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半導体工学教育の場において、簡単なものであれCMOS集積回路を製作できるようにすることは、CMOSの有用性から意義のあることと考えられる。本研究の目的は、安価な設備でCMOSを製作できるようにするために、不純物導入を熱拡散法のみで行なう教育用プロセスを見い出すことである。具体的には、CMOS回路の最も簡単なものであるインバータ回路の製作を目指して行なった。
前年度の研究では、n型Si基板上にp型ウェルとよばれる深い拡散層を形成する条件を調べ、Si基板とp型ウェルとの間、およびp型ウェルとその上に形成したn型拡散層との間にpn接合を形成できることを確認した。
今年度の研究は、前年度の結果を踏まえ、CMOSインバータ回路の製作を行なった。CMOSの特徴は、同一Si基板上にpチャネルとnチャネルのMOSFETが形成されていることである。各FETのゲート長は50μmで設計した。フォトマスクの原図は、PCの描画ソフトで作成しA4の用紙に印刷したものを用いた。写真引伸機を用いて、その原図をフォトマスク乾板に縮小焼付けし、8枚のフォトマスクを製作した。試料製作プロセスは、ウェルの形成、pMOSのソース・ドレイン形成、nMOSのソース・ドレイン形成、ゲート酸化膜形成、アルミ配線形成の順で行なった。全部で10枚の試料を製作したが、最終プロセスまで行えたのは6試料であった。試料のテスト領域の測定から、pMOSはほとんどの試料でほぼ設計どおりの特性を示すものが製作できていたが、nMOSが形成されている試料は1試料のみであった。この試料は、不完全なインバータ動作を示した。その原因は、nMOSのゲート部に損傷があり、わずかに漏洩電流が流れたためと考えられる。今年度の研究において、正常に動作するインバータ回路を製作することはできなかったが、製作可能性は十分に確認できたと考えられる。
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