JPS6057661A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6057661A JPS6057661A JP58164970A JP16497083A JPS6057661A JP S6057661 A JPS6057661 A JP S6057661A JP 58164970 A JP58164970 A JP 58164970A JP 16497083 A JP16497083 A JP 16497083A JP S6057661 A JPS6057661 A JP S6057661A
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- 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
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- 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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- 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
- H10D84/859—Complementary IGFETs, e.g. CMOS comprising both N-type and P-type wells, e.g. twin-tub
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、半導体装置に関し、特に相補型MO8半導体
装置の高速化に関するものである。
装置の高速化に関するものである。
相補型MO8半導体装置(Complementary
Metal 0xicle Sem1conducto
r :以下CMO8と称する)は高速化の方向に開発が
進められている。
Metal 0xicle Sem1conducto
r :以下CMO8と称する)は高速化の方向に開発が
進められている。
半導体装置の高速化を得るためには、抵抗値と容量を掛
は合わせてなる半導体装置内の時定数を小さくしてやれ
ば良い。具体的には、ソース・ドレインと、その周囲の
領域、たとえば、ウェル層や基板との接合容量を小さく
すること、配線抵抗を小さくすること等様々なことが要
求される。
は合わせてなる半導体装置内の時定数を小さくしてやれ
ば良い。具体的には、ソース・ドレインと、その周囲の
領域、たとえば、ウェル層や基板との接合容量を小さく
すること、配線抵抗を小さくすること等様々なことが要
求される。
ソース・ドレイン層とウェル層や基板との接合容量は、
ソース層の周囲にできる空乏層の拡がりの大きさによっ
て決定される。ソース・ドレイン層と基板との接合容量
は形成される空乏層の拡がりが大きい程、接合容量が小
さくなシ、空乏層が小さい程、逆に接合容量は大きくな
る。従って、高速化を得るためには、空乏層の拡がりを
出来るだけ大きくする必要がある。接合容量を決定する
ソース層周囲の空乏層の延びは、一定の電圧に対して、
ソース領域の周囲のウェル層や基板の不純物濃度によっ
て決定される。ウェル層や基板の不純物濃度が高い場合
は、空乏層の延びは小さく、不純物濃度が低い場合は、
空乏層は大きく形成される。従って、高速化を図るため
には、ソース拡散層の周囲の層つまり基板あるいはウェ
ル層の不純物濃度を低濃度に形成することが必要である
。
ソース層の周囲にできる空乏層の拡がりの大きさによっ
て決定される。ソース・ドレイン層と基板との接合容量
は形成される空乏層の拡がりが大きい程、接合容量が小
さくなシ、空乏層が小さい程、逆に接合容量は大きくな
る。従って、高速化を得るためには、空乏層の拡がりを
出来るだけ大きくする必要がある。接合容量を決定する
ソース層周囲の空乏層の延びは、一定の電圧に対して、
ソース領域の周囲のウェル層や基板の不純物濃度によっ
て決定される。ウェル層や基板の不純物濃度が高い場合
は、空乏層の延びは小さく、不純物濃度が低い場合は、
空乏層は大きく形成される。従って、高速化を図るため
には、ソース拡散層の周囲の層つまり基板あるいはウェ
ル層の不純物濃度を低濃度に形成することが必要である
。
しかし、高速化のために、基板の不純物濃度(あるいは
、ウェル層の不純物濃度)を低濃度に形成すると、チャ
ンネル領域にも広く空乏層が形成されてしまい、ゲート
巾によって決定されるべきチャンネルの長さに狂いが生
じてしまう。このような現象をショートチャンネル効果
という。特にゲート長を短かくした場合には、ソース・
ドレイン間にパンチスルーが生じる。このようなショー
トチャンネル効果を防ぐためには、ソース・ドレイン層
の周囲の層たとえば、ウェル層や基板の濃度ヲ小すくス
る前述の技術とは逆に、ソース・ドレイン層の周囲の層
の濃度を高くし、チャンネル領域に形成される空乏層の
拡がり金用来るだけ小さくする必要がある。
、ウェル層の不純物濃度)を低濃度に形成すると、チャ
ンネル領域にも広く空乏層が形成されてしまい、ゲート
巾によって決定されるべきチャンネルの長さに狂いが生
じてしまう。このような現象をショートチャンネル効果
という。特にゲート長を短かくした場合には、ソース・
ドレイン間にパンチスルーが生じる。このようなショー
トチャンネル効果を防ぐためには、ソース・ドレイン層
の周囲の層たとえば、ウェル層や基板の濃度ヲ小すくス
る前述の技術とは逆に、ソース・ドレイン層の周囲の層
の濃度を高くし、チャンネル領域に形成される空乏層の
拡がり金用来るだけ小さくする必要がある。
以上のように、相反した問題が、高速化に伴って知られ
るようになり、たとえば、日経エレクトロニクス198
2年6月21日号等に記載されている。
るようになり、たとえば、日経エレクトロニクス198
2年6月21日号等に記載されている。
高速化を実現するためには、以上の問題を解決する必要
がある。
がある。
又、以上のような問題は、MO8iC一般についても同
様である。
様である。
本発明の第1の目的は、ソース・ドレイン拡散層と基板
との接合容量を充分小さくする技術を提供することにあ
る。
との接合容量を充分小さくする技術を提供することにあ
る。
本発明の第2の目的は、ショートチャンネル効果を防止
する技術を提供することにある。
する技術を提供することにある。
本発明の第3の目的は、第1及び第2の目的を同時に達
成することにより半導体装置の高速化を図る技術を提供
することにある。
成することにより半導体装置の高速化を図る技術を提供
することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は本明
細書の記述および添付図面によってあきらかになるであ
ろう。
細書の記述および添付図面によってあきらかになるであ
ろう。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
゛ すなわち、基板、および、CMO8のウェル層を低
い不純物濃度を有する半導体層として形成し、さらに、
ソース・ドレイン層近傍、および、チャンネル領域のみ
には、基板、あるいはウェル層より不純物濃度の高い同
型の半導体不純物層を存在せしめる。この不純物層は、
ソース層下部においてはソース層下部に形成される空乏
層がこの不純物層を脱して、基板あるいはウェル層に達
する程に存在せしめ、また、不純物層の不純部濃度は、
チャンネル領域においてパンチスルーが生じない程度の
濃度に形成するものである。この不純物層形成のため、
チャンネル領域に形成される空乏層の拡がりは減少し、
ショートチャンネル効果はほとんど無くなる。さらに、
チャンネル領域以外の領域に形成される空乏層は、この
不純物層を脱し、ウェル層あるいは、基板領域内に充分
にのびるため、ソース領域と基板との接合容量は小さい
ものとなり高速化が図れる。
い不純物濃度を有する半導体層として形成し、さらに、
ソース・ドレイン層近傍、および、チャンネル領域のみ
には、基板、あるいはウェル層より不純物濃度の高い同
型の半導体不純物層を存在せしめる。この不純物層は、
ソース層下部においてはソース層下部に形成される空乏
層がこの不純物層を脱して、基板あるいはウェル層に達
する程に存在せしめ、また、不純物層の不純部濃度は、
チャンネル領域においてパンチスルーが生じない程度の
濃度に形成するものである。この不純物層形成のため、
チャンネル領域に形成される空乏層の拡がりは減少し、
ショートチャンネル効果はほとんど無くなる。さらに、
チャンネル領域以外の領域に形成される空乏層は、この
不純物層を脱し、ウェル層あるいは、基板領域内に充分
にのびるため、ソース領域と基板との接合容量は小さい
ものとなり高速化が図れる。
第1図は、本発明を適用したCMO8半導体装置の断面
図、第2図は、第1図の断面図をA−A線に有するCM
O8半導体装置の平面図、第3図〜第8図は、本発明の
製造過程を示す第2図A−A′線に沿った断面図である
。
図、第2図は、第1図の断面図をA−A線に有するCM
O8半導体装置の平面図、第3図〜第8図は、本発明の
製造過程を示す第2図A−A′線に沿った断面図である
。
第1図および第2図において、Nチャネル型絶縁ゲート
型電界効果トランジスタ(以下、MISFETと称する
)Ql と、Pチャネル型M I S I”ETQ2が
、酸化シリコン(Sin、)から成るフィールド絶縁膜
3を介して存在している。LllL、は、MISFET
Q+ 、Qzを存在せしめる活性領域であり、第2図を
横断するように走るゲート12を介して、L1領域には
、N+ソソー・ドレイン拡散層6,7、L、領域にはP
ノース・ドレイン拡散層が存在している。多結晶シリ
コンからなるゲート12には、入力信号が入力し、出力
信号が、ドレイン拡散R7,8を通って、配線18に出
力される。活性領域り、、L2には、コンタクトホール
)!l 、 H2、Hs 、’H4が夫々形成されてお
り、電源電圧を供給するためのアルミニウム配線17及
び19は、コンタクトホールH,,H4でソース拡散層
6,9とオーミックコンタクトを取っている。寸だ、出
力信号にかかわるアルミ;・ラム配線18は、コンタク
トホールH2、H3でMISFETQ+、Q、の夫々の
ドレイン拡散層7゜8とオーミックコンタクトを取って
いる。
型電界効果トランジスタ(以下、MISFETと称する
)Ql と、Pチャネル型M I S I”ETQ2が
、酸化シリコン(Sin、)から成るフィールド絶縁膜
3を介して存在している。LllL、は、MISFET
Q+ 、Qzを存在せしめる活性領域であり、第2図を
横断するように走るゲート12を介して、L1領域には
、N+ソソー・ドレイン拡散層6,7、L、領域にはP
ノース・ドレイン拡散層が存在している。多結晶シリ
コンからなるゲート12には、入力信号が入力し、出力
信号が、ドレイン拡散R7,8を通って、配線18に出
力される。活性領域り、、L2には、コンタクトホール
)!l 、 H2、Hs 、’H4が夫々形成されてお
り、電源電圧を供給するためのアルミニウム配線17及
び19は、コンタクトホールH,,H4でソース拡散層
6,9とオーミックコンタクトを取っている。寸だ、出
力信号にかかわるアルミ;・ラム配線18は、コンタク
トホールH2、H3でMISFETQ+、Q、の夫々の
ドレイン拡散層7゜8とオーミックコンタクトを取って
いる。
本発明の構成をさらに詳細に説明すれば以下の通りであ
る。P−型半導体基板上に、MISFET、Q2形成の
ためのN−型ウェル層2が形成されである。活性領域L
1には、前述のように、ソース・ドレイン形成のための
N+型型数散層67が、および活性領域L2には、N−
型ウェル層2の中に、ソース・ドレイン形成のためのP
型拡散層8.9が存在する。この2つの活性領域の間
には、各々のMISFETを絶縁するだめの酸化シリコ
ン(si02)からなる厚いフィールド絶縁膜3が存在
している。さらに、活性領域上には、酸化シリコン(S
iO□)からなるゲート絶縁膜10.11が存在し、そ
の上に、多結晶シリコンからなるゲート12が存在して
いる。多結晶シリコンからなるゲート12は、端部の電
界集中を防ぐために、その表面に酸化シリコン膜13が
形成されである。
る。P−型半導体基板上に、MISFET、Q2形成の
ためのN−型ウェル層2が形成されである。活性領域L
1には、前述のように、ソース・ドレイン形成のための
N+型型数散層67が、および活性領域L2には、N−
型ウェル層2の中に、ソース・ドレイン形成のためのP
型拡散層8.9が存在する。この2つの活性領域の間
には、各々のMISFETを絶縁するだめの酸化シリコ
ン(si02)からなる厚いフィールド絶縁膜3が存在
している。さらに、活性領域上には、酸化シリコン(S
iO□)からなるゲート絶縁膜10.11が存在し、そ
の上に、多結晶シリコンからなるゲート12が存在して
いる。多結晶シリコンからなるゲート12は、端部の電
界集中を防ぐために、その表面に酸化シリコン膜13が
形成されである。
本発明の特徴は、第1図に示すように、ソース・ドレイ
ン層6,7,8.9の周囲にソース・ドレインとは反対
の導電型の拡散l′i′1′+4,5が存在することに
ある。今、MISFBTQ、のみに注目ずればMISF
BTQ、のN++ソース・ドレイン層6.7の周囲にP
型不純物Fi4が形成されである。このP型不純物層4
はP−型半導体基板1よりも不純物濃度が高く、MIS
I”ETQIのチャネル領域を、ソース・ドレイン層程
度の深さで被い、ソース・ドレイン層下部の周囲を浅く
とりかこむように存在している。このP壓不純物層4は
、ソース・ドレイン層底部においては、空乏層が、P型
不純物層4を脱し基板にのびる程度の深さに形成し、又
、その濃度は、チャンネル領域において、空乏層がのび
パンチスルーが発生しない程度に形成する。従って、チ
ャンネル領域においては、本発明で形成したこの基板よ
り濃度の高いP型不純物層4存在のため、MISFET
Q、稼動時にソース層6の周囲に形成される空乏層の形
成領域は小さいものとなり、チャネル領域の空乏層によ
るショートチャネル効果は、はとんど生じない。
ン層6,7,8.9の周囲にソース・ドレインとは反対
の導電型の拡散l′i′1′+4,5が存在することに
ある。今、MISFBTQ、のみに注目ずればMISF
BTQ、のN++ソース・ドレイン層6.7の周囲にP
型不純物Fi4が形成されである。このP型不純物層4
はP−型半導体基板1よりも不純物濃度が高く、MIS
I”ETQIのチャネル領域を、ソース・ドレイン層程
度の深さで被い、ソース・ドレイン層下部の周囲を浅く
とりかこむように存在している。このP壓不純物層4は
、ソース・ドレイン層底部においては、空乏層が、P型
不純物層4を脱し基板にのびる程度の深さに形成し、又
、その濃度は、チャンネル領域において、空乏層がのび
パンチスルーが発生しない程度に形成する。従って、チ
ャンネル領域においては、本発明で形成したこの基板よ
り濃度の高いP型不純物層4存在のため、MISFET
Q、稼動時にソース層6の周囲に形成される空乏層の形
成領域は小さいものとなり、チャネル領域の空乏層によ
るショートチャネル効果は、はとんど生じない。
また0本発明で形成した濃度の高いP型拡散層4は、ソ
ース・ドレイン層6,7下部では、その近傍に浅くのみ
しか形成されていないため、ソース層6下部に拡がる空
乏層は、P型不純物層4を脱して、P−型半導体基板1
の領域まで達し、その形成領域はソース層6下部におい
て広いものとなる。従ってソース・ドレイン層6と基板
1との接合容量は、N−型半導体内の空乏層の拡がりの
ため、小さいものとなる。以上のように、本発明におけ
るソース・ドレイン層周囲のP型不純物層4の存在によ
り、ショートチャネル効果減少と、ソース・ドレイン層
6,7と基板1との接合容量の減少を同時に実現させる
ことが可能である。
ース・ドレイン層6,7下部では、その近傍に浅くのみ
しか形成されていないため、ソース層6下部に拡がる空
乏層は、P型不純物層4を脱して、P−型半導体基板1
の領域まで達し、その形成領域はソース層6下部におい
て広いものとなる。従ってソース・ドレイン層6と基板
1との接合容量は、N−型半導体内の空乏層の拡がりの
ため、小さいものとなる。以上のように、本発明におけ
るソース・ドレイン層周囲のP型不純物層4の存在によ
り、ショートチャネル効果減少と、ソース・ドレイン層
6,7と基板1との接合容量の減少を同時に実現させる
ことが可能である。
N−壓ウエル層上に形成されるM I 8 B’ E
TQ2においても同様なことがいえる。つ筐り、MIS
FBTQ2のP 型ソース・ドレイン拡散層8゜9の周
囲に、N型不純物層5を形成する。N型不純物層5は、
N−型ウェル層2の不純物濃度よりも高く、MISFB
TQ2のチャネル領域をソース・ドレイン層8,9程度
の深さで被い、ソース・ドレイン層8,9下部の周囲を
浅く取りかこむように存在している。MISI”ETQ
2稼動時には、MISFETQ+稼動時と原理的にはほ
とんど同じように働き、MISFBTQ2におけるショ
ートチャネル効果減少、およびソース・ドレイン層8.
9とN−型ウェル層2との接合容量の減少を同時に実現
させることが可能である。
TQ2においても同様なことがいえる。つ筐り、MIS
FBTQ2のP 型ソース・ドレイン拡散層8゜9の周
囲に、N型不純物層5を形成する。N型不純物層5は、
N−型ウェル層2の不純物濃度よりも高く、MISFB
TQ2のチャネル領域をソース・ドレイン層8,9程度
の深さで被い、ソース・ドレイン層8,9下部の周囲を
浅く取りかこむように存在している。MISI”ETQ
2稼動時には、MISFETQ+稼動時と原理的にはほ
とんど同じように働き、MISFBTQ2におけるショ
ートチャネル効果減少、およびソース・ドレイン層8.
9とN−型ウェル層2との接合容量の減少を同時に実現
させることが可能である。
なお、第1図において、16は素子を保護するために形
成されたリンシリケートガラス(PSG)からなる第1
パツシベーシヨン膜であり、又、16は、同様に素子保
護のために設けられたリンシリケートガラス(PSG)
膜等からなるファイナルパッシベーションJlif、S
る。
成されたリンシリケートガラス(PSG)からなる第1
パツシベーシヨン膜であり、又、16は、同様に素子保
護のために設けられたリンシリケートガラス(PSG)
膜等からなるファイナルパッシベーションJlif、S
る。
以下、本発明の製造過程を第3図〜第8図を用いて説明
する。
する。
1ず、(100)結晶面を有するP−型単結晶シリコン
基板1を用意する。このシリコン基板lの表面を熱酸化
によって酸化シリコン(SiO2)膜20を第3図に示
す如く形成する。この酸化シリコン(Sin2)膜20
は、第1図に示すN−型ウェル層2形成のためのイオン
打ち込み時に基板を保護するための保護膜である。N−
型ウェル層2形成のために、N型ウェル層2が形成され
る以外の領域に、窒化シリコン(SI3N4)膜21を
7オトレジスト膜22を利用して選択的に第3図の如く
形成する。第1図に示されるN−型ウェル層2及び、本
発明のN型不純物層5を形成するために、窒化シリコン
(Si3N4)膜21をマスクとしてヒ素(As)及び
リン(1つを同時にP−型半導体基板1に第3図、23
に示される如く打ちこむ。ヒ素(A、 s )及びリン
(ト)を打ち込んだのち、第1図に示されるN−型ウェ
ル拡散層2及び不発りjのN型不純物層5を形成するた
めに、熱処理によって、ヒ素(A s )及びリン(1
’)を拡散させる。ヒ素(A s )とリン(ト)のP
−型半導体基板中への拡散速度が異なるため、一度の熱
拡散によってN−型ウェル層2と本発明のN型不純物層
5を同時に形成することが可能である。このようにして
形成されたものを第4図に示す。N型不純物層は、のち
の活性化領域になる以外の都合にも形成されるが、これ
はフィールド絶縁膜下のチャネルストッパーになる。
基板1を用意する。このシリコン基板lの表面を熱酸化
によって酸化シリコン(SiO2)膜20を第3図に示
す如く形成する。この酸化シリコン(Sin2)膜20
は、第1図に示すN−型ウェル層2形成のためのイオン
打ち込み時に基板を保護するための保護膜である。N−
型ウェル層2形成のために、N型ウェル層2が形成され
る以外の領域に、窒化シリコン(SI3N4)膜21を
7オトレジスト膜22を利用して選択的に第3図の如く
形成する。第1図に示されるN−型ウェル層2及び、本
発明のN型不純物層5を形成するために、窒化シリコン
(Si3N4)膜21をマスクとしてヒ素(As)及び
リン(1つを同時にP−型半導体基板1に第3図、23
に示される如く打ちこむ。ヒ素(A、 s )及びリン
(ト)を打ち込んだのち、第1図に示されるN−型ウェ
ル拡散層2及び不発りjのN型不純物層5を形成するた
めに、熱処理によって、ヒ素(A s )及びリン(1
’)を拡散させる。ヒ素(A s )とリン(ト)のP
−型半導体基板中への拡散速度が異なるため、一度の熱
拡散によってN−型ウェル層2と本発明のN型不純物層
5を同時に形成することが可能である。このようにして
形成されたものを第4図に示す。N型不純物層は、のち
の活性化領域になる以外の都合にも形成されるが、これ
はフィールド絶縁膜下のチャネルストッパーになる。
熱拡散は、窒化シリコンH(S13N4) 2 iを除
去せず行なうため、やや厚い酸化シリコン膜25がN−
型ウェル拡散領域上に形成される。第1図に示すM I
S F E T Q + のP型拡散領域4を形成す
るために、N−型ウェル拡散領域上に形成されたこの厚
い酸化シリコン膜25をマスクとしてP型不純物、たと
えばボロン(ハ)をtJち込み、第4図に示されるよう
にP型不純物打ち込み層24を形成する。自明の如く、
やや厚い酸化シリコン(Sin2)膜25を形成するこ
とにより、整合的にP型不純物を打ち込むことが可能で
おる。第4図に示す如く、N−型ウェル層2とN型不純
物層5を形成したのち、P−型半導体基板に導入したP
型不純物を半導体基板1中に拡散させるために熱拡散を
行ない、基板上に形成した酸化シリコン[20,25を
すべて除去する(図示せず)。このP型不純物も、本発
明の要点であるソース・ドレイン層を覆う不純物層にも
なるが、同時にフィールド絶縁層下のチャンネルストッ
パーともなる。
去せず行なうため、やや厚い酸化シリコン膜25がN−
型ウェル拡散領域上に形成される。第1図に示すM I
S F E T Q + のP型拡散領域4を形成す
るために、N−型ウェル拡散領域上に形成されたこの厚
い酸化シリコン膜25をマスクとしてP型不純物、たと
えばボロン(ハ)をtJち込み、第4図に示されるよう
にP型不純物打ち込み層24を形成する。自明の如く、
やや厚い酸化シリコン(Sin2)膜25を形成するこ
とにより、整合的にP型不純物を打ち込むことが可能で
おる。第4図に示す如く、N−型ウェル層2とN型不純
物層5を形成したのち、P−型半導体基板に導入したP
型不純物を半導体基板1中に拡散させるために熱拡散を
行ない、基板上に形成した酸化シリコン[20,25を
すべて除去する(図示せず)。このP型不純物も、本発
明の要点であるソース・ドレイン層を覆う不純物層にも
なるが、同時にフィールド絶縁層下のチャンネルストッ
パーともなる。
以上のように、N−型ウエル層2.N型不純物層5.お
よびP型不純物層4を形成したのち、フィールド絶縁膜
を形成するために薄い酸化シリコン膜(図示せず)をシ
リコン基板全面に形成し、さらにその上に、たとえば気
相化学反応法(以下、CVD法と称する)によシなる窒
化シリコン(SisN4)膜(図示せず)を7オトレジ
スト膜をオU用することにより、選択的に形成する。こ
の窒化シリコン膜(図示せず)をマスクとして、シリコ
ン基板表面を熱酸化することにより、酸化シリコン(S
in、)からなる厚いフィールド絶縁膜3を形成する。
よびP型不純物層4を形成したのち、フィールド絶縁膜
を形成するために薄い酸化シリコン膜(図示せず)をシ
リコン基板全面に形成し、さらにその上に、たとえば気
相化学反応法(以下、CVD法と称する)によシなる窒
化シリコン(SisN4)膜(図示せず)を7オトレジ
スト膜をオU用することにより、選択的に形成する。こ
の窒化シリコン膜(図示せず)をマスクとして、シリコ
ン基板表面を熱酸化することにより、酸化シリコン(S
in、)からなる厚いフィールド絶縁膜3を形成する。
これは、隣接するM I S F E ’1’を絶縁す
るための絶縁膜である。さらに、フィールド絶縁膜3形
成のために用いたシリコン基板上に形成した薄い酸化シ
リコン膜(図示せず)と窒化シリコン膜(図示せず)を
除去し、酸化シリコン(Sin2)からなる薄いゲート
絶縁膜10.11を第5図に示す如く形成する。この薄
い絶縁膜10゜11形成の際は、その精浄さを得るため
、一度シリコン基板を熱酸化し、表m(に形成された薄
い酸化膜を除去し、そののちに形成する。この形成され
た酸化シリコン(SiO2)JIJは、シリコン基板1
に形成される全てのM:l5Ii”ETのゲート絶縁膜
となるものである。
るための絶縁膜である。さらに、フィールド絶縁膜3形
成のために用いたシリコン基板上に形成した薄い酸化シ
リコン膜(図示せず)と窒化シリコン膜(図示せず)を
除去し、酸化シリコン(Sin2)からなる薄いゲート
絶縁膜10.11を第5図に示す如く形成する。この薄
い絶縁膜10゜11形成の際は、その精浄さを得るため
、一度シリコン基板を熱酸化し、表m(に形成された薄
い酸化膜を除去し、そののちに形成する。この形成され
た酸化シリコン(SiO2)JIJは、シリコン基板1
に形成される全てのM:l5Ii”ETのゲート絶縁膜
となるものである。
次に、このゲート絶縁膜10.11及びフィールド絶縁
膜3上の全面に、たとえば、CVD法を用いて、ゲート
形成のための多結晶シリコン脱を形成する。さらに、こ
のあと、多結晶シリコン層を導電性に形成するために、
多結晶シリコン層に不純物、たとえばリン(Pitイオ
ン打ち込み法によって導入する。そして、ゲートが形成
されるべき領域以外にある多結晶シリコン層を除去する
ために、フォトレジスト膜(図示せず)を選択的に形成
し、このフォトレジスト膜をマスクとして、多結晶シリ
コン層12を形成する。さらに、ソース・ドレイン層を
形成するために、ゲートを形成する多結晶シリコン層1
2をマスクとして、所望の不純物をソース・ドレイン領
域に導入する。まず、たとえば高温低圧雰囲気中で酸化
シリコン(S 1o2)膜26を全面に形成し、さらに
P型ソース・ドレイン層を形成するN型ウェル層の領域
以外の酸化シIJコy (8102) M 26をフォ
トレジスト膜(図示せず)を用いて、第6図の如く形成
する。この酸化シリコン(Sin2)膜26をマスクと
して、MISFETQ、の如く、N2!!!ソース・ド
レイン層を有すべきMI 5FETのソース・ドレイン
領域に、N型不純物、たとえばリン(F5をソース・ド
レイン領域上の酸化シリコン膜10′1r:介して打ち
込む。さらに、MISFETのソース・ドレイン領域に
導入したN型不純物を、ソース・ドレイン層形成のため
に熱拡散させ、所望のソース・ドレイン層を形成する。
膜3上の全面に、たとえば、CVD法を用いて、ゲート
形成のための多結晶シリコン脱を形成する。さらに、こ
のあと、多結晶シリコン層を導電性に形成するために、
多結晶シリコン層に不純物、たとえばリン(Pitイオ
ン打ち込み法によって導入する。そして、ゲートが形成
されるべき領域以外にある多結晶シリコン層を除去する
ために、フォトレジスト膜(図示せず)を選択的に形成
し、このフォトレジスト膜をマスクとして、多結晶シリ
コン層12を形成する。さらに、ソース・ドレイン層を
形成するために、ゲートを形成する多結晶シリコン層1
2をマスクとして、所望の不純物をソース・ドレイン領
域に導入する。まず、たとえば高温低圧雰囲気中で酸化
シリコン(S 1o2)膜26を全面に形成し、さらに
P型ソース・ドレイン層を形成するN型ウェル層の領域
以外の酸化シIJコy (8102) M 26をフォ
トレジスト膜(図示せず)を用いて、第6図の如く形成
する。この酸化シリコン(Sin2)膜26をマスクと
して、MISFETQ、の如く、N2!!!ソース・ド
レイン層を有すべきMI 5FETのソース・ドレイン
領域に、N型不純物、たとえばリン(F5をソース・ド
レイン領域上の酸化シリコン膜10′1r:介して打ち
込む。さらに、MISFETのソース・ドレイン領域に
導入したN型不純物を、ソース・ドレイン層形成のため
に熱拡散させ、所望のソース・ドレイン層を形成する。
ごの執処理後、素子表面を洗浄し、さらにケートの端部
における電界集中を防ぐために、多結晶シリコン層12
0表面を薄く酸化し、薄い酸化シリコン膜13を形成す
る。
における電界集中を防ぐために、多結晶シリコン層12
0表面を薄く酸化し、薄い酸化シリコン膜13を形成す
る。
ウェル層上に、16M I S li’ E T以外)
M I S II”ETのソース・ドレイン層を以上の
ように形成したのち、N−型ウェル層2上の酸化シリコ
ン(Si02)膜26を除去して、同様な方法でN−型
ウェル層上のMISFET、たとえばMISFETQt
のソース・ドレイン層を形成する。たとえば、同様にN
−型ウェ/I/層上以外にあるM I S F E T
、/ξとえばMISFETQ、の存在する領域を、たと
えば、高温低圧雰囲気で形成する酸化シリコン膜で選択
的に覆い、P型不純物、たとえばボロン(I9をN−型
ウェル層内に導入する。さらに導入したこのP型不純物
を熱拡散し、N−型ウェル層内にP+型ソース・ドレイ
ン層8,9を形成する。N−型ウェル層上に存在する多
結晶シリコン層上に同様に、薄い酸化シリコン膜13を
形成する。以上のようにして形成した形状を第7図に示
す。
M I S II”ETのソース・ドレイン層を以上の
ように形成したのち、N−型ウェル層2上の酸化シリコ
ン(Si02)膜26を除去して、同様な方法でN−型
ウェル層上のMISFET、たとえばMISFETQt
のソース・ドレイン層を形成する。たとえば、同様にN
−型ウェ/I/層上以外にあるM I S F E T
、/ξとえばMISFETQ、の存在する領域を、たと
えば、高温低圧雰囲気で形成する酸化シリコン膜で選択
的に覆い、P型不純物、たとえばボロン(I9をN−型
ウェル層内に導入する。さらに導入したこのP型不純物
を熱拡散し、N−型ウェル層内にP+型ソース・ドレイ
ン層8,9を形成する。N−型ウェル層上に存在する多
結晶シリコン層上に同様に、薄い酸化シリコン膜13を
形成する。以上のようにして形成した形状を第7図に示
す。
以上のように、素子を形成したのち、周知の方法ニヨリ
、第1パンシベーション膜、所望のパターンのアルミニ
ウム(i)配線、およびファイナルパッシベーション]
Li1−形成fル。
、第1パンシベーション膜、所望のパターンのアルミニ
ウム(i)配線、およびファイナルパッシベーション]
Li1−形成fル。
すなわち、たとえばCVD法によシ、リンシリケートガ
ラス(PSG)膜を全面に設け、必要なコンタクトホー
ル、たとえばN、 、 H2,H3,H,を形成し、第
1パツシベーシヨン膜を形成する。さらに、第8図およ
び第2図に示すように、入出力信号、電源電圧等に係わ
るアルミニウム(A7)配線17,18.19を形成す
る。
ラス(PSG)膜を全面に設け、必要なコンタクトホー
ル、たとえばN、 、 H2,H3,H,を形成し、第
1パツシベーシヨン膜を形成する。さらに、第8図およ
び第2図に示すように、入出力信号、電源電圧等に係わ
るアルミニウム(A7)配線17,18.19を形成す
る。
最後に、第1図に示す如く、たとえばリンシリケートガ
ラス(PSG)等を用いてファイナルパッシベーション
膜を形成し完成する。
ラス(PSG)等を用いてファイナルパッシベーション
膜を形成し完成する。
(1) ソース・ドレイン層の周囲にソース・ドレイン
とは反対の導電型の不純物層4,5が存在することにあ
る。この拡散層4,5は、MISFETが形成されであ
る半導体基板、あるいは、ウェル層の不純物濃度よりも
高い濃度で形成され、MISFETのチャネル領域をソ
ース・ドレイン層程度の深さで被い、ソース・ドレイン
層の下部周囲を浅く取シかこむように形成さf’してあ
るため、形成される不純物領域4,5ば、ソース・ドレ
イン層下部においてはその近傍に浅くのみしか形成さり
。
とは反対の導電型の不純物層4,5が存在することにあ
る。この拡散層4,5は、MISFETが形成されであ
る半導体基板、あるいは、ウェル層の不純物濃度よりも
高い濃度で形成され、MISFETのチャネル領域をソ
ース・ドレイン層程度の深さで被い、ソース・ドレイン
層の下部周囲を浅く取シかこむように形成さf’してあ
るため、形成される不純物領域4,5ば、ソース・ドレ
イン層下部においてはその近傍に浅くのみしか形成さり
。
ていない。このためソース層下部に拡がる空乏層は、形
成した不純物領域をぬけ出し、不純物濃度の薄い半導体
基板、あるいは、ウェル層内才でのび、その領域が広く
形成される。従って、ソース・ドレイン層と基板との接
合容量は、空乏層の大きな広がりのため、小さいものと
なる。
成した不純物領域をぬけ出し、不純物濃度の薄い半導体
基板、あるいは、ウェル層内才でのび、その領域が広く
形成される。従って、ソース・ドレイン層と基板との接
合容量は、空乏層の大きな広がりのため、小さいものと
なる。
(2)チャンネル領域においては、基板あるいはウェル
層よりも濃度の高い不純物層4,5存在のため、MIS
FET稼動時にソース層の周囲に形成される空乏層の形
成領域は小さいものとなり、チャンネル領域の空乏層に
よるショートチャンネル効果はほとんど生じない。従っ
て、所望のチャンネル長を得ることができる。
層よりも濃度の高い不純物層4,5存在のため、MIS
FET稼動時にソース層の周囲に形成される空乏層の形
成領域は小さいものとなり、チャンネル領域の空乏層に
よるショートチャンネル効果はほとんど生じない。従っ
て、所望のチャンネル長を得ることができる。
(3)前記効果(1)および(2)により、半導体装置
の高速化を図ることができる。
の高速化を図ることができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。
たとえば、本発明においては、ウェル層2をN−型の導
電層としたが、P−型の導電層として、基板としてN−
型半導体基板を用いても本発明の効果を損うものではな
い。この場合、本発明の不純物層4及び5は、夫々N型
不純物層、P型不純物層となり、また、第1図に示すN
+型ンソー・ドレイン層6,7は、P 型ソース・ドレ
イン層となり、P+型ソース・ドレイン層8,9はN+
型ンソー・ドレイン層となる。また、第1パツシベーシ
ヨン膜はリンシリケートガラス(PSG)膜を用いたが
、酸化シリコン等で形成し、ファイナルパッシベーショ
ン膜をプラズマ膜等で形成しても良い。さらにゲートや
、本実施例には示されていないが、ソース・ドレイン′
FL極を、白金やモリブデン等の高融点金属、あるいは
シリサイドで形成しても、本発明の効果を損なうもので
ないことは、いうまでもないことである。さらに、本発
明の不純物層4,5をどちらか一方のみ削除しても同様
である。
電層としたが、P−型の導電層として、基板としてN−
型半導体基板を用いても本発明の効果を損うものではな
い。この場合、本発明の不純物層4及び5は、夫々N型
不純物層、P型不純物層となり、また、第1図に示すN
+型ンソー・ドレイン層6,7は、P 型ソース・ドレ
イン層となり、P+型ソース・ドレイン層8,9はN+
型ンソー・ドレイン層となる。また、第1パツシベーシ
ヨン膜はリンシリケートガラス(PSG)膜を用いたが
、酸化シリコン等で形成し、ファイナルパッシベーショ
ン膜をプラズマ膜等で形成しても良い。さらにゲートや
、本実施例には示されていないが、ソース・ドレイン′
FL極を、白金やモリブデン等の高融点金属、あるいは
シリサイドで形成しても、本発明の効果を損なうもので
ないことは、いうまでもないことである。さらに、本発
明の不純物層4,5をどちらか一方のみ削除しても同様
である。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野でちるCMO8半導体装置
の技術に適用した場合について説明したが、それに限定
されるものでなく、ベチャネルMO8FETあるいはP
チャネルM OS li’ ETのいずれか一方のみで
形成された半導体装置ももちろんのことMO8半導体装
着全般に適用することが可能である。
をその背景となった利用分野でちるCMO8半導体装置
の技術に適用した場合について説明したが、それに限定
されるものでなく、ベチャネルMO8FETあるいはP
チャネルM OS li’ ETのいずれか一方のみで
形成された半導体装置ももちろんのことMO8半導体装
着全般に適用することが可能である。
第1図は、本発明を適用したCMO8半導体装置の断面
図、 第2図は、第1図の断面図をA −h′線に沿って有す
るCMO8半導体装置の平面図、 第3図〜第8図は、本発明の製造過程を示す第2図のh
−i線に沿った断面図である。 l・・・P−型半導体基板、2・・・N−型ウェル層、
3・・・酸化シリコン(S io、)からなるフィール
ド絶縁膜、4・・・本発明のP型不純物層、5・・・本
発明のN型不純物層、6・・・N″“型ソース層、7・
・・N+型ドレイン層、8・・・P 型トレイン層、9
・・・P+型ソース層、10.11・・・酸化シリコン
(SiC)+)からなるケート絶縁膜、12・・・多結
晶シリコンからなるゲート電極、13・・・ゲート電極
を保役する酸化シリコン膜、14・・・リンシリケート
ガラス(I) S G) &J−らなるファイナルパ
ッシベーション膜、15・・・酸化シリコン膜、16・
・・リンシリケートガラス(PSG)Mからなる第1バ
ンシベーンヨンl[,17,18,19・・・アルミニ
ウム(At)配線層、20・・・酸化シリコン(Si0
2)IIK、21・・・窒化シリコy (8i s N
4)膜、22−GjFJki’flQ、23゜24・・
・リン(P)、及びヒ素(As)打ち込み層、25・・
・酸化シリコン(Sin、)層、26・・・酸化シリコ
ン膜、27・・・ボロン■打ち込み層、Q、、Q、・・
・M IS F E T、 L+ 、Lt・・・活性領
域、H,、H!、H,、H。 ・・・コンタクトホール、C,、C,・・・チャンネル
領域。 第 1 図 第 2 図 第 3 図 / 第 4 図
図、 第2図は、第1図の断面図をA −h′線に沿って有す
るCMO8半導体装置の平面図、 第3図〜第8図は、本発明の製造過程を示す第2図のh
−i線に沿った断面図である。 l・・・P−型半導体基板、2・・・N−型ウェル層、
3・・・酸化シリコン(S io、)からなるフィール
ド絶縁膜、4・・・本発明のP型不純物層、5・・・本
発明のN型不純物層、6・・・N″“型ソース層、7・
・・N+型ドレイン層、8・・・P 型トレイン層、9
・・・P+型ソース層、10.11・・・酸化シリコン
(SiC)+)からなるケート絶縁膜、12・・・多結
晶シリコンからなるゲート電極、13・・・ゲート電極
を保役する酸化シリコン膜、14・・・リンシリケート
ガラス(I) S G) &J−らなるファイナルパ
ッシベーション膜、15・・・酸化シリコン膜、16・
・・リンシリケートガラス(PSG)Mからなる第1バ
ンシベーンヨンl[,17,18,19・・・アルミニ
ウム(At)配線層、20・・・酸化シリコン(Si0
2)IIK、21・・・窒化シリコy (8i s N
4)膜、22−GjFJki’flQ、23゜24・・
・リン(P)、及びヒ素(As)打ち込み層、25・・
・酸化シリコン(Sin、)層、26・・・酸化シリコ
ン膜、27・・・ボロン■打ち込み層、Q、、Q、・・
・M IS F E T、 L+ 、Lt・・・活性領
域、H,、H!、H,、H。 ・・・コンタクトホール、C,、C,・・・チャンネル
領域。 第 1 図 第 2 図 第 3 図 / 第 4 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1導電型からなる第1領域と、第1導電型第1領
域内に形成された第2導電型からなる第2領域であるソ
ース・ドレイン層と、ソース・ドレイン層の周囲および
ソース・ドレイン層の間のチャンネル領域に形成された
第1導を壓の第1領域の不純物濃度よりも高く、チャネ
ル領域においてパンチスルーが生じない程度に制御され
た不純物濃度を有し、ソース・ドレイン層底部に生じた
空乏層が、第1領域に達するように存在領域が規定され
た第3領域とを有することを特徴とする半導体装置。 2、前記第1領域が基板あるいはウェル層をもってなし
、前記第3領域が、基板上に存在する活性領域、または
ウェル層内に存在する活性領域の少なくとも一方に存在
する相補型MO8半導体装置であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58164970A JPS6057661A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58164970A JPS6057661A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6057661A true JPS6057661A (ja) | 1985-04-03 |
Family
ID=15803335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58164970A Pending JPS6057661A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057661A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01290253A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Nウェル相補型半導体装置およびその製造方法 |
| JPH0279464A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
| JPH02305469A (ja) * | 1989-05-19 | 1990-12-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2006147684A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Nec Electronics Corp | 半導体装置 |
-
1983
- 1983-09-09 JP JP58164970A patent/JPS6057661A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01290253A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Nウェル相補型半導体装置およびその製造方法 |
| JPH0279464A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
| JPH02305469A (ja) * | 1989-05-19 | 1990-12-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2006147684A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Nec Electronics Corp | 半導体装置 |
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