JPS61265859A - 相補型mos半導体装置 - Google Patents

相補型mos半導体装置

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JPS61265859A
JPS61265859A JP60107702A JP10770285A JPS61265859A JP S61265859 A JPS61265859 A JP S61265859A JP 60107702 A JP60107702 A JP 60107702A JP 10770285 A JP10770285 A JP 10770285A JP S61265859 A JPS61265859 A JP S61265859A
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JP
Japan
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type
insulating film
substrate
well
channel mosfet
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Pending
Application number
JP60107702A
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English (en)
Inventor
Kenji Numata
沼田 健二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • 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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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、相補型MOS半導体装置の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年の半導体集積回路、特にMO3型集積回路の高集積
化は目覚ましいものがある。相補型MOS(Colpl
esentary  MOS、以下CMOSと略称)半
導体装置においても例外ではない。CMOS半導体装置
では、高集積化、素子の微細化に伴って0MOS特有の
問題がいくつか生じている。
第6図は従来の一般的な0MO3構造である。
21はn型S1基板、22はこの基板21に形成された
p型ウェルであり、23はフィールド絶縁層である。n
型領域にはソース、ドレインとなるp1型1251,2
52が形成され、これらp+型層251,252間の基
板上にゲート絶縁膜262を介してゲート電極272が
形成されてpチャネルMOSFETが形成されている。
n型領域には同様にソース、ドレインとなるn+型層2
4里、242が形成され、これらのn+型層241.2
42間の基板上にゲート絶縁1!26 tを介してゲー
ト電極27!が形成されてnチャネルMOSFETが形
成されている。30はp型ウェル22をVssに接続す
るためのp+型層であり、31はn型基板21をVoo
に接続するためのn1型層である。素子が形成された基
板はCvDR化膿28で覆われ、これにコンタクト孔が
形成されてへ2配線29が形成されている。
この様な従来のcvos構造で高集積化した場合の一つ
の問題は、ウェル境界領域でのバンチスルーである。バ
ンチスルーはp“型層251とpウェル22の間または
n4型層241と基板21の間で生じる。このバンチス
ルーを防止するためには従来、ウェル境界部のフィール
ド領域幅d2を大きくすること、基板21の濃度やウェ
ル22の濃度を高くすることが行われている。しかしフ
ィールド領域の幅を大きくすることは高集積化の障害と
なる。また基板濃度やウェル濃度を高くすることも、拡
散層容量の増大やこれに伴う動作速度低下等のため、限
界がある。もう一つの問題はラッチアップ現象である。
これはp型層251−n型基板21−pウェル22−n
+型層241からなる寄生サイリスタがターンオンして
異常貫通電流が流れる現象である。このラッチアップ現
象を防止するためには、やはりウェル境界部のフィール
ド領域幅d1を大きくすること、基板濃度やウェル濃度
を高くすること、等の他、VDD電位やVss電位をな
るべく多くとってpnpトランジスタ、npnトランジ
スタのベース層抵抗を実質的に小さくすること等が行わ
れる。しかしこれらの対策も0MOSの高集積化を妨げ
る原因となる。
〔発明の目的〕
本発明は上記した点に鑑みなされたもので、バンチスル
ー耐性、ラッチアップ耐性の向上を図った高集積化CM
OS半導体装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明の係るCMOS半導体装置は、pチャネルMOS
FET及びnチャネルMOSFETのうち少なくとも、
n型半導体領域とn型半導体領域の境界部で隣接するソ
ースまたはドレイン領域を境界部のフィールド絶縁膜上
に形成してなることを特徴とする。この様な構造は例え
ば、フィールド絶縁膜上に堆積した不純物ドープ多結晶
シリコン膜等の半導体膜によりソース、ドレイン領域を
形成することにより得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ウェル境界部の実質的なフィールド領
域幅を従来より小さくしてしかも従来よりバンチスルー
耐性及びラッチアップ耐性を大幅に向上させたCMOS
半導体装置を得ることができる。また本発明の構造では
ウェル境界部のMOSFETのソース、ドレイン領域が
絶縁膜上に形成されるため、ソース、ドレインIii!
のpn接合容量が小さいものとなり、0M08回路の高
速動作が可能となる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の詳細な説明する。
第1図は一実施例の0MOS構造である。1はn型Si
基板、2はこの基板1に形成されたp型ウェルであり、
3はフィールド絶縁膜である。nチャネルMOSFET
は、フィールド絶縁膜s上にソース、ドレイン領域とな
るn+型層41.42が形成され、これらn+型層41
.42間のp型ウェル2表面にゲート絶縁膜51を介し
てゲート電極61を形成して構成されている。pチャネ
ルMOSFETは、同じくフィールド絶縁1113上に
ソース、ドレイン領域となるp+型層43.44が形成
され、これらp+型層43.448の基板1表面にゲー
ト絶縁膜52を介してゲート電極62を形成して構成さ
れている。n+型層4!。
42及びp+型層43.44は例えば、後に説明するよ
うに不純物ドープ多結晶シリコン膜により形成される。
8はpウェル2をVss電位に接続するためのp+型層
であり、9は基板1を■DD電位に接続するためのn4
″型層である。素子形成された基板表面はCVD絶縁l
I7で覆われ、この絶R1!7にコンタクト孔を開けて
A2配線10が形成されている。
第2図(a) 〜(h)はこの様なCMOS構造を形成
するための製造工程例を示す断面図である。
先ず(a)に示すようにn型SIM板1にpウェル2を
形成し、この後絶縁膜を埋め込む領域に溝を形成する。
この後例えばCVD酸化膜を堆積し、その表面を平坦化
してエッチバックして、(b)に示すように溝にフィー
ルド絶縁[13を埋込む。
このとき図示のように、フィールド絶縁膜3は溝の深さ
の途中まで埋め込まれて 2000〜3000人程度の
段差が形成された状態とする。
この後(C)に示すように全面に多結晶シリコン114
を堆積する。そして(d)に示すように全面をフォトレ
ジスト等の平坦化膜11により平坦化し、次いでRIE
によりエッチバックして(1に示すように多結晶シリコ
ン膜4をフィールド絶縁113上に選択的に残す。この
後、通常のPEP工程を経て多結晶シリコン膜4をバタ
ーニングして、(f)に示すようにMOSFETのソー
ス、ドレイン領域にのみ多結晶シリコンI[lI4を残
す。
この後(Q)に示すように素子形成を行なう。即ち、p
ウェル2内には、ゲート絶縁115 tを介して多結晶
シリコン膜からなるゲート電極61を形成し、このゲー
ト電極61をマスクとして例えばAsをイオン注入して
多結晶シリコン膜4にソース、ドレインとなるn+型層
4工、42を形成する。n型基板1@域には同様に、ゲ
ート絶縁膜52を介して多結晶シリコン膜からなるゲー
ト電極62を形成し、このゲート電極62をマスクとし
て例えばBをイオン注入して多結晶シリコン膜4にソー
ス、ドレインとなるp+型層43 、44を形成する。
pウェル2にはVss線をコンタクトさせるためのp+
型層8を形成し、またn型基板1にはVDD線をコンタ
クトさせるためのn+型層9を形成する。こうして素子
形成された基板上に、(h)に示すようにCVD絶縁1
17を堆積し、これにコンタクト孔を開けてAQii!
1m10を形成して0MOS構造が得られる。
この実施例の0MOS構造を従来の第6図のものと比較
すると、次のような点で優れている。この実施例では第
1図から明らかなように、ウェル境界部で隣接するnチ
ャネルMOSFETとpチャネルMOSFETの各ソー
ス領域は、フィールド絶縁膜3上に堆積された多結晶シ
リコン膜からなるn+型層41及びp“型層43により
形成されている。従ってnチャネルMOSFETとpチ
ャネルMOSFETを分離する実質的なフィールド領域
幅は第1図に示すようにdlどなる。そしてこの0MO
S構造のバンチスルー耐圧に効くn+型層41とn型基
板1Bの距離およびp+型層43とpウェル2間の距離
について見ると、それぞれn+型!lI41及びp”型
143 (Dチャネ11.を領域側の端部からフィール
ド絶縁113の側面及び底面に沿ってn型基板1及びp
ウェル2に達する距離ということになる。これは第6図
の従・来構造では、バンチスルー耐圧に効く距離がソー
ス領域となるn+型層241、p+型層251のそれぞ
れチャネル領域とは反対側の端部からの距離であるのと
大きい違いである。このため、この実施例の構造での実
質的なフィールド領域幅d1を、従来の第6図でのフィ
ールド領域幅d2と同じだけ確保したとすると、この実
施例の0MOS構造の方がはるかに高いパンチスルー耐
圧が得られることになる。逆に従来のものと同程度のバ
ンチスルー耐圧を確保することを考えると、この実施例
の構造ではフィールド領域幅d1を従来のフィールド領
域幅d2より十分に小さくすることができる。
結局この実施例によれば、高集積化を図っても高いパン
チスルー耐性を保った0MOS構造を得ることができる
。同様の理由でこの実施例によれば、十分なラッチアッ
プ耐性を保ってCMOSII造の高集積化を図ることが
できる。またこの実施例の場合、ソース領域がチャネル
領域に対してのみ開口していて底面には絶縁膜があり、
ソース領域からのMOSFET動作に寄与しない無駄な
縦方向のキャリア注入がないことも、ラッチアップ耐性
の向上に寄与している。更にこの実施例では、MOSF
ETのソース、ドレイン領域がフィールド絶縁膜上に形
成されていることから、それらの接合容量が従来のもの
に比べて非常に小さく、従って0M08回路の高速動作
が可能となる。
本発明は上記した実施例に限られるものではない。他の
実施例の0MOS構造を第3図〜第5図に示す。それぞ
れ第1図と対応する部分には第1図と同一符号を付して
詳細な説明は省略する。
第3図の実施例は、ウェル境界部のフィールド絶縁11
3の一部に特に深くした部分12を設けて、より効果的
にパンチスルー耐圧及びラッチアップ耐性の向上を図っ
たものである。
第4図の実施例は、フィールド絶縁膜3を埋込み法では
なく選択酸化法により形成したものである。この場合光
の実施例のようにソース、ドレイン領域となる多結晶シ
リコン膜をフィールド絶縁膜3の端部に自己整合させて
残すことができないので、これは通常のPEP工程によ
りバターニングすることになる。そしてこのとき、確実
にチャネル領域に開口するソース、ドレイン領域を形成
するためには、マスク合せ余裕も考慮して多結晶シリコ
ン膜がフィールド絶縁膜3上から半導体層上に延在する
ようにバターニングすることが必要である。そしてソー
ス、ドレイン領域としては図に示すように、nチャネル
MOSFET側は多結晶シリコン膜からなるn+型層4
1.42とpウェル2表面に拡散形成された131.1
32により、またpチャネルMOSFET側は多結晶シ
リコン膜によるp+型層43.44と基板1に拡散形成
されたp+型層133,134により、それぞれ構成さ
れる。この実施例でもソース、トレイン領域の大部分は
フィールド絶縁lI3上の多結晶シリコン族により構成
され、pウェル2に形成されるn+型層131,132
 、n型基板1に形成されるp+型層133.134は
ソース、ドレイン領域をチャネル領域に対向させるため
の極微細なものでよく、従って先の実施例と同様の効果
が得られる。
第5図の実施例は、第1図の実施例のフィールド絶縁膜
3の埋込み形状を、深い部分で横方向にせり出すように
変形して、パンチスルー耐圧及びラッチアップ耐性の一
層の向上を図ったものである。
その他本発明は、nウェル構造あるいはダブルウェル構
造に適用する等、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の0MOS構造を示す図、第
2図(a)〜(h)はその製造工程例を示す断面図、第
3図〜第6図は他の実施例の0MOS構造を示す図であ
る。 1・・・n!118 i基板、2・・・pウェル、3・
0.フィールド絶縁膜、41.42・・・n中型層(多
結晶シリコンIII) 、43 、44・・・p+型I
I(多結晶シリコンII)、5t 、52・・・ゲート
絶縁膜、6s 、 62・・・ゲート電極、7・・・C
VD絶縁膜、8・・・p+中型層9・・・n+中型層1
0・・・An配線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)p型半導体領域とn型半導体領域が接合を形成し
    て配置された基板の、前記p型半導体領域にnチャネル
    MOSFETが形成され、前記n型半導体領域にpチャ
    ネルMOSFETが形成された相補型MOS半導体装置
    において、前記nチャネルMOSFETとpチャネルM
    OSFETの前記p型半導体領域とn型半導体領域の境
    界部で隣接するソースまたはドレイン領域を、その境界
    部のフィールド絶縁膜上に形成してなることを特徴とす
    る相補型MOS半導体装置。
  2. (2)前記境界部で隣接するソースまたはドレイン領域
    は、フィールド絶縁膜上に堆積された半導体膜により形
    成されている特許請求の範囲第1項記載の相補型MOS
    半導体装置。
JP60107702A 1985-05-20 1985-05-20 相補型mos半導体装置 Pending JPS61265859A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5389801A (en) * 1992-03-16 1995-02-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device having increased current capacity
WO1996042112A1 (fr) * 1995-06-12 1996-12-27 Hitachi, Ltd. Circuit integre a semi-conducteur, son procede de fabrication et plaquette semi-conductrice
JP2007519239A (ja) * 2004-01-08 2007-07-12 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 直流ノード拡散領域の下に埋め込み酸化物を有さず、酸化物ホールを有する差別化soi構造
JP2015035618A (ja) * 2014-10-16 2015-02-19 三菱電機株式会社 半導体装置
US9276094B2 (en) 2008-11-13 2016-03-01 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

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