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JPH0714005B2 - Semiconductor device - Google Patents
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JPH0714005B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0714005B2
JPH0714005B2 JP59116213A JP11621384A JPH0714005B2 JP H0714005 B2 JPH0714005 B2 JP H0714005B2 JP 59116213 A JP59116213 A JP 59116213A JP 11621384 A JP11621384 A JP 11621384A JP H0714005 B2 JPH0714005 B2 JP H0714005B2
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conductivity type
well
semiconductor region
film
type
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JP59116213A
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和好 小林
靖夫 林
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    • 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
    • H10D84/854Complementary IGFETs, e.g. CMOS comprising arrangements for preventing bipolar actions between the different IGFET regions, e.g. arrangements for latchup prevention

Landscapes

  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、第1導電型の半導体基体中に形成されている
第2導電型の第1の半導体領域と、この第2導電型の第
1の半導体領域中に形成されている第1導電型の半導体
領域と、上記第1導電型の半導体基体中に形成されてい
る第2導電型の第2の半導体領域とをそれぞれ具備する
半導体装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a first semiconductor region of a second conductivity type formed in a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a first semiconductor region of the second conductivity type. The present invention relates to a semiconductor device including a first-conductivity-type semiconductor region formed in a semiconductor region and a second-conductivity-type second semiconductor region formed in the first-conductivity-type semiconductor substrate.

背景技術とその問題点 CMOSは、低消費電力、高ノイズ・マージン、広動作電源
電圧範囲、高負荷駆動能力等の種々の利点を有している
ため、今後のVLSIを構成する素子として最も有望視され
ている。このCMOSにおいては、例えば第1図に示すよう
に、n型シリコン基板1中にp+層から成るソース領域2
及びドレイン領域3が形成されている。またn型シリコ
ン基板1のドレイン領域3に隣接する部分にはpウエル
4が形成され、さらにこのpウエル4中にn+層から成る
ソース領域7及びドレイン領域8が形成されている。一
方、n型シリコン基板1上にはSiO2膜から成るゲート絶
縁膜10が形成され、このゲート絶縁膜10の上には多結晶
シリコン膜から成るゲート電極11が形成されている。同
様に、pウエル4の上にはSiO2膜から成るゲート絶縁膜
14が形成され、このゲート絶縁膜14の上には多結晶シリ
コン膜から成るゲート電極15が形成されている。そし
て、上述のゲート電極11、ゲート絶縁膜10、ソース領域
2及びドレイン領域3からpチャネルMOS FET17が構成
されると共に、ゲート電極15、ゲート絶縁膜14、ソース
領域7及びドレイン領域8からnチャネルMOS FET18が
構成され、これらのpチャネルMOS FET17及びnチャネ
ルMOS FET18からCMOSが構成されている。
Background Art and Its Problems CMOS has various advantages such as low power consumption, high noise margin, wide operating power supply voltage range, and high load drive capability, and thus is the most promising element for future VLSI. Is being watched. In this CMOS, for example, as shown in FIG. 1, a source region 2 composed of ap + layer in an n-type silicon substrate 1 is formed.
And the drain region 3 is formed. A p-well 4 is formed in a portion of the n-type silicon substrate 1 adjacent to the drain region 3, and a source region 7 and a drain region 8 made of an n + layer are formed in the p-well 4. On the other hand, a gate insulating film 10 made of a SiO 2 film is formed on the n-type silicon substrate 1, and a gate electrode 11 made of a polycrystalline silicon film is formed on the gate insulating film 10. Similarly, a gate insulating film made of a SiO 2 film is formed on the p-well 4.
14 is formed, and a gate electrode 15 made of a polycrystalline silicon film is formed on the gate insulating film 14. The gate electrode 11, the gate insulating film 10, the source region 2 and the drain region 3 constitute the p-channel MOS FET 17, and the gate electrode 15, the gate insulating film 14, the source region 7 and the drain region 8 form the n-channel. A MOS FET 18 is formed, and a CMOS is composed of these p-channel MOS FET 17 and n-channel MOS FET 18.

上述の第1図に示すCMOSにおいては、例えばドレイン領
域3を構成するp+層と、n型シリコン基板1と、pウエ
ル4と、例えばソース領域7を構成するn+層とがpnpn構
造、即ち寄生サイリスタ構造となっているので、次のよ
うな問題がある。即ち、例えば外部雑音等に起因して生
ずるトリガ電流により上述の寄生サイリスタがターン・
オンし、この結果、電源側から接地側に貫通電流が流れ
てトランジスタを破壊したり、Al配線を溶断したりする
ことがある。なお上述の寄生サイリスタにおける端子A,
K間の電圧VAKとこれらの端子A,K間を流れる電流IAKとの
関係は第2図に示すようになり、この第2図において上
記貫通電流IHは例えば5mA程度である。
In the CMOS shown in FIG. 1 described above, for example, the p + layer forming the drain region 3, the n-type silicon substrate 1, the p well 4, and the n + layer forming the source region 7, for example, have a pnpn structure, That is, since it has a parasitic thyristor structure, it has the following problems. That is, the above-mentioned parasitic thyristor is turned on by the trigger current generated due to external noise or the like.
When the power is turned on, as a result, a through current may flow from the power supply side to the ground side to destroy the transistor or blow the Al wiring. Note that the terminal A in the above-mentioned parasitic thyristor,
The relationship between the voltage V AK between K and the current I AK flowing between these terminals A and K is as shown in FIG. 2, and the through current I H is approximately 5 mA in this FIG.

上述のサイリスタ現象、即ちいわゆるラッチ・アップ
は、例えばドレイン領域3を構成するp+層、n型シリコ
ン基板1及びpウエル4から成る寄生pnpトランジスタ
と、n型シリコン基板1、pウエル4及び例えばソース
領域7を構成するn+層から成る寄生npnトランジスタと
が同時にオンした時に起こることが知られている。この
ため、従来の2μmルール程度のCMOSにおいては、pウ
エル4の接合深さを3〜6μm程度に深くすると共に、
pウエル4の不純物濃度を高めて上述の寄生npnトラン
ジスタのβを小さくし、またpウエル4とドレイン領
域3を構成するp+層との間隔を十分に大きく取ったり、
p型不純物の濃度がpチャネルMOS FET17のソース領域
2及びドレイン領域3よりは低いがpウエル4よりは高
いp+層(破線で示す)をpウエル4の周囲に形成して寄
生pnpトランジスタのβを小さくすることにより、ラ
ッチ・アップを防止していた。しかしながら、1.5μm
ルール程度以下のCMOSにおいては、上述のような方法に
よりラッチ・アップの発生を防止することは難しい。
The above-mentioned thyristor phenomenon, that is, so-called latch-up, is caused by, for example, a parasitic pnp transistor including a p + layer forming the drain region 3, an n-type silicon substrate 1 and a p-well 4, an n-type silicon substrate 1, a p-well 4 and It is known that this occurs when the parasitic npn transistor formed of the n + layer forming the source region 7 is turned on at the same time. Therefore, in the conventional CMOS having a rule of about 2 μm, the junction depth of the p well 4 is increased to about 3 to 6 μm, and
By increasing the impurity concentration of the p-well 4 to reduce β n of the above-mentioned parasitic npn transistor, and by taking a sufficiently large distance between the p-well 4 and the p + layer forming the drain region 3,
A p + layer (shown by a broken line) having a concentration of p-type impurities lower than that of the source region 2 and drain region 3 of the p-channel MOS FET 17 but higher than that of the p-well 4 is formed around the p-well 4 to form a parasitic pnp transistor. Latch-up was prevented by reducing β p . However, 1.5 μm
It is difficult to prevent the latch-up from occurring by the above-mentioned method in the CMOS with the rule or less.

発明の目的 本発明は、上述の問題にかんがみ、従来のCMOSが有する
上述のような欠点を是正した半導体装置を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which the above-described drawbacks of a conventional CMOS are corrected.

発明の概要 本発明に係る半導体装置は、第1導電型の半導体基体中
に形成されている第2導電型の第1の半導体領域(例え
ばpウエル)と、この第2導電型の第1の半導体領域中
に形成されている第1導電型の半導体領域(例えばn+
から成るソース領域及びドレイン領域)と、上記第1導
電型の半導体基体中に形成されている第2導電型の第2
の半導体領域(例えばp+層から成るソース領域及びドレ
イン領域)とをそれぞれ具備する半導体装置(例えばLS
Iを構成するCMOS)において、上記第1導電型の半導体
基体を第1導電型の低抵抗の半導体基板上に形成されて
いる第1導電型のエピタキシャル成長層で構成し、上記
第1導電型の半導体領域と上記第2導電型の第1の半導
体領域との接合よりも深い位置にその不純物濃度のピー
クが位置するように上記第2導電型の第1の半導体領域
を形成し、この第2導電型の第1の半導体領域と上記第
1導電型の低抵抗の半導体基板との間隔が0.5μm以上
にしている。このように構成することによって、第2導
電型の第2の半導体領域と、第1導電型のエピタキシャ
ル成長層と、第2導電型の第1の半導体領域と、第1導
電型の半導体領域とで構成される寄生サイリスタに起因
して生ずるラッチアップ、特に、電源投入時のラッチア
ップを効果的に防止することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION A semiconductor device according to the present invention includes a second conductive type first semiconductor region (for example, a p-well) formed in a first conductive type semiconductor substrate, and a second conductive type first semiconductor region. A first conductivity type semiconductor region (for example, a source region and a drain region formed of an n + layer) formed in the semiconductor region, and a second conductivity type second semiconductor region formed in the first conductivity type semiconductor substrate. Two
Semiconductor device including a semiconductor region (e.g., p + source and drain regions consist of a layer) and the respective (e.g. LS
In the CMOS constituting I), the first conductive type semiconductor substrate is formed of a first conductive type epitaxial growth layer formed on a first conductive type low resistance semiconductor substrate, and The second conductivity type first semiconductor region is formed so that the peak of the impurity concentration is located at a position deeper than the junction between the semiconductor region and the second conductivity type first semiconductor region. The interval between the conductive type first semiconductor region and the first conductive type low resistance semiconductor substrate is 0.5 μm or more. With this configuration, the second conductive type second semiconductor region, the first conductive type epitaxial growth layer, the second conductive type first semiconductor region, and the first conductive type semiconductor region are formed. It is possible to effectively prevent the latch-up caused by the formed parasitic thyristor, particularly the latch-up at the time of power-on.

実施例 以下本発明にかかる半導体装置をLSIを構成するCMOSに
適用した一実施例につき図面を参照しながら説明する。
なお第3A図〜第3G図においては、第1図と同一部分には
同一の符号を付し、必要に応じて説明を省略する。
Embodiment An embodiment in which the semiconductor device according to the present invention is applied to a CMOS forming an LSI will be described below with reference to the drawings.
In FIGS. 3A to 3G, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as necessary.

第3A図に示すように、まず例えば比抵抗が0.01Ωcmの低
抵抗のn型シリコン基板1上に例えば膜厚が2.5μmで
比抵抗が2Ωcmのエピタキシャル成長層21を形成する。
As shown in FIG. 3A, first, an epitaxial growth layer 21 having a film thickness of 2.5 μm and a resistivity of 2 Ωcm is formed on a low-resistance n-type silicon substrate 1 having a resistivity of 0.01 Ωcm.

次に第3B図に示すように、エピタキシャル成長層21の表
面に例えば熱酸化法により膜厚が300ÅのSiO2膜22を形
成した後、このSiO2膜22上に例えばCVD法により例えば
膜厚が1000ÅのSi3N4膜23を被着形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, after the SiO 2 film 22 having a film thickness of 300 Å is formed on the surface of the epitaxial growth layer 21 by, for example, the thermal oxidation method, the SiO 2 film 22 is formed on the SiO 2 film 22 by, for example, the CVD method so that the film thickness is A 1000 Å Si 3 N 4 film 23 is deposited.

次に第3C図に示すように、Si3N4膜23の所定部分をエッ
チング除去して所定形状のSi3N4膜23a,23bを形成する。
次に全面に例えば厚いフォトレジストを塗布し、次いで
このフォトレジストの所定部分を除去して所定形状のフ
ォトレジスト24を形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, predetermined portions of the Si 3 N 4 film 23 are removed by etching to form Si 3 N 4 films 23a and 23b having a predetermined shape.
Next, for example, a thick photoresist is applied to the entire surface, and then a predetermined portion of this photoresist is removed to form a photoresist 24 having a predetermined shape.

次にフォトレジスト24をマスクとして、エピタキシャル
成長層21中にSi3N4膜23a,23b及びSiO2膜22を介してp型
不純物、例えばホウ素Bを例えば加速エネルギー550KeV
でイオン注入することにより、第3D図に示すように、エ
ピタキシャル成長層21中にpウエル4を形成する。なお
pウエル4における不純物濃度のピークはpウエル4の
下部に位置しているため、pウエル4の下部の両端には
突起部4a,4bが形成されている。
Next, using the photoresist 24 as a mask, a p-type impurity such as boron B is accelerated in the epitaxial growth layer 21 through the Si 3 N 4 films 23a and 23b and the SiO 2 film 22, for example, at an acceleration energy of 550 KeV.
As shown in FIG. 3D, the p well 4 is formed in the epitaxial growth layer 21 by ion implantation. Since the peak of the impurity concentration in the p-well 4 is located in the lower part of the p-well 4, the protrusions 4a and 4b are formed at both ends of the lower part of the p-well 4.

次にフォトレジスト24を除去した後、第3E図に示すよう
に、p型不純物、例えばB(ドーズ量は例えば5×1013
cm-2)と、N型不純物、例えばP(ドーズ量は例えば1.
5×1012cm-2)とをSiO2膜22を介してエピタキシャル成
長層21中にそれぞれイオン注入する(エピタキシャル成
長層21中のBをoで、Pを・でそれぞれ表す)。
Next, after removing the photoresist 24, as shown in FIG. 3E, p-type impurities such as B (dose amount is 5 × 10 13
cm -2 ) and N-type impurities such as P (dose amount is 1.
5 × 10 12 cm −2 ) is ion-implanted into the epitaxial growth layer 21 through the SiO 2 film 22 (B in the epitaxial growth layer 21 is represented by o and P is represented by ·).

次にSi3N4膜23a,23bを酸化マスクとしてエピタキシャル
成長層21を熱酸化することにより、第3F図に示すよう
に、SiO2膜22に連なる厚いSiO2膜25(フイールド酸化
膜)を形成する。またこの熱酸化の際には、第3E図に示
す工程においてエピタキシャル成長層21中にイオン注入
されたP,Bが深さ方向に拡散されてSiO2膜25の下方にチ
ャネル・ストッパ26,27が形成されると共にpウエル4
がアニールされる。
Next, the epitaxial growth layer 21 is thermally oxidized using the Si 3 N 4 films 23a and 23b as an oxidation mask to form a thick SiO 2 film 25 (field oxide film) continuous with the SiO 2 film 22 as shown in FIG. 3F. To do. Further, during this thermal oxidation, P and B ion-implanted in the epitaxial growth layer 21 in the step shown in FIG. 3E are diffused in the depth direction to form channel stoppers 26 and 27 below the SiO 2 film 25. Formed and p-well 4
Are annealed.

次にSi3N4膜23a,23bをエッチング除去した後、第3G図に
示すように、SiO2膜22上に多結晶シリコン膜から成るゲ
ート電極11,15を形成する。次にゲート電極11をマスク
としてSiO2膜25aとSiO2膜25bとの間におけるエピタキシ
ャル成長層21にSiO2膜22を介してp型不純物、例えばB
を高濃度にイオン注入することによりp+層から成るソー
ス領域2及びドレイン領域3を形成すると共に、ゲート
電極15をマスクとしてSiO2膜25bとSiO2膜25cとの間にお
けるpウエル4にSiO2膜22を介してn型不純物、例えば
Asをイオン注入することによりn+層から成るソース領域
7及びドレイン領域8を形成する。このようにして、p
チャネルMOS FET17とnチャネルMOS FET18とから成るCM
OSが完成される。なおpウエル4の接合深さは約1.5μ
mであり、またpウエル4とn型シリコン基板1との間
隔xは約1μmである。
Next, after removing the Si 3 N 4 films 23a and 23b by etching, as shown in FIG. 3G, the gate electrodes 11 and 15 made of a polycrystalline silicon film are formed on the SiO 2 film 22. Next, using the gate electrode 11 as a mask, a p-type impurity such as B is formed on the epitaxial growth layer 21 between the SiO 2 film 25a and the SiO 2 film 25b via the SiO 2 film 22.
Source region 2 and drain region 3 made of p + layers are formed by high-concentration ion implantation, and the p-well 4 between the SiO 2 film 25b and the SiO 2 film 25c is covered with SiO 2 film 25b using the gate electrode 15 as a mask. n-type impurity via the 2 film 22, for example,
By ion-implanting As, a source region 7 and a drain region 8 made of an n + layer are formed. In this way, p
CM consisting of channel MOS FET17 and n-channel MOS FET18
OS is completed. The junction depth of p-well 4 is about 1.5μ.
m, and the distance x between the p-well 4 and the n-type silicon substrate 1 is about 1 μm.

上述の第3G図に示すCMOSにおける矢印A方向に不純物濃
度分布を第4図に示す。この第4図から明らかなよう
に、pウエル4の不純物濃度のピークはエピタキシャル
成長層21の深い部分に位置しており、このような不純物
濃度分布を有するpウエル4はretrograde wellと称さ
れている。
FIG. 4 shows the impurity concentration distribution in the direction of arrow A in the CMOS shown in FIG. 3G. As is clear from FIG. 4, the peak of the impurity concentration of the p-well 4 is located in the deep portion of the epitaxial growth layer 21, and the p-well 4 having such an impurity concentration distribution is called retrograde well. .

上述の実施例により製造された第3G図に示すCMOSにつ
き、第2図と同様にVAKとIAKとの関係を調べて貫通電流
IHを求めた所、IH∞であった。このことから、第3G図
に示すCMOSにおいては、ラッチ・アップが殆ど完全に防
止されていることがわかる。このようにラッチ・アップ
が防止されるのは、第1にBを550KeVと極めて高い加速
エネルギーでイオン注入することにより、第4図に示す
ようにpウエル4をretrograde well構造として寄生npn
トランジスタのβを極めて小さくすることができたか
らである。また第2に、0.01Ωcmと極めて低抵抗のn型
シリコン基板1上に形成されたエピタキシャル成長層21
にCMOSを形成しているため、抵抗Rs(第3G図参照)が大
幅に低減され、従ってIRS×Rs<0.6(V)(IRS:Rsを流
れる電流)となって寄生pnpトランジスタに正帰還がか
からなくなったからである。
With respect to the CMOS shown in FIG. 3G manufactured by the above-described embodiment, the relation between V AK and I AK is examined in the same manner as in FIG.
When I H was obtained, it was I H ∞. From this, it is understood that latch-up is almost completely prevented in the CMOS shown in FIG. 3G. The latch-up is thus prevented by first implanting B with an extremely high accelerating energy of 550 KeV so that the p well 4 has a retrograde well structure as shown in FIG.
This is because β n of the transistor could be made extremely small. Secondly, the epitaxial growth layer 21 formed on the n-type silicon substrate 1 having an extremely low resistance of 0.01 Ωcm 21.
Since the CMOS is formed in the resistor, the resistance Rs (see Fig. 3G) is greatly reduced, and therefore I RS × Rs <0.6 (V) (I RS : current flowing through Rs), which is positive to the parasitic pnp transistor. This is because there is no return.

またCMOSの従来の製造方法においては、エピタキシャル
成長層21にまず比較的低エネルギーでBをイオン注入し
た後、例えば1200℃程度の高温で所定時間熱処理(ドラ
イブイン拡散)を行うことにより所要の接合深さのpウ
エル4を形成しているため、上記熱処理の際にBが横方
向に例えば1.5〜3μm程度拡散し、このためpウエル
4の平面的な大きさを小さくするのが難しかった。これ
に対して,本実施例によれば、Bの高エネルギーイオン
注入により所望の接合深さを有するpウエル4を形成す
ることができるので、pウエル4を所要の接合深さとす
るために従来のように高温で長時間の熱処理を行う必要
がない。このためBの横方向の拡散が実質的に0とな
り、従ってpウエル4の平面的な大きさを従来に比べて
極めて小さくすることができるので、CMOSの微細化が可
能である。
In the conventional CMOS manufacturing method, B is ion-implanted into the epitaxial growth layer 21 at a relatively low energy, and then heat treatment (drive-in diffusion) is performed at a high temperature of, for example, 1200 ° C. for a predetermined time to obtain a desired junction depth. Since the p-well 4 is formed, the B diffuses laterally by, for example, about 1.5 to 3 μm during the heat treatment, which makes it difficult to reduce the planar size of the p-well 4. On the other hand, according to the present embodiment, since the p well 4 having a desired junction depth can be formed by the high energy ion implantation of B, the p well 4 is required to have a required junction depth. There is no need to perform heat treatment at high temperature for a long time. For this reason, the lateral diffusion of B becomes substantially zero, and therefore the planar size of the p-well 4 can be made extremely small as compared with the conventional one, so that the CMOS can be miniaturized.

さらに上述の実施例によれば、次のような利点がある。
即ち、pウエル4とエピタキシャル成長層21との間の容
量Cjが大きいとCMOSの電源投入時にラッチ・アップが起
きやすくなるためCjは小さい程良いが、上述の実施例に
おいてはpウエル4とn型シリコン基板1との間隔x
(第3G図参照)を約1.0μmに選定しているため第5図
に示すようにCjは極めて小さく、殆どバルクの値と等し
い。このため、特に電源投入時におけるラッチ・アップ
の発生を効果的に防止することができる。なおpウエル
4とエピタキシャル成長層21との間の耐圧は約15V程度
であり、実用上全く問題がない。さらに、pウエル4が
retrograde wellであるので、第4図からも明らかなよ
うに、nチャネルMOS FET18のソース領域7及びドレイ
ン領域8との接合部におけるpウエル4の不純物濃度
が、通常のウエルに比べて低い。このため、この接合部
において空乏層が伸び易く、接合容量が小さいので、高
速化にも適している。
Further, according to the above embodiment, there are the following advantages.
That is, if the capacitance C j between the p-well 4 and the epitaxial growth layer 21 is large, latch-up is likely to occur when the CMOS power is turned on, so the smaller C j is, the better it is. Distance x from n-type silicon substrate 1
(See FIG. 3G) is selected to be about 1.0 μm, so that C j is extremely small as shown in FIG. 5, and is almost equal to the bulk value. Therefore, it is possible to effectively prevent the occurrence of latch-up especially when the power is turned on. The breakdown voltage between the p-well 4 and the epitaxial growth layer 21 is about 15 V, which is practically no problem. Furthermore, p-well 4
Since it is a retrograde well, as is apparent from FIG. 4, the impurity concentration of the p well 4 at the junction with the source region 7 and the drain region 8 of the n-channel MOS FET 18 is lower than that of a normal well. Therefore, the depletion layer easily extends at this junction and the junction capacitance is small, which is suitable for speeding up.

本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく種々の変形が可能である。例え
ば、上述の実施例においては、pウエル4を形成するた
めのBのイオン注入時の加速エネルギーを550KeVとした
が、ソース領域7及びドレイン領域8とpウエル4との
接合によりも深い位置に不純物濃度のピークが位置すれ
ば必要に応じて加速エネルギーを変更することが可能で
ある。またn型シリコン基板1の比抵抗も上述の実施例
で用いた値に限定されるものではないが、比抵抗が大き
いとRsを低減することが難しいので、例えば0.1Ωcm以
下とするのが好ましい。同様にエピタキシャル成長層21
の膜厚及び比抵抗も上述の実施例で用いた値に限定され
るものではないが、膜厚が大きすぎると膜の結晶性が悪
くなったり、膜の成長時に突起が生じたりするばかりで
なく、膜の形成に要する費用が高くなるので、膜厚は5
μm以下とするのが好ましい。またpウエル4とn型シ
リコン基板1との間隔xも必要に応じて変更可能である
が、xが小さすぎるとCjが大きいので、xは0.5μm以
上であるのが好ましい。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the acceleration energy at the time of ion implantation of B for forming the p well 4 is 550 KeV, but it is deeper than the junction between the source region 7 and the drain region 8 and the p well 4. If the peak of the impurity concentration is located, the acceleration energy can be changed as necessary. Also, the specific resistance of the n-type silicon substrate 1 is not limited to the value used in the above-mentioned embodiment, but it is difficult to reduce Rs when the specific resistance is large, so it is preferable to set it to, for example, 0.1 Ωcm or less. . Similarly, the epitaxial growth layer 21
The film thickness and the specific resistance of the film are not limited to the values used in the above-mentioned examples, but if the film thickness is too large, the crystallinity of the film deteriorates, and projections are generated during the growth of the film. Since the cost required for film formation is high, the film thickness is 5
It is preferable that the thickness is μm or less. The distance x between the p-well 4 and the n-type silicon substrate 1 can be changed as necessary, but since x is too small, C j is large, so x is preferably 0.5 μm or more.

なお上述の実施例においてはpウエル4を形成したが、
第3G図に示すCMOSの各部の導電型を全て逆にして、nウ
エル構造とすることも可能である。
Although the p-well 4 is formed in the above embodiment,
It is also possible to reverse the conductivity type of each part of the CMOS shown in FIG. 3G to form an n-well structure.

発明の効果 本発明に係る半導体装置によれば、第1導電型の半導体
基体を第1導電型の低抵抗の半導体基板上に形成されて
いる第1導電型のエピタキシャル成長層で構成し、上記
第1導電型の半導体領域と上記第2導電型の第1の半導
体領域との接合よりも深い位置にその不純物濃度のピー
クが位置するように上記第2導電型の第1の半導体領域
を形成し、この第2導電型の第1の半導体領域と上記第
1導電型の低抵抗の半導体基板との間隔を0.5μm以上
にしているので、第2導電型の第2の半導体領域と、第
1導電型のエピタキシャル成長層と、第2導電型の第1
の半導体領域と、第1導電型の半導体領域とで構成され
る寄生サイリスタに起因して生ずるラッチアップ、特
に、電源投入時のラッチアップを効果的に防止すること
ができる。
According to the semiconductor device of the present invention, the first-conductivity-type semiconductor substrate is formed of the first-conductivity-type epitaxial growth layer formed on the first-conductivity-type low-resistance semiconductor substrate. The second conductivity type first semiconductor region is formed so that the peak of the impurity concentration is located at a position deeper than the junction between the first conductivity type semiconductor region and the second conductivity type first semiconductor region. Since the distance between the second conductive type first semiconductor region and the first conductive type low resistance semiconductor substrate is 0.5 μm or more, the second conductive type second semiconductor region and the first conductive region A conductive type epitaxial growth layer and a second conductive type first
It is possible to effectively prevent the latch-up caused by the parasitic thyristor composed of the semiconductor region of (1) and the semiconductor region of the first conductivity type, in particular, the latch-up when the power is turned on.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はLSIを構成する従来のCMOSの構造を示す断面
図、第2図は寄生サイリスタのVAKとIAKとの関係を示す
グラフ、第3A図〜第3G図は本発明に係る半導体装置の一
実施例としてのLSIを構成するCMOSの製造方法の一例を
工程順に示す断面図、第4図は第3G図の矢印A方向の不
純物濃度分布を示すグラフ、第5図は第3G図のpウエル
とn型シリコン基板との間隔xをパラメータとしてこれ
らの間に印加される電圧VとCjとの関係を示すグラフで
ある。 なお図面に用いた符号において、 2……ソース領域 (第2導電型の第2の半導体領域) 3……ドレイン領域 (第2導電型の第2の半導体領域) 4……pウエル (第2導電型の第1の半導体領域) 7……ソース領域 (第1導電型の半導体領域) 8……ドレイン領域 (第1導電型の半導体領域) 10,14……ゲート絶縁膜 11,15,22……ゲート電極 17……pチャネルMOS FET 18……nチャネルMOS FET 21……エピタキシャル成長層 である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a conventional CMOS constituting an LSI, FIG. 2 is a graph showing the relationship between V AK and I AK of a parasitic thyristor, and FIGS. 3A to 3G are semiconductors according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a method of manufacturing a CMOS constituting an LSI as an embodiment of the apparatus in the order of steps, FIG. 4 is a graph showing an impurity concentration distribution in the direction of arrow A in FIG. 3G, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the voltage V and C j applied between the p-well and the n-type silicon substrate with the distance x between them as a parameter. In the reference numerals used in the drawings, 2 ... source region (second conductivity type second semiconductor region) 3 ... drain region (second conductivity type second semiconductor region) 4 ... p well (second Conductive type first semiconductor region) 7 ... Source region (first conductive type semiconductor region) 8 ... Drain region (first conductive type semiconductor region) 10,14 ...... Gate insulating film 11,15,22 ...... Gate electrode 17 …… p channel MOS FET 18 …… n channel MOS FET 21 …… Epitaxial growth layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型の半導体基体中に形成されてい
る第2導電型の第1の半導体領域と、この第2導電型の
第1の半導体領域中に形成されている第1導電型の半導
体領域と、上記第1導電型の半導体基体中に形成されて
いる第2導電型の第2の半導体領域とをそれぞれ具備す
る半導体装置において、 上記第1導電型の半導体基体を第1導電型の低抵抗の半
導体基板上に形成されている第1導電型のエピタキシャ
ル成長層で構成し、 上記第1導電型の半導体領域と上記第2導電型の第1の
半導体領域との接合よりも深い位置にその不純物濃度の
ピークが位置するように上記第2導電型の第1の半導体
領域を形成し、 この第2導電型の第1の半導体領域と上記第1導電型の
低抵抗の半導体基板との間隔が0.5μm以上であること
を特徴とする半導体装置。
1. A first conductivity type semiconductor region formed in a first conductivity type semiconductor substrate, and a first conductivity type formed in the second conductivity type first semiconductor region. A semiconductor device having a first conductivity type semiconductor region and a second conductivity type second semiconductor region formed in the first conductivity type semiconductor substrate. A first conductivity type epitaxial growth layer formed on a conductivity type low resistance semiconductor substrate, and more than a junction between the first conductivity type semiconductor region and the second conductivity type first semiconductor region. The second conductivity type first semiconductor region is formed so that the peak of the impurity concentration is located at a deep position, and the second conductivity type first semiconductor region and the first conductivity type low resistance semiconductor are formed. It is characterized in that the distance from the substrate is 0.5 μm or more Conductor device.
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