層２ａは前記低濃度のＮ型埋込
層１３と重なるように形成する。
うにＳｉｎ、膜２０と共にフォトリソグラフィ技術によ
りパターニングする。その上に図外のｓｂ、ｏ、膜を堆
積しかつこれを基板表面に拡散することにより前記Ｎ型
埋込層１３よりも高濃度のＮ型埋込層２を形成する。こ
のとき、一部のＮ型埋込層２ａは前記低濃度のＮ型埋込
層１３と重なるように形成する。
しかる上で、同図０のように表面を酸化してＮ型埋込層
２の表面に厚いＳ ｉＯ，膜２４を形成し、Ｓｉ、Ｎ、
膜２３を除去した後にこのＳ ｉｏ、膜２４をマスクと
してボロン（Ｂ）５０ＫｅＶ、３Ｘ１０”／−でイオン
打込みし、イオン打込み層２５を形成する。そして、こ
れを１０００℃、１５分で熱処理することにより、同図
■のように前記Ｎ型埋込層２間に高濃度のＰ型埋込層４
を形成する。このとき、Ｐ型埋込層４の一部は前記低濃
度のＮ型埋込層１３上に形成されることになる。
２の表面に厚いＳ ｉＯ，膜２４を形成し、Ｓｉ、Ｎ、
膜２３を除去した後にこのＳ ｉｏ、膜２４をマスクと
してボロン（Ｂ）５０ＫｅＶ、３Ｘ１０”／−でイオン
打込みし、イオン打込み層２５を形成する。そして、こ
れを１０００℃、１５分で熱処理することにより、同図
■のように前記Ｎ型埋込層２間に高濃度のＰ型埋込層４
を形成する。このとき、Ｐ型埋込層４の一部は前記低濃
度のＮ型埋込層１３上に形成されることになる。
次に、同図００ように、シリコン基板１上にエピタキシ
ャル層１６を成長させる。このとき、前記Ｎ型、Ｐ型の
各埋込層２，４はオートドーピングによるわき上がりに
よってその厚さが上方に増大される。そして、同図のよ
うに表面にＳ ｉｏ、膜２６とＳｉ、Ｎ、膜２７を形成
し、Ｓｉ、Ｎ、膜２７をパターニングした上でりん（Ｐ
）を１２５ＫｅＶ；３Ｘ１０”／ｉでイオン打込みしイ
オン打込み層２８を形成する。そして、これを熱処理し
て同図００ようにＮ型ウェル３，３ａを形成すると共に
表面に厚いＳ ｉｏ、膜２９を形成し、８ｉ、Ｎ、膜２
７を除去した後にこのＳ ｉｏ、膜２９をマスクとして
ボロン（Ｂ）を６０ ＫｅＶ、 ８ Ｘ １０” ／ｄ
でイオン打込みしてイオン打込層３０を形成する。
ャル層１６を成長させる。このとき、前記Ｎ型、Ｐ型の
各埋込層２，４はオートドーピングによるわき上がりに
よってその厚さが上方に増大される。そして、同図のよ
うに表面にＳ ｉｏ、膜２６とＳｉ、Ｎ、膜２７を形成
し、Ｓｉ、Ｎ、膜２７をパターニングした上でりん（Ｐ
）を１２５ＫｅＶ；３Ｘ１０”／ｉでイオン打込みしイ
オン打込み層２８を形成する。そして、これを熱処理し
て同図００ようにＮ型ウェル３，３ａを形成すると共に
表面に厚いＳ ｉｏ、膜２９を形成し、８ｉ、Ｎ、膜２
７を除去した後にこのＳ ｉｏ、膜２９をマスクとして
ボロン（Ｂ）を６０ ＫｅＶ、 ８ Ｘ １０” ／ｄ
でイオン打込みしてイオン打込層３０を形成する。
その後、熱処理することにより、同図０のようにＰ型ウ
ェル５を形成する。
ェル５を形成する。
次に、同図（Ｉ）のように、素子間分離用のＳ ｉｏ。
膜１５をＬＯＣＯ８法等により形成し、ゲートＳ ｉＯ
，膜１７、ゲート９，１１を通常の方法により形成する
。
，膜１７、ゲート９，１１を通常の方法により形成する
。
更に、表面にフォトレジスト膜３１をパターン形成した
上で、前記Ｎ型ウェル３，３ａの一部にりん（Ｐ）を６
０ＫｅＶ、５Ｘ１０”／ｉでイオン打込みしかつこれを
活性化することにより、Ｎ型ウェル３にはＮ型コレクタ
層６を形成し、Ｎ型ウェル３ａにはＮ型埋込層４の一部
４ａを介して低濃度Ｎ型埋込層１３に接続されるＮ型コ
ンタクト層１４を形成する。
上で、前記Ｎ型ウェル３，３ａの一部にりん（Ｐ）を６
０ＫｅＶ、５Ｘ１０”／ｉでイオン打込みしかつこれを
活性化することにより、Ｎ型ウェル３にはＮ型コレクタ
層６を形成し、Ｎ型ウェル３ａにはＮ型埋込層４の一部
４ａを介して低濃度Ｎ型埋込層１３に接続されるＮ型コ
ンタクト層１４を形成する。
以下、Ｐ型ベース層７．Ｐ型ソース・ドレイン領域１０
．Ｎ型ソース・ドレイン領域１２．Ｎ型エミツタ層８更
に図外の絶縁膜や上層配線を通常の方法によっ℃形成す
ることにより、第１図に示したＢｉ−ＣＭＯ８半導体装
置を構成することができる。
．Ｎ型ソース・ドレイン領域１２．Ｎ型エミツタ層８更
に図外の絶縁膜や上層配線を通常の方法によっ℃形成す
ることにより、第１図に示したＢｉ−ＣＭＯ８半導体装
置を構成することができる。
本製造方法によれば、最初にメモリセル位置に低濃度の
Ｎ型埋込層１３を形成しておけば、これまでのＢｉ−Ｃ
ＭＯ８半導体装置と全く同一の工程で製造することがで
きる。但し、高濃度のＮ型埋込層２の形成時およびＮ型
コレクタ層６の形成時には、Ｎ型埋込層２ａ、Ｎ型コン
タクト１４を形成するために若干のマスク変更は必要で
ある。
Ｎ型埋込層１３を形成しておけば、これまでのＢｉ−Ｃ
ＭＯ８半導体装置と全く同一の工程で製造することがで
きる。但し、高濃度のＮ型埋込層２の形成時およびＮ型
コレクタ層６の形成時には、Ｎ型埋込層２ａ、Ｎ型コン
タクト１４を形成するために若干のマスク変更は必要で
ある。
しかしながら、逆バイアスを印加しない場合にはこれも
不要である。
不要である。
上記実施例ではＰ＋型埋込層４の下にＮ−型埋込層１３
をりんをＩ Ｘ １０１ｓ／ｉ導入することにより形成
したが、第２図で点線で示すようにこの不純物濃度より
濃いＮ＋型埋込層をアンチモン（Ｓ ｂ）で形成しても
同様な効果が得られる。第４図は、ＮＭＯ８）ランジス
タ下に上記Ｎ （Ｎ”）型埋込層を有するメモリセル
部分の各層におけろコンダクション・バンド（Ｃ・Ｂ）
、フェルミ・エネルギー（Ｅ、）、バレンス・バンド（
Ｖ−Ｂ）のエネルギー順位を相対的に示したものである
。
をりんをＩ Ｘ １０１ｓ／ｉ導入することにより形成
したが、第２図で点線で示すようにこの不純物濃度より
濃いＮ＋型埋込層をアンチモン（Ｓ ｂ）で形成しても
同様な効果が得られる。第４図は、ＮＭＯ８）ランジス
タ下に上記Ｎ （Ｎ”）型埋込層を有するメモリセル
部分の各層におけろコンダクション・バンド（Ｃ・Ｂ）
、フェルミ・エネルギー（Ｅ、）、バレンス・バンド（
Ｖ−Ｂ）のエネルギー順位を相対的に示したものである
。
エネルギー障壁φはＮ”（Ｎ−）埋込層とＰ＋型埋込層
との電位障壁φｂｉ〜１．１■と電源電圧φＶＣＣ〜５
ｖの和６．１ｖと太き（なり、基板に発生したキャリア
をＮ＋（Ｎ−）埋込層で完全にカットし、ＮＭＯ８）ラ
ンジスタで構成されるメモリセル部には入らない。
との電位障壁φｂｉ〜１．１■と電源電圧φＶＣＣ〜５
ｖの和６．１ｖと太き（なり、基板に発生したキャリア
をＮ＋（Ｎ−）埋込層で完全にカットし、ＮＭＯ８）ラ
ンジスタで構成されるメモリセル部には入らない。
上記ではＰ型基板の場合について説明したが、Ｎ型基板
を使用する時には、導電型をすべて逆にすれば、上記と
同様な効果が得られる。この時にはＮＭＯ３）ランジス
タ下にはＰ−型のウェルとＰ＋型埋込層、ＰＭＯ８）ラ
ンジスタ下にはＮ−型ウェル、Ｎ＋型埋込層、Ｐ＋型埋
込層が形成される。各層に印加される電位も逆になり、
Ｎ型基板、Ｎ−型ウェルには電源電位ＶＣＣが、Ｐ＋型
埋込層には接地電位Ｖ８Ｂ が印加される。
を使用する時には、導電型をすべて逆にすれば、上記と
同様な効果が得られる。この時にはＮＭＯ３）ランジス
タ下にはＰ−型のウェルとＰ＋型埋込層、ＰＭＯ８）ラ
ンジスタ下にはＮ−型ウェル、Ｎ＋型埋込層、Ｐ＋型埋
込層が形成される。各層に印加される電位も逆になり、
Ｎ型基板、Ｎ−型ウェルには電源電位ＶＣＣが、Ｐ＋型
埋込層には接地電位Ｖ８Ｂ が印加される。
〔実施例２〕
次に、第５図、第６図、第７図を用いて他の一実施例に
ついて示す。
ついて示す。
第５図０．第６図、第７図はＮ型基板２１を用いたソフ
トエラーに強いＢｉ−ＣＭＯ８構造を示す。
トエラーに強いＢｉ−ＣＭＯ８構造を示す。
これらの構造の特徴は高電位（Ｖｃｃ ” ５ Ｖ ）
の基板４１を用いて、メモリセルな構成するＮＭＯＳト
ランジスタＱＮ下には接地電位（Ｏｖ）に接続されたＰ
型ウェル５とＰ型埋込層４又はＰ型層４３．４４を設け
、基板に発生した電子をポテンシャル障壁（φ＝φｂｉ
＋φＶｃｃ＞５．６Ｖ）によりＰ型ウェル４内への進入
を阻止することにある。
の基板４１を用いて、メモリセルな構成するＮＭＯＳト
ランジスタＱＮ下には接地電位（Ｏｖ）に接続されたＰ
型ウェル５とＰ型埋込層４又はＰ型層４３．４４を設け
、基板に発生した電子をポテンシャル障壁（φ＝φｂｉ
＋φＶｃｃ＞５．６Ｖ）によりＰ型ウェル４内への進入
を阻止することにある。
さらに注目すべきは、ＰＭＯＳトランジスタＱＮＩバイ
ポーラトランジスタＱａのＮ型埋込層２下にも、Ｐ型層
４２，４３．４４が逆バイアスされているため、これら
の素子のソフトエラーにも強い構成となっていることに
ある。尚、前記実施例と同一部分は同一番号を付し、説
明は略す。
ポーラトランジスタＱａのＮ型埋込層２下にも、Ｐ型層
４２，４３．４４が逆バイアスされているため、これら
の素子のソフトエラーにも強い構成となっていることに
ある。尚、前記実施例と同一部分は同一番号を付し、説
明は略す。
以下、第５図００製造工程の要部を第５図囚〜■を用い
て説明する。
て説明する。
先ず、第５装置のように、Ｎ型シリコン単結晶基板４】
の表面にＳ ｉｏ、膜２０を形成し、その上に、選択的
にＳｉ３Ｎ、膜 ２３を形成する。この膜の開口部はＰ
ＭＯ３）ランジスタＱｐ＋バイポーラトランジスタｑａ
形成領域下にあたる。そして、上記Ｓｉ３Ｎ、膜２３を
イオンインプランテーションのマスクとして用いて基板
４１内に導入し、熱拡散してＰ型層４１を形成する。
の表面にＳ ｉｏ、膜２０を形成し、その上に、選択的
にＳｉ３Ｎ、膜 ２３を形成する。この膜の開口部はＰ
ＭＯ３）ランジスタＱｐ＋バイポーラトランジスタｑａ
形成領域下にあたる。そして、上記Ｓｉ３Ｎ、膜２３を
イオンインプランテーションのマスクとして用いて基板
４１内に導入し、熱拡散してＰ型層４１を形成する。
次に、第５図０に示すように、このＳｉ３Ｎ、膜２３を
再びイオンインプランテーションのマスクとして再度用
い、Ｎ型埋込層４を形成する。
再びイオンインプランテーションのマスクとして再度用
い、Ｎ型埋込層４を形成する。
次に、熱酸化を行ない、前記開口部圧他より膜厚の厚い
Ｓ ｉｏ、膜２４を成長させた後Ｓｉ、Ｎ、膜２３をと
りのぞき、前記Ｓｉｎ、膜２４をマスクに用いて第５図
（Ｑに示すようにＰ型埋込層５を形成する。
Ｓ ｉｏ、膜２４を成長させた後Ｓｉ、Ｎ、膜２３をと
りのぞき、前記Ｓｉｎ、膜２４をマスクに用いて第５図
（Ｑに示すようにＰ型埋込層５を形成する。
・この後は、Ｐ−壓エピタキシャル層を成長させ、前記
実施例１と同様ＫＮＮ型ウェル３．Ｐ型ウエル５を形成
していく。そして第５図◎に示される構成の半導体素子
が形成される。
実施例１と同様ＫＮＮ型ウェル３．Ｐ型ウエル５を形成
していく。そして第５図◎に示される構成の半導体素子
が形成される。
上記Ｐ型層４１．Ｎ型埋込層４の形成工程は、同一のマ
スクで行なっているため、Ｐ型不純物を深く、Ｎ型不純
物を浅く基板４１にイオン打込みして、同一の熱処理で
拡散させてもよい。この様にすると工程が簡単化される
。
スクで行なっているため、Ｐ型不純物を深く、Ｎ型不純
物を浅く基板４１にイオン打込みして、同一の熱処理で
拡散させてもよい。この様にすると工程が簡単化される
。
第６図に示される構成は、Ｎ型基板４１主面全面にＰ型
層４２をイオン打込み、デボクシ１ンにより一旦形成し
、その後、基板４１表面［５ｉＯ１膜を形成した後、実
施例１と同様にＮ型埋込層２゜Ｐ型埋込層５等を順次形
成して完成する。
層４２をイオン打込み、デボクシ１ンにより一旦形成し
、その後、基板４１表面［５ｉＯ１膜を形成した後、実
施例１と同様にＮ型埋込層２゜Ｐ型埋込層５等を順次形
成して完成する。
第７図に示される構成は、Ｎ型基板４１主面全域に深く
Ｐ型層４４を形成し、その後、Ｎ型埋込層２を形成し、
エピタキシャル成長させた後、前記実施例１の様ＫＮ型
ウェル３．Ｐ型ウェル５等を順次形成していくことに完
成する。
Ｐ型層４４を形成し、その後、Ｎ型埋込層２を形成し、
エピタキシャル成長させた後、前記実施例１の様ＫＮ型
ウェル３．Ｐ型ウェル５等を順次形成していくことに完
成する。
このように、第５図◎、第６図、第７図のＢｉ−ＣＭＯ
Ｓ構成の半導体装置を形成すれば、ＮＭＯＳ）ランジス
タＱＮ、ＰＭＯＳトランジスタＱｐｓ バイポーラトラ
ンジスタＱＢはソフトエラーに対して強い構造が得られ
る。
Ｓ構成の半導体装置を形成すれば、ＮＭＯＳ）ランジス
タＱＮ、ＰＭＯＳトランジスタＱｐｓ バイポーラトラ
ンジスタＱＢはソフトエラーに対して強い構造が得られ
る。
（１） メモリセルとしてのＮ型ＭＯＳ）ランジスタ
を形成するＰ型ウェル、Ｐ型埋込層の下に逆導電型であ
るＮ型の埋込層を形成しているので、従来基板からＭＯ
Ｓ）ランジスタに到達していたキャリアをこのＮ型埋込
層によって阻止することができ、これによりソフトエラ
ーの原因となる耐α線強度を向上することができる。
を形成するＰ型ウェル、Ｐ型埋込層の下に逆導電型であ
るＮ型の埋込層を形成しているので、従来基板からＭＯ
Ｓ）ランジスタに到達していたキャリアをこのＮ型埋込
層によって阻止することができ、これによりソフトエラ
ーの原因となる耐α線強度を向上することができる。
（２）Ｐ型埋込層の下側に設けたＮ型埋込層の不純物濃
度をＰ型埋込層よりも低くしているので、Ｎ型埋込層と
Ｎ型ＭＯＳトランジスタとの間のバンチスルーの発生を
防止でき、特性の向上に有効である。
度をＰ型埋込層よりも低くしているので、Ｎ型埋込層と
Ｎ型ＭＯＳトランジスタとの間のバンチスルーの発生を
防止でき、特性の向上に有効である。
（３）Ｎ型埋込層を基板に対して逆バイアスに電圧印加
することにより、基板に生じたキャリアの阻止作用を更
に向上することができる。
することにより、基板に生じたキャリアの阻止作用を更
に向上することができる。
（４） メモリ七〃としてのＮ型ＭＯＳ）ランジスタ
をＰ型ウェル、Ｐ型埋込層上に形成しているので、通常
のウェルな用いた０ＭＯ８構造に対してＰ型ウェルの深
さを特性上支障のない程度に浅くでき、これによりウェ
ル内でのキャリアの発生を低減できる。
をＰ型ウェル、Ｐ型埋込層上に形成しているので、通常
のウェルな用いた０ＭＯ８構造に対してＰ型ウェルの深
さを特性上支障のない程度に浅くでき、これによりウェ
ル内でのキャリアの発生を低減できる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
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東可
能であることはいうまでもない。
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東可
能であることはいうまでもない。
以上の説明では主とし℃本発明によつ℃なされた発明を
その背景となった利用分野であるＢｉ −０ＭＯ８構造
の５−ＲＡＭに適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではな（、Ｄ−ＲＡＭやＢｉ−ＭＯＳ
型半導体装置、更にはＣＭＯＳ装置等にも適用できる。
その背景となった利用分野であるＢｉ −０ＭＯ８構造
の５−ＲＡＭに適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではな（、Ｄ−ＲＡＭやＢｉ−ＭＯＳ
型半導体装置、更にはＣＭＯＳ装置等にも適用できる。
第１図は本発明の一実施例装置の断面図、第２図は不純
物濃度分布図、 第３図囚〜σ）は製造工程を示す断面図、第４図は本発
明のエネルギー準位図、 第６図は本発明のさらに他の一実施例装置の断面図、 第７図は本発明のさらに他の一実施例装置の断面図であ
る。 １・・・Ｐ型シリコン基板、２，２ａ・・・（高濃度〕
Ｎ型埋込層、３，３ａ・・・Ｎ型ウェル、４・・・Ｐ型
埋込層、５・・・Ｐ型ウェル、６・・・Ｎ型コレクタ層
、７・・・Ｐ型ベース層、８・・・Ｎ型エミツタ層、９
・・・ゲート、１０・・・Ｐ型ソース・ドレイン領域、
１１・・・ゲート、１２・・・Ｎ型ソース・ドレイン領
域、１３・・・（低濃度）Ｎ型埋込層、１４・・・Ｎ型
コンタクト層、１５・・・素子分離用Ｓｉｎ、、１６・
・・エピタキシャル層、ＱＢ・・・バイポーラトランジ
スタ、Ｑ、・・・Ｐ型ＭＯ８）ランジスタ、ＱＮ・・・
Ｎ型ＭＯＳ）ランジスタ（メモリセル〕。 、−二 代理人 弁理士 小 川 勝 男 （Ｖ３Ａｉ７ リ
Ｊ３ＮＥ 第 ５ 図 （Ｃ） 第 図 第 ６ 図
物濃度分布図、 第３図囚〜σ）は製造工程を示す断面図、第４図は本発
明のエネルギー準位図、 第６図は本発明のさらに他の一実施例装置の断面図、 第７図は本発明のさらに他の一実施例装置の断面図であ
る。 １・・・Ｐ型シリコン基板、２，２ａ・・・（高濃度〕
Ｎ型埋込層、３，３ａ・・・Ｎ型ウェル、４・・・Ｐ型
埋込層、５・・・Ｐ型ウェル、６・・・Ｎ型コレクタ層
、７・・・Ｐ型ベース層、８・・・Ｎ型エミツタ層、９
・・・ゲート、１０・・・Ｐ型ソース・ドレイン領域、
１１・・・ゲート、１２・・・Ｎ型ソース・ドレイン領
域、１３・・・（低濃度）Ｎ型埋込層、１４・・・Ｎ型
コンタクト層、１５・・・素子分離用Ｓｉｎ、、１６・
・・エピタキシャル層、ＱＢ・・・バイポーラトランジ
スタ、Ｑ、・・・Ｐ型ＭＯ８）ランジスタ、ＱＮ・・・
Ｎ型ＭＯＳ）ランジスタ（メモリセル〕。 、−二 代理人 弁理士 小 川 勝 男 （Ｖ３Ａｉ７ リ
Ｊ３ＮＥ 第 ５ 図 （Ｃ） 第 図 第 ６ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板に一の導電型の埋込層と、その上に同一
導電型のウェルを形成し、このウェル内に回路素子を形
成してなる半導体装置であって、前記埋込層の下側に逆
の導電型でかつこの埋込層よりも不純物濃度の低い逆導
電型埋込層を形成したことを特徴とする半導体装置。 ２、Ｐ型シリコン基板上にＰ型埋込層とその上にＰ型ウ
ェルを形成し、このＰ型ウェル内にＮ型ＭＯＳトランジ
スタを構成すると共に、前記Ｐ型埋込層の下側にＮ型埋
込層を形成してなる特許請求の範囲第１項記載の半導体
装置。 ３、逆導電量埋込層に逆バイアス電圧を印加してなる特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60076567A JPH073811B2 (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60076567A JPH073811B2 (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 半導体記憶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61236154A true JPS61236154A (ja) | 1986-10-21 |
| JPH073811B2 JPH073811B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=13608804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60076567A Expired - Lifetime JPH073811B2 (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 半導体記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073811B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0339637A2 (en) * | 1988-04-27 | 1989-11-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | LSI semiconductor device |
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1985
- 1985-04-12 JP JP60076567A patent/JPH073811B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH073811B2 (ja) | 1995-01-18 |
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