JPS60143664A - 半導体メモリ集積回路 - Google Patents
半導体メモリ集積回路Info
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- JPS60143664A JPS60143664A JP59259135A JP25913584A JPS60143664A JP S60143664 A JPS60143664 A JP S60143664A JP 59259135 A JP59259135 A JP 59259135A JP 25913584 A JP25913584 A JP 25913584A JP S60143664 A JPS60143664 A JP S60143664A
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- JP
- Japan
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- channel
- transistor
- well
- integrated circuit
- memory
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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
- H10D84/80—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
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
Landscapes
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、高集積、低消費電力の半導体メモリ集積回路
の構成法、特に相補型MO8半導体メモリ集積回路の構
成法に関するものである。
の構成法、特に相補型MO8半導体メモリ集積回路の構
成法に関するものである。
従来、MO8半導体メモリ特にダイナミックメモリは、
単一の導電型のトランジスタのみより成るMOSメモリ
であった。pとnチャネルの異なる導電型のトランジス
タを組み合せた相補型メモリが知られていたが、スタテ
ィックメモリに用いられていた。しかし、このうち前者
は消費電力が大きいという欠点がある。このため大規模
なメモリ、たとえば65にビット以上にすると、主とし
て周辺の回路の消費電力のためチップの温度が上昇し、
集積度が制限される。また、後者は、消費電力が小さい
が、ビットあたりのセル面積が大きく、大集積度が実現
できない。特にダイナミックメモリには適さないと思わ
れていた。
単一の導電型のトランジスタのみより成るMOSメモリ
であった。pとnチャネルの異なる導電型のトランジス
タを組み合せた相補型メモリが知られていたが、スタテ
ィックメモリに用いられていた。しかし、このうち前者
は消費電力が大きいという欠点がある。このため大規模
なメモリ、たとえば65にビット以上にすると、主とし
て周辺の回路の消費電力のためチップの温度が上昇し、
集積度が制限される。また、後者は、消費電力が小さい
が、ビットあたりのセル面積が大きく、大集積度が実現
できない。特にダイナミックメモリには適さないと思わ
れていた。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改善し、高集積
化が可能で低消費電力の半導体メモリ集積回路とその製
造方法を提供することである。
化が可能で低消費電力の半導体メモリ集積回路とその製
造方法を提供することである。
本発明では、この目的を達成するために、周辺回路をC
MO8)−ランジスタで構成し、メモリ部は単一の導電
型のMoSトランジスタで構成す、ることをを特徴とし
ている。
MO8)−ランジスタで構成し、メモリ部は単一の導電
型のMoSトランジスタで構成す、ることをを特徴とし
ている。
NチャネルおよびPチャネルの絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタを組合わせた相補形絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタ(以下、CMOSトランジスタと略記する)は、
1図に示されている構造を有していた。即ち、n形基板
lにPチャネルトランジスタが形成され、Nチャネルト
ランジスタは基板1中に形成されたp影領域2に形成さ
れ、各トランジスタの周囲には寄生MO8+−ランジス
タを防ぐガートバンド(高濃度i影領域3,4及び高濃
度n影領域5,6)が形成されている。さらにNチャネ
ル、Pチャネルの各1〜ランジスタのチャネル長は約5
μm以上と比較的長いものである。
ンジスタを組合わせた相補形絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタ(以下、CMOSトランジスタと略記する)は、
1図に示されている構造を有していた。即ち、n形基板
lにPチャネルトランジスタが形成され、Nチャネルト
ランジスタは基板1中に形成されたp影領域2に形成さ
れ、各トランジスタの周囲には寄生MO8+−ランジス
タを防ぐガートバンド(高濃度i影領域3,4及び高濃
度n影領域5,6)が形成されている。さらにNチャネ
ル、Pチャネルの各1〜ランジスタのチャネル長は約5
μm以上と比較的長いものである。
従って、上記の従来構造のCMO8I−ランジスタでは
集積回路を構成した場合に、その集積度が低くなり、さ
らに、高速度化も難しい。上記ガートバンドを除去する
ため、窒化シリコン膜を用いて局所的に厚い酸化膜を形
成する方法(以下、選択酸化法と略記する)を用い、集
積度を向−ヒすることは既に公知であるが(例えば、「
電子材料」1974年5月、P12〜P15)、さらに
高集積化、高速度化を図るためにはMO8+−ランジス
タのチャネル長を短くすることが必要である。第3− 1図に示されている従来構造のCMOSトランジスタに
おいて、チャネル長を例えば5μm以下と短くした場合
には、Pチャネルトランジスタは不純物濃度が約101
5cm ”−3と低いn形基板l上に形成されているた
め、ドレインからの電界がゲート酸化膜21下のチャネ
ル領域に影響をおよぼし、パンチスル現象による耐圧低
下やドレインからの電界によるしきい値電圧V の低下
がおこってしまい、トランジスタとしての動作が著しく
損われてしまう。
集積回路を構成した場合に、その集積度が低くなり、さ
らに、高速度化も難しい。上記ガートバンドを除去する
ため、窒化シリコン膜を用いて局所的に厚い酸化膜を形
成する方法(以下、選択酸化法と略記する)を用い、集
積度を向−ヒすることは既に公知であるが(例えば、「
電子材料」1974年5月、P12〜P15)、さらに
高集積化、高速度化を図るためにはMO8+−ランジス
タのチャネル長を短くすることが必要である。第3− 1図に示されている従来構造のCMOSトランジスタに
おいて、チャネル長を例えば5μm以下と短くした場合
には、Pチャネルトランジスタは不純物濃度が約101
5cm ”−3と低いn形基板l上に形成されているた
め、ドレインからの電界がゲート酸化膜21下のチャネ
ル領域に影響をおよぼし、パンチスル現象による耐圧低
下やドレインからの電界によるしきい値電圧V の低下
がおこってしまい、トランジスタとしての動作が著しく
損われてしまう。
牟妙零唸由遥H
第2図は本発明の第1の実施例であり、Nチャネル及び
PチャネルMoSトランジスタはいずれも基板22の不
純物濃度(例えば10110l5以下)よりも高い不純
物濃度(例えば1018cm’:なお、ウェルの不純物
濃度は実用上、大略5 X 1015〜5 X 101
6cm−3程度の範囲内で素子の特性たとえば、しきい
電圧等によって設計すれば良い。)を有するウェル23
,24内に形成されている。従って、各トランジスタに
おいて、ドレインからの4− 電界のチャネル領域に対する影響は小さくなり、各トラ
ンジスタのチャネル長を5μm以下にしても、パンチス
ル現象による耐圧低下やしきい値電圧V の低下は起こ
りにくくなる。さらに、各1〜ランジスタは比較的高い
不純物濃度を有するウェル内にあるため、ウェル内の厚
いフィールド酸化膜34,35.36のしきい値電圧も
約20V以上になり、第1図に示す従来構造のようにガ
ートバンドを形成しなくとも、寄生MOSトランジスタ
の発生を防ぐことができる。第2図に示す構造の場合、
基板22の導電形はその不純物濃度がウェル23,24
よりも低ければn形でもp形でもよい。Nチャネル、P
チャネルMOSトランジスタのしきい値電圧は、ゲート
酸化膜が100OJL以下に薄くなっても、ウェルの不
純物濃度を高くすることにより容易にエンハンスメント
形でその絶対値を1v程度にすることが可能である。
PチャネルMoSトランジスタはいずれも基板22の不
純物濃度(例えば10110l5以下)よりも高い不純
物濃度(例えば1018cm’:なお、ウェルの不純物
濃度は実用上、大略5 X 1015〜5 X 101
6cm−3程度の範囲内で素子の特性たとえば、しきい
電圧等によって設計すれば良い。)を有するウェル23
,24内に形成されている。従って、各トランジスタに
おいて、ドレインからの4− 電界のチャネル領域に対する影響は小さくなり、各トラ
ンジスタのチャネル長を5μm以下にしても、パンチス
ル現象による耐圧低下やしきい値電圧V の低下は起こ
りにくくなる。さらに、各1〜ランジスタは比較的高い
不純物濃度を有するウェル内にあるため、ウェル内の厚
いフィールド酸化膜34,35.36のしきい値電圧も
約20V以上になり、第1図に示す従来構造のようにガ
ートバンドを形成しなくとも、寄生MOSトランジスタ
の発生を防ぐことができる。第2図に示す構造の場合、
基板22の導電形はその不純物濃度がウェル23,24
よりも低ければn形でもp形でもよい。Nチャネル、P
チャネルMOSトランジスタのしきい値電圧は、ゲート
酸化膜が100OJL以下に薄くなっても、ウェルの不
純物濃度を高くすることにより容易にエンハンスメント
形でその絶対値を1v程度にすることが可能である。
第3図は本発明の第2の実施例である。第3図に示すC
MOSトランジスタは、不純物濃度が例えば(2〜3)
X 1015cm−3のn形基板に形成されるもので
あり、Nチャネルトランジスタは第2図に示した第1の
実施例と同じく、不純物濃度が10”cm−3程度のP
ウェル42内に形成されているが、Pチャネルでは、ソ
ース、ドレイン48゜49が共に基板と同じ導電形で、
不純物濃度が1016cm−3程度で基板よりも高いn
影領域43゜44で囲まれている。この構造では、Nチ
ャネルトランジスタは第2図と同じ構造を有するため、
チャネル長を5μm以下に短かくできるが、Pチャネル
トランジスタにおいても、ソースとドレインが共に不純
物濃度が1016C1u−3程度の比較的高い領域に囲
まれているために、ドレインからの電界による耐圧低下
やしきい値電圧の低下は少なくなり、チャネル長を5μ
m以下にできる。
MOSトランジスタは、不純物濃度が例えば(2〜3)
X 1015cm−3のn形基板に形成されるもので
あり、Nチャネルトランジスタは第2図に示した第1の
実施例と同じく、不純物濃度が10”cm−3程度のP
ウェル42内に形成されているが、Pチャネルでは、ソ
ース、ドレイン48゜49が共に基板と同じ導電形で、
不純物濃度が1016cm−3程度で基板よりも高いn
影領域43゜44で囲まれている。この構造では、Nチ
ャネルトランジスタは第2図と同じ構造を有するため、
チャネル長を5μm以下に短かくできるが、Pチャネル
トランジスタにおいても、ソースとドレインが共に不純
物濃度が1016C1u−3程度の比較的高い領域に囲
まれているために、ドレインからの電界による耐圧低下
やしきい値電圧の低下は少なくなり、チャネル長を5μ
m以下にできる。
第4図は本発明の第3の実施例であり、第3図に示した
実施例のNチャネルトランジスタとPチャネルトランジ
スタの構造が入れかわっている。
実施例のNチャネルトランジスタとPチャネルトランジ
スタの構造が入れかわっている。
即ち、不純物濃度が例えば1015cm−3のP形基板
80を用いて、Pチャネルトランジスタは不純物濃度が
1016CI11−3程度の比較的高いウェル83内に
形成され、Nチャネルトランジスタはそのソース、ドレ
イン84.85が共に不純物濃度が1016cm−3程
度の比較的高いp影領域81.82に囲まれている。こ
のP影領域がドレインからの電界をシールドすることに
よりNチャネルのチャネル長を短くできる。なお、低濃
度P形基板を用いているためには、Nチャネルトランジ
スタの周囲にのみ寄生MOSトランジスタを防ぐチャネ
ルストッパーである高濃度p影領域93.94を形成す
る必要がある。
80を用いて、Pチャネルトランジスタは不純物濃度が
1016CI11−3程度の比較的高いウェル83内に
形成され、Nチャネルトランジスタはそのソース、ドレ
イン84.85が共に不純物濃度が1016cm−3程
度の比較的高いp影領域81.82に囲まれている。こ
のP影領域がドレインからの電界をシールドすることに
よりNチャネルのチャネル長を短くできる。なお、低濃
度P形基板を用いているためには、Nチャネルトランジ
スタの周囲にのみ寄生MOSトランジスタを防ぐチャネ
ルストッパーである高濃度p影領域93.94を形成す
る必要がある。
以上説明した本発明の実施例に共通していることは、N
チャネルトランジスタとPチャネルトランジスタのチャ
ネル長をトランジスタの特性を損うことなく短くするた
めに、ソース、ドレインの両者を各トランジスタの基板
(ウェル内に形成されているトランジスタであるならば
、ウェル領域を基板とみなす)と同じ導電形で、不純物
濃度が基板よりも高い領域によって囲み、チャネル領域
をドレインからの電界に対してシールドすることである
。
チャネルトランジスタとPチャネルトランジスタのチャ
ネル長をトランジスタの特性を損うことなく短くするた
めに、ソース、ドレインの両者を各トランジスタの基板
(ウェル内に形成されているトランジスタであるならば
、ウェル領域を基板とみなす)と同じ導電形で、不純物
濃度が基板よりも高い領域によって囲み、チャネル領域
をドレインからの電界に対してシールドすることである
。
7−
次に、本発明の各実施例の製造方法を説明する。
第5図は第2図に示した第1の実施例の製造工程を示す
図である。まず、不純物濃度が1015cm−3以下の
n形成はP形低濃度基板119を窒化シリコン膜をマス
クとして選択酸化し、フィールド酸化膜120を形成す
る(第5図A)。次に、酸化膜或はホトレジスト膜12
1をマスクとして、Nチャネルトランジスタが形成され
るべき領域にほう素などのp彫工細物を添加しpウェル
122を形成する(第5図B)。同様にして、・Pチャ
ネルトランジスタが形成されるべき領域にりんやひ素な
どのn彫工細物を、−加しnウェル124を形成する(
第5図C)。その後、薄いゲート酸化膜127.128
を形成し、さらにその上にゲート電極である多結晶シリ
コンやモリブデン125゜127を被着する(第5図D
)。次に、酸化膜129.130をマスクとしてりんや
ひ素などのn彫工細物を高濃度添加し、Nチャネルトラ
ンジスタのソース、ドレイン131,132を形成する
(第5図E)。次に酸化膜133をマスクとし8− てほう素などのp彫工細物を高濃度添加し、Pチャネル
トランジスタのソース、ドレイン135゜136及びp
ウェル122への高濃度領域134を形成する(第5図
F)。なお、ドレインからの電界によるしきい値電圧の
変化を少なくするため、NチャネルトランジスタとPチ
ャネルトランジスタのソース、ドレインの高濃度不純物
領域の深さを0.5μm以下にすることが望ましい。そ
の後、表面保護膜137を被着し、電極取出用の穴を開
け、最後に電極138,139,140,141を形成
する(第5図G)。なお、nウェルを形成するには上記
の方法とは異なる次の方法で形成することもできる。即
ち、第5図の工程でほう素を添加することによりpウェ
ル122を形成した後、nウェルを形成することなく、
ただちにゲート酸化膜およびゲート電極を形成し、その
後、Nチャネルトランジスタのソース、ドレイン領域1
43゜144を形成し1次に酸化膜145でNチャネル
i−ランジスタをおおい、Pチャネルトランジスタのゲ
ート電極147をマスクとして、Pチャネルトランジス
タのソース、ドレインが形成されるべきところからn彫
工細物を充分深く拡散し、ゲート酸化膜下においてソー
ス・ドレイン間の不純物分布が第6図Aに示したごとく
ほぼ平坦になるようにしてnウェル146を形成する。
図である。まず、不純物濃度が1015cm−3以下の
n形成はP形低濃度基板119を窒化シリコン膜をマス
クとして選択酸化し、フィールド酸化膜120を形成す
る(第5図A)。次に、酸化膜或はホトレジスト膜12
1をマスクとして、Nチャネルトランジスタが形成され
るべき領域にほう素などのp彫工細物を添加しpウェル
122を形成する(第5図B)。同様にして、・Pチャ
ネルトランジスタが形成されるべき領域にりんやひ素な
どのn彫工細物を、−加しnウェル124を形成する(
第5図C)。その後、薄いゲート酸化膜127.128
を形成し、さらにその上にゲート電極である多結晶シリ
コンやモリブデン125゜127を被着する(第5図D
)。次に、酸化膜129.130をマスクとしてりんや
ひ素などのn彫工細物を高濃度添加し、Nチャネルトラ
ンジスタのソース、ドレイン131,132を形成する
(第5図E)。次に酸化膜133をマスクとし8− てほう素などのp彫工細物を高濃度添加し、Pチャネル
トランジスタのソース、ドレイン135゜136及びp
ウェル122への高濃度領域134を形成する(第5図
F)。なお、ドレインからの電界によるしきい値電圧の
変化を少なくするため、NチャネルトランジスタとPチ
ャネルトランジスタのソース、ドレインの高濃度不純物
領域の深さを0.5μm以下にすることが望ましい。そ
の後、表面保護膜137を被着し、電極取出用の穴を開
け、最後に電極138,139,140,141を形成
する(第5図G)。なお、nウェルを形成するには上記
の方法とは異なる次の方法で形成することもできる。即
ち、第5図の工程でほう素を添加することによりpウェ
ル122を形成した後、nウェルを形成することなく、
ただちにゲート酸化膜およびゲート電極を形成し、その
後、Nチャネルトランジスタのソース、ドレイン領域1
43゜144を形成し1次に酸化膜145でNチャネル
i−ランジスタをおおい、Pチャネルトランジスタのゲ
ート電極147をマスクとして、Pチャネルトランジス
タのソース、ドレインが形成されるべきところからn彫
工細物を充分深く拡散し、ゲート酸化膜下においてソー
ス・ドレイン間の不純物分布が第6図Aに示したごとく
ほぼ平坦になるようにしてnウェル146を形成する。
なお、第6図でaはドレイン端から拡散された不純物の
分布、bはソース端からのそれを、Cは両者の合成され
た不純物分布を示す。
分布、bはソース端からのそれを、Cは両者の合成され
た不純物分布を示す。
(第5図)1 )。この時、n彫工細物としてりんを用
いると、りんの拡散係数がP彫工細物であるほう素より
も充分大きいために、nウェルは短い熱処理時間で形成
され、この間のpウェルの熱処理によるのびは小さくす
ることができる。次に高濃度のP彫工細物を拡散するこ
とによりPチャネルトランジスタのソース、ドレイン1
50,151を形成する(第5図I)。その後の工程は
前記の工程と全く同じである。このようなnウェル形成
法では、nウェルがマスク合せ工程を必要としない自己
整合方式によって形成されるため、前記工程と比較して
マスクに合わせ工程が1回少なく有利である。このよう
なnウェル形成法と類似した方法が公知となっているが
(例えば特公昭48−16033)、その従来例のゲー
ト酸化膜下のソース、ドレイン間の不純物分布は第6図
Aに示した本発明における不純物分布と異なり、第6図
B(なお、図中の記号の意味は第6図Aと同じである。
いると、りんの拡散係数がP彫工細物であるほう素より
も充分大きいために、nウェルは短い熱処理時間で形成
され、この間のpウェルの熱処理によるのびは小さくす
ることができる。次に高濃度のP彫工細物を拡散するこ
とによりPチャネルトランジスタのソース、ドレイン1
50,151を形成する(第5図I)。その後の工程は
前記の工程と全く同じである。このようなnウェル形成
法では、nウェルがマスク合せ工程を必要としない自己
整合方式によって形成されるため、前記工程と比較して
マスクに合わせ工程が1回少なく有利である。このよう
なnウェル形成法と類似した方法が公知となっているが
(例えば特公昭48−16033)、その従来例のゲー
ト酸化膜下のソース、ドレイン間の不純物分布は第6図
Aに示した本発明における不純物分布と異なり、第6図
B(なお、図中の記号の意味は第6図Aと同じである。
)のように、ソース、ドレイン間の中央で不純物濃度が
低くなっているため、この不純物濃度が低い領域上の厚
いフィールド酸化膜下のしきい値電圧は小さくなるため
、素子間の分離が完全にできず素子特性が著しく損われ
る。本発明のように第6図Aに示した不純物分布を有す
る場合には素子間の分離は完全になされることになる。
低くなっているため、この不純物濃度が低い領域上の厚
いフィールド酸化膜下のしきい値電圧は小さくなるため
、素子間の分離が完全にできず素子特性が著しく損われ
る。本発明のように第6図Aに示した不純物分布を有す
る場合には素子間の分離は完全になされることになる。
第7図は第3図に示した第2の実施例の製造方法である
。pウェル155を形成する工程(第7図A、B)まで
は第5図に示した工程と同じであるが、pウェル155
を形成した後、n形高濃度不純物を添加してNチャネル
トランジスタのソース、ドレイン157,160を形成
しく第7図C)、その後、n彫工細物をゲート電極16
2をマスク11− として添加し、熱拡散させることにより不純物濃度が1
016cm−3と基板よりも高いn影領域165゜16
6を形成する(第7図D)。なお、このn影領域165
,166の拡散深さは、後の工程でつくられるソース、
ドレインよりも深くする必要がある。次に、p彫工細物
を高濃度添加することによりPチャネルトランジスタの
ソース、ドレイン169.170を形成する(第7図E
)。次に、表面保護膜175を被着し、電極取出し用の
穴を開け、最後に電極171,172,173゜174
を形成する(第7図F)。
。pウェル155を形成する工程(第7図A、B)まで
は第5図に示した工程と同じであるが、pウェル155
を形成した後、n形高濃度不純物を添加してNチャネル
トランジスタのソース、ドレイン157,160を形成
しく第7図C)、その後、n彫工細物をゲート電極16
2をマスク11− として添加し、熱拡散させることにより不純物濃度が1
016cm−3と基板よりも高いn影領域165゜16
6を形成する(第7図D)。なお、このn影領域165
,166の拡散深さは、後の工程でつくられるソース、
ドレインよりも深くする必要がある。次に、p彫工細物
を高濃度添加することによりPチャネルトランジスタの
ソース、ドレイン169.170を形成する(第7図E
)。次に、表面保護膜175を被着し、電極取出し用の
穴を開け、最後に電極171,172,173゜174
を形成する(第7図F)。
第8図は第4図に示した第3の実施例の製造方法の一部
を示すものである。第4図に示した第3の実施例は第3
図に示した実施例のNチャネルトランジスタとPチャネ
ルトランジスタの構造が入れかわったものであるため、
第3の実施例の製造方法は第7図に示した第2の実施例
の製造方法において、n彫工細物とp彫工細物をいれか
えるだけでほぼ同じである。ただし、第3の実施例では
Nチャネルトランジスタの周囲にチャネルストツ12− パーである高濃度p影領域を形成する必要があるため、
第8図に示すように、窒化シリコン膜189、ホトレジ
スト膜190をマスクとしてp彫工細物を添加してチャ
ネルストッパー191を形成し、(第8図A)、その後
の工程は上述のように第7図に示した工程と同じである
。なお、第3の実施例においてPチャネルトランジスタ
はnウェル内に形成されるが、nウェルの形成方法とし
て、上述の第7図のpウェルと同じ形成法以外に第8図
B以下の工程に示すように、Nチャネルトランジスタを
形成した後、nウェルを形成するためn彫工細物として
りんを用い、ゲート電極202をマスクとしてりんを充
分深く拡散し、第5図H,Iの工程で述べたようにゲー
ト酸化膜下においてソース・ドレイン間の不純物分布が
第6図Aに示したようにほぼ平坦になるようにしてnウ
ェルを形成する(第8図E)。この場合、拡散速度の大
きいりんを不純物として用いているため、P影領域19
3,196の不純物分布を大きく変えることなく短い熱
処理時間でnウェル205を形成できる。その後、p彫
工細物を高濃度添加し、Pチャネルトランジスタのソー
ス、ドレイン207.208を形成しく第8図F)、表
面保護膜214を被着し、最後に電極210,211゜
212.213を形成する(第8図G)。
を示すものである。第4図に示した第3の実施例は第3
図に示した実施例のNチャネルトランジスタとPチャネ
ルトランジスタの構造が入れかわったものであるため、
第3の実施例の製造方法は第7図に示した第2の実施例
の製造方法において、n彫工細物とp彫工細物をいれか
えるだけでほぼ同じである。ただし、第3の実施例では
Nチャネルトランジスタの周囲にチャネルストツ12− パーである高濃度p影領域を形成する必要があるため、
第8図に示すように、窒化シリコン膜189、ホトレジ
スト膜190をマスクとしてp彫工細物を添加してチャ
ネルストッパー191を形成し、(第8図A)、その後
の工程は上述のように第7図に示した工程と同じである
。なお、第3の実施例においてPチャネルトランジスタ
はnウェル内に形成されるが、nウェルの形成方法とし
て、上述の第7図のpウェルと同じ形成法以外に第8図
B以下の工程に示すように、Nチャネルトランジスタを
形成した後、nウェルを形成するためn彫工細物として
りんを用い、ゲート電極202をマスクとしてりんを充
分深く拡散し、第5図H,Iの工程で述べたようにゲー
ト酸化膜下においてソース・ドレイン間の不純物分布が
第6図Aに示したようにほぼ平坦になるようにしてnウ
ェルを形成する(第8図E)。この場合、拡散速度の大
きいりんを不純物として用いているため、P影領域19
3,196の不純物分布を大きく変えることなく短い熱
処理時間でnウェル205を形成できる。その後、p彫
工細物を高濃度添加し、Pチャネルトランジスタのソー
ス、ドレイン207.208を形成しく第8図F)、表
面保護膜214を被着し、最後に電極210,211゜
212.213を形成する(第8図G)。
以上説明してきた各種構造の製造方法に共通な特徴点は
、Nチャネル、Pチャネルトランジスタが形成されるウ
ェル領域がいずれも、フィールド酸化膜の選択成長の後
に、フィールド酸化膜の窓から不純物を添加することに
よって形成されることである。第9図Aはフィールド酸
化膜を形成した状態、B、C,Dは各々フィールド酸化
膜の窓゛を通して不純物を添加する状態を示す図である
。
、Nチャネル、Pチャネルトランジスタが形成されるウ
ェル領域がいずれも、フィールド酸化膜の選択成長の後
に、フィールド酸化膜の窓から不純物を添加することに
よって形成されることである。第9図Aはフィールド酸
化膜を形成した状態、B、C,Dは各々フィールド酸化
膜の窓゛を通して不純物を添加する状態を示す図である
。
これはウェルがマスク合せ工程を必要としないで自己整
合的に形成されることを意味し、マスク合せのためのパ
ターン設計上の余裕を取る必要がないため、CMOSト
ランジスタの面積を小さくでき、高集積化することが可
能となる。さらに、ウェルがフィールド酸化膜を形成す
るための酸化工程後に形成されるということは、酸化時
における不純物の再分布が避けられウェル内の不純物濃
度を制御しやすくしている。これに反し、従来のウェル
の形成法では、第9図E、F、Gの工程図に示すごとく
、ウェル102を最初に形成した後、選択酸化のマスク
となる窒化シリコン膜104がウェル内に正確に位置す
るようにマスク合せをおこない、その後、厚いフィール
ド酸化膜105を形成する。このようなウェル形成法で
はウェル形成のためのパターン設計上のマスク合せの余
裕(第9図Fにおける×)が必要であり、CMOSトラ
ンジスタの面積を大きくし、さらに、フィールド酸化膜
形成時にウェル内の不純物の再分布がおこり、不純物濃
度の制御性即ちトランジスタのしきい値電圧の制御性を
悪くすることになる。
合的に形成されることを意味し、マスク合せのためのパ
ターン設計上の余裕を取る必要がないため、CMOSト
ランジスタの面積を小さくでき、高集積化することが可
能となる。さらに、ウェルがフィールド酸化膜を形成す
るための酸化工程後に形成されるということは、酸化時
における不純物の再分布が避けられウェル内の不純物濃
度を制御しやすくしている。これに反し、従来のウェル
の形成法では、第9図E、F、Gの工程図に示すごとく
、ウェル102を最初に形成した後、選択酸化のマスク
となる窒化シリコン膜104がウェル内に正確に位置す
るようにマスク合せをおこない、その後、厚いフィール
ド酸化膜105を形成する。このようなウェル形成法で
はウェル形成のためのパターン設計上のマスク合せの余
裕(第9図Fにおける×)が必要であり、CMOSトラ
ンジスタの面積を大きくし、さらに、フィールド酸化膜
形成時にウェル内の不純物の再分布がおこり、不純物濃
度の制御性即ちトランジスタのしきい値電圧の制御性を
悪くすることになる。
以上述べてきた構造を有するチャネル長の短いCMOS
トランジスタをダイナミックメモリの周辺回路に用いた
例について説明する。10図。
トランジスタをダイナミックメモリの周辺回路に用いた
例について説明する。10図。
11図はその実施例を示す断面図であり、メモリセルは
蓄積容量とスイッチングトランジスタ(転送ゲート)よ
り成るlMo5トランジスタ形であ一15= る。すなわち、このメモリセルは、多結晶シリコン27
8,299の直下に形成される反転層容量と、多結晶シ
リコンにより形成される転送電極279.300および
データ線となる拡散層269.289より成っている。
蓄積容量とスイッチングトランジスタ(転送ゲート)よ
り成るlMo5トランジスタ形であ一15= る。すなわち、このメモリセルは、多結晶シリコン27
8,299の直下に形成される反転層容量と、多結晶シ
リコンにより形成される転送電極279.300および
データ線となる拡散層269.289より成っている。
又、メモリセルは基板260より高不純物濃度のウェル
268゜283に設けられている。周辺回路を形成する
CuO2)−ランジスタは、第3図に示した構造を有し
、チャネル長が短くできるようになっている。
268゜283に設けられている。周辺回路を形成する
CuO2)−ランジスタは、第3図に示した構造を有し
、チャネル長が短くできるようになっている。
このように、メモリセルをlMOSトランジスタ形とし
て、周辺回路をCMOSトランジスタとすることにより
、集積度を低下させることなくメモリの消費電力を小さ
くすることができる。
て、周辺回路をCMOSトランジスタとすることにより
、集積度を低下させることなくメモリの消費電力を小さ
くすることができる。
第10図、11図に示した各構造の特徴を述べる。第1
0図、11図に示した実施例の構造では、周辺回路のC
MOSトランジスタはこれまでに示したものと同じであ
るが、Pチャネルトランジスタより成るメモリセル部は
、低濃度基板260゜280につくられたnウェル26
3,283内に形成されている。nウェル内の不純物濃
度は基板16− 260.280よりも高いため、転送電極279゜30
0のチャネル長を短くできる。転送電極下のしきい値電
圧をエンハンスメント形の約−1vにするため、転送電
極279,300を形成している多結晶シリコンは高濃
度P彫工細物が添加されている。第10図と第11図の
違いは蓄積電極278.299を形成している多結晶シ
リコンは、第10図ではn彫工細物が高濃度添加されて
おり、第11図ではp彫工細物が高濃度添加されている
ことである。
0図、11図に示した実施例の構造では、周辺回路のC
MOSトランジスタはこれまでに示したものと同じであ
るが、Pチャネルトランジスタより成るメモリセル部は
、低濃度基板260゜280につくられたnウェル26
3,283内に形成されている。nウェル内の不純物濃
度は基板16− 260.280よりも高いため、転送電極279゜30
0のチャネル長を短くできる。転送電極下のしきい値電
圧をエンハンスメント形の約−1vにするため、転送電
極279,300を形成している多結晶シリコンは高濃
度P彫工細物が添加されている。第10図と第11図の
違いは蓄積電極278.299を形成している多結晶シ
リコンは、第10図ではn彫工細物が高濃度添加されて
おり、第11図ではp彫工細物が高濃度添加されている
ことである。
上記のメモリ構造は前記のウェル形成法に従い第12図
のような製造工程で作ることができる。
のような製造工程で作ることができる。
第12図は第10図、11図に示したメモリ構造を作る
ための製造工程図である。基板323中にPウェル32
5、nウェル328を形成する(第12図A、B、C)
。次にゲート酸化膜334を形成し、その後、第1層目
の多結晶シリコンを被着する。ここで、第10図に示し
たメモリ構造を形成する場合には、第12図りに示すよ
うにNチャネルトランジスタおよびメモリセル上の多結
晶シリコン331,333のみn彫工細物を高濃度添加
する。一方、第11図に示したメモリ構造を形成する場
合には、第12図Jに示すようにPチャネルトランジス
タとメモリセル上の多結晶シリコン346にp彫工細物
を高濃度添加する。その後、メモリセル部にのみ酸化膜
335を形成し、ホトエツチングによって多結晶シリコ
ンにパターンを形成して、ゲート電極336,337、
蓄積電極351を形成する(第12図E)。次に薄い酸
化膜349を形成した後、第2層目の多結晶シリコンを
被着して転送電極350を形成する(第12図F)。次
に酸化膜338でPチャネルトランジスタとメモリセル
部をおおい、n彫工細物を高濃度添加してNチャネルト
ランジスタのソース、ドレイン339を形成する(第1
2図G)。次に酸化膜340でNチャネルトランジスタ
をおおい、p彫工細物を高濃度添加してPウェル325
内のP形高濃度層341、Pチャネルトランジスタのソ
ース、ドレイン342およびデータ線343を形成する
(第12図H)。次に表面保護膜344を被着し、最後
に電極345を形成する(第12図■)。なお、第12
図において第2層目の多結晶シリコンを用いてNチャネ
ル、Pチャネルトランジスタのゲート電極336,33
7を形成してもほぼ第12図に示す工程と同じ工程でメ
モリ構造が実現できる。
ための製造工程図である。基板323中にPウェル32
5、nウェル328を形成する(第12図A、B、C)
。次にゲート酸化膜334を形成し、その後、第1層目
の多結晶シリコンを被着する。ここで、第10図に示し
たメモリ構造を形成する場合には、第12図りに示すよ
うにNチャネルトランジスタおよびメモリセル上の多結
晶シリコン331,333のみn彫工細物を高濃度添加
する。一方、第11図に示したメモリ構造を形成する場
合には、第12図Jに示すようにPチャネルトランジス
タとメモリセル上の多結晶シリコン346にp彫工細物
を高濃度添加する。その後、メモリセル部にのみ酸化膜
335を形成し、ホトエツチングによって多結晶シリコ
ンにパターンを形成して、ゲート電極336,337、
蓄積電極351を形成する(第12図E)。次に薄い酸
化膜349を形成した後、第2層目の多結晶シリコンを
被着して転送電極350を形成する(第12図F)。次
に酸化膜338でPチャネルトランジスタとメモリセル
部をおおい、n彫工細物を高濃度添加してNチャネルト
ランジスタのソース、ドレイン339を形成する(第1
2図G)。次に酸化膜340でNチャネルトランジスタ
をおおい、p彫工細物を高濃度添加してPウェル325
内のP形高濃度層341、Pチャネルトランジスタのソ
ース、ドレイン342およびデータ線343を形成する
(第12図H)。次に表面保護膜344を被着し、最後
に電極345を形成する(第12図■)。なお、第12
図において第2層目の多結晶シリコンを用いてNチャネ
ル、Pチャネルトランジスタのゲート電極336,33
7を形成してもほぼ第12図に示す工程と同じ工程でメ
モリ構造が実現できる。
以上、本発明の内容としてCMOSトランジスタを周辺
回路として用いたダイナミックメモリの構造とその製法
を説明したが、本発明によってダイナミックメモリを大
規模集積化した場合にその集積度と消費電力は大幅に改
善されることになる。
回路として用いたダイナミックメモリの構造とその製法
を説明したが、本発明によってダイナミックメモリを大
規模集積化した場合にその集積度と消費電力は大幅に改
善されることになる。
第1図は従来のCMOSトランジスタの断面図であり、
第2図、第3図、第4図は本発明による新らしいCMO
Sトランジスタの断面図であり、第5図、第6図、第7
図、第8図、第9図は本発明によるCMO8I−ランジ
スタの製造方法とその内容を示す図であり、第10図、
第11図は本発−19= 明によるCMO8I−ランジスタをダイナミックメモリ
に適用した例を示す図であり、第12図は第10図、第
11図に示したメモリ構造の製造工程を示す図である。 各記号は各々次のものを示す。 1.22,41,80,119,182゜188.10
1,260,280,301゜323:半導体基板 2.24,42,81,82,102,108゜401
.402,403,122,142゜155.193,
196,251,281゜304.325:p彫工細物
領域 23.43.44.83,124,146゜165.1
66.205,252,262゜263.283,28
2,306,328゜329 : n彫工細物領域 3.4,9,10,25,28,29,45゜48.4
9,93,94,86,88,134゜135.136
,148,150,151゜167.169,170,
191,207゜20− 208、 256. 257. 258. 284゜2
87.288. 289. 318. 319゜342
.343:p形高濃度不純物領域7.8,5,6,26
,27,46,47゜84.85,88,131,13
2,143゜144.157,160,200,201
゜203.285,286,322,339:n形高濃
度不純物領域 20.21..31,33,51,53,89゜92.
103,126,128,158,161゜194.1
98,273,276.293゜297.310,31
4,334,349:薄い酸化膜 11.12,30,32,50,52,90゜91.1
25,127,159,162,195゜197.26
1,265,268,269゜272.275,278
,279,292゜296.299,300,307,
308゜312.313,352,315,360゜3
31.332,333,336,337゜346.34
7,350,35]、404゜405:多結晶シリコン 14.13,15,34,35,36,54゜55.5
6.95,105,107,120゜153.192,
270,290,302゜324:厚い酸化膜 104.189:窒化シリコン膜 100.123,130,133,145゜149.1
54,163,164,168゜190.199,20
2,204,206゜209.303,305,309
,326゜327.330,338,340.348:
不純物添加時のマスク絶縁物 311.316,335:酸化膜 137.175,214,320,3447表面保護膜 16.17,1.8,19,37,38,39゜40.
57,58,59,60,96,97゜98.99,1
.38,139,1.40,141゜171.1.72
,173,174,210゜211、 212. 21
3. 271. 274.。 277、 291,294. 295. 298゜32
1.345:電極 23− 第7図 2′第2図 2′ 24− 第夕目 第2目 ひ〕 第 7図 第2図
第2図、第3図、第4図は本発明による新らしいCMO
Sトランジスタの断面図であり、第5図、第6図、第7
図、第8図、第9図は本発明によるCMO8I−ランジ
スタの製造方法とその内容を示す図であり、第10図、
第11図は本発−19= 明によるCMO8I−ランジスタをダイナミックメモリ
に適用した例を示す図であり、第12図は第10図、第
11図に示したメモリ構造の製造工程を示す図である。 各記号は各々次のものを示す。 1.22,41,80,119,182゜188.10
1,260,280,301゜323:半導体基板 2.24,42,81,82,102,108゜401
.402,403,122,142゜155.193,
196,251,281゜304.325:p彫工細物
領域 23.43.44.83,124,146゜165.1
66.205,252,262゜263.283,28
2,306,328゜329 : n彫工細物領域 3.4,9,10,25,28,29,45゜48.4
9,93,94,86,88,134゜135.136
,148,150,151゜167.169,170,
191,207゜20− 208、 256. 257. 258. 284゜2
87.288. 289. 318. 319゜342
.343:p形高濃度不純物領域7.8,5,6,26
,27,46,47゜84.85,88,131,13
2,143゜144.157,160,200,201
゜203.285,286,322,339:n形高濃
度不純物領域 20.21..31,33,51,53,89゜92.
103,126,128,158,161゜194.1
98,273,276.293゜297.310,31
4,334,349:薄い酸化膜 11.12,30,32,50,52,90゜91.1
25,127,159,162,195゜197.26
1,265,268,269゜272.275,278
,279,292゜296.299,300,307,
308゜312.313,352,315,360゜3
31.332,333,336,337゜346.34
7,350,35]、404゜405:多結晶シリコン 14.13,15,34,35,36,54゜55.5
6.95,105,107,120゜153.192,
270,290,302゜324:厚い酸化膜 104.189:窒化シリコン膜 100.123,130,133,145゜149.1
54,163,164,168゜190.199,20
2,204,206゜209.303,305,309
,326゜327.330,338,340.348:
不純物添加時のマスク絶縁物 311.316,335:酸化膜 137.175,214,320,3447表面保護膜 16.17,1.8,19,37,38,39゜40.
57,58,59,60,96,97゜98.99,1
.38,139,1.40,141゜171.1.72
,173,174,210゜211、 212. 21
3. 271. 274.。 277、 291,294. 295. 298゜32
1.345:電極 23− 第7図 2′第2図 2′ 24− 第夕目 第2目 ひ〕 第 7図 第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、Nチャンネル絶縁ゲート電界効果トランジスタとP
チャンネル絶縁ゲート電界効果トランジスタとから構成
された相補形絶縁ゲート電界効果トランジスタを周辺回
路として用い、蓄積容量と転送電極とデータの入出力部
とからなるメモリセルによってメモリ部が構成されてな
ることを特徴とする半導体メモリ集積回路。 2、 上記メモリセルは半導体基板より不純物濃度の高
いウェル領域内に形成されてなる。ことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の半導体メモリ集積回路。 3、上記メモリセルにおいて、上記入出力部はP型不純
物導入領域からなり、メモリセルのスイッチングトラン
ジスタがPチャンネル絶縁ゲート電界効果トランジスタ
からなることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
半導体メモリ集積回路。 4、 上記NチャネルおよびPチャネル絶縁ゲート電界
効果トランジスタのうちの一方の少なくともソース、ド
レイン領域は、半導体基板とは逆の導電形を有する領域
内に形成さ九、他方の少なくともソース、ドレイン領域
は、上記半導体基板と同一の導電形を有し、かつ、不純
物濃度が上記基板より高い領域内に形成されてなること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体メモリ
集積回路。 ・
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259135A JPS60143664A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | 半導体メモリ集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59259135A JPS60143664A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | 半導体メモリ集積回路 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9770776A Division JPS5323577A (en) | 1976-08-18 | 1976-08-18 | Complementary type insulated gate effect transistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60143664A true JPS60143664A (ja) | 1985-07-29 |
| JPH0312473B2 JPH0312473B2 (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=17329807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59259135A Granted JPS60143664A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | 半導体メモリ集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60143664A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022667A (ja) * | 1987-12-21 | 1990-01-08 | Sgs Thomson Microelettronica Spa | 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 |
-
1984
- 1984-12-10 JP JP59259135A patent/JPS60143664A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ELECTRONICS * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022667A (ja) * | 1987-12-21 | 1990-01-08 | Sgs Thomson Microelettronica Spa | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0312473B2 (ja) | 1991-02-20 |
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