JPS58134475A - 半導体集積回路 - Google Patents

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】 本発明は異なるタイプのＭＯ８半導体素子により構成さ
れた半導体集積回路に関す□る。

〔発明の技術的背景とその間融点〕

一般にＭＯ８半導体素子により構成された半導体集積回
路では，素子形成のプロセスにおいて，′再拡散工程が
良＜珀いられている．この再拡散工程とは，コンタクト
ホールな開けるエツチングプロセスの後に，主にリンＰ
を含んだガスを，高温で長時間半導体基板と反応させて
。

コンタクトホールから，ソース・ドレインとなる半導体
基一の領域上に拡散することにより。

コンタクトホール圧抗を下げて素子の信頼性を高める主
程である．通常この再拡散工程の後に。

ソース及びμレイン部分にヒ素Ａ．などの不純物を拡散
して，ソース・ドレインを形成するものである。

このようにして形成されたＭＯ８半導体素子は，例えば
チャネル部分の不純物濃度が基板一度とほぼ等しいイン
トリンジツクタイプのＮチャネルＭＯ８半尋体禦子では
１８１図に示すような構成となる。

図において・１はＶリコン基板で，このνリコン基板１
の表面にヒ素を拡散してソース２とドレイン３が形成さ
れ、更にこれに重ねてリンの再拡散領域４，４が形成さ
れている。６はシリコン基板１の表面に形成されたダー
ト絶縁膜で。

この上にｆｆ−）電極６が形成されている。７はＰ２Ｏ
膜で、ここにコンタクトホール８ａ。

ｊｉｂ、８ｃが形成され、このコンタクトホール８ａ・
・・を通してＡ／配線９が設けられている。

再拡散工程で、コンタクトホールａｍ、ｌｌｂから拡散
したリンの再拡散領域４は、ヒ素よりも深く拡散させる
ため、ヒ素の接合深さＸｊ（Ａｓ　）は、再拡散したリ
ンの接合深さＸｊ（Ｐ）よりも大淑くなる。

この場合、ｒ−）電極６と、ソース会ドレイン側のコン
タクトホールａｍ、ｊｌｂとの間隔ｄ１ が、リンの濃度分布の形体、即ち再拡散領域４の形状に
より、素子の一一的特性に影響を及ぼす。例えば素子が
５極管動作している場合、ドレイン３の付近の空乏層は
、ソース２方向に伸びるが、その形状が、リンの再拡散
領域４の形状により影響を受け、再拡散しない場合と比
較して５極管しとい値電圧は低くなる。またこの効果は
、チャネルの何割が空乏層によって占められるかによっ
て異な名ため有効チャネル長Ｌｅｆｆが小さい短チャン
ネルの場合程影響を大きく受けることになる。

この作用を測定した結果は１８２図のグラフに示すよう
に表わされる。このグラフはイントリンシックタイプの
素東においてｒ−）電極６と。

ソース・ドレイン側のコンタクトホール８ｍ。

８ｂとの最小間隔ｄを夫々変えた場合、有効チャネル長
Ｌ・ｆｆと５極間しき値電圧の関係を示したものである
。

このグラフから明らかなように１例えば有効チャネル長
Ｌｅ’ｆｆ　＝　３．５μｍで見ると、間隔ｄバ、・ が３μｍの場合、再拡散の影響がほとんど無視できる間
隔ｄ−２０μｍの場合と同様に、はとんど影響がないが
間隔ｄ　冨２．５μｍとすると５極管し舞い値電圧は０
．１〜０．２ｖ低くなっている。またこの差は有効チャ
ネル長Ｌｅｆｆが小さい程、即ち短チャネルになる程、
大きくなってきている。

またチャネル部分の導電機が前記再拡散領域４と等しい
ディプリーションタイプのＭＯ８半導体素子の場合も、
上記のイントリンシックタイプのものと同様に再拡散の
影響を受ける。

一方、チャネル部分の導電製がｖ９コン基板１と同じで
、その不純物濃度が基竺濃度より高いエンへンスメント
タイプのＭ　Ｏ８半導体素子では、チャネル部分の濃度
の高い不純物１例えば７ｆロンのため、再拡散された導
４ｔｊＪ！の異なる不純物１例えばリンの影響が補償さ
れるので。

素子の電気的特性は間隔ｄによってほとんど影響されな
い。

また一般にＭＯ８半導体素子で構成された半導体集積回
路は、イントリンシックタイプ、ディプリーションタイ
プおよびエンハンスメントタイプのＭＯ８半導体素子の
混合構成となっている。

従来は、Ｉｌ細化、高密度集積化の上から、塊状のプロ
セス技術で得られる最小間隔で、興なるタイプのＭＯ８
半導体素子を同様に形成しており、１８２図のグラフに
示すように、素子のタイプにより１間隔離が素子の電気
的特性に大劇な影響を与えることが知られていなかった
。

このため、集積回路の設計は各タイプの素子ともプロセ
ス技術で得られる同じ最小間隔ｄで従来は設定されてい
るので、イントリンシックタイプとディプリーションタ
イプの素子では再拡散の影響によ−）、流れる電流が大
きくなり。

スタンドパイ時の消費電力が仕様より大きくなる危険が
あ曇）動作的に不安定である上、エツチング時のマスク
の合せがずれたりして歩留りが悪いなどの欠点があった
。

このよろな問題点を改善するため、各タイプのＭＯ８半
導体素子の集積度を限界まで下げずに、余裕を持たせて
設計すれば、動作的には安定するが１反面デバイスの面
積が増大する問題がある。

〔発明の目的〕

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、素子のタイ！
に応じてｒ−）−極と、ソース・ドレインのコンタクト
ホールとの最小間隔を規定することにより、デバイスの
面積増加を最小限に抑えて、Ｍ作ンｖ定化させた半導体
集積回路を礎供するものである。

〔発明の１１１Ｅ豐〕 細ち本発明は、半導体基板に、ソース・ドレインとなる
拡散層を形成する前に、　ｉｉｊ紀拡散拡散層じ尋１！
型の不純物を深く拡散させる再拡散工程を用いて形成さ
れたイントリンシックタイゾまたは／およびディプリー
ションタイゾと。

エンハンスメントタイプとのＭＯ８半導体累子素子構成
された半導体集積回路において、−１１記インドリンノ
ツクタイプまたに／およびディプ９−ジョンタイプのｒ
−）−一と、ソース・ドＬ／インのコンタクトホールと
の最小間隔を、エンハンスメントタイプのそれエリ大券
く形成したことを特徴とするものである。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明において、半導体集積回路を構成するＭＯ８半導
体素子の組合せとしては１例えばイントリンシックタイ
ｆｒエンへンスメントタイグの場合、もしくはディプリ
ーションタイ！とエンハンスメントタイプの場合、また
はイントリンシックタイプと、デイゾリーνヨンタイグ
およびエンハンスメントタイプの王者混合構成の場合な
どがある。

更に本発明において、ＭＯ８半導体素子のチャネル型と
してはＮチャネル型またはＰチャネル型側れでも良い。

〔発明の実施例〕

次に本発明の実施例を１図面を参照して詳細に説明する
。　　　′ □、 １３３図はシリコン基板１の表面に、フィールド酸化膜
１０を隔６．イントリンシックタイプのＭＯＢ型素子１
１とエンハンスメントタイプのＭＯ８型素子１２とを設
けて構成した半導体集積回路を示すものである。

上記回路はシリコン基板１の表面にｒ−）絶縁１１５を
介してｒ−）電極６を形成し、この全面にＰａＧ膜１を
堆積した後、これにコンタクトホールＪｌａ、＃ｂ、Ｊ
ｌｃを開口する。ソース・ドレイン側のコンタクトホー
ル８鳳、ａｈを通してリンを含んだガスを高温で長時間
反応させて、シリコン基板１０表面に深く再拡散領域４
を形成する。この黴、と嵩を拡散させてソース２とドレ
イン３を形成した後、コンタクトホールａｍ、Ｉｌｂ、
８ｃを通してムｌ配線９を設ける。なおエンハンスメン
トタイプのＭＯ８’ｆｌｉ素子１２の場合には、ｒ−ト
絶縁＠５下のチャネル領域にがロンの高濃度拡散領域１
３を形成する。

上記回路において、エンハンスメントタイプのＭＯＢ＠
素千１２では、チャネル領域に設けたがロンの高濃度拡
散領域１３により再拡散したリンが補償され、再拡散工
程の影魯がなし１ので、有効チャネル長し＠ｆｆ−＝３
．５声ｍとすると。

ｆ−）電極６とソース−ドレイン側のコンタクトホール
ＩＩｓ、Ｉｌｂとの最小間隔ｄ１は、ｆロセス技術的に
可能な櫨、−２，５μｍとする。またイントリンシック
タイプのＭＯ８ｉ１１素子１ノでは第２ｇｌのグラフか
１ら見′Ｃ，有効チャネル長Ｌ＊ｆｆ−３，５μｍとす
ると、再拡散ｄ：よるし−い値電圧低下の影響がない、
即ちｄ−２０μｍの場合（図中Ｏの位置する線上）と同
様の特竺を示すｄ　ｘ　３μｍ（図中Δで示す）に設定
する。

従ってイントリンシックタイプのＭＯ８１１Ｉ素子１１
の？−）電極−とソース・ドレイン側のコンタクトホー
ル８ａ、Ｒｈとの間隔ｄ、を３μｍとし、エンハンスメ
ントタイプのＭＯ８湯素子１２の間隔ｄ１の２．５μｍ
より大きく形成することにより、デバイス面積の拡大を
最小限に抑えて、プロセス変動に対して余裕のある設計
を行なうことが゛できると共に、しきい値電圧の低下を
防止して、安定した動作を行なうことができる。

ｓ４図は本発明の他の実施例を示すもので。

Ｖ９コン基板１の表面にフィールド鹸化ｊ［１０を隔て
てディプリーションタイプのＭＯ８ｇ素子１４と、エン
ハンスメントタイプのＭＯ８ｆｉ業子１２とを設けて構
成した半導体集積回路である。

この場合、？ヤネル領域にリンの拡散層１５を設けたデ
ィプリーＶ’ｉｌＶタイプのＭＯ８［素子１２のｒ−）
電極６と、ソース・ドレイン側のコンタクトホールａｍ
、ａｈとの間隔ｄ、を例えば３μｍとし、エンハンスメ
ントタイプのＭＯ８型素子１２の間隔ｄ１を２．５μｍ
とすることにより、上記実施例と同様の作用効果を得る
ことかで舞る。

〔発明の効果〕

以上説明した如く１本発明に係わる半導体集積回路によ
れば回路を構成するＭＯ８！！１１素子のタイプに応じ
てｆ−）電１１４！と、ソース・ドレイン側のコンタク
トホール□退）の間隔を規定することにより、デノ譬イ
ス向積の増加を最小限に抑えて、動作の安定化を図るこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

Ｗ＆１図は従来のＭＯ８型素子を示す断面図。 ｌＩ２１にはイントリンシックタイプのＭＯ８ｇ素子に
おける有効チャネル長と５極管しきい値電圧との関係を
示すグラフ、１８３図は本発明の一実施例によるイント
リンシックタイプとエンハンスメントタイプのＭｏ８１
１素子で構成した半導体集積回路の断面図、１８４図は
本発明の他の実施例によるディプリーションタイプとエ
ンハンスメントタイプのＭＯ８３１１素子で構成した半
導体集積回路の断面図である。 １・・・Ｖリコン基板、２・・・ソース、３・・・ドレ
イン、４・・・再拡散領域、５・・・デート絶縁層、６
・・・ダート電極、ｒ・・・Ｐ２Ｏ裏、Ｈａ、Ｒｈ、８
ｃ・・・コンタクトホール、９・・・Ａ／配線、１０・
・・フィールド酸化−１１１・・・イントリンシックタ
イ１１： ｆ（ＤＭＯ８’ｌｌｉ素子、Ｊ　Ｊ・・・エンへンスメ
ントタ４ト イブのＭＯＢ１ｍｌ素子、１４・・・ディプリーション
タイプのＭＯａ型素子 出−人代理人　弁理士　鈴江式彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板に、ソース・ドレインとなる拡散層を形成す
   る躬に、前記拡散層と同じ導″゛電型の不純物を深く拡
   散工程を用いて形成されたイントリンジツクタイグまた
   は／およびデイゾリーシコンタイグと、エンへンスメン
   トタイノとのＭＯ８半導体素子から構成された半導体集
   積口は／およびデイデリーションタイグのｅ−）電極と
   、ソース・ドレインのコンタクトホールとの最小間隔を
   、エンへンスメントタイノのそれより大よく形成したこ
   とを特徴とする半導体集積回路。