JPH0680800B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0680800B2 JP60177316A JP17731685A JPH0680800B2 JP H0680800 B2 JPH0680800 B2 JP H0680800B2 JP 60177316 A JP60177316 A JP 60177316A JP 17731685 A JP17731685 A JP 17731685A JP H0680800 B2 JPH0680800 B2 JP H0680800B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 半導体装置の製造方法に関するもので、特に相補型MOSF
ETに関するものである。
[概要] この発明は、Pウエル方式で設計されたCMOS回路パター
ンとNウエル方式のCMOS回路パターンとを、各々のパタ
ーンサイズと特性を変えることなく相互に変換するため
に、Pウエル方式のCMOS回路パターンのNチャンネルMO
SFETのゲート酸化膜をより厚く、PチャンネルMOSFETの
ゲートをより薄く、あるいはNウエル方式のCMOS回路パ
ターンのNチャンネルMOSFETのゲート酸化膜をより薄
く、PチャンネルMOSFETのゲート酸化膜をより厚くする
ものである。
[従来の技術] 相補型半導体回路においては素子の電気的分離にウエル
を使用するのが通常である。
P型かN型かのどちらかの基板を使用してそれとは逆導
電型の深い拡散を行ってウエルを形成する。
N型基板を使ってPウエル型にするか、P型基板を使っ
てNウエル型にするかは重要な問題である。
どちらかを選択するかは総合的に考えなければならない
が、NチャンネルあるいはPチャンネルのどちらの特性
を優先させるかや、全体のチップサイズを小さくする事
や、あるいは、特殊なデバイスを搭載する必要がないか
などを考慮して決められる。
PウエルCMOSはNウエルCMOSに比較して製造工程が簡単
であり、また工業としての経験も豊富で確立されたプロ
セスと言える。
[解決しようとする問題点] 基板にウエルを形成するとウエルの表面濃度は基板の表
面濃度よりも高くなってしまう。また、MOSFETの電流特
性は表面濃度の低い方が良好であるが、その理由は電子
あるいは正孔の移動度が、不純物が高くなる程、小さく
なるからである。
更に、電子の移動度は不純物濃度が同じであるとする
と、正孔のそれより大きいのが通常である。従ってN型
基板にPウエルを形成した方が、P型基板にNウエルを
形成する場合よりも、Nチャンネル、Pチャンネルのバ
ランスがとれ、この点を考えると、Pウエル方式の方が
使いやすい。しかし特にNチャンネルMOSFETの特性を上
げて使いたい場合とかEPROMの様な特殊なデバイスを搭
載したい場合などにNウエル方式が採用される。Pウエ
ル方式を取るにせよ、Nウエル方式にせよ、トランジス
タのディメンジョンを駆動する負荷に応じて設計すれ
ば、どちらを採用しても、通常の回路は構成できる。
ところがPウエルで設計した回路とNウエルで設計した
回路を1つのチップに合わせたい場合がある。たとえ
ば、Pウエルで構成した、マイクロコンピューターとN
ウエルで構成した周辺CMOSEPROMを1チップにまとめる
様な場合である。このような場合Pウエル方式とNウエ
ル方式なので、そのまま合成する事ができない。
Pウエル方式で設計されたトランジスタをNウエル方式
に変えるとNチャンネルMOSFETについてはμが大きくな
り、逆にPチャンネルMOSFETについてはμが小さくな
る。これを補正するには、W/Lの比を変えなければなら
ない。しかしWを変えるにはトランジスタの大きさ自体
を変えなければならず、全面的設計変更になり大変な作
業になる。
[問題を解決するための手段] NチャンネルMOSFETのゲート酸化膜をより厚く、Pチャ
ンネル側のゲート酸化膜をより薄くすることによって、
Pウエル方式のCMOS回路パターンをNウエル方式のCMOS
回路にトランジスタの大きさと特性を変化させずに変更
させる。
[作用] MOSFETの特性はドレイン電流IDで評価することができ、
そのドレイン電流IDは(1)式で表わされる。
そしてドレイン電流IDは(1)式の係数 によって評価することができ、 と表すことができる。
なお、 εox:ゲート絶縁膜の誘電率 Tox:ゲート絶縁膜厚 VG:ゲート電圧、vD:ドレイン電圧 vT:閾値電圧、μ:移動度 W:ゲート幅、L:ゲート長 である。
Pウエル方式で設計されたトランジスタをNウエル方式
に変える時、トランジスタの大きさを変えないで、即ち
ゲート幅Wを変えないでゲート長Lだけで補正しようと
する場合、Pチャンネルのトランジスタのゲート長を短
くしたり、Nチャンネルトランジスタのゲート長を長く
したりする方法があるが、これには限界がある。
ゲート長を短くしすぎるとパンチスルーが問題になり、
長くしすぎると隣りのゲート電極パターンとの間隔が狭
くなり、パターニングが難しくなる。
本発明はこれを解決するために(1)式でToxを変える
事によって、PウエルでのID値になる様にするものであ
る。つまり、この場合はPチャンネルトランジスタ側の
ToxをNチャンネル側よりも薄くすることによってこれ
を実現する。
[実施例] 第2図にはPウエル方式のCMOS回路パターンを単純化し
た要素のみが示されている。N型基板1内にPウエル6
を形成し、そのウエル内にNチャンネルMOSFETを設け、
N基板1内にP−MOSFETを設ける。
このPウエル方式のCMOS回路パターンをNウエル方式に
変換したものが、第1図に示されるCMOS回路である。こ
こには複雑なCMOS回路の組み合わせを単純化して、CMOS
回路の要素のみが示されている。第2図のPウエル方式
のCMOS回路を形成する各トランジスタとほぼ同一の特性
(同一のβ)を実現するために、Nウエル方式のCMOS回
路における各トランジスタのゲート酸化膜厚は変更され
ている。
第1図のN−MOSFETのゲート酸化膜厚を第2図のN−MO
SFETのそれよりも厚くすることによって第2図のN−MO
SFETとほぼ同一のβを実現することができた。
一方、第1図のP−MOSFETのゲート酸化膜厚を第2図の
P−MOSFETのそれより薄くするすることによって第2図
のP−MOSFETとほぼ同一のβを実現することができた。
このようにして、NチャンネルMOSFETのゲート酸化膜厚
をより厚く、PチャンネルMASFETのゲート酸化膜厚をよ
り薄くすることにより、Pウエル方式で設計されたCMOS
回路をNウエル方式のCMOS回路に簡単に変更することが
できる。なお、この実施例のPとNを逆にした関係に於
ても、この発明が実施できることは言うまでもない。
[発明の効果] Nチャンネル側、Pチャンネル側のゲート酸化膜厚を独
立に設定することにより、Pウエル方式のCMOS回路で設
計された回路をNウエル方式のCMOS回路プロセスで製造
することができ、パンチスルーやパターニングの問題を
起すことなくPウエル方式で設計された回路と全く同じ
大きさでかつほぼ同じで特性を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法により変換されたNウエル方式の
CMOS回路の一要素を示す図である。第2図は本発明の方
法により変換されたPウエル方式のCMOS回路の一要素を
示す図である。 1……N型基板、2……P型基板 3……ソース領域、4……ゲートポリシリコン 5……ドレイン領域、6……Pウエル 7……Nウエル、8……ゲート酸化膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Pウエル方式で回路パターン設計されたCM
    OS半導体装置をNウエル方式のものに変換する際にはN
    チャンネルMOSFETのゲート酸化膜より厚く、Pチャンネ
    ルMOSFETのゲート酸化膜より薄くすることによって、も
    しくはNウエル方式で回路パターン設計されたCMOS半導
    体装置をPウエル方式のものに変換する際にはNチャン
    ネルのゲート酸化膜をより薄く、PチャンネルMOSFETの
    ゲート酸化膜をより厚くすることによって上記Pウエル
    方式のCMOS半導体装置と上記Nウエル方式のCMOS半導体
    装置を回路パターン変換することなく相互に変換するよ
    うにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP60177316A 1985-08-12 1985-08-12 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0680800B2 (ja)

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