JPS635554A - 相補形mos半導体装置 - Google Patents

相補形mos半導体装置

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JPS635554A
JPS635554A JP61149002A JP14900286A JPS635554A JP S635554 A JPS635554 A JP S635554A JP 61149002 A JP61149002 A JP 61149002A JP 14900286 A JP14900286 A JP 14900286A JP S635554 A JPS635554 A JP S635554A
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JP
Japan
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trench
semiconductor device
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regions
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JP61149002A
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Naomasa Oka
直正 岡
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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    • 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
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    • 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
    • H01L27/085Devices 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
    • H01L27/088Devices 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
    • H01L27/092Devices 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

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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、相補形M OS (CM OS )半導体
装置に関する。
〔背景技術〕
相補形MOS半導体装置は、高速動作、低動作電力など
の特徴があるため、特に脚光を浴びている。
近年、集積回路の高集積化に伴い、MOS型集積回路に
おいても種々の高集積化の試みが進められている。
第4図は、最も基本的な相補形MOS半導体装置の製造
工程の1例をあられす。図+alにみるように、N形(
100)面のシリコン基板51に熱酸化により厚み80
00人の酸化膜52を成長させ、レジスト膜の光蝕刻法
により形成したパターンをマスクとして、Pウェル領域
部53の酸化膜52をエツチングした後、その部分53
に熱酸化により厚み1000人の酸化膜54を成長させ
、酸化膜52をマスクとしてボロンをイオン注入し、熱
処理を行うことにより、Pウェル55を形成する。
つぎに、酸化膜52.54をエツチング除去した後、熱
酸化により酸化膜56を厚み8000人となるよう成長
させ、レジスト膜の光蝕刻法によす形成したパターンを
マスクとして、素子領域部(トランジスタ部)57.5
8の酸化膜56をエツチング除去する(図(b)参照)
引き続き、素子領域部57.58にゲート酸化膜59を
熱酸化により成長させ、ゲート電極膜として多結晶シリ
コン膜60を減圧CVD法などにより成長させた後、レ
ジスト膜の光蝕刻法により形成したパターンをマスクと
して、前記多結晶シリコン膜60をエツチングする(図
(C)参照)。
つぎに、N形シリコン基板51内のトランジスタ部57
に、レジスト膜により形成したパターンをマスクとして
P形不純物(たとえば、ボロンなど)をイオン注入しく
多結晶シリコン膜6oがある部分はこれでマスクされて
イオン注入されない)、Pウェル55内のトランジスタ
部58にN形不純物(たとえば、リンなど)をイオン注
入しく多結晶シリコン膜60がある部分はこれでマスク
されてイオン注入されない)、熱処理を行う(図(dl
参照)。
つぎに、減圧CVD法などにより、全面に中間絶縁膜6
1を成長させた後、N形シリコン基板51および多結晶
シリコン膜60とアルミニウム配線のコンタクト穴を、
レジスト膜の加工によるマスクを用いてエツチングによ
り形成し、引き続き、アルミニウム62を蒸着した後、
加工したレジスト膜をマスクとしてエツチングを行い、
配線パターンを形成する(図(e)参照)。
集積度の向上に伴い、パターン寸法の縮小化が−進むと
、第4図(e)にみるような従来のような構成では、電
流容量の大きいものを得るためには面積が大きくなるの
で、構成できる素子数に限界がある。
近年では、素子分離技術の向上により、三次元デバイス
も実現されている。
〔発明の目的〕
この発明は、以上のことに鑑みて、小さい面積で電流容
量の大きいものが得られ、高集積化を図ることができる
相補形MOS半導体装置を提供することを目的とする。
〔発明の開示〕
この発明は、上記の目的を達成するために、半導体基板
の上に、2つの横形チャネル領域が形成されている相補
形MOS半導体装置において、前記2つの横形チャネル
領域の間にトレンチが形成されており、このトレンチの
側方にチャネル領域が形成されていて、PチャネルMO
SI−ランジスタおよびNチャネルMOS)ランジスタ
がそれぞれ複数個のチャネル領域を有することを特徴と
する相補形MOS半導体装置を要旨としている。
以下に、この発明を、その実施例をあられす図面を参照
しながら詳しく説明する。
第1図は、この発明の1実施例であって、第2図に示す
ようなCMOSインバータ回路が得られるCMOSイン
バータをあられす。第1図と第2図で、同じものには同
じ番号・記号を付している図にみるように、この相補形
MO5半導体装置は、N形の半導体基vi1の上に、2
つの横形チャネル領域、すなわち、横形Pチャネル領域
2と横形Nチャネル領域4が形成されている。
横形Pチャネル領域2と横形Nチャネル領域4の間には
、トレンチ(溝)6が形成されている。
トレンチ6の両側方には縦形のPチャネル領域7および
縦形のNチャネル領域8が形成されているこの実施例の
相補形MOS半導体装置では、PチャネルMOSトラン
ジスタ3が横形Pチャネル領域2および縦形のPチャネ
ル領域7を有しているとともに、NチャネルMOS)ラ
ンジスタ5が横形Nチャネル領域4および縦形のNチャ
ネル領域8を有している。
このように、この発明の相補形MOS半導体装置は、従
来の相補形MOS半導体装置と同程度の素子面積内に、
PチャネルMOS)ランジスタおよびNチャネルMOS
)ランジスタのいずれもが複数個のチャネル領域を有し
ているので、従来のものと同面積でより大きい電流容量
のものとなっている。このため、集積度を大幅に上げる
ことが可能である。また、トレンチの深さ、各部分の不
純物濃度を適当に選ぶことにより、ゲート幅(チャネル
幅)Wとゲート長(チャネル長)Lの比も制御すること
が可能であり、小さな面積でW/L比の大きなトランジ
スタセルを製作でき、小面積で電流容量の大きいトラン
ジスタセルを実現することができる。
2つの横形チャネル領域は、Pチャネル領域とNチャネ
ル領域に限らず、Pチャネル領域のみであってもよ(、
Nチャネル領域のみであってもよい。トレンチの形状も
上記のようなU字形に限らず、■字形や他の形状であっ
てもよい。トレンチの側方に形成されているチャネル領
域は、縦形のチャネル領域に限らず、■字形のトレンチ
の斜面に沿うような斜め形チャネルや、U字形のトレン
チの底面に沿うような横形チャネルなどであってもよい
。PチャネルMoSトランジスタが有するチャネル領域
は2つに限らず、3以上であってもよい。NチャネルM
OS)ランジスタが有するチャネル領域も2つに限らず
、3以上であってもよい。PチャネルMOS)ランジス
タの有するチャネル領域の数とNチャネルMOS)ラン
ジスタの有するチャネル領域の数とは同じであってもよ
く、異なっていてもよい。なお、各チャネル領域の間に
チャネルが形成されるおそれがあるときには、その部分
に、反転防止用不純物領域を形成しておくのが好ましい
。各チャネル領域の接続の仕方は、第1図のものに限ら
ず、他の接続の仕方であってもよい。
つぎに、この発明の相補形M OS半導体装置を製造す
る1方法を示すが、この方法以外の方法で作られてもよ
い。
第3図(a)〜(J)は、この発明の相補形MOS半導
体装置を製造する1方法の1例をあられす。図(a)に
みるように、N形(100)面のシリコン基板11を熱
酸化することにより酸化膜12を成長させ、レジストに
より形成したパターンをマスクとしてNチャネルデバイ
ス形成領域13の酸化膜12をエツチング除去した後、
その部分13に保護酸化膜14を熱酸化により成長させ
、酸化膜12をマスクとしてボロンをイオン注入して熱
処理を行うことにより、P形不純物領域(Pウェル)1
5を形成する。
つぎに、酸化膜12.14を全面エツチング除去した後
、表面を再び熱酸化させて酸化膜16を成長させ、レジ
スト膜により形成したパターンをマスクとして酸化膜1
6を通してP゛埋込領域17、P゛反転防止用不純物領
域19にボロンなどのP形不純物をイオン注入し、N゛
埋込領域18、N“反転防止用不純物領域20にリンな
どのN形不純物をイオン注入した後、熱処理を行う(図
(′b)参照)、前記反転防止用不純物領域19゜20
は、いずれも、PチャネルMOSトランジスタ3とNチ
ャネルMOS)ランジスタ5との間にチャネルが形成さ
れるのを防ぐ働きをするものであり、必ず設けられる。
つぎに、Nチャネルが形成される側の酸化膜16を除去
し、P−結晶層(P形成製層)21を選択エピタキシャ
ル成長により形成する。Pチャネルが形成される側には
多結晶シリコン層22が成長する(図(C1参照)。
さらに、熱酸化により酸化膜23を成長させた後、Pチ
ャネルが形成される側に成長した酸化膜23・多結晶シ
リコン層22・酸化膜16を除去し、Pチャネルが形成
される側にN−結晶層(N形成製層)24を選択エピタ
キシャル成長により成長させる。このとき図(d)にみ
るように成長した多結晶シリコンN25、酸化膜23を
エツチング除去したのち(図(a)参照)、異方性ドラ
イエツチングによりP−結晶層21およびN−結晶層2
4の境界部分をエツチングし、トレンチ26′を形成す
る(図(f)参照)。
その後、レジスト膜により形成したパターンをマスクと
して、N−’結晶層24にボロンなどのP形不純物をイ
オン注入し、熱処理してソース・ドレイン形成用P形第
1不純物領域27を形成するとともに、P−結晶J’i
21にリンなどのN形不純物をイオン注入し、熱処理し
てソース・ドレイン形成用N形第1不純物領域28を形
成する(図(g)参照)。
つぎに、ゲート酸化膜29を熱酸化により形成し、多結
晶シリコン膜30を減圧CVD法により成長させた後、
エツチングによりゲート電極パターンを形成する(図(
hl参照)。
さらに、レジストパターンによるマスクを用いて、ボロ
ンなどのP形不純物のイオン注入と熱処理によりN−結
晶層24にPチャネルソース・ドレイン第2領域31を
、リンなどのN形不純物のイオン注入と熱処理によりP
−結晶層21にNチャネルソース・ドレイン第2領域3
2をそれぞれ形成する(図(11参照)。
つぎに、中間絶縁膜33として、減圧CVD法によるP
 S G (phosphorous 5ilicat
e glass)を堆積し、ソース・ドレイン領域およ
びゲート電極のコンタクト穴を形成した後、アルミニウ
ム蒸着膜34をスパッタにより成長させた後、レジスト
により形成したパターンをマスクとしてエツチングによ
り配線パターニングを行い、図01のごときCMOS構
造を実現できる。
この実施例の構造においては、従来の横方向のチャネル
領域2,4の形成と同時に、縦方向のチャネル領域7.
8を、同程度の素子面積内に実現できる。
なお、この発明は、以上の実施例にかぎられない。N形
の部分とP形の部分が入れかわってもよい。また、その
製法も以上に示したものにかぎられない。半導体基板は
シリコン基板以外のものが用いられてもよく、P形のも
の、N形のものでもよい。半導体基板に設けられている
ウェルは、基板がN形であればP形であり、基板がP形
であればN形である。
〔発明の効果〕
この発明の相補形M OS半導体装置は、以上にみるよ
うに、半導体基板の上に、2つの横形チャネル領域が形
成されていて、これら2つの横形チャネル領域の間にト
レンチが形成されており、このトレンチの側方にチャネ
ル領域が形成されていて、PチャネルMOSトランジス
タおよびNチャネルMOS)ランジスタがそれぞれ複数
個のチャネル領域を有することを特徴とするので、同じ
電流容量のものを従来より小さい面積で形成できる。あ
るいは、従来のものと同じ面積でより電流容量の大きい
ものを得ることができる。このため、集積度を大幅に上
げることが可能である。また、トレンチの深さ、各部分
の不純物濃度を適当に選ぶことにより、小さな面積でW
/L比の大きなトランジスタセルを製作でき、小面積で
電流容量の大きいトランジスタセルを実現することがで
きる
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の相補形MOS半導体装置の1実施例
をあられす断面図、第2図はその回路図、第3図(a)
〜(jlはこの発明の相補形MOS半導体装置をつくる
1方法をあられす断面図、第4図(a)〜(e)は従来
の相補形MOS半導体装置をつくる1方法をあられす断
面図である。 1.11・・・シリコン基板 2・・・横形Pチャネル
領域 3・・・PチャネルMOS)ランジスタ 4・・
・横形Nチャネル領域 5・・・NチャネルMOSトラ
ンジスタ 6・・・トレンチ 7・・・縦形Pチャネル
領域 8・・・縦形Nチャネル領域 代理人 弁理士  松 本 武 彦 第2v!: yo。 ss 第3図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の上に、2つの横形チャネル領域が形
    成されている相補形MOS半導体装置において、前記2
    つの横形チャネル領域の間にトレンチが形成されており
    、このトレンチの側方にチャネル領域が形成されていて
    、PチャネルMOSトランジスタおよびNチャネルMO
    Sトランジスタがそれぞれ複数個のチャネル領域を有す
    ることを特徴とする相補形MOS半導体装置。
JP61149002A 1986-06-25 1986-06-25 相補形mos半導体装置 Pending JPS635554A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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