JPS62276868A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JPS62276868A JPS62276868A JP61119216A JP11921686A JPS62276868A JP S62276868 A JPS62276868 A JP S62276868A JP 61119216 A JP61119216 A JP 61119216A JP 11921686 A JP11921686 A JP 11921686A JP S62276868 A JPS62276868 A JP S62276868A
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-
- 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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- H01L27/092—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 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
- H01L27/0925—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 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 comprising an N-well only in the substrate
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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】
3、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路装置に関し、特に、相補型電
界効果トランジスタ(以下、0MO5という)を有する
半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するもの
である。
界効果トランジスタ(以下、0MO5という)を有する
半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するもの
である。
低消費電力化に優れた半導体集積回路装置として、nチ
ャネルMISFETとPチャネルMISFETとで構成
された0MO5が知られている。
ャネルMISFETとPチャネルMISFETとで構成
された0MO5が知られている。
0MO5は、n型(又はP型)半導体基板の主面部に、
それよりも不純物濃度が高いn型ウェル領域、P型ウェ
ル領域の夫々を構成する、所謂ダブルウェル構造を採用
する傾向にある。n型ウェル領域にはnチャネルMIS
FETが構成され、n型ウェル領域にはnチャネルMI
SFETが構成される。
それよりも不純物濃度が高いn型ウェル領域、P型ウェ
ル領域の夫々を構成する、所謂ダブルウェル構造を採用
する傾向にある。n型ウェル領域にはnチャネルMIS
FETが構成され、n型ウェル領域にはnチャネルMI
SFETが構成される。
ダブルウェル構造を採用する0MO5は、ウェル領域の
不純物濃度が高いので、ソース領域、ドレイン領域の夫
々からチャネル形成領域に形成される空乏領域の伸びを
低減することができる6つまり、MISFETの実効チ
ャネル長(ゲート長)を充分に確保し、短チャネル化を
図ることができるので、CMOSのs!!度を著しく向
上することができる特徴がある。また、n型、P型ウェ
ル領域の夫々の不純物濃度を独立的に制御できるので、
pチャネル、nチャネルMISFETの夫々の特性を独
立的に最適化することができる等1種々の特徴がある。
不純物濃度が高いので、ソース領域、ドレイン領域の夫
々からチャネル形成領域に形成される空乏領域の伸びを
低減することができる6つまり、MISFETの実効チ
ャネル長(ゲート長)を充分に確保し、短チャネル化を
図ることができるので、CMOSのs!!度を著しく向
上することができる特徴がある。また、n型、P型ウェ
ル領域の夫々の不純物濃度を独立的に制御できるので、
pチャネル、nチャネルMISFETの夫々の特性を独
立的に最適化することができる等1種々の特徴がある。
なお、ダブルウェル構造を採用する0MO8については
、例えば、日経エレクトロニクス、1985年12月3
0日号、ρ117〜ρ145に記載されている。
、例えば、日経エレクトロニクス、1985年12月3
0日号、ρ117〜ρ145に記載されている。
本発明者は、ダブルウェル構造を採用するCMO8、特
に、記憶機能を有する半導体集積回路装置の特性試験及
びその検討を行った結果、次の問題点が生じることを見
出した。
に、記憶機能を有する半導体集積回路装置の特性試験及
びその検討を行った結果、次の問題点が生じることを見
出した。
紫外線消去型の不揮発性記憶機能を有する半導体集積回
路装置(以下、EFROM)にダブルウェル構造を採用
した場合、メモリセルはP型ウェル領域に構成される。
路装置(以下、EFROM)にダブルウェル構造を採用
した場合、メモリセルはP型ウェル領域に構成される。
EPROMのメモリセルは、フローティングゲート電極
を有する、nチャネル型の電界効果トランジスタで構成
されている。P型つニル領域は、前述のように、p型半
導体基板に比べて、不純物濃度が1桁程度高く構成され
ている。このため、電界効果トランジスタ(メモリセル
)のソース領域、ドレイン領域の夫々に付加される寄生
容量が増大するので、メモリセルに書込まれた” 1
”又は+n Orr情報の読出動作速度が低下する。つ
まり、P型ウェル領域の不純物濃度が単一であるため、
集積度が向上できる反面、EPROMの動作速度が低下
してしまう。
を有する、nチャネル型の電界効果トランジスタで構成
されている。P型つニル領域は、前述のように、p型半
導体基板に比べて、不純物濃度が1桁程度高く構成され
ている。このため、電界効果トランジスタ(メモリセル
)のソース領域、ドレイン領域の夫々に付加される寄生
容量が増大するので、メモリセルに書込まれた” 1
”又は+n Orr情報の読出動作速度が低下する。つ
まり、P型ウェル領域の不純物濃度が単一であるため、
集積度が向上できる反面、EPROMの動作速度が低下
してしまう。
本発明の目的は、CMOSを有する半導体集積回路装置
を構成する各半導体素子又は各回路の電気的特性の最適
化を図ることが可能な技術を提供することにある。
を構成する各半導体素子又は各回路の電気的特性の最適
化を図ることが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、CMOSを有する半導体集積回路
装置において、高集積化を図ると共に。
装置において、高集積化を図ると共に。
動作速度の高速化を図ることが可能な技術を提供するこ
とにある。
とにある。
本発明の他の目的は、記憶機能を有する半導体集積回路
装置において、前記目的を達成すると共に、各回路のレ
イアウトの最適化を図ることが可能な技術を提供するこ
とにある。
装置において、前記目的を達成すると共に、各回路のレ
イアウトの最適化を図ることが可能な技術を提供するこ
とにある。
本発明の他の目的は、出力段回路を有する半導体集積回
路装置において、前記目的を達成すると共に、出力段回
路の駆動能力を向上することが可能な技術を提供するこ
とにある。
路装置において、前記目的を達成すると共に、出力段回
路の駆動能力を向上することが可能な技術を提供するこ
とにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は1本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
本願において開示される発明のうち1代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
CIVI OSを有する半導体集積回路装置において、
第1チャネル型の第1電界効果トランジスタを、第1導
電型の半導体基板に設け、前記第1電界効果トランジス
タと同一の第1チャネル型の第2電界効果トランジスタ
を、前記半導体基板と同一の第1導電型でかつ実質的な
不純物濃度が異なるウェル領域に設ける。
第1チャネル型の第1電界効果トランジスタを、第1導
電型の半導体基板に設け、前記第1電界効果トランジス
タと同一の第1チャネル型の第2電界効果トランジスタ
を、前記半導体基板と同一の第1導電型でかつ実質的な
不純物濃度が異なるウェル領域に設ける。
上記した手段によれば、前記半導体基板5ウエル領域の
夫々の不純物濃度を独立に最適化することができるので
、第1、第2電界効果トランジスタの夫々の電気的特性
を独立に最適化することができる。
夫々の不純物濃度を独立に最適化することができるので
、第1、第2電界効果トランジスタの夫々の電気的特性
を独立に最適化することができる。
以下、本発明の構成について、CMOSを有するEPR
OMに本発明を適用した一実施例とともに説明する。
OMに本発明を適用した一実施例とともに説明する。
なお、企図において、同一の機能を有するものは同一の
符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
本発明の一実施例であるCMOSを有するEPROMを
第1図(概略平面図)で示す。
第1図(概略平面図)で示す。
EPROMは、第1図に示すように、外周部に複数の外
部端子(ボンディングN6ツト)1が複数配置されてい
る。
部端子(ボンディングN6ツト)1が複数配置されてい
る。
外部端子1の近傍には、EPROMの周辺回路を構成し
、アドレス信号、データ信号、各種タイミング制御信号
の入出力を行う入出力回路2が設けられている。入出力
回路2は、アドレスバッファ、データ入力及び出カバソ
ファを含む。メモリセルアレイ3を構成する行列状に配
置された複数のメモリセルのうち一つを選択するために
デコーダ回路4が設けられる。なお、メモリセルアレイ
3はセンスアンプ回路(図示しない)を含む。メモリセ
ルアレイ3以外の回路つまりデコーダ回路4゜入出力回
路2、センスアンプ回路等は、EFROMの周辺回路を
構成している。
、アドレス信号、データ信号、各種タイミング制御信号
の入出力を行う入出力回路2が設けられている。入出力
回路2は、アドレスバッファ、データ入力及び出カバソ
ファを含む。メモリセルアレイ3を構成する行列状に配
置された複数のメモリセルのうち一つを選択するために
デコーダ回路4が設けられる。なお、メモリセルアレイ
3はセンスアンプ回路(図示しない)を含む。メモリセ
ルアレイ3以外の回路つまりデコーダ回路4゜入出力回
路2、センスアンプ回路等は、EFROMの周辺回路を
構成している。
メモリセルアレイ3は、EPROMの中央部に例えば2
マツトに分割された構成で配置されている。
マツトに分割された構成で配置されている。
次に、EPROMを構成する半導体素子の具体的な構成
について、第2図(要部断面図)を用いて説明する。第
2図は、左側にEPROMのメモリセルQm、中央部に
周辺回路を構成するnチャネルM I S F E T
Q n、右側に周辺回路を構成するPチャネルMIS
FETQPを夫々示しである。
について、第2図(要部断面図)を用いて説明する。第
2図は、左側にEPROMのメモリセルQm、中央部に
周辺回路を構成するnチャネルM I S F E T
Q n、右側に周辺回路を構成するPチャネルMIS
FETQPを夫々示しである。
第2図において、5は単結晶シリコンからなるP−型の
半導体基板である。半導体基板5は、主に、メモリセル
Qmを構成する領域すなわちメモリセルアレイ3又は入
出力回路2の出力段回路を構成する領域等として使用さ
れる。この半導体基板5は、例えば、10” [at
、oms/am’コ程度の不純物濃度で構成されている
。
半導体基板である。半導体基板5は、主に、メモリセル
Qmを構成する領域すなわちメモリセルアレイ3又は入
出力回路2の出力段回路を構成する領域等として使用さ
れる。この半導体基板5は、例えば、10” [at
、oms/am’コ程度の不純物濃度で構成されている
。
nチャネルM I 5FETQn形成領域の半導体基板
5の主面部にはP型ウェル領域6、Pチャネル領域 5
FETQp形成領域の半導体基板5の主面部にはn型ウ
ェル領域7が夫々設けられている。
5の主面部にはP型ウェル領域6、Pチャネル領域 5
FETQp形成領域の半導体基板5の主面部にはn型ウ
ェル領域7が夫々設けられている。
P型ウェル領域6は、主として、デコーダ回路4等の周
辺回路を構成するMI S FETQn形成領域として
使用される。このP型ウェル領域6は、半導体基板5よ
りも高い不純物濃度5例えば、10” [aシoms
/cm’ ]程度の不純物濃度で構成されている。
辺回路を構成するMI S FETQn形成領域として
使用される。このP型ウェル領域6は、半導体基板5よ
りも高い不純物濃度5例えば、10” [aシoms
/cm’ ]程度の不純物濃度で構成されている。
n型ウェル領域7は、主として、デコーダ回路4等の周
辺回路を構成するMISFETQP形成領域として使用
される。このn型ウェル領域7は、p型ウェル領域6と
同様に、半導体基板5よりも高い不純物濃度、例えば、
10” [aLoms/cm’コ程度の不純物濃度
で構成されている。
辺回路を構成するMISFETQP形成領域として使用
される。このn型ウェル領域7は、p型ウェル領域6と
同様に、半導体基板5よりも高い不純物濃度、例えば、
10” [aLoms/cm’コ程度の不純物濃度
で構成されている。
つまり、EFROMは、所謂シングルウェル構造と所謂
ダブルウェル構造との両者を合せ持った構造でCMOS
が構成されている。シングルウェル構造が、p−型の半
導体基板5とn型ウェル領域7とで構成され、ダブルウ
ェル構造が、P型ウェル領域6とn型ウェル領域7とで
構成されているとみなすことができる。
ダブルウェル構造との両者を合せ持った構造でCMOS
が構成されている。シングルウェル構造が、p−型の半
導体基板5とn型ウェル領域7とで構成され、ダブルウ
ェル構造が、P型ウェル領域6とn型ウェル領域7とで
構成されているとみなすことができる。
半導体素子形成領域間の半導体基板5.p型ウェル領域
6、n型ウェル領域7の夫々の主面上には、フィールド
絶縁膜8が設けられている。半導体素子形成領域の半導
体基板5.p型ウェル領域6の主面部であって、フィー
ルド絶縁膜8の下部には、P型のチャネルストッパ領域
9が設けられている。チャネルストッパ領域9は、特に
、寄生チャネルが形成され易いP−型の半導体基板5.
p型ウェル領域6の夫々に設けられている。このチ
ャネルストッパ領域9は、p型ウェル領域6よりも高い
不純物濃度で構成されている。前記フィールド絶縁膜8
、チャネルストッパ領域9の夫々は。
6、n型ウェル領域7の夫々の主面上には、フィールド
絶縁膜8が設けられている。半導体素子形成領域の半導
体基板5.p型ウェル領域6の主面部であって、フィー
ルド絶縁膜8の下部には、P型のチャネルストッパ領域
9が設けられている。チャネルストッパ領域9は、特に
、寄生チャネルが形成され易いP−型の半導体基板5.
p型ウェル領域6の夫々に設けられている。このチ
ャネルストッパ領域9は、p型ウェル領域6よりも高い
不純物濃度で構成されている。前記フィールド絶縁膜8
、チャネルストッパ領域9の夫々は。
半導体素子間を電気的に分離するように構成されている
。
。
EPROMのメモリセルQmは、フィールド絶縁膜8で
囲まれた領域内の半導体基板5の主面部に電界効果トラ
ンジスタで設けられている。すなわち、メモリセルQm
は、半導体基板5に形成され、ゲート絶縁膜11、フロ
ーティングゲート電極12、ゲート絶縁膜13.コント
ロールゲート電極14、ソース又はドレイン領域である
一対のn型の半導体領域15と一対のrl”型の半導体
領域17で構成されている。
囲まれた領域内の半導体基板5の主面部に電界効果トラ
ンジスタで設けられている。すなわち、メモリセルQm
は、半導体基板5に形成され、ゲート絶縁膜11、フロ
ーティングゲート電極12、ゲート絶縁膜13.コント
ロールゲート電極14、ソース又はドレイン領域である
一対のn型の半導体領域15と一対のrl”型の半導体
領域17で構成されている。
EPROMのnチャネルMISFETQnは。
p型ウェル領域6に形成され、ゲート絶縁膜13゜ゲー
ト電極14、ソース又はドレイン領域である一対のn型
の半導体領域15と一対のrl’型の半導体領域17で
構成されている。
ト電極14、ソース又はドレイン領域である一対のn型
の半導体領域15と一対のrl’型の半導体領域17で
構成されている。
EPROMのPチャネルMISFETQPは。
n型ウェル領域7に形成され、p型の半導体領域10、
ゲート絶縁膜13.ゲート電極14.ソース又はドレイ
ン領域である一対のP゛型の半導体領域18で構成され
ている。
ゲート絶縁膜13.ゲート電極14.ソース又はドレイ
ン領域である一対のP゛型の半導体領域18で構成され
ている。
前記半導体基板5はメモリセルQm、p型ウェル領域6
はMISFETQn、p型の半導体領域10及び11型
ウエル領域7はMISFETQpの夫々のチャネル形成
領域として使用される。Pチャネル型MISFETQP
のチャネル領域にはP型半導体領域10が形成されてい
るが、ゲート電極14がn型不純物が高濃度に導入され
た多結晶シリコン層を含んでいるので、MISFETQ
pはエンハンスメント型とされる。領域10は、例えば
、M I S F E T Q m又はQnのしさい値
雷圧を所望の値にするために行うP型不純物(ボロン)
のイオン打込み工程において、該P型不純物を導入する
ことによって形成することができる。領域10の存在に
よって、ドレイン領域端での電界を緩和することができ
る。
はMISFETQn、p型の半導体領域10及び11型
ウエル領域7はMISFETQpの夫々のチャネル形成
領域として使用される。Pチャネル型MISFETQP
のチャネル領域にはP型半導体領域10が形成されてい
るが、ゲート電極14がn型不純物が高濃度に導入され
た多結晶シリコン層を含んでいるので、MISFETQ
pはエンハンスメント型とされる。領域10は、例えば
、M I S F E T Q m又はQnのしさい値
雷圧を所望の値にするために行うP型不純物(ボロン)
のイオン打込み工程において、該P型不純物を導入する
ことによって形成することができる。領域10の存在に
よって、ドレイン領域端での電界を緩和することができ
る。
ゲート絶1黛膜11.13の夫々は、例えば、熱酸化で
形成した酸化シリコン膜で構成する。
形成した酸化シリコン膜で構成する。
フローティングゲート電極12は、メモリセルQmの情
報″1′″ II Oggとなるホットキャリア(電子
)を保持し、電界効果トランジスタのしきい値電圧を制
御するように構成されている。このフローティングゲー
ト電極12は、例えば、抵抗値を低減する不純物(例え
ば、P、As)が導入された多結晶シリコン膜で構成さ
れている。
報″1′″ II Oggとなるホットキャリア(電子
)を保持し、電界効果トランジスタのしきい値電圧を制
御するように構成されている。このフローティングゲー
ト電極12は、例えば、抵抗値を低減する不純物(例え
ば、P、As)が導入された多結晶シリコン膜で構成さ
れている。
コントロールゲート電極14及びゲート電極14は、多
結晶シリコン膜上に高融点全屈シリサイド(MoSi□
、TiSi2.TaSi2.WSi2)膜が設けられた
複合膜(ポリサイド膜)で構成する。多結晶シリコン膜
には、抵抗値を低減するn型不純物(リン又はヒ素)が
高濃度(例えば固容度以上)に導入され、n型化されて
いる。また、ゲート電極14は、単層の多結晶シリコン
膜、高融点金属シリサイド膜、高融点金i(Mo、Ti
、Ta、W)膜、或は多結晶シリコン膜上に高融点金運
膜を重ね合わせた複合膜で構成する。コントロールゲー
ト電極14、ゲート電極14の夫々、ゲート絶縁膜13
の夫々は、同一製造工程で形成されるようになっている
。また、コントロールゲート電極14は、メモリセルア
レイ3を所定方向に延在するワード線と一体に構成され
ている。
結晶シリコン膜上に高融点全屈シリサイド(MoSi□
、TiSi2.TaSi2.WSi2)膜が設けられた
複合膜(ポリサイド膜)で構成する。多結晶シリコン膜
には、抵抗値を低減するn型不純物(リン又はヒ素)が
高濃度(例えば固容度以上)に導入され、n型化されて
いる。また、ゲート電極14は、単層の多結晶シリコン
膜、高融点金属シリサイド膜、高融点金i(Mo、Ti
、Ta、W)膜、或は多結晶シリコン膜上に高融点金運
膜を重ね合わせた複合膜で構成する。コントロールゲー
ト電極14、ゲート電極14の夫々、ゲート絶縁膜13
の夫々は、同一製造工程で形成されるようになっている
。また、コントロールゲート電極14は、メモリセルア
レイ3を所定方向に延在するワード線と一体に構成され
ている。
高濃度(n”型)の半導体領域17.高濃度(p’型)
の半導体領域18の夫々は、メモリセルQm、MI S
FETQn、MI 5FETQpの夫々のソース領域
又はドレイン領域を構成するようになっている。半導体
領域17.18の夫々は、フローティングゲートff電
極12及びコントロールゲート電極14又はゲート電極
14の夫々の側部に設けられた不純物導入用マスク16
に対して自己整合的に構成される。
の半導体領域18の夫々は、メモリセルQm、MI S
FETQn、MI 5FETQpの夫々のソース領域
又はドレイン領域を構成するようになっている。半導体
領域17.18の夫々は、フローティングゲートff電
極12及びコントロールゲート電極14又はゲート電極
14の夫々の側部に設けられた不純物導入用マスク16
に対して自己整合的に構成される。
低濃度(n型)の半導体領域15は、メモリセルQm、
M r S F E TQ nの夫々の形成領域にお
いて、高濃度(n゛型)の半導体領域17とチャネル形
成領域との間の半導体基板5、p型ウェル領域6の夫々
の主面部に設けられている。半導体領域15は、高濃度
の半導体領域17のチャネル形成領域側の不純物濃度を
低濃度にするL D D (L ihgtly D o
ped D rain)部を構成するようになっている
。
M r S F E TQ nの夫々の形成領域にお
いて、高濃度(n゛型)の半導体領域17とチャネル形
成領域との間の半導体基板5、p型ウェル領域6の夫々
の主面部に設けられている。半導体領域15は、高濃度
の半導体領域17のチャネル形成領域側の不純物濃度を
低濃度にするL D D (L ihgtly D o
ped D rain)部を構成するようになっている
。
すなわち、低濃度の半導体領域15は、LDD構造の電
界効果トランジスタ(メモリセルQ m )、LDD4
+’f造のMISFETQnを構成するようになってい
る。
界効果トランジスタ(メモリセルQ m )、LDD4
+’f造のMISFETQnを構成するようになってい
る。
LDD構造の電界効果トランジスタQm、MIS F
ET Q nの夫々は、ソース領域及びドレイン領域(
半導体領域17)のn型不純物がチャネル形成領域側へ
拡散する距!(回り込み)を半導体領域15(LDD部
)で小さくシ、実効チャネル長を充分に確保することが
できる。これによって、短チャネル効果を防止すること
ができるので、メモリセルQm、 M I S F E
TQ nの夫々の占有面積を縮小し、EPROMの集
積度を向上することができる。
ET Q nの夫々は、ソース領域及びドレイン領域(
半導体領域17)のn型不純物がチャネル形成領域側へ
拡散する距!(回り込み)を半導体領域15(LDD部
)で小さくシ、実効チャネル長を充分に確保することが
できる。これによって、短チャネル効果を防止すること
ができるので、メモリセルQm、 M I S F E
TQ nの夫々の占有面積を縮小し、EPROMの集
積度を向上することができる。
このように、EFROMのメモリセルQmを構成する電
界効果トランジスタをp−型半導体基板5に設け、MI
SFETQnを半導体基板5と異なる不純物濃度のp型
ウェル領域6に設けることにより、P型半導体基板5、
p型ウェル領域6の夫夫の不純物濃度を独立に最適化す
ることができるので、電界効果トランジスタ、M I
5FETQnの夫々の電気的特性を最適化することがで
きる。
界効果トランジスタをp−型半導体基板5に設け、MI
SFETQnを半導体基板5と異なる不純物濃度のp型
ウェル領域6に設けることにより、P型半導体基板5、
p型ウェル領域6の夫夫の不純物濃度を独立に最適化す
ることができるので、電界効果トランジスタ、M I
5FETQnの夫々の電気的特性を最適化することがで
きる。
つまり、メモリセルQmを構成する電界効果トランジス
タは、p型ウェル領域6よりも低濃度の半導体基板5に
設けられ、ソース領域又はドレイン領域として使用され
るrl”型の半導体領域17と半導体基板5とのpn接
合容量を低減することができるので、特に、情報の読出
動作速度の高速化を図ることができる。しかも、電界効
果トランジスタ(メモリセルQm)は1周辺回路のM
I S F ET Q nのチャネル幅(ゲート幅)に
比べてかなり小さな寸法で構成されているので、短チャ
ネル効果を生じにくい。すなわち、電界効果トランジス
タは、実効チャネル長を充分に確保し、占有面積を縮小
し易い構造で構成されている。
タは、p型ウェル領域6よりも低濃度の半導体基板5に
設けられ、ソース領域又はドレイン領域として使用され
るrl”型の半導体領域17と半導体基板5とのpn接
合容量を低減することができるので、特に、情報の読出
動作速度の高速化を図ることができる。しかも、電界効
果トランジスタ(メモリセルQm)は1周辺回路のM
I S F ET Q nのチャネル幅(ゲート幅)に
比べてかなり小さな寸法で構成されているので、短チャ
ネル効果を生じにくい。すなわち、電界効果トランジス
タは、実効チャネル長を充分に確保し、占有面積を縮小
し易い構造で構成されている。
さらに、半導体基板5は、p型ウェル領域6に対して独
立に不純物濃度を最適化することができるので、電界効
果トランジスタ(メモリセルQm)のドレイン領域(半
導体領域15.17)近傍の電界強度を独立に最適化す
ることができる。すなわち、メモリセルQmは、ドレイ
ン領域近傍の電界強度を最適化し、ホットキャリア(電
子)の発生量を増加することができるので、情報の書込
動作速度の高速化を図ることができる。
立に不純物濃度を最適化することができるので、電界効
果トランジスタ(メモリセルQm)のドレイン領域(半
導体領域15.17)近傍の電界強度を独立に最適化す
ることができる。すなわち、メモリセルQmは、ドレイ
ン領域近傍の電界強度を最適化し、ホットキャリア(電
子)の発生量を増加することができるので、情報の書込
動作速度の高速化を図ることができる。
また、周辺回路を構成するM I 5FETQnは。
半導体基板5よりも高濃度のp型半導体領域6に設けら
れ、ソース領域又はドレイン領域として使用されるn゛
型の半導体領域17又は半導体領域15(LDD部)か
らチャネル形成領域側に形成される空乏領域の伸びを低
減することができる。すなわち、MISFETQnは、
短チャネル効果を防止し、実効チャネル長を充分に確保
することができるので、その占有面積を縮小し、集積度
を向上することができる。これは、MISFETQnだ
けでなく、n型ウェル領域7に設けられたPチャネルM
I S FETQpについても同様である。
れ、ソース領域又はドレイン領域として使用されるn゛
型の半導体領域17又は半導体領域15(LDD部)か
らチャネル形成領域側に形成される空乏領域の伸びを低
減することができる。すなわち、MISFETQnは、
短チャネル効果を防止し、実効チャネル長を充分に確保
することができるので、その占有面積を縮小し、集積度
を向上することができる。これは、MISFETQnだ
けでなく、n型ウェル領域7に設けられたPチャネルM
I S FETQpについても同様である。
特に、デコーダ回路4、センスアンプ回路(図示してい
ない)等の周辺回路は、MISFETQn及びMISF
ETQPからなるダブルウェル構造のCMOSで構成す
るので、個々の半導体素子又は回路サイズを小さくする
ことができる。すなわち1周辺回路は、メモリセルアレ
イ3を延在するデータ線間隔、ワード線間隔に対応する
サイズで構成することができる。このメモリセルアレイ
3内のデータ線間隔、ワード線間隔に対応して、周辺回
路の半導体素子又は回路のサイズを縮小できることは、
メモリセルアレイ3と周辺回路とのレイアウトの最適化
を図ることができる。
ない)等の周辺回路は、MISFETQn及びMISF
ETQPからなるダブルウェル構造のCMOSで構成す
るので、個々の半導体素子又は回路サイズを小さくする
ことができる。すなわち1周辺回路は、メモリセルアレ
イ3を延在するデータ線間隔、ワード線間隔に対応する
サイズで構成することができる。このメモリセルアレイ
3内のデータ線間隔、ワード線間隔に対応して、周辺回
路の半導体素子又は回路のサイズを縮小できることは、
メモリセルアレイ3と周辺回路とのレイアウトの最適化
を図ることができる。
EPROMの構造上或は製造上、メモリセルアレイ3(
メモリセルQm)は半導体基板5で構成しくシングルウ
ェル構造を採用し)、周辺回路の略全域をP型ウェル領
域6で構成(ダブルウェル構造を採用)することが有利
である。すなわち、比較的大面積でブロック的に′シン
グルウェル構造、ダブルウェル構造の夫々を構成するこ
とにより、半導体基板5とP型ウェル領域6又はn型ウ
ェル領域7との分離領域の占有面積を縮小し、集積度を
向上することができる。
メモリセルQm)は半導体基板5で構成しくシングルウ
ェル構造を採用し)、周辺回路の略全域をP型ウェル領
域6で構成(ダブルウェル構造を採用)することが有利
である。すなわち、比較的大面積でブロック的に′シン
グルウェル構造、ダブルウェル構造の夫々を構成するこ
とにより、半導体基板5とP型ウェル領域6又はn型ウ
ェル領域7との分離領域の占有面積を縮小し、集積度を
向上することができる。
また、第3図(EPROMの出力部の等価回路図)に示
すように、入出力回路2の出力段回路は、比較的小面積
で部分的に設けられたP型半導体基板5に構成する。つ
まり、出力段回路は、2つのエンハンスメント型のnチ
ャネルMXSFETQr++、Qn2からなるインバー
タ回路(E/E型イレインバー5回路半導体基板5に設
けて構成される。V c cは電′rA電圧(例えば1
回路の動作電圧5 [Vコ)、V s sは基1?!電
圧(例えば9回路の接地電位0 [V] )である。出
力段回路の前段回路のnチャネルM I 5FETQn
3+ Qn4は、p型ウェル領域6に構成する。なお、
pチャネルMISFETQPは、n型つェル領Vc7に
形成する。つまり、前段回路は、ダブルウェル構造で構
成されたMISFETQn、QpからなるCMOSイン
バータ回路で構成される。
すように、入出力回路2の出力段回路は、比較的小面積
で部分的に設けられたP型半導体基板5に構成する。つ
まり、出力段回路は、2つのエンハンスメント型のnチ
ャネルMXSFETQr++、Qn2からなるインバー
タ回路(E/E型イレインバー5回路半導体基板5に設
けて構成される。V c cは電′rA電圧(例えば1
回路の動作電圧5 [Vコ)、V s sは基1?!電
圧(例えば9回路の接地電位0 [V] )である。出
力段回路の前段回路のnチャネルM I 5FETQn
3+ Qn4は、p型ウェル領域6に構成する。なお、
pチャネルMISFETQPは、n型つェル領Vc7に
形成する。つまり、前段回路は、ダブルウェル構造で構
成されたMISFETQn、QpからなるCMOSイン
バータ回路で構成される。
このように、入出力回路2のE/E型イレインバー5回
路n= 、Qn2)からなる出力段回路を、p型ウェル
領域6よりも低濃度のP−型半導体基板5に構成するこ
とにより、その基板効果定数を小さくすることができる
ので、MISFETQn、。
路n= 、Qn2)からなる出力段回路を、p型ウェル
領域6よりも低濃度のP−型半導体基板5に構成するこ
とにより、その基板効果定数を小さくすることができる
ので、MISFETQn、。
Q n 2のしきい値電圧を小さくすることができる。
しきい値電圧を小さくすることによって、出力段回路の
出力信号レベルを向上することができるので、動作速度
の高速化を図ることができ、又駆動能力を向上すること
ができる。
出力信号レベルを向上することができるので、動作速度
の高速化を図ることができ、又駆動能力を向上すること
ができる。
特に、出力段回路を半導体基板5で構成することは、基
板バイアスを印加する(半導体基板5に負のバックバイ
アス電圧V、 8=−2,5〜−3,5[V]を印加す
る)EPROMに有効である。また、出力段回路は、E
/E型イレインバー5回路ち、基板バイアス電圧VQ9
が実効的に印加されるM r S F E T Q n
2だけを半導体基板5に構成してもよい。また、出力
段回路に限定されず、出力信号レベルを向上したい半導
体素子、例えば電圧Vccより低い低電源電圧によって
駆動される回路は、その基板として低濃度の半導体基板
5を積極的に使用することが望ましい。
板バイアスを印加する(半導体基板5に負のバックバイ
アス電圧V、 8=−2,5〜−3,5[V]を印加す
る)EPROMに有効である。また、出力段回路は、E
/E型イレインバー5回路ち、基板バイアス電圧VQ9
が実効的に印加されるM r S F E T Q n
2だけを半導体基板5に構成してもよい。また、出力
段回路に限定されず、出力信号レベルを向上したい半導
体素子、例えば電圧Vccより低い低電源電圧によって
駆動される回路は、その基板として低濃度の半導体基板
5を積極的に使用することが望ましい。
前記メモリセルQm、MI 5FETQn、Qp等の半
導体素子は、その上部に層間絶縁膜19が設けられてい
る。眉間絶縁膜19には、所定の半導体領域17.18
上部の層間絶縁膜19が除去され、接続孔20が設けら
れている。
導体素子は、その上部に層間絶縁膜19が設けられてい
る。眉間絶縁膜19には、所定の半導体領域17.18
上部の層間絶縁膜19が除去され、接続孔20が設けら
れている。
メモリセルQm、MISFETQn、Qpの半導体領域
17.18の夫々には、接続孔2oを通して1M間絶縁
膜19上を延在する配線21が電気的に接続されている
。配線21は、例えば、アルミニウム膜又は所定の添加
物(Si、 Cu)を含有するアルミニウム膜で構成す
る。メモリセルQmに接続されろ配線21は、メモリセ
ルアレイ3内を延在するデータ線として使用され、MI
SFETQn、Qpに接続される配線21は、基準電圧
配線、電源電圧配線、信号伝達配線等に使用される。
17.18の夫々には、接続孔2oを通して1M間絶縁
膜19上を延在する配線21が電気的に接続されている
。配線21は、例えば、アルミニウム膜又は所定の添加
物(Si、 Cu)を含有するアルミニウム膜で構成す
る。メモリセルQmに接続されろ配線21は、メモリセ
ルアレイ3内を延在するデータ線として使用され、MI
SFETQn、Qpに接続される配線21は、基準電圧
配線、電源電圧配線、信号伝達配線等に使用される。
以上、本発明者によってなされた発明を前記実施例に基
づき具体的に説明したが、本発明は、前記一実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて1種々変形し得ることは勿論である。
づき具体的に説明したが、本発明は、前記一実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて1種々変形し得ることは勿論である。
例えば、本発明は、EPROMの情報の書込動作に使用
される高耐圧M I S FETを、接合耐圧を向上す
るために、低濃度の半導体基板に設けてもよい。
される高耐圧M I S FETを、接合耐圧を向上す
るために、低濃度の半導体基板に設けてもよい。
また、本発明は、n型ウェル領域7を、異なる不純物濃
度の複数のn型ウェル領域に分割してもよい、さらに1
本発明は、p−型半導体基板5又はp型ウェル領域6を
異なる不純物濃度の複数の領域に分割してもよい。
度の複数のn型ウェル領域に分割してもよい、さらに1
本発明は、p−型半導体基板5又はp型ウェル領域6を
異なる不純物濃度の複数の領域に分割してもよい。
また1本発明は、マスクROM、ffi気的消去が可能
な不揮発性記憶機能を有する半導体集積回路装置I(E
EPROM)、DRAM、SRA’M等ノ記憶機能を有
する半導体集積回路装置に適用することができる。特に
、SRAM等の複数の半導体素子でメモリセルを構成す
る場合には、メモリセルを構成する夫々の半導体素子を
、同一導電型で異なる不純物濃度の領域に夫々設けても
よい。具体的には、SRAMのメモリセルを構成する転
送用nチャネルM I S FETを低濃度のP型半導
体基板に設け、駆動用nチャネルM I S FETを
高濃度のp型ウェル領域に設けてもよい。また、本発明
は、SRAMのメモリセルを低濃度のp型半導体基板に
設け、デコーダ回路に接続されるYスイッチ用nチャネ
ルMISFETを高濃度のP型ウェル領域に設けてもよ
い。つまり、半導体集積回路装置を構成する各半導体素
子又は各回路は、目的に応じた最適な不純物濃度の領域
に構成すればよい。
な不揮発性記憶機能を有する半導体集積回路装置I(E
EPROM)、DRAM、SRA’M等ノ記憶機能を有
する半導体集積回路装置に適用することができる。特に
、SRAM等の複数の半導体素子でメモリセルを構成す
る場合には、メモリセルを構成する夫々の半導体素子を
、同一導電型で異なる不純物濃度の領域に夫々設けても
よい。具体的には、SRAMのメモリセルを構成する転
送用nチャネルM I S FETを低濃度のP型半導
体基板に設け、駆動用nチャネルM I S FETを
高濃度のp型ウェル領域に設けてもよい。また、本発明
は、SRAMのメモリセルを低濃度のp型半導体基板に
設け、デコーダ回路に接続されるYスイッチ用nチャネ
ルMISFETを高濃度のP型ウェル領域に設けてもよ
い。つまり、半導体集積回路装置を構成する各半導体素
子又は各回路は、目的に応じた最適な不純物濃度の領域
に構成すればよい。
また1本発明は、記憶機能を有する半導体集積回路装置
に限定されず、論理機能を有する半導体集積回路装置等
、広く応用することができる。
に限定されず、論理機能を有する半導体集積回路装置等
、広く応用することができる。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得ることができる効果を簡単に説明すれば、次のと
おりである。
って得ることができる効果を簡単に説明すれば、次のと
おりである。
CMOSを有する半導体集積回路装置において。
第1チャネル型の第1電界効果トランジスタを、第1導
電型の第1半導体領域に設け、前記第1電界効果トラン
ジスタと同一の第1チャネル型の第2電界効果トランジ
スタを、前記第1半導体領域と同一の第1導電型でかつ
実質的な不純物濃度が異なる第2半導体領域に設けるこ
とにより、前記第1.第2半導体領域の夫々の不純物濃
度を独立に最適化することができるので、第1、第2電
界効果トランジスタの夫々の電気的特性を独立に最適化
することができる。
電型の第1半導体領域に設け、前記第1電界効果トラン
ジスタと同一の第1チャネル型の第2電界効果トランジ
スタを、前記第1半導体領域と同一の第1導電型でかつ
実質的な不純物濃度が異なる第2半導体領域に設けるこ
とにより、前記第1.第2半導体領域の夫々の不純物濃
度を独立に最適化することができるので、第1、第2電
界効果トランジスタの夫々の電気的特性を独立に最適化
することができる。
また、CMOSを有する記憶機能を備えた半導体集積回
路装置において、メモリセルを構成する電界効果トラン
ジスタを、第1導電型の第1半導体領域に設け、周辺回
路を構成する電界効果トランジスタを、前記第1半導体
領域と同一の第11電型でかつ実質的に不純物濃度が高
い第2半導体領域に設けることにより、前記メモリセル
の寄生容量を低減して動作速度の高速化を図ると共に。
路装置において、メモリセルを構成する電界効果トラン
ジスタを、第1導電型の第1半導体領域に設け、周辺回
路を構成する電界効果トランジスタを、前記第1半導体
領域と同一の第11電型でかつ実質的に不純物濃度が高
い第2半導体領域に設けることにより、前記メモリセル
の寄生容量を低減して動作速度の高速化を図ると共に。
前記電界効果トランジスタの短チャネル効果を防止して
集積度を向上することができる。
集積度を向上することができる。
また、CMOSを有する出力段回路を備えた半導体集積
回路装置において、出力段回路を構成する電界効果トラ
ンジスタを、第1導電型の第1半導体領域に設け、出力
段回路以外の回路を構成する電界効果トランジスタを、
前記第1半導体領域と同一の第1導電型でかつ実質的に
不純物濃度が高い第2半導体領域に設けることにより、
前記出力段回路の出力信号レベルを向上して動作速度の
高速化、又は駆動能力の向上を図ると共に、出力段回路
以外の回路の短チャネル効果を防止して集積度を向上す
ることができる。
回路装置において、出力段回路を構成する電界効果トラ
ンジスタを、第1導電型の第1半導体領域に設け、出力
段回路以外の回路を構成する電界効果トランジスタを、
前記第1半導体領域と同一の第1導電型でかつ実質的に
不純物濃度が高い第2半導体領域に設けることにより、
前記出力段回路の出力信号レベルを向上して動作速度の
高速化、又は駆動能力の向上を図ると共に、出力段回路
以外の回路の短チャネル効果を防止して集積度を向上す
ることができる。
第1図は、本発明の一実施例であるCMOSを有するE
FROMの概略平面図、 第2図は、EPROMの具体的な構成を示す要部断面図
。 第3図は、EPROMの出力部の等価回路図である。 図中、1・・・外部端子、2・・・入出力回路、3・・
・メモリセルアレイ、4・・・デコーダ回路、5・・・
半導体基板(第1半導体領域)、6,7・・・ウェル領
域(第2半導体領域)、10.15,17.18・・・
半導体領域、11.13・・・ゲート絶縁膜、12・・
・フローティングゲート電極、14・・・コントロール
ゲート電極又はゲート電極、19・・・層間絶縁膜、2
゜・・・接続孔、21・・・配線、Qm・・・メモリセ
ル(電界効果トランジスタ)、Qn、Qp・=MI 5
FET(電界効果トランジスタ)である。 、オい#、ヮよ4、Jll m s 、’:)ーン
FROMの概略平面図、 第2図は、EPROMの具体的な構成を示す要部断面図
。 第3図は、EPROMの出力部の等価回路図である。 図中、1・・・外部端子、2・・・入出力回路、3・・
・メモリセルアレイ、4・・・デコーダ回路、5・・・
半導体基板(第1半導体領域)、6,7・・・ウェル領
域(第2半導体領域)、10.15,17.18・・・
半導体領域、11.13・・・ゲート絶縁膜、12・・
・フローティングゲート電極、14・・・コントロール
ゲート電極又はゲート電極、19・・・層間絶縁膜、2
゜・・・接続孔、21・・・配線、Qm・・・メモリセ
ル(電界効果トランジスタ)、Qn、Qp・=MI 5
FET(電界効果トランジスタ)である。 、オい#、ヮよ4、Jll m s 、’:)ーン
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、相補型電界効果トランジスタを有する半導体集積回
路装置において、第1チャネル型の第1電界効果トラン
ジスタを、第1導電型の第1半導体領域に設け、前記第
1電界効果トランジスタと同一のチャネル型の第2電界
効果トランジスタを、前記第1半導体領域と同一の第1
導電型でかつ実質的な不純物濃度が異なる第2半導体領
域に設けたことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記第1半導体領域は半導体基板であり、前記第2
半導体領域はウェル領域であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の半導体集積回路装置。 3、前記第1半導体領域は半導体基板であり、前記第2
半導体領域は前記第1半導体領域よりも実質的な不純物
濃度が高いウェル領域であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項又は第2項に記載の半導体集積回路装置。 4、前記第1半導体領域はp型半導体基板であり、前記
第2半導体領域はp型ウェル領域であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項乃至第3項に記載の夫々の半導
体集積回路装置。 5、前記第1及び第2電界効果トランジスタは、nチャ
ネル型で構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項乃至第4項に記載の夫夫の半導体集積回路装置
。 6、相補型電界効果トランジスタを有する半導体集積回
路装置において、第1チャネル型の第1電界効果トラン
ジスタで構成されるメモリセルを、第1導電型の第1半
導体領域に設け、前記第1電界効果トランジスタと同一
のチャネル型の第2電界効果トランジスタで構成される
前記メモリセル以外の周辺回路を、前記第1半導体領域
と同一の第1導電型でかつ実質的な不純物濃度が異なる
第2半導体領域に設けたことを特徴とする半導体集積回
路装置。 7、前記第1半導体領域は半導体基板であり、前記第2
半導体領域は前記第1半導体領域よりも実質的な不純物
濃度が高いウェル領域であることを特徴とする特許請求
の範囲第6項に記載の半導体集積回路装置。 8、前記第1半導体領域はp型半導体基板であり、前記
第2半導体領域はp型ウェル領域であることを特徴とす
る特許請求の範囲第6項又は第7項に記載の半導体集積
回路装置。 9、前記第1及び第2電界効果トランジスタは、nチャ
ネル型で構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第6項乃至第8項に記載の夫夫の半導体集積回路装置
。 10、前記第1半導体領域は、メモリセルで構成される
メモリセルアレイの略全域若しくはその一部に設けられ
、前記第2半導体領域は、周辺回路の略全域若しくはそ
の一部に設けられていることを特徴とする特許請求の範
囲第6項乃至第9項に記載の夫々の半導体集積回路装置
。 11、前記メモリセルは、紫外線消去型の不揮発性記憶
機能を構成するメモリセルであることを特徴とする特許
請求の範囲第6項乃至第10項に記載の夫々の半導体集
積回路装置。 12、相補型電界効果トランジスタを有する半導体集積
回路装置において、第1チャネル型の第1電界効果トラ
ンジスタで構成される出力段回路を、第1導電型の第1
半導体領域に設け、前記第1電界効果トランジスタと同
一のチャネル型の第2電界効果トランジスタで構成され
る前記出力段回路以外の回路を、前記第1半導体領域と
同一の第1導電型でかつ実質的な不純物濃度が異なる第
2半導体領域に設けたことを特徴とする半導体集積回路
装置。 13、前記第1半導体領域は半導体基板であり、前記第
2半導体領域は前記第1半導体領域よりも実質的な不純
物濃度が高いウェル領域であることを特徴とする特許請
求の範囲第12項に記載の半導体集積回路装置。 14、前記第1半導体領域はp型半導体基板であり、前
記第2半導体領域はp型ウェル領域であることを特徴と
する特許請求の範囲第12項又は第13項に記載の夫々
の半導体集積回路装置。 15、前記第1及び第2電界効果トランジスタは、nチ
ャネル型で構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第12項乃至第14項に記載の夫々の半導体集積回
路装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61119216A JPS62276868A (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61119216A JPS62276868A (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62276868A true JPS62276868A (ja) | 1987-12-01 |
Family
ID=14755825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61119216A Pending JPS62276868A (ja) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62276868A (ja) |
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- 1986-05-26 JP JP61119216A patent/JPS62276868A/ja active Pending
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