JPH0312473B2 - - Google Patents
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- JPH0312473B2 JPH0312473B2 JP59259135A JP25913584A JPH0312473B2 JP H0312473 B2 JPH0312473 B2 JP H0312473B2 JP 59259135 A JP59259135 A JP 59259135A JP 25913584 A JP25913584 A JP 25913584A JP H0312473 B2 JPH0312473 B2 JP H0312473B2
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- Japan
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- channel
- region
- field effect
- insulated gate
- gate field
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/80—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
- H10D84/82—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
- H10D84/83—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
- H10D84/85—Complementary IGFETs, e.g. CMOS
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
Landscapes
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、高集積、低消費電力の半導体メモリ
集積回路の構成法、特に相補型MOS半導体メモ
リ集積回路の構成法に関するものである。
集積回路の構成法、特に相補型MOS半導体メモ
リ集積回路の構成法に関するものである。
従来、MOS半導体メモリ特にダイナミツクメ
モリは、単一の導電型のトランジスタのみより成
るMOSメモリであつた。pとnチヤネルの異な
る導電型のトランジスタを組み合せた相補型メモ
リが知られていたが、スタテイツクメモリに用い
られていた。しかし、このうち前者は消費電力が
大きいという欠点がある。このため大規模なメモ
リ、たとえば65Kビツト以上にすると、主として
周辺の回路の消費電力のためチツプ温度が上昇
し、集積度が制限される。また、後者は、消費電
力が小さいが、ビツトあたりのセル面積が大き
く、大集積度が実現できない。特にダイナミツク
メモリには適さないと思われていた。
モリは、単一の導電型のトランジスタのみより成
るMOSメモリであつた。pとnチヤネルの異な
る導電型のトランジスタを組み合せた相補型メモ
リが知られていたが、スタテイツクメモリに用い
られていた。しかし、このうち前者は消費電力が
大きいという欠点がある。このため大規模なメモ
リ、たとえば65Kビツト以上にすると、主として
周辺の回路の消費電力のためチツプ温度が上昇
し、集積度が制限される。また、後者は、消費電
力が小さいが、ビツトあたりのセル面積が大き
く、大集積度が実現できない。特にダイナミツク
メモリには適さないと思われていた。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改善
し、高集積化が可能で低消費電力の半導体メモリ
集積回路とその製造方法を提供することである。
し、高集積化が可能で低消費電力の半導体メモリ
集積回路とその製造方法を提供することである。
本発明では、この目的を達成するために、周辺
回路のCMOSトランジスタで構成し、メモリ部
は単一の導電型のMOSトラジスタで構成するこ
とをを特徴としている。
回路のCMOSトランジスタで構成し、メモリ部
は単一の導電型のMOSトラジスタで構成するこ
とをを特徴としている。
NチヤネルおよびPチヤネルの絶縁ゲート電界
効果トランジスタを組合わせた相補形絶縁ゲート
電界効果トランジスタ(以下、CMOSトランジ
スタと略記する)は、1図に示されている構造を
有していた。即ち、n形基板1にPチヤネルトラ
ンジスタが形成され、Nチヤネルトランジスタは
基板1中に形成されたp形領域2に形成され、各
トランジスタの周囲には寄生MOSトランジスタ
を防ぐガードバンド(高濃度p形領域3,4及び
高濃度n形領域5,6)が形成されている。さら
にNチヤネル、Pチヤネルの各トランジスタのチ
ヤネル長は約5μm以上と比較的長いものである。
従つて、上記の従来構造のCMOSトランジスタ
では集積回路を構成した場合に、その集積度が低
くなり、さらに、高速度化も難しい。上記ガード
バンドを除去するため、窒化シリコン膜を用いて
局所的に厚い酸化膜を形成する方法(以下、選択
酸化法と略記する)を用い、集積度を向上するこ
とは既に公知であるが(例えば、「電子材料」
1974年5月、P12〜P15)、さらに高集積化、高速
度化を図るためにはMOSトランジスタのチヤネ
ル長を短くすることが必要である。第1図に示さ
れている従来構造とCMOSトランジスタにおい
て、チヤネル長を例えば5μm以下と短くした場
合には、Pチヤネルトランジスタは不純物濃度が
約1015cm-3と低いn形基板1上に形成されている
ため、ドレインからの電界がゲート酸化膜21下
のチヤネル領域に影響をおよぼし、パンチスル現
象による耐圧低下やドレインからの電界によるし
きい値電圧Vthの低下がおこつてしまい、トラン
ジスタとしての動作が著しく損われてしまう。
効果トランジスタを組合わせた相補形絶縁ゲート
電界効果トランジスタ(以下、CMOSトランジ
スタと略記する)は、1図に示されている構造を
有していた。即ち、n形基板1にPチヤネルトラ
ンジスタが形成され、Nチヤネルトランジスタは
基板1中に形成されたp形領域2に形成され、各
トランジスタの周囲には寄生MOSトランジスタ
を防ぐガードバンド(高濃度p形領域3,4及び
高濃度n形領域5,6)が形成されている。さら
にNチヤネル、Pチヤネルの各トランジスタのチ
ヤネル長は約5μm以上と比較的長いものである。
従つて、上記の従来構造のCMOSトランジスタ
では集積回路を構成した場合に、その集積度が低
くなり、さらに、高速度化も難しい。上記ガード
バンドを除去するため、窒化シリコン膜を用いて
局所的に厚い酸化膜を形成する方法(以下、選択
酸化法と略記する)を用い、集積度を向上するこ
とは既に公知であるが(例えば、「電子材料」
1974年5月、P12〜P15)、さらに高集積化、高速
度化を図るためにはMOSトランジスタのチヤネ
ル長を短くすることが必要である。第1図に示さ
れている従来構造とCMOSトランジスタにおい
て、チヤネル長を例えば5μm以下と短くした場
合には、Pチヤネルトランジスタは不純物濃度が
約1015cm-3と低いn形基板1上に形成されている
ため、ドレインからの電界がゲート酸化膜21下
のチヤネル領域に影響をおよぼし、パンチスル現
象による耐圧低下やドレインからの電界によるし
きい値電圧Vthの低下がおこつてしまい、トラン
ジスタとしての動作が著しく損われてしまう。
第2図は本発明の第1の実施例であり、Nチヤ
ネル及びPチヤネルMOSトランジスタはいずれ
も基板22の不純物濃度(例えば1015cm-3以下)
よりも高い不純物濃度(例えば1016cm-3:なお、
ウエルの不純物濃度は実用上、大略5×1015〜5
×1016cm-3程度の範囲内で素子の特性たとえば、
しきい電圧等によつて設計すれば良い。)を有す
るウエル23,24内に形成されている。従つ
て、各トランジスタにおいて、ドレインからの電
界のチヤネル領域に対する影響は小さくなり、各
トランジスタのチヤネル長を5μm以下にしても、
パンチスル現象による耐圧低下やしきい値電圧
Vthの低下は起こりにくくなる。さらに、各トラ
ンジスタは比較的高い不純物濃度を有するウエル
内にあるため、ウエル内の厚いフイールド酸化膜
34,35,36のしきい値電圧も約20V以上に
なり、第1図に示す従来構造のようにガードバン
ドを形成しなくとも、寄生MOSトランジスタの
発生を防ぐことができる。第2図に示す構造の場
合、基板22の導電形はその不純物濃度がウエル
23,24よりも低ければn形でもp形でもよ
い。Nチヤネル、PチヤネルMOSトランジスタ
のしきい値電圧は、ゲート酸化膜が1000Å以下に
薄くなつても、ウエルの不純物濃度を高くするこ
とにより容易にエンハンスメント形でその絶対値
を1V程度にすることが可能である。
ネル及びPチヤネルMOSトランジスタはいずれ
も基板22の不純物濃度(例えば1015cm-3以下)
よりも高い不純物濃度(例えば1016cm-3:なお、
ウエルの不純物濃度は実用上、大略5×1015〜5
×1016cm-3程度の範囲内で素子の特性たとえば、
しきい電圧等によつて設計すれば良い。)を有す
るウエル23,24内に形成されている。従つ
て、各トランジスタにおいて、ドレインからの電
界のチヤネル領域に対する影響は小さくなり、各
トランジスタのチヤネル長を5μm以下にしても、
パンチスル現象による耐圧低下やしきい値電圧
Vthの低下は起こりにくくなる。さらに、各トラ
ンジスタは比較的高い不純物濃度を有するウエル
内にあるため、ウエル内の厚いフイールド酸化膜
34,35,36のしきい値電圧も約20V以上に
なり、第1図に示す従来構造のようにガードバン
ドを形成しなくとも、寄生MOSトランジスタの
発生を防ぐことができる。第2図に示す構造の場
合、基板22の導電形はその不純物濃度がウエル
23,24よりも低ければn形でもp形でもよ
い。Nチヤネル、PチヤネルMOSトランジスタ
のしきい値電圧は、ゲート酸化膜が1000Å以下に
薄くなつても、ウエルの不純物濃度を高くするこ
とにより容易にエンハンスメント形でその絶対値
を1V程度にすることが可能である。
第3図は本発明の第2の実施例である。第3図
に示すCMOSトランジスタは、不純物濃度が例
えば(2〜3)×1015cm-3のn形基板に形成され
るものであり、Nチヤネルトランジスタは第2図
に示した第1の実施例と同じく、不純物濃度が
1016cm-3程度のPウエル42内に形成されている
が、Pチヤネルでは、ソース、ドレイン48,4
9が共に基板と同じ導電形で、不純物濃度が1016
cm-3程度で基板よりも高いn形領域43,44で
囲まれている。この構造では、Nチヤネルトラン
ジスタは第2図と同じ構造を有するため、チヤネ
ル長を5μm以下に短かくできるが、Pチヤネル
トランジスタにおいても、ソースとドレインが共
に不純物濃度が1016cm-3程度の比較的高い領域に
囲まれているために、ドレインからの電界による
耐圧低下やしきい値電圧の低下は少なくなり、チ
ヤネル長を5μm以下にできる。
に示すCMOSトランジスタは、不純物濃度が例
えば(2〜3)×1015cm-3のn形基板に形成され
るものであり、Nチヤネルトランジスタは第2図
に示した第1の実施例と同じく、不純物濃度が
1016cm-3程度のPウエル42内に形成されている
が、Pチヤネルでは、ソース、ドレイン48,4
9が共に基板と同じ導電形で、不純物濃度が1016
cm-3程度で基板よりも高いn形領域43,44で
囲まれている。この構造では、Nチヤネルトラン
ジスタは第2図と同じ構造を有するため、チヤネ
ル長を5μm以下に短かくできるが、Pチヤネル
トランジスタにおいても、ソースとドレインが共
に不純物濃度が1016cm-3程度の比較的高い領域に
囲まれているために、ドレインからの電界による
耐圧低下やしきい値電圧の低下は少なくなり、チ
ヤネル長を5μm以下にできる。
第4図は本発明の第3の実施例であり、第3図
に示した実施例のNチヤネルトランジスタとPチ
ヤネルトランジスタの構造が入れかわつている。
即ち、不純物濃度が例えば1015cm-3のp形基板8
0を用いて、Pチヤネルトランジスタは不純物濃
度が1016cm-3程度の比較的高いウエル83内に形
成され、Nチヤネルトランジスタはそのソース、
ドレイン84,85が共に不純物濃度が1016cm-3
程度の比較的高いp形領域81,82に囲まれて
いる。このp形領域がドレインからの電界をシー
ルドすることによりNチヤネルのチヤネル長を短
くできる。なお、低濃度p形基板を用いているた
めには、Nチヤネルトランジスタの周囲にのみ寄
生MOSトランジスタ防ぐチヤネルストツパーで
ある高濃度p形領域93,94を形成する必要が
ある。
に示した実施例のNチヤネルトランジスタとPチ
ヤネルトランジスタの構造が入れかわつている。
即ち、不純物濃度が例えば1015cm-3のp形基板8
0を用いて、Pチヤネルトランジスタは不純物濃
度が1016cm-3程度の比較的高いウエル83内に形
成され、Nチヤネルトランジスタはそのソース、
ドレイン84,85が共に不純物濃度が1016cm-3
程度の比較的高いp形領域81,82に囲まれて
いる。このp形領域がドレインからの電界をシー
ルドすることによりNチヤネルのチヤネル長を短
くできる。なお、低濃度p形基板を用いているた
めには、Nチヤネルトランジスタの周囲にのみ寄
生MOSトランジスタ防ぐチヤネルストツパーで
ある高濃度p形領域93,94を形成する必要が
ある。
以上説明した本発明の実施例に共通しているこ
とは、NチヤネルトランジスタとPチヤネルトラ
ンジスタのチヤネル長をトランジスタの特性を損
うことなく短くするために、ソース、ドレインの
両者を各トランジスタの基板(ウエル内に形成さ
れているトランジスタであるならば、ウエル領域
を基板とみなす)と同じ導電形で、不純物濃度が
基板よりも高い領域によつて囲み、チヤネル領域
をドレインからの電界に対してシールドすること
である。
とは、NチヤネルトランジスタとPチヤネルトラ
ンジスタのチヤネル長をトランジスタの特性を損
うことなく短くするために、ソース、ドレインの
両者を各トランジスタの基板(ウエル内に形成さ
れているトランジスタであるならば、ウエル領域
を基板とみなす)と同じ導電形で、不純物濃度が
基板よりも高い領域によつて囲み、チヤネル領域
をドレインからの電界に対してシールドすること
である。
次に、本発明の各実施例の製造方法を説明す
る。第5図は第2図に示した第1の実施例の製造
工程を示す図である。まず、不純物濃度が1015cm
-3以下のn形或はp形低濃度基板119を窒化シ
リコン膜をマスクとして選択酸化し、フイールド
酸化膜120を形成する(第5図A)。次に、酸
化膜或はホトレジスト膜121をマスクとして、
Nチヤネルトランジスタが形成されるべき領域に
ほう素などのp形不純物を添加しpウエル122
を形成する(第5図B)。同様にして、Pチヤネ
ルトランジスタが形成されるべき領域にりんやひ
素などのn形不純物を添加しnウエル124を形
成する(第5図C)。その後、薄いゲート酸化膜
127,128を形成し、さらにその上にゲート
電極である多結晶シリコンやモリブデン125,
127を被着する(第5図D)。次に、酸化膜1
29,130をマスクとしてりんやひ素などのn
形不純物を高濃度添加し、Nチヤネルトランジス
タのソース、ドレイン131,132を形成する
(第5図E)。次に酸化膜133をマスクとしてほ
う素などのp形不純物を高濃度添加し、Pチヤネ
ルトランジスタのソース、ドレイン135,13
6及びPウエル122への高濃度領域134を形
成する(第5図F)。なお、ドレインからの電界
によるしきい値電圧の変化を少なくするため、N
チヤネルトランジスタとPチヤネルトランジスタ
のソース、ドレインの高濃度不純物領域の深さを
0.5μm以下にすることが望ましい。その後、表面
保護膜137を被着し、電極取出用の穴を開け、
最後に電極138,139,140,141を形
成する(第5図G)。なお、nウエルを形成する
には上記の方法とは異なる次の方法で形成するこ
ともできる。即ち、第5図の工程でほう素を添加
することによりpウエル122を形成した後、n
ウエルを形成することなく、ただちにゲート酸化
膜およびゲート電極を形成し、その後、Nチヤネ
ルトランジスタのソース、ドレイン領域143,
144を形成し、次に酸化膜145でNチヤネル
トランジスタをおおい、Pチヤネルトランジスタ
のゲート電極147をマスクとして、Pチヤネル
トランジスタのソース、ドレインが形成されるべ
きところからn形不純物を充分深く拡散し、ゲー
ト酸化膜下においてソース・ドレイン間の不純物
分布が第6図Aに示したごとくほぼ平坦になるよ
うにしてnウエル146を形成する。なお、第6
図でaはドレイン端から拡散された不純物の分
布、bはソース端からのそれを、cは両者の合成
された不純物分布を示す。
る。第5図は第2図に示した第1の実施例の製造
工程を示す図である。まず、不純物濃度が1015cm
-3以下のn形或はp形低濃度基板119を窒化シ
リコン膜をマスクとして選択酸化し、フイールド
酸化膜120を形成する(第5図A)。次に、酸
化膜或はホトレジスト膜121をマスクとして、
Nチヤネルトランジスタが形成されるべき領域に
ほう素などのp形不純物を添加しpウエル122
を形成する(第5図B)。同様にして、Pチヤネ
ルトランジスタが形成されるべき領域にりんやひ
素などのn形不純物を添加しnウエル124を形
成する(第5図C)。その後、薄いゲート酸化膜
127,128を形成し、さらにその上にゲート
電極である多結晶シリコンやモリブデン125,
127を被着する(第5図D)。次に、酸化膜1
29,130をマスクとしてりんやひ素などのn
形不純物を高濃度添加し、Nチヤネルトランジス
タのソース、ドレイン131,132を形成する
(第5図E)。次に酸化膜133をマスクとしてほ
う素などのp形不純物を高濃度添加し、Pチヤネ
ルトランジスタのソース、ドレイン135,13
6及びPウエル122への高濃度領域134を形
成する(第5図F)。なお、ドレインからの電界
によるしきい値電圧の変化を少なくするため、N
チヤネルトランジスタとPチヤネルトランジスタ
のソース、ドレインの高濃度不純物領域の深さを
0.5μm以下にすることが望ましい。その後、表面
保護膜137を被着し、電極取出用の穴を開け、
最後に電極138,139,140,141を形
成する(第5図G)。なお、nウエルを形成する
には上記の方法とは異なる次の方法で形成するこ
ともできる。即ち、第5図の工程でほう素を添加
することによりpウエル122を形成した後、n
ウエルを形成することなく、ただちにゲート酸化
膜およびゲート電極を形成し、その後、Nチヤネ
ルトランジスタのソース、ドレイン領域143,
144を形成し、次に酸化膜145でNチヤネル
トランジスタをおおい、Pチヤネルトランジスタ
のゲート電極147をマスクとして、Pチヤネル
トランジスタのソース、ドレインが形成されるべ
きところからn形不純物を充分深く拡散し、ゲー
ト酸化膜下においてソース・ドレイン間の不純物
分布が第6図Aに示したごとくほぼ平坦になるよ
うにしてnウエル146を形成する。なお、第6
図でaはドレイン端から拡散された不純物の分
布、bはソース端からのそれを、cは両者の合成
された不純物分布を示す。
(第5図H)。この時、n形不純物としてりん
を用いると、りんの拡散係数がp形不純物である
ほう素よりも充分大きいために、nウエルは短い
熱処理時間で形成され、この間のpウエルの熱処
理によるのびは小さくすることができる。次に高
濃度のp形不純物を拡散することによりPチヤネ
ルトランジスタのソース、ドレイン150,15
1を形成する(第5図I)。その後の工程は前記
の工程と全く同じである。このようなnウエル形
成法では、nウエルがマスク合せ工程を必要とし
ない自己整合方式によつて形成されるため、前記
工程と比較してマスクに合わせ工程が1回少なく
有利である。このようなnウエル形成法と類似し
た方法が公知となつているが(例えば特公昭48−
16033)、その従来例のゲート酸化膜下のソース、
ドレイン間の不純物分布は第6図Aに示した本発
明における不純物分布と異なり、第6図B(なお、
図中の記号の意味は第6図Aと同じである。)の
ように、ソース、ドレイン間の中央で不純物濃度
が低くなつているため、この不純物濃度が低い領
域上の厚いフイールド酸化膜下のしきい値電圧は
小さくなるため、素子間の分離が完全にできず素
子特性が著しく損われる。本発明のように第6図
Aに示した不純物分布を有する場合には素子間の
分離は完全になされることになる。
を用いると、りんの拡散係数がp形不純物である
ほう素よりも充分大きいために、nウエルは短い
熱処理時間で形成され、この間のpウエルの熱処
理によるのびは小さくすることができる。次に高
濃度のp形不純物を拡散することによりPチヤネ
ルトランジスタのソース、ドレイン150,15
1を形成する(第5図I)。その後の工程は前記
の工程と全く同じである。このようなnウエル形
成法では、nウエルがマスク合せ工程を必要とし
ない自己整合方式によつて形成されるため、前記
工程と比較してマスクに合わせ工程が1回少なく
有利である。このようなnウエル形成法と類似し
た方法が公知となつているが(例えば特公昭48−
16033)、その従来例のゲート酸化膜下のソース、
ドレイン間の不純物分布は第6図Aに示した本発
明における不純物分布と異なり、第6図B(なお、
図中の記号の意味は第6図Aと同じである。)の
ように、ソース、ドレイン間の中央で不純物濃度
が低くなつているため、この不純物濃度が低い領
域上の厚いフイールド酸化膜下のしきい値電圧は
小さくなるため、素子間の分離が完全にできず素
子特性が著しく損われる。本発明のように第6図
Aに示した不純物分布を有する場合には素子間の
分離は完全になされることになる。
第7図は第3図に示した第2の実施例の製造方
法である。pウエル155を形成する工程(第7
図A,B)までは第5図に示した工程と同じであ
るが、pウエル155を形成した後、n形高濃度
不純物を添加してNチヤネルトランジスタのソー
ス、ドレイン157,160を形成し(第7図
C)、その後、n形不純物をゲート電極162を
マスクとして添加し、熱拡散させることにより不
純物濃度が1016cm-3と基板よりも高いn形領域1
65,166を形成する(第7図D)。なお、こ
のn形領域165,166の拡散深さは、後の工
程でつくられるソース、ドレインよりも深くする
必要がある。次に、p形不純物を高濃度添加する
ことによりPチヤネルトランジスタのソース、ド
レイン169,170を形成する(第7図E)。
次に、表面保護膜175を被着し、電極取出し用
の穴を開け、最後に電極171,172,17
3,174を形成する(第7図F)。
法である。pウエル155を形成する工程(第7
図A,B)までは第5図に示した工程と同じであ
るが、pウエル155を形成した後、n形高濃度
不純物を添加してNチヤネルトランジスタのソー
ス、ドレイン157,160を形成し(第7図
C)、その後、n形不純物をゲート電極162を
マスクとして添加し、熱拡散させることにより不
純物濃度が1016cm-3と基板よりも高いn形領域1
65,166を形成する(第7図D)。なお、こ
のn形領域165,166の拡散深さは、後の工
程でつくられるソース、ドレインよりも深くする
必要がある。次に、p形不純物を高濃度添加する
ことによりPチヤネルトランジスタのソース、ド
レイン169,170を形成する(第7図E)。
次に、表面保護膜175を被着し、電極取出し用
の穴を開け、最後に電極171,172,17
3,174を形成する(第7図F)。
第8図は第4図に示した第3の実施例の製造方
法の一部を示すものである。第4図に示した第3
の実施例は第3図に示した実施例のNチヤネルト
ランジスタとPチヤネルトランジスタの構造が入
れかわつたものであるため、第3の実施例の製造
方法は第7図に示した第2の実施例の製造方法に
おいて、n形不純物とp形不純物をいれかえるだ
けでほぼ同じである。ただし、第3の実施例では
Nチヤネルトランジスタの周囲にチヤネルストツ
パーである高濃度p形領域を形成する必要がある
ため、第8図に示すように、窒化シリコン膜18
9、ホトレジスト膜190をマスクとしてp形不
純物を添加してチヤネルストツパー191を形成
し、(第8図A)、その後の工程は上述のように第
7図に示した工程と同じである。なお、第3の実
施例においてPチヤネルトランジスタはnウエル
内に形成されるが、nウエルの形成方法として、
上述の第7図のpウエルと同じ形成法以外に第8
図B以下の工程に示すように、Nチヤネルトラン
ジスタを形成した後、nウエルを形成するためn
形不純物としてりんを用い、ゲート電極202を
マスクとしてりんを充分深く拡散し、第5図H,
Iの工程で述べたようにゲート酸化膜下において
ソース・ドレイン間の不純物分布が第6図Aに示
したようにほぼ平坦になるようにしてnウエルを
形成する(第8図E)。この場合、拡散速度の大
きいりんを不純物として用いているため、p形領
域193,196の不純物分布を大きく変えるこ
となく短い熱処理時間でnウエル205を形成で
きる。その後、p形不純物を高濃度添加し、Pチ
ヤネルトランジスタのソース、ドレイン207,
208を形成し(第8図F)、表面保護膜214
を被着し、最後に電極210,211,212,
213を形成する(第8図G)。
法の一部を示すものである。第4図に示した第3
の実施例は第3図に示した実施例のNチヤネルト
ランジスタとPチヤネルトランジスタの構造が入
れかわつたものであるため、第3の実施例の製造
方法は第7図に示した第2の実施例の製造方法に
おいて、n形不純物とp形不純物をいれかえるだ
けでほぼ同じである。ただし、第3の実施例では
Nチヤネルトランジスタの周囲にチヤネルストツ
パーである高濃度p形領域を形成する必要がある
ため、第8図に示すように、窒化シリコン膜18
9、ホトレジスト膜190をマスクとしてp形不
純物を添加してチヤネルストツパー191を形成
し、(第8図A)、その後の工程は上述のように第
7図に示した工程と同じである。なお、第3の実
施例においてPチヤネルトランジスタはnウエル
内に形成されるが、nウエルの形成方法として、
上述の第7図のpウエルと同じ形成法以外に第8
図B以下の工程に示すように、Nチヤネルトラン
ジスタを形成した後、nウエルを形成するためn
形不純物としてりんを用い、ゲート電極202を
マスクとしてりんを充分深く拡散し、第5図H,
Iの工程で述べたようにゲート酸化膜下において
ソース・ドレイン間の不純物分布が第6図Aに示
したようにほぼ平坦になるようにしてnウエルを
形成する(第8図E)。この場合、拡散速度の大
きいりんを不純物として用いているため、p形領
域193,196の不純物分布を大きく変えるこ
となく短い熱処理時間でnウエル205を形成で
きる。その後、p形不純物を高濃度添加し、Pチ
ヤネルトランジスタのソース、ドレイン207,
208を形成し(第8図F)、表面保護膜214
を被着し、最後に電極210,211,212,
213を形成する(第8図G)。
以上説明してきた各種構造の製造方法に共通な
特徴点は、Nチヤネル、Pチヤネルトランジスタ
が形成されるウエル領域がいずれも、フイールド
酸化膜の選択成長の後に、フイールド酸化膜の窓
から不純物を添加することによつて形成されるこ
とである。第9図Aはフイールド酸化膜を形成し
た状態、B,C,Dは各々フイールド酸化膜の窓
を通して不純物を添加する状態を示す図である。
これはウエルがマスク合せ工程を必要としないで
自己整合的に形成されることを意味し、マスク合
せのためのパターン設計上の余裕を取る必要がな
いため、CMOSトランジスタの面積を小さくで
き、高集積化することが可能となる。さらに、ウ
エルがフイールド酸化膜を形成するための酸化工
程後に形成されるということは、酸化時における
不純物の再分布が避けられウエル内の不純物濃度
を制御しやすくしている。これに反し、従来のウ
エルの形成法では、第9図E,F,Gの工程図に
示すごとく、ウエル102を最初に形成した後、
選択酸化のマスクとなる窒化シリコン膜104が
ウエル内に正確に位置するようにマスク合せをお
こない、その後、厚いフイールド酸化膜105を
形成する。このようなウエル形成法ではウエル形
成のためのパターン設計上のマスク合せの余裕
(第9図Fにおける×)が必要であり、CMOSト
ランジスタの面積を大きくし、さらに、フイール
ド酸化膜形成時にウエル内の不純物の再分布がお
こり、不純物濃度の制御性即ちトランジスタのし
きい値電圧の制御性を悪くすることになる。
特徴点は、Nチヤネル、Pチヤネルトランジスタ
が形成されるウエル領域がいずれも、フイールド
酸化膜の選択成長の後に、フイールド酸化膜の窓
から不純物を添加することによつて形成されるこ
とである。第9図Aはフイールド酸化膜を形成し
た状態、B,C,Dは各々フイールド酸化膜の窓
を通して不純物を添加する状態を示す図である。
これはウエルがマスク合せ工程を必要としないで
自己整合的に形成されることを意味し、マスク合
せのためのパターン設計上の余裕を取る必要がな
いため、CMOSトランジスタの面積を小さくで
き、高集積化することが可能となる。さらに、ウ
エルがフイールド酸化膜を形成するための酸化工
程後に形成されるということは、酸化時における
不純物の再分布が避けられウエル内の不純物濃度
を制御しやすくしている。これに反し、従来のウ
エルの形成法では、第9図E,F,Gの工程図に
示すごとく、ウエル102を最初に形成した後、
選択酸化のマスクとなる窒化シリコン膜104が
ウエル内に正確に位置するようにマスク合せをお
こない、その後、厚いフイールド酸化膜105を
形成する。このようなウエル形成法ではウエル形
成のためのパターン設計上のマスク合せの余裕
(第9図Fにおける×)が必要であり、CMOSト
ランジスタの面積を大きくし、さらに、フイール
ド酸化膜形成時にウエル内の不純物の再分布がお
こり、不純物濃度の制御性即ちトランジスタのし
きい値電圧の制御性を悪くすることになる。
以上述べてきた構造を有するチヤネル長の短い
CMOSトランジスタをダイナミツクメモリの周
辺回路に用いた例について説明する。10図、11図
はその実施例を示す断面図であり、メモリセルは
蓄積容量とスイツチングトランジスタ(転送ゲー
ト)より成る1MOSトランジスタ形である。すな
わち、このメモリセルは、多結晶シリコン27
8,299の直下に形成される反転層容量と、多
結晶シリコンにより形成される転送電極279,
300およびデータ線となる拡散層269,28
9より成つている。又、メモリセルは基板260
より高不純物濃度のウエル268,283に設け
られている。周辺回路を形成するCMOSトラン
ジスタは、第3図に示した構造を有し、チヤネル
長が短くできるようになつている。このように、
メモリセルを1MOSトランジスタ形として、周辺
回路をCMOSトランジスタとすることにより、
集積度を低下させることなくメモリの消費電力を
小さくすることができる。
CMOSトランジスタをダイナミツクメモリの周
辺回路に用いた例について説明する。10図、11図
はその実施例を示す断面図であり、メモリセルは
蓄積容量とスイツチングトランジスタ(転送ゲー
ト)より成る1MOSトランジスタ形である。すな
わち、このメモリセルは、多結晶シリコン27
8,299の直下に形成される反転層容量と、多
結晶シリコンにより形成される転送電極279,
300およびデータ線となる拡散層269,28
9より成つている。又、メモリセルは基板260
より高不純物濃度のウエル268,283に設け
られている。周辺回路を形成するCMOSトラン
ジスタは、第3図に示した構造を有し、チヤネル
長が短くできるようになつている。このように、
メモリセルを1MOSトランジスタ形として、周辺
回路をCMOSトランジスタとすることにより、
集積度を低下させることなくメモリの消費電力を
小さくすることができる。
第10図、11図に示した各構造の特徴を述べ
る。第10図、11図に示した実施例の構造で
は、周辺回路のCMOSトランジスタはこれまで
に示したものと同じであるが、Pチヤネルトラン
ジスタより成るメモリセル部は、低濃度基板26
0,280につくられたnウエル263,283
内に形成されている。nウエル内の不純物濃度は
基板260,280よりも高いため、転送電極2
79,300のチヤネル長を短くできる。転送電
極下のしきい値電圧をエンハンスメント形の約−
1Vにするため、転送電極279,300を形成
している多結晶シリコンは高濃度p形不純物が添
加されている。第10図と第11図の違いは蓄積
電極278,299を形成している多結晶シリコ
ンは、第10図ではn形不純物が高濃度添加され
ており、第11図ではp形不純物が高濃度添加さ
れていることである。
る。第10図、11図に示した実施例の構造で
は、周辺回路のCMOSトランジスタはこれまで
に示したものと同じであるが、Pチヤネルトラン
ジスタより成るメモリセル部は、低濃度基板26
0,280につくられたnウエル263,283
内に形成されている。nウエル内の不純物濃度は
基板260,280よりも高いため、転送電極2
79,300のチヤネル長を短くできる。転送電
極下のしきい値電圧をエンハンスメント形の約−
1Vにするため、転送電極279,300を形成
している多結晶シリコンは高濃度p形不純物が添
加されている。第10図と第11図の違いは蓄積
電極278,299を形成している多結晶シリコ
ンは、第10図ではn形不純物が高濃度添加され
ており、第11図ではp形不純物が高濃度添加さ
れていることである。
上記のメモリ構造は前記のウエル形成法に従い
第12図のような製造工程で作ることができる。
第12図は第10図、11図に示したメモリ構造
を作るための製造工程図である。基板323中に
pウエル325、nウエル328を形成する(第
12図A,B,C)。次にゲート酸化膜334を
形成し、その後、第1層目の多結晶シリコンを被
着する。ここで、第10図に示したメモリ構造を
形成する場合には、第12図Dに示すようにNチ
ヤネルトランジスタおよびメモリセル上の多結晶
シリコン331,333のみn形不純物を高濃度
添加する。一方、第11図に示したメモリ構造を
形成する場合には、第12図Jに示すようにPチ
ヤネルトランジスタとメモリセル上の多結晶シリ
コン346にp形不純物を高濃度添加する。その
後、メモリセル部にのみ酸化膜335を形成し、
ホトエツチングによつて多結晶シリコンにパター
ンを形成して、ゲート電極336,337、蓄積
電極351を形成する(第12図E)。次に薄い
酸化膜349を形成した後、第2層目の多結晶シ
リコンを被着して転送電極350を形成する(第
12図F)。次に酸化膜338でPチヤネルトラ
ンジスタとメモリセル部をおおい、n形不純物を
高濃度添加してNチヤネルトランジスタのソー
ス、ドレイン339を形成する(第12図G)。
次に酸化膜340でNチヤネルトランジスタをお
おい、p形不純物を高濃度添加してpウエル32
5内のp形高濃度層341、Pチヤネルトランジ
スタのソース、ドレイン342およびデータ線3
43を形成する(第12図H)。次に表面保護膜
344を被着し、最後に電極345を形成する
(第12図I)。なお、第12図において第2層目
の多結晶シリコンを用いてNチヤネル、Pチヤネ
ルトランジスタのゲート電極336,337を形
成してもほぼ第12図に示す工程と同じ工程でメ
モリ構造が実現できる。
第12図のような製造工程で作ることができる。
第12図は第10図、11図に示したメモリ構造
を作るための製造工程図である。基板323中に
pウエル325、nウエル328を形成する(第
12図A,B,C)。次にゲート酸化膜334を
形成し、その後、第1層目の多結晶シリコンを被
着する。ここで、第10図に示したメモリ構造を
形成する場合には、第12図Dに示すようにNチ
ヤネルトランジスタおよびメモリセル上の多結晶
シリコン331,333のみn形不純物を高濃度
添加する。一方、第11図に示したメモリ構造を
形成する場合には、第12図Jに示すようにPチ
ヤネルトランジスタとメモリセル上の多結晶シリ
コン346にp形不純物を高濃度添加する。その
後、メモリセル部にのみ酸化膜335を形成し、
ホトエツチングによつて多結晶シリコンにパター
ンを形成して、ゲート電極336,337、蓄積
電極351を形成する(第12図E)。次に薄い
酸化膜349を形成した後、第2層目の多結晶シ
リコンを被着して転送電極350を形成する(第
12図F)。次に酸化膜338でPチヤネルトラ
ンジスタとメモリセル部をおおい、n形不純物を
高濃度添加してNチヤネルトランジスタのソー
ス、ドレイン339を形成する(第12図G)。
次に酸化膜340でNチヤネルトランジスタをお
おい、p形不純物を高濃度添加してpウエル32
5内のp形高濃度層341、Pチヤネルトランジ
スタのソース、ドレイン342およびデータ線3
43を形成する(第12図H)。次に表面保護膜
344を被着し、最後に電極345を形成する
(第12図I)。なお、第12図において第2層目
の多結晶シリコンを用いてNチヤネル、Pチヤネ
ルトランジスタのゲート電極336,337を形
成してもほぼ第12図に示す工程と同じ工程でメ
モリ構造が実現できる。
〔発明の効果〕
以上、本発明の内容としてCMOSトランジス
タを周辺回路として用いたダイナミツクメモリの
構造とその製法を説明したが、本発明によつてダ
イナミツクメモリを大規模集積化した場合にその
集積度と消費電力は大幅に改善されることにな
る。
タを周辺回路として用いたダイナミツクメモリの
構造とその製法を説明したが、本発明によつてダ
イナミツクメモリを大規模集積化した場合にその
集積度と消費電力は大幅に改善されることにな
る。
第1図は従来のCMOSトランジスタの断面図
であり、第2図、第3図、第4図は本発明による
新らしいCMOSトランジスタの断面図であり、
第5図、第6図、第7図、第8図、第9図は本発
明によるCMOSトランジスタの製造方法とその
内容を示す図であり、第10図、第11図は本発
明によるCMOSトランジスタをダイナミツクメ
モリに適用した例を示す図であり、第12図は第
10図、第11図に示したメモリ構造の製造工程
を示す図である。 各記号は各々次のものを示す。1,22,4
1,80,119,182,188,101,2
60,280,301,323:半導体基板、
2,24,42,81,82,102,108,
401,402,403,122,142,15
5,193,251,281,304,325:
p形不純物領域、23,43,44,83,12
4,146,165,166,205,252,
262,263,283,282,306,32
8,329:n形不純物領域、3,4,9,1
0,25,28,29,45,48,49,9
3,94,86,88,134,135,13
6,148,150,151,167,169,
170,191,207,208,256,25
7,258,284,287,288,289,
318,319,342,343:p形高濃度不
純物領域、7,8,5,6,26,27,46,
47,84,85,88,131,132,14
3,144,157,160,200,201,
203,285,286,322,339:n形
高濃度不純物領域、20,21,31,33,5
1,53,89,92,103,126,12
8,158,161,194,198,273,
276,293,297,310,314,33
4,349:薄い酸化膜、11,12,30,3
2,50,52,90,91,125,127,
159,162,195,197,261,26
5,268,269,272,275,278,
279,292,296,299,300,30
7,308,312,313,352,315,
360,331,332,333,336,33
7,346,347,350,351,404,
405:多結晶シリコン、14,13,15,3
4,35,36,54,55,56,95,10
5,107,120,153,192,270,
290,302,324:厚い酸化膜、104,
189:窒化シリコン膜、100,123,13
0,133,145,149,154,163,
164,168,190,199,202,20
4,206,209,303,305,309,
326,327,330,338,340,34
8:不純物添加時のマスク絶縁物、311,31
6,335:酸化膜、137,175,214,
320,344:表面保護膜、16,17,1
8,19,37,38,39,40,57,5
8,59,60,96,97,98,99,13
8,139,140,141,171,172,
173,174,210,211,212,21
3,271,274,277,291,294,
295,298,321,345:電極。
であり、第2図、第3図、第4図は本発明による
新らしいCMOSトランジスタの断面図であり、
第5図、第6図、第7図、第8図、第9図は本発
明によるCMOSトランジスタの製造方法とその
内容を示す図であり、第10図、第11図は本発
明によるCMOSトランジスタをダイナミツクメ
モリに適用した例を示す図であり、第12図は第
10図、第11図に示したメモリ構造の製造工程
を示す図である。 各記号は各々次のものを示す。1,22,4
1,80,119,182,188,101,2
60,280,301,323:半導体基板、
2,24,42,81,82,102,108,
401,402,403,122,142,15
5,193,251,281,304,325:
p形不純物領域、23,43,44,83,12
4,146,165,166,205,252,
262,263,283,282,306,32
8,329:n形不純物領域、3,4,9,1
0,25,28,29,45,48,49,9
3,94,86,88,134,135,13
6,148,150,151,167,169,
170,191,207,208,256,25
7,258,284,287,288,289,
318,319,342,343:p形高濃度不
純物領域、7,8,5,6,26,27,46,
47,84,85,88,131,132,14
3,144,157,160,200,201,
203,285,286,322,339:n形
高濃度不純物領域、20,21,31,33,5
1,53,89,92,103,126,12
8,158,161,194,198,273,
276,293,297,310,314,33
4,349:薄い酸化膜、11,12,30,3
2,50,52,90,91,125,127,
159,162,195,197,261,26
5,268,269,272,275,278,
279,292,296,299,300,30
7,308,312,313,352,315,
360,331,332,333,336,33
7,346,347,350,351,404,
405:多結晶シリコン、14,13,15,3
4,35,36,54,55,56,95,10
5,107,120,153,192,270,
290,302,324:厚い酸化膜、104,
189:窒化シリコン膜、100,123,13
0,133,145,149,154,163,
164,168,190,199,202,20
4,206,209,303,305,309,
326,327,330,338,340,34
8:不純物添加時のマスク絶縁物、311,31
6,335:酸化膜、137,175,214,
320,344:表面保護膜、16,17,1
8,19,37,38,39,40,57,5
8,59,60,96,97,98,99,13
8,139,140,141,171,172,
173,174,210,211,212,21
3,271,274,277,291,294,
295,298,321,345:電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 Nチヤンネル絶縁ゲート電界効果トランジス
タとPチヤンネル絶縁ゲート電界効果トランジス
タとから構成された相補形絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタを周辺回路として用い、蓄積容量と転
送電極とデータの入出力部とからなるメモリセル
によつてメモリ部が構成されてなり、 上記メモリセルは半導体基板より不純物濃度の
高い領域内に形成されてなることを特徴とする半
導体メモリ集積回路。 2 上記メモリセルにおいて、上記入出力部はp
型不純物導入領域からなり、メモリセルのスイツ
チングトランジスタがPチヤンネル絶縁ゲート電
界効果トランジスタからなることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の半導体メモリ集積回
路。 3 上記NチヤンネルおよびPチヤンネル絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタのうちの一方の少なく
ともソース、ドレイン領域は、半導体基板とは逆
の導電形を有する領域内に形成され、他方の少な
くともソース、ドレイン領域は、上記半導体基板
と同一の導電形を有し、かつ、不純物濃度が上記
基板より高い領域内に形成されてなることを特徴
とする特許請求の範囲第2項記載の半導体メモリ
集積回路。 4 Nチヤンネル絶縁ゲート電界効果トランジス
タとPチヤンネル絶縁ゲート電界効果トランジス
タをそなえ、両者の絶縁ゲート電界効果トランジ
スタのうちの一方の少なくともソース、ドレイン
領域は、半導体基板とは逆の導電形を有する領域
内に形成され、他方の少なくともソース、ドレイ
ン領域は、上記半導体基板と同一の導電形を有
し、かつ、不純物濃度が上記基板より高い領域内
に形成されてある相補形絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタを周辺回路に用い、蓄積容量と転送電極
とデータの入出力部とからなるメモリセルによつ
てメモリ部が構成されてなることを特徴とする半
導体メモリ集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259135A JPS60143664A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | 半導体メモリ集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259135A JPS60143664A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | 半導体メモリ集積回路 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9770776A Division JPS5323577A (en) | 1976-08-18 | 1976-08-18 | Complementary type insulated gate effect transistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60143664A JPS60143664A (ja) | 1985-07-29 |
| JPH0312473B2 true JPH0312473B2 (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=17329807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59259135A Granted JPS60143664A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | 半導体メモリ集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60143664A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1223571B (it) * | 1987-12-21 | 1990-09-19 | Sgs Thomson Microelectronics | Procedimento per la fabbricazione di dispositivi integrati cmos con lunghezze di porta ridotte |
-
1984
- 1984-12-10 JP JP59259135A patent/JPS60143664A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ELECTRONICS * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60143664A (ja) | 1985-07-29 |
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