JPH04269862A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH04269862A
JPH04269862A JP3030960A JP3096091A JPH04269862A JP H04269862 A JPH04269862 A JP H04269862A JP 3030960 A JP3030960 A JP 3030960A JP 3096091 A JP3096091 A JP 3096091A JP H04269862 A JPH04269862 A JP H04269862A
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JP
Japan
Prior art keywords
well
thickness
layer
insulating layer
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP3030960A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Matsutani
松谷 毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH04269862A publication Critical patent/JPH04269862A/ja
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関する。詳
しくは、例えばSOI(silicon on ins
ulator)基板上に形成されたCMOS構造を有す
る半導体装置に関する。
【0002】近年、半導体装置はますます高精度化を要
求されてきており、これに伴ってSOI基板を用いるデ
バイスに対するニーズが増してきている。例えば、SR
AM等ではアルファ線によるソフトエラーの問題、又、
AD変換器ではアナログ部へのデジタルノイズ侵入の問
題等があるが、これらの問題を解決できるSOI基板を
用いたデバイスの実用化が期待されている。
【0003】
【従来の技術】図5は従来の一例の構成図を示す。同図
中、1はSOI基板で、p形半導体層1a,1c,Si
O2 絶縁層1bにて構成されており、この表面にn形
MOSFET2,p形MOS  FET3が形成されて
いる。4は入力電極、5は出力電極、6は電源Vcc電
極、7はアース電極であり、FET2,FET3にてイ
ンバータが構成されている。ここで、p形半導体層1a
の厚さは例えば5μm に形成されており、nウェル1
an ,pウェル1ap の厚さは例えば3μm に形
成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図5において、p形M
OS  FET3のp+ 拡散層、nウェル1an ,
p形半導体層1aにてpnp形の寄生トランジスタが形
成され、一方、n形MOS  FET2のn+ 拡散層
、pウェル1ap ,nウェル1an にてnpn形の
寄生トランジスタが形成され、互いにベースとコレクタ
とが接続されて正帰還ループが形成される。このような
2つの寄生トランジスタによる寄生サイリスタは、近似
的には2つの寄生トランジスタのエミッタ接地電流増幅
率βn (npn形トランジスタ)、βp (pnp形
トランジスタ)の積が1より大きい場合にオンするもの
とみなされる。
【0005】図5に示す従来例は、nウェル1an ,
pウェル1ap の下にp形半導体層1aが形成されて
いるため、特に、p+ 拡散層、nウェル1an ,p
形半導体層1aにて形成される縦形のpnp形寄生トラ
ンジスタのベース幅はnウェル1an の厚さ(3μm
 )で決定され、ベース幅はせいぜい3μm というよ
うに小さく、このために電流増幅率βp が大きくなり
、前述の積が1より大きくなって寄生サイリスタがオン
となる。このため、前述の正帰還ループにおいて大きな
電流増幅作用、つまり、いわゆるCMOSラッチアップ
を生じ、例えばアルミニウムにて構成されている電源V
cc電極6,アース電極7が溶断する虞れがあり、動作
信頼性が低下する問題点があった。
【0006】そこで、このような寄生サイリスタがオン
しないようにするには寄生トランジスタの電流増幅率β
n ,βp を小さく構成すればよく、一手段として寄
生トランジスタのベース幅を極力大にすることが考えら
れる、然るに、特に縦形のpnp形トランジスタのベー
ス幅はnウェル1an で決定され、nウェル1an 
の厚さを大に設定すると微細化に適さないことになり、
しかも、nウェル1an とpウェル1ap とが中央
部分で大きくオーバラップしてここに抵抗を生じること
になり、ラッチアップを生じ易くなってしまうので好ま
しくない。
【0007】一方、中央部分にSiO2 絶縁層1bに
まで達するトレンチを形成すれば寄生サイリスタを生じ
ることはないが、このものはトレンチ形成時に基板にス
トレスが加わってこれによって結晶欠陥を生じ、リーク
が発生するので望ましくない。本発明は、トレンチ構造
などを用いない構成で、微細化でき、又、ラッチアップ
を防止して動作信頼性の高い半導体装置を提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明になる半導体装置
は、絶縁層上の半導体層に形成されたウェルが絶縁層に
到達するように構成されている。
【0009】
【作用】本発明は、ウェルの下には半導体層がなく、ウ
ェルが直接絶縁層に当接した構成とされているため、n
ウェル側に形成される寄生トランジスタは、p+ 拡散
層、nウェル、pウェルにて横形になり、従って、その
ベース幅はウェル厚に規制されることはなく、横方向つ
まりpウェル方向に十分大きくとることができる。これ
により、縦形の寄生トランジスタが形成されていた従来
例に比して電流増幅率を小にでき、寄生サイリスタがオ
ンになることはなく、ラッチアップを防止できる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の第1実施例の構成図を示す。 同図中、10はSOI基板で、p形半導体層(シリコン
)10a,10c,SiO2 絶縁層10bにて構成さ
れており、この表面にn形MOS  FET11,p形
MOS  FET12が形成されている。13は入力電
極、14は出力電極、15は電源電極、16はアース電
極であり、FET11,12にてインバータが構成され
ている。ここで、p形半導体層10aの厚さは例えば3
μm に形成されており、nウェル10an ,pウェ
ル10ap は厚さ方向にSiO2 絶縁層10bまで
達しており、つまり、その厚さは3μm に形成されて
いる。
【0011】又、FET12のp+ 拡散層左端部とn
ウェル10an の端部10an ´との距離ln ,
FET11のn+ 拡散層右端部とpウェル10ap 
の端部10ap ´との距離lp は、少なくともnウ
ェル10an ,pウェル10ap の厚さ(3μm 
)以上に形成されている。
【0012】図1に示す半導体装置を製造するに際し、
図2(A)に示す如く、SOI基板10の表面に酸化膜
17を熱酸化によって厚さ300Åに形成し、更にその
表面に窒化膜をCVD法によって厚さ1000Åに成長
し、p+ 拡散層、FET11,12,n+ 拡散層を
形成するべき部分に対応した部分の窒化膜をパターニン
グして窒化膜18とする。次に、レジスト19を形成し
、これをマスクに、加速電圧160keV ,濃度8×
1012cm−2でリンのイオン注入を行なってnウェ
ル10an を形成する。同様に、別のレジスト(図示
せず)を形成し、これをマスクに、加速電圧150ke
V ,濃度1×1013cm−2でボロンのイオン注入
を行なってpウェル10ap を形成する。しかる後、
1200℃で3時間のウェル拡散熱処理を行なう。
【0013】次に、LOCOS法を用いて酸化膜20を
形成し、酸化膜17,窒化膜18を除去し、ゲート酸化
膜21,ゲート電極22を形成し、ヒ素をイオン注入し
てn+ 拡散層を、ボロンをイオン注入してp+ 拡散
層を形成する。しかる後、絶縁膜としてCVD酸化膜、
PSG等を成長し、コンタクト窓を開口し、アルミニウ
ム配線を行なって各電極13〜16を形成する。この場
合、製造工程中の最高温度はウェル拡散時の温度である
とし、他の熱処理はこれより低い温度で行なう。これに
より、通常の厚さのSOI基板であれば、pウェル5μ
m ,nウェル4μmの深さとすることができ、pウェ
ル10ap ,nウェル10an ともにその下端を絶
縁層10bに当接することができる。
【0014】図3は通常基板におけるウェル深さと拡散
時間との関係を表わした特性図を示す。同図(A)は図
1中pウェル10ap を、同図(B)は図1中nウェ
ル10an を夫々形成する場合を示しており、本実施
例のように例えば1200℃で3時間(180min 
)の拡散を行なえば厚さ(深さ)3μm のnウェル、
pウェルを形成するのに十分であることがわかる。一方
、n形半導体層で構成されたSOI基板もあり、図3(
C)はこの基板にpウェルを、同図(D)はこの基板に
nウェルを夫々形成する場合を示す。
【0015】なお、図3に示す特性図はあくまでも一例
であり、熱処理炉の構造、ガスの種類によってもこの特
性は異なり、又、熱処理炉を用いずに別の熱処理を施し
てもこの特性は異なる。従って、本発明は図3の特性図
に示す方法に拘束されるものではない。
【0016】図1に示す如く、本発明はnウェル10a
n ,pウェル10ap を絶縁層10bにも当接した
構成としたため、特に、p形MOS  FET12側の
pnp形の寄生トランジスタはp+ 拡散層、nウェル
10an ,pウェル10ap にて必然的に横形に形
成される。従って、そのベース幅はnウェル10an 
の厚さに規制されることはなく、横方向つまりpウェル
10ap 方向に十分大きく(例えば4μm 〜5μm
 )とることができ、即ち、nウェル10an の端部
10an ´までの大きさとすることができ、図5に示
す従来例に比して電流増幅率βn を小さくでき、寄生
サイリスタがオンとなることはなく、ラッチアップを防
止できる。この場合、SOI基板10を特に厚く構成し
ているわけではないので微細化には支障はなく、一方、
トレンチ構造を形成しているわけではないので、結晶欠
陥の問題はない。
【0017】図4は本発明の第2実施例の構成図を示し
、同図中、図1と同一構成部分には同一番号を付してそ
の説明を省略する。図4中、30an はnウェル、3
0ap はpウェルで、p形半導体層30aに形成され
ており、その一部がオーバラップした構成とされている
。 FET12´のp+ 拡散層左端部とpウェル30ap
 の端部30ap ´との距離ln ´,FET11´
のn+ 拡散層右端部とnウェル30an の端部30
an ´との距離lp ´は、少なくとも、nウェル3
0an ,pウェル30ap の厚さ(3μm )以上
に形成されている。
【0018】第2実施例はnウェル30an ,pウェ
ル30apの一部がオーバラップしている点が第1実施
例と異なるだけであり、基本的な構成及び効果は第1実
施例と同じであるので、その説明を省略する。
【0019】なお、上記各実施例はシリコンの半導体層
にて構成されたSOI基板を想定しているが、本発明は
これに限定されるものではなく、シリコン以外の半導体
層で構成されてもよく、又、SOI基板以外の基板(S
OI構造でなく、絶縁層上に半導体層を有する基板)で
もよい。
【0020】又、上記実施例はツィンウェル構造の半導
体装置であるが、本発明はシングルウェル構造のもので
もよい。
【0021】更に、本発明は、ソース、ドレイン拡散層
の下端が絶縁層に達している構造(即ち、拡散層の下側
に半導体層がないもの)のSOI基板に対しては対象外
としている。この構造は、バックチャネルによるリーク
の発生、ドレイン耐圧の劣化等の問題があり、通常SO
I基板で用いてきた製造工程をそのまま応用できず、こ
れが除外理由である。この場合、超薄膜SOI−MOS
  FETを用いればこのような問題を改善できるが、
通常SOI基板で用いてきた製造工程をそのまま応用で
きない点で変わりがない。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、ウェルの厚さをその半
導体層の厚さと同じに形成したため、ウェルには横形の
寄生トランジスタが形成されることになり、そのベース
幅はウェル厚に規制されることはなく、横方向に十分大
きくとることができ、これにより、従来例に比して電流
増幅率を小にでき、寄生トランジスタがオンになること
はなく、ラッチアップを防止でき、動作信頼性を向上で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成図である。
【図2】本発明における製造工程の一部を示す図である
。
【図3】ウェル深さ対拡散時間特性図である。
【図4】本発明の第2実施例の構成図である。
【図5】従来の一例の構成図である。
【符号の説明】
10  SOI基板(半導体基板) 10a,10c,30a  p形半導体層(半導体層)
10b,SiO2 絶縁層(絶縁層) 10an ,30an   nウェル 10an ´,30an ´  nウェル端部10ap
 ,30ap   pウェル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  絶縁層(10b)上にこれに接して半
    導体層(10a)を形成された半導体基板(10)を有
    する半導体装置において、上記半導体層(10a)に形
    成されたウェル(10an ,10ap )が前記絶縁
    層(10b)に到達した構成であることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】  上記ウェル(10an )内に形成さ
    れた、該ウェル(10an )と逆導電形の拡散層と、
    ウェル端部(10an ´)との距離(ln )が、上
    記半導体層(10a)の厚さよりも大であることを特徴
    とする請求項1の半導体装置。
JP3030960A 1991-02-26 1991-02-26 半導体装置 Pending JPH04269862A (ja)

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JP3030960A JPH04269862A (ja) 1991-02-26 1991-02-26 半導体装置

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5092080A (ja) * 1973-12-12 1975-07-23
JPS6079768A (ja) * 1983-10-07 1985-05-07 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
JPH01114070A (ja) * 1987-10-28 1989-05-02 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19961210