JPH08213480A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH08213480A JPH08213480A JP7223880A JP22388095A JPH08213480A JP H08213480 A JPH08213480 A JP H08213480A JP 7223880 A JP7223880 A JP 7223880A JP 22388095 A JP22388095 A JP 22388095A JP H08213480 A JPH08213480 A JP H08213480A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductivity type
- region
- regions
- mos transistor
- gate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/66—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes
- H10D64/671—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes the conductor having lateral variation in doping or structure
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/17—Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
- H10D62/213—Channel regions of field-effect devices
- H10D62/221—Channel regions of field-effect devices of FETs
- H10D62/235—Channel regions of field-effect devices of FETs of IGFETs
- H10D62/299—Channel regions of field-effect devices of FETs of IGFETs having lateral doping variations
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/17—Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
- H10D62/351—Substrate regions of field-effect devices
- H10D62/357—Substrate regions of field-effect devices of FETs
- H10D62/364—Substrate regions of field-effect devices of FETs of IGFETs
- H10D62/378—Contact regions to the substrate regions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/27—Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
- H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
- H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs
- H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
- H10D64/514—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the insulating layers
- H10D64/516—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the insulating layers the thicknesses being non-uniform
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/20—Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions
- H10D64/27—Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
- H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
- H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs
- H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
- H10D64/517—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers
- H10D64/519—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers characterised by their top-view geometrical layouts
-
- 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
- H10D84/01—Manufacture or treatment
- H10D84/0123—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs
- H10D84/0126—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs
- H10D84/0128—Manufacturing their channels
-
- 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
- H10D84/01—Manufacture or treatment
- H10D84/02—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies
- H10D84/03—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology
- H10D84/038—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology using silicon technology, e.g. SiGe
-
- 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]
-
- 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
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/66—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes
- H10D64/68—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes characterised by the insulator, e.g. by the gate insulator
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】回路の動作速度を維持することができ、かつ貫
通電流特に動作時における貫通電流を低減して、消費電
力を低減することができる半導体装置及びその製造方法
を提供すること。 【解決手段】少なくとも2つの隣接する領域A1,A2
から成り、各領域が、第1の導電型の個別チャネル領域
と、この個別チャネル領域を挟んで形成された第2の導
電型の共通ソース及び共通ドレイン14と、前記個別チ
ャネル領域上に形成された共通ゲート13とを有し、前
記少なくとも2つの隣接する領域A1,A2が異なる閾
値を有している。
通電流特に動作時における貫通電流を低減して、消費電
力を低減することができる半導体装置及びその製造方法
を提供すること。 【解決手段】少なくとも2つの隣接する領域A1,A2
から成り、各領域が、第1の導電型の個別チャネル領域
と、この個別チャネル領域を挟んで形成された第2の導
電型の共通ソース及び共通ドレイン14と、前記個別チ
ャネル領域上に形成された共通ゲート13とを有し、前
記少なくとも2つの隣接する領域A1,A2が異なる閾
値を有している。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図31は従来のCMOSインバータの構
成を示す回路図である。従来のCMOS回路のの代表的
存在であるインバータ100は図31に示すように、基
準電源間に直列に接続されたP型MOSFET101と
N型MOSFET102とから構成されている。このイ
ンバータ100は入力された入力信号のレベルを反転し
て出力信号として出力する。
成を示す回路図である。従来のCMOS回路のの代表的
存在であるインバータ100は図31に示すように、基
準電源間に直列に接続されたP型MOSFET101と
N型MOSFET102とから構成されている。このイ
ンバータ100は入力された入力信号のレベルを反転し
て出力信号として出力する。
【0003】図32は図31の従来のCMOSインバー
タのドレイン電流特性を示す特性図である。P型MOS
FET101とN型MOSFET102のゲート電極に
低電圧から高電圧へと変化する信号あるいはその逆の信
号が入力されると、図32に示すように、その変化の途
中で負荷の充放電のためのドレイン電流の他にP型MO
SFET101とN型MOSFET102へと流れる貫
通電流が存在する。
タのドレイン電流特性を示す特性図である。P型MOS
FET101とN型MOSFET102のゲート電極に
低電圧から高電圧へと変化する信号あるいはその逆の信
号が入力されると、図32に示すように、その変化の途
中で負荷の充放電のためのドレイン電流の他にP型MO
SFET101とN型MOSFET102へと流れる貫
通電流が存在する。
【0004】図33は従来のNAND回路の構成を示す
回路図である。従来のNAND回路の一例としての2入
力NAND回路104は、並列接続されたP型MOSF
ET105、106と、直列接続されたN型MOSFE
T107、108とから構成されている。
回路図である。従来のNAND回路の一例としての2入
力NAND回路104は、並列接続されたP型MOSF
ET105、106と、直列接続されたN型MOSFE
T107、108とから構成されている。
【0005】図34は従来のNOR回路の構成を示す回
路図である。従来のNOR回路の一例としての2入力N
OR回路109は、直列接続されたP型MOSFET1
10、111と、並列接続されたN型MOSFET11
2、113とから構成されている。
路図である。従来のNOR回路の一例としての2入力N
OR回路109は、直列接続されたP型MOSFET1
10、111と、並列接続されたN型MOSFET11
2、113とから構成されている。
【0006】これらのNAND回路及びNOR回路も基
準電源間に直列に接続されたP型MOSFETとN型M
OSFETとを有しており、そのためNAND回路やN
OR回路においても、その動作時に図32に示すと同様
の貫通電流が存在する。
準電源間に直列に接続されたP型MOSFETとN型M
OSFETとを有しており、そのためNAND回路やN
OR回路においても、その動作時に図32に示すと同様
の貫通電流が存在する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この貫通電流は、負荷
の充放電に寄与しないため、なるべく小さくすることが
望ましい。この貫通電流は、P型MOSFETとN型M
OSFETとの動作の重なり部分で決まることから、導
電状態のMOSトランジスタのドレイン電流特性におい
て、線形動作領域つまりP型MOSFETの立ち下がり
及びN型MOSFETの立ち上がりを緩くすれば、貫通
電流は少なくできる。しかしながら、このようにして貫
通電流を少なくした場合には、一般にインバータ回路N
AD回路及びNOR回路においてその動作が緩慢になっ
てしまうこのため、回路の高速動作を維持しようとする
場合には、動作の重なり部分を少なくすることが困難で
あるという問題があった。
の充放電に寄与しないため、なるべく小さくすることが
望ましい。この貫通電流は、P型MOSFETとN型M
OSFETとの動作の重なり部分で決まることから、導
電状態のMOSトランジスタのドレイン電流特性におい
て、線形動作領域つまりP型MOSFETの立ち下がり
及びN型MOSFETの立ち上がりを緩くすれば、貫通
電流は少なくできる。しかしながら、このようにして貫
通電流を少なくした場合には、一般にインバータ回路N
AD回路及びNOR回路においてその動作が緩慢になっ
てしまうこのため、回路の高速動作を維持しようとする
場合には、動作の重なり部分を少なくすることが困難で
あるという問題があった。
【0008】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、異なる閾値を有する複数
の領域を形成でき、かつ半導体基板上に形成され常温で
使用された場合に、普通状態の動作領域の立ち上がりあ
るいは立ち下がり領域において、少なくとも一つの変極
点が生ずるような非線形特性を実現できるMOSトラン
ジスタを提供することにある。
れたものであり、その目的は、異なる閾値を有する複数
の領域を形成でき、かつ半導体基板上に形成され常温で
使用された場合に、普通状態の動作領域の立ち上がりあ
るいは立ち下がり領域において、少なくとも一つの変極
点が生ずるような非線形特性を実現できるMOSトラン
ジスタを提供することにある。
【0009】本発明の他の目的は、回路の動作速度を維
持でき、かつ貫通電流特に動作時における貫通電流を低
減して、消費電力を低減できる半導体装置及びその製造
方法を提供することにある。
持でき、かつ貫通電流特に動作時における貫通電流を低
減して、消費電力を低減できる半導体装置及びその製造
方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1に、少な
くとも2つの隣接する領域から成り、各領域が、第1の
導電型の個別チャネル領域と、この個別チャネル領域を
挟んで形成された第2の導電型の共通ソース及び共通ド
レインと、前記個別チャネル領域上に形成された共通ゲ
ートとを有し、前記少なくとも2つの隣接する領域が異
なる閾値を有することを特徴とするMOSトランジスタ
を提供する。
くとも2つの隣接する領域から成り、各領域が、第1の
導電型の個別チャネル領域と、この個別チャネル領域を
挟んで形成された第2の導電型の共通ソース及び共通ド
レインと、前記個別チャネル領域上に形成された共通ゲ
ートとを有し、前記少なくとも2つの隣接する領域が異
なる閾値を有することを特徴とするMOSトランジスタ
を提供する。
【0011】本発明は、第2に、第1の導電型の半導体
基板と、この半導体基板内に形成され、第2の導電型の
共通ソース及び共通ドレイン、及びこの共通ソース及び
共通ドレイン間の第1の導電型の個別チャネル領域上に
形成された共通ゲートとを有し、それぞれが異なる閾値
を有する少なくとも2つの隣接する領域と、を具備し、
常温で使用された場合にゲート電圧−ドレイン電流特性
の立ち上がり特性において少なくとも一つの変極点を有
することを特徴とするMOSトランジスタを提供する。
基板と、この半導体基板内に形成され、第2の導電型の
共通ソース及び共通ドレイン、及びこの共通ソース及び
共通ドレイン間の第1の導電型の個別チャネル領域上に
形成された共通ゲートとを有し、それぞれが異なる閾値
を有する少なくとも2つの隣接する領域と、を具備し、
常温で使用された場合にゲート電圧−ドレイン電流特性
の立ち上がり特性において少なくとも一つの変極点を有
することを特徴とするMOSトランジスタを提供する。
【0012】本発明は、第3に、入力信号を受ける入力
端子と、基準電源間に直列接続されている少なくとも異
なる導電型のものを含む複数のMOSトランジスタであ
って、そのうちの少なくとも一つのMOSトランジスタ
が異なる閾値を有する複数の領域から構成され、そのう
ちの少なくとも一つの領域が他のMOSトランジスタの
閾値とは異なる閾値を有し、前記入力信号に応じた出力
信号を発生する複数のMOSトランジスタと、前記出力
信号を出力する出力端子と、を具備したことを特徴とす
る半導体装置を提供する。
端子と、基準電源間に直列接続されている少なくとも異
なる導電型のものを含む複数のMOSトランジスタであ
って、そのうちの少なくとも一つのMOSトランジスタ
が異なる閾値を有する複数の領域から構成され、そのう
ちの少なくとも一つの領域が他のMOSトランジスタの
閾値とは異なる閾値を有し、前記入力信号に応じた出力
信号を発生する複数のMOSトランジスタと、前記出力
信号を出力する出力端子と、を具備したことを特徴とす
る半導体装置を提供する。
【0013】本発明は、第4に、入力信号を受ける入力
端子と、基準電源間に直列接続されている少なくとも異
なる導電型のものを含む複数のMOSトランジスタであ
って、そのうちの少なくとも一つのMOSトランジスタ
が異なる閾値を有する複数の領域から構成され、そのう
ちの少なくとも一つの領域が他のMOSトランジスタの
閾値とは異なる閾値を有し、この複数の領域のうち1の
領域の閾値が貫通電流を低減するために他のMOSトラ
ンジスタの閾値に比べて高く形成され、他の領域の閾値
が負荷電流に対応しかつ応答速度を維持するために他の
MOSトランジスタの閾値と同じ閾値を有するように形
成され、前記入力信号に応じた出力信号を発生する複数
のMOSトランジスタと、前記出力信号を出力する出力
端子と、を具備したことを特徴とする半導体装置を提供
する。
端子と、基準電源間に直列接続されている少なくとも異
なる導電型のものを含む複数のMOSトランジスタであ
って、そのうちの少なくとも一つのMOSトランジスタ
が異なる閾値を有する複数の領域から構成され、そのう
ちの少なくとも一つの領域が他のMOSトランジスタの
閾値とは異なる閾値を有し、この複数の領域のうち1の
領域の閾値が貫通電流を低減するために他のMOSトラ
ンジスタの閾値に比べて高く形成され、他の領域の閾値
が負荷電流に対応しかつ応答速度を維持するために他の
MOSトランジスタの閾値と同じ閾値を有するように形
成され、前記入力信号に応じた出力信号を発生する複数
のMOSトランジスタと、前記出力信号を出力する出力
端子と、を具備したことを特徴とする半導体装置を提供
する。
【0014】本発明は、第5に、基準電源間に直列接続
されている第1の導電型及び第2の導電型の複数のMO
Sトランジスタから成り、各MOSトランジスタのゲー
トに入力信号が印加され、直列接続の接続点から反転信
号を出力するCMOSインバータにおいて、前記第1の
導電型のMOSトランジスタが、部分的な不純物のイオ
ン注入により異なる閾値を有する少なくとも2つの隣接
するチャネル領域から成る第1の導電型の個別チャネル
領域と、この第1の導電型の個別チャネル領域を挟んで
形成された第2の導電型の共通ソース及び共通ドレイン
と、前記第1の導電型の個別チャネル領域上に形成され
た共通ゲートとを具備し、前記第2の導電型のMOSト
ランジスタが、部分的な不純物のイオン注入により異な
る閾値を有する少なくとも2つの隣接するチャネル領域
から成る第2の導電型の個別チャネル領域と、この第2
の導電型の個別チャネル領域を挟んで形成された第1の
導電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記第2の導
電型の個別チャネル領域上に形成された共通ゲートとを
具備したことを特徴とするCMOSインバータを提供す
る。
されている第1の導電型及び第2の導電型の複数のMO
Sトランジスタから成り、各MOSトランジスタのゲー
トに入力信号が印加され、直列接続の接続点から反転信
号を出力するCMOSインバータにおいて、前記第1の
導電型のMOSトランジスタが、部分的な不純物のイオ
ン注入により異なる閾値を有する少なくとも2つの隣接
するチャネル領域から成る第1の導電型の個別チャネル
領域と、この第1の導電型の個別チャネル領域を挟んで
形成された第2の導電型の共通ソース及び共通ドレイン
と、前記第1の導電型の個別チャネル領域上に形成され
た共通ゲートとを具備し、前記第2の導電型のMOSト
ランジスタが、部分的な不純物のイオン注入により異な
る閾値を有する少なくとも2つの隣接するチャネル領域
から成る第2の導電型の個別チャネル領域と、この第2
の導電型の個別チャネル領域を挟んで形成された第1の
導電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記第2の導
電型の個別チャネル領域上に形成された共通ゲートとを
具備したことを特徴とするCMOSインバータを提供す
る。
【0015】本発明は、第6に、基準電源間に直列接続
されている第1の導電型及び第2の導電型の複数のMO
Sトランジスタから成り、各MOSトランジスタのゲー
トに入力信号が印加され、直列接続の接続点から反転信
号を出力するCMOSインバータにおいて、前記第1の
導電型のMOSトランジスタが、少なくとも2つの隣接
する第1の導電型の個別チャネル領域と、この第1の導
電型の個別チャネル領域を挟んで形成された第2の導電
型の共通ソース及び共通ドレインと、前記第1の導電型
の個別チャネル領域上に形成された部分的に厚さの異な
るゲート絶縁物から成り異なる閾値を有する少なくとも
2つの隣接する領域を有するゲート絶縁膜と、このゲー
ト絶縁膜上に形成された共通ゲートとを具備し、前記第
2の導電型のMOSトランジスタが、少なくとも2つの
隣接する第2の導電型の個別チャネル領域と、この第2
の導電型の個別チャネル領域を挟んで形成された第1の
導電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記第2の導
電型の個別チャネル領域上に形成された部分的に厚さの
異なるゲート絶縁物から成り異なる閾値を有する少なく
とも2つの隣接する領域を有するゲート絶縁膜と、この
ゲート絶縁膜上に形成された共通ゲートとを具備したこ
とを特徴とするCMOSインバータを提供する。
されている第1の導電型及び第2の導電型の複数のMO
Sトランジスタから成り、各MOSトランジスタのゲー
トに入力信号が印加され、直列接続の接続点から反転信
号を出力するCMOSインバータにおいて、前記第1の
導電型のMOSトランジスタが、少なくとも2つの隣接
する第1の導電型の個別チャネル領域と、この第1の導
電型の個別チャネル領域を挟んで形成された第2の導電
型の共通ソース及び共通ドレインと、前記第1の導電型
の個別チャネル領域上に形成された部分的に厚さの異な
るゲート絶縁物から成り異なる閾値を有する少なくとも
2つの隣接する領域を有するゲート絶縁膜と、このゲー
ト絶縁膜上に形成された共通ゲートとを具備し、前記第
2の導電型のMOSトランジスタが、少なくとも2つの
隣接する第2の導電型の個別チャネル領域と、この第2
の導電型の個別チャネル領域を挟んで形成された第1の
導電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記第2の導
電型の個別チャネル領域上に形成された部分的に厚さの
異なるゲート絶縁物から成り異なる閾値を有する少なく
とも2つの隣接する領域を有するゲート絶縁膜と、この
ゲート絶縁膜上に形成された共通ゲートとを具備したこ
とを特徴とするCMOSインバータを提供する。
【0016】本発明は第7に、基準電源間に直列接続さ
れている第1の導電型及び第2の導電型の複数のMOS
トランジスタから成り、各MOSトランジスタのゲート
に入力信号が印加され、直列接続の接続点から反転信号
を出力するCMOSインバータにおいて、前記第1の導
電型のMOSトランジスタが、少なくとも2つの隣接す
る第1の導電型の個別チャネル領域と、この第1の導電
型の個別チャネル領域を挟んで形成された第2の導電型
の共通ソース及び共通ドレインと、前記第1の導電型の
個別チャネル領域上に形成され、部分的に材質の異なる
ゲート電極材料を用いることにより異なる閾値を有する
少なくとも2つの隣接する領域を有する共通ゲートとを
具備し、前記第2の導電型のMOSトランジスタが、少
なくとも2つの隣接する第2の導電型の個別チャネル領
域と、この第2の導電型の個別チャネル領域を挟んで形
成された第1の導電型の共通ソース及び共通ドレイン
と、前記第2の導電型の個別チャネル領域上に形成さ
れ、部分的に材質の異なるゲート電極材料を用いること
により異なる閾値を有する少なくとも2つの隣接する領
域を有する共通ゲートとを具備したことを特徴とするC
MOSインバータを提供する。
れている第1の導電型及び第2の導電型の複数のMOS
トランジスタから成り、各MOSトランジスタのゲート
に入力信号が印加され、直列接続の接続点から反転信号
を出力するCMOSインバータにおいて、前記第1の導
電型のMOSトランジスタが、少なくとも2つの隣接す
る第1の導電型の個別チャネル領域と、この第1の導電
型の個別チャネル領域を挟んで形成された第2の導電型
の共通ソース及び共通ドレインと、前記第1の導電型の
個別チャネル領域上に形成され、部分的に材質の異なる
ゲート電極材料を用いることにより異なる閾値を有する
少なくとも2つの隣接する領域を有する共通ゲートとを
具備し、前記第2の導電型のMOSトランジスタが、少
なくとも2つの隣接する第2の導電型の個別チャネル領
域と、この第2の導電型の個別チャネル領域を挟んで形
成された第1の導電型の共通ソース及び共通ドレイン
と、前記第2の導電型の個別チャネル領域上に形成さ
れ、部分的に材質の異なるゲート電極材料を用いること
により異なる閾値を有する少なくとも2つの隣接する領
域を有する共通ゲートとを具備したことを特徴とするC
MOSインバータを提供する。
【0017】本発明は、第8に、基準電源間に直列接続
されている第1の導電型及び第2の導電型の複数のMO
Sトランジスタから成り、各MOSトランジスタのゲー
トに入力信号が印加され、直列接続の接続点から反転信
号を出力するCMOSインバータにおいて、前記第1の
導電型のMOSトランジスタが、部分的にチャネル長が
異なることにより異なる閾値を有する少なくとも2つの
隣接する領域を有する第1の導電型の個別チャネル領域
と、この第1の導電型の個別チャネル領域を挟んで形成
された第2の導電型の共通ソース及び共通ドレインと、
前記第1の導電型の個別チャネル領域上に形成された共
通ゲートとを具備し、前記第2の導電型のMOSトラン
ジスタが、部分的にチャネル長が異なることにより異な
る閾値を有する少なくとも2つの隣接する領域を有する
第2の導電型の個別チャネル領域と、この第2の導電型
の個別チャネル領域を挟んで形成された第1の導電型の
共通ソース及び共通ドレインと、前記第2の導電型の個
別チャネル領域上に形成された共通ゲートとを具備した
ことを特徴とするCMOSインバータを提供する。
されている第1の導電型及び第2の導電型の複数のMO
Sトランジスタから成り、各MOSトランジスタのゲー
トに入力信号が印加され、直列接続の接続点から反転信
号を出力するCMOSインバータにおいて、前記第1の
導電型のMOSトランジスタが、部分的にチャネル長が
異なることにより異なる閾値を有する少なくとも2つの
隣接する領域を有する第1の導電型の個別チャネル領域
と、この第1の導電型の個別チャネル領域を挟んで形成
された第2の導電型の共通ソース及び共通ドレインと、
前記第1の導電型の個別チャネル領域上に形成された共
通ゲートとを具備し、前記第2の導電型のMOSトラン
ジスタが、部分的にチャネル長が異なることにより異な
る閾値を有する少なくとも2つの隣接する領域を有する
第2の導電型の個別チャネル領域と、この第2の導電型
の個別チャネル領域を挟んで形成された第1の導電型の
共通ソース及び共通ドレインと、前記第2の導電型の個
別チャネル領域上に形成された共通ゲートとを具備した
ことを特徴とするCMOSインバータを提供する。
【0018】本発明は、第9に、入力数に対応した数で
並列接続された第1の導電型の複数のMOSトランジス
タと、入力数に対応した数で直列接続された第2の導電
型の複数のMOSトランジスタとが基準電源間に直列接
続されて構成され、各MOSトランジスタのゲートに入
力信号が印加され、前記第1の導電型のMOSトランジ
スタと前記第2の導電型のMOSトランジスタとの接続
点から前記入力信号のNAND信号を出力するNAND
回路において、一方の導電型のMOSトランジスタが少
なくとも2つの隣接する領域から成り、各領域が、少な
くとも2つの隣接する一方の導電型の個別チャネル領域
と、この個別チャネル領域を挟んで形成された他方の導
電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネ
ル領域上に形成された共通ゲートとを具備し、前記少な
くとも2つの隣接する領域が異なる閾値を有するように
構成されていることを特徴とするNAND回路を提供す
る。
並列接続された第1の導電型の複数のMOSトランジス
タと、入力数に対応した数で直列接続された第2の導電
型の複数のMOSトランジスタとが基準電源間に直列接
続されて構成され、各MOSトランジスタのゲートに入
力信号が印加され、前記第1の導電型のMOSトランジ
スタと前記第2の導電型のMOSトランジスタとの接続
点から前記入力信号のNAND信号を出力するNAND
回路において、一方の導電型のMOSトランジスタが少
なくとも2つの隣接する領域から成り、各領域が、少な
くとも2つの隣接する一方の導電型の個別チャネル領域
と、この個別チャネル領域を挟んで形成された他方の導
電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネ
ル領域上に形成された共通ゲートとを具備し、前記少な
くとも2つの隣接する領域が異なる閾値を有するように
構成されていることを特徴とするNAND回路を提供す
る。
【0019】本発明は、第10に、入力数に対応した数
で直列接続された第1の導電型の複数のMOSトランジ
スタと、入力数に対応した数で並列接続された第2の導
電型の複数のMOSトランジスタとが基準電源間に直列
接続されて構成され、各MOSトランジスタのゲートに
入力信号が印加され、前記第1の導電型のMOSトラン
ジスタと前記第2の導電型のMOSトランジスタとの接
続点から前記入力信号のNOR信号を出力するNOR回
路において、一方の導電型のMOSトランジスタが少な
くとも2つの隣接する領域から成り、各領域が、少なく
とも2つの隣接する一方の導電型の個別チャネル領域
と、この個別チャネル領域を挟んで形成された他方の導
電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネ
ル領域上に形成された共通ゲートとを具備し、前記少な
くとも2つの隣接する領域が異なる閾値を有するように
構成されていることを特徴とするNOR回路を提供す
る。
で直列接続された第1の導電型の複数のMOSトランジ
スタと、入力数に対応した数で並列接続された第2の導
電型の複数のMOSトランジスタとが基準電源間に直列
接続されて構成され、各MOSトランジスタのゲートに
入力信号が印加され、前記第1の導電型のMOSトラン
ジスタと前記第2の導電型のMOSトランジスタとの接
続点から前記入力信号のNOR信号を出力するNOR回
路において、一方の導電型のMOSトランジスタが少な
くとも2つの隣接する領域から成り、各領域が、少なく
とも2つの隣接する一方の導電型の個別チャネル領域
と、この個別チャネル領域を挟んで形成された他方の導
電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネ
ル領域上に形成された共通ゲートとを具備し、前記少な
くとも2つの隣接する領域が異なる閾値を有するように
構成されていることを特徴とするNOR回路を提供す
る。
【0020】本発明は、第11に、基準電源間に直列接
続されている第1の導電型及び第2の導電型の複数のM
OSトランジスタから成り、各MOSトランジスタのゲ
ートに入力信号が印加され、直列接続の接続点から前記
入力信号のNOT信号を出力するNOT回路において、
前記第1の導電型のMOSトランジスタが少なくとも2
つの隣接する領域から成り、各領域が、少なくとも2つ
の隣接する第1の導電型の個別チャネル領域と、この個
別チャネル領域を挟んで形成された第2の導電型の共通
ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネル領域上に
形成された共通ゲートとを具備し、前記少なくとも2つ
の隣接する領域が異なる閾値を有するように構成され、
前記第2の導電型のMOSトランジスタが少なくとも2
つの隣接する領域から成り、各領域が、少なくとも2つ
の隣接する第2の導電型の個別チャネル領域と、この個
別チャネル領域を挟んで形成された第1の導電型の共通
ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネル領域上に
形成された共通ゲートとを具備し、前記少なくとも2つ
の隣接する領域が異なる閾値を有するように構成された
ことを特徴とするNOT回路を提供する。
続されている第1の導電型及び第2の導電型の複数のM
OSトランジスタから成り、各MOSトランジスタのゲ
ートに入力信号が印加され、直列接続の接続点から前記
入力信号のNOT信号を出力するNOT回路において、
前記第1の導電型のMOSトランジスタが少なくとも2
つの隣接する領域から成り、各領域が、少なくとも2つ
の隣接する第1の導電型の個別チャネル領域と、この個
別チャネル領域を挟んで形成された第2の導電型の共通
ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネル領域上に
形成された共通ゲートとを具備し、前記少なくとも2つ
の隣接する領域が異なる閾値を有するように構成され、
前記第2の導電型のMOSトランジスタが少なくとも2
つの隣接する領域から成り、各領域が、少なくとも2つ
の隣接する第2の導電型の個別チャネル領域と、この個
別チャネル領域を挟んで形成された第1の導電型の共通
ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネル領域上に
形成された共通ゲートとを具備し、前記少なくとも2つ
の隣接する領域が異なる閾値を有するように構成された
ことを特徴とするNOT回路を提供する。
【0021】本発明は、第12に、第1の導電型の半導
体基板に第2の導電型のウェルを形成すること、この第
1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型のウェル
内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成するこ
と、この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定
膜厚のゲート絶縁膜を形成すること、前記第1及び第2
の導電型の素子形成領域内に第1の閾値調整用イオン注
入を行うこと、前記第1及び第2の導電型の素子形成領
域の一部をマスクし一部を開口して、第2の閾値調整用
イオン注入を行うこと、多結晶シリコンによりゲート電
極を形成すること、及び、このゲート電極をマスクとし
てセルフアラインでイオン注入し、ソース・ドレイン領
域を形成すること、の各工程を具備したことを特徴とす
る半導体装置の製造方法を提供する。
体基板に第2の導電型のウェルを形成すること、この第
1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型のウェル
内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成するこ
と、この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定
膜厚のゲート絶縁膜を形成すること、前記第1及び第2
の導電型の素子形成領域内に第1の閾値調整用イオン注
入を行うこと、前記第1及び第2の導電型の素子形成領
域の一部をマスクし一部を開口して、第2の閾値調整用
イオン注入を行うこと、多結晶シリコンによりゲート電
極を形成すること、及び、このゲート電極をマスクとし
てセルフアラインでイオン注入し、ソース・ドレイン領
域を形成すること、の各工程を具備したことを特徴とす
る半導体装置の製造方法を提供する。
【0022】本発明は、第13に、第1の導電型の半導
体基板に第2の導電型のウェルを形成すること、この第
1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型のウェル
内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成するこ
と、この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定
膜厚の第1のゲート絶縁膜を形成すること、前記第1及
び第2の導電型の素子形成領域内に閾値調整用イオン注
入を行うこと、前記第1のゲート絶縁膜の一部を除去
し、除去した領域に膜厚の異なる第2のゲート絶縁膜を
形成すること、多結晶シリコンによりゲート電極を形成
すること、及びこのゲート電極をマスクとしてセルフア
ラインでイオン注入し、ソース・ドレイン領域を形成す
ること、の各工程を具備したことを特徴とする半導体装
置の製造方法を提供する。
体基板に第2の導電型のウェルを形成すること、この第
1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型のウェル
内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成するこ
と、この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定
膜厚の第1のゲート絶縁膜を形成すること、前記第1及
び第2の導電型の素子形成領域内に閾値調整用イオン注
入を行うこと、前記第1のゲート絶縁膜の一部を除去
し、除去した領域に膜厚の異なる第2のゲート絶縁膜を
形成すること、多結晶シリコンによりゲート電極を形成
すること、及びこのゲート電極をマスクとしてセルフア
ラインでイオン注入し、ソース・ドレイン領域を形成す
ること、の各工程を具備したことを特徴とする半導体装
置の製造方法を提供する。
【0023】本発明は、第14に、第1の導電型の半導
体基板に第2の導電型のウェルを形成すること、この第
1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型のウェル
内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成するこ
と、この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定
膜厚のゲート絶縁膜を形成すること、前記第1及び第2
の導電型の素子形成領域内に閾値調整用イオン注入を行
うこと、前記第1及び第2の導電型の素子形成領域内に
第1の材料から成る第1の所定厚さの第1のゲート電極
と第2の材料から成る第2の所定厚さの第2のゲート電
極とを形成すること、及びこの第1及び第2のゲート電
極をマスクとしてセルフアラインでイオン注入し、ソー
ス・ドレイン領域を形成すること、の各工程を具備した
ことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
体基板に第2の導電型のウェルを形成すること、この第
1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型のウェル
内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成するこ
と、この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定
膜厚のゲート絶縁膜を形成すること、前記第1及び第2
の導電型の素子形成領域内に閾値調整用イオン注入を行
うこと、前記第1及び第2の導電型の素子形成領域内に
第1の材料から成る第1の所定厚さの第1のゲート電極
と第2の材料から成る第2の所定厚さの第2のゲート電
極とを形成すること、及びこの第1及び第2のゲート電
極をマスクとしてセルフアラインでイオン注入し、ソー
ス・ドレイン領域を形成すること、の各工程を具備した
ことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0024】本発明は、第15に、第1の導電型の半導
体基板に第2の導電型のウェルを形成すること、この第
1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型のウェル
内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成するこ
と、この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定
膜厚のゲート絶縁膜を形成すること、前記第1及び第2
の導電型の素子形成領域内に閾値調整用イオン注入を行
うこと、前記第1及び第2の導電型の素子形成領域内
で、チャネル幅の所定長さにわたってゲート長が他の部
分のゲート長とは異なるようにゲート電極を形成するこ
と、及びこのゲート電極をマスクとしてセルフアライン
でイオン注入し、ソース・ドレイン領域を形成するこ
と、の各工程を具備したことを特徴とする半導体装置の
製造方法を提供する。
体基板に第2の導電型のウェルを形成すること、この第
1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型のウェル
内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成するこ
と、この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定
膜厚のゲート絶縁膜を形成すること、前記第1及び第2
の導電型の素子形成領域内に閾値調整用イオン注入を行
うこと、前記第1及び第2の導電型の素子形成領域内
で、チャネル幅の所定長さにわたってゲート長が他の部
分のゲート長とは異なるようにゲート電極を形成するこ
と、及びこのゲート電極をマスクとしてセルフアライン
でイオン注入し、ソース・ドレイン領域を形成するこ
と、の各工程を具備したことを特徴とする半導体装置の
製造方法を提供する。
【0025】チャネルへのイオン注入による場合には、
任意のPチャネルMOSトランジスタと任意のNチャネ
ルMOSトランジスタの組み合せにおいて、少なくとも
相異なる2つの組み合せ間で貫通電流が異なるものを含
むようにでき、また該不純物拡散を同一の拡散工程で行
うことができ、更に不純物拡散を別々の拡散工程で行う
こともでき、更に不純物拡散を二重の拡散工程で行うこ
ともできる。また、閾値の異なるPチャネルMOSトラ
ンジスタあるいは閾値の異なるNチャネルMOSトラン
ジスタを不純物拡散の条件を変えて作ることができ、ま
た少なくとも一対の閾値の異なるPチャネルMOSトラ
ンジスタのゲート絶縁膜が隣接しているか、あるいは少
なくとも一対の閾値の異なるNチャネルMOSトランジ
スタのゲート絶縁膜が隣接しているように構成できる。
任意のPチャネルMOSトランジスタと任意のNチャネ
ルMOSトランジスタの組み合せにおいて、少なくとも
相異なる2つの組み合せ間で貫通電流が異なるものを含
むようにでき、また該不純物拡散を同一の拡散工程で行
うことができ、更に不純物拡散を別々の拡散工程で行う
こともでき、更に不純物拡散を二重の拡散工程で行うこ
ともできる。また、閾値の異なるPチャネルMOSトラ
ンジスタあるいは閾値の異なるNチャネルMOSトラン
ジスタを不純物拡散の条件を変えて作ることができ、ま
た少なくとも一対の閾値の異なるPチャネルMOSトラ
ンジスタのゲート絶縁膜が隣接しているか、あるいは少
なくとも一対の閾値の異なるNチャネルMOSトランジ
スタのゲート絶縁膜が隣接しているように構成できる。
【0026】ゲート絶縁膜の厚さを変える場合には、P
チャネルMOSトランジスタあるいはNチャネルMOS
トランジスタのゲート絶縁膜の厚さが、同一トランジス
タ内において異なっている領域を具備するようにでき、
また少なくとも一対の閾値の異なるPチャネルMOSト
ランジスタのゲート絶縁膜はゲート絶縁膜より厚い絶縁
膜を介して隣接しているか、あるいは少なくても一対の
閾値の異なるNチャネルMOSトランジスタのゲート絶
縁膜がゲート絶縁膜より厚い絶縁膜を介して隣接してい
るようにできる。
チャネルMOSトランジスタあるいはNチャネルMOS
トランジスタのゲート絶縁膜の厚さが、同一トランジス
タ内において異なっている領域を具備するようにでき、
また少なくとも一対の閾値の異なるPチャネルMOSト
ランジスタのゲート絶縁膜はゲート絶縁膜より厚い絶縁
膜を介して隣接しているか、あるいは少なくても一対の
閾値の異なるNチャネルMOSトランジスタのゲート絶
縁膜がゲート絶縁膜より厚い絶縁膜を介して隣接してい
るようにできる。
【0027】本発明のMOSトランジスタは異なる閾値
を有する少なくとも2つの隣接する領域から構成され、
常温で使用された場合にゲート電圧−ドレイン電流特性
の立ち上がり特性あるいは立ち下がり特性において少な
くとも一つの変極点を有している。本発明では、CMO
Sインバータ、NAND回路及びNOR回路のいずれ
も、基準電源間に直列に接続されるP型MOSFETと
N型MOSFETの少なくとも一つに本発明のMOSト
ランジスタを組み込んで構成される。
を有する少なくとも2つの隣接する領域から構成され、
常温で使用された場合にゲート電圧−ドレイン電流特性
の立ち上がり特性あるいは立ち下がり特性において少な
くとも一つの変極点を有している。本発明では、CMO
Sインバータ、NAND回路及びNOR回路のいずれ
も、基準電源間に直列に接続されるP型MOSFETと
N型MOSFETの少なくとも一つに本発明のMOSト
ランジスタを組み込んで構成される。
【0028】これにより、回路の動作速度をあまり犠牲
にすることなく、消費電力を低減することができる。特
に、動作時におけるCMOSインバータ、NAND回
路、NOR回路の貫通電流を少なくすることができる。
にすることなく、消費電力を低減することができる。特
に、動作時におけるCMOSインバータ、NAND回
路、NOR回路の貫通電流を少なくすることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について説明する。
明の実施の形態について説明する。
【0030】(第1実施形態)図1(a)は本発明の第
1実施形態に係るPチャネルMOSトランジスタの基本
構成を示す平面図であり、図1(b)はその等価回路を
示す回路図である。
1実施形態に係るPチャネルMOSトランジスタの基本
構成を示す平面図であり、図1(b)はその等価回路を
示す回路図である。
【0031】本発明のPチャネルMOSトランジスタ
は、図示しない半導体基板上に形成された、異なる閾値
を有する少なくとも2つの隣接する領域から構成されて
いる。図1(a)に示す本発明のPチャネルMOSトラ
ンジスタ10は、隣接する閾値VTHの低い第1の領域A
1と閾値VTHの高い第2の領域A2とから構成されてい
る。なお、参照符号11、12は共通引出し電極、13
は共通ゲートであり、14は共通ソース・ドレイン領域
となるN型不純物拡散領域である。
は、図示しない半導体基板上に形成された、異なる閾値
を有する少なくとも2つの隣接する領域から構成されて
いる。図1(a)に示す本発明のPチャネルMOSトラ
ンジスタ10は、隣接する閾値VTHの低い第1の領域A
1と閾値VTHの高い第2の領域A2とから構成されてい
る。なお、参照符号11、12は共通引出し電極、13
は共通ゲートであり、14は共通ソース・ドレイン領域
となるN型不純物拡散領域である。
【0032】このPチャネルMOSトランジスタ10の
等価回路は、図1(b)に示すように、第1の領域A1
に形成されたPチャネルMOSトランジスタと第2の領
域A2に形成されたPチャネルMOSトランジスタとが
並列に接続されたものとなる。なお、MOSトランジス
タにおいて、具体的にどの様に閾値を異ならせるについ
ては後述するが、閾値を決めるパラメータとしては、
(1)ゲート酸化膜厚、(2)ゲート材料、(3)ゲー
ト酸化膜中の電荷、(4)チャネル不純物濃度、(5)
チャネル長(ショートチャネル効果の生ずる領域)、及
び(6)基板電位がある。
等価回路は、図1(b)に示すように、第1の領域A1
に形成されたPチャネルMOSトランジスタと第2の領
域A2に形成されたPチャネルMOSトランジスタとが
並列に接続されたものとなる。なお、MOSトランジス
タにおいて、具体的にどの様に閾値を異ならせるについ
ては後述するが、閾値を決めるパラメータとしては、
(1)ゲート酸化膜厚、(2)ゲート材料、(3)ゲー
ト酸化膜中の電荷、(4)チャネル不純物濃度、(5)
チャネル長(ショートチャネル効果の生ずる領域)、及
び(6)基板電位がある。
【0033】図2は図1(a)に示すPチャネルMOS
トランジスタのドレイン電流特性図である。第1の領域
A1に形成されたPチャネルMOSトランジスタと第2
の領域A2に形成されたPチャネルMOSトランジスタ
とは、動作領域の線形領域では、閾値の相違からそれら
の立ち下がり特性が相違する。そのため、PチャネルM
OSトランジスタ10の立ち下がり特性は、図2に示す
ように少なくとも一つの変極点が生ずるように非線形特
性となる。つまりドレイン電流は立ち下がりの途中まで
は急速に減少するが、途中からは緩やかに減少するよう
にできる。3以上の異なる閾値の領域を隣接して形成す
れば、立ち下がり特性において2以上の変極点を生じさ
せることができる。
トランジスタのドレイン電流特性図である。第1の領域
A1に形成されたPチャネルMOSトランジスタと第2
の領域A2に形成されたPチャネルMOSトランジスタ
とは、動作領域の線形領域では、閾値の相違からそれら
の立ち下がり特性が相違する。そのため、PチャネルM
OSトランジスタ10の立ち下がり特性は、図2に示す
ように少なくとも一つの変極点が生ずるように非線形特
性となる。つまりドレイン電流は立ち下がりの途中まで
は急速に減少するが、途中からは緩やかに減少するよう
にできる。3以上の異なる閾値の領域を隣接して形成す
れば、立ち下がり特性において2以上の変極点を生じさ
せることができる。
【0034】しかし、PチャネルMOSトランジスタ1
0は、動作領域の飽和領域では、全ての領域によるドレ
イン電流の総和が通常のPチャネルMOSトランジスタ
と同じドレイン電流となるように設計することができ
る。
0は、動作領域の飽和領域では、全ての領域によるドレ
イン電流の総和が通常のPチャネルMOSトランジスタ
と同じドレイン電流となるように設計することができ
る。
【0035】図3(a)は本発明の第1実施形態に係る
NチャネルMOSトランジスタの基本構成を示す平面図
であり、図3(b)はその等価回路を示す回路図であ
る。本発明のNチャネルMOSトランジスタはやはり半
導体基板上に形成された、異なる閾値を有する少なくと
も2つの隣接する領域から成っている。図3(a)で
は、本発明の第1実施形態に係るNチャネルMOSトラ
ンジスタ15は、閾値VTHの低い第1の領域B1と閾値
VTHの高い第2の領域B2とから構成されている。な
お、参照符号1617は共通引出し電極、18は共通ゲ
ートであり、19は共通ソース・ドレイン領域であるP
型不純物拡散領域である。このNチャネルMOSトラン
ジスタ15の等価回路も、図3(b)に示すように、第
1の領域B1に形成されたNチャネルMOSトランジス
タと第2の領域B2に形成されたNチャネルMOSトラ
ンジスタとが並列に接続されたものとなる。
NチャネルMOSトランジスタの基本構成を示す平面図
であり、図3(b)はその等価回路を示す回路図であ
る。本発明のNチャネルMOSトランジスタはやはり半
導体基板上に形成された、異なる閾値を有する少なくと
も2つの隣接する領域から成っている。図3(a)で
は、本発明の第1実施形態に係るNチャネルMOSトラ
ンジスタ15は、閾値VTHの低い第1の領域B1と閾値
VTHの高い第2の領域B2とから構成されている。な
お、参照符号1617は共通引出し電極、18は共通ゲ
ートであり、19は共通ソース・ドレイン領域であるP
型不純物拡散領域である。このNチャネルMOSトラン
ジスタ15の等価回路も、図3(b)に示すように、第
1の領域B1に形成されたNチャネルMOSトランジス
タと第2の領域B2に形成されたNチャネルMOSトラ
ンジスタとが並列に接続されたものとなる。
【0036】図4は図3(a)に示すNチャネルMOS
トランジスタのドレイン電流特性図である。やはり、第
1の領域B1に形成されたNチャネルMOSトランジス
タと第2の領域B2に形成されたNチャネルMOSトラ
ンジスタとは、動作領域の線形領域では、閾値の相違か
らそれらの立ち上がり特性が相違する。そのため、Nチ
ャネルMOSトランジスタ15の立ち上がり特性は、図
4に示すように、少なくとも一つの変極点が生ずるよう
に非線形特性となる。つまり、ドレイン電流は立ち上が
りの途中までは緩やかに増加するが、途中からは急速に
減少するようにできる。
トランジスタのドレイン電流特性図である。やはり、第
1の領域B1に形成されたNチャネルMOSトランジス
タと第2の領域B2に形成されたNチャネルMOSトラ
ンジスタとは、動作領域の線形領域では、閾値の相違か
らそれらの立ち上がり特性が相違する。そのため、Nチ
ャネルMOSトランジスタ15の立ち上がり特性は、図
4に示すように、少なくとも一つの変極点が生ずるよう
に非線形特性となる。つまり、ドレイン電流は立ち上が
りの途中までは緩やかに増加するが、途中からは急速に
減少するようにできる。
【0037】しかし、NチャネルMOSトランジスタ1
5は、動作領域の飽和領域では、通常のNチャネルMO
Sトランジスタと同じドレイン電流を生ずるように設計
することができる。
5は、動作領域の飽和領域では、通常のNチャネルMO
Sトランジスタと同じドレイン電流を生ずるように設計
することができる。
【0038】この第1実施形態によれば、半導体基板上
に形成されたMOSトランジスタ単体が常温で使用され
た場合に、導通状態の動作領域の立ち上がりあるいは立
ち下がり領域において、少なくとも一つの変極点が生ず
るような非線形特性を実現できる。
に形成されたMOSトランジスタ単体が常温で使用され
た場合に、導通状態の動作領域の立ち上がりあるいは立
ち下がり領域において、少なくとも一つの変極点が生ず
るような非線形特性を実現できる。
【0039】(第2実施形態)図5は本発明の第2実施
形態に係るCMOSインバータの基本的構成を示す回路
図である。本発明では、CMOSインバータにおいて、
MOSトランジスタの並列接続領域は、必ずしもPチャ
ネルMOSトランジスタ部及びNチャネルMOSトラン
ジスタ部の両方にある必要はなく、一方のトランジスタ
部が本発明により閾値の異なるトランジスタを並列に接
続したもので構成されていることによって、その貫通電
流を従来のCMOSインバータにおけるよりも減少させ
ることができる。図5(a)のCMOSインバータで
は、Pチャネルトランジスタ部分に本発明のPチャネル
MOSトランジスタ10が適用されており、図5(b)
のCMOSインバータでは、Nチャネルトランジスタ部
分に本発明のNチャネルMOSトランジスタ15が適用
されている。つまり、本発明の第2の実施例では、P型
MOSFETとN型MOSFETの動作が重なり部分の
あるインバータと、その重なり部分のないインバータと
が並列接続されており、全体として一つのインバータが
形成されていることになる。
形態に係るCMOSインバータの基本的構成を示す回路
図である。本発明では、CMOSインバータにおいて、
MOSトランジスタの並列接続領域は、必ずしもPチャ
ネルMOSトランジスタ部及びNチャネルMOSトラン
ジスタ部の両方にある必要はなく、一方のトランジスタ
部が本発明により閾値の異なるトランジスタを並列に接
続したもので構成されていることによって、その貫通電
流を従来のCMOSインバータにおけるよりも減少させ
ることができる。図5(a)のCMOSインバータで
は、Pチャネルトランジスタ部分に本発明のPチャネル
MOSトランジスタ10が適用されており、図5(b)
のCMOSインバータでは、Nチャネルトランジスタ部
分に本発明のNチャネルMOSトランジスタ15が適用
されている。つまり、本発明の第2の実施例では、P型
MOSFETとN型MOSFETの動作が重なり部分の
あるインバータと、その重なり部分のないインバータと
が並列接続されており、全体として一つのインバータが
形成されていることになる。
【0040】図5(a)のCMOSインバータは、出力
がフローティングになるのを防止するが、貫通電流は従
来どおり流れる。一方、図5(b)のCMOSインバー
タでは、貫通電流は流れないが、負荷の充放電を行わな
い動作領域がある。その動作領域では、動作速度の改善
には寄与しないが、P型MOSFETあるいはN型MO
SFETがオンになる領域では、負荷の充放電に関わり
動作速度を改善する。
がフローティングになるのを防止するが、貫通電流は従
来どおり流れる。一方、図5(b)のCMOSインバー
タでは、貫通電流は流れないが、負荷の充放電を行わな
い動作領域がある。その動作領域では、動作速度の改善
には寄与しないが、P型MOSFETあるいはN型MO
SFETがオンになる領域では、負荷の充放電に関わり
動作速度を改善する。
【0041】図6は図5(b)に示す第2実施態様のC
MOSインバータのドレイン電流特性を示す特性図であ
る。貫通電流が発生するP型MOSFETとN型MOS
FETとの動作の重なり部分において、NチャネルMO
Sトランジスタ15のドレイン電流が立ち上がりの途中
までは緩やかに増加することから、CMOSインバータ
のドレイン電流(貫通電流)が低減されている。
MOSインバータのドレイン電流特性を示す特性図であ
る。貫通電流が発生するP型MOSFETとN型MOS
FETとの動作の重なり部分において、NチャネルMO
Sトランジスタ15のドレイン電流が立ち上がりの途中
までは緩やかに増加することから、CMOSインバータ
のドレイン電流(貫通電流)が低減されている。
【0042】この第2実施形態によれば、負荷電流に対
応することができ、応答速度の速さを維持することがで
き、かつ貫通電流を低減することができる。また、異な
る閾値を有する隣接する領域が少ないことから、製造す
る際に最も制御しやすい。
応することができ、応答速度の速さを維持することがで
き、かつ貫通電流を低減することができる。また、異な
る閾値を有する隣接する領域が少ないことから、製造す
る際に最も制御しやすい。
【0043】(第3実施形態)図7は本発明の第3実施
形態に係るCMOSインバータの基本的構成を示す回路
図である。CMOSインバータにおいて、Pチャネルト
ランジスタ部分とNチャネルトランジスタ部分の両方
が、本発明により閾値の異なる複数の並列接続領域によ
り構成されている。この場合、任意のPチャネルトラン
ジスタと任意のNチャネルトランジスタの組み合わせに
おいて、少なくとも相異なる2つの組み合わせ間で、貫
通電流が異なるものが含まれる。
形態に係るCMOSインバータの基本的構成を示す回路
図である。CMOSインバータにおいて、Pチャネルト
ランジスタ部分とNチャネルトランジスタ部分の両方
が、本発明により閾値の異なる複数の並列接続領域によ
り構成されている。この場合、任意のPチャネルトラン
ジスタと任意のNチャネルトランジスタの組み合わせに
おいて、少なくとも相異なる2つの組み合わせ間で、貫
通電流が異なるものが含まれる。
【0044】異なる導電型の複数のMOSトランジスタ
のうち少なくとも一つのMOSトランジスタが異なる閾
値を有する複数の領域から構成され、そのうちの少なく
とも一つの領域が他のMOSトランジスタの閾値とは異
なる閾値を有し、この複数の領域のうち1の領域の閾値
が貫通電流を低減するために他のMOSトランジスタの
閾値に比べて高く形成され、他の領域の閾値が負荷電流
に対応しかつ応答速度を維持するために他のMOSトラ
ンジスタの閾値と同じ閾値を有するように形成される。
のうち少なくとも一つのMOSトランジスタが異なる閾
値を有する複数の領域から構成され、そのうちの少なく
とも一つの領域が他のMOSトランジスタの閾値とは異
なる閾値を有し、この複数の領域のうち1の領域の閾値
が貫通電流を低減するために他のMOSトランジスタの
閾値に比べて高く形成され、他の領域の閾値が負荷電流
に対応しかつ応答速度を維持するために他のMOSトラ
ンジスタの閾値と同じ閾値を有するように形成される。
【0045】この第3実施形態では、結果的に、貫通電
流は、トランジスタ領域A1、B1によるCMOSイン
バータの分のみで、その動作はトランジスタ領域A1、
B1によるCMOSインバータのみの場合よりも速いと
いうことになる。
流は、トランジスタ領域A1、B1によるCMOSイン
バータの分のみで、その動作はトランジスタ領域A1、
B1によるCMOSインバータのみの場合よりも速いと
いうことになる。
【0046】図8は図7に示す第3実施形態のCMOS
インバータのドレイン電流特性を示す特性図である。P
チャネルMOSトランジスタ部分とNチャネルMOSト
ランジスタ部分の両方でドレイン電流特性が改善されて
いるので、図8に示すように、貫通電流は図32に示す
従来の貫通電流に比べ大幅に減少する。
インバータのドレイン電流特性を示す特性図である。P
チャネルMOSトランジスタ部分とNチャネルMOSト
ランジスタ部分の両方でドレイン電流特性が改善されて
いるので、図8に示すように、貫通電流は図32に示す
従来の貫通電流に比べ大幅に減少する。
【0047】この第3実施形態によれば、負荷電流に対
応することができ、応答速度の速さを維持することがで
き、かつ貫通電流を確実に低減することができる。
応することができ、応答速度の速さを維持することがで
き、かつ貫通電流を確実に低減することができる。
【0048】なお、入力信号(例えば、信号x)を否定
(NOT)した出力信号(例えば、信号/x)を出力す
るNOT回路は、インバータ回路により構成できること
は明らかである。
(NOT)した出力信号(例えば、信号/x)を出力す
るNOT回路は、インバータ回路により構成できること
は明らかである。
【0049】(第4実施形態)図9(a)は本発明の第
4実施形態に係るCMOSインバータの構成を示す平面
図であり、図9(b)は図9(a)のX−X´線による
断面図である。図10は第4実施形態においてイオン注
入に使用されるマスクを示す図である。
4実施形態に係るCMOSインバータの構成を示す平面
図であり、図9(b)は図9(a)のX−X´線による
断面図である。図10は第4実施形態においてイオン注
入に使用されるマスクを示す図である。
【0050】この第4実施形態のCMOSインバータ2
2はチャネルへのイオン注入により異なる閾値の領域を
実現する例であり、一つの同じマスクによりPチャネル
MOSトランジスタ部とNチャネルMOSトランジスタ
部分の両方に同時にイオン注入が行われている。図10
に点線で示すイオン注入領域23にボロンイオンB+を
イオン注入することにより、PチャネルMOSトランジ
スタ及びNチャネルMOSトランジスタ領域内に夫々閾
値の異なる領域A2及びB2が形成される。この場合
に、不純物拡散は同一拡散工程で行うことができる。
2はチャネルへのイオン注入により異なる閾値の領域を
実現する例であり、一つの同じマスクによりPチャネル
MOSトランジスタ部とNチャネルMOSトランジスタ
部分の両方に同時にイオン注入が行われている。図10
に点線で示すイオン注入領域23にボロンイオンB+を
イオン注入することにより、PチャネルMOSトランジ
スタ及びNチャネルMOSトランジスタ領域内に夫々閾
値の異なる領域A2及びB2が形成される。この場合
に、不純物拡散は同一拡散工程で行うことができる。
【0051】図9(a)及び(b)において、参照符号
24P、24N、25はAl等から成る共通引出し電
極、26はPチャネル及びNチャネルMOSトランジス
タの共通ゲート電極、27PはPチャネルMOSトラン
ジスタの共通ソース・ドレイン領域となるN型不純物拡
散層、27NはNチャネルMOSトランジスタの共通ソ
ース・ドレイン領域となP型不純物拡散層、28P、2
8Nは各不純物拡散層と引き出し電極を接続するコンタ
クトである。
24P、24N、25はAl等から成る共通引出し電
極、26はPチャネル及びNチャネルMOSトランジス
タの共通ゲート電極、27PはPチャネルMOSトラン
ジスタの共通ソース・ドレイン領域となるN型不純物拡
散層、27NはNチャネルMOSトランジスタの共通ソ
ース・ドレイン領域となP型不純物拡散層、28P、2
8Nは各不純物拡散層と引き出し電極を接続するコンタ
クトである。
【0052】この第4実施形態では、一つのPチャネル
MOSトランジスタに閾値の異なる領域A1、A2が隣
接して存在し、NチャネルMOSトランジスタに閾値の
異なる領域B1、B2が隣接して存在している。ソース
・ドレインのN+ 拡散領域の不純物濃度が高くなってい
る。前述したように、電気的にみると、この構造は、閾
値の異なるMOSトランジスタタが並列に接続されたも
のと等価である。ここで、MOSトランジスタ内部で閾
値の異なる部分が存在している必要があるのは、少なく
ともPチャネルトランジスタかNチャネルトランジスタ
の一方のみでもよい。
MOSトランジスタに閾値の異なる領域A1、A2が隣
接して存在し、NチャネルMOSトランジスタに閾値の
異なる領域B1、B2が隣接して存在している。ソース
・ドレインのN+ 拡散領域の不純物濃度が高くなってい
る。前述したように、電気的にみると、この構造は、閾
値の異なるMOSトランジスタタが並列に接続されたも
のと等価である。ここで、MOSトランジスタ内部で閾
値の異なる部分が存在している必要があるのは、少なく
ともPチャネルトランジスタかNチャネルトランジスタ
の一方のみでもよい。
【0053】この第4実施形態によれば、その貫通電流
を従来のCMOSインバータにおけるよりも、減少させ
ることができる。例えば、PチャネルMOSトランジス
タとNチャネルMOSトランジスタの1/3の領域A
2、B2を従来の閾値として形成し、残りの2/3の領
域A1、B1を従来のトランジスタの2倍の閾値とする
ことにより、消費電力を半分に低減することができた。
を従来のCMOSインバータにおけるよりも、減少させ
ることができる。例えば、PチャネルMOSトランジス
タとNチャネルMOSトランジスタの1/3の領域A
2、B2を従来の閾値として形成し、残りの2/3の領
域A1、B1を従来のトランジスタの2倍の閾値とする
ことにより、消費電力を半分に低減することができた。
【0054】この第4実施形態によれば、不純物拡散を
同一の拡散工程で行うために、別々の拡散工程で行う場
合より低コストである。
同一の拡散工程で行うために、別々の拡散工程で行う場
合より低コストである。
【0055】(第5実施形態)図11は本発明の第5実
施形態に係るCMOSインバータの構成を示す平面図で
あり、図12は第5実施形態においてイオン注入に使用
されるマスクを示す図である。この第5実施形態のCM
OSインバータ30もチャネルへのイオン注入により異
なる閾値の領域を実現する例であるが、別々のマスクに
よりイオン注入が行われている。図12に点線で示すイ
オン注入領域35、36が、第4実施形態と異なり、別
個に設けられている。
施形態に係るCMOSインバータの構成を示す平面図で
あり、図12は第5実施形態においてイオン注入に使用
されるマスクを示す図である。この第5実施形態のCM
OSインバータ30もチャネルへのイオン注入により異
なる閾値の領域を実現する例であるが、別々のマスクに
よりイオン注入が行われている。図12に点線で示すイ
オン注入領域35、36が、第4実施形態と異なり、別
個に設けられている。
【0056】この第5実施形態でも、各PチャネルMO
SトランジスタとNチャネルMOSトランジスタの内部
に閾値の異なる領域が存在している。例えば、ボロンイ
オンB+ のイオン注入によりPチャネルMOSトランジ
スタ領域内に領域A2とは閾値の異なるA1が形成さ
れ、NチャネルMOSトランジスタ領域内に領域B2と
は閾値の異なるB1が形成されている。
SトランジスタとNチャネルMOSトランジスタの内部
に閾値の異なる領域が存在している。例えば、ボロンイ
オンB+ のイオン注入によりPチャネルMOSトランジ
スタ領域内に領域A2とは閾値の異なるA1が形成さ
れ、NチャネルMOSトランジスタ領域内に領域B2と
は閾値の異なるB1が形成されている。
【0057】図11において、参照符号31P、31
N、23はAl等から成る共通引出し電極、32はPチ
ャネル及びNチャネルMOSトランジスタの共通ゲート
電極、34PはPチャネルMOSトランジスタの共通ソ
ース・ドレイン領域となるN型不純物拡散層、34Nは
NチャネルMOSトランジスタの共通ソース・ドレイン
領域となるP型不純物拡散層、37P、37Nは各不純
物拡散層と引き出し電極を接続するコンタクトである。
不純物拡散は、両タイプのMOSトランジスタを、別々
の工程で行うことにより、それぞれのMOSトランジス
タの領域の閾値を独立に最適化することができる。
N、23はAl等から成る共通引出し電極、32はPチ
ャネル及びNチャネルMOSトランジスタの共通ゲート
電極、34PはPチャネルMOSトランジスタの共通ソ
ース・ドレイン領域となるN型不純物拡散層、34Nは
NチャネルMOSトランジスタの共通ソース・ドレイン
領域となるP型不純物拡散層、37P、37Nは各不純
物拡散層と引き出し電極を接続するコンタクトである。
不純物拡散は、両タイプのMOSトランジスタを、別々
の工程で行うことにより、それぞれのMOSトランジス
タの領域の閾値を独立に最適化することができる。
【0058】この第5実施形態例によれば、不純物拡散
を別々の拡散工程で行うことができることから、不純物
濃度の制御つまり領域の閾値VTHの調整が独立にでき、
そのため調整が容易である。
を別々の拡散工程で行うことができることから、不純物
濃度の制御つまり領域の閾値VTHの調整が独立にでき、
そのため調整が容易である。
【0059】(第6実施形態)図13は本発明の第6実
施形態に係るCMOSインバータの構成を示す平面図で
ある。この第6の実施例のCMOSインバータ39もチ
ャネルへのイオン注入により異なる閾値の領域を実現す
る例であるが、ソース・ドレイン領域となる拡散層が、
PチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSト
ランジスタ共に領域別に別個に設けられている。つま
り、PチャネルMOSトランジスタにはN型不純物拡散
層43Pa、43Pbが分離して形成され、Nチャネル
MOSトランジスタにはP型不純物拡散層43Na、4
3Nbが分離して形成されている。
施形態に係るCMOSインバータの構成を示す平面図で
ある。この第6の実施例のCMOSインバータ39もチ
ャネルへのイオン注入により異なる閾値の領域を実現す
る例であるが、ソース・ドレイン領域となる拡散層が、
PチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSト
ランジスタ共に領域別に別個に設けられている。つま
り、PチャネルMOSトランジスタにはN型不純物拡散
層43Pa、43Pbが分離して形成され、Nチャネル
MOSトランジスタにはP型不純物拡散層43Na、4
3Nbが分離して形成されている。
【0060】図13において、参照符号40P、40
N、41はAl等から成る共通引出し電極、42はPチ
ャネル及びNチャネルMOSトランジスタの共通ゲート
電極、44P、44Nは各不純物拡散層と共通引出し電
極を接続するコンタクトである。
N、41はAl等から成る共通引出し電極、42はPチ
ャネル及びNチャネルMOSトランジスタの共通ゲート
電極、44P、44Nは各不純物拡散層と共通引出し電
極を接続するコンタクトである。
【0061】閾値を調整するためのイオン注入は、図1
3のイオン注入領域46に示すように、一方のMOSト
ランジスタ領域の全体を包含するように行ってもよい
し、あるいは図13のイオン注入領域47に示すよう
に、一方のMOSトランジスタ領域を部分的に包含する
ようにしてもよい。ここで、イオン注入がイオン注入領
域47に行われた場合には、図13に示すように、Pチ
ャネルMOSトランジスタに異なる閾値の領域A1、A
2、A3が存在し、NチャネルMOSトランジスタに異
なる閾値の領域B1、B2、B3が存在することにな
る。
3のイオン注入領域46に示すように、一方のMOSト
ランジスタ領域の全体を包含するように行ってもよい
し、あるいは図13のイオン注入領域47に示すよう
に、一方のMOSトランジスタ領域を部分的に包含する
ようにしてもよい。ここで、イオン注入がイオン注入領
域47に行われた場合には、図13に示すように、Pチ
ャネルMOSトランジスタに異なる閾値の領域A1、A
2、A3が存在し、NチャネルMOSトランジスタに異
なる閾値の領域B1、B2、B3が存在することにな
る。
【0062】この第6実施形態によれば、不純物拡散層
の不純物濃度を別個に行うことができることから、ゲー
ト酸化膜の厚さの制御が容易になり、コストを下げるこ
とができる。
の不純物濃度を別個に行うことができることから、ゲー
ト酸化膜の厚さの制御が容易になり、コストを下げるこ
とができる。
【0063】(第7実施形態)図14、図15及び図1
6は本発明の第7実施形態に係るCMOSインバータの
製造方法を説明する断面図である。この第7実施形態の
製造方法は、各MOSトランジスタのチャネル領域への
イオン注入により、CMOSインバータの各領域の閾値
を異ならせるものである。
6は本発明の第7実施形態に係るCMOSインバータの
製造方法を説明する断面図である。この第7実施形態の
製造方法は、各MOSトランジスタのチャネル領域への
イオン注入により、CMOSインバータの各領域の閾値
を異ならせるものである。
【0064】まず、図14(a)の断面図及び(b)の
平面図に示すように、P型半導体基板50が初期酸化さ
れた後に、深さ3μmのN型ウェル51がこのP型半導
体基板50内に形成される。次に、図14(c)の断面
図及び(d)の平面図に示すように、素子分離のために
通常のLOCOSにより素子分離領域として膜厚0.7
μmのフィールド酸化膜53が形成され、引き続き膜厚
10〜20nmのゲート酸化膜52が形成される。
平面図に示すように、P型半導体基板50が初期酸化さ
れた後に、深さ3μmのN型ウェル51がこのP型半導
体基板50内に形成される。次に、図14(c)の断面
図及び(d)の平面図に示すように、素子分離のために
通常のLOCOSにより素子分離領域として膜厚0.7
μmのフィールド酸化膜53が形成され、引き続き膜厚
10〜20nmのゲート酸化膜52が形成される。
【0065】続いて、閾値を調整するために、ゲート酸
化膜52を介してチャネル領域48a、48bへ第一回
目のイオン注入が行われる。例えば、PチャネルMOS
トランジスタ及びNチャネルMOSトランジスタのチャ
ネル領域48a、48b共に、ボロンB+ イオンが注入
される。これにより、PチャネルMOSトランジスタ及
びNチャネルMOSトランジスタの第1の閾値が調整さ
れる。
化膜52を介してチャネル領域48a、48bへ第一回
目のイオン注入が行われる。例えば、PチャネルMOS
トランジスタ及びNチャネルMOSトランジスタのチャ
ネル領域48a、48b共に、ボロンB+ イオンが注入
される。これにより、PチャネルMOSトランジスタ及
びNチャネルMOSトランジスタの第1の閾値が調整さ
れる。
【0066】更に、パンチスルー防止用イオン注入が行
われる。例えば、NチャネルMOSトランジスタ領域に
はボロンB+ イオンが注入され、PチャネルMOSトラ
ンジスタ領域にはリンP- イオンが注入される。
われる。例えば、NチャネルMOSトランジスタ領域に
はボロンB+ イオンが注入され、PチャネルMOSトラ
ンジスタ領域にはリンP- イオンが注入される。
【0067】次に第2回目の閾値調整用イオン注入とし
て、PチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMO
Sトランジスタ共に、ボロンB+ イオンが注入される。
PチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSト
ランジスタのこの第2回目の閾値調整で、イオン注入後
に、図15(a)及び(b)に示すように、両タイプの
MOSトランジスタの一部をレジスト54でマスクし
て、一部を開口した拡散マスクを用いて不純物拡散を行
う。これにより、拡散マスク54で覆われた領域と覆わ
れない領域とは異なった不純物濃度が得られる。また、
第2回目の閾値調整用イオン注入を、図15(a)及び
(b)に示す共通のマスク54を用いて行うこともでき
る。この場合、必要に応じて、一方の導電型のMOSト
ランジスタの一部に不純物拡散を行ってもよい。不純物
拡散は、イオン注入による方法が容易であるが、ガスや
固体を拡散源に用いてもよい。イオン注入では、例え
ば、ボロンを30KeVで1.0E12注入する。不純
物拡散は、両タイプのMOSトランジスタを同一の工程
で行ってもよいが、別の工程で行うことにより、それぞ
れの領域の閾値を独立に最適化することができる。
て、PチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMO
Sトランジスタ共に、ボロンB+ イオンが注入される。
PチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSト
ランジスタのこの第2回目の閾値調整で、イオン注入後
に、図15(a)及び(b)に示すように、両タイプの
MOSトランジスタの一部をレジスト54でマスクし
て、一部を開口した拡散マスクを用いて不純物拡散を行
う。これにより、拡散マスク54で覆われた領域と覆わ
れない領域とは異なった不純物濃度が得られる。また、
第2回目の閾値調整用イオン注入を、図15(a)及び
(b)に示す共通のマスク54を用いて行うこともでき
る。この場合、必要に応じて、一方の導電型のMOSト
ランジスタの一部に不純物拡散を行ってもよい。不純物
拡散は、イオン注入による方法が容易であるが、ガスや
固体を拡散源に用いてもよい。イオン注入では、例え
ば、ボロンを30KeVで1.0E12注入する。不純
物拡散は、両タイプのMOSトランジスタを同一の工程
で行ってもよいが、別の工程で行うことにより、それぞ
れの領域の閾値を独立に最適化することができる。
【0068】次に、図16(a)及び(b)に示すよう
に、多結晶シリコンにより膜厚0.3μmのゲート電極
55が形成される。続いて、N+ イオンであるヒ素As
イオンが、ゲート電極55をマスクとして用いてセルフ
アラインで、100keVの加速電圧で5×1015/c
m2 でイオン注入され、ソース・ドレイン領域であるN
+ 拡散領域(図示せず)が形成される。
に、多結晶シリコンにより膜厚0.3μmのゲート電極
55が形成される。続いて、N+ イオンであるヒ素As
イオンが、ゲート電極55をマスクとして用いてセルフ
アラインで、100keVの加速電圧で5×1015/c
m2 でイオン注入され、ソース・ドレイン領域であるN
+ 拡散領域(図示せず)が形成される。
【0069】次に、図16(c)及び(d)に示すよう
に、層間絶縁膜56が形成され、続いて、ゲート電極5
5用のコンタクトホール56a及びソース・ドレイン領
域用のコンタクトホール58a,59aが形成され、ア
ルミニウムAlによりメタル配線57、58、59が形
成される。次に、図示しないが、保護膜が形成され、更
に引出し配線領域が形成される。
に、層間絶縁膜56が形成され、続いて、ゲート電極5
5用のコンタクトホール56a及びソース・ドレイン領
域用のコンタクトホール58a,59aが形成され、ア
ルミニウムAlによりメタル配線57、58、59が形
成される。次に、図示しないが、保護膜が形成され、更
に引出し配線領域が形成される。
【0070】この第7実施形態によれば、各MOSトラ
ンジスタのチャネル領域へのイオン注入によりCMOS
インバータの各領域の閾値を異ならせるために、製造上
極めて制御が容易である。
ンジスタのチャネル領域へのイオン注入によりCMOS
インバータの各領域の閾値を異ならせるために、製造上
極めて制御が容易である。
【0071】(第8実施形態)図17は本発明の第8実
施形態に係るCMOSインバータの構成を示す断面図で
ある。この第8実施形態は、各MOSトランジスタに複
数の膜厚の異なるゲート絶縁膜を備えることにより、各
領域の閾値を変える例である。この第8の実施例は、P
チャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSトラ
ンジスタ共に、閾値を異ならせるために少なくとも一対
の厚さの異なるゲート酸化膜を隣接して備えている。図
17では、PチャネルMOSトランジスタは隣接するゲ
ート絶縁膜52aとこのゲート絶縁膜52aより厚い絶
縁膜52bとを有しており、NチャネルMOSトランジ
スタもゲート絶縁膜52aとこのゲート絶縁膜52aよ
り厚い絶縁膜52bを有している。なお、参照符号55
a、55bはゲート電極である。
施形態に係るCMOSインバータの構成を示す断面図で
ある。この第8実施形態は、各MOSトランジスタに複
数の膜厚の異なるゲート絶縁膜を備えることにより、各
領域の閾値を変える例である。この第8の実施例は、P
チャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSトラ
ンジスタ共に、閾値を異ならせるために少なくとも一対
の厚さの異なるゲート酸化膜を隣接して備えている。図
17では、PチャネルMOSトランジスタは隣接するゲ
ート絶縁膜52aとこのゲート絶縁膜52aより厚い絶
縁膜52bとを有しており、NチャネルMOSトランジ
スタもゲート絶縁膜52aとこのゲート絶縁膜52aよ
り厚い絶縁膜52bを有している。なお、参照符号55
a、55bはゲート電極である。
【0072】この第8実施形態によれば、製造上閾値が
極めて制御しやすいCMOSインバータを得ることがで
きる。
極めて制御しやすいCMOSインバータを得ることがで
きる。
【0073】(第9実施形態)図18、図19及び図2
0は本発明の第9の実施例に係るCMOSインバータの
製造方法を説明する断面図である。この第9実施形態の
製造方法は、各MOSトランジスタのゲート絶縁膜の厚
さを変えることにより、CMOSインバータの複数の領
域の各領域の閾値を異ならせるものである。
0は本発明の第9の実施例に係るCMOSインバータの
製造方法を説明する断面図である。この第9実施形態の
製造方法は、各MOSトランジスタのゲート絶縁膜の厚
さを変えることにより、CMOSインバータの複数の領
域の各領域の閾値を異ならせるものである。
【0074】まず、図18(a)の断面図及び(b)の
平面図に示すように、使用されるP型半導体基板50の
初期酸化が行われ、続いて、このP型半導体基板50内
に深さ3μmのN型ウェル51が形成される。次に、図
18(c)の断面図及び(d)の平面図に示すように、
素子分離のために素子分離領域として膜厚07μmのフ
ィールド酸化膜53が通常のLOCOSにより形成さ
れ、引き続き、第1のゲート絶縁膜52が形成される。
この第1のゲート絶縁膜52は、例えば、膜厚10nm
のゲート酸化膜として形成される。
平面図に示すように、使用されるP型半導体基板50の
初期酸化が行われ、続いて、このP型半導体基板50内
に深さ3μmのN型ウェル51が形成される。次に、図
18(c)の断面図及び(d)の平面図に示すように、
素子分離のために素子分離領域として膜厚07μmのフ
ィールド酸化膜53が通常のLOCOSにより形成さ
れ、引き続き、第1のゲート絶縁膜52が形成される。
この第1のゲート絶縁膜52は、例えば、膜厚10nm
のゲート酸化膜として形成される。
【0075】続いて、閾値調整用イオン注入が行われ
る。この際に、PチャネルMOSトランジスタ領域及び
NチャネルMOSトランジスタ領域共に、ボロンB+ イ
オンが注入される。これにより、PチャネルMOSトラ
ンジスタ領域及びNチャネルMOSトランジスタの第1
の閾値が調整される。
る。この際に、PチャネルMOSトランジスタ領域及び
NチャネルMOSトランジスタ領域共に、ボロンB+ イ
オンが注入される。これにより、PチャネルMOSトラ
ンジスタ領域及びNチャネルMOSトランジスタの第1
の閾値が調整される。
【0076】更に、パンチスルー防止用イオン注入が行
われるつまり、NチャネルMOSトランジスタ領域には
ボロンB+ イオンが注入され、PチャネルMOSトラン
ジスタ領域にはリンP- イオンが注入される。
われるつまり、NチャネルMOSトランジスタ領域には
ボロンB+ イオンが注入され、PチャネルMOSトラン
ジスタ領域にはリンP- イオンが注入される。
【0077】次に、図19(a)及び(b)に示すよう
に、PチャネルMOSトランジスタ領域及びNチャネル
MOSトランジスタの一部がレジスト54によりマスク
された後に、マスクされていない第1のゲート酸化膜5
2の部分が除去される。マスクされている第1のゲート
酸化膜の部分はゲート酸化膜52bとして残される。例
えば、図19(a)及び(b)に示すように、レジスト
54をマスクにしてゲート酸化膜52のほぼ半分が除去
される。続いて、レジスト54が除去され、もう一度酸
化が行われる。これにより図(c)及び(d)に示すよ
うに、例えば、膜厚10nmの第2のゲート絶縁膜52
aが形成される。一方、第2のゲート酸化膜52bは、
もう一度酸化されることによりその厚さを増し、例え
ば、膜厚14nmの第2のゲート酸化膜52bとなる。
この結果、PチャネルMOSトランジスタ及びNチャネ
ルMOSトランジスタ共に2種類の膜厚のゲート酸化膜
領域、つまり膜厚10nmのゲート酸化膜領域52aと
膜厚14nmのゲート酸化膜領域52bが得られる。こ
の場合、同じCMOSインバータに属する各Pチャネル
MOSトランジスタ及びNチャネルMOSトランジスタ
は、ゲート酸化膜厚の異なるトランジスタの並列接続と
なるように構成される。
に、PチャネルMOSトランジスタ領域及びNチャネル
MOSトランジスタの一部がレジスト54によりマスク
された後に、マスクされていない第1のゲート酸化膜5
2の部分が除去される。マスクされている第1のゲート
酸化膜の部分はゲート酸化膜52bとして残される。例
えば、図19(a)及び(b)に示すように、レジスト
54をマスクにしてゲート酸化膜52のほぼ半分が除去
される。続いて、レジスト54が除去され、もう一度酸
化が行われる。これにより図(c)及び(d)に示すよ
うに、例えば、膜厚10nmの第2のゲート絶縁膜52
aが形成される。一方、第2のゲート酸化膜52bは、
もう一度酸化されることによりその厚さを増し、例え
ば、膜厚14nmの第2のゲート酸化膜52bとなる。
この結果、PチャネルMOSトランジスタ及びNチャネ
ルMOSトランジスタ共に2種類の膜厚のゲート酸化膜
領域、つまり膜厚10nmのゲート酸化膜領域52aと
膜厚14nmのゲート酸化膜領域52bが得られる。こ
の場合、同じCMOSインバータに属する各Pチャネル
MOSトランジスタ及びNチャネルMOSトランジスタ
は、ゲート酸化膜厚の異なるトランジスタの並列接続と
なるように構成される。
【0078】次に、図20(a)及び(b)に示すよう
に、膜厚300nmの多結晶シリコンによりゲート電極
55a、55bが形成される続いて、N+ イオンである
ヒ素Asイオンが、ゲート電極55a、55bをマスク
として用いてセルフアラインにより、100keVの加
速電圧で5×1015/cm2 でイオン注入され、ソース
・ドレイン領域であるN+ 拡散領域(図示せず)が形成
される。
に、膜厚300nmの多結晶シリコンによりゲート電極
55a、55bが形成される続いて、N+ イオンである
ヒ素Asイオンが、ゲート電極55a、55bをマスク
として用いてセルフアラインにより、100keVの加
速電圧で5×1015/cm2 でイオン注入され、ソース
・ドレイン領域であるN+ 拡散領域(図示せず)が形成
される。
【0079】次に、図20(c)及び(d)に示すよう
に、層間絶縁膜56が形成される続いて、ゲート電極5
5a、55b用のコンタクトホール56a及びソース・
ドレイン領域用のコンタクトホール58a、59aが形
成され、アルミニウムAlによりメタル配線57、5
8、59が形成される。次に、図示しないが、保護膜が
形成され、更に引出し配線領域が形成される。
に、層間絶縁膜56が形成される続いて、ゲート電極5
5a、55b用のコンタクトホール56a及びソース・
ドレイン領域用のコンタクトホール58a、59aが形
成され、アルミニウムAlによりメタル配線57、5
8、59が形成される。次に、図示しないが、保護膜が
形成され、更に引出し配線領域が形成される。
【0080】この第9実施形態によれば、製造上閾値が
極めて制御しやすい。
極めて制御しやすい。
【0081】(第10実施形態)図21は本発明の第1
0実施形態に係るCMOSインバータの構成を示す平面
図である。この第10実施形態は、ゲート電極材料を変
えることにより閾値の異なるトランジスタ領域を構成し
た例である。つまり、この第10実施形態は、ゲート電
極の材質の違いにより閾値の異なるPチャネルトランジ
スタあるいは閾値の異なるNチャネルトランジスタを作
るものである。
0実施形態に係るCMOSインバータの構成を示す平面
図である。この第10実施形態は、ゲート電極材料を変
えることにより閾値の異なるトランジスタ領域を構成し
た例である。つまり、この第10実施形態は、ゲート電
極の材質の違いにより閾値の異なるPチャネルトランジ
スタあるいは閾値の異なるNチャネルトランジスタを作
るものである。
【0082】ここでは、PチャネルMOSトランジスタ
及びNチャネルMOSトランジスタ共に、ポリシリコン
67P、67Nを用いたゲート電極部分と、タングステ
ン68P、68Nを用いたゲート電極部分とがある。各
ゲート電極部分は電気的に接続されている。ソース・ド
レイン領域となる拡散層は、PチャネルMOSトランジ
スタ及びNチャネルMOSトランジスタ共に、ポリシリ
コン67P、67Nを用いたゲート電極部分と、タング
ステン68P、68Nを用いたゲート電極部分とに対応
して領域別に別個に設けられている。つまり、Pチャネ
ルMOSトランジスタにはタングステンゲート電極部分
68PにはN型不純物拡散層69Paが、ポリシリコン
ゲート電極部分67PにはN型不純物拡散層69Pbが
分離して形成され、NチャネルMOSトランジスタには
タングステンゲート電極部分68NにはP型不純物拡散
層69Naが、ポリシリコンゲート電極部分67Nには
P型不純物拡散層69Nbが分離して形成されている。
及びNチャネルMOSトランジスタ共に、ポリシリコン
67P、67Nを用いたゲート電極部分と、タングステ
ン68P、68Nを用いたゲート電極部分とがある。各
ゲート電極部分は電気的に接続されている。ソース・ド
レイン領域となる拡散層は、PチャネルMOSトランジ
スタ及びNチャネルMOSトランジスタ共に、ポリシリ
コン67P、67Nを用いたゲート電極部分と、タング
ステン68P、68Nを用いたゲート電極部分とに対応
して領域別に別個に設けられている。つまり、Pチャネ
ルMOSトランジスタにはタングステンゲート電極部分
68PにはN型不純物拡散層69Paが、ポリシリコン
ゲート電極部分67PにはN型不純物拡散層69Pbが
分離して形成され、NチャネルMOSトランジスタには
タングステンゲート電極部分68NにはP型不純物拡散
層69Naが、ポリシリコンゲート電極部分67Nには
P型不純物拡散層69Nbが分離して形成されている。
【0083】図21において、参照符号65P、65
N、66はAl等から成る共通引出し電極、70P、7
0Nは各不純物拡散層と引出し電極を接続するコンタク
トである。
N、66はAl等から成る共通引出し電極、70P、7
0Nは各不純物拡散層と引出し電極を接続するコンタク
トである。
【0084】この第10実施形態においても、必要に応
じて領域の閾値を調整するためにイオン注入を行うこと
ができる。例えば、図21のイオン注入領域71にイオ
ン注入を行うことができる。
じて領域の閾値を調整するためにイオン注入を行うこと
ができる。例えば、図21のイオン注入領域71にイオ
ン注入を行うことができる。
【0085】この第10実施形態によれば、ゲート電極
材料を変えることにより閾値を異ならせるために、不純
物濃度を下げることができるのでCMOSインバータの
動作速度が速くできる。また、不純物濃度が低いことか
ら、特性が安定したCMOSインバータを実現すること
ができる。
材料を変えることにより閾値を異ならせるために、不純
物濃度を下げることができるのでCMOSインバータの
動作速度が速くできる。また、不純物濃度が低いことか
ら、特性が安定したCMOSインバータを実現すること
ができる。
【0086】(第11実施形態)図22及び図23は本
発明の第11実施形態に係るCMOSインバータの製造
方法を説明する断面図である。この第11実施形態は、
ゲートの材質を変えてCMOSインバータを製造する方
法である。
発明の第11実施形態に係るCMOSインバータの製造
方法を説明する断面図である。この第11実施形態は、
ゲートの材質を変えてCMOSインバータを製造する方
法である。
【0087】図22(a)及び(b)に示すように、P
型半導体基板50が使用され、まず、P型半導体基板5
0の初期酸化が行われる。次に、深さ3μmのN型ウェ
ル51がP型半導体基板50内に形成される。
型半導体基板50が使用され、まず、P型半導体基板5
0の初期酸化が行われる。次に、深さ3μmのN型ウェ
ル51がP型半導体基板50内に形成される。
【0088】次に、図22(c)及び(d)に示すよう
に、素子分離のために素子分離領域として通常のLOC
OSにより膜厚0.7μmのフィールド酸化膜53が形
成される。フィールド酸化膜53内の素子形成領域にゲ
ート絶縁膜として、膜厚10nmのゲート酸化膜52
c、52dはが形成される。
に、素子分離のために素子分離領域として通常のLOC
OSにより膜厚0.7μmのフィールド酸化膜53が形
成される。フィールド酸化膜53内の素子形成領域にゲ
ート絶縁膜として、膜厚10nmのゲート酸化膜52
c、52dはが形成される。
【0089】次に、閾値調整用イオン注入が行われる。
例えば、PチャネルMOSトランジスタ領域及びNチャ
ネルMOSトランジスタ領域共に、ボロンB+ イオンが
注入される。これにより、PチャネルMOSトランジス
タ領域及びNチャネルMOSトランジスタの第1の閾値
が調整される。更に、パンチスルー防止用イオン注入が
行われる。例えば、NチャネルMOSトランジスタ領域
にはボロンB+ イオンが注入され、PチャネルMOSト
ランジスタ領域にはリンP- イオンが注入される。
例えば、PチャネルMOSトランジスタ領域及びNチャ
ネルMOSトランジスタ領域共に、ボロンB+ イオンが
注入される。これにより、PチャネルMOSトランジス
タ領域及びNチャネルMOSトランジスタの第1の閾値
が調整される。更に、パンチスルー防止用イオン注入が
行われる。例えば、NチャネルMOSトランジスタ領域
にはボロンB+ イオンが注入され、PチャネルMOSト
ランジスタ領域にはリンP- イオンが注入される。
【0090】続いて、図23(a)及び(b)に示すよ
うに、PチャネルMOSトランジスタ領域及びNチャネ
ルMOSトランジスタ領域共に、膜厚300nmの多結
晶シリコンにより第1のゲート電極55cが形成され、
続いて、膜厚150nmのタングステンにより第2のゲ
ート電極55dが形成される。つまり、Nチャネルトラ
ンジスタ領域及びPチャネルトランジスタ領域それぞれ
2つのMOSトランジスタ領域の一方のゲート電極はポ
リシリコン55cで形成され他方のゲート電極はタング
ステン55dで形成される。
うに、PチャネルMOSトランジスタ領域及びNチャネ
ルMOSトランジスタ領域共に、膜厚300nmの多結
晶シリコンにより第1のゲート電極55cが形成され、
続いて、膜厚150nmのタングステンにより第2のゲ
ート電極55dが形成される。つまり、Nチャネルトラ
ンジスタ領域及びPチャネルトランジスタ領域それぞれ
2つのMOSトランジスタ領域の一方のゲート電極はポ
リシリコン55cで形成され他方のゲート電極はタング
ステン55dで形成される。
【0091】次に、N+ イオンであるヒ素Asイオン
が、ゲート電極55c、55dをマスクとして用いてセ
ルフアラインにより、100keVの加速電圧で5×1
015/cm2 でイオン注入され、ソース・ドレイン領域
であるN+ 拡散領域(図示せず)が形成される。次に、
図23(c)及び(d)に示すように、層間絶縁膜56
が形成される。続いて、ゲート電極55d用のコンタク
トホール56a及びソース・ドレイン領域用のコンタク
トホール58a、59aが形成され、アルミニウムAl
によりメタル配線57、58、59が形成される。次
に、図示しないが、保護膜が形成され、更に引出し配線
領域が形成される。
が、ゲート電極55c、55dをマスクとして用いてセ
ルフアラインにより、100keVの加速電圧で5×1
015/cm2 でイオン注入され、ソース・ドレイン領域
であるN+ 拡散領域(図示せず)が形成される。次に、
図23(c)及び(d)に示すように、層間絶縁膜56
が形成される。続いて、ゲート電極55d用のコンタク
トホール56a及びソース・ドレイン領域用のコンタク
トホール58a、59aが形成され、アルミニウムAl
によりメタル配線57、58、59が形成される。次
に、図示しないが、保護膜が形成され、更に引出し配線
領域が形成される。
【0092】この第11実施形態によれば、不純物濃度
を下げることができるので、CMOSインバータの動作
速度が速くできる。また、不純物濃度が低いことから、
特性が安定したCMOSインバータが実現できる。
を下げることができるので、CMOSインバータの動作
速度が速くできる。また、不純物濃度が低いことから、
特性が安定したCMOSインバータが実現できる。
【0093】(第12実施形態)図24は本発明の第1
2実施形態に係るCMOSインバータの構成を示す平面
図である。この第12実施形態では、ゲート長を部分的
に変えることにより、短チャネル効果によって閾値が変
化することを利用したものである。閾値の異なるPチャ
ネルトランジスタあるいは閾値の異なるNチャネルトラ
ンジスタはチャネル長を変えることにより構成される。
2実施形態に係るCMOSインバータの構成を示す平面
図である。この第12実施形態では、ゲート長を部分的
に変えることにより、短チャネル効果によって閾値が変
化することを利用したものである。閾値の異なるPチャ
ネルトランジスタあるいは閾値の異なるNチャネルトラ
ンジスタはチャネル長を変えることにより構成される。
【0094】図24は、PチャネルMOSトランジスタ
及びNチャネルMOSトランジスタの共通ゲート電極8
2はゲート長の短い部分82aとゲート長の長い部分8
2bとから構成されている。
及びNチャネルMOSトランジスタの共通ゲート電極8
2はゲート長の短い部分82aとゲート長の長い部分8
2bとから構成されている。
【0095】図24において、参照符号80P、80
N、81はAl等から成る共通引出し電極、83PはP
チャネルMOSトランジスタの共通ソース・ドレイン領
域となるN型不純物拡散層、83NはNチャネルMOS
トランジスタの共通ソース・ドレイン領域となるP型不
純物拡散層、84P,84Nは各不純物拡散層と引出し
電極を接続するコンタクトである。
N、81はAl等から成る共通引出し電極、83PはP
チャネルMOSトランジスタの共通ソース・ドレイン領
域となるN型不純物拡散層、83NはNチャネルMOS
トランジスタの共通ソース・ドレイン領域となるP型不
純物拡散層、84P,84Nは各不純物拡散層と引出し
電極を接続するコンタクトである。
【0096】この第12実施形態によれば、ゲート長を
部分的に変えることにより閾値を異ならせることから製
造が容易であり、そのため低コストでCMOSインバー
タを製造することができる。また、不純物濃度を低くで
きることから極めて安定したCMOSインバータが得ら
れる。
部分的に変えることにより閾値を異ならせることから製
造が容易であり、そのため低コストでCMOSインバー
タを製造することができる。また、不純物濃度を低くで
きることから極めて安定したCMOSインバータが得ら
れる。
【0097】(第13実施形態)図25及び図26は本
発明の第13実施形態に係るCMOSインバータの製造
方法を説明する断面図である。この第13実施形態は各
MOSトランジスタ領域のチャネル長を変えてCMOS
インバータを製造する方法である。
発明の第13実施形態に係るCMOSインバータの製造
方法を説明する断面図である。この第13実施形態は各
MOSトランジスタ領域のチャネル長を変えてCMOS
インバータを製造する方法である。
【0098】まず、図25(a)及び(b)に示すよう
に、P型半導体基板50の初期酸化が行われた後に、深
さ3μmのN型ウェル51がP型半導体基板50内に形
成される。
に、P型半導体基板50の初期酸化が行われた後に、深
さ3μmのN型ウェル51がP型半導体基板50内に形
成される。
【0099】次に、図25(c)及び(d)に示すよう
に素子分離のために素子分離領域として通常のLOCO
Sにより膜厚0.7μmのフィールド酸化膜53が形成
され、続いて、ゲート絶縁膜として、膜厚10nmのゲ
ート酸化膜52が形成される。
に素子分離のために素子分離領域として通常のLOCO
Sにより膜厚0.7μmのフィールド酸化膜53が形成
され、続いて、ゲート絶縁膜として、膜厚10nmのゲ
ート酸化膜52が形成される。
【0100】次に、閾値調整用イオン注入が行われる
が、NチャネルMOSトランジスタ領域及びPチャネル
MOSトランジスタ領域共に、ボロンB+ イオンが注入
される。これにより、PチャネルMOSトランジスタ及
びNチャネルMOSトランジスタの閾値が調整される。
が、NチャネルMOSトランジスタ領域及びPチャネル
MOSトランジスタ領域共に、ボロンB+ イオンが注入
される。これにより、PチャネルMOSトランジスタ及
びNチャネルMOSトランジスタの閾値が調整される。
【0101】更に、パンチスルー防止用イオン注入が行
われる。例えば、NチャネルMOSトランジスタ領域に
はボロンB+ イオンが注入され、PチャネルMOSトラ
ンジスタ領域にはリンP- イオンが注入される。
われる。例えば、NチャネルMOSトランジスタ領域に
はボロンB+ イオンが注入され、PチャネルMOSトラ
ンジスタ領域にはリンP- イオンが注入される。
【0102】続いて、図26(a)及び(b)に示すよ
うに、膜厚300nmの多結晶シリコンによりゲート電
極55e,55fが形成される。ここで、ゲート電極5
5e,55fは、図26(b)に示すように、チャネル
幅のほぼ半分にかかるゲート長が他の半分の部分よりも
短くなるように、パターニングして形成される。引き続
き、従前の実施形態と同様に、ソース・ドレイン領域が
形成される。
うに、膜厚300nmの多結晶シリコンによりゲート電
極55e,55fが形成される。ここで、ゲート電極5
5e,55fは、図26(b)に示すように、チャネル
幅のほぼ半分にかかるゲート長が他の半分の部分よりも
短くなるように、パターニングして形成される。引き続
き、従前の実施形態と同様に、ソース・ドレイン領域が
形成される。
【0103】次に、図26(c)及び(d)に示すよう
に、従前の実施形態と同様に、層間絶縁膜56が形成さ
れ、コンタクトホール56a、58a、59aが形成さ
れる。更に、メタル配線57、58、59が形成され
る。続いて、図示しないが、保護膜が形成される。引出
し配線領域が形成されるこの第13実施形態によれば、
極めて低いコストでCMOSインバータを製造すること
ができる。
に、従前の実施形態と同様に、層間絶縁膜56が形成さ
れ、コンタクトホール56a、58a、59aが形成さ
れる。更に、メタル配線57、58、59が形成され
る。続いて、図示しないが、保護膜が形成される。引出
し配線領域が形成されるこの第13実施形態によれば、
極めて低いコストでCMOSインバータを製造すること
ができる。
【0104】なお、前述の第7、9、11、13の各実
施形態では、夫々個別にCMOSインバータの製造方法
が説明されているが、本発明では、必要に応じて前述し
た各製造方法を適宜組み合わせて、所望のCMOSイン
バータを構成することができることは明らかである。例
えば、図21の第9実施形態では、チャネルへのイオン
注入による製造方法とゲート電極材料を変えて構成する
製造方法とが組み合わされて示されている。
施形態では、夫々個別にCMOSインバータの製造方法
が説明されているが、本発明では、必要に応じて前述し
た各製造方法を適宜組み合わせて、所望のCMOSイン
バータを構成することができることは明らかである。例
えば、図21の第9実施形態では、チャネルへのイオン
注入による製造方法とゲート電極材料を変えて構成する
製造方法とが組み合わされて示されている。
【0105】(第14実施形態)図27は本発明の第1
4実施形態に係るNAND回路の構成を示す回路図であ
る。この第14実施形態として、最も簡単な構成の2入
力NAND回路が例示されているが、本発明は多入力N
AND回路にも同様に適用できる。
4実施形態に係るNAND回路の構成を示す回路図であ
る。この第14実施形態として、最も簡単な構成の2入
力NAND回路が例示されているが、本発明は多入力N
AND回路にも同様に適用できる。
【0106】この2入力NAND回路は、並列接続され
た図1に示した本発明のP型MOSトランジスタ10
と、直列接続されたN型MOSトランジスタ20とによ
り構成されている。この2入力NAND回路では、基準
電源間に流れる貫通電流は本発明のP型MOSトランジ
スタ10により低減されるが、回路の動作速度の速さは
維持される。
た図1に示した本発明のP型MOSトランジスタ10
と、直列接続されたN型MOSトランジスタ20とによ
り構成されている。この2入力NAND回路では、基準
電源間に流れる貫通電流は本発明のP型MOSトランジ
スタ10により低減されるが、回路の動作速度の速さは
維持される。
【0107】この第14実施例形態によれば、CMOS
インバータと同様に、負荷電流に対応でき、応答速度の
速さを維持しながら貫通電流を低減することができる。
インバータと同様に、負荷電流に対応でき、応答速度の
速さを維持しながら貫通電流を低減することができる。
【0108】(第15実施形態)図28は本発明の第1
5実施形態に係るNOR回路の構成を示す回路図であ
る。この第15の実施例として、最も簡単な構成の2入
力NOR回路が例示されているが、本発明は多入力NO
R回路にも同様に適用できる。この2入力NOR回路
は、並列接続されたFIG.7Aに示した本発明のN型
MOSトランジスタ15と、直列接続されたP型MOS
トランジスタ21とにより構成されている。この2入力
NOR回路でも、基準電源間に流れる貫通電流は本発明
のN型MOSトランジスタ15により低減されるが、回
路の動作速度の速さは維持される。
5実施形態に係るNOR回路の構成を示す回路図であ
る。この第15の実施例として、最も簡単な構成の2入
力NOR回路が例示されているが、本発明は多入力NO
R回路にも同様に適用できる。この2入力NOR回路
は、並列接続されたFIG.7Aに示した本発明のN型
MOSトランジスタ15と、直列接続されたP型MOS
トランジスタ21とにより構成されている。この2入力
NOR回路でも、基準電源間に流れる貫通電流は本発明
のN型MOSトランジスタ15により低減されるが、回
路の動作速度の速さは維持される。
【0109】この第15の実施例によれば、やはり負荷
電流に対応でき、応答速度の速さを維持しながら貫通電
流を低減できる。
電流に対応でき、応答速度の速さを維持しながら貫通電
流を低減できる。
【0110】次に、本発明に従ってMOSトランジスタ
ーの並列接続領域の閾値を変化させたCMOSインバー
タの電力消費量低減効果を確認するためのSPICEシ
ミュレーションの結果について説明する。
ーの並列接続領域の閾値を変化させたCMOSインバー
タの電力消費量低減効果を確認するためのSPICEシ
ミュレーションの結果について説明する。
【0111】ここでは、図29に示す回路構成のCMO
Sインバータについて、以下の表1に示す閾値の組み合
わせでシミュレーションを行った。なお、ゲート酸化膜
厚は100オングストローム、チャネル領域はL/W=
1.0/1.0(μm)とした。
Sインバータについて、以下の表1に示す閾値の組み合
わせでシミュレーションを行った。なお、ゲート酸化膜
厚は100オングストローム、チャネル領域はL/W=
1.0/1.0(μm)とした。
【0112】
【表1】 図30に示すように、閾値の絶対値がP1 、P2 、
N1 、N2 が全て同一である「0」に比較して、P1 と
P2 との閾値が異なる「1」、N1 とN2 の閾値が異な
る「2」、及びこれら両方が異なる「3」はいずれも低
消費電力になることが確認された。中でも「3」の(ゲ
ート電圧)×(ドレイン電流)積は、「0」を1とした
場合に0.75となり、25%の低消費電力になること
が確認された。
N1 、N2 が全て同一である「0」に比較して、P1 と
P2 との閾値が異なる「1」、N1 とN2 の閾値が異な
る「2」、及びこれら両方が異なる「3」はいずれも低
消費電力になることが確認された。中でも「3」の(ゲ
ート電圧)×(ドレイン電流)積は、「0」を1とした
場合に0.75となり、25%の低消費電力になること
が確認された。
【0113】なお、特に説明しないが、前述の第7、
9、11、13の各実施形態でそれぞれ詳述したCMO
Sインバータの製造方法は、第14実施形態のNAND
回路及び第15実施形態のMOR回路の製造方法として
も同様に適用できることは明らかである。
9、11、13の各実施形態でそれぞれ詳述したCMO
Sインバータの製造方法は、第14実施形態のNAND
回路及び第15実施形態のMOR回路の製造方法として
も同様に適用できることは明らかである。
【0114】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
MOSトランジスタ単体内に異なる閾値を有する領域を
形成でき、かつ半導体基板上に形成されたMOSトラン
ジスタ単体が常温で使用された場合に、導通状態の動作
領域の立ち上がりあるいは立ち下がり領域において、少
なくとも一つの変極点が生ずるような非線形特性を実現
することができる。また、本発明によれば、負荷電流に
対応でき、応答速度の速さを維持しながら貫通電流を低
減できるCMOSインバータ(NOT回路)、NAND
回路及びNOR回路を実現することができる。
MOSトランジスタ単体内に異なる閾値を有する領域を
形成でき、かつ半導体基板上に形成されたMOSトラン
ジスタ単体が常温で使用された場合に、導通状態の動作
領域の立ち上がりあるいは立ち下がり領域において、少
なくとも一つの変極点が生ずるような非線形特性を実現
することができる。また、本発明によれば、負荷電流に
対応でき、応答速度の速さを維持しながら貫通電流を低
減できるCMOSインバータ(NOT回路)、NAND
回路及びNOR回路を実現することができる。
【図1】(a)は本発明の第1実施形態に係るMOSト
ランジスタ(PチャネルMOSトランジスタ)の構成を
示す模式図であり、(b)はそのMOSトランジスタの
等価回路を示す回路図。
ランジスタ(PチャネルMOSトランジスタ)の構成を
示す模式図であり、(b)はそのMOSトランジスタの
等価回路を示す回路図。
【図2】図1(a)に示すMOSトランジスタ(Pチャ
ネルMOSトランジスタ)のドレイン電流特性図。
ネルMOSトランジスタ)のドレイン電流特性図。
【図3】(a)は本発明の第1実施形態に係るMOSト
ランジスタ(NチャネルMOSトランジスタ)の構成を
示す模式図であり、(b)はその等価回路を示す回路
図。
ランジスタ(NチャネルMOSトランジスタ)の構成を
示す模式図であり、(b)はその等価回路を示す回路
図。
【図4】図3(a)に示すMOSトランジスタ(Nチャ
ネルMOSトランジスタ)のドレイン電流特性図。
ネルMOSトランジスタ)のドレイン電流特性図。
【図5】本発明の第2実施形態に係るCMOSインバー
タの基本的構成を示す回路図であり、(a)ではPチャ
ネルトランジスタに本発明のMOSトランジスタが適用
されており、(b)ではNチャネルトランジスタに本発
明のMOSトランジスタが適用されている。
タの基本的構成を示す回路図であり、(a)ではPチャ
ネルトランジスタに本発明のMOSトランジスタが適用
されており、(b)ではNチャネルトランジスタに本発
明のMOSトランジスタが適用されている。
【図6】図5(b)に示す第2の実施例のCMOSイン
バータのドレイン電流特性を示す特性図。
バータのドレイン電流特性を示す特性図。
【図7】本発明の第3実施形態に係るCMOSインバー
タの基本的構成を示す回路図であり、Pチャネルトラン
ジスタ及びNチャネルトランジスタに本発明のMOSト
ランジスタが適用されている。
タの基本的構成を示す回路図であり、Pチャネルトラン
ジスタ及びNチャネルトランジスタに本発明のMOSト
ランジスタが適用されている。
【図8】図7に示す第3実施形態のCMOSインバータ
のドレイン電流特性を示す特性図。
のドレイン電流特性を示す特性図。
【図9】(a)は本発明の第4実施形態のCMOSイン
バータの構成を示す平面図であり、(b)は(a)のC
MOSインバータのX−X´線による断面図。
バータの構成を示す平面図であり、(b)は(a)のC
MOSインバータのX−X´線による断面図。
【図10】本発明の第4実施形態においてイオン注入に
使用されるマスクの配置を示す図。
使用されるマスクの配置を示す図。
【図11】本発明の第5実施形態に係るCMOSインバ
ータの構成を示す平面図。
ータの構成を示す平面図。
【図12】本発明の第5実施形態においてイオン注入に
使用されるマスクの配置を示す図。
使用されるマスクの配置を示す図。
【図13】本発明の第6実施形態に係るCMOSインバ
ータの構成を示す平面図。
ータの構成を示す平面図。
【図14】本発明の第7実施形態に係るCMOSインバ
ータの製造方法を説明する断面図。
ータの製造方法を説明する断面図。
【図15】本発明の第7実施形態に係るCMOSインバ
ータの製造方法を説明する断面図。
ータの製造方法を説明する断面図。
【図16】本発明の第7実施形態に係るCMOSインバ
ータの製造方法を説明する断面図。
ータの製造方法を説明する断面図。
【図17】本発明の第8実施形態に係るCMOSインバ
ータの構成を示す断面図。
ータの構成を示す断面図。
【図18】本発明の第9実施形態に係るCMOSインバ
ータの製造方法を説明する断面図。
ータの製造方法を説明する断面図。
【図19】本発明の第9実施形態に係るCMOSインバ
ータの製造方法を説明する断面図。
ータの製造方法を説明する断面図。
【図20】本発明の第9実施形態に係るCMOSインバ
ータの製造方法を説明する断面図。
ータの製造方法を説明する断面図。
【図21】本発明の第10実施形態に係るCMOSイン
バータの構成を示す平面図。
バータの構成を示す平面図。
【図22】本発明の第11実施形態に係るCMOSイン
バータの製造方法を説明する断面図。
バータの製造方法を説明する断面図。
【図23】本発明の第11実施形態に係るCMOSイン
バータの製造方法を説明する断面図。
バータの製造方法を説明する断面図。
【図24】本発明の第12実施形態に係るCMOSイン
バータの構成を示す平面図。
バータの構成を示す平面図。
【図25】本発明の第13実施形態に係るCMOSイン
バータの製造方法を説明する断面図。
バータの製造方法を説明する断面図。
【図26】本発明の第13実施形態に係るCMOSイン
バータの製造方法を説明する断面図.
バータの製造方法を説明する断面図.
【図27】本発明の第14実施形態に係るNAND回路
の構成を示す回路図。
の構成を示す回路図。
【図28】本発明の第15実施形態に係るNOR回路の
構成を示す回路図。
構成を示す回路図。
【図29】SPICEシミュレーションにおけるCMO
Sインバータの回路構成を示す図。
Sインバータの回路構成を示す図。
【図30】図29の回路構成におけるSPICEシミュ
レーションの結果を示す図。
レーションの結果を示す図。
【図31】従来のCMOSインバータの構成を示す回路
図。
図。
【図32】従来のCMOSインバータのドレイン電流特
性を示す特性図。
性を示す特性図。
【図33】従来のNAND回路の構成を示す回路図。
【図34】従来のNOR回路の構成を示す回路図。
10…PチャネルMOSトランジスタ、11,12…共
通引出し電極、13…共通ゲート、14…共通ソース・
ドレイン、15…NチャネルMOSトランジスタ、1
6,17…共通引出し電極、18…共通ゲート、19…
共通ソース・ドレイン、24P,24N,25…共通引
出し電極、26…共通ゲート電極、27P,27N…共
通ソース・ドレイン電極、28,28P…Nコンタク
ト、31P,31N,32…共通引出し電極、33…共
通ゲート電極、34P,34N…共通ソース・ドレイン
電極、37P,37N…コンタクト、35,36…イオ
ン注入領域、40P,40N,41…共通引出し電極、
42…共通ゲート電極、43Pa,43Pb…N型不純
物拡散層、43Na,43Nb…P型不純物拡散層、4
4P,44N…コンタクト、48a,48b…チャネル
領域、50…P型半導体基板、51…N型ウェル、52
…ゲート酸化膜、54…レジストマスク、55…ゲート
電極、56a,58a,59a…コンタクトホール、5
7,58,59…メタル配線。
通引出し電極、13…共通ゲート、14…共通ソース・
ドレイン、15…NチャネルMOSトランジスタ、1
6,17…共通引出し電極、18…共通ゲート、19…
共通ソース・ドレイン、24P,24N,25…共通引
出し電極、26…共通ゲート電極、27P,27N…共
通ソース・ドレイン電極、28,28P…Nコンタク
ト、31P,31N,32…共通引出し電極、33…共
通ゲート電極、34P,34N…共通ソース・ドレイン
電極、37P,37N…コンタクト、35,36…イオ
ン注入領域、40P,40N,41…共通引出し電極、
42…共通ゲート電極、43Pa,43Pb…N型不純
物拡散層、43Na,43Nb…P型不純物拡散層、4
4P,44N…コンタクト、48a,48b…チャネル
領域、50…P型半導体基板、51…N型ウェル、52
…ゲート酸化膜、54…レジストマスク、55…ゲート
電極、56a,58a,59a…コンタクトホール、5
7,58,59…メタル配線。
Claims (15)
- 【請求項1】 少なくとも2つの隣接する領域から成
り、 各領域が、第1の導電型の個別チャネル領域と、この個
別チャネル領域を挟んで形成された第2の導電型の共通
ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネル領域上に
形成された共通ゲートとを有し、 前記少なくとも2つの隣接する領域が異なる閾値を有す
ることを特徴とするMOSトランジスタ。 - 【請求項2】 第1の導電型の半導体基板と、 この半導体基板内に形成され、第2の導電型の共通ソー
ス及び共通ドレイン、及びこの共通ソース及び共通ドレ
イン間の第1の導電型の個別チャネル領域上に形成され
た共通ゲートとを有し、それぞれが異なる閾値を有する
少なくとも2つの隣接する領域と、 を具備し、常温で使用された場合にゲート電圧−ドレイ
ン電流特性の立ち上がり特性において少なくとも一つの
変極点を有することを特徴とするMOSトランジスタ。 - 【請求項3】 入力信号を受ける入力端子と、 基準電源間に直列接続されている異なる導電型の複数の
MOSトランジスタを有し、そのうちの少なくとも一つ
のMOSトランジスタが異なる閾値を有する複数の領域
から構成され、そのうちの少なくとも一つの領域が他の
MOSトランジスタの閾値とは異なる閾値を有し、前記
入力信号に応じた出力信号を発生する複数のMOSトラ
ンジスタと、 前記出力信号を出力する出力端子と、 を具備したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 入力信号を受ける入力端子と、 基準電源間に直列接続されている異なる導電型の複数の
MOSトランジスタを有し、そのうちの少なくとも一つ
のMOSトランジスタが異なる閾値を有する複数の領域
から構成され、そのうちの少なくとも一つの領域が他の
MOSトランジスタの閾値とは異なる閾値を有し、この
複数の領域のうち1の領域の閾値が貫通電流を低減する
ために他のMOSトランジスタの閾値に比べて高く形成
され、他の領域の閾値が負荷電流に対応しかつ応答速度
を維持するために他のMOSトランジスタの閾値と同じ
閾値を有するように形成され、前記入力信号に応じた出
力信号を発生する複数のMOSトランジスタと、 前記出力信号を出力する出力端子と、 を具備したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項5】 基準電源間に直列接続されている第1の
導電型及び第2の導電型の複数のMOSトランジスタか
ら成り、各MOSトランジスタのゲートに入力信号が印
加され、直列接続の接続点から反転信号を出力するCM
OSインバータにおいて、 前記第1の導電型のMOSトランジスタが、部分的な不
純物のイオン注入により異なる閾値を有する少なくとも
2つの隣接するチャネル領域から成る第1の導電型の個
別チャネル領域と、この第1の導電型の個別チャネル領
域を挟んで形成された第2の導電型の共通ソース及び共
通ドレインと、前記第1の導電型の個別チャネル領域上
に形成された共通ゲートとを具備し、 前記第2の導電型のMOSトランジスタが、部分的な不
純物のイオン注入により異なる閾値を有する少なくとも
2つの隣接するチャネル領域から成る第2の導電型の個
別チャネル領域と、この第2の導電型の個別チャネル領
域を挟んで形成された第1の導電型の共通ソース及び共
通ドレインと、前記第2の導電型の個別チャネル領域上
に形成された共通ゲートとを具備したことを特徴とする
CMOSインバータ。 - 【請求項6】 基準電源間に直列接続されている第1の
導電型及び第2の導電型の複数のMOSトランジスタか
ら成り、各MOSトランジスタのゲートに入力信号が印
加され、直列接続の接続点から反転信号を出力するCM
OSインバータにおいて、 前記第1の導電型のMOSトランジスタが、少なくとも
2つの隣接する第1の導電型の個別チャネル領域と、こ
の第1の導電型の個別チャネル領域を挟んで形成された
第2の導電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記第
1の導電型の個別チャネル領域上に形成された部分的に
厚さの異なるゲート絶縁物から成り異なる閾値を有する
少なくとも2つの隣接する領域を有するゲート絶縁膜
と、このゲート絶縁膜上に形成された共通ゲートとを具
備し、 前記第2の導電型のMOSトランジスタが、少なくとも
2つの隣接する第2の導電型の個別チャネル領域と、こ
の第2の導電型の個別チャネル領域を挟んで形成された
第1の導電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記第
2の導電型の個別チャネル領域上に形成された部分的に
厚さの異なるゲート絶縁物から成り異なる閾値を有する
少なくとも2つの隣接する領域を有するゲート絶縁膜
と、このゲート絶縁膜上に形成された共通ゲートとを具
備したことを特徴とするCMOSインバータ。 - 【請求項7】 基準電源間に直列接続されている第1の
導電型及び第2の導電型の複数のMOSトランジスタか
ら成り、各MOSトランジスタのゲートに入力信号が印
加され、直列接続の接続点から反転信号を出力するCM
OSインバータにおいて、 前記第1の導電型のMOSトランジスタが、少なくとも
2つの隣接する第1の導電型の個別チャネル領域と、こ
の第1の導電型の個別チャネル領域を挟んで形成された
第2の導電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記第
1の導電型の個別チャネル領域上に形成され、部分的に
材質の異なるゲート電極材料を用いることにより異なる
閾値を有する少なくとも2つの隣接する領域を有する共
通ゲートとを具備し、 前記第2の導電型のMOSトランジスタが、少なくとも
2つの隣接する第2の導電型の個別チャネル領域と、こ
の第2の導電型の個別チャネル領域を挟んで形成された
第1の導電型の共通ソース及び共通ドレインと、前記第
2の導電型の個別チャネル領域上に形成され、部分的に
材質の異なるゲート電極材料を用いることにより異なる
閾値を有する少なくとも2つの隣接する領域を有する共
通ゲートとを具備したことを特徴とするCMOSインバ
ータ。 - 【請求項8】 基準電源間に直列接続されている第1の
導電型及び第2の導電型の複数のMOSトランジスタか
ら成り、各MOSトランジスタのゲートに入力信号が印
加され、直列接続の接続点から反転信号を出力するCM
OSインバータにおいて、 前記第1の導電型のMOSトランジスタが、部分的にチ
ャネル長が異なることにより異なる閾値を有する少なく
とも2つの隣接する領域を有する第1の導電型の個別チ
ャネル領域と、この第1の導電型の個別チャネル領域を
挟んで形成された第2の導電型の共通ソース及び共通ド
レインと、前記第1の導電型の個別チャネル領域上に形
成された共通ゲートとを具備し、 前記第2の導電型のMOSトランジスタが、部分的にチ
ャネル長が異なることにより異なる閾値を有する少なく
とも2つの隣接する領域を有する第2の導電型の個別チ
ャネル領域と、この第2の導電型の個別チャネル領域を
挟んで形成された第1の導電型の共通ソース及び共通ド
レインと、前記第2の導電型の個別チャネル領域上に形
成された共通ゲートとを具備したことを特徴とするCM
OSインバータ。 - 【請求項9】 入力数に対応した数で並列接続された第
1の導電型の複数のMOSトランジスタと、入力数に対
応した数で直列接続された第2の導電型の複数のMOS
トランジスタとが基準電源間に直列接続されて構成さ
れ、各MOSトランジスタのゲートに入力信号が印加さ
れ、前記第1の導電型のMOSトランジスタと前記第2
の導電型のMOSトランジスタとの接続点から前記入力
信号のNAND信号を出力するNAND回路において、 一方の導電型のMOSトランジスタが少なくとも2つの
隣接する領域から成り、 各領域が、少なくとも2つの隣接する一方の導電型の個
別チャネル領域と、この個別チャネル領域を挟んで形成
された他方の導電型の共通ソース及び共通ドレインと、
前記個別チャネル領域上に形成された共通ゲートとを具
備し、 前記少なくとも2つの隣接する領域が異なる閾値を有す
るように構成されていることを特徴とするNAND回
路。 - 【請求項10】 入力数に対応した数で直列接続された
第1の導電型の複数のMOSトランジスタと、入力数に
対応した数で並列接続された第2の導電型の複数のMO
Sトランジスタとが基準電源間に直列接続されて構成さ
れ、各MOSトランジスタのゲートに入力信号が印加さ
れ、前記第1の導電型のMOSトランジスタと前記第2
の導電型のMOSトランジスタとの接続点から前記入力
信号のNOR信号を出力するNOR回路において、 一方の導電型のMOSトランジスタが少なくとも2つの
隣接する領域から成り、 各領域が、少なくとも2つの隣接する一方の導電型の個
別チャネル領域と、この個別チャネル領域を挟んで形成
された他方の導電型の共通ソース及び共通ドレインと、
前記個別チャネル領域上に形成された共通ゲートとを具
備し、 前記少なくとも2つの隣接する領域が異なる閾値を有す
るように構成されていることを特徴とするNOR回路。 - 【請求項11】 基準電源間に直列接続されている第1
の導電型及び第2の導電型の複数のMOSトランジスタ
から成り、各MOSトランジスタのゲートに入力信号が
印加され、直列接続の接続点から前記入力信号のNOT
信号を出力するNOT回路において、 前記第1の導電型のMOSトランジスタが少なくとも2
つの隣接する領域から成り、各領域が、少なくとも2つ
の隣接する第1の導電型の個別チャネル領域と、この個
別チャネル領域を挟んで形成された第2の導電型の共通
ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネル領域上に
形成された共通ゲートとを具備し、前記少なくとも2つ
の隣接する領域が異なる閾値を有するように構成され、 前記第2の導電型のMOSトランジスタが少なくとも2
つの隣接する領域から成り、各領域が、少なくとも2つ
の隣接する第2の導電型の個別チャネル領域と、この個
別チャネル領域を挟んで形成された第1の導電型の共通
ソース及び共通ドレインと、前記個別チャネル領域上に
形成された共通ゲートとを具備し、前記少なくとも2つ
の隣接する領域が異なる閾値を有するように構成された
ことを特徴とするNOT回路。 - 【請求項12】 第1の導電型の半導体基板に第2の導
電型のウェルを形成すること、 この第1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型の
ウェル内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成
すること、 この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定膜厚
のゲート絶縁膜を形成すること、 前記第1及び第2の導電型の素子形成領域内に第1の閾
値調整用イオン注入を行うこと、 前記第1及び第2の導電型の素子形成領域の一部をマス
クし一部を開口して、第2の閾値調整用イオン注入を行
うこと、 多結晶シリコンによりゲート電極を形成すること、及
び、 このゲート電極をマスクとしてセルフアラインでイオン
注入し、ソース・ドレイン領域を形成すること、 の各工程を具備したことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項13】 第1の導電型の半導体基板に第2の導
電型のウェルを形成すること、 この第1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型の
ウェル内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成
すること、 この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定膜厚
の第1のゲート絶縁膜を形成すること、 前記第1及び第2の導電型の素子形成領域内に閾値調整
用イオン注入を行うこと、 前記第1のゲート絶縁膜の一部を除去し、除去した領域
に膜厚の異なる第2のゲート絶縁膜を形成すること、 多結晶シリコンによりゲート電極を形成すること、及び
このゲート電極をマスクとしてセルフアラインでイオン
注入し、ソース・ドレイン領域を形成すること、 の各工程を具備したことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項14】 第1の導電型の半導体基板に第2の導
電型のウェルを形成すること、 この第1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型の
ウェル内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成
すること、 この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定膜厚
のゲート絶縁膜を形成すること、 前記第1及び第2の導電型の素子形成領域内に閾値調整
用イオン注入を行うこと、 前記第1及び第2の導電型の素子形成領域内に第1の材
料から成る第1の所定厚さの第1のゲート電極と第2の
材料から成る第2の所定厚さの第2のゲート電極とを形
成すること、及びこの第1及び第2のゲート電極をマス
クとしてセルフアラインでイオン注入し、ソース・ドレ
イン領域を形成すること、 の各工程を具備したことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項15】 第1の導電型の半導体基板に第2の導
電型のウェルを形成すること、 この第1の導電型の半導体基板及び前記第2の導電型の
ウェル内の素子形成領域を分離する素子分離領域を形成
すること、 この第1及び第2の導電型の素子形成領域上に所定膜厚
のゲート絶縁膜を形成すること、 前記第1及び第2の導電型の素子形成領域内に閾値調整
用イオン注入を行うこと、 前記第1及び第2の導電型の素子形成領域内で、チャネ
ル幅の所定長さにわたってゲート長が他の部分のゲート
長とは異なるようにゲート電極を形成すること、及びこ
のゲート電極をマスクとしてセルフアラインでイオン注
入し、ソース・ドレイン領域を形成すること、 の各工程を具備したことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7223880A JPH08213480A (ja) | 1994-10-31 | 1995-08-31 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US08/548,736 US5747854A (en) | 1994-10-31 | 1995-10-26 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29061894 | 1994-10-31 | ||
| JP6-321639 | 1994-11-30 | ||
| JP32163994 | 1994-11-30 | ||
| JP6-290618 | 1994-11-30 | ||
| JP7223880A JPH08213480A (ja) | 1994-10-31 | 1995-08-31 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213480A true JPH08213480A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=27330828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7223880A Withdrawn JPH08213480A (ja) | 1994-10-31 | 1995-08-31 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5747854A (ja) |
| JP (1) | JPH08213480A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005041301A1 (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-06 | Nec Corporation | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2006525667A (ja) * | 2003-05-02 | 2006-11-09 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 高周波数用途向けの電界効果トランジスタを備えた電子デバイス |
| JP2007042797A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体集積回路 |
| JP2009517886A (ja) * | 2005-11-30 | 2009-04-30 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | 複数のチャネルデバイス構造を備えたマルチ動作モードトランジスタ |
| JP2009182161A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Renesas Technology Corp | 半導体装置 |
| JP2009540555A (ja) * | 2006-06-08 | 2009-11-19 | テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) | トランジスタデバイスにおける逆短チャネル効果を利用する装置および方法 |
| JP2014036082A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19945432A1 (de) * | 1999-09-22 | 2001-04-12 | Infineon Technologies Ag | Schaltungsanordnung zum Ansteuern einer Last mit reduzierter Störabstrahlung |
| US6873196B2 (en) * | 2001-08-02 | 2005-03-29 | Agilent Technologies, Inc. | Slew rate control of output drivers using FETs with different threshold voltages |
| JP2003282880A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-03 | Hitachi Displays Ltd | 表示装置 |
| JP5631607B2 (ja) * | 2009-08-21 | 2014-11-26 | 株式会社東芝 | マルチチップモジュール構造を有する高周波回路 |
| US11257916B2 (en) * | 2019-03-14 | 2022-02-22 | Semiconductor Components Industries, Llc | Electronic device having multi-thickness gate insulator |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5145438B1 (ja) * | 1971-06-25 | 1976-12-03 | ||
| US4395725A (en) * | 1980-10-14 | 1983-07-26 | Parekh Rajesh H | Segmented channel field effect transistors |
| US5231299A (en) * | 1992-03-24 | 1993-07-27 | International Business Machines Corporation | Structure and fabrication method for EEPROM memory cell with selective channel implants |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP7223880A patent/JPH08213480A/ja not_active Withdrawn
- 1995-10-26 US US08/548,736 patent/US5747854A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006525667A (ja) * | 2003-05-02 | 2006-11-09 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 高周波数用途向けの電界効果トランジスタを備えた電子デバイス |
| WO2005041301A1 (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-06 | Nec Corporation | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2007042797A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体集積回路 |
| JP2009517886A (ja) * | 2005-11-30 | 2009-04-30 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | 複数のチャネルデバイス構造を備えたマルチ動作モードトランジスタ |
| JP2009540555A (ja) * | 2006-06-08 | 2009-11-19 | テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) | トランジスタデバイスにおける逆短チャネル効果を利用する装置および方法 |
| KR101409797B1 (ko) * | 2006-06-08 | 2014-06-24 | 핑거프린트 카드즈 에이비 | 트랜지스터 디바이스들에서 역 단채널 효과를 활용하기 위한 장치 및 방법 |
| JP2009182161A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Renesas Technology Corp | 半導体装置 |
| JP2014036082A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5747854A (en) | 1998-05-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100514650C (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| JP2814092B2 (ja) | 長さが縮小されたゲートを有するcmos集積装置を製造するための方法 | |
| US7932563B2 (en) | Techniques for improving transistor-to-transistor stress uniformity | |
| US4178605A (en) | Complementary MOS inverter structure | |
| JPH08213480A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP5762687B2 (ja) | 所望のドーパント濃度を実現するためのイオン注入法 | |
| JP3470133B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US6603179B2 (en) | Semiconductor apparatus including CMOS circuits and method for fabricating the same | |
| JPH08186179A (ja) | 相補型半導体装置 | |
| US6188111B1 (en) | Dual gate semiconductor device for shortening channel length | |
| JP2549726B2 (ja) | 半導体集積回路とその製造方法 | |
| KR100262457B1 (ko) | 반도체 장치의 오픈 드레인 입출력단 구조 및 그 제조방법 | |
| JPH02264464A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2013115056A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| JPH08288379A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US5856218A (en) | Bipolar transistor formed by a high energy ion implantation method | |
| JPH1070197A (ja) | スプリット・ゲート酸化物を備えた高集積度cmos回路及びその作成法 | |
| US6414357B1 (en) | Master-slice type semiconductor IC device with different kinds of basic cells | |
| JPH05251647A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
| JP2907070B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS63283155A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH03203366A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH03283566A (ja) | 半導体装置 | |
| KR950003238B1 (ko) | 다중-전극을 이용한 논리소자의 구조 | |
| JPH10335485A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |