專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體集成電路器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路器件，并且特別涉及一種半導(dǎo)體集成電路器件，它包括有置于一所謂絕緣體基外延硅(SOI)基片上的N和P溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其提高了電子元件的集成水平。
互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)門(mén)海(SOG)陣列是典型的一種已知專(zhuān)用集成電路(ASIC)。


圖1是一種互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體門(mén)海陣列的常規(guī)線路工藝圖，它包括圖19所示的一雙輸入“與非”門(mén)(NAND)電路的邏輯塊。圖2和圖3分別是沿圖1中II-II和III-III線的剖面圖。
在圖1中，四個(gè)基本單元1203在水平方向上排成一行，以使元件1203相鄰的兩個(gè)元件有交疊或共用的邊界。四個(gè)元件1203中的任何一個(gè)呈其相鄰另一個(gè)元件的鏡像。盡管除這四個(gè)基本單元1203外，此線路結(jié)構(gòu)還包括許多基本單元，但為了簡(jiǎn)化它們?cè)诖宋达@示出。
第一長(zhǎng)方形區(qū)1201和第二長(zhǎng)方形區(qū)1202是分離地形成的，并且是由位于這些1201和1202區(qū)之間的一隔離區(qū)1200電隔離開(kāi)的。第一區(qū)1201包括P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它們沿1201區(qū)縱軸在水平方向上排成一行。第二區(qū)1202包括N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它們沿1202區(qū)縱軸呈水平方向排成一行。
在每個(gè)基本單元1203中，形成三個(gè)P+型長(zhǎng)方形擴(kuò)散區(qū)(即，P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極/漏極區(qū))，在第一區(qū)1201中在水平方向上排成一行。形成三個(gè)N+型長(zhǎng)方形擴(kuò)散區(qū)(即，N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極/漏極區(qū))，在第二區(qū)1202中水平方向上排成一行。形成兩個(gè)線性多晶硅柵電極，在沿垂直方向上排成一行，與第一區(qū)1201和第二區(qū)1202交疊。形成N+型長(zhǎng)方形接觸區(qū)的內(nèi)半部分，與P+型擴(kuò)散區(qū)排成一行。形成長(zhǎng)方形接觸區(qū)的P+型內(nèi)半部分，與N+型擴(kuò)散區(qū)排成一行。這兩個(gè)接觸區(qū)位于與相鄰基本單元1203的共用邊界交疊之處。
在圖1、2和3中，僅使用基本單元1203中的第二個(gè)(它緊靠著位于左手邊的第一個(gè)元件)，構(gòu)建了一圖19所示的雙輸入“與非”門(mén)電路。
在第二個(gè)基本單元1203中，P+型源極/漏極區(qū)1206a及1206b和相應(yīng)柵電極1208a構(gòu)成在第一區(qū)1201中形成的一個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)1206b及1206c和相應(yīng)柵電極1208b構(gòu)成在第一區(qū)1201中形成的另一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這兩個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管通過(guò)共用源極/漏極區(qū)1206b彼此電連接的。
與此類(lèi)似，N+型源極/漏極區(qū)1207a和1207b以及相應(yīng)柵電極1208a構(gòu)成了在第二區(qū)1202中形成的一個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)1207b和1207c以及相應(yīng)柵電極1208b構(gòu)成在第二區(qū)1202中形成的另一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這兩個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管通過(guò)共用源極/漏極區(qū)1207b彼此電連接的。
在第三個(gè)單元1203中，P+型源極/漏極區(qū)1206d和1206e以及相應(yīng)的柵電極1208c構(gòu)成了在第一區(qū)1201中形成的一個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)1206e和1206f以及相應(yīng)的柵電極1208d構(gòu)成在第一區(qū)1201中形成的另一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這兩個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管通過(guò)共用源極/漏極區(qū)1206e彼此電連接的。
與此類(lèi)似，N+型源極/漏極區(qū)1207d和1207e以及相應(yīng)的柵電極1208c構(gòu)成了在第二區(qū)1202中形成的一個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)1207e和1207f以及相應(yīng)的柵電極1208d構(gòu)成了在第二區(qū)1202中形成的另一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這兩個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管通過(guò)共用源極/漏極區(qū)1207e彼此電連接的。
在第四個(gè)單元1203中，P+型源極/漏極區(qū)1206g和1206h以及相應(yīng)的柵電極1208e構(gòu)成了在第一區(qū)1201中形成的一個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)1206h和1206i以及相應(yīng)的柵電極1208f構(gòu)成了在第一區(qū)1201中形成的另一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這兩個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管通過(guò)共用源極/漏極區(qū)1206h彼此電連接的。
與此類(lèi)似，N+型源極/漏極區(qū)1207g和1207h以及相應(yīng)的柵電極1208e構(gòu)成了在第二區(qū)1202中形成的一個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)1207h和1207i以及相應(yīng)的柵電極1208f構(gòu)成了在第二區(qū)1202中形成的另一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這兩個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管通過(guò)共用源極/漏極區(qū)1207h彼此電連接的。
在第一和第二基本單元1203的共用邊界上，N+型接觸區(qū)1204a和P+型接觸區(qū)1205a是在第一區(qū)1201和第二區(qū)1202分別形成的。
供給電源電壓或電勢(shì)VDD的線性電源線1211是在第一區(qū)1201上形成的，沿第一區(qū)1201的縱軸在水平方向上擴(kuò)展。電源線1211與P+型源極/漏極區(qū)1206a和1206c以及N+型接觸區(qū)1204a和1204b，是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210電連接的。
供給地電壓或電勢(shì)的線性地線1212是在第二區(qū)1202上形成的，沿第二區(qū)1202的縱軸在水平方向上擴(kuò)展，地線1212平行于電源線1211。地線1212與N+型擴(kuò)散區(qū)1207c以及P+型接觸區(qū)1205a和1205b，是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210電連接的。
金屬接線1213是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210與多晶硅柵電極1208a相連接。接線1213是與圖19中的雙輸入“與非”電路的第一輸入端(未顯示出)電連接的，第一輸入信號(hào)A01輸入于此。
金屬接線1214是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210與多晶硅柵電極1208b相連接。接線1214是與圖19中的雙輸入“與非”電路的第二輸入端(未顯示出)電連接的，第二輸入信號(hào)A02輸入于此。
金屬接線1215是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210，分別與P+型源極/漏極區(qū)1206b和 N+型源極/漏極區(qū)1207a相連接。接線1215是與圖19中的雙輸入“與非”電路的一個(gè)輸出端(未顯示出)電連接的，輸出信號(hào)X由此輸出。
如圖2和3所示，N型阱1302和P型阱1303是在P型單晶硅基片303表面區(qū)中形成。其中形成有P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第一區(qū)1201是位于N型阱1302中。其中形成有N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第二區(qū)1202是位于P型阱1303中。
電源電壓和電勢(shì)VDD是通過(guò)N+型接觸區(qū)1204a和1204b，施加于N型阱1302上。地電壓和電勢(shì)是通過(guò)P+型接觸區(qū)1205a和1205b，施加于P型阱1303上。
每個(gè)基本單元1203是由在基片303表面上形成的隔離氧化物1601電隔離的。每個(gè)接觸區(qū)1204a、1204b、1205a和1205b是由隔離氧化物1601隔離的。
如圖2和3所示，為了降低電阻，每個(gè)柵電極的表面區(qū)1301、每個(gè)源極/漏極區(qū)、以及每個(gè)接觸區(qū)是由硅化物制成的。換句話說(shuō)，每個(gè)柵電極的表面、每個(gè)源極/漏極區(qū)、以及每個(gè)接觸區(qū)都分別覆蓋有硅化物層1301。
參考數(shù)1602表示每個(gè)N和P型溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電介質(zhì)。電介質(zhì)1602的較低部分用作柵絕緣體，其一對(duì)側(cè)翼是用作側(cè)壁隔片。
參考數(shù)1603表示一層間電介質(zhì)層，其是覆蓋于硅化物層1301和未被覆蓋的電介質(zhì)1602及隔離氧化物1601上形成的。電源線1211、地線1212和金屬接線1213、1214、及1215是位于層間電介質(zhì)層1603上。
圖1、2和3中使用體半導(dǎo)體基片的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體門(mén)海陣列的如上所述的線路結(jié)構(gòu)中，在第一區(qū)1201和第二區(qū)1202(即N型阱1302和P型阱1303)之間需要形成隔離區(qū)1200，以達(dá)到電隔離P型阱1303和N型阱1302的目的。
并且，因?yàn)殡娫措妱?shì)VDD是通過(guò)相應(yīng)的接觸孔1210，施加于P+型源極/漏極區(qū)1206a和1206c上，使用這些區(qū)域1206a和1206c的兩個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是平行相接的。P+型擴(kuò)散區(qū)1206a和1206c用作各自P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極區(qū)。P+型擴(kuò)散區(qū)1206b用作那些P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的共漏極區(qū)。
同樣，因?yàn)榈仉妱?shì)是通過(guò)相應(yīng)的接觸孔1210，施加于N+型源極/漏極區(qū)1207c上，使用這些區(qū)域1207c和1207b的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是與使用N+型源極/漏極區(qū)1207a和1207b的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管串聯(lián)。N+型擴(kuò)散區(qū)1207c用作相應(yīng)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極區(qū)，N+型擴(kuò)散區(qū)1207a用作相應(yīng)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極區(qū)，且N+型擴(kuò)散區(qū)1207b用作這兩個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極區(qū)。
P+型擴(kuò)散區(qū)1206b是由金屬接線1215，與N+型擴(kuò)散區(qū)1207a電連接。接線1213和1214是分別與圖19中的雙輸入“與非”電路的第一和第二輸入端電連接的。
因此，采用圖1、2和3所示常規(guī)線路中的基本單元1203之一，形成雙輸入“與非”電路。這在門(mén)海(SOG)排列中是常見(jiàn)的。
往往采用基本單元1203之一，形成一雙輸入“或非”(NOR)電路，以取代雙輸入“與非”電路。
如同圖1、2和3所示常規(guī)線路，一個(gè)門(mén)海(S0G)排列的一典型基本單元具有能實(shí)現(xiàn)一雙輸入“與非”和雙輸入“或非”電路的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的線路結(jié)構(gòu)。
同樣，在幾乎所有采用體半導(dǎo)體和標(biāo)準(zhǔn)單元的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)門(mén)海(SOG)陣列中，電源線和地線平行地排列，且P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是沿電源線和地線排列。P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是平行于電源線和地線擴(kuò)展排成一列，N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是與其平行擴(kuò)展排成另一列。P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管排在同一列是很少見(jiàn)的。這是因?yàn)橐韵碌脑颉?br> 為了采用體互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管排在同一列，有必要在相鄰金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管間形成隔離區(qū)。這就使得在幾乎所有互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體電路中的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管和其它電子元件的集成水平下降。
圖4顯示了互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)門(mén)海(SOG)陣列的另一種常規(guī)線路圖，其中包括一個(gè)圖6所示的2-1選擇電路的邏輯塊。除金屬接線的圖案和接觸孔的位置不同外，這一線路圖和其剖面圖與圖1、2和3相同。所以，在此為了簡(jiǎn)化描述，省略了對(duì)相同的線路和構(gòu)造的解釋?zhuān)皇菍⑾嗤膮⒖挤?hào)標(biāo)在圖4中相同或相應(yīng)的零件或元件上。
圖4中電源線1211是通過(guò)相應(yīng)的接觸孔1210，分別與在第一區(qū)1201中的N+型接觸區(qū)1204a和1204b以及P+型源極/漏極區(qū)1206b和1206h電連接。地線1212是通過(guò)相應(yīng)的接觸孔1210，分別與位于第二區(qū)1202中的P+型接觸區(qū)1205a和1205b以及N+型源極/漏極區(qū)1207b和1207h電連接。
金屬接線1402是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210將與多晶硅柵電極1208f連接而形成的。接線1402是與圖6所示2-1選擇電路的第一輸入端(未顯示出)電連接，第一輸入信號(hào)A0輸入于此。
金屬接線1403是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210，將與多晶硅柵電極1208e連接而形成的。接線1403是與圖6所示2-1選擇電路的第二輸入端(未顯示出)電連接，第二輸入信號(hào)B0輸入于此。
金屬接線1404是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210，將與多晶硅柵電極1208a連接而形成的。接線1404是與圖6所示2-1選擇電路的第三輸入端(未顯示出)電連接，選擇信號(hào)S輸入于此。接線1404還與多晶硅柵電極1208d相連。
金屬接線1405是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210，將P+型和N+型源極/漏極區(qū)1206c和1207c互連而形成的。接線1405是與圖6所示2-1選擇電路的輸出端(未顯示出)電連接，輸出信號(hào)X由此輸出。
金屬接線1420是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210，將P+型源極/漏極區(qū)1206i和N+型源極/漏極區(qū)1207i及1207d互連而形成的。
金屬接線1421是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210，將P+型源極/漏極區(qū)1206d及1206g和N正型源極/漏極區(qū)1207g及1207f互連而形成的。
金屬接線1422是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210，將P+型源極/漏極區(qū)1206e、N+型源極/漏極區(qū)1207e和柵電極1208b互連而形成的。
金屬接線1423是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210，將P+型源極/漏極區(qū)1206f和N+型源極/漏極區(qū)1207d互連而形成的。
金屬接線1425是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1210，將P+型源極/漏極區(qū)1206a和N+型源極/漏極區(qū)1207a互連而形成的。
金屬接線1424是通過(guò)相應(yīng)接觸孔1401，將柵電極1208c和接線1425互連而形成的。如此，柵電極1208c是通過(guò)接線1424和1425，與P+型源極/漏極區(qū)1206a和N+型源極/漏極區(qū)1207a電連接。
僅有接線1424位于第二布線層中，而其余接線1420、1421、1422、1423及1425和電源線1211及地線1212是位于第一布線層中。第一布線層是位于圖2和3所示層間電介質(zhì)層1603上。第二布線層是通過(guò)在層間電介質(zhì)層1603上形成的另一層間電介質(zhì)層(未顯示出)，位于第一布線層之上。
由P+型源極/漏極區(qū)1206h及1206i和柵電極1208f形成的P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及由N+型源極/漏極區(qū)1207h及1207i和相同的柵電極1208f形成的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，構(gòu)成了圖6中2-1選擇電路的反相器205a。
由P+型源極/漏極區(qū)1206g及1206h和柵電極1208e形成的P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及由N+型源極/漏極區(qū)1207g及1207h和相同的柵電極1208e形成的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，構(gòu)成了圖6中2-1選擇電路的反相器205b。
由P+型源極/漏極區(qū)1206a及1206b和柵電極1208a形成的P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及由N+型源極/漏極區(qū)1207a及1207b和相同的柵電極1208a形成的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，構(gòu)成了圖6中2-1選擇電路的反相器205c。
由P+型源極/漏極區(qū)1206b及1206c和柵電極1208b形成的P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及由N+型源極/漏極區(qū)1207b及1207c和相同的柵電極1208b形成的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，構(gòu)成了圖6中2-1選擇電路的反相器205d。
通過(guò)接線1420，將反相輸入信號(hào)A0發(fā)送至N+型源極/漏極區(qū)1207d。通過(guò)接線1423，將反相輸入信號(hào)A0再發(fā)送至P+型源極/漏極區(qū)1206f。通過(guò)接線1421，將反相輸入信號(hào)B0發(fā)送至N+型源極/漏極區(qū)1207f和P+型源極/漏極區(qū)1206d。P+型源極/漏極區(qū)1206e和N+型源極/漏極區(qū)1207e是通過(guò)接線1422，彼此電連接。
因此，使用柵電極1208c的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成了圖6中2-1選擇電路的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳輸門(mén)206a。使用柵電極1208d的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成了其另一互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳輸門(mén)206b。
選擇信號(hào)S通過(guò)接線1404，輸入到柵電極1208d。反相選擇信號(hào)S通過(guò)接線1424和1425，輸入到柵電極1208c。
接線1422與用作反相器205d輸入端的柵電極1208d電連接，第一傳輸門(mén)206a和第二傳輸門(mén)206b的輸出信號(hào)通過(guò)接線1422。反相器205d的被反相的輸入信號(hào)是由其輸出端，作為輸出信號(hào)X輸出的。
近年來(lái)，為了提高操作速度、降低能源消耗及由減少電子元件數(shù)量來(lái)減小芯片面積，實(shí)際上已經(jīng)在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體邏輯大規(guī)模集成電路(LSI)中使用了旁路晶體管邏輯電路。
旁路晶體管邏輯集成電路的基本構(gòu)造是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳輸門(mén)電路和2-1選擇電路。2-1選擇電路是由兩個(gè)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳輸門(mén)電路形成的。2-1選擇電路通常也用于鎖存器或雙穩(wěn)觸發(fā)電路中。
然而，當(dāng)2-1選擇電路是采用體互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)構(gòu)成時(shí)，金屬接線將占據(jù)比較大面積的單元塊，如圖4所示。結(jié)果降低了宏單元和LSI芯片的集成水平。
圖4顯示了采用體互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)的基本單元門(mén)海排列的線路圖。即使是由常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)單元組成的相同的門(mén)海排列，圖6所示的2-1選擇電路也將占據(jù)與圖4所示的大約相同的芯片面積。
此外，日本未審定專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)6-140630(公開(kāi)于1994年5月)披露了一改進(jìn)的半導(dǎo)體器件，其含有P和N溝道薄膜晶體管(TFT)。在此器件中，P和N溝道薄膜晶體管的源極和漏極組成一P-N結(jié)。通過(guò)變換P-N結(jié)的鄰域?yàn)楣杌?，改進(jìn)了P-N結(jié)的電流和電壓性能。
如上所解釋的，圖1中所示互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體門(mén)海排列的常規(guī)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)線路圖中，P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是平行于電源線1211排成一列，N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是平行于地線1212排成另一列。此列P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是位于第一區(qū)1201或N型阱1302中。此列N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是位于第二區(qū)1202或P型阱1303中。隔離區(qū)1200必須位于N型阱1202和P型阱1203之間。
所以，當(dāng)N和P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極區(qū)是在諸如“與非”門(mén)的輸出節(jié)點(diǎn)等節(jié)點(diǎn)上耦合在一起時(shí)，需要使用金屬接線，這將導(dǎo)致接線所占據(jù)面積的增加。此增加的所占面積限制了宏單元和/或半導(dǎo)體芯片集成水平的提高。
這種集成水平的降低對(duì)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳輸門(mén)電路和/或2-1選擇電路的線路是很明顯的，而它們是旁路晶體管、鎖存器或雙穩(wěn)觸發(fā)電路的基本組成部件。2-1選擇電路是由結(jié)合兩個(gè)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳輸門(mén)電路形成的。
而且，日本未審定專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)6-140630中公開(kāi)的常規(guī)半導(dǎo)體器件中，P-N結(jié)的電流和電壓性能得到改善。但未見(jiàn)公開(kāi)或提及P和N溝道薄膜晶體管的布線和互連。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體集成電路器件，其降低了互連P和N溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管接線的芯片面積。
本發(fā)明的另一目的是提供一種半導(dǎo)體集成電路器件，其提高了P和N溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的集成水平或密度。
從以下描述中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚看到上述目的以及未特別說(shuō)明的其他目的。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面的一種半導(dǎo)體集成電路器件包括有在一絕緣基片上形成的一半導(dǎo)體層。此半導(dǎo)體層具有沿第一方向擴(kuò)展的第一區(qū)，以及沿第一方向擴(kuò)展的第二區(qū)。第一和第二區(qū)是彼此相鄰的。
第一導(dǎo)電型第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在此半導(dǎo)體層的第一區(qū)中形成的。第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管有第一對(duì)源極/漏極區(qū)。
與第一導(dǎo)電型相反之第二導(dǎo)電型的第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在此半導(dǎo)體層的第一區(qū)中形成的。第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管有第二對(duì)源極/漏極區(qū)。此第二對(duì)源極/漏極區(qū)之一是由第一互連擴(kuò)散區(qū)，與第一對(duì)源極/漏極區(qū)之一電連接的。
第一導(dǎo)電型第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在此半導(dǎo)體層的第二區(qū)中形成的。第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管有第三對(duì)源極/漏極區(qū)。此第三對(duì)源極/漏極區(qū)之一是由第二互連擴(kuò)散區(qū)與第二對(duì)源極/漏極區(qū)之一電連接的。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體集成電路器件中，半導(dǎo)體層和絕緣基片構(gòu)成了一所謂的絕緣體基外延硅(SOI)結(jié)構(gòu)。第一和第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管也是在此半導(dǎo)體層的第一區(qū)中形成的，而第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在此半導(dǎo)體層的第二區(qū)中形成。所以，此半導(dǎo)體不需要有隔離區(qū)，以電隔離第一和第二區(qū)。
而且，第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第二對(duì)源極/漏極區(qū)之一和第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第一對(duì)源極/漏極區(qū)之一(它們是不同或相反的導(dǎo)電型)是由第一互連擴(kuò)散區(qū)彼此電連接的。同樣，第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第三對(duì)源極/漏極區(qū)之一和第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第二對(duì)源極/漏極區(qū)之一(它們是不同的或相反的導(dǎo)電型)是由第二互連擴(kuò)散區(qū)彼此電連接的。所以，無(wú)須用接線來(lái)進(jìn)行第一、第二和第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電互連。
因此，互連P和N溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管之接線的芯片面積減小了。這意味著P和N溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的集成水平或密度提高了。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的器件的優(yōu)選實(shí)施方式中，由第一對(duì)源極/漏極區(qū)之一和第二對(duì)源極/漏極區(qū)之一中的至少一個(gè)形成第一互連擴(kuò)散區(qū)，由第二對(duì)源極/漏極區(qū)之一和第三對(duì)源極/漏極區(qū)之一中的至少一個(gè)形成第二互連擴(kuò)散區(qū)。在此情形下，另一優(yōu)點(diǎn)是第一和第二互連擴(kuò)散區(qū)的芯片面積進(jìn)一步降低了。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的器件的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，供給第一電勢(shì)的第一電源線是與第一區(qū)交疊形成的。供給第二電勢(shì)的第二電源線是與第二區(qū)交疊形成的。第一和第二電源線沿第一和第二區(qū)的第一方向擴(kuò)展。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的器件的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一、第二和第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管分別有沿垂直于第一方向的第二方向擴(kuò)展的第一、第二和第三柵電極。第二和第三柵電極是彼此分離且位于相同的線上。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的器件的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在第二區(qū)還設(shè)有第二導(dǎo)電型的第四絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管。第四絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管有第四對(duì)源極/漏極區(qū)。第四對(duì)源極/漏極區(qū)之一是與第三對(duì)源極/漏極區(qū)之一電連接，而該對(duì)第三對(duì)源極/漏極區(qū)與第二互連擴(kuò)散區(qū)不是電連接的。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的器件的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，還設(shè)有第一和第二單位單元。每個(gè)第一和第二單位單元包括第一、第二和第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及第一和第二互連擴(kuò)散區(qū)。第一和第二單位元件的排列以使第二單位單元呈第一單元的鏡像為宜。在此情形下，另一益處是諸如電源線、接觸區(qū)等零件的數(shù)目減小了，因?yàn)槭菍⑵渲糜诘谝缓偷诙挝辉慕缑嫔瞎餐褂玫?。這將進(jìn)一步提高P和N溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的集成水平或密度。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的半導(dǎo)體集成電路器件包括在一絕緣基片上形成的一半導(dǎo)體層、第一導(dǎo)電型的數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管、以及與第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型的數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
此半導(dǎo)體有沿第一方向擴(kuò)展的第一區(qū)，以及沿第一方向擴(kuò)展的第二區(qū)。第一和第二區(qū)是彼此相鄰的。
數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管之一是位于此半導(dǎo)體層的第二區(qū)中。其余數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在第一區(qū)中規(guī)則地排列。
數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管之一是位于此半導(dǎo)體層的第一區(qū)中。其余數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在第二區(qū)中規(guī)則地排列。
數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第二區(qū)中的那一個(gè)有一對(duì)源極/漏極區(qū)，其中之一是由第一互連擴(kuò)散區(qū)，與其余數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中相鄰的一個(gè)的一對(duì)源極/漏極區(qū)之一電連接。
數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第一區(qū)中的那一個(gè)有一對(duì)源極/漏極區(qū)，其中之一是由第二互連擴(kuò)散區(qū)，與其余數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中相鄰的一個(gè)的一對(duì)源極/漏極區(qū)之一電連接。
數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第二區(qū)中的那一個(gè)的一對(duì)源極/漏極區(qū)，是由第三和第四互連擴(kuò)散區(qū)，分別與數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第一區(qū)的那一個(gè)的一對(duì)源極/漏極區(qū)電連接。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的半導(dǎo)體集成電路器件，半導(dǎo)體層和絕緣基片構(gòu)成所謂絕緣體基外延硅結(jié)構(gòu)。數(shù)個(gè)第一和第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管也在半導(dǎo)體層的第一或第二區(qū)中形成。所以，半導(dǎo)體層不需要有隔離區(qū)，以電隔離第一和第二區(qū)。
而且，數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第二區(qū)中的那一個(gè)是由第一互連擴(kuò)散區(qū)，與其余數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中相鄰的那一個(gè)電連接。數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第一區(qū)的那一個(gè)是由第二互連擴(kuò)散區(qū)，與其余數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中相鄰的那一個(gè)電連接。數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第二區(qū)中的那一個(gè)是分別由第三和第四互連擴(kuò)散區(qū)，與數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第一區(qū)的那一個(gè)電連接。
因此，互連P和N溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管之接線的芯片面積減少了。這意味著P和N溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的集成電路水平或密度提高了。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的器件的優(yōu)選實(shí)施方式中，供給第一電勢(shì)的第一電源線是與第一區(qū)交疊形成的。供給第二電勢(shì)的第二電源線是與第二區(qū)交疊形成的。第一和第二電源線沿第一和第二區(qū)的第一方向擴(kuò)展。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的器件的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第二區(qū)的那一個(gè)，以及數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第一區(qū)的那一個(gè)，分別有沿垂直于第一方向的第二方向擴(kuò)展的第一和第二柵電極。第一和第二柵電極是彼此分離且位于相同線上。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的器件的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，還設(shè)有第一和第二單位單元。每個(gè)第一和第二單位單元包括有數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第二區(qū)的那一個(gè)，以及數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于第一區(qū)的那一個(gè)。第一和第二單位單元的排列以使第二單位單元呈第一元件的鏡像為宜。在此情形下，另一優(yōu)點(diǎn)是電源線和/或接觸區(qū)的數(shù)目減小了，這些數(shù)目會(huì)降低P和N溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的接觸水平或密度。
根據(jù)本發(fā)明第一和第二方面的半導(dǎo)體集成電路器件中，當(dāng)集成包括許多CMOS傳輸門(mén)(例如，選擇、鎖存和雙穩(wěn)觸發(fā)電路)的邏輯電路時(shí)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)尤為顯著。
為使本發(fā)明易于實(shí)施，現(xiàn)在將參照附圖進(jìn)行描述。
圖1是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體門(mén)海排列的常規(guī)線路圖，其包括如圖19所示的一雙輸入“與非”電路的一邏輯塊。
圖2是沿圖1的II-II線的剖面圖。
圖3是沿圖1的III-III線的剖面圖。
圖4是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體門(mén)海排列的另一常規(guī)線路圖，其包括如圖6所示的2-1選擇電路的一邏輯塊。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第一種實(shí)施方式的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體門(mén)海排列的線路圖，其包括如圖6所示的2-1選擇電路的一邏輯塊。
圖6是一個(gè)2-1選擇電路的框圖。
圖7是沿圖5的VII-VII線的剖面圖。
圖8是沿圖5的VIII-VIII線的剖面圖。
圖9是沿圖5的IX-IX線的剖面圖。
圖10是沿圖5的X-X線的剖面圖。
圖11是沿圖5的XI-XI線的剖面圖。
圖12是沿圖5的XII-XII線的剖面圖。
圖13是沿圖5的XIII-XIII線的剖面圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方式的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體門(mén)海排列的線路圖，其包括如圖15所示4-1選擇電路的一邏輯塊。
圖15是一個(gè)4-1選擇電路的框圖。
圖16是沿圖14的XVI-XVI線的剖面圖。
圖17是沿圖14的XVII-XVII線的剖面圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明第三種實(shí)施方式的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體門(mén)海排列的線路圖，其包括如圖19所示的雙輸入“與非”電路的一邏輯塊。
圖19是雙輸入“與非”電路的框圖。
圖20是沿圖18的XX-XX線的剖面圖。
圖21是沿圖18的XXI-XXI線的剖面圖。
圖22是根據(jù)本發(fā)明第四種實(shí)施方式的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體門(mén)海排列的線路圖，其包括如圖23所示的鎖存器電路的一邏輯塊。
圖23是一鎖存器電路的框圖。
下面將參照附圖，對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述。第一實(shí)施方式如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明第一種實(shí)施方式的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體門(mén)海排列包括如圖6所示的一個(gè)2-1選擇電路的一邏輯塊。通過(guò)使用有互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳輸門(mén)結(jié)構(gòu)的旁路晶體管，形成該2-1選擇電路。
形成的第一長(zhǎng)方形區(qū)101和第二長(zhǎng)方形102，在其界面或邊界彼此接觸，形成一單位單元。這些101和102區(qū)在界面或邊界上是電連接的。與上述的圖1和4所示的常規(guī)線路圖不同，在這些101和102區(qū)之間無(wú)隔離區(qū)。
盡管此線路包括有在第一區(qū)101和第二區(qū)102周?chē)脑S多絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管區(qū)，但為了簡(jiǎn)化它們?cè)诖宋达@示出。
在第一區(qū)101中，八個(gè)多晶硅柵電極108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g和108h沿101區(qū)的縱軸，按常規(guī)的間隔排列。這些柵電極108a、108b、108c、108d、108e、108f、108g和108h垂直于101區(qū)的縱軸，縱向擴(kuò)展。
在圖5中，四個(gè)柵電極108a、108b、108g和108h，經(jīng)過(guò)第一區(qū)101和第二區(qū)102，從第一區(qū)101的上邊至第二區(qū)102下邊。兩個(gè)柵電極108c和108d僅置于第一區(qū)101中。兩個(gè)柵電極108e和108f僅置于第二區(qū)102中。
在第一區(qū)101中形成七個(gè)P+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)106a、106b、106c、106d、106e、106f和106g，以及兩個(gè)N+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)107h和107i。P+型源極/漏極區(qū)106a和106b位于柵電極108a的兩側(cè)。P+型源極/漏極區(qū)106b和106c位于柵電極108b的兩側(cè)。N+型源極/漏極區(qū)107h和107i位于柵電極108c的兩側(cè)。P+型源極/漏極區(qū)106d和106e位于柵電極108d的兩側(cè)。P+型源極/漏極區(qū)106e和106f位于柵電極108g的兩側(cè)。P+型源極/漏極區(qū)106f和106g位于柵電極108h的兩側(cè)。
在第二區(qū)102中形成七個(gè)N+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)107a、107b、107c、107d、107e、107f和107g，以及兩個(gè)P+型源極/漏極區(qū)106h和106i。N+型源極/漏極區(qū)107a和107b位于柵電極108a的兩側(cè)。N+型源極/漏極區(qū)107b和107c位于柵電極108b的兩側(cè)。P+型源極/漏極區(qū)106h和106i位于柵電極108e的兩側(cè)。N+型源極/漏極區(qū)107d和107e位于柵電極108f的兩側(cè)。N+型源極/漏極區(qū)107e和107f位于柵電極108g的兩側(cè)。N+型源極/漏極區(qū)107f和107g位于柵電極108h的兩側(cè)。
由圖5可見(jiàn)，P+型源極/漏極區(qū)106c和N+型源極/漏極區(qū)107h的界面形成一P-N結(jié)151a。P+型源極/漏極區(qū)106d和N+型源極/漏極區(qū)107i的界面形成一個(gè)P-N結(jié)151b。N+型源極/漏極區(qū)107h和P+型源極/漏極區(qū)106h的界面形成一個(gè)P-N結(jié)152a。N+型源極/漏極區(qū)107i和P+型源極/漏極區(qū)106i的界面形成一個(gè)P-N結(jié)152b。P+型源極/漏極區(qū)106c和N+型源極/漏極區(qū)107c的界面形成一個(gè)P-N結(jié)153a。P+型源極/漏極區(qū)106d和N+型源極/漏極區(qū)107d的界面形成一個(gè)P-N結(jié)153b。N+型源極/漏極區(qū)107c和P+型源極/漏極區(qū)106h的界面形成一個(gè)P-N結(jié)154a。N+型源極/漏極區(qū)107d和P+型源極/漏極區(qū)106i的界面形成一個(gè)P-N結(jié)154b。P+型源極/漏極區(qū)106a和N+型源極/漏極區(qū)107a的界面形成一個(gè)P-N結(jié)155a。P+型源極/漏極區(qū)106e和N+型源極/漏極區(qū)107e的界面形成一個(gè)P-N結(jié)155b。P+型源極/漏極區(qū)106g和N+型源極/漏極區(qū)107g的界面形成一個(gè)P-N結(jié)156。
在第一區(qū)101中P+型源極/漏極區(qū)106a和106b以及相應(yīng)柵電極108a構(gòu)成一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在第一區(qū)101中P+型源極/漏極區(qū)106b和106c以及相應(yīng)柵電極108b構(gòu)成一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這兩個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管共同使用源極/漏極區(qū)106b。
在第二區(qū)102中N+型源極/漏極區(qū)107a和107b以及相應(yīng)柵電極108a構(gòu)成一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在第二區(qū)102中N+型源極/漏極區(qū)107b和107c以及相應(yīng)柵電極108b構(gòu)成一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這兩個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管共同使用源極/漏極區(qū)107b。
P+型源極/漏極區(qū)106a和106b是通過(guò)P-N結(jié)155a和153a，分別與N+型源極/漏極區(qū)107a和107c電連接。
在第一區(qū)101中N+型源極/漏極區(qū)107h和107i以及相應(yīng)柵電極108c構(gòu)成一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在第二區(qū)102中P+型源極/漏極區(qū)106h和106i以及相應(yīng)柵電極108e構(gòu)成一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
N+型源極/漏極區(qū)107h和107i是通過(guò)P-N結(jié)152a和152b，分別與P+型源極/漏極區(qū)106h和106i電連接。此外，N+型源極/漏極區(qū)107h和107i是通過(guò)P-N結(jié)151a和151b，分別與P+型源極/漏極區(qū)106c和106d電連接。P+型源極/漏極區(qū)106h和106i是通過(guò)P-N結(jié)154a和154b，分別與N+型源極/漏極區(qū)107c和107d電連接。
在第一區(qū)101中P+型源極/漏極區(qū)106d和106e以及相應(yīng)柵電極108d構(gòu)成一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在第一區(qū)101中P+型源極/漏極區(qū)106e和106f以及相應(yīng)柵電極108g構(gòu)成一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在第一區(qū)101中P+型源極/漏極區(qū)106f和106g以及相應(yīng)柵電極108h構(gòu)成一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
在第二區(qū)102中N+型源極/漏極區(qū)107d和107e以及相應(yīng)柵電極108f構(gòu)成一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在第二區(qū)102中N+型源極/漏極區(qū)107e和107f以及相應(yīng)柵電極108g構(gòu)成一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
在第二區(qū)102中N+型源極/漏極區(qū)107f和107g以及相應(yīng)柵電極108h構(gòu)成一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
P+型源極/漏極區(qū)106d和106e是通過(guò)P-N結(jié)153b和155b，分別與N+型源極/漏極區(qū)107d和107e電連接。P+型源極/漏極區(qū)106g是通過(guò)P-N結(jié)156，與N正型源極/漏極區(qū)107g電連接。
由于有一長(zhǎng)方形間隔，P+型源極/漏極區(qū)106b與N+型源極/漏極區(qū)107b不是電連接的。由于有一長(zhǎng)方形間隔，P+型源極/漏極區(qū)106f與N+型源極/漏極區(qū)107f不是電連接的。
因此，五個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管和一個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在第一區(qū)101中，沿其縱軸規(guī)則排列。在第一區(qū)101中金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的數(shù)目是六。同樣，五個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管和一個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在第二區(qū)102中，沿其縱軸規(guī)則排列。在第二區(qū)102中金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的數(shù)目是六。所以，在此單位單元中金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的總數(shù)是十二。
供給電源電壓或電勢(shì)VDD的線性電源線111是在第一區(qū)101上沿第一區(qū)101的縱軸在水平方向上擴(kuò)展形成的。電源線111是通過(guò)相應(yīng)接觸孔110，與P+型源極/漏極區(qū)106b和106f電連接。
供給地電壓或電勢(shì)的線性地線112是在第二區(qū)102上沿第二區(qū)102的縱軸在水平方向上擴(kuò)展形成的，地線112與電源線111平行。地線112是通過(guò)相應(yīng)接觸孔110，與N+型源極/漏極區(qū)107b和107f電連接。
金屬接線113是通過(guò)相應(yīng)接觸孔110，與多晶硅柵電極108a、108c和108d連接。接線113是與圖6中2-1選擇電路一輸入端(未顯示)電連接，選擇信號(hào)S輸入于此。
金屬接線114是通過(guò)相應(yīng)接觸孔110，與多晶硅柵電極108h和P-N結(jié)151b連接。
金屬接線115是通過(guò)相應(yīng)接觸孔110，與多晶硅柵電極108e和108f以及N+型源極/漏極區(qū)107a連接。
金屬接線103是通過(guò)相應(yīng)接觸孔110，與多晶硅柵電極108d連接。金屬接線103是與圖6中2-1選擇電路的第一輸入端(未顯示)電連接，第一輸入信號(hào)A0輸入于此。
金屬接線104是通過(guò)相應(yīng)接觸孔110，與多晶硅柵電極108b連接。接線104是與圖6中2-1選擇電路的第二輸入端(未顯示)電連接，第二輸入信號(hào)B0輸入于此。
金屬接線105是通過(guò)相應(yīng)接觸孔110，與N+型源極/漏極區(qū)107g連接。接線105是與圖6中2-1選擇電路的輸出端(未顯示)電連接，輸出信號(hào)X由此輸出。
與上述圖1和圖4中所示的常規(guī)線路不同，第一區(qū)101包括沿101區(qū)縱軸水平排列的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。第二區(qū)102包括沿102區(qū)縱軸水平排列的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
如圖7至13所示，在P型單晶硅基片303的主表面上形成埋氧化硅層302。在埋氧化物層302上形成單晶硅層304。根據(jù)第一區(qū)101和第二區(qū)102中源極/漏極區(qū)圖樣和布線，分配硅層304。其中形成有P+型源極/漏極區(qū)的硅層304的分割是N型的，而其中形成有N+型源極/漏極區(qū)的硅層304的分配有P型。
電源電壓或電勢(shì)VDD通過(guò)相應(yīng)接觸孔110，施于N+型源極/漏極區(qū)106b和106f上。地電壓或電勢(shì)通過(guò)相應(yīng)接觸孔110，施于P+型源極/漏極區(qū)107b和107f上。
正如圖7和13清楚所示，為了減低電阻，每個(gè)柵電極和每個(gè)源極/漏極區(qū)的表面區(qū)301由硅化物制成。換句話說(shuō)，每個(gè)柵電極和每個(gè)源極/漏極區(qū)的表面分別被硅化物層301所覆蓋。
相鄰P+和N+型源極/漏極區(qū)的每個(gè)P-N結(jié)的鄰域用作一互連擴(kuò)散區(qū)。
因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明第一種實(shí)施方式的半導(dǎo)體接觸電路器件采用一SOI基片，在硅層304中未設(shè)阱。所以，一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一源極/漏極區(qū)和一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一源極/漏極區(qū)(它們的電勢(shì)相同)，可采用一互連擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行彼此的電連接。
如果硅化物層301沒(méi)有分別在相鄰P+和N+型源極/漏極區(qū)形成，在相應(yīng)P-N結(jié)上會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)于常規(guī)P-N結(jié)二極管的一個(gè)壓降。此硅化物層301消除此壓降。
參考號(hào)602表示每個(gè)N和P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電介質(zhì)。電介質(zhì)602的較低部分用作柵絕緣體，其一對(duì)側(cè)翼用作側(cè)壁隔片。
參考號(hào)603表示覆蓋硅化物層301和未覆蓋的電介質(zhì)602所形成的層間電介質(zhì)層。電源線111、地線112以及金屬接線103、104、105、113、114和115位于層間電介質(zhì)層603上，如圖9至13所示。
參考號(hào)604表示另一層間電介質(zhì)層，其是在層間電介質(zhì)層603上，覆蓋電源線111、地線112以及金屬接線103、104、105、113、114和115形成的。
采用公共柵電極108g的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成了圖6中的一個(gè)CMOS反相器205a，金屬接線103與其相連，以輸入第一輸入信號(hào)A0。采用公共柵電極108b的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成了圖6中的一個(gè)CMOS反相器205b，金屬接線104與其相連，以輸入第二輸入信號(hào)B0。
采用公共柵電極108a的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成了圖6中的一個(gè)CMOS反相器205c，金屬接線113與其相連，以輸入選擇信號(hào)S。采用公用柵電極108h的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成了圖6中的一個(gè)CMOS反相器205d。
采用柵電極108d和108e的兩個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及采用柵電極108c和108f的兩個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，分別構(gòu)成了圖6中的CMOS傳輸門(mén)206a和206b。
根據(jù)本發(fā)明第一種實(shí)施方式的CMOS門(mén)海排列中，因?yàn)镻和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是由互連擴(kuò)散區(qū)電連接，為此無(wú)需使用金屬接線。所以，與圖4所示的常規(guī)線路比較，按柵長(zhǎng)0.35μm的設(shè)計(jì)規(guī)則計(jì)，芯片面積減少約30％。
此外，盡管在圖4所示的常規(guī)線路中，除電源線和地線外，金屬接線的數(shù)目是七，而在本發(fā)明的第一種實(shí)施方式中其減到三。這就降低了金屬接線芯片面積，提高了P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的集成水平或密度。第二種實(shí)施方式圖14至17顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的CMOS門(mén)海排列，其包括如圖15所示的一4-1選擇電路的一邏輯塊。
如圖14所示，形成第一長(zhǎng)方形區(qū)401a、第二長(zhǎng)方形區(qū)402a、第三長(zhǎng)方形區(qū)401b和第四長(zhǎng)方形區(qū)402b，以使在其界面或邊界上彼此接觸，得到一單位單元。這些401a、402a、401b和402b區(qū)在其界面或邊界上是電連接的。401a、402a、401b和402b區(qū)中兩個(gè)相鄰的區(qū)之間無(wú)隔離區(qū)。
兩個(gè)供給電壓VDD的電源線411a和411b是分別在第二區(qū)402a和第三區(qū)401b中沿其縱軸擴(kuò)展而形成的。兩個(gè)供給地電勢(shì)的地線412a和412b是分別在第一區(qū)401a和第四區(qū)402b中沿其縱軸擴(kuò)展而形成的。電源線411a和411b以及地線412a和412b是彼此平行的。
盡管這一線路結(jié)構(gòu)包括許多在第一至第四區(qū)401a、402a、401b和402b周?chē)帕械慕^緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，為了簡(jiǎn)化它們?cè)诖瞬⑽达@示出。
在第一區(qū)401a中，三個(gè)多晶硅柵電極408a、408b和408c是沿401a區(qū)的縱軸，按規(guī)則間隔排列。這些柵電極408a、408b和408c垂直于401a區(qū)的縱軸縱向擴(kuò)展。柵電極408c經(jīng)過(guò)第一區(qū)401a和第二區(qū)402a。柵電極408a和408b僅置于第一區(qū)401a。
在第一區(qū)401a中，形成兩個(gè)P+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)406a和406b以及四個(gè)N+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)407a、407b、407c和407d。
P+型源極/漏極區(qū)406a和406b以及相應(yīng)的柵電極408a構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)407a和407b以及相應(yīng)的柵電極408b構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)407c和407d以及相應(yīng)的柵電極408c構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
在第二區(qū)402a中，兩個(gè)多晶硅柵電極408d和408e以及公共柵電極408c是沿402a區(qū)的縱軸，按規(guī)則間隔排列。這些柵電極408d和408e垂直于402a區(qū)的縱軸縱向擴(kuò)展。柵電極408d和408e僅置于第二區(qū)402a中。
在第二區(qū)402a中，形成兩個(gè)N+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)407e和407f以及四個(gè)P+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)406c、406d、406e和406f。
N+型源極/漏極區(qū)407e和407f以及相應(yīng)的柵電極408d構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)406c和406d以及相應(yīng)的柵電極408e構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)406e和406f以及相應(yīng)的柵電極408c構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
在第三區(qū)401b中，五個(gè)多晶硅柵電極408f、408g、408h、408i和408j是沿401b區(qū)的縱軸，按規(guī)則間隔排列。這些柵電極408f、408g、408h、408i和408j垂直于401b區(qū)的縱軸縱向擴(kuò)展。四個(gè)柵電極408f、408g、408h和408i僅越過(guò)第三區(qū)401b。柵電極408j越過(guò)第三區(qū)401b和第四區(qū)402b。
在第三區(qū)401b中，形成四個(gè)N+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)407g、407h、407i和407j以及六個(gè)P+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)406g、406h、406i、406j、406k和406l。
N+型源極/漏極區(qū)407g和407h以及相應(yīng)的柵電極408f構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)406g和406h以及相應(yīng)的柵電極408g構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)406i和406j以及相應(yīng)的柵電極408h構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)407i和407j以及相應(yīng)的柵電極408i構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)406k和406l以及相應(yīng)的柵電極408j構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
在第四區(qū)402b中，五個(gè)多晶硅柵電極408k、408l、408m、408n和408j是沿402b區(qū)的縱軸，按規(guī)則間隔排列。這些柵電極408k、408l、408m、408n和408j垂直于402b區(qū)的縱軸縱向擴(kuò)展。四個(gè)柵電極408k、408l、408m和408n僅越過(guò)第四區(qū)402b。柵電極408j越過(guò)第三區(qū)401b和第四區(qū)402b。
在第四區(qū)402b中，形成四個(gè)P+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)406m、406n、406o和406p以及六個(gè)N+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)407k、407l、407m、407n、407o和407p。
P+型源極/漏極區(qū)406m和406n以及相應(yīng)的柵電極408k構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)407k和407l以及相應(yīng)的柵電極408l構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)407m和407n以及相應(yīng)的柵電極408m構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)406o和406p以及相應(yīng)的柵電極408n構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)407o和407p以及相應(yīng)的柵電極408j構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
P+型源極/漏極區(qū)406a和406b是通過(guò)相應(yīng)P-N結(jié)，分別與N+型源極/漏極區(qū)407e和407f電連接。N+型源極/漏極區(qū)407a和407b是通過(guò)相應(yīng)P-N結(jié)，分別與P+型源極/漏極區(qū)406c和406d電連接。P+型源極/漏極區(qū)406b是通過(guò)一相應(yīng)P-N結(jié)，與N+型源極/漏極區(qū)407a電連接。N+型源極/漏極區(qū)407f是通過(guò)一相應(yīng)P-N結(jié)，與P+型源極/漏極區(qū)406c電連接。
N+型源極/漏極區(qū)407c是通過(guò)一相應(yīng)P-N結(jié)，與P+型源極/漏極區(qū)406e電連接。
N+型源極/漏極區(qū)407g和407h是通過(guò)相應(yīng)P-N結(jié)，分別與P+型源極/漏極區(qū)406m和406n電連接。N+型源極/漏極區(qū)407h是通過(guò)一相應(yīng)P-N結(jié)，與P+型源極/漏極區(qū)406g電連接。P+型源極/漏極區(qū)406g和406h是通過(guò)相應(yīng)P-N結(jié)，分別與N+型源極/漏極區(qū)407k和407l電連接。P+型源極/漏極區(qū)406j是通過(guò)一相應(yīng)P-N結(jié)，與N+型源極/漏極區(qū)407i電連接。P+型源極/漏極區(qū)406i和406j是通過(guò)相應(yīng)P-N結(jié)，分別與N+型源極/漏極區(qū)407m和407n電連接。P+型源極/漏極區(qū)406n是通過(guò)一相應(yīng)P-N結(jié)，與N+型源極/漏極區(qū)407k電連接。N+型源極/漏極區(qū)407i和407j是通過(guò)相應(yīng)P-N結(jié)，分別與P+型源極/漏極區(qū)406o和406p電連接。N+型源極/漏極區(qū)407n是通過(guò)一相應(yīng)P-N結(jié)，與P+型源極/漏極區(qū)406o電連接。
P+型源極/漏極區(qū)406k是通過(guò)一相應(yīng)P-N結(jié)，與N+型源極/漏極區(qū)407o電連接。
每個(gè)相鄰P+型和N+型源極/漏極區(qū)的P-N結(jié)的鄰域用作一個(gè)互連擴(kuò)散區(qū)。
在第四區(qū)402b中，金屬接線420是與N+型源極/漏極區(qū)407m相連。接線420是與圖15中的4-1選擇電路的一輸入端(未顯示)電連接，第一輸入信號(hào)A0輸入于此。
在第四區(qū)402b中，金屬接線421是與P+型源極/漏極區(qū)406p相連。接線421是與圖15中的4-1選擇電路的一輸入端(未顯示)電連接，第二輸入信號(hào)A1輸入于此。
在第四區(qū)402b中，金屬接線422是與N+型源極/漏極區(qū)407l相連。接線422是與圖15中的4-1選擇電路的一輸入端(未顯示)電連接，第三輸入信號(hào)A2輸入于此。
在第四區(qū)402b中，金屬接線423是與P+型源極/漏極區(qū)406m相連。接線423是與圖15中的4-1選擇電路的一輸入端(未顯示)電連接，第四輸入信號(hào)A3輸入于此。
在第三區(qū)401b中，金屬接線424是與柵電極408f、408g、408h、408i和408j相連。接線424是與圖15中的4-1選擇電路的一輸入端(未顯示)電連接，第一選擇信號(hào)S0輸入于此。
在第二區(qū)402a中，金屬接線425是與柵電極408d、408e和408c相連。接線425是與圖15中的4-1選擇電路的一輸入端(未顯示)電連接，第二選擇信號(hào)S1輸入于此。
在第一區(qū)401a中，金屬接線426是與P+型和N+型源極/漏極區(qū)406b和407a相連。接線426是與圖15中的4-1選擇電路的一輸出端(未顯示)電連接，輸出信號(hào)X由此輸出。
在第四區(qū)402b中，金屬接線414是與柵電極408k、408l、408m和408n相連。接線414是與這些柵電極408k、408l、408m和408n彼此電互連。
在第一區(qū)401a中，金屬接線415是與柵電極408a和408b以及N+型源極/漏極區(qū)407c相連。接線415是與這些柵電極408a和408b以及N+型源極/漏極區(qū)407c電互連。
采用柵電極408j和408c的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管分別構(gòu)成了圖15中的CMOS反相器509a和509b，金屬接線424和425分別與它們相連，以輸入第一和第二選擇信號(hào)S0和S1。
采用柵電極408h和408n的兩個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及采用柵電極408i和408m的兩個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，分別構(gòu)成了圖15中的CMOS傳輸門(mén)508a和508b。第一和第二輸入信號(hào)A0和A1是分別輸入傳輸門(mén)508a和508b。每個(gè)CMOS傳輸門(mén)508a和508b均用作圖6所示的2-1選擇電路。
采用柵電極408g和408k的兩個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及采用柵電極408f和408l的兩個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，分別構(gòu)成了圖15中的CMOS傳輸門(mén)508c和508d。第三和第四輸入信號(hào)A2和A3是分別輸入傳輸門(mén)508c和508d。每個(gè)CMOS傳輸門(mén)508c和508d均用作圖6所示的2-1選擇電路。
采用柵電極408a和408e的兩個(gè)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及采用柵電極408b和408d的兩個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，分別構(gòu)成了圖15中的CMOS傳輸門(mén)508e和508f。兩個(gè)2-1電路的輸出信號(hào)分別輸入傳輸門(mén)508e和508f。每個(gè)CMOS傳輸門(mén)508e和508f均用作圖6所示的2-1選擇電路。
如圖16和17所示，根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方式的這種門(mén)海排列具有與第一實(shí)施方式基本上相同的剖面圖。所以在此省略對(duì)剖面圖的解釋?zhuān)皇菍⑾嗤膮⒖继?hào)標(biāo)在與圖11中相同和相應(yīng)的元件上。
根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的CMOS門(mén)海排列，由于P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是由互連擴(kuò)散區(qū)來(lái)電連接的，除電源線和地線外，金屬接線的數(shù)目降至八。這就減少了金屬接線的芯片面積，提高了集成水平或密度。
盡管在第二種實(shí)施方式中采用了4-1選擇電路，也可采用任何一個(gè)(2n-1)-1的選擇電路，其中n為自然數(shù)。第三種實(shí)施方式圖18至21顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三種實(shí)施方式的CMOS門(mén)海排列，其包括如圖19所示的雙輸入“與非”電路的一邏輯塊。
如圖18所示，形成第一長(zhǎng)方形區(qū)701、第二長(zhǎng)方形區(qū)702，以使在其界面或邊界上彼此接觸，得到一單位單元。這些701和702區(qū)在其界面或邊界上是電連接的。這些701和702區(qū)之間無(wú)隔離區(qū)。
此線路結(jié)構(gòu)由兩個(gè)基本單元703形成，其中之一相對(duì)于線路的垂直中心線，與另一個(gè)呈鏡像。
盡管這一線路結(jié)構(gòu)包括許多在第一區(qū)701和第二區(qū)702周?chē)帕械慕^緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，為了簡(jiǎn)化在此它們并未顯示出。
在第一區(qū)701中沿其縱軸擴(kuò)展，形成供給電壓VDD的電源線711。在第二區(qū)702中沿其縱軸擴(kuò)展，形成供給地電勢(shì)的地線712。電源線711以及地線712是彼此平行的。
在第一區(qū)701中，八個(gè)多晶硅柵電極708a、708b、708c、708d、708g、708h、708i和708j是沿701區(qū)的縱軸，按規(guī)則間隔排列。這些柵電極708a、708b、708c、708d、708g、708h、708i和708j垂直于701區(qū)的縱軸縱向擴(kuò)展。四個(gè)柵電極708a、708b、708g和708h經(jīng)過(guò)第一區(qū)701和第二區(qū)702。柵電極708c、708d、708e、708f、708i、708j、708k和708l僅置于第一區(qū)701中。
八個(gè)P+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)706a、706b、706c、706d、706g、706h、706i和706j，以及四個(gè)N+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)707e、707f、707k和707l，在第一區(qū)701中沿其縱軸，按規(guī)則間隔排列。
P+型源極/漏極區(qū)706a和706b以及相應(yīng)的柵電極708a構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)706b和706c以及相應(yīng)的柵電極708b構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)706c和706d以及相應(yīng)的柵電極708c構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)707e和707f以及相應(yīng)的柵電極708d構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)707k和707l以及相應(yīng)的柵電極708j構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)706g和706h以及相應(yīng)的柵電極708g構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)706h和706i以及相應(yīng)的柵電極708h構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)706i和706j以及相應(yīng)的柵電極708i構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
在第二區(qū)702中，八個(gè)多晶硅柵電極708a、708b、708e、708f、708g、708h、708k和708l是沿701區(qū)的縱軸，按規(guī)則間隔排列。這些柵電極708a、708b、708e、708f、708g、708h、708k和708l垂直于702區(qū)的縱軸縱向擴(kuò)展。四個(gè)柵電極708a、708b、708h和708g經(jīng)過(guò)第一區(qū)701和第二區(qū)702。柵電極708e、708f、708k和708l僅置于第二區(qū)702中。
八個(gè)N+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)707a、707b、707c、707d、707g、707h、707i和707j，以及四個(gè)P+型擴(kuò)散區(qū)或源極/漏極區(qū)706e、706f、706k和706l是在第二區(qū)702中沿其縱軸，按規(guī)則間隔排列。
N+型源極/漏極區(qū)707a和707b以及相應(yīng)的柵電極708a構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)707b和707c以及相應(yīng)的柵電極708b構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)707c和707d以及相應(yīng)的柵電極708e構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)706e和706f以及相應(yīng)的柵電極708f構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)706k和706l以及相應(yīng)的柵電極708l構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)707g和707h以及相應(yīng)的柵電極708g構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。N+型源極/漏極區(qū)707h和707i以及相應(yīng)的柵電極708h構(gòu)成了一N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。P+型源極/漏極區(qū)706i和706j以及相應(yīng)的柵電極708i構(gòu)成了一P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
N+型源極/漏極區(qū)707e和707f是通過(guò)相應(yīng)P-N結(jié)，分別與P+型源極/漏極區(qū)706e和706f電連接。N+型源極/漏極區(qū)707k和707l是通過(guò)相應(yīng)P-N結(jié)，分別與P+型源極/漏極區(qū)706k和706l電連接。N+型源極/漏極區(qū)707e是通過(guò)一相應(yīng)P-N結(jié)，與P+型源極/漏極區(qū)706d電連接。N+型源極/漏極區(qū)707k是通過(guò)一相應(yīng)P-N結(jié)，與P+型源極/漏極區(qū)706k電連接。
每個(gè)相鄰P+型和N+型源極/漏極區(qū)的P-N結(jié)的鄰域用作一個(gè)互連擴(kuò)散區(qū)。
在第二區(qū)702中，金屬接線720是與柵電極708a相連。接線720是與圖19中的雙輸入“與非”電路的一輸入端(未顯示)電連接，第一輸入信號(hào)A0輸入于此。
在第二區(qū)702中，金屬接線721是與柵電極708a相連。接線721是與圖19中的雙輸入“與非”電路的一輸入端(未顯示)電連接，第二輸入信號(hào)A1輸入于此。
金屬接線722是與P+型和N+型源極/漏極區(qū)706b和707a互連形成的。接線722是與圖19中的雙輸入“與非”電路的一輸出端(未顯示)電連接，輸出信號(hào)X由此輸出。
電源電壓VDD施加于P+型源極/漏極區(qū)706a和706c上。地電勢(shì)施加于N+型源極/漏極區(qū)707c上。
此外，為了保持使用柵電極708c和708e的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管是不導(dǎo)電的，電源線和地線分別施加于柵電極708c和708e上。
由采用公共柵電極708a的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，分別形成圖19中的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管806a和807a。由采用公用柵電極708b的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，分別形成圖19中的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管806b和807b。如此，構(gòu)成圖19中的雙輸入“與非”電路。其余金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管未用于此。
如圖20和21所示，根據(jù)本發(fā)明第三種實(shí)施方式的這種排列具有與第一種實(shí)施方式基本上相同的剖面圖。所以在此省略對(duì)剖面圖的解釋?zhuān)皇菍⑾嗤膮⒖继?hào)標(biāo)在圖20和21中相同和相應(yīng)的元件上。
根據(jù)本發(fā)明的第三種實(shí)施方式的CMOS門(mén)海排列，由于與在第一種實(shí)施方式中相同的原因，除電源線711和地線712外，金屬接線的數(shù)目降至三。這就減少了金屬接線的芯片面積，提高了集成水平或密度。第四種實(shí)施方式圖22和23顯示了根據(jù)本發(fā)明的第四種實(shí)施方式的CMOS門(mén)海排列，其中使用了第三種實(shí)施方式中所示的兩個(gè)基本單元703，并且實(shí)現(xiàn)了圖23所示的鎖存電路。
如圖22所示，根據(jù)本發(fā)明的第四種實(shí)施方式的線路排列，除金屬接線圖形外，具有與第三種實(shí)施方式基本上相同的線路圖和剖面圖。所以，在此省略了對(duì)相同構(gòu)造的描述，只是將相同的參考號(hào)標(biāo)在圖22中相同和相似的元件上。
在圖22中，電源電壓VDD施加于在第一區(qū)701中的P+型源極/漏極區(qū)706b，且地線被加至在第二區(qū)702中的N+型源極/漏極區(qū)707b。
金屬接線1021是與第二區(qū)702中N+型源極/漏極區(qū)706f相連。接線1021是與圖23中鎖存電路的一輸入端(未顯示)電連接，數(shù)據(jù)信號(hào)D輸入于此。
金屬接線1022是與第二區(qū)702中柵電極708e和708f互連。接線1022是與圖23中鎖存電路的一輸入端(未顯示)電連接，時(shí)鐘信號(hào)CL輸入于此。
金屬接線1023是與第一區(qū)701中柵電極708c和708d互連。接線1023是與圖23中鎖存電路的一輸入端(未顯示)電連接，另一時(shí)鐘信號(hào)CLB輸入于此。
金屬接線1024是與P+型和N+型源極/漏極區(qū)706a和707a以及柵電極708b互連。接線1024是與圖23中的鎖存電路的一輸出端(未顯示)電連接，輸出信號(hào)Y由此輸出。
金屬接線1014與P+型和N+型源極/漏極區(qū)706e和707d以及柵電極708a互連。
金屬接線1015與P+型和N+型源極/漏極區(qū)706c和707c互連。
由采用公用柵電極708a的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，以及采用公用柵電極708b的P和N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，分別形成圖23中的CMOS反相器1106a和1106b。由分別采用柵電極708c、708d、708e和708f的兩個(gè)P和兩個(gè)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，分別形成圖23中的CMOS傳輸門(mén)1105a和1105b。
如此，采用圖22中的兩個(gè)基本單元703之一實(shí)現(xiàn)圖23所示的鎖存電路。
如果在兩個(gè)基本單元703中，分別形成具有如圖23所示構(gòu)造的兩個(gè)鎖存電路，而且這兩個(gè)鎖存電路是彼此串聯(lián)的，則可構(gòu)成一主從型雙穩(wěn)觸發(fā)電路。
根據(jù)本發(fā)明的第四種實(shí)施方式的CMOS門(mén)海排列，由于與在第一種實(shí)施方式中相同的原因，除電源線711和地線712外，金屬接線的數(shù)目降至三。這就減少了金屬接線的芯片面積，提高了集成水平或密度。
盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但應(yīng)理解對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的改進(jìn)也并未脫離本發(fā)明的精神。所以，本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體集成電路器件，其特征在于其包括(a)一半導(dǎo)體層，其在絕緣基片上形成；所說(shuō)的半導(dǎo)體層有沿第一方向擴(kuò)展的第一區(qū)，以及沿第二方向擴(kuò)展的第二區(qū)；所說(shuō)的第一和第二區(qū)是彼此相鄰的；(b)一第一導(dǎo)電型第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其在所說(shuō)半導(dǎo)體層的所說(shuō)第一區(qū)中形成；所說(shuō)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管有一第一對(duì)源極/漏極區(qū)；(c)一第二導(dǎo)電型的第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其在所說(shuō)半導(dǎo)體層的所說(shuō)第一區(qū)中形成，第二導(dǎo)電型與第一導(dǎo)電型相反；所說(shuō)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管有一第二對(duì)源極/漏極區(qū)；所說(shuō)第二對(duì)源極/漏極區(qū)之一是由一第一互連擴(kuò)散區(qū)，與所說(shuō)第一對(duì)源極/漏極區(qū)之一電連接；以及(d)一所說(shuō)第一導(dǎo)電型的第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其在所說(shuō)半導(dǎo)體層的所說(shuō)第二區(qū)中形成；所說(shuō)第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管有一第三對(duì)源極/漏極區(qū)；所說(shuō)第三對(duì)源極/漏極區(qū)之一是由一第二互連擴(kuò)散區(qū)，與所說(shuō)第二對(duì)源極/漏極區(qū)之一電連接。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于所說(shuō)第一互連擴(kuò)散區(qū)是由所說(shuō)第一對(duì)源極/漏極區(qū)中所說(shuō)的那一個(gè)和所說(shuō)第二對(duì)源極/漏極區(qū)中所說(shuō)的那一個(gè)中的至少一個(gè)形成，所說(shuō)第二互連擴(kuò)散區(qū)是由所說(shuō)第二對(duì)源極/漏極區(qū)中所說(shuō)的那一個(gè)和所說(shuō)第三對(duì)源極/漏極區(qū)中所說(shuō)的那一個(gè)中的至少一個(gè)形成。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于還包括一第一電源線，以供給第一電勢(shì)，其與所說(shuō)第一區(qū)交疊而形成；以及一第二電源線，以供給第二電勢(shì)，其與所說(shuō)第二區(qū)交疊而形成；其中所說(shuō)第一和第二電源線是沿所說(shuō)第一和第二區(qū)的所說(shuō)第一方向擴(kuò)展。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于所說(shuō)第一、第二和第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管有第一、第二和第三柵電極，其分別沿垂直于所說(shuō)第一方向的第二方向擴(kuò)展；并且所說(shuō)第二和第三柵電極是彼此分離且位于同一線上。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于還包括所說(shuō)第二導(dǎo)電型的一第四絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其在所說(shuō)的第二區(qū)中形成；其中所說(shuō)第四絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管有一第四對(duì)源極/漏極區(qū)；并且所說(shuō)第四對(duì)源極/漏極區(qū)之一是與所說(shuō)第三對(duì)源極/漏極區(qū)之一電連接，該對(duì)第三對(duì)源極/漏極區(qū)與所說(shuō)第二互連擴(kuò)散區(qū)無(wú)電連接。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于還包括第一和第二單位單元；其中所說(shuō)第一和第二單位單元包括所說(shuō)第一、第二和第三絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管和所說(shuō)第一和第二互連擴(kuò)散區(qū)；并且所說(shuō)的第一和第二單位單元的排列以使所說(shuō)第二單位單元呈所說(shuō)第一單元的鏡像。
7.一種半導(dǎo)體集成電路器件，其特征在于包括(a)一半導(dǎo)體層，其在一絕緣基片上形成；(b)第一導(dǎo)電型的數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管；(c)第二導(dǎo)電型的數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，第二導(dǎo)電型與所說(shuō)第一導(dǎo)電型相反；其中所說(shuō)半導(dǎo)體層有沿一第一方向擴(kuò)展的一第一區(qū)，以及沿所說(shuō)第一方向擴(kuò)展的一第二區(qū)，所說(shuō)第一和第二區(qū)是彼此相鄰的；所說(shuō)數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中之一是位于所說(shuō)半導(dǎo)體層的所說(shuō)第二區(qū)中，而其余所說(shuō)數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在所說(shuō)第一區(qū)中規(guī)則排列；所說(shuō)數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中之一是位于所說(shuō)半導(dǎo)體層的所說(shuō)第一區(qū)中，而其余所說(shuō)數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在所說(shuō)第二區(qū)中規(guī)則排列；所說(shuō)數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于所說(shuō)第二區(qū)中的所說(shuō)的那一個(gè)有一對(duì)源極/漏極區(qū)，其中之一是由一第一互連擴(kuò)散區(qū)，與所說(shuō)其余數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中相鄰的一個(gè)的一對(duì)源極/漏極區(qū)之一電連接；所說(shuō)數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于所說(shuō)第一區(qū)中的所說(shuō)的那一個(gè)有一對(duì)源極/漏極區(qū)，其中之一是由一第二互連擴(kuò)散區(qū)，與所說(shuō)其余數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中相鄰的一個(gè)的一對(duì)源極/漏極區(qū)之一電連接；所說(shuō)數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于所說(shuō)第二區(qū)中的所說(shuō)的那一個(gè)的所說(shuō)一對(duì)源極/漏極區(qū)，是由第三和第四互連擴(kuò)散區(qū)，分別和所說(shuō)第二數(shù)個(gè)絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于在所說(shuō)第一區(qū)的所說(shuō)的那一個(gè)的所說(shuō)那對(duì)源極/漏極區(qū)電連接。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其特征在于還包括一第一電源線，以供給第一電勢(shì)，其與所說(shuō)第一區(qū)交疊而形成；以及一第二電源線，以供給第二電勢(shì)，其與所說(shuō)第二區(qū)交疊而形成；其中所說(shuō)第一和第二電源線是沿所說(shuō)第一和第二區(qū)的所說(shuō)第一方向擴(kuò)展。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其特征在于所說(shuō)數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于所說(shuō)第二區(qū)的所說(shuō)那個(gè)，以及所說(shuō)數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于所說(shuō)第一區(qū)的所說(shuō)那個(gè)，分別有沿垂直于所說(shuō)第一方向的第二方向擴(kuò)展的第一和第二柵電極；所說(shuō)第一和第二柵電極是彼此分離且位于同一線上。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其還包括所說(shuō)第一和第二單位單元；其特征在于所說(shuō)第一和第二單位單元各包括所說(shuō)數(shù)個(gè)第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于所說(shuō)第二區(qū)的所說(shuō)的一個(gè)，以及所說(shuō)數(shù)個(gè)第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管中位于所說(shuō)第一區(qū)的所說(shuō)的一個(gè)；所說(shuō)第一和第二單位單元的排列以使所說(shuō)第二單位元件呈所說(shuō)第一元件的鏡像。
全文摘要
一種具有SOI結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體集成電路器件,其減小了接線的芯片面積。它包括在絕緣基片上形成的半導(dǎo)體層。此半導(dǎo)體層有沿第一方向擴(kuò)展的第一區(qū)和沿第一方向擴(kuò)展的第二區(qū),它們彼此相鄰。第一導(dǎo)電型第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在半導(dǎo)體層第一區(qū)中形成。與第一導(dǎo)電型相對(duì)的第二導(dǎo)電型第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管是在半導(dǎo)體層的第一區(qū)中形成。第二絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極/漏極區(qū)之一由第一互連擴(kuò)散區(qū)與第一絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極/漏極區(qū)之一電連接。
文檔編號(hào)H01L21/8238GK1190264SQ9810018
公開(kāi)日1998年8月12日 申請(qǐng)日期1998年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月3日
發(fā)明者熊谷浩一 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社