JPS60207381A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS60207381A
JPS60207381A JP59063575A JP6357584A JPS60207381A JP S60207381 A JPS60207381 A JP S60207381A JP 59063575 A JP59063575 A JP 59063575A JP 6357584 A JP6357584 A JP 6357584A JP S60207381 A JPS60207381 A JP S60207381A
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JP
Japan
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oxide film
transistor
gate electrode
thermal oxide
source
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Pending
Application number
JP59063575A
Other languages
English (en)
Inventor
Moriya Nakahara
中原 守弥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS60207381A publication Critical patent/JPS60207381A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D88/00Three-dimensional [3D] integrated devices

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の改良に関し、特に縦に並べられた
MOS t−ランジスタのソース、ドレイン領域の並び
方に改良を加えた半導体装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
従来、半導体装置としては、例えば第1図に示すように
製造されている。まず、N型の(100)単結晶シリコ
ン(S i )基板1上に厚さ5000人の熱酸化11
12を形成した後、常法によりソース、ドレイン領域形
成予定部に対応する熱酸化膜を選択的にエツチング除去
し、開口部を形成する。つづいて、この開口部からボロ
ンを前記基板1にイオン注入してP+型のソース、ドレ
イン領域3.4を形成しる。次いで、これらソース、ド
レイン領域3.4のゲート領域に対応する前記熱酸化膜
2を選択的にエツチング除去した後、1000℃酸素雰
囲気中で露出する基板1上に厚さ1000人の第1のゲ
ート酸化l115を形成する。更に、全面に多結晶シリ
コン層(図示せず)をCVD法により堆積し、PoCβ
3拡散法によってN型とした後、パターニングしてV 
端子となるゲート電極6を形成する。しかる後、このゲ
ート電極6上に厚さ1000人のN−チャネル用の第2
のゲート酸化膜7を形成する。
次に、全面に0.5μmの多結晶シリコン層の結晶性を
走査型CWアルゴンレーザなとの照射によって改善し、
シリコン層8を形成する。つづいて、このシリコン層8
をパター゛ニングし、前記第2のゲート酸化膜7上のみ
に該シリコン層8を残存させる。次いで、残存するシリ
コン層8にヒ素を選択的にイオン注入し、N+のソース
、ドレイン領域9.10を形成する。更に、全面にCV
D−8iO2膜11を堆積した後、PチャネルMO8型
I・ランジスタTrsのソース、ドレイン領域3.4及
びNチャネルMO8型トランジスタTr2のソース、ド
レイン領域9.10に夫々対応するCVD−8102膜
11を選択的に開口してコンタクi・ホール12・・・
を形成し、このコンタクI・ホール12 ・・・にVD
D端子、Vss端子、■out端子となるAIからなる
取出し電極13・・・を形成して半導体装置を製造する
前述した半導体装置は、第1図に示す如く、81基板1
表面にP+型のソース、ドレイン領域3.4を設け、こ
の基板1上に第1のゲート酸化膜5を介してゲート電極
6を設け、更にこのゲート電極6上に第2のゲート酸化
膜7を介して形成されたシリコン層8にN+型のソース
、ドレイン領域9.10を設けた構造となっている。な
お、前述した半導体装置の等価回路は第2図に示す通り
である。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、従来の半導体装1によれば、第2のゲー
ト酸化膜7に多結晶シリコン層を堆積し、この結晶性を
走査型CWアルゴンレーザなどの照射により改善し、バ
ターニングしてシリコン層8を形成するため、多結晶シ
リコン層が完全な単結晶シリコンにならない。従って、
第2のゲート酸化膜7上のシリコン層8に形成されたN
チャネルMO8型トランジスタTr2の実効移動度が小
さく、高速性が低下する。なお、この現象は、8102
などからなる絶縁膜上にデバイスを形成する限りにおい
ては完全に単結晶シリコン基板上の実効移動度まで達成
することは不可能である。
また、下部のPチャネルトランジスタTrtのソース、
ドレイン領域3.4を結ぶ方向と、上部のNチャネルト
ランジスタTr2のソース、ドレイン領域9.10を結
ぶ方向が、同一方向であるため、Nチャネルトランジス
タ■r2のゲート長はPチャネルトランジスタTrtの
ゲート長に比べ必ず短くなる。しかるに、集積回路を設
計する際、必ならずNチャネルI−ランジスタ■r2の
ゲート長がPチャネルトランジスタTrtのゲート長に
比べ短くなるとは限らない。このことは、回路設計上、
非常に困難を伴い、更に回路の集積度を減少させること
になる。
〔発明の目的〕
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、素子の高
集積度化及び高速動作化を達成できる半導体装置を提供
することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明は、第1導電型の半導体基板上に設けられた第2
導電型チヤネルのMOSトランジスタと、このトランジ
スタのゲート電極上に絶縁膜を介して設けられた第1導
電型チヤネルのMOSトラン5− ジスタとを具備し、第1導電型チャネルM OS l−
ランジスタのソース、ドレイン領域を形成すべき半導体
層の上底及び下底のチャネルを設けるとともに、両トラ
ンジスタの夫々のゲート電極を電気的に接続し、かつ両
トランジスタの夫々のソース、ドレイン領域を結ぶ方向
を互いに直交させることによって、前記第1導電型チヤ
ネルのMOSトランジスタのチャネル幅を実質的に2倍
にして相互コンダクタンスを2倍とし、もって集積回路
のパターン設計上、自由度を大きくし、素子の高集積度
化、高速動作化を図ったものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第3図(a)〜(Q)及び第
4図〜第7図を参照して説明する。
(1)、まず、半導体基板としてのN型の(100)8
1基板21上に厚さ5000人の熱酸化膜22を形成し
た(第3図(a)図示)。つづいて、第1のPチャネル
MOSトランジスタ(PMOSトランジスタ)のソース
、ドレイン領域形成予定部に対応する熱酸化膜22を選
択的にエツチング除6− 去し、開口部23a、23bを形成した。次いで、これ
ら開口部23a、23bからボロンを加速電圧40Ke
V、ドーズ量2X10”/cdの条件でイオン注入した
(第3図(b)図示)。更に、上記!・ランジスタのグ
ーl−領域に対応する熱酸化膜22をフォトリソグラフ
フィー技術によって完全に除去した後、露出した基板2
1表面に厚さ500人の熱酸化膜24を形成した。この
際、基板21表面にはP4″型のソース、ドレイン領1
25.26が形成された。しかる後、CVD法により全
面に厚さ1.0μmの多結晶シリコン層を堆積し、更に
1000℃中でpocβ3拡散を20分間行なって、こ
れをN+型化した後、フォトリソグラフィー技術、プラ
ズマエツチング技術等によってバターニングを行なって
ゲートLJolnt Qate )電極27を形成した
(第3図(C)図示及び第4図図示)。ここで、第4図
は、第3(C)図の平面図である。なお、同図において
、Llは第1のPMOSトランジスタのチャネル幅を示
すとともに、L2はゲート電極27の長さを示し、Ls
 <L2である。更に、第2のNチャネルMOSトラン
ジスタ(NMOSトランジスタ)の第1のゲート酸化膜
を形成するためにゲート電極27を酸化し、この上に厚
さ500人の熱酸化膜28を形成した。ひきつづき、全
面に、厚さ0.3μmの多結晶シリコン層を堆積した後
、この多結晶シリコ゛ン層に走査型CWアルゴンレーザ
ー又は 電子ビームを照射し、該多結晶シリコンの再結
晶化を行なって結晶性のより優れたシリコン層29を形
成した(第3図(d)図示)。
(20次に、NMOSトランジスタのしきい値電圧制御
のためボロンを加速電圧100Kev1ドーズ量lX1
012/cdの条件でシリコン層29にイオン注入した
。つづいて、このシリコン1m29をフォトリソグラフ
ィー技術、プラズマエツチング技術等によりバターニン
グして、NMOSトランジスタ領域となるべき半導体層
29′を形成した。ひきつづき、前記熱酸化膜24.2
8を選択的にエツチング除去してゲート酸化膜24′、
28′を夫々形成した(第3図(e)図示及び第5図図
示)。ここで、第5図は第3図(e)の平面図である。
次いで、第3のNチャネルMOSトランジスタ(NMO
Sトランジスタ)の第3のゲート酸化膜を形成するため
に、シリコン層29を酸化し、この上に厚さ500人の
熱酸化膜30を形成した。更に、フォトリソグラフィー
技術によって、第3のNMOSトランジスタのソース、
ドレイン領域となるべき部分のみを開口した後、この開
口部からヒ素を加速電圧40KeV、ドーズ量2X10
”/cdの条件でイオン注入した。しかる後、全面に厚
さ0.3μmの多′結晶シリコン層を堆積し、更に10
00℃中でPocβ3拡散を20分間行なって、こらを
N+型化した後、フォトリソグラフィー技術、プラズマ
エツチング技術等によって、第3のNMOSトランジス
タの第2のゲート電極31を形成するとともに、N+型
のソース、ドレイン領域32.33を形成した(第3図
(f)図示及び第6図図示)。ここで、第6図は、第3
図(f)の平面図である。第6図から明らかなように、
第1のPMOSMOSトランジス タのソース、ドレイン領域25.26を結ぶ方向は、第
2のNMOSトランジスタのソース、ドレイン領域32
.33を結ぶ方向と互いに直交している。次に、全面に
厚さ5000人の保護膜用のCVD−8102躾34を
堆積した。更に、前記第1のPMOSトランジスタのソ
ース、ドレイン領域25.26、Joint Gate
 27、第2のNMOSトランジスタのソース、ドレイ
ン領域32.33、及び第3のNMOSトランジスタの
ゲート電極31に夫々対応するCVD−8i02膜34
を反応性エツチングにより選択的に除去し、コンタクト
ホール35・・・を形成した。つづいて、全面に例えば
A1を蒸着し、バターニングして夫々のコンタクトホー
ル35・・・にA1電極36・・・を形成した。この際
、Jolnt Gate 27と第3のNMOSトラン
ジスタの第2のゲート電極31を、かつ第1のPMOS
トランジスタのドレイン領域33と第2のPMOSトラ
ンジスタのトレイン領域32を夫々AIパターンによっ
て接続させ、半導体装置を製造した(第3図(Q)図示
及び第710− 図図示)。なお、前述した半導体装置の等両回路は第8
図に示す通りである。同図において、Trlは第1のP
MO8l−ランジスタを、Te3は第2のNMO8t−
ランジスタを、゛かつTr+は第3のNMOSトランジ
スタを夫々示す。
本発明に係る半導体装置は、第3図(0)及び第7図に
示すように、第1のPMO8I−ランジスタTrtのソ
ース、ドレイン領域25.26を結ぶ方向と、第2のN
MOSトランジスタTr2のソース、ドレイン領域32
.33を結ぶ方向とが互いに直交した構造となっている
しかして、本発明によれば、かかる構成をとることによ
って、両トランジスタのチャネル長を任意にすることが
でき、パターン設計上非常に自由度がおおきくなり、集
積度の向上を図ることができる。更に、第2のNMOS
トランジスタのチャネルを結晶性の優れたシリコン層か
ら得られた半導体層29−の下底及び上底に並列に形成
することにより、実効的な相互フンダクタンスを2倍に
することが可能である。従って、素子の高集積度化及び
高速動作化が可能となる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、素子の高集積度化及
び高速動作化を達成できる信頼性の高い半導体装置を提
供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体装置の断面図、第2図は第1図の
等価回路図、第3図(a)〜(CJ)は本発明の一実施
例に係る半導体装置を製造工程順に示す断面図、第4図
は第3図(C)の平面図、第5図は第3図(e)の平面
図、第6図は第3(f)の平面図、第7図は第3図(C
J)の平面図、第8図は第3図(0)の等価回路図であ
る。 21・・・N型(100)Si基板、22.24.28
.30 ・・・熱酸化膜、23a、23 b ・・・開
口部、25.32・・・ソース領域、26.33・・・
ドレイン領域°、27.31・・・ゲート電極、29・
・・シリコン層、29′・・・半1体層、34−CVD
−8iO2躾、35・・・コンタクトホール、36・・
・A1電極。 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型の半導体基板上に設けられた第2導電型チヤ
    ネルのMOS l−ランジスタと、このトランジスタの
    ゲート電極上に絶縁膜を介して設けられた第1導電型チ
    ヤネルのM OS l−ランジスタとを具備し、第1導
    電型チヤネルのMO8型i・ランジスタのソース、ドレ
    イン領域を形成すべき半導体層の上底び下底にチャネル
    を設けるとともに、両トランジスタの夫々のゲート電極
    を電気的に接続し、かつ両I−ランジスタの夫々のソー
    ス、トレイン領域を結ぶ方向が互いに直交することを特
    徴とする半導体装置。
JP59063575A 1984-03-31 1984-03-31 半導体装置 Pending JPS60207381A (ja)

Priority Applications (1)

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JP59063575A JPS60207381A (ja) 1984-03-31 1984-03-31 半導体装置

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JP59063575A JPS60207381A (ja) 1984-03-31 1984-03-31 半導体装置

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JPS60207381A true JPS60207381A (ja) 1985-10-18

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JP59063575A Pending JPS60207381A (ja) 1984-03-31 1984-03-31 半導体装置

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