JPS5874083A - Mis集積回路とその製造方法 - Google Patents

Mis集積回路とその製造方法

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JPS5874083A
JPS5874083A JP56172334A JP17233481A JPS5874083A JP S5874083 A JPS5874083 A JP S5874083A JP 56172334 A JP56172334 A JP 56172334A JP 17233481 A JP17233481 A JP 17233481A JP S5874083 A JPS5874083 A JP S5874083A
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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】 本発明は、同一チップ上にチャンネル領域の不純物密度
の異なる2種以上の南部Wl型チャンネルをもつ絶縁ゲ
ート(M工s)トランジスタを積載するM工S集積回路
及びその製造方法に係わり、特に(ロ)−チップ上に相
補型Mより(CM工s)ドラバ。
ンジスタとM工S静電誘導トランジスタ(ε工T)會搭
載したM工81集積回路の構造と製造方法に関己、1′
: するものでおる。、。
M工S%にMO8集積回路は設計が容易で、製造工程も
安定してきたため近年益々その需要度を高めつつめる。
中でもCMQSは、低速や直流動作時の消費電力が少な
いため時計用、携帯用電卓等に主に用いられている。高
速動作においては、バイポーラ−トランジスタl0VC
−歩ゆすっている現状でるるが、*=::近パンチスル
ーMQ8またはby o s s工Tの出現により高速
動作及び消費電力の点で改善されてきている。そのため
、高速及び低速において優れた性能を有し、かつ低消費
電力のICの出現に、TCの機能増大、最適設計された
回路を得る上で非常なメリットとなる0本発明け。
その様な要望を腎、fcすべ(なされたものであり、通
常のMOB)ランジスタとMOB・81Tを同一チップ
上に簡単な工程で混載できる構造及び製造方法f、!!
!供するものでめる。MOB・8工T[!常のMOB 
)ランジスタ(MO8? )に比し、ゲート長を短かく
して、ソースとドレインの間を空乏層化してソース前面
に電位障壁をつくることで動作可能でるるか、M O8
TとMO8日工T1−同一のデザインルールで作る一合
にはむしろチャンネル領域の不純物密度を8.IT@で
低くする方が容易である。そのため、高抵抗基板にMO
B・8Iテを、ウェル内にMO日丁管形成すればよいこ
とKなるが、高抵抗基板を用いることは衆子関の分離不
完全が生じやすく、吃しくは分離用平面距離を充分とら
ねばならない。普t%例えばn型基板中のPウェルにM
OB−8工Ti組み込む場合、ウェルの密度を基板より
低くすることは一般的に園難であるし、ランチアップも
生じやすい欠点がめる。
本発明は士述の欠点に艦みなされたもので、通常のMO
B丁が形成されるべき基板tたけウェル上のエピタキシ
ャル成長層[MOB−8IT t、一般的にはチャンネ
ル領域の不純物密度のより低いMO8Tを形成するもの
でおる。加工性や後工程の処理のしやすさから、非単結
晶(非晶質もしくは多結晶)半導体薄膜を固相エピタキ
シャル成長(8o21dphasa 刊pitaxg略
してSPFりした単結晶層を用いることがより望ましい
、以下に、本発明をさらに明らかにするため回動を用い
て説明する。
第1図(a) 〜(a) K ld、本発明によhM’
1B集積回路の一部模式的断匍の工程概略図を示す、第
1図(a)#cn s n ff1ls i基板10に
ポH:/ F) イ:t ン注入及び拡散によってPウ
ェル4t−形成し大断面を示す、基板10け通常(10
0)面をもち不純物密度#i10”〜107”m −”
 程f、pウェル4Fi咲11密1f10II〜10目
百°畠 で基板10より通常高く、拡散深さ#i2〜1
0μm%度が選ばれる。第1−(b)には、将来u□5
sxT12設けるべき領域を開孔して、非単結晶(非晶
質または多結晶)si博膜24t−堆積して不要部分を
除去した断匍ヲ示す。
第1図(1))の例では、全面際化膜エッチによってP
フェル4止金面に酸化膜5の開孔を設けているが、必要
部分のみ選択的に開孔してもよい、ま九。
非単結晶81i1膜24はプラズマOYD、クロー放電
、減圧ま喪は常圧cvn 、蒸着轡で堆積されるが、轡
に多結晶の場合には粒径が小さいことが望ましく、発明
者らの実験におい減圧CVDで650℃以下の温度の堆
積条件が良好であった。薄j[24、:1 は不純物密閥にしてPウニ゛ル4より低く、真性またF
in 備もしくはpffi! f 10’ ”〜l O
” cm−” テlす、al!l的な胛みti (L 
2〜2 #ffi r*tcst工s〕答易さからいっ
て1μm以下が望ましい、第1図(b)の後、レーザ・
電子線等放射Iwtたは熱炉中で水素、・i!素、ヘリ
ウム、アルゴン、真空井の非酸化性雰囲気で熱処理をし
、薄膜24¥を固相エピタキシャル成長(spg )で
単結晶層114とし、そのとき同時にPウェル4がらの
拡散により単結晶$114を不純物密度の低いp3すに
する。 10130〜1200℃で数10分の熱処理で
充分である。このエピタキシャル成長は、気相OVD法
、液相エピタキシャル法等も適用で゛きるが、オートド
ーピング表面の形状等の点からいってspgが望ましい
また単結晶層114には、必要に応じ不純物を添加する
こと吃できる。その後、通常のMO870セスによって
、第1図(e)の様1c M O8T Tl  のnソ
ース−ドレイン領域11,12、MO8S工T丁雪のn
ソースート火イン領埴111,112及びそれぞれのゲ
ー)11化i[’、1 s、  11s  @それぞれ
同時。JiSl、ゆっ7.−□114.工1.よってy
Qs’J”I’lをPウェル4上に、MO8s工TT意
Ipウェル4上の単結晶層114  に形成する。
MO8TT、、MOS・B!T丁諺はそれぞれソース電
極1,101、ドレイン電極2,102 、ゲート電極
5,103 を有し、表面の平坦性Fiぜいぜい1μm
以下であるので、加工上の問題Fiはとんどない、MO
88工T?、  のp型チャンネル領域1140下部に
不純物密度の相対的に高いPウェル4がめるのでランチ
アップは生じKくく、かつ素子間分離も従来のMOS並
に行なえる。
以上、本発明のPウェル中のnチャンネルMO8−T及
びMO88工Tについて説明し友が、n基板中のPチャ
ンネルについても同様に適用される。
次IC% CMQB−8工T と0M08Tt含む集積
回路の製造方法について説明するがs %KMos・B
IT部のみの断面図で、第2図(a)〜(・)t−用い
て詳述する。第2図(a)は、n型基[10KPウエル
4を設け、その後酸化膜SKPウェル4上及び基板10
の一部に開孔を設けた断面である0次に餉2図(′b)
の如く、非単結晶層を堆積し、選択エッチの前、ま良は
後に8plKよって浄化膜5の開孔上に結晶層114,
214を設ける。この際、単結晶化するのは、開孔上と
その周辺数μmであり、際化膜5上は多結晶化するので
、この多結晶を残して配線の一部として用いることもで
き、第2図(b)の例でも多結晶層124,224を残
している。
また、 8PI!:は全面をcwレーザや電子線、熱炉
でアニールすることで行なえるが、レーザもしくけ電子
線による選択アニールも効果的である。第2図(0)で
は、選択拡散によってPチャンネルMOEI・8ITT
4のP+ソース・ドレイン領域211,21iそれにつ
ながる多結晶層224、チャンネルカント部40t″形
成した断面を示し、図示してないがPチャンネルMO8
T  の各飴蛾も同時に形成している。第2図(d)で
H,nチャンネルMO8−BIT’hのれ+ ソース・
 ドレイン領jll)111.112、多結晶層124
、チャンネルカント部41畳各領域を、nチャンネルM
O8Tと同時に設けた断面を示す。
次に、ゲート際化膜成長コンタクト開孔、配線管行ない
、(7MO8−8工Tが完成し、同時にCM−08丁も
できあがる(第2図(e))。第2図の例では、酸化膜
上の多結晶層を配線の一部、コンタクト形成領竣として
利用できるので寄生容量の低減も同時に行なえる利点が
める。
以上の様に、本発明はM2S丁のチャンネル領域と同時
に形成された領域もしく#iその延在した曽竣上の比敏
的薄い低不純物密度単結晶層内KMQ8・BIT 1に
形成するもので、MOS・BITのかわりに低チャンネ
ル領域密度のMO8T  4同様でらる。また、主にn
型基板を用いる例會述べたが、P型基板にも適用される
のは当然であり、材料も81に限られずGaAa  尋
の池の材料にも適用できる。さらに、ゲー)11極がA
1金鴎の場合だけでなく、81ゲート、高触点金鶴のプ
ロセス、さらに、MOSだけでなく書化膜や他の絶縁膜
として用いたプロセスにも用いられることは明らかであ
る0本発明け、集積回路の多機能化、高性能化に極めて
効果あり、工業的に重要でるる。
【図面の簡単な説明】
vJ1@(a)〜(C)!Ii本発明1cよるMO8T
とMOS−81T (F)混載した進積回路の工程を説
明するための断面図、 第2図(a)〜(e)Fi本発明の他の製造工程例管説
明する大めのCMQB・8工Tの各1稚断面図でるる。 T1・・・nチャンネルMQBT。 T3・・・nチャンネルMO8・8工T。 T4・PチャンネルM Q B −S工T110・・・
n型基板、   4・・・Pウェル、14.114,2
14・・・チャンネル領域、11.111  ・・・n
 ソース領域、12.112  ・・・n ドレイン領
域、211・・・p ソース領域、212・・・p ド
レイ15.115,213・・・ゲート季化験、ン領域
、1.101,201・・・ソース、 2.102,202・・・ドレイン、 5、10i%、 203・・・ゲート、5.T5.−・
際化膜。 以   上 ::)、 出願人:′□株式会社 第二精工舎 代理人 弁理士 第・ 上   務 1 図 に 7、        Tt j12 図 〆\/lρ ′χンβ Tス           T4

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−導電型の第1チヤンネル領域を有し、−導電型
    に対し炉部を型チャンネルを有する第1の絶縁ゲー)(
    MIl)ランジスメと、前記第1チヤンネル領域よりも
    不純物密度の似い一部1ullの第2チヤンネルf(鍵
    を有し、逆導電型チャンネルの第2のM工Sトランジス
    タとの少なく共2種のトランジスタを積載し九集積回路
    において、前記第2チヤンネル領域が前記艶1チャンネ
    ル領域と同一工程で形成された一部電型領域上本しくは
    tI41チャンネル領域の延在し穴領域上のエピタキシ
    ャル成長層内に形成されていることt−%徴とするMI
    S集積回路。
  2. (2)前記$1チャンネル領域が逆導電型基板内に形成
    された一部1[Wウェル領域内KToの、該ウェル領域
    内忙前記第1のトランジスタが形成され、前記ウェル領
    域と同一工程で設けられた他の一導電m領域上のエピタ
    キシャル成長層に前記第2チャンネル領域及び第2のト
    ランジスタを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のMI8集積回路。
  3. (3)前記逆導電型基板上に設けられた一部11型チャ
    ンネルの第3のM工Sトランジスタと、前記基板上で該
    基板より不純物密度の低いエピタキシャル成長層内に設
    けられた一部[型チャンネルの第4のMIS)ランジス
    タとを含むととt−特徴とした特許請求の範囲第2項記
    載のM工S集積回路。
  4. (4)  前記第2もしくは第4のM工Sトランジスタ
    が静電誘導トランジスタであることt−%徴とする特許
    請求の範囲第1項から絹4項のいずれか記載のM工S集
    積回路。
  5. (5)  第1の一部電型牛導体領域の一部にエピタキ
    シャル成長層を堆積し咳領域より低不純物密度の第2の
    一部Il型領域を形成する工程、前記エピタキシャル層
    の形成されない前記第1の領域の池の部分及び前記第2
    の領域に閂−の不純物添加工程によるソース・ドレイン
    形成、同一工程のゲート絶縁膜形成、同一工程より成る
    電極形成吟によりそれぞれ逆導電型チャンネルのlit
    及びfI42のM工Sトランジスタを形成する工程より
    成るV工8猿積回路の製造方法。
  6. (6)−導電型に対し逆導電型基板の一部にウェル状に
    前記第1の一導電型領域管形成する工程、前記第1の領
    域上及び前記基板の一部に絶縁膜の開孔を設ける工程、
    該開孔部上にエピタキシャル層を形成し、それぞれ前記
    第1の領域上に前記第2の領域t1前記基板上で基板よ
    り低不純物密度の炉部11型の!44の領域を設ける工
    程、前記基板及び前記第4の領域内に向−不純物添加工
    程によるソース・ドレインの形成、(ロ)一工程による
    ゲート絶縁膜の形成、同一工程よるなる電極形成等によ
    りそれぞれ一部電型チヤンネルの第5及びfJ44のy
    工Sトランジスタを形成する工程より成る特許請求の範
    囲第5項記載のMIB集積回路の製造方法。
  7. (7)前記エピタキシャル成長層の形成にToたり、前
    記第1の領域もしくは基板上の絶縁膜に開孔部な設け、
    低不純物密度の非単結晶薄膜を前記開孔部上及び前記絶
    縁膜上に堆積した彼、熱処黒を施して前記開孔部を種と
    する同相エピタキシャル成長層を前記開孔部上及びその
    周辺に形成する工程より成ることを特徴とする特許請求
    の範曲第5項または第6項記載のMI日集積回路の製造
    方法。
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