JPH0312962A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH0312962A
JPH0312962A JP1148071A JP14807189A JPH0312962A JP H0312962 A JPH0312962 A JP H0312962A JP 1148071 A JP1148071 A JP 1148071A JP 14807189 A JP14807189 A JP 14807189A JP H0312962 A JPH0312962 A JP H0312962A
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Japan
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gate
gate electrode
insulating film
drain
semiconductor device
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JP1148071A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaya Kabasawa
椛澤 正哉
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide electric characteristics in two or more states only with one semiconductor device by applying a signal to at least one of two gate electrodes to control a current flowing through a path communicating between source and drain regions. CONSTITUTION:Along a path connecting a source region 2 and a drain region 3, a first gate electrode 6a and a second gate electrode 6b connecting between both regions 2, 3 are coupled to the surface of a gate insulating film 5. Further, the source region 2, drain region 3, and gate electrodes 6a, 6b are protected by insulating films 7a, 7b. A current flowing through a path connecting between the source region 2 and the drain region 3 is controlled by a signal applied to the gate electrodes 6a, 6b. by selecting how to apply the voltage to the gate electrodes 6a, 6b a current between the source and drain 2, 3 can be changed stepwise in response to the number of the gate electrodes 6a, 6b. Hereby, electric characteristics in two or more states are assured with only one semiconductor device.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置に関するものであり、特に電界効
果トランジスタの素子構造とその製造方法に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a device structure of a field effect transistor and a manufacturing method thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第8図ta+ h従来の電界効果トランジスタの一例?
示す平面図である。第8図(alは、ソース領域((2
)% ドレイン領域((3)およびゲート電極(6)全
保護するための絶縁膜(7)か除かれた状態で示されて
いる。第8図tbl [第8図(a、1で示された従来
例の6I−I’断面での断面図であり、第8図1111
で除かれた絶縁1模(7)が描き加えられている。第8
図(0)ハその記号を表わしている。なお、第8図ta
l l−j NチャンネルMO8)ランジスタ (エン
ハンスメント形)を示している。
Figure 8 ta+h An example of a conventional field effect transistor?
FIG. FIG. 8 (al is the source region ((2
)% The drain region (3) and the gate electrode (6) are shown with the protective insulating film (7) removed. FIG.
Insulation model 1 (7), which was removed in , has been added. 8th
Figure (0) represents the symbol. In addition, Fig. 8 ta
l l-j N-channel MO8) transistor (enhancement type) is shown.

第8図fb+において、P型シリコンかうする半導体基
板Illに、N型半導体のソース領域(2)、およびN
型半導体のドレイン領域((3)が間隔kitいて配置
され、素子分離を行うための、フィールド酸化膜と呼ば
れる絶縁膜)4)で取り囲まれている。上記ソース領域
1(2)とドレイン領域(3jとの間をなす、半導体基
板jlIの表面にはゲート絶縁膜5)が結合されている
。上記ゲート絶縁膜+51の表面にはゲート電極(6)
が結合されている。上記ソース領域(2)、ドレイン領
域13)、ゲート電極(6)ハ絶縁膜+71で被覆され
ており、上記絶縁膜(7)の、上記両@域およびゲート
電極(61上の部位rCはコンタクトホール(8)が穿
孔されている。このコンタクトホール(8)にアルミ配
線用電極(9)が配置されている。
In FIG. 8 fb+, a source region (2) of an N-type semiconductor, and a semiconductor substrate Ill made of P-type silicon, and an N
A type semiconductor drain region ((3) is arranged at intervals of 1,000 mm and is surrounded by an insulating film called a field oxide film for element isolation) 4). A gate insulating film 5) is bonded to the surface of the semiconductor substrate jlI between the source region 1 (2) and the drain region (3j). A gate electrode (6) is formed on the surface of the gate insulating film +51.
are combined. The source region (2), the drain region 13), and the gate electrode (6) are covered with an insulating film +71. A hole (8) is drilled. An aluminum wiring electrode (9) is arranged in this contact hole (8).

第8図+clにおいて、Dはドレイン’ik、F(3)
d。
In Figure 8+cl, D is drain'ik, F(3)
d.

ソース電極、Gはゲート電極を示してbる。G indicates the source electrode, and G indicates the gate electrode.

また、第9図til+から第9図101に従来装置の製
造方法を示すために、その工程に従って示した素子の断
面図である。
Further, FIGS. 9 til+ to 9 101 are cross-sectional views of elements shown in accordance with the steps in order to show the manufacturing method of the conventional device.

捷ず、P型シリコンの半導体基板)11上に絶縁膜(4
1が形成され、素子の分離が行われる。その後ゲート絶
縁膜15)、例えば酸化シリコン膜が形成され、次いで
ゲート電極もその一部に含まれる導電体つ0)、例えば
ポリシリコン膜がゲート絶縁膜151の表面に形成され
、更に上&i導電体□□□の表面にレジスト3υが塗布
され、写真製版技術によシバターニングされる。ここま
での工程によって形成された素子の状態の断面図が第9
図101である。
An insulating film (4) is placed on the P-type silicon semiconductor substrate (11)
1 is formed and the elements are separated. Thereafter, a gate insulating film 15), for example a silicon oxide film, is formed, and then a conductor (a part of which also includes the gate electrode), for example a polysilicon film, is formed on the surface of the gate insulating film 151, and then a conductive film 15) is formed on the surface of the gate insulating film 151. A resist 3υ is applied to the surface of the body □□□, and patterned by photolithography. A cross-sectional view of the state of the element formed through the steps up to this point is shown in the ninth figure.
FIG. 101.

次イで、バターニングされたレジストgll iマスク
として、導電体−がエツチングされ、ゲート電極(6)
が形成される。その後イオン注入技術を用いて%P型シ
リコンの半導体基板)110辰而に不純物、例えばヒ素
が注入され、N型半導体のソース領域)(2)、N型半
導体のドレイン領域(3)が形成される。ここまでの工
程によって形成された素子の状態の断面図が第9図10
1である。
Next, the conductor is etched as a patterned resist gll i mask, and the gate electrode (6) is etched.
is formed. Thereafter, an impurity such as arsenic is implanted into the P-type silicon semiconductor substrate (110) using ion implantation technology to form an N-type semiconductor source region (2) and an N-type semiconductor drain region (3). Ru. A cross-sectional view of the state of the element formed through the steps up to this point is shown in FIG.
It is 1.

更に、ソース領域(2)、ドレイン領域−(3)および
ゲート電極16)を保護するため絶縁膜17)がOVD
技術により積層される。その後、上記絶縁膜17)の、
上記両領域およびゲート電極16)上の部位には写真製
版技術を用いてコンタクトホール(8)が穿孔され、ア
ルミの配線用電極(9)が形成される。
Further, in order to protect the source region (2), drain region (3) and gate electrode 16), the insulating film 17) is OVD.
Laminated using technology. After that, the insulating film 17)
Contact holes (8) are formed in both of the above regions and above the gate electrode 16) using photolithography, and aluminum wiring electrodes (9) are formed.

ここまでの工程によって形成された素子の状態の断面図
が第9図101である。
A cross-sectional view of the state of the element formed through the steps up to this point is shown in FIG. 9 101.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

第8図f(1)l、 +01において、ソース′市極S
を接地し、ドレイン電極りに一定電圧VDIIIを印加
すると、この状態でゲート電極GVc印加された電圧、
丁なわちゲート電圧VOが、VG=0であれば、N型半
導体のソース領域+(2)とPffuの半導体基板11
)の接合およびP型の半導体基板IIIとN型半導体の
ドレイン領域1(3)の接合が電流を離断し、ソース−
ドレイン間には電流が流れない。次に、ゲート電極Gに
5ある電圧を印加するとソース領域12)とドレイン領
域13)との開の、絶R膜+51と接するP型の半導体
基板+11の表面頭M、に電子が引き寄せられて、N型
半導体のソース領域:2jとN型半導体のドレイン領域
(3)との間をN型半導体の伝導層で結ばれることにな
り電流が流れる。
In Fig. 8 f(1)l, +01, source 'city pole S
When grounded and a constant voltage VDIII is applied to the drain electrode, the voltage applied to the gate electrode GVc in this state,
That is, if the gate voltage VO is VG=0, the source region +(2) of the N-type semiconductor and the semiconductor substrate 11 of Pffu
) and the junction between the P-type semiconductor substrate III and the N-type semiconductor drain region 1 (3) separate the current, and the source -
No current flows between the drains. Next, when a voltage of 5 is applied to the gate electrode G, electrons are attracted to the surface head M of the P-type semiconductor substrate +11 in contact with the absolute R film +51, which is open between the source region 12) and the drain region 13). , the source region 2j of the N-type semiconductor and the drain region (3) of the N-type semiconductor are connected by the conductive layer of the N-type semiconductor, so that a current flows.

すなわち、このトランジスタはON状態になる。That is, this transistor is turned on.

このゲート電圧Voとドレイン−ソース間に流れる電流
すなわちドレイン電流よりθとの関係が第1θ図に示さ
れてrる。
The relationship between the gate voltage Vo and the current flowing between the drain and the source, that is, the drain current, is shown in FIG. 1θ.

このように、ゲート電極G に印加される゛電圧rCよ
り発生する電界によってドレイン電流より8を制御する
ことができる。この電気特性による一つの応用として、
ゲート電圧7Gのしきい値?設定し、このしきい値會越
える電圧(高電位VH)あるいは未満の電圧(低電位V
l、)(i7印加することにより、ON状態とOFF状
態を得ることができ、この各々の状態に論理の1.0を
対応させることにより論理回路を構成することができる
。この論理回路の構成例を第11図および第12図にて
説明する。
In this way, the drain current can be controlled by the electric field generated by the voltage rC applied to the gate electrode G. One application of this electrical property is
Threshold value of gate voltage 7G? Set a voltage that exceeds this threshold value (high potential VH) or a voltage that is less than this threshold value (low potential VH).
l, ) (By applying i7, an ON state and an OFF state can be obtained, and a logic circuit can be constructed by associating logic 1.0 with each state. Configuration of this logic circuit An example will be explained with reference to FIGS. 11 and 12.

第11図はMO8型トランジスタ3個で構成された論理
回路の一例である。MO8型トランジスタMl、M2.
M3は直列に結合されており、M3のソースは接地され
ている。また、MlのドレイM  )とは結線されてい
る。入力信号V i n l、Vin2は、M2、M3
のゲート端子A、Bに印加される。出力点FばMlのソ
ースとM2のドレインとの接続点から引き出されていて
、出力電圧ば■−e−8+である。M1uj のドレインに印加される電圧VDDは、MO8型トラン
ジスタM1のしきい値以上の値とする。
FIG. 11 shows an example of a logic circuit composed of three MO8 type transistors. MO8 type transistors Ml, M2.
M3 is coupled in series and the source of M3 is grounded. It is also connected to the drain M1 of Ml. Input signals V in l, Vin2 are M2, M3
is applied to gate terminals A and B of. The output point F is drawn out from the connection point between the source of Ml and the drain of M2, and the output voltage is -e-8+. The voltage VDD applied to the drain of M1uj is set to a value equal to or higher than the threshold value of the MO8 type transistor M1.

入力信号V i n l 、 V i n 2の各電圧
として、M OS q トランジスタM2、M3のしき
い値以上の電圧が印加されるとM2、M3はON状態に
なるものとする。このときのV i n l 、 V 
in2の電圧をVH(後に示される真理値表1に対応)
とする。また逆に% MOEI型トランジスタM2、M
3がOFF状態となるときのvtnl、Vin2の電圧
をVL(後に示される真理値表の0に対応)とする。
It is assumed that when a voltage equal to or higher than the threshold value of the MOS q transistors M2 and M3 is applied as each voltage of the input signals V in l and V in 2, M2 and M3 are turned on. At this time, V i n l , V
The voltage of in2 is VH (corresponds to truth table 1 shown later)
shall be. Conversely, %MOEI type transistors M2, M
Let the voltages of vtnl and Vin2 when 3 is in the OFF state be VL (corresponding to 0 in the truth table shown later).

第11図において、VDDが印加されトランジスタM1
がON状態のときVinl、Vin2に電圧VLが印加
されると、トランジスタM2、M3がOFF状態となり
、出力点Fの出力信号v−e−廿÷には、はぼVDDの
萬電位(後にLLj 示される真理値表の1に対+6 )が発生する。また、
V j、 n l 、 V i n 2に電圧VHが印
加されるとM2.M3はON状態となるため、出力点F
の出力信号V 4 e+には、約0ボルトの電位ut (後に示される真理値表のOに対15 )が発生する。
In FIG. 11, VDD is applied and transistor M1
When the voltage VL is applied to Vinl and Vin2 when is in the ON state, the transistors M2 and M3 are turned OFF, and the output signal ve-2÷ of the output point F has a potential of VDD (later LLj 1 in the truth table shown +6) occurs. Also,
When voltage VH is applied to V j, n l and V i n 2, M2. Since M3 is in the ON state, the output point F
A potential ut of approximately 0 volts (15 vs. O in the truth table shown later) is generated in the output signal V 4 e+ of .

同様に、V i n lにVH,V i n 2にV’
Lfそれぞれ印加した場合および■i n lにVL。
Similarly, VH for V in l and V' for V in 2.
When applying Lf and ■i n l, respectively, VL.

V i n 2にVHをそれぞれ印加した場合をも想定
して真理値表を作成すると、%8表のようになる。
If a truth table is created assuming the case where VH is applied to V in 2, the result will be a %8 table.

(8) 第舎表 第零表 第音表の真理値表から分かるごとく、MOB型トランジ
スタM2、M8がともにOF F状態で出力はON状態
、またM2.M8のどちらかがON状態であれば出力は
ON状態、そしてM2、M8が共にON状態であるとき
のみ出力はOFF状態となり、この論理回路はNAND
論理の機能を持つことになる。また、第12図はMO8
型トランジスタ3個で構成された論理回〔発明が解決し
ようとする課題〕 従来の半導体装置は以上のように構成されているので、
ソース−ドレイン間の印加電圧が定寸ると、あるゲート
電圧によって定まる一つの状態のドレイン電流が流れる
ように制御される。
(8) As can be seen from the truth table in Table 1, MOB type transistors M2 and M8 are both OFF and the output is ON, and M2. If either M8 is in the ON state, the output is in the ON state, and only when both M2 and M8 are in the ON state, the output is in the OFF state, and this logic circuit is a NAND
It will have a logical function. Also, Figure 12 shows MO8
Logic circuit composed of three type transistors [Problem to be solved by the invention] Since the conventional semiconductor device is configured as described above,
When the voltage applied between the source and the drain is set to a certain value, the drain current is controlled to flow in one state determined by a certain gate voltage.

とができなかった。このため半導体装置の高機能化にあ
たっては、多くの素子数が必要とな、りを実現するため
には素子数が多くなり、十分高性能化が果たせなかった
I couldn't do it. For this reason, in order to improve the functionality of a semiconductor device, a large number of elements is required, and in order to achieve this, a large number of elements are required, making it impossible to achieve sufficient performance.

この発明に上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、二つ以上あるゲート電極に任意の電圧を印加
することにより、一つの半導体装置で二つ以上の状態で
の電気特性ケ得ることができるような半導体装置を得る
ことを目的としている。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and by applying an arbitrary voltage to two or more gate electrodes, it is possible to control the electrical characteristics of one semiconductor device in two or more states. The purpose is to obtain a semiconductor device that can be obtained.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係わる半導体装置は、ソース領域とドレイン
領域とを結ぶ経路の電流を、ゲート電極に印加される信
号により制御するために、少なくとも二つのゲート電極
を、上記両gA域を結ぶ、少なくとも二つの経路に沿っ
て一方の領域力・ら他方の領域まで、互いに並べて延長
したものである。
In the semiconductor device according to the present invention, in order to control the current in the path connecting the source region and the drain region by a signal applied to the gate electrode, at least two gate electrodes are connected to the at least two gate electrodes connecting the gA regions. They extend side by side from one area to the other along two paths.

また、ソース領域とドレイン領域とを結ぶ経路を区分し
て、少なくとも二つのゲート電極を配置したものである
Further, at least two gate electrodes are arranged by dividing the path connecting the source region and the drain region.

また、前記のとさき半導体装ff1H半導体基板に素子
分離のための絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜全形成する
工程、ゲート絶縁膜に4′を体をTi台し、ゲート電極
?形成する工程、半導体基板設面に不純物全拡散し、ソ
ース領域、ドレイン領域となる高濃度不純物拡散層を形
成する工程、ゲート電極を二つ以上に分割し、分割され
たゲート電極間全絶縁する工程、素子表面に絶縁楔全形
成する工程およびソース領域、ドレイン領域およびゲー
ト電極に配線用電極を形成する工程を含む製造方法によ
り製造されるものである。
In addition, in the step of forming an insulating film for element isolation on the above-mentioned Tosaki semiconductor device ff1H semiconductor substrate, and forming the entire gate insulating film, the gate insulating film is coated with Ti base 4', and a gate electrode is formed. The process of forming a semiconductor substrate, fully diffusing impurities into the surface of the semiconductor substrate to form a highly concentrated impurity diffusion layer that will become the source and drain regions, dividing the gate electrode into two or more parts, and fully insulating the divided gate electrodes. The device is manufactured by a manufacturing method including a step of forming an insulating wedge entirely on the element surface, and a step of forming wiring electrodes in the source region, drain region, and gate electrode.

〔作用〕[Effect]

上記のように構成された半導体装置は、ソース領域とド
レイン領域とを結ぶ経路に沿って、ゲート電極が分割さ
れ、配置されていて%電圧が印加されたゲート電極の下
の半導体基板表面領域に伝導層が誘起される。このため
、ソース領域とドレイン領域との間に、ある電圧が印加
きれた場合、分割されたゲート電極の電圧の印加の方法
を選定Tることにより、ソース−ドレイン間の電流をゲ
ート電極の分割数に応じて段階的に変化させることがで
きる。
In a semiconductor device configured as described above, a gate electrode is divided and arranged along a path connecting a source region and a drain region, and a voltage is applied to a semiconductor substrate surface area below the gate electrode. A conductive layer is induced. Therefore, when a certain voltage is applied between the source region and the drain region, by selecting the method of applying voltage to the divided gate electrodes, the current between the source and drain can be reduced by dividing the gate electrodes. It can be changed in stages depending on the number.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図tal l−j本発明の一実旌13’ll k示
す平面図であり、ソース領域1(2)とドレイン領域(
3)との間を結ぶ経路に沿って、両唄域の間を結ぶ、第
1ゲート電極(8alおよび第2ゲート電極(6b)が
ゲート絶縁膜+51の表面に結合された構成で示されて
いる。第1図talにおいては、ソース領域2)、ドレ
イン領域13)およびゲート電極(8a) 。
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of the present invention, and shows a source region 1 (2) and a drain region (
3), a first gate electrode (8al) and a second gate electrode (6b) are shown bonded to the surface of the gate insulating film +51, which connects both the singing regions. In FIG. 1, there are a source region 2), a drain region 13), and a gate electrode (8a).

(6b)を保護するための絶縁膜(7a)   (7b
)が除かれた状態で示されている。筺た、第1図1dl
におりて、Lはゲート長音、Wlは第1ゲート電極のゲ
ート幅を、W2は第2ゲート電極のゲート幅を示してい
る。第1図(+)1および第1図(olに第1図tal
で示された本発明の実施例のI −I’断面およびn 
−n’断面での断面図であり、第1図(8L1で除かれ
た絶縁膜(7a)、+7blが描かき(2)0えられて
いる。第1図t(11は本実施例ケ示した記号で、Dは
ドレイン電極、Sはソース電極、G1 は第1ゲート電
極、G2は第2ゲート電極を示している。この構成の場
合、二種のトランジスタを並列に配置したような構成に
なっている。第1図1dlに記号が示されたこのような
トランジスタにおいて、いまたとえばff1lゲート電
極および第2ゲート電極のゲート幅の関係がW 、 >
 Wtとすると、ドレイン電流より9 と第1ゲート電
圧VGIおよび第1ゲート電圧VG2との関係(より5
−VGI、VG2特性)は第2図に示されているように
なる。ドレイン填極DK電圧VDst”印加している状
態で、第1ゲート電極a 1vc電圧VGl、第2ゲー
ト電極G2に電圧Vo2.fz印加したとき、よりEI
−vol、vo2特性はa点を通る曲線■となる。
Insulating film (7a) for protecting (6b) (7b
) is shown with the characters removed. Figure 1 1dl
, L indicates the gate length, Wl indicates the gate width of the first gate electrode, and W2 indicates the gate width of the second gate electrode. Figure 1 (+) 1 and Figure 1 (ol to Figure 1 tal
I-I' cross section of the embodiment of the present invention shown in and n
This is a sectional view taken at the -n' cross section, and the insulating film (7a) and +7bl removed in Figure 1 (8L1 are drawn (2)0). In the symbols shown, D is the drain electrode, S is the source electrode, G1 is the first gate electrode, and G2 is the second gate electrode.In this configuration, two types of transistors are arranged in parallel. In such a transistor, whose symbol is shown in FIG. 1, 1dl, the relationship between the gate widths of the ff1l gate electrode and the second gate electrode is W,
Assuming Wt, the relationship between 9 from the drain current and the first gate voltage VGI and the first gate voltage VG2 (from 5
-VGI, VG2 characteristics) are as shown in FIG. When the drain filler DK voltage VDst'' is applied and the voltage VGl is applied to the first gate electrode a 1vc and the voltage Vo2.fz is applied to the second gate electrode G2, the EI becomes more
-vol, vo2 characteristics become a curve ■ passing through point a.

この状態でVO2,=0とし、vax*y化させると、
その10日−VGI特性はb点を通る曲線■となる。ま
た逆にVGI−0とし、VGgを変化させると、そのI
n5−VG2特性は0点を通る曲線■となる。また別の
見方をすると、ドレイン電極りに印加される電圧を一定
(VA)にした状態で第1ゲート電極G1、第2ゲート
市極G2に印加される電圧値をVAと定めて第lゲート
電極G1、第2ゲート電極02をON。
In this state, if we set VO2,=0 and convert it to vax*y,
The 10-day-VGI characteristic is a curve (■) passing through point b. Conversely, if VGI-0 is set and VGg is changed, the I
The n5-VG2 characteristic is a curve (■) passing through the 0 point. From another perspective, when the voltage applied to the drain electrode is kept constant (VA), the voltage value applied to the first gate electrode G1 and the second gate electrode G2 is set as VA, and the voltage applied to the first gate electrode G1 and the second gate electrode G2 is set as VA. Turn on electrode G1 and second gate electrode 02.

OFFすることにより、一つのトランジスタでドレイン
電流よりsの値がa、b、cと段階的に変化させること
ができる。これは一つのトランジスタで複数の電気特性
を得ることができること?示している。
By turning off the transistor, the value of s can be changed stepwise from a to b to c based on the drain current using one transistor. Does this mean that multiple electrical characteristics can be obtained with one transistor? It shows.

第3図は上記の、一つのトランジスタで複数の電気特性
を得ることができることの応用として、従来のトランジ
スタ1個と本発明のトランジスタ1個と全開いてNOR
回路が構成され得ることを示した図である。点線の円で
囲まれた部分が本発明のトランジスタである。このとき
第1ゲート電極および躬2ゲート電極のゲート幅の関係
がWl−W2であるとする。入力信号Vi nl、 V
 i n 2は高電位VHでON状態となり、論理の1
と対応している。出力点けFで、その電圧はve−+f
−譬である。
Figure 3 shows an application of the above-mentioned ability to obtain multiple electrical characteristics with one transistor, in which one conventional transistor and one transistor of the present invention are fully open and NOR is applied.
FIG. 3 is a diagram illustrating how a circuit can be configured. The part surrounded by the dotted circle is the transistor of the present invention. At this time, it is assumed that the relationship between the gate widths of the first gate electrode and the second gate electrode is Wl-W2. Input signal Vinl, V
i n 2 is in the ON state at the high potential VH, and the logic is 1.
It corresponds to At output point F, the voltage is ve-+f
-It is a parable.

0 晩 を 第主表 第3図の構成の回#@ば、第牛表に示された真理値表の
ごとく、第1ゲート電極G1、第2ゲート電極G2がO
FF状態のときのみ出力点Fの円方信号■+計4に高電
位が発生するため、Nut t OR論理の機能全行っている。このように従来装置では
3個のトランジスタで構成されたNOR回路が本発明の
トランジスタを用いれば2個で構成され得る。
If the configuration shown in Figure 3 of the main table is 0 night, the first gate electrode G1 and the second gate electrode G2 are
Only in the FF state, a high potential is generated at the circular signal (■) + total 4 at the output point F, so all the functions of the Nut t OR logic are performed. In this manner, the NOR circuit, which is composed of three transistors in the conventional device, can be composed of two transistors by using the transistor of the present invention.

また上記の実施例ではソース領域(2)とドレイン領域
((3)との間を結ぶ経路に沿って、両領域の間を結ぶ
二つのゲート電極で構成されたトランジスタの例が示さ
れているが、上記両頭にを結ぶ経路を区分して、配置さ
れた複数のゲートを用いて構成きれたトランジスタも同
様の効果が期待できる。第4図(a、1はこのような他
の実施例を示す平面図で、ソース領域;(2)とドレイ
ン領域3)との間を結、ぶ経路を区分して二つのゲート
電極<B a) ’J  (tl b)がゲート絶縁膜
、51の表面に結合された場合を示している。第4図+
alではソース領域+(2)、ドレイン領域((3)お
よびゲート電極(8a)   (61)>k保護するた
めの絶縁膜(7a)   (7b)が除かれた状態で示
されている。また第4図talにおいて、Wは各々のゲ
ート幅を、Llは第1ゲート電極Glのゲート長を、L
、は第2ゲート電極G2のゲート長を示している。第4
図+blは第4図talで示された本発明の実施例のI
−I’断面での断面図であり、第4図IJLIで除かれ
た絶縁[(7a)、(7b)が描き加えられている。第
4図10)は本実施例?示した記号で、Dはドレイン電
極、Sはソース電極、Glは第1ゲート岐極、G2は第
2ゲート電極を示している。第1ゲート電極および第2
ゲート肛極のゲート長の関係は、例えばLl>L2であ
るとする。この場合のより+3−VGIVG2特性が第
5図に示されている。
Furthermore, in the above embodiment, an example of a transistor is shown in which two gate electrodes connect the source region (2) and the drain region (3) along a path connecting both regions. However, a similar effect can be expected from a transistor configured using a plurality of gates arranged by dividing the path connecting the above two ends. In the plan view shown, the path connecting the source region (2) and the drain region 3) is divided into two gate electrodes. This shows the case when combined. Figure 4+
In al, the source region + (2), the drain region (3) and the gate electrode (8a) (61)>k are shown with the protective insulating films (7a) (7b) removed. In FIG. 4 tal, W represents each gate width, Ll represents the gate length of the first gate electrode Gl, and L
, indicates the gate length of the second gate electrode G2. Fourth
Figure +bl is I of the embodiment of the present invention shown in Figure 4 tal.
This is a sectional view taken along the -I' section, and the insulation removed in FIG. 4 IJLI [(7a) and (7b) are added. Is Fig. 4 10) the present example? In the symbols shown, D indicates a drain electrode, S indicates a source electrode, Gl indicates a first gate pole, and G2 indicates a second gate electrode. the first gate electrode and the second gate electrode
It is assumed that the relationship between the gate lengths of the gate anode is, for example, Ll>L2. The +3-VGIVG2 characteristic in this case is shown in FIG.

この場合第1ゲート電極Gl、第2ゲート電極G2に同
じ電圧を印部し、その電圧を変化させたときは、ゲート
長L1、L、を加算したゲート長をもつトランジスタと
同様な特性にイ得ることができる。この電流−電圧特性
(IDθ−VG特性)は第5図のa点を通る曲線■によ
り示される。
In this case, when the same voltage is applied to the first gate electrode Gl and the second gate electrode G2 and the voltage is changed, the characteristics will be similar to that of a transistor having a gate length that is the sum of the gate lengths L1 and L. Obtainable. This current-voltage characteristic (ID.theta.-VG characteristic) is shown by a curve (2) passing through point a in FIG.

次に第2ゲート屯極G2に印加される電圧を、第1ゲー
ト電極G1に印加される電圧よりαだけ変化させた場合
、ドレイン電流Insは変化する。VG 2=VG l
−1−aのときは、ドレイン電流よりsは流れ易くなり
、a点から上のb点を通る曲線■に示されるより 8−
 V a 1特性となる。
Next, when the voltage applied to the second gate electrode G2 is changed by α from the voltage applied to the first gate electrode G1, the drain current Ins changes. VG 2=VG l
-1-a, s flows more easily than the drain current, and as shown by the curve ■ passing from point a to point b above 8-
It becomes V a 1 characteristic.

またVG2=vo1−αのときは、ドレイン電流IDS
はr#流れ離〈なり、a点から下の0点を通る曲線■に
示されるより5−VGIP#性となる。このため第1ゲ
ート屯極G I Vc印那される電圧をVGl=VAと
し、VG2の1直f V G 2 = V G 1、V
G 2=vo 1+ぼ、VG 2=V() l−υと質
化させると、第5魁点、b点、0点の電流値を得るこの とができる。
Also, when VG2=vo1-α, the drain current IDS
is r# flow separation〈, and it becomes 5-VGIP# property as shown by the curve (■) passing from point a to point 0 below. For this reason, the voltage applied to the first gate terminal G I Vc is set to VGl=VA, and the first voltage of VG2 is V G 2 = V G 1, V
When G2=vo1+bo and VG2=V()l-υ, the current values at the fifth point, b point, and 0 point can be obtained.

この応用として、先の実施例と同様にして、論理回路全
構成することができる。第6図は、その論理回路の実施
例で、従来のトランジスタ1個−1〜で%回路が構成さ
れ得る ことを示した図である。点線の円で囲まれた部分が本発
明のトランジスタである。このとき粥lゲート電極およ
び化2ゲート覗憧のそれぞれの長さの関係はり、=L、
とする。入力信号Vinl 、 V i n 2は高電
位vI(でON状態となシ、論理の1と対応している。
As an application of this, the entire logic circuit can be constructed in the same manner as in the previous embodiment. FIG. 6 is an embodiment of the logic circuit, showing that a % circuit can be constructed from one conventional transistor. The part surrounded by the dotted circle is the transistor of the present invention. At this time, the relationship between the lengths of the porridge l gate electrode and the chloride 2 gate electrode is =L,
shall be. The input signals Vinl and Vin2 are in the ON state at a high potential vI (which corresponds to logic 1).

出力点はFで、そのα旬 ・ 第  字  表 また、第7図1mlから第7図tflは本発明に係わる
半導体装置の製造方法を示すために、その工程に従って
示した素子の断面図である。図において、 (1)〜:
e+、(8)、(9)、1(2)1.2zは前記従来装
置の製造方法の素子の断面図において示したものと同じ
である。
The output point is F, and the output point is 1 ml to 7 tfl. FIG. 7 1ml to FIG. . In the figure, (1) ~:
e+, (8), (9), 1(2)1.2z are the same as those shown in the cross-sectional view of the element in the manufacturing method of the conventional device.

寸ず、2厘の半導体基板Ill上にフィールド酸化膜と
呼ばれる絶縁膜(4)が形成され、素子の分離が行われ
る。その後ゲート絶縁膜(,5)、例えば酸化シリコン
膜が形成され、次いでゲート電極もその一部に含捷れる
4電体3011例えばポリシ硼 リコン膜がゲート絶縁膜+51の表面に形成され、更に
上記導電体−の表向にレジスト圓が塗布され、写真製版
技術によりバターニングされる。
Immediately, an insulating film (4) called a field oxide film is formed on the 2-layer semiconductor substrate Ill to isolate the elements. Thereafter, a gate insulating film (,5), for example, a silicon oxide film, is formed, and then a quadrielectric body 3011, for example, a polysilicon film, which includes a part of the gate electrode, is formed on the surface of the gate insulating film +51, and then the above-mentioned A resist circle is applied to the surface of the conductor and patterned using photolithography.

ここまでの工程によって形成された素子の状態の断面図
が第7図talである。
A cross-sectional view of the state of the element formed through the steps up to this point is shown in FIG.

次いでバターニングされたレジス)t、!1)’Qマス
クとして%導電体(4))がエツチングされ、ゲート電
極(6)が形成される。その後イオン注入技術を用いて
、半導体基板11)の表面に不純物、例えばヒ素が注入
され、N型半導体のソース領域)2N型半導体のドレイ
ン領域(3)が形成される。
Then buttered Regis)t,! 1)'The conductor (4)) is etched as a Q mask to form the gate electrode (6). Thereafter, an impurity, for example arsenic, is implanted into the surface of the semiconductor substrate 11) using an ion implantation technique to form an N-type semiconductor source region 2) and an N-type semiconductor drain region (3).

ここまでの工程によって形成された素子の状態の断面図
が第7図(b+である。以上の工程は従来装置の工程と
同じである。
A sectional view of the state of the element formed through the steps up to this point is shown in FIG. 7 (b+).The above steps are the same as those of the conventional device.

次にレジストt3tll全塗布し、ゲート電極16)全
分割するために、写真製版技i’に用いてノくターニン
グされる。ここまでの工程によって形成された素子の状
態の断面図が第7図10)である。
Next, the resist t3tll is completely applied, and in order to completely divide the gate electrode 16), the photolithography technique i' is used to turn the gate electrode 16). A cross-sectional view of the state of the element formed through the steps up to this point is shown in FIG. 7 (10).

その後、バターニングされたレジストfマスクとして、
ゲート[電極1G)である導電体がエツチングされ、分
割されたゲート電極(Ba)、(ab)が形成される。
After that, as a patterned resist f mask,
The conductor which is the gate [electrode 1G) is etched to form divided gate electrodes (Ba) and (ab).

ここまでの工程によって形成された素子の状態の断面図
が第7図1d−)である。
A cross-sectional view of the state of the element formed through the steps up to this point is shown in FIG. 7 1d-).

次いで分割されたゲート電極(6a)、r6b)の間を
絶縁するために1絶縁暎(7a)例えばシリコン膜が熱
処理により形成され、更に、ソース領域)2)、ドレイ
ン領域13)およびゲート電極(6a)、(6b)を保
護するため絶縁膜(7b)が、例えばCvD技術により
積層される。ここまでの工程によって形成された素子の
状態の断面図が第7図(eiである。
Next, an insulating film (7a), for example, a silicon film, is formed by heat treatment to insulate between the divided gate electrodes (6a), r6b), and further the source region), drain region 13) and gate electrode ( In order to protect 6a) and 6b, an insulating film (7b) is laminated by, for example, CvD technology. A cross-sectional view of the state of the element formed through the steps up to this point is shown in FIG. 7 (ei).

その後、上記絶縁膜(7a)、(7b)の、上記両饋域
およびゲート電極(6a)   (61))上の部位に
は写S製版技術を用いてコンタクトホール(8)が穿孔
され、アルミの配線用電極(9)が形成される。ここま
での工程によって形成された素子の状態の断面図が第7
図tflである。
Thereafter, contact holes (8) are bored in the insulating films (7a), (7b) at the above-mentioned regions and above the gate electrodes (6a) (61)) by using the photo-S plate making technique. A wiring electrode (9) is formed. A cross-sectional view of the state of the element formed through the steps up to this point is shown in the seventh figure.
Figure tfl.

ところで上記説明では%NチャンネルMOSトランジス
タ(五ンハンスメント形)の」局舎について述べたが、
その他の半導体装置についても利用できることは言うま
でもない。
By the way, in the above explanation, we talked about the "%N channel MOS transistor (5 enhancement type)" station,
Needless to say, the present invention can also be used for other semiconductor devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果全奏する。
Since the present invention is configured as described above, it achieves all the effects described below.

1素子でもって2以上の状態の電気特性?得ることがで
きるので、少ない素子数で論理回路を構成することがで
き、素子の高集積化がOI能となるお共に、1素子1出
力ではなく、中間的な値の複数の出力が可能となる。
Electrical characteristics of two or more states in one element? As a result, logic circuits can be constructed with a small number of elements, and high integration of elements enables OI, and multiple outputs of intermediate values are possible instead of one output per element. Become.

また、本発明の半導体装置の製造方法によりゲート電極
が分割された半導体装置を製作することができる。
Furthermore, a semiconductor device in which the gate electrode is divided can be manufactured by the semiconductor device manufacturing method of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図ta+はこの発明による半導体装置の一実施例を
示す平面図、第1図fb+および第1図to+はこの発
明装置の一実施例の断面図、第1図1(11汀この発明
装置の一実施例の記号を示す図、第2図はこの発明装置
の一実施例の電気特性全示す図、第3図はこの発明装置
の一実施例を用いたNOR回路の図、第4図tllLl
けこの発明装置の他の実施列を示す平面図、第4図ib
+はこの発明装置の他の実施列の断面図、第4図+c)
はこの発明装置の他の実施例の記号を示す図、第5図は
この発明装置の他の実施例の電気特性を示す図。 第6図はこの発明装置の他の実施F!AJ’fr用いた
NAND回路の図、第7図はこの発明の半導体装置の製
造方法の各工程における半導体装置の断面図、第8図t
alは従来の半導体装置の平面図、第8図11)lは従
来の半導体装置の断面図、第8図0)に従来の半導体装
置の記号全示す図、第9図は従来の半導体装置の製造方
法の各工程における半導体装置の断面図、第1θ図は従
来の半導体装置の電気特性を示す図、第11図は従来の
半導体装置を用いたNAND回路の図および第12図は
従来の半導体装置を用いたNOR回路の図である。 図において、:11は半導体基板、(2)はソース領域
、+(3)はドレイン領域、(41は絶縁膜、+51は
ゲート絶縁膜、(8a)、 (6b)Viゲート電極、
C’i a)   (71))は絶縁膜および(9)は
配線用電極である。なお、各図中同一符号は同−又は相
当部分全示f0
FIG. 1 ta+ is a plan view showing an embodiment of the semiconductor device according to the present invention, FIG. 1 fb+ and FIG. 2 is a diagram showing all the electrical characteristics of an embodiment of this invention device, FIG. 3 is a diagram of a NOR circuit using one embodiment of this invention device, and FIG. 4 is a diagram showing the symbols of one embodiment of this invention device. tlllll
A plan view showing another embodiment of the device according to the invention, FIG. 4 ib
+ is a sectional view of another implementation row of this invention device, Fig. 4 +c)
5 is a diagram showing the symbols of another embodiment of the device of this invention, and FIG. 5 is a diagram showing the electrical characteristics of another embodiment of the device of this invention. FIG. 6 shows another embodiment of this inventive device F! A diagram of a NAND circuit using AJ'fr, FIG. 7 is a cross-sectional view of a semiconductor device in each step of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, and FIG.
al is a plan view of a conventional semiconductor device, FIG. 8 11) is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device, FIG. A cross-sectional view of a semiconductor device at each step of the manufacturing method, Figure 1θ is a diagram showing the electrical characteristics of a conventional semiconductor device, Figure 11 is a diagram of a NAND circuit using a conventional semiconductor device, and Figure 12 is a diagram of a conventional semiconductor device. FIG. 3 is a diagram of a NOR circuit using the device. In the figure: 11 is a semiconductor substrate, (2) is a source region, + (3) is a drain region, (41 is an insulating film, +51 is a gate insulating film, (8a), (6b) a Vi gate electrode,
C'ia) (71)) is an insulating film and (9) is a wiring electrode. In addition, the same reference numerals in each figure indicate the same or equivalent parts f0

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ソース領域とドレイン領域、これら両領域を結ぶ
、少なくとも2つの経路に沿つて、一方の領域から他方
の領域まで、互いに並べて延長された、少なくとも2つ
のゲート電極を備え、上記ゲート電極の少なくとも一つ
に信号が印加されることにより、上記両領域を結ぶ経路
の電流を制御することを特徴とする半導体装置。
(1) a source region and a drain region; at least two gate electrodes extending side by side from one region to the other along at least two paths connecting these regions; A semiconductor device characterized in that a signal is applied to at least one of the regions to control a current in a path connecting both of the regions.
(2)ソース領域とドレイン領域、これら両領域を結ぶ
経路を区分して配置された、少なくとも2つのゲート電
極を備え、上記すべてのゲート電極に信号が印加される
ことにより、上記両領域を結ぶ経路の電流を制御するこ
とを特徴とする半導体装置。
(2) A source region, a drain region, and at least two gate electrodes disposed to separate a path connecting these two regions, and a signal is applied to all of the gate electrodes to connect the two regions. A semiconductor device characterized by controlling a current in a path.
(3)半導体基板に素子分離のための絶縁膜を形成し、
ゲート絶縁膜を形成する工程、ゲート絶縁膜に導電体を
結合し、ゲート電極を形成する工程、半導体基板表面に
不純物を拡散し、ソース領域、ドレイン領域となる高濃
度 不純物拡散層を形成する工程、ゲート電極を二つ以上に
分割し、分割されたゲート電極間を絶縁する工程、素子
表面に絶縁膜を形成する工程およびソース領域、ドレイ
ン領域、ゲート領域に配線用電極を形成する工程を含む
半導体装置の製造方法。
(3) Forming an insulating film for element isolation on the semiconductor substrate,
A process of forming a gate insulating film, a process of bonding a conductor to the gate insulating film to form a gate electrode, a process of diffusing impurities on the surface of a semiconductor substrate to form a highly concentrated impurity diffusion layer that will become a source region and a drain region. , a step of dividing the gate electrode into two or more and insulating between the divided gate electrodes, a step of forming an insulating film on the element surface, and a step of forming wiring electrodes in the source region, drain region, and gate region. A method for manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005238826A (en) * 2004-02-27 2005-09-08 Microsoft Corp Counterfeit and tamper resistant label with randomly occurring feature

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