KR920010435B1 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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KR920010435B1
KR920010435B1 KR1019850700157A KR850700157A KR920010435B1 KR 920010435 B1 KR920010435 B1 KR 920010435B1 KR 1019850700157 A KR1019850700157 A KR 1019850700157A KR 850700157 A KR850700157 A KR 850700157A KR 920010435 B1 KR920010435 B1 KR 920010435B1
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히테오 스나미
마고도 오오구라
신이찌로우 기무라
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가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼
미쓰다 가쓰시게
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Abstract

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Description

[발명의 명칭][Name of invention]

반도체 집적회로Semiconductor integrated circuit

[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]

제1도는 종래의 CMOS 인버터를 도시한 회로도,1 is a circuit diagram showing a conventional CMOS inverter,

제2도는 종래의 CMOS 인버터의 구조를 설명하는 단면도,2 is a cross-sectional view illustrating the structure of a conventional CMOS inverter;

제3도, 제4도, 제5도, 제6도는 본 발명의 실시예를 제조 공정의 순서에 따라 도시한 단면도,3, 4, 5, and 6 are cross-sectional views showing embodiments of the present invention in the order of manufacturing processes;

제7도는 본 발명의 제1실시예를 도시한 조감도,7 is a bird's eye view showing a first embodiment of the present invention;

제8도는 본 발명의 제2실시예에서 사용하는 기판의 단면도,8 is a cross-sectional view of a substrate used in the second embodiment of the present invention;

제9도는 본 발명의 제2실시예의 단면도,9 is a cross-sectional view of a second embodiment of the present invention;

제10도는 본 발명의 제3실시예에서 사용하는 기판의 단면도,10 is a cross-sectional view of a substrate used in the third embodiment of the present invention;

제11도는 본 발명의 제3실시예의 단면도,11 is a cross-sectional view of a third embodiment of the present invention;

제12도는 본 발명의 제4실시예의 단면도,12 is a cross-sectional view of a fourth embodiment of the present invention;

제13도는 본 발명의 제5실시예를 도시한 조감도,13 is a bird's eye view showing a fifth embodiment of the present invention;

제14도는 본 발명의 제6실시예를 도시한 조감도.14 is a bird's eye view of a sixth embodiment of the present invention;

[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention

[기술분야][Technical Field]

본 발명은 반도체집적회로에 관한 것으로, 특히 p채널 FET(전계효과 트랜지스터)와 n채널 FET를 갖는 반도체집적회로(C-MOS 회로 : Complementary-MOS 회로)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor integrated circuits, and more particularly, to semiconductor integrated circuits having p-channel FETs (field effect transistors) and n-channel FETs (C-MOS circuits: Complementary-MOS circuits).

[배경기술][Background]

n채널 FET와 P채널 FET를 갖는 반도체 집적회로의 대표적인 것으로서, FET로서 절연게이트형 전계효과 트랜지스터(MOS 트랜지스터)를 사용한 CMOS 집적회로가 있다.As a representative example of a semiconductor integrated circuit having an n-channel FET and a p-channel FET, there is a CMOS integrated circuit using an insulated gate field effect transistor (MOS transistor) as the FET.

CMOS 집적회로의 기본구성은 제1도의 회로도에 도시한 것과 같이 n채널 MOS 트랜지스터(1)과 p채널 MOS 트랜지스터(2)로 구성한 인버터회로이다. 제1도에서 (3)은 입력단자, (4)는 출력단자, (5)는 Vsseks자, (6)은 Vcc단자이다.The basic configuration of a CMOS integrated circuit is an inverter circuit composed of an n-channel MOS transistor 1 and a p-channel MOS transistor 2 as shown in the circuit diagram of FIG. In FIG. 1, (3) is an input terminal, (4) is an output terminal, (5) is a Vsseks character, and (6) is a Vcc terminal.

제1도는 인버터회로는 제2도에 도시한 것과 같이 Si 기판(10)내에 이루어진 p형 웰영역(9)와 n형 웰영역(11)의 내부에 각각 형성된 n채널 MOS 트랜지스터(1)과 p채널 MOS 트랜지스터(2)로 구성된다. 여기서는 p형과 n형의 웰영역 모두가 형성되어 있지만, Si 기판(10)을 어느 쪽이든 한쪽에 겸하게 할 수도 있기 때문에 최소한 어느 쪽이든 한쪽의 웰만으로 대응할 수 있다.1 shows an n-channel MOS transistor 1 and p respectively formed in the p-type well region 9 and n-type well region 11 formed in the Si substrate 10 as shown in FIG. It consists of the channel MOS transistor 2. Although both p-type and n-type well regions are formed here, since the Si substrate 10 can also serve as either side, at least either side can cope with only one well.

제2도에서는 n--형기판에 n-형 웰과 p-형 웰을 형성한 구성으로 되어 있다. 또, 제2도에 있어서, (7)은 nF형 영역, (8)은 p+형 영역, (12)는 소자분리용 필드절연막, (13)은 게이트 전극, (14)는 절연막, (90)은 p형 영역, (91)은 n형 영역이다.In FIG. 2, an n - type well and a p - type well are formed on an n - type substrate. In Fig. 2, reference numeral 7 denotes an n F type region, 8 denotes a p + type region, 12 denotes a field insulating film for device isolation, 13 denotes a gate electrode, and 14 denotes an insulating film. 90) is a p-type region, and 91 is an n-type region.

종래의 이러한 CMOS 구조는 제2도에 도시한 것과 같이 평면으로 형성되어 있고, n채널 MOS 트랜지스터(1)과 p채널 MOS 트랜지스터(2)를 전기적으로 서로 분리하기 위해서 폭이 넓은 필드산화막(12)를 형성할 필요가 있으며, 또한 p형 웰과 n형 웰은 불순물농도가 높기 때문에 그 사이의 항복전압이 문제가 될 경우에는 양쪽 웰을 격리시킬 필요가 있다. 상기의 어느 경우라도 CMOS 디바이스의 고집적화에는 방해가 된다. 예를 들면, 게이트 길이가 2㎛ 정도인 집적회로에서 웰 사이의 분리용 필드 산화막(12)의 폭은 약 10㎛가 필요하며, 1㎛정도일 때에도 약 5㎛ 정도가 필요하다.The conventional CMOS structure is formed in a plane as shown in FIG. 2 and has a wide field oxide film 12 for electrically separating the n-channel MOS transistor 1 and the p-channel MOS transistor 2 from each other. In addition, since p-type wells and n-type wells have high impurity concentrations, it is necessary to isolate both wells when the breakdown voltage between them becomes a problem. In any of the above cases, high integration of the CMOS device is hindered. For example, in an integrated circuit having a gate length of about 2 μm, the width of the separation field oxide film 12 between the wells is about 10 μm, and about 1 μm is required about 5 μm.

이상의 공지의 CMOS 기술은 일본국 특허공고 소화 49-44555호 공보나 일본국 특허공고소화 49-33229호 공보에 기재되어 있다. 그리고, 외관상 유사한 구조를 갖는 소위 수직형 MOS나 V홈(V-gooive) MOS는 일본국 특허공고 소화 43-26823호 공보나 일본국 특허공고 소화 43-456호 공보에 기재되어 있다.The above known CMOS technology is described in Japanese Patent Laid-Open No. 49-44555 or Japanese Patent Laid-Open No. 49-33229. The so-called vertical MOS or V-gooive MOS having a similar structure in appearance is described in Japanese Patent Laid-Open No. 43-26823 or Japanese Patent Laid-Open No. 43-456.

[발명의 개시][Initiation of invention]

본 발명의 목적은 종래의 CMOS 구조의 반도체집적회로의 고밀도화에 최대의 장애의 하나였던 웰 사이의 분리의 미세화 구조를 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide a finer structure of separation between wells, which has been one of the biggest obstacles to the densification of semiconductor integrated circuits of conventional CMOS structures.

본 발명의 골자는 p웰(n채널형성영역)과 n웰(p채널 형성영역)을 대향시켜서 형성하고, 또한 양쪽 웰 사이에 얇은 절연영역을 마련하여 CMOS 집적회로의 고밀도화를 도모하는 것이다.The gist of the present invention is formed by opposing a p well (n channel formation region) and an n well (p channel formation region), and providing a thin insulating region between both wells to increase the density of the CMOS integrated circuit.

본 발명에 의하면, n채널과 p채널 MOS 트랜지스터가 얇은 절연영역에 의해 격리되어 있으므로, CMOS 집적회로의 고집적화와 CMOS에 유해한 래치 엎 방지에 특히 현저한 효과가 있을 뿐만 아니라, 미소한 영역으로 특히 높은 전달 콘덕턴스를 갖는 트랜지스터를 형성할 수가 있다.According to the present invention, since the n-channel and p-channel MOS transistors are isolated by thin insulating regions, not only have a particularly significant effect on the high integration of CMOS integrated circuits and the prevention of latch leakage harmful to CMOS, but also particularly high transfer to minute regions. A transistor having conductance can be formed.

[발명의 최선 실시 형태]Best Mode of the Invention

[제3도 내지 제7도의 실시예][Examples of Figs. 3 to 7]

이하, 본 발명의 제1실시예를 제3도 내지 제7도에 도시한다. 또, 실시예를 설명하기 위한 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙이고 그 반복 적인 설명은 생략한다.Hereinafter, a first embodiment of the present invention is shown in Figs. In addition, in all the drawings for demonstrating an embodiment, the thing which has the same function attaches | subjects the same code | symbol, and the repeated description is abbreviate | omitted.

본 발명의 제1실시예는 Si 기판(10)위에 돌출기둥(18)과 (19)를 형성하였을 때의 예이다. 제3도에 도시한 것과 같이 n형 Si기판(10)(1~100Ωcm 정도, 1x1014~1x1017cm-3정도의 농도)에 통상 자주 이용되고 있는 이온주입법이나 열확산법에 의해서 불순물 농도가 1020cm-3이상의 n+형 영역(15)와 p+형 영역(16)을 형성한다. n+형 영역(15)는 깊이가 약 0.2~1㎛ 정도이고, p+형 영역은 약 0.4~1.5㎛정도로 형성하였다. 이 때에 Si기판(10)은 n형으로 하였으므로 n+형 영역(15)의 아래의 주변부를 p형 웰영역(9)로 둘러싼다. p형 웰영역(9)는 깊이를 1~5㎛ 정도로 형성한다. n+형영역(15)를 형성하는 마스크를 사용해서 p형 웰영역(9)를 자기정합적으로 형성하면, 마스크를 맞추기 위한 여분의 영역이 필요 없게 되어 고밀도로 형성할 수 있다. 같은 마스크를 사용하여도 불순물의 확산에 의해서 p형 웰영역(9) n+형 영역(15)를 감싸도록 형성한다. 그리고, 또 n--형 또는 p--형의 에피택셜층(17)을 성장시킨다. 에피택셜층(17)은 0.5~2㎛정도의 두께로 형성한다. 그 후에 제4도에 도시한 것과 같이 드라이에칭으로 돌출기둥(18)과 (19)를 형성 하고, 또 그 각각에 p형의 도팬트(dopandt)와 n형의 도팬트를 이온주입 하여 이미 에피택셜층(17)에 첨가되어 있던 불순물을 상쇄시키거나 증가시켜서 모두 그 불순물 농도가 1014~1017cm-3의 범위의 원하는 값이 되게 한다. 그 결과 p형 돌출기둥(18)과 n형 돌출기둥(19)가 형성된다.The first embodiment of the present invention is an example when the protruding pillars 18 and 19 are formed on the Si substrate 10. As shown in FIG. 3 , the impurity concentration is 10 by ion implantation or thermal diffusion, which is often used for the n-type Si substrate 10 (concentration of about 1-100 μm, about 1 × 10 14 to 1x10 17 cm -3 ). An n + type region 15 and a p + type region 16 of 20 cm −3 or more are formed. The n + type region 15 had a depth of about 0.2 to 1 μm and a p + type region of about 0.4 to 1.5 μm. At this time, since the Si substrate 10 was n-type, the periphery below the n + type region 15 was surrounded by the p-type well region 9. The p-type well region 9 has a depth of about 1 to 5 mu m. If the p-type well region 9 is self-aligned using a mask for forming the n + -type region 15, an extra region for matching the mask is not necessary and can be formed at a high density. Even if the same mask is used, the p-type well region 9 and the n + -type region 15 are formed to be surrounded by diffusion of impurities. Then, n - type or p - type epitaxial layer 17 is grown. The epitaxial layer 17 is formed to a thickness of about 0.5 to 2㎛. Then, as shown in FIG. 4, the protruding pillars 18 and 19 are formed by dry etching, and p-type dopandt and n-type dopant are ion-implanted, respectively, to thereby epi. The impurities added to the tactile layer 17 are canceled or increased so that the impurity concentrations are all desired values in the range of 10 14 to 10 17 cm -3 . As a result, the p-type protrusion pillar 18 and the n-type protrusion pillar 19 are formed.

물론 드라이에칭이나 이온주입을 할 때에는 주지의 포토리도 그래피 기술을 사용하여 내에칭성막이나, 내이온 주입성막을 원하는 형상으로 만들어서 소위 마스크로서 사용하는 것은 물론이다.Of course, when dry etching or ion implantation is carried out, a well-known photolithography technique is used to make a etch-resistant film or an ion-implantable film into a desired shape and use it as a so-called mask.

그후에 열산화법 또는 CVD 법으로 양쪽 돌출기둥의 사이에 분리용 절연막(20)을 형성한다. 이것은 p형 영역(18)과 n형 영역(19)사이의 두께이며, 약 0.1~1㎛ 정도로 형성한다.Thereafter, the insulating insulating film 20 for separation is formed between the two protruding pillars by thermal oxidation or CVD. This is the thickness between the p-type region 18 and the n-type region 19, and is formed at about 0.1 to 1 mu m.

CVD법을 사용할 때 분리용 절연막(20)은 돌출기둥의 주면에 균등하게 피착된다. 따라서, 돌출기둥(18)과 (19)사이의 광간이 매입될 때까지 피착하고, 그후에 전체적으로 용액 에칭이나 드라이에칭을 실시하게 되면 제4도에 도시한 것과 같이 공간 부분에만 절연막(20)을 남아 있게 할 수가 있다.When using the CVD method, the insulating insulating film 20 is evenly deposited on the main surface of the protruding pillar. Therefore, when the gap between the projection pillars 18 and 19 is deposited until the gap is buried, and then the solution etching or dry etching is performed as a whole, the insulating film 20 remains only in the space portion as shown in FIG. You can do that.

열산화막을 형성할 경우에는 돌출기둥(18) 과 (19)의 양쪽에서 산화막이 성장하여 양쪽이 붙는 시접에서 열산화를 중지하고, 그 후에 등방성에칭을 실시하므로서 전체의 산화막을 껍질을 벗기는 것과 같이 제거한다.When the thermal oxide film is formed, the oxide film grows on both of the protruding pillars 18 and 19, and thermal oxidation is stopped at the seam seam where both sides stick, and then isotropic etching is performed to peel off the entire oxide film. Remove

산화막(20)은 돌출기둥(18)과 (19)에 의해서 보호되어 에칭이 되지 않기 때문에 제4도에 도시한 구조가 얻어진다.Since the oxide film 20 is protected by the protruding pillars 18 and 19 and is not etched, the structure shown in FIG. 4 is obtained.

그후에 제5도에 도시한 것과 같이 분리영역에다 두께가 200~100nm인 필드산화막(12)를 LOCOS(Local Oxidation of Silicon)법 등으로 형성하고, 또한 두께가 5~100mn인 게이트산화막(21)을 열산화법으로 형성한다. 이때에는 필드산화막(12)를 형성하는 부분이외에 실리콘질화막(Si3N4)등의 내산화막을 형성해서 산화시키면 된다.Thereafter, as shown in FIG. 5, a field oxide film 12 having a thickness of 200 to 100 nm is formed in a separation region by a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method or the like, and a gate oxide film 21 having a thickness of 5 to 100 nm is formed. It is formed by thermal oxidation. In this case, an oxide film such as silicon nitride film (Si 3 N 4 ) may be formed and oxidized in addition to the portion of the field oxide film 12.

그 후 전체에 스퍼터법이나 CVD 법으로 다결정 Si나, 고융점 금속 또는 그이 실리사이드등의 막을 전체에 피착하고, 그들의 배선부위에는 드라이에칭용의 레지스터 수지를 남겨놓고, 전체에 방향성의 강한 드라이에칭을 실시한다. 그러면, 돌출기둥(18)과(19)의 측벽부에는 에칭의 나머지가 발생하고, 이것이 게이트(13)으로 되며, 그 두께는 0.1~0.8㎛ 정도로 하였다. 또, n+형 영역(161)을 이온주입, 확산등으로 형성하며, 그 깊이를 0.1~0.5㎛정도로 하였다.After that, a film of polycrystalline Si, a high melting point metal, or a silicide thereof is deposited on the whole by sputtering or CVD, leaving a resist resin for dry etching on the wiring portion thereof, and then performing strong dry etching on the whole. do. Then, the remainder of the etching is generated in the side wall portions of the protruding pillars 18 and 19, which becomes the gate 13, and the thickness is about 0.1 to 0.8 mu m. The n + type region 161 was formed by ion implantation, diffusion, or the like, and the depth thereof was set to about 0.1 to 0.5 mu m.

그 후에 제6도에 도시한 것과 같이 CVDㆍPSG로 대표되는 층간절연막(22)를 0.5~1.0㎛의 두께로 피착하고, 원하는 부분에다 접속구멍(24)를 형성하며, A1로 대표되는 전극(231) 내지(233)을 형성한다. 이것에 의해서 전극(231), (232), (233)은 각각 Vss단자, 출력단자, Vcc 단자로 된다.Thereafter, as shown in FIG. 6, an interlayer insulating film 22 represented by CVD / PSG is deposited to a thickness of 0.5 to 1.0 mu m, a connection hole 24 is formed in a desired portion, and an electrode represented by A1 ( 231 to 233 are formed. As a result, the electrodes 231, 232, and 233 become the Vss terminal, the output terminal, and the Vcc terminal, respectively.

제5도에 도시한 본 실시예의 구조의 단면도의 조감도를 제7도에 도시한다. 게이트(13)의 평탄부(131)은 배선이나 전극과의 접속에 사용하는 부분이다.A bird's-eye view of the cross-sectional view of the structure of this embodiment shown in FIG. 5 is shown in FIG. The flat part 131 of the gate 13 is a part used for wiring and connection with an electrode.

[제8도 및 제9도의 실시예][Examples of Figs. 8 and 9]

본 발명의 제2실시예에서는 절연기판위에다 제1실시예와 마찬가지의 소자를 형성할 경우에 n+형 영역(15)를 기판(10)에서 전기적으로 분리할 필요가 없으므로, 한층 더 고밀도화로 할 수가 있다.In the second embodiment of the present invention, when the same element as that of the first embodiment is formed on the insulating substrate, the n + type region 15 does not need to be electrically separated from the substrate 10, so that the density can be further increased. There is a number.

즉, 제8도에 도시한 것과 같이 사파이어 또는 단결정 스피넬 기판(25)위에 얇은 Si 기판층(101)을 전체면에 형성하고, 이 층안에 n+형 영역(15)와 p+형 영역(16)을 형성하며, 그 후에는 제4도 내지 제6도에서의 설명과 동일한 공정으로 제9도에 도시한 구조를 얻을 수가 있다. 이 때에, n+형 영역(15) p+형 영역(16)은 완전하게 절연막(20)이나 절연기판(25)에 의해 분리되어 있으므로, p형 웰(9)등을 형성할 필요가 없고 서로의 간섭효과는 매우 작게 할 수 있다. 그리고 제9도에 있어서 필드산화막(12)는 Si 기판(101)을 관통할 때까지 두껍게 할 수 있으며, 이렇게 하면 다른 소자와의 분리를 더욱 완전하게 할 수가 있다.That is, as shown in FIG. 8, a thin Si substrate layer 101 is formed on the entire surface on the sapphire or single crystal spinel substrate 25, and the n + type region 15 and the p + type region 16 are formed in this layer. ), And the structure shown in FIG. 9 can be obtained by the same process as that described in FIGS. At this time, since the n + type region 15 and the p + type region 16 are completely separated by the insulating film 20 or the insulating substrate 25, it is not necessary to form the p type well 9 and the like. The interference effect of can be made very small. In FIG. 9, the field oxide film 12 can be thickened until it penetrates the Si substrate 101. In this way, separation from other elements can be made more complete.

그리고 절연막(20)은 Si 기판(101)을 불리하도록 절연기판(25)에 도달해야 한다.The insulating film 20 must reach the insulating substrate 25 so as to adversely affect the Si substrate 101.

따라서 절연막(20)을 CVD 법으로 형성할 때는 피착하기 전에 Si기판(101)의 에칭을 할 필요가 있게 된다.Therefore, when the insulating film 20 is formed by the CVD method, the Si substrate 101 needs to be etched before deposition.

[제10도 및 제11도의 실시예][Examples of FIGS. 10 and 11]

본 발명의 제3실시예에서는 제10도에 도시한 것과 같이 절연기판으로서 Si 기판(10)위에다 열산화막이나 사파이어, 스퍼넬등의 절연막기판(25)를 형성하고, Si 기판(10)의 노출되어 있는 종영역(seeded region)(26)에서 레이저 또는 스트림히터(strip-heater)를 사용한 액상 가로방향 에피택셜 성장법으로 형성한 SOI(Silicon On Insulator)-Si 기판(102)를 사용할 수도 있다. 종영역(26)을 사용하지 않고 SOI-단결정 Si 기판(102)를 형성할 수도 있지만, 일반적으로는 종영역을 사용하는 것이 질이 좋은 결정기판(102)를 형성할 수가 있다.In the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 10, an insulating substrate 25 such as a thermal oxide film, sapphire, spunnel, etc. is formed on the Si substrate 10 as an insulating substrate, and the Si substrate 10 is exposed. A silicon on insulator (SOI) -Si substrate 102 formed by a liquid lateral epitaxial growth method using a laser or a stream-heater in a seeded region 26 may be used. Although the SOI-monocrystalline Si substrate 102 can be formed without using the vertical region 26, it is generally possible to form a high quality crystal substrate 102 using the vertical region.

그 후에 상술한 제9도의 실시예와 마찬가지로 제11도의 집적회로를 형성할 수가 있다. 제11도에서 종영역(26)은 생략하고 있다.Thereafter, similarly to the embodiment of FIG. 9 described above, the integrated circuit of FIG. 11 can be formed. In FIG. 11, the vertical region 26 is omitted.

이 실시예는 Si 기판(10)이 있기 때문에 이 기판 부분에다 저항체나 커패시터등을 형성하고, 이들의 위에 절연막(25)를 사이에 두고 형성한 본 발명의 CMOS 트랜지스터를 조합시켜서 사용할 수도 있다. 또, Si 기판(10)의 표면위에 MOS 트랜지스터를 형성하고, 그 위에 마찬가지로 절연막(25)를 사이에 두고 본 발명의 CMOS 트랜지스터를 형성하여 2층의 트랜지스터를 형성할 수가 있기 때문에 기능을 높이거나 집적도를 향상할 수가 있다.In this embodiment, since there is a Si substrate 10, a resistor, a capacitor, or the like may be formed on the substrate portion, and the CMOS transistor of the present invention formed by sandwiching the insulating film 25 therebetween may be used in combination. In addition, since the MOS transistor is formed on the surface of the Si substrate 10, and the CMOS transistor of the present invention can be formed over the insulating film 25 therebetween, the transistor of two layers can be formed, thereby increasing the function or the degree of integration. Can improve.

[제12도의 실시예][Example 12]

제11도의 실시예에서는 n+형 영역(16)은 모두 SOI-Si 기판층(102)안에 형성하였지만 어느쪽이든 한쪽을 종영역(26)안에 형성할 수도 있다. 이러한 실시예를 제12도에 도시한다. 이렇게 하면 한쪽의 영역(제12도에서는 n+형 영역)은 Si 기판(10)과 접속할 수가 있으므로 이러한 장접을 이용할 경우에는 편리하다.In the embodiment of Fig. 11, the n + type regions 16 are all formed in the SOI-Si substrate layer 102, but either one may be formed in the vertical region 26. This embodiment is shown in FIG. In this way, one region (n + type region in FIG. 12) can be connected to the Si substrate 10, which is convenient when such a welding is used.

본 발명의 제4실시예에서 n형 돌출부(19), p형 돌출부(18)은 각각 CMOS의 n형 웰, p형 웰에 해당하는 것이며, 이들 웰 사이는 통상 0.1~1㎛두께의 분리용 절연막(20)으로 격리되어 있고, 제2도에 도시한 종래의 CMOS 구조의 분리영역의 폭 5~10㎛에 비해서 현저하게 작다.In the fourth embodiment of the present invention, the n-type protrusions 19 and the p-type protrusions 18 correspond to n-type wells and p-type wells of CMOS, respectively. It is isolated by the insulating film 20, and is significantly smaller than the width of 5 to 10 mu m of the isolation region of the conventional CMOS structure shown in FIG.

[제13도의 실시예][Example 13]

이상 설명한 본 발명의 실시예는 분리영역이 절연막(20)으로 채워져 있는 경우였지만, 이 영역이 Si의 열산화막 SiO2와 단결정 Si등의 재료로 매입되어 있어도 되며, 본 발명에서는 영역(20)이 전체적으로 절연영역으로서 동작하면 되고, 그 구성 재료는 제한하지 않는다.In the embodiment of the present invention described above, the isolation region is filled with the insulating film 20, but the region may be filled with a material such as Si thermal oxide film SiO 2 and single crystal Si. What is necessary is just to operate as an insulating area as a whole, The constituent material is not restrict | limited.

제13도에 본 발명의 제5실시예를 도시한다. 이것은 제6도에 도시한 실시예의 분리용 절연영역(20)이 게이트산화막(21)과 게이트(13)으로 구성되는 것이며, Si 돌출기둥(18)과 (19)의 측면은 모두 게이트산화막(21)로 둘러싸여져 있고, 둘러 싸여진 양쪽 돌출기둥 사이에 끼워진 영역에 게이트(13)이 매입되어 있는 상태이다. 이때에는 돌출기둥(18)과 (19)의 측면 전체가 트랜지스터의 채널로되므로 미소한 영역에서 전달 콘닥턴스가 큰 트랜지스터를 얻을 수가 있다.FIG. 13 shows a fifth embodiment of the present invention. This means that the isolation insulating region 20 of the embodiment shown in FIG. 6 is composed of the gate oxide film 21 and the gate 13, and the side surfaces of the Si protrusion pillars 18 and 19 are both gate oxide film 21. ), The gate 13 is embedded in an area sandwiched between the two protruding pillars. At this time, since the entire side surfaces of the protruding pillars 18 and 19 serve as transistor channels, a transistor having a large transfer conductance in a minute region can be obtained.

즉, 제6도에서는 돌출기둥(18)과 절연막(21)의 경계면만이 채널로 되는 것에 비해서, 본 실시예에서는 절연막(20)안에 게이트(13)이 존재하기 때문에 돌출기둥(18)의 상기 채널과 대향하는 면에도 채널을 형성할 수가 있다.That is, in FIG. 6, only the interface between the protruding pillar 18 and the insulating film 21 serves as a channel. In this embodiment, since the gate 13 is present in the insulating film 20, The channel can also be formed on the side facing the channel.

물론, n+형 영역(15)는 채널형성영역까지 존재해 있지 않으면 안된다. 구체적으로는 제9도, 제11도 및 제12도와 같은 구성으로 하면 된다. 그리고, 마찬가지로 해서 돌출기둥(18)의 주위의 면전체를 채널로 할수도 있다. 이상의 것은 돌출기둥(19)에 대해서도 완전히 동일하게 적용할 수가 있다.Of course, the n + type region 15 must also exist up to the channel forming region. Specifically, the constitutions of FIGS. 9, 11, and 12 may be used. Similarly, the entire surface around the protruding pillar 18 can be used as a channel. The above is also applicable to the protruding pillar 19 in the same manner.

[제14도의 실시예][Example 14]

제14도에 본 발명의 제6실시예를 도시한다. 지금까지의 본 발명의 실시예에서는 p형과 n형의 돌출기둥(18),(19)는 각각 1개씩 독립되어 있었지만, 본 실시예는 다수개의 p형 돌출기둥과 다수개의 n형 돌출기둥이 서로 연속되어서 비임형상을 이루고 있는 경우이다. 인접하는 CMOS 인버터와 분리하기 위해서 필요한 부분에도 두꺼운 필드산화막(12)를 형성한다. 게이트산화막(21)은 각각 돌출 비임의 측면에 형성하고, 게이트(13)은 비임에 걸쳐서 형성한다. 제14도는 2개의 CMOS 임버터가 형성되어 있는 경우를 도시한 것이다.14 shows a sixth embodiment of the present invention. Until now, in the embodiment of the present invention, p-type and n-type protrusion pillars 18 and 19 were each separated from each other, but the present embodiment has a plurality of p-type protrusion pillars and a plurality of n-type protrusion pillars. This is the case where they form a beam shape by being continuous with each other. A thick field oxide film 12 is also formed in a portion necessary for separation from an adjacent CMOS inverter. The gate oxide film 21 is formed on the side of the protruding beam, respectively, and the gate 13 is formed over the beam. 14 shows a case where two CMOS inverters are formed.

그리고 이상의 실시예에서는 p형 웰영역(9)를 반드시 형성하였었다. 그러나 기판(10)을 고저항으로 하면 p형 웰영역(9)를 생략 할 수가 있다. 이때에 기판은 100Ω+cm이상이 되게, 바람직하게는 1KΩ+cm정도의 저항이 되게 하여야 한다.In the above embodiment, the p-type well region 9 must be formed. However, if the substrate 10 has a high resistance, the p-type well region 9 can be omitted. At this time, the substrate should be 100Ω + cm or more, preferably 1KΩ + cm or so.

기판농도는 1x1013~1x101+cm-3으로 한다.The substrate concentration is 1x10 13 -1x10 1+ cm -3 .

[산업상 이용 가능성][Industry availability]

종래 Si 기판 위에 형성한 CMOS 트랜지스터는 n채널과 p채널의 트랜지스터가 서로 간섭해서 소위 래치엎을 일으켜 집적회로가 동작 불능이 되거나 파손되었었다.In the conventional CMOS transistor formed on the Si substrate, the n-channel and p-channel transistors interfere with each other, causing a so-called latch over, and the integrated circuit becomes inoperable or damaged.

CMOS 트랜지스터는 반도체 산업 중에서 대부분을 차지하고 있는 MOS형 집적회로의 중심적인 트랜지스터로 되고 있다.CMOS transistors have become central transistors in MOS integrated circuits, which account for most of the semiconductor industry.

그러나 이러한 래치 엎은 CMOS 집적회로의 고밀도화를 방해하는 큰 요인의 하나이기 때문에 CMOS 트랜지스터의 장점이 많이 감소되고 있었다.However, the advantages of CMOS transistors have been greatly diminished because these latches are one of the major factors that hinder the densification of CMOS integrated circuits.

본 발명은 CMOS 트랜지스터의 이러한 장해를 제거할 뿐만 아니라, 세로방향으로 채널을 형성하고 있기 때문에 미소한 평면 면적으로 큰 전류 구동능력을 갖추게 할 수가 있으므로, 종래 보다 한층 더 고밀도화에 적합하며, CMOS 집적회로 전반에 적용할 수 있다. 나아가서 대부분의 MOS 집적회로에 유효한 고밀도화 기술을 제공할 수 있게 되므로 그 공업적인 가치는 대단히 크다.The present invention not only eliminates this obstacle of the CMOS transistor, but also forms a channel in the vertical direction, so that a large current driving capability can be provided with a small planar area, which is more suitable for higher density than in the prior art, and is a CMOS integrated circuit. Applicable to the first half. Furthermore, the industrial value is enormous since it is possible to provide effective densification techniques for most MOS integrated circuits.

Claims (5)

적어도 그 제1주표면에 반도체 층을 갖는 기판, 상기 반도체 층안에 형성된 제1도전형의 제1영역, 상기 반도체 층안에 형성된 제2도전형의 제2영역, 기둥형상으로 형성되고 상기 제1영역과 적어도 그 일부에서 접촉하도록 형성된 제2도 전형의 제1반도체 돌출기둥 영역과 기둥형상으로 형성되고 상기 제2영역과 적어도 그 일부에서 접촉하도록 생성된 제1도전형의 제2반도체 돌출기둥 영역, 상기 제1반도체 돌출기둥 영역과 상기 제2반도체 돌출기둥 영역 사이에 형성된 제1분리영역, 상기 제1반도체 돌출기둥 영역 안에 형성된 제1도전형의 제3영역, 상기 제2반도체 돌출기둥 영역 안에 형성된 제2도전형의 제4영역, 상기 제1분리영역에 대향하고 있는 제1게이트 절연막을 거쳐서 상기 제1반도체 돌출기둥 영역 위에 형성된 제1게이트 전극과 상기 제1분리 영역에 대향하고 있는 제2게이트 절연막을 거쳐서 상기 제2반도체 기둥 영역 위에 형성된 제2게이트 전극으로 이루어진 반도체집적회로.A substrate having a semiconductor layer on at least a first major surface thereof, a first region of a first conductivity type formed in the semiconductor layer, a second region of a second conductivity type formed in the semiconductor layer, and formed in a columnar shape and having the first region A second semiconductor protrusion pillar region of the first conductive type formed in a columnar shape and formed in contact with at least a portion of the first semiconductor protrusion pillar of the second degree typical formed in contact with at least a portion thereof; A first separation region formed between the first semiconductor protrusion pillar region and the second semiconductor protrusion pillar region, a third region of the first conductivity type formed in the first semiconductor protrusion pillar region, and formed in the second semiconductor protrusion pillar region A first gate electrode formed on the first semiconductor protruding pillar region through a fourth region of a second conductivity type and a first gate insulating layer facing the first isolation region, and the first separation zero The semiconductor integrated circuit through a second gate insulating film that is opposite consisting of a second gate electrode formed on the second semiconductor region in the pillar. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 기판은 절연물이고, 상기 제1분리영역은 상기 기판과 접촉하고 있는 반도체집적회로.The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the substrate is an insulator and the first isolation region is in contact with the substrate. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 기판은 제1절연막을 거쳐서 반도체기판위에 형성된 반도체층을 가지고, 상기 제1분리영역은 상기 제1절연막과 접촉하고 있는 반도체 집적회로.The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the substrate has a semiconductor layer formed on the semiconductor substrate via a first insulating film, and the first isolation region is in contact with the first insulating film. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 제1분리영역은 제1절연막, 제2절연막 및 제3게이트 전극으로 이루어진 반도체 집적회로.The semiconductor integrated circuit of claim 1, wherein the first isolation region comprises a first insulating layer, a second insulating layer, and a third gate electrode. 적어도 그 제1주표면에 반도체층을 갖는 기판, 상기 반도체층안에 형성된 제1도전형의 제1영역, 상기 반도체층안에 형성된 제2도전형의 제2영역, 기둥형상으로 형성되고 상기 제1영역과 적어도 그 일부에서 접촉하도록 형성된 제2도 전형의 제1반도체 돌출기둥 영역과 기둥형상으로 형성되고 상기 제2영역과 적어도 그 일부에서 접촉하도록 형성된 제1도전형의 제2반도체 돌출기둥 영역. 상기 제1반도체 돌출기둥영역안에 형성된 상기 제1전동형의 제3영역, 상기 제 2반도체 돌출기둥 영역안에 형성된 상기제2도전형의 제 4영역, 제 1절연막을 거쳐서 상기 제1반도체 돌출기둥 영역위에 형성된 제1게이트 전극, 제2절연막을 거쳐서 상기 제2반도체 돌출기둥 영역위에 형성된 제2게이트 전극과 상기 제1반도체 돌출기둥 영역과 상기 제2반도체 돌출기둥 영역사이에 형성된 제1분리영역으로 이루어진 반도체 집적회로에 있어서, 상기 기판은 절연물이고, 상기 제1분리영역은 상기 기판과 접촉하고 있는 반도체 집적회로.A substrate having a semiconductor layer on at least a first major surface thereof, a first region of a first conductivity type formed in the semiconductor layer, a second region of a second conductivity type formed in the semiconductor layer, and formed in a columnar shape and having the first region And a second semiconductor protrusion pillar region of the first conductive type formed in a columnar shape with the first semiconductor protrusion pillar region of the second conductivity type formed to be in contact with at least a portion thereof. The first semiconductor projection pillar region formed in the first semiconductor projection pillar region, the fourth semiconductor region of the second conductivity formation formed in the second semiconductor projection pillar region, and the first semiconductor projection pillar region via a first insulating film. A first gate electrode formed thereon and a second gate electrode formed on the second semiconductor protrusion pillar region via a second insulating film, and a first isolation region formed between the first semiconductor protrusion pillar region and the second semiconductor protrusion pillar region. In a semiconductor integrated circuit, the substrate is an insulator, and the first isolation region is in contact with the substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101409060B1 (en) * 2009-10-01 2014-06-18 유니산티스 일렉트로닉스 싱가포르 프라이빗 리미티드 Semiconductor device

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