JPS6318662A - 集積回路装置 - Google Patents

集積回路装置

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Publication number
JPS6318662A
JPS6318662A JP61163335A JP16333586A JPS6318662A JP S6318662 A JPS6318662 A JP S6318662A JP 61163335 A JP61163335 A JP 61163335A JP 16333586 A JP16333586 A JP 16333586A JP S6318662 A JPS6318662 A JP S6318662A
Authority
JP
Japan
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channel
channel mos
type
transistor
length
Prior art date
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Pending
Application number
JP61163335A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiko Hotta
堀田 正彦
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.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP61163335A priority Critical patent/JPS6318662A/ja
Publication of JPS6318662A publication Critical patent/JPS6318662A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated 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
    • H10D84/82Integrated 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
    • H10D84/83Integrated 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]
    • H10D84/85Complementary IGFETs, e.g. CMOS
    • H10D84/858Complementary IGFETs, e.g. CMOS comprising a P-type well but not an N-type well

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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、コンプリメンタリMOS型集積回路装置(
以下ではCMOSICと称する)に関し、特にチャンネ
ル部の改良に関するものである。
[発明の概要] この発明は、CMOSICにおいて、Nチャンネル及び
PチャンネルMOS型トランジスタのチャンネル幅をほ
ぼ等しくすると共に、PチャンネルMOS型トランジス
タのチャンネル長をNチャンネルMOS型トランジスタ
のそれより短くしたことにより高果植化及び高速化を図
ったものである。
[従来の技術] 一般に、CMOSICは、半導体基板の表面にNチャン
ネル及びPチャンネルMOS型トランジスタを形成し、
これらのトランジスタをインへ−タを構成すべく接続し
たものである。このようなインバータ構成にあっては、
雑音余裕度を最大にすると共に両トランジスタでターン
オン時間、ターンオフ時間等を近似させるのが望ましい
、そこで、従来は、NチャンネルMOS型トランジスタ
のチャンネルコンダクタンスβnとPチャンネルMOS
型トランジスタのチャンネルコンダクタンスβpとの比
βR= βn/ 13 p を1にするようにしていた
すなわち、コンダクタンスβn及びβ、は、次の(+)
及び(2)式でそれぞれ表わされる。
ここで、壓ee[fは電子の実効移動度、COXはゲー
ト絶縁膜の単位面積当りの静電容量、WnはNチャンネ
ルの幅、LnはNチャンネルの長さ。
jLheftはホールの実効移動度、WpはPチャンネ
ルの幅、L、はPチャンネルの長さである。
上記(1)及び(2)式において、電子の実効移動度ル
eeLIは、ホールの実効移動度ghelfより2〜3
倍大きい。そこで、この差をキャンセルしてβ、=βp
とするために、従来は、チャンネル長L0及びり、をほ
ぼ等しくすると共に、Pチャンネル幅W、をNチャンネ
ル幅W。より2〜3倍大きく設定していた。
[発明が解決しようとする問題点〕 上記した従来技術によると、W、がW。の2〜3倍であ
るため、PチャンネルMOS型トランジスタの寸法は、
NチャンネルMOS型トランジスタのそれに比へて2〜
3倍となり、高集積化の妨げになっていた。また、Pチ
ャンネルMOS型トランジスタの寸法が大きいことは、
該トランジスタの寄生容量が大きいことを意味するので
、高速化の妨げにもなっていた。
ところで、リングラフィ技術の進歩により、加工回走な
寸法はサブミクロンの領域まで拡大してきているのが現
状である。そこで、このような微細加工技術を用いてN
チャンネルMOS型トランジスタを微細化することによ
り高速・高集積化を達成可を七であるが、Nチャンネル
MOS型トランジスタについては、  5 [V]の単
一電源の使用を前提にすると、実効的なチャンネル長を
0.8[uLm]より小さくするのは困難である。これ
は、チャンネル長を短くすると、ドレイン近傍の電界集
中によりホットエレクトロンがゲート絶縁膜に注入され
、トランジスタ特性を劣化させるからである。
一方、電源電圧を5[V]以下に低く設定することも提
案されており、メモリデバイスにあっては内部電源電圧
発生回路をチップ内に搭載した例も発表されている。し
かし、ランダムロジックにあっては、′ii源電圧電圧
く設定すると、ドライブ能力が大幅に低下し、この低下
がそのまま動作速度等の性能の大幅な低下につながるた
め、電源電圧を低下させるのは得策でない。
[問題点を解決するための手段] この発明の目的は、電源電圧を低下させることなく高速
・高集積化を達成することにある。
この発明は、CMOSICにおいて、Nチャンネル及び
PチャンネルMOS型トランジスタのチャンネル幅をほ
ぼ等しくすると共に、PチャンネルMO3型l・ランジ
スタのチャンネル長をNチャンネルMOS型トランジス
タのそれより短くしたことを特徴とするものである。な
お、この明細書において、MO5型トランジスタとは、
絶縁ゲート型電界効果トランジスタを意味するものとす
る。
[作 用] この発明の構成によれば、PチャンネルMOS型トラン
ジスタの寸法は、NチャンネルMOS型トランジスタの
それより小さくなるので、CMOSICの集積度を飛躍
的に向上させることができる。すなわち、従来の0MO
3ICでは、前述したようにNチャンネルMOS型トラ
ンジスタの寸法が特性劣化防止の観点から制約されるこ
とがら集積度の向上がほぼ限界に達していたのであるが
、この発明は、かかる限界の突破を回走としたものであ
る。
特に、PチャンネルMOS型トランジスタは、Nチャン
ネルMO55)ランジスタに比べてホットキャリヤによ
る特性劣化が起こりにくく、例えば5[■]主電源使用
する場合には実効チャンネル長を0.5[、wm]程度
にしても信頼性に支障がないことがわかっている。従っ
て、従来の0MO5ICにおいてNチャンネルMO3型
トランジスタの実効チャンネル長を 0.8[gml、
チャンネル幅をA[gmlとすると、PチャンネルMO
S型トランジスタのチャンネル面積は例えば0.8X 
2 A[gm2]  となるのに対し、この発明のCM
OSICにあっては、Nチャンネル部を従来と同一寸法
とすればPチャンネル部の面積は0.5X A[gm2
] となり、大幅な寸法減少が可能となる。
また、このような寸法減少に伴って寄生容量が減少する
ことと、5[v]主電源使用可能であることとによって
高速化も達成される。
その上、前掲の(1)及び(2)式から明らかなように
、Pチャンネル長LpをNチャンネル長Lnの172〜
1/3に設定すれば、Pチャンネル幅WpをNチャンネ
ルl′lc w nの2〜3倍に設定したのと同等の効
果(βRをほぼ1とする効果)を得ることができ1両ト
ランジスタの特性をそろえることができる。
[実施例] 第1図乃至第5図は、この発明の一実施例によるCMO
SICの製法を示すもので、各々の図番に対応する工程
(1)〜(5)を順次に説明する。
(1)不純物濃度5 X 1014〜I X 1.01
6[ca+−’]、面方位(100)のN型シリコンか
らなる半導体基板10の表面を熱酸化して0.1〜1[
gIIlの厚さのシリコンオキサイド膜12を形成した
後、その上に所望のウェル領域に対応するパターンでレ
ジスト層I4を形成する。そして、レジスト層14をマ
スクとしてシリコンオキサイド膜12を選択的にエッチ
することにより基板表面のウェル領域配置部を露9させ
る。この後、ウェル領域を形成すべくレジスト層]4及
びシリコンオキサイド膜12をマスクとして基板表面に
ポロンイオンを選択的に注入する。
(2)次に、高温熱処理により、注入イオンをドライブ
イン(拡散)してP型ウェル領域16を形成する。そし
て、レジスト層14及びシリコンオキサイド膜12を除
去した後、基板表面を熱酸化して20〜100 rna
l の厚さのシリコンオキサイドP1218を形成する
0次に、CVD (ケミカル・ベーパー・デポジション
)法によりシリコンオキサイド1lQI8の上にシリコ
ンナイトライド(Si3Na) 1lQ20を形成した
後、この膜20を所望のアクティブ領域に対応するパタ
ーンのレジスト層22A及び22Bをマスクとして選択
的にエッチすることにより該パターンに対応したシリコ
ンナイトランド膜2OA及び20Bを残存させる。この
後、必要に応じてフィールド領域のしきい値電圧を高め
るべく基板表面にポロンイオン等を注入してもよい。
(3)次に、レジスト層22A及びシリコンナイトライ
ド膜20Aの積層と、レジスト層22B及びシリコンナ
イトライド膜20Bの積層とをマスクとしてフィールド
領域を選択的に酸化して0.4〜1.0[牌]1の厚さ
のフィールドオキサイド膜24を形成する。そして、レ
ジスト層22A及び22B並びにシリコンナイトライド
膜2OA及び20Bを除去した後、その除去部に対応す
るアクティブ領域配置部を酸化して10〜100 [n
m]の厚さのゲートオキサイド膜26A及び26Bを形
成する。この後、必要に応じてトランジスタのしきい値
電圧やパンチスルー電圧を調整すべく基板表面に不純物
イオンを注入してもよい。
(4)次に、基板上全面にポリシリコン又はポリサイド
(ポリシリコン及びシリサイドの積層)を被着した後、
その被着層を所望のゲート・配線パターンに従ってパタ
ーニングすることによりNチャンネル用のゲート電極層
28A及びPチャンネル用のゲート電極層28Bを形成
する。このとき、ゲート電極層28A及び28Bの幅は
互いに等しくすると共に、ゲート電極層28Aの長さL
GNは約1.0[終11とし、ゲート電極層28Bの長
さLGPは約0.6[μm]とすることができる。
この後、ゲート電極層28A及びその下のオキサイド膜
の積層とフィールドオキサイド膜24とをマスクとして
選択的なリン(又はヒ素)イオン注入処理を行なうこと
によりN型ンース領域30及びN型ドレイン領域32を
形成する。この結果、上記のようにゲート長Las’=
1.0 [、i、mlとしたときは、実効的なNチャン
ネル長し。e+f’=  0.8 [ルコ1が得られる
。なお、N型ドレイン領域32は、ドレイン近傍の電界
集中を緩和してゲートオキサイド膜26Aへのホットエ
レクトロン注入を抑えるために設けられるもので、一般
にL D D (LightlrDoped Drai
n)と称されるもノテある。
次に、ゲート電極層28B及びその下のオキサイド膜の
植層とフィールドオキサイド膜24とをマスクとして選
択的なポロンイオン注入処理を行なうことによりP′型
ソース領域34及びP°型トドレイン領域36形成する
。この結果、上記のようにゲート長L6p’、  0.
8 [ル層Jとしたときは、実効的なPチャンネル長L
perf’=  0.4[μm]が得られる。この後、
CVD法等により基板上全面にシリコンオキサイドを堆
積してから反応性イオンエツチング等の異方性エツチン
グを実施することによりゲート電極層28Aの両側にサ
イドスペーサ38a及び38bを形成すると共にゲート
電極層28Bの両側にサイドスペーサ38c及び38d
を形成する。
(5)次に、サイドスペーサ38a及び38bを含むゲ
ート部とフィールドオキサイド膜24とをマスクとして
選択的なリン(又はヒ素)イオン注入処理を行なうこと
によりN°°ソース領域40及びN゛ドレイン領域42
を形成する。そして、公知の方法により基板上面に層間
絶縁膜44を形成した後、ソース領域34、ドレイン領
域36、ソース領域40、トレイン領域42等にそれぞ
れ対応したコンタクト孔を層間絶縁[44に設けてから
配線用金属を被着し、パターニングすることによりソー
ス配線層46、ドレイン配線層48、ソース配線層50
等を図示のように形成する。この後は、基板上面に表面
保護膜52を形成する。
上記した一連の工程によれば、P型ウェル領域16内に
形成されたNチャンネルMOS型トランジスタと、P型
ウェル領域16の近傍のN型表面部分に形成されたPチ
ャンネルMOS型トランジスタとを含むCMOSICが
得られる。
このようなCMOSICにあっては、ゲート長Lcpを
ゲート長LGH+/2〜1/3に設定することで容易に
コンダクタンス比βRを1にすることができる。従って
、雑音余裕度が大きく且つスイッチング性能が良好なイ
ンバータを実現することかでざる。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、PチャンネルMOS
型トランジスタの寸法をNチャンネルMOS型トランジ
スタのそれより減少させるようにしたので、高速且つ高
集積度のCMOSICを実現できる効果がある。また、
両トランジスタの特性をそろえるのが容易であること、
電源電圧を低下させなくてよいことなどの利点もある。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は、この発明の一実施例によるCMO
SICの製法を示す基板断面図である。 10・・・半導体基板、24・・・フィールドオキサイ
ド月々、213A 、 28B・・・ゲートオキサイド
膜、28A。 28B・・・ゲート電極層、30・・・N型ソース領域
、32・・・N型ドレイン領域、34・・・P・型ソー
ス領域、3G・・・P・型ドレイン領域、40・・・N
・型ソース領域、42・・・N°型ドレイン争城、44
・・・層間絶縁層、48.50・・・ソース配線層、4
8・・・ドレイン配線層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板の表面にNチャンネルMOS型トランジスタ
    及びPチャンネルMOS型トランジスタを形成し、これ
    らのトランジスタをインバータを構成すべく接続してな
    る集積回路装置において、前記両トランジスタのチャン
    ネル幅をほぼ等しくすると共に、前記PチャンネルMO
    S型トランジスタのチャンネル長を前記NチャンネルM
    OS型トランジスタのそれより短くしたことを特徴とす
    る集積回路装置。
JP61163335A 1986-07-11 1986-07-11 集積回路装置 Pending JPS6318662A (ja)

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JP61163335A JPS6318662A (ja) 1986-07-11 1986-07-11 集積回路装置

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JP61163335A JPS6318662A (ja) 1986-07-11 1986-07-11 集積回路装置

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JPS6318662A true JPS6318662A (ja) 1988-01-26

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ID=15771904

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JP61163335A Pending JPS6318662A (ja) 1986-07-11 1986-07-11 集積回路装置

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JP (1) JPS6318662A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08321557A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Nec Corp Cmos半導体装置の製造方法
WO2023105679A1 (ja) * 2021-12-08 2023-06-15 株式会社ソシオネクスト Esd保護回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08321557A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Nec Corp Cmos半導体装置の製造方法
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