JPS59124157A - 相補型半導体集積回路 - Google Patents

相補型半導体集積回路

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JPS59124157A
JPS59124157A JP57233611A JP23361182A JPS59124157A JP S59124157 A JPS59124157 A JP S59124157A JP 57233611 A JP57233611 A JP 57233611A JP 23361182 A JP23361182 A JP 23361182A JP S59124157 A JPS59124157 A JP S59124157A
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JP
Japan
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layer
type
well
integrated circuit
well region
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JP57233611A
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English (en)
Inventor
Juichi Edamatsu
枝松 寿一
Takeshi Ishihara
健 石原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59124157A publication Critical patent/JPS59124157A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H10D84/0165—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs the components including complementary IGFETs, e.g. CMOS devices
    • 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

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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】 産業上の利用分野 本発明は相補型半導体集積回路亦mに関し、その高密度
化を図ったものである。
従来例の構成とその問題点 近年、電子装置の高性能化の要求からこれに使用するI
C、LSIの高集積度化が必要となっている。高集積度
化の実現のために、素子の加工精度の向上が図られてい
るが、1つの集積回路チ・ツブ上に多くの素子を集積す
ると、各素子の消費電力の増大による発熱量が大きくな
り、集積回路チップの温度が上昇する。このことは、集
積回路の寿命を短かくするため、放熱が効率よく行なわ
れるようにしなければならない。このように集積回路の
高密度化は必然的に放熱の問題を生じ、1つの集積回路
チ・ツブでの総消費電力に上限が存在する。
消費電力を下げる方法の一つとして相補型MO8集積回
路が採用されているが、相補型MO8集積回路に特有な
ウェル領域を形成する必要があるため、高密度化が困難
である。この原因として、ウェル領域を半導体基板表面
から拡散するため、横方向にも拡散され、横方向に余裕
を設けなければならないことと、不純物領域の構造上、
寄生バイポーラトランジスタが生じ、高密度化とともに
電流増幅率が増大し、う・ノチアソプを生ずることがあ
げられる。
従って、以上の問題点を解決しなければ、高密度の相補
型mos集積回路は実現できない。
従来の方法による、相補型MOS集積回路の構成および
問題点を、図面を用いて説明する。第1図は、従来の方
法による相補型MO3集積回路の断面図である。1はN
型シリコン基板、2はP型ウェル領域、3はフィールド
酸化膜、4はゲート酸化膜、5はゲート電極、6はPチ
ャネル型MOSトランジスタのソース及びドレイン領域
、γはNチャネル型MOSトランジスタのソース及びド
レイン領域である。
従来の構成においては、P型ウェル領域2は、シリコン
基板1の表面からイオン注入他の方法により不純物を導
入した後、高温の熱処理により、P型ウェル領域2の表
面不純物濃度が所望の値となるように、拡散処理を行な
−でいる。ここで、P型ウェル領域2の接合深さは、N
チャネル型MOSトランジスタのドレイン領域7に高い
逆バイアスが印加され、空乏層8が広がった場合でもP
ウェル領域2の接合に達しないたけの深さが必要であり
、トランジスタに印加される最大電圧によりその深さが
制限を受ける。
しかし、所望の拡散深さを得るだめの熱処理工程により
、Pウェル領域2は深さ方向のみにではなく、横方向に
も拡散し、このだめP型ウェル領域2と他の不純物領域
、たとえば、Pチャネル型トランジスタのソース及びド
レイン領域6との間のシリコン基板1がベースであり、
P型ウェル領域2及びPチャネルMO3型トランジスタ
のソースあるいはドレイン領域6が、コレクタとエミッ
タとなる様に寄生のバイポーラトランジスタが構成され
、いわゆるラッチアップ現象が生じる原因となる。この
だめ、P型ウェル領域1と他の不純物領域との距離を小
さくとることができず、相補型MO8集積回路の高密度
化の上での大きな問題点となっている。
発明の目的 本発明はかかる従来の問題点に鑑み、相補型MOS集積
回路の高密度化のために、ウェル領域の横方向拡散を小
さくするとともに、ラッチアップを生じにりくシうる新
規なる構造を有する相補型MO8集積回路装置を提供す
るものである。
発明の構成 前述した目的を実現するだめ、本発明は、たとえばP型
半導体基板表面にN型エピタキシャル成長層を設け、P
チャネル型及びNチャネル型トランンスタの部分にそれ
ぞれN型及びP型埋込層を設ける。P型ウェル領域は、
P型埋込層の設けられている部分に設けられ、P型埋込
層に達するように形成される。このようにして、ウェル
領域の横方向への広がりを小さくすることが可能である
。
N 3J−x ヒタキシャル成長層が薄い場合、Nチャ
ネルfj14 M OS トランジスタのドレインに高
い逆バイアスが印加されると、その空乏層がP型半導体
基板に達するが、これを防ぐため前記のN型埋込層が設
けである。
また、相補型MO8集積回路を構成する両チャネル型M
oSトランジスタのチャネル部の不純物濃度を最適化す
る場合に、N型エピタキシャル成長層の不純物濃度が高
いと不都合な場合、低不純物濃度のエピタキシャル成長
層を形成し、N型埋込層の部分に、新たな拡散領域を設
けると、Pチャネル型MO3)ランプスタにとって最適
な不純物a度を設定することが可能となる。この場合に
おいてもN型埋込層が存在するため、前述した様にNチ
ャネル型MO3トランジスタのドレインの逆バイアスが
制限されるということはない。
なお、以上ではP型半導体基板上にN型エピタキシャル
成長層を設けた場合について述べだが、逆に、N型半導
体基板上にP型エピタキシャル成長層を設けた場合も同
様なことが言える。
実施例の説明 本発明の具体的な実施例を図面を用いて説明する。第2
図は本発明を適用した相補型MOS集積回路の断面図で
ある。200はフィールド酸化膜、201はP型シリコ
ン基板、202はN型エピタキシャル層、203はP型
窩濃度埋込領域、204はN型高濃度埋込領域、205
はP型ウェル領域、210.220はそれぞれNチャネ
ル及びPチャネル型MO3)ランジスタのチャネル領域
である。
それぞれのMOS トランジスタは、ソース・ドレイン
領域211.221 、ゲート電極212゜222、ゲ
ート酸化膜213,223から成−てイア)。この第2
図かられかるようK、Nチャネル型MOSトランジスタ
は、P型ウェル領域205内に形成されて因る。
第3図a −dは第2図に示しだ相補型MO3集積回路
の製造工程を順を追って示しだものである。
aに示す様に、P型半導体基板201に、P型埋込層2
Q3およびN型埋込層204を形成する。
次にbに示す様にN型エピタキシャル成長層202を半
導体基板2o1に連接して形成する。
次にCに示す様にP型ウェル領域205を形成する。又
、第5図に示すN型不純物領域206もこの段階で形成
を行なう。第3図Cに示す構造が形成された後はフィー
ルド酸化膜200、ゲート酸化膜213.223を形成
し、さらに通常のMO8集積回路製造工程と同様な方法
により相補形MO3集積回路を製造することができる。
なお、第5図のごとく領域206を形成することにより
、NチャンネルMOSトランジスタのチャネル部の不純
物濃度を最適に設定することができる。
前述したように、P型ウェル領域206を形成する場合
、接合深さはP型ウェル領域205がP型埋込層2’0
3に到達するのに必要なだけでよく、このだめP型ウェ
ル領域205の横方向への広がりが小さくなる。
まだ、P型ウェル領域の不純物濃度分布は、従来の方法
によると、第4図aに示したようにウェル表面不純物濃
度と、接合深さが独立に制御できないのに対し、本発明
によると第4図すに示すように、ウェル表面不純物濃度
は、P型ウェル領域205の形成条件により、又、接合
深さはP型埋込層203の形成条件でそれぞれ独立に制
御できる。これは、相補型MOS集積回路製造工程の自
由度を高めるものである。又、第4図すに示したように
、深い部分に高不純物濃度の部分が存在すると、ラッチ
アップがおこりにくくなる。このことを第6図を使用し
説明する。
第6図aに示すように、埋込層を設けない場合にできる
寄生バイポーラトランジスタ230及び231のベース
濃度は、それぞれウェル205の不純物濃度とエピタキ
シャル成長層231の不純物濃度により決定される。エ
ピタキシャル成長層の厚みを薄くすると上記寄生トラン
7スタのベース幅が小さくなる。しだがってそれらのh
FEは大きくなりラッチアップが生じやすぐなる。上記
のような寄生トランジスタのhFEを小さくし、う・ン
チアノプが生じにくくするためには、ベース不純物濃度
を上げればよい。第6図すに示しだ様に、本発明を実施
し、埋込層を設けると寄生バイポーラトランジスタのベ
ース不純物濃度は、埋込  1層の不純物濃度が大きい
ため、第6図aの構造の場合よりも高くなる。このため
hFEは小さくなシ、前述したようにラッチアンプをお
こシにくくすることが可能である。
発明の効果 以上のように、本発明は相補型MO3集積回路ヲ構成す
るMOSトランジスタの部分に埋込層を設けるとともに
、エピタキシャル層表面に形成したウェル領域を上記埋
込層の一方に接続したものである。ウェル領域の拡散深
さを従来の構造のものに比較して浅くすることと、ウェ
ル領域の下部に高濃度埋込層を設けることにより、ウェ
ル領域の横方向拡散を小さくするとともに、上記埋込層
の働きにより耐ラツチアツプ性を高めるものであり、相
補型集積回路の高集積化に犬きく寄与するものである。
また、基板と反対導電型の埋込層上に反対導電型の不純
物領域を設けると各チャネル型のMOS)ランジスタの
チャネル部の不純物分布を最適に設定することが容易に
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の一般的な相補型MO3集積装置の構造断
面図、第2図は本発明の具体的な−実施例にがかる相補
型MO8集積装置の断面図、第3図a −dは本発明の
一実施例の同集積回路の製造工程を示す図、第4図a、
bは、それぞれ従来の一般的な構造及び本発明の一実施
例にかかる構造におけるウェル領域の不純物分布を示す
図である。 第5図は本発明の他の実施例の集積回路の製造途中の断
面図、第6図a、bはそれぞれ埋込層のない場合及びあ
る場合の相補型MO3集積装置の断面図である。 201・・・・・・P型シリコン基板、202・・・・
・・N型エピタキシャル層、203・・・・・・P型埋
込領域、204・・・・・・N型埋込領域、205・・
・・・・Pウェル領域、206・・・・・・N型不純物
領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第4
図 表前矛・5の傑ご A佃万15tvジ袋ご 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の導電型の半導体基板と、これに連接した第
    2の導電型の半導体層と、前記半導体基板と前記半導体
    層の境界部分に埋め込まれ、第1の導電型を有する第1
    の高不純物濃度埋込層と、前記半導体基板と前記半導体
    層の境界部分に埋め込まれ、かつ第2の導電型を有する
    第2の高不純物濃度埋込層と、前記第1の埋込層の領域
    と接し、前記半導体層中に形成された第1の導電型の不
    純物領域とを有することを特徴とする相補型半導体集積
    回路≠者。
  2. (2)第2の埋込層上の半導体層中に、第2の導伝型の
    不純物領域が形成されたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載の相補型半導体集積回路嚢ミ。
JP57233611A 1982-12-29 1982-12-29 相補型半導体集積回路 Pending JPS59124157A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60101964A (ja) * 1983-11-08 1985-06-06 Iwatsu Electric Co Ltd 相補型電界効果トランジスタを有する集積回路
JPS60101965A (ja) * 1983-11-08 1985-06-06 Iwatsu Electric Co Ltd 相補型電界効果トランジスタを有する集積回路
JPS60101963A (ja) * 1983-11-08 1985-06-06 Iwatsu Electric Co Ltd 相補型電界効果トランジスタの製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5493981A (en) * 1978-01-09 1979-07-25 Toshiba Corp Semiconductor device

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