JPH0240946A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH0240946A
JPH0240946A JP19167188A JP19167188A JPH0240946A JP H0240946 A JPH0240946 A JP H0240946A JP 19167188 A JP19167188 A JP 19167188A JP 19167188 A JP19167188 A JP 19167188A JP H0240946 A JPH0240946 A JP H0240946A
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capacitor
layer
electrode
conductive layer
oxide film
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JP19167188A
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Ichiyoshi Kondou
近藤 伊知良
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NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce a region occupied by the capacitor of a voltage step-up circuit and miniaturize a device by applying a first conducting layer as a second layer to a first electrode of the capacitor, and forming a second electrode by connecting a second conducting layer and a diffusion Iayer. CONSTITUTION:In a semiconductor integrated circuit, a thermal oxide film 32 is formed on a P-type semiconductor substrate 31, and a thermal oxide film 33 is formed in a capacitor forming region 33 divided by the film 32. An N-type diffusion layer 37 is formed on the substrate 31 of the capacitor forming region. A first conducting layer 35 of polycrystalline Si is formed on the films 33, 32. On the film 35 and the substrate 31 surface of a forming region for a MIS type semiconductor device, an oxide film 34, a gate electrode 36a, and a second conducting layer 36b of the capacitor are formed, and an oxide film 41 is formed thereon. In a source.drain region and the capacitor part, an N<+> diffusion layer 38 is formed. By using a wiring 40 formed on an interlayer insulating layer 39 formed on the whole surface, an electrode is led out from the layer 35, and used as the first terminal of the capacitor. The layer 37 and the layer 36b are connected and used as the second terminal thereof.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は電源電圧より高い電圧を発生させる昇圧回路を
構成する半導体集積回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit constituting a booster circuit that generates a voltage higher than a power supply voltage.

[従来の技術] 第7図は容量とMIS型半導体装置とにより構成される
従来の半導体集積回路の一単位を示し、第8図は昇圧回
路の回路図を示す。第8図に示す昇圧回路においては、
電源端子1からNチャネルMIS型半導体装置2を介し
て、NチャネルMIS型トランジスタ4と容量3とによ
り構成される1単位の半導体音積回路(第7図はその断
面構造である)を6個直列に接続した構造になっている
[Prior Art] FIG. 7 shows one unit of a conventional semiconductor integrated circuit composed of a capacitor and an MIS type semiconductor device, and FIG. 8 shows a circuit diagram of a booster circuit. In the booster circuit shown in Fig. 8,
Six semiconductor sound product circuits (FIG. 7 is a cross-sectional structure thereof) constituted by an N-channel MIS transistor 4 and a capacitor 3 are connected from a power supply terminal 1 via an N-channel MIS semiconductor device 2. The structure is connected in series.

符号6.7はいずれもクロックの入力端子であるが、ク
ロック入力端子6とクロック入力端子7とには相互に逆
相のクロック信号が入力される。符号5は昇圧回路の出
力端子であり、電源電圧より高い電圧が得られる。
Reference numerals 6 and 7 are both clock input terminals, and clock signals having mutually opposite phases are input to the clock input terminal 6 and the clock input terminal 7. Reference numeral 5 is an output terminal of the booster circuit, from which a voltage higher than the power supply voltage can be obtained.

次に、第8図に示した昇圧回路の原理について説明する
。第9図は、第7図にその断面図を示した単位の半導体
集積回路を2個直列に接続した回路を示す、n−1番目
の接続点8の電位を■。−1n番目の接続点9の電位を
V4とする。容量12は第7図のMIS型容量であり、
その容量値をCとすると、通常、C=1乃至4pF程度
である。容量13は各接続点につく寄生容量であり、そ
の容量値をCsとすると、通常Cs = 0.1乃至0
.3pFである。なお、NチャネルMIS型半導体装置
のしきい値電圧をvTNとする。クロック入力端子6゜
7には互いに逆相のクロック信号が入力され、その振幅
電圧を■φとする。なお、このタロツク信号の周波数は
通常的2 MHzから6 MHzである。先ず、タロツ
ク入力端子6はOボルト、クロック入力端子7は■φボ
ルト、(n−1)番目の接続点8の電圧をV、−1とす
る。そして、クロックが反転して、入力端子6が■φボ
ルト、入力端子7が0ボルトになった瞬間を考える。接
続点8に蓄積された総電荷は、Cs V n−s + 
C(V n−1+ Vφ)である。■oをクロックが変
化して入力端子7が0ボルトになり、容量13と容量1
2の電荷が再配分された直後の電位とすると、接続点8
の電荷は、NチャネルMrS型半導体装置10を介して
接続点9へ移動し、その移動は接続点8の電圧が■7+
■TNになり、NチャネルMIS型半導体装置10が非
導通になるまで行われる。このとき、接続点8に蓄積さ
れている電荷は (C十Cs )  (Vfi+ VTN)である。従っ
て、接続点8から接続点9へ移動した電荷QはC!11
 V、、+C(V、、+Vφ)(CTCs )  (V
、 +VTN) =Q  −(1)となる。第7図に示
した単位の半導体集積回路がN段直列に接続されている
場合は(1)で表わされる漸化式を解いて N ・・・ (2) となる。ここで十分な昇圧電圧を得るためには、C> 
Csであることが必要なことがわかる。第8図に示した
昇圧回路の出力端子5から、fXQの電流を取り出すこ
とができる。ここでfは昇圧回路のクロック周波数であ
る。
Next, the principle of the booster circuit shown in FIG. 8 will be explained. FIG. 9 shows a circuit in which two semiconductor integrated circuits of the unit whose cross-sectional view is shown in FIG. 7 are connected in series. The potential of the −1nth connection point 9 is assumed to be V4. Capacitor 12 is the MIS type capacitor shown in FIG.
Letting the capacitance value be C, it is usually about 1 to 4 pF. Capacitance 13 is a parasitic capacitance attached to each connection point, and if its capacitance value is Cs, usually Cs = 0.1 to 0.
.. It is 3pF. Note that the threshold voltage of the N-channel MIS type semiconductor device is vTN. Clock signals having mutually opposite phases are inputted to the clock input terminal 6°7, and the amplitude voltage thereof is assumed to be φ. Note that the frequency of this tarok signal is usually between 2 MHz and 6 MHz. First, the tarock input terminal 6 is set to O volts, the clock input terminal 7 is set to φ volts, and the voltage at the (n-1)th connection point 8 is set to V, -1. Then, consider the moment when the clock is inverted and the input terminal 6 becomes ■φ volt and the input terminal 7 becomes 0 volt. The total charge accumulated at the connection point 8 is Cs V n-s +
C(Vn-1+Vφ). ■When the clock changes o, the input terminal 7 becomes 0 volts, and the capacitance 13 and the capacitance 1
If the potential is immediately after the charge of 2 is redistributed, then the connection point 8
The charge moves to the connection point 9 via the N-channel MrS type semiconductor device 10, and the movement occurs when the voltage at the connection point 8 is
(2) This is continued until the state becomes TN and the N-channel MIS type semiconductor device 10 becomes non-conductive. At this time, the charge accumulated at the connection point 8 is (C0Cs) (Vfi+VTN). Therefore, the charge Q transferred from connection point 8 to connection point 9 is C! 11
V,,+C(V,,+Vφ)(CTCs)(V
, +VTN) = Q - (1). When the units of semiconductor integrated circuits shown in FIG. 7 are connected in N stages in series, solving the recurrence formula expressed in (1) yields N...(2). In order to obtain a sufficient boost voltage, C>
It can be seen that it is necessary to be Cs. The current fXQ can be taken out from the output terminal 5 of the booster circuit shown in FIG. Here, f is the clock frequency of the booster circuit.

容量値Cを十分に大きくすることにより、−Q/(CT
Cs)の項を十分に小さくすることができ、出力電流f
XQが一定である場合は、より高い昇圧電圧Vtiを得
ることができ、また、昇圧電圧VNが一定であれば、よ
り多くの電流を出力できる0通常、C≠1005程度の
値を用いることが多い。
By making the capacitance value C sufficiently large, -Q/(CT
Cs) can be made sufficiently small, and the output current f
If XQ is constant, a higher boosted voltage Vti can be obtained, and if boosted voltage VN is constant, more current can be outputted.Normally, a value of about C≠1005 can be used. many.

第7図は、従来技術による容量の断面図を示したもので
、MIS型半導体装置のゲート電極26aを形成するた
めの多結晶シリコン膜を使用して容量の上部電極26b
を形成し、下部拡散層には、イオン注入等により形成し
たN型拡散層25と下部電極取り出し部には、MIS型
半導体装置のソース領域、ドレイン領域のN+拡散層2
4aと同一工程で形成したN+拡散層24bを用い、容
量の電極間の絶縁膜にはMIS型半導体装置のゲート酸
化M 23 aと同一工程で形成したゲート酸化膜23
bが使用されている。
FIG. 7 shows a cross-sectional view of a capacitor according to the prior art, in which a polycrystalline silicon film is used to form the upper electrode 26b of the capacitor for forming the gate electrode 26a of the MIS type semiconductor device.
In the lower diffusion layer, an N-type diffusion layer 25 formed by ion implantation, etc., and in the lower electrode extraction part, an N+ diffusion layer 2 in the source region and drain region of the MIS type semiconductor device is formed.
The N+ diffusion layer 24b formed in the same process as 4a is used, and the gate oxide film 23 formed in the same process as the gate oxidation M23a of the MIS type semiconductor device is used as the insulating film between the electrodes of the capacitor.
b is used.

なお、第7図において、MIS型半導体装置の多結晶シ
リコン層からなるゲート電極26aはチャネル領域上で
アルミニウム配線28と接続されているが、これは断面
図上においてアルミニウム配線による接続を示すための
ものであり、実際には素子分離酸化膜22上でアルミニ
ウム配線28とゲート電極である多結晶シリコン層26
aとの接続をとっている。
In FIG. 7, the gate electrode 26a made of a polycrystalline silicon layer of the MIS type semiconductor device is connected to the aluminum wiring 28 on the channel region; In reality, the aluminum wiring 28 and the polycrystalline silicon layer 26 which is the gate electrode are formed on the element isolation oxide film 22.
A connection is established with a.

なお、符号27は眉間絶縁膜、符号29は熱酸化膜であ
る。
Note that reference numeral 27 is an insulating film between the eyebrows, and reference numeral 29 is a thermal oxide film.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した従来の昇圧回路は、各接続点に
つく寄生容量13(容量値Cs)に比して十分に大きい
容量12を使用して昇圧回路を構成する必要がある。ま
た、昇圧回路の出力電源をより多く得ようとするとき、
又は、昇圧回路の出力電圧をより高くしようとするとき
は、多数の大容量値の容量が必要となる。このように、
大容量値の容量を多数形成するためには、基板21上に
広大な領域が必要であり、半導体集積回路が大型化する
という欠点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional booster circuit described above uses a capacitor 12 that is sufficiently larger than the parasitic capacitance 13 (capacitance value Cs) attached to each connection point to configure the booster circuit. There is a need. Also, when trying to obtain more output power from the booster circuit,
Alternatively, when attempting to increase the output voltage of the booster circuit, a large number of capacitors with large capacitance values are required. in this way,
In order to form a large number of capacitors with large capacitance values, a vast area is required on the substrate 21, which has the drawback of increasing the size of the semiconductor integrated circuit.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
昇圧回路の容量が占める領域を縮小することができ、小
型化が可能の半導体集積回路を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of such problems, and includes:
It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit that can reduce the area occupied by the capacitance of a booster circuit and can be miniaturized.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る半導体集積回路は、第1のMIS型半導体
装置のドレイン電極及びゲート電極を容量の第1の電極
に接続して第1端子とし、ソース電極を第2端子とし、
前記容量の第2の電極を第3端子とし、この第1のMI
S型半導体装置と容量から一単位が構成される単位集積
回路複数個をその第1端子と第2端子とを相互に接続す
ることにより直列に接続し、前記単位集積回路の未接続
の第1端子を第2のMIS型半導体装置のソース電極に
接続し、前記第2のMIS型半導体装置のゲート電極及
びドレイン電極を電位供給源に接続してなる半導体集積
回路において、前記容量は、第1導電型の半導体基板上
に形成された第2導電型の拡散層と、前記拡散層上に形
成された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に形成された
第1導電層と、前記第1導電層上に形成された第2絶縁
膜と、前記第2絶縁膜上に形成された第2導電層とによ
り構成され、前記第1導電層を前記容量の第1の電極と
し、前記第2導電層を第2導電型の拡散層に接続して前
記容量の第2の電極とすることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A semiconductor integrated circuit according to the present invention has a drain electrode and a gate electrode of a first MIS type semiconductor device connected to a first electrode of a capacitor to serve as a first terminal, and a source electrode connected to a first electrode of a capacitor. As the second terminal,
The second electrode of the capacitor is the third terminal, and this first MI
A plurality of unit integrated circuits, one unit of which is composed of an S-type semiconductor device and a capacitor, are connected in series by mutually connecting their first and second terminals. In a semiconductor integrated circuit in which a terminal is connected to a source electrode of a second MIS type semiconductor device, and a gate electrode and a drain electrode of the second MIS type semiconductor device are connected to a potential supply source, the capacitance is a second conductivity type diffusion layer formed on a conductivity type semiconductor substrate; a first insulating film formed on the diffusion layer; a first conductive layer formed on the first insulating film; a second insulating film formed on a first conductive layer; and a second conductive layer formed on the second insulating film, the first conductive layer being the first electrode of the capacitor, and the The second conductive layer is connected to the second conductivity type diffusion layer to serve as the second electrode of the capacitor.

[作用〕 本発明においては、容量を構成する第2導電型拡散層、
第1絶縁膜、第1導電層、第2絶縁膜及び第2導電層が
この順に積層されており、絶縁膜を間に挾んで3層の電
極が積層されている。そして、第2層目の第1導電層を
容量の第1の電極とし、第2導電層と拡散層とを接続し
て第2の電極としている。これにより、第1及び第2絶
縁膜を間に挾んで第1電極及び第2電極が対向する面積
は、半導体基板上における第1電極及び第2電極の形成
領域の2倍であり、極めて小さい形成領域で大容量値の
容量を形成することができる。
[Function] In the present invention, the second conductivity type diffusion layer constituting the capacitor,
A first insulating film, a first conductive layer, a second insulating film, and a second conductive layer are laminated in this order, and three layers of electrodes are laminated with the insulating film in between. The first conductive layer of the second layer is used as the first electrode of the capacitor, and the second conductive layer and the diffusion layer are connected to form the second electrode. As a result, the area where the first electrode and the second electrode face each other with the first and second insulating films in between is twice the area where the first and second electrodes are formed on the semiconductor substrate, which is extremely small. A capacitor with a large capacitance value can be formed in the formation region.

[実施例] 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。
[Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の実施例に係る半導体集積回路における
容量及びMIS型半導体装置の部分の一単位を示す断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view showing one unit of a capacitor and an MIS type semiconductor device in a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention.

P型半導体基板31の表面には素子分離用熱酸化膜32
が形成されており、この酸化膜32に仕切られた容量形
成領域には熱酸化膜33が形成されている。更に、この
容量形成領域の基板31内にはリンのイオン注入により
N型拡散層37が形成されている。また、熱酸化膜33
及び素子分離用酸化膜32の上には、第1導電層35が
多結晶シリコン層を気相成長法により堆積した後パター
ニングすることにより形成されている。
A thermal oxide film 32 for element isolation is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 31.
A thermal oxide film 33 is formed in a capacitor formation region partitioned by this oxide film 32. Furthermore, an N-type diffusion layer 37 is formed in the substrate 31 in this capacitor formation region by ion implantation of phosphorus. In addition, the thermal oxide film 33
A first conductive layer 35 is formed on the element isolation oxide film 32 by depositing a polycrystalline silicon layer by vapor phase epitaxy and then patterning the layer.

一方、多結晶シリコン第1導電層35及びMIS型半導
体装置形成領域の基板31の各表面を熱酸化することに
より、酸化膜34が形成されており、更に気相成長法に
より、MIS型半導体装置のゲート電極36 aを構成
する多結晶シリコンと、容量の第2導電層36bを構成
する多結晶シリコン層とを同時に形成する。そして、こ
のゲート電&36a及び第2導電層36bの多結晶シリ
コン層の表面を熱酸化して、酸化膜41が形成されてい
る。
On the other hand, an oxide film 34 is formed by thermally oxidizing each surface of the polycrystalline silicon first conductive layer 35 and the substrate 31 in the MIS type semiconductor device formation region, and is further formed by a vapor phase growth method to form an MIS type semiconductor device. Polycrystalline silicon forming the gate electrode 36a and a polycrystalline silicon layer forming the second conductive layer 36b of the capacitor are formed simultaneously. Then, the surfaces of the polycrystalline silicon layer of the gate electrode 36a and the second conductive layer 36b are thermally oxidized to form an oxide film 41.

また、MIS型半導体装置のソース領域及びドレイン領
域には、N+拡散層38がイオン注入法により形成され
ていると共に、容量部にも同一の工程でN+拡散層38
が形成されている。そして、全面に形成された眉間絶縁
膜39には、N+拡散層38及び多結晶シリコン層から
なる第1導電層35、ゲート電極36a、第2導電層3
6bを相互に接続するためのコンタクト孔が開孔されて
おり、この眉間絶縁膜39上にパターン形成されたアル
ミニウム配線40を使用して多結晶シリコン第1導電層
35から電極を取り出して容量の第1端子とし、下部拡
散層37と多結晶シリコン第2導電層36bを接続して
第2端子とすることにより、半導体集積回路が構成され
ている。
Further, an N+ diffusion layer 38 is formed in the source region and drain region of the MIS type semiconductor device by ion implantation, and an N+ diffusion layer 38 is also formed in the capacitor part in the same process.
is formed. The glabellar insulating film 39 formed on the entire surface includes an N+ diffusion layer 38, a first conductive layer 35 made of a polycrystalline silicon layer, a gate electrode 36a, a second conductive layer 3
6b are formed, and the electrodes are taken out from the polycrystalline silicon first conductive layer 35 using the aluminum wiring 40 patterned on the glabella insulating film 39 to increase the capacitance. A semiconductor integrated circuit is constructed by connecting the first terminal and the second terminal by connecting the lower diffusion layer 37 and the polycrystalline silicon second conductive layer 36b.

このように構成された半導体集積回路においては、第1
導電層35を一方の端子とし、第2導電層36b及びN
型拡散層37を他方の端子とする容量が構成される。即
ち、絶縁膜を挾んで形成された3層の電極により容量が
形成されるので、本構造の容量を使用することにより、
酸化膜33゜34の膜厚が等しいときは、容量形成領域
の面積が従来と同一の場合に従来の2倍の容量値を得る
ことができ、又は、従来と同一容量値であれば、従来の
半分の面積で同一容量を実現することができる。
In the semiconductor integrated circuit configured in this way, the first
The conductive layer 35 is used as one terminal, and the second conductive layer 36b and N
A capacitor is configured with the type diffusion layer 37 as the other terminal. In other words, since a capacitor is formed by three layers of electrodes formed with an insulating film in between, by using the capacitor of this structure,
When the film thicknesses of the oxide films 33 and 34 are the same, a capacitance value twice that of the conventional one can be obtained if the area of the capacitor formation region is the same as that of the conventional one, or a capacitance value twice that of the conventional one can be obtained, or if the capacitance value is the same as that of the conventional one, it is possible to obtain a capacitance value twice that of the conventional one. The same capacity can be achieved with half the area.

第2図は、本発明の第2の実施例に係る半導体集積回路
を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment of the invention.

本実施例の主な構造は、第1図の場合と、N型拡散層3
7を省略し、Nウェル42を形成した点のみが異なる。
The main structure of this example is the case of FIG. 1 and the N-type diffusion layer 3.
The only difference is that 7 is omitted and an N well 42 is formed.

従って、第2図において、第1図と同一物には同一符号
を付して説明を省略する。
Therefore, in FIG. 2, the same parts as those in FIG. 1 are given the same reference numerals and their explanations will be omitted.

第2図に示すように、相補型半導体装置の場合には、容
量の下部拡散層をイオン注入により形成することなく、
P型半導体基板31上に形成されたNウェル42を容量
の下部拡散層として使用することができる。従って、本
実施例においては、容量の下部のN型拡散層を形成する
ために新たにイオン注入の工程を追加する必要がなく、
Nウェル42を用いることにより第1図に示した容量と
同等の容量を形成することができる。近時、低消費電力
化のために、相補型のMIS型半導体装置を用いること
が多く、この場合は本構造のように下部拡散層にNウェ
ル42を用いることが可能である。
As shown in FIG. 2, in the case of a complementary semiconductor device, the lower diffusion layer of the capacitor is not formed by ion implantation.
The N-well 42 formed on the P-type semiconductor substrate 31 can be used as a lower diffusion layer for capacitance. Therefore, in this example, there is no need to add a new ion implantation process to form the N-type diffusion layer below the capacitor.
By using the N-well 42, a capacitance equivalent to that shown in FIG. 1 can be formed. Recently, in order to reduce power consumption, complementary MIS type semiconductor devices are often used, and in this case, it is possible to use the N well 42 for the lower diffusion layer as in the present structure.

第3図は本発明の第3の実施例を示す。第3図において
、第1図と相応物には同一符号を付して説明を省略する
FIG. 3 shows a third embodiment of the invention. In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.

本実施例は、多結晶シリコン層からなる第2導電層36
cを多結晶シリコン層からなる第1導電層35の側面部
分まで覆うように形成したものである。これにより、第
1導電層35の側面部と第2導電層36cとの間の容量
も有効に利用したものである。
In this embodiment, a second conductive layer 36 made of a polycrystalline silicon layer is used.
c is formed so as to cover the side surfaces of the first conductive layer 35 made of a polycrystalline silicon layer. Thereby, the capacitance between the side surface portion of the first conductive layer 35 and the second conductive layer 36c is also effectively utilized.

第4図及び第5図は容量の平面的な形状を示す模式的平
面図である。符号51はN+拡散層、52は第1導電層
に相当する下部多結晶シリコン層、53は第2導電層に
相当する上部多結晶シリコン層、54はコンタクト、5
5はアルミニウム配線である。第4図においては、第1
導電層に相当する下部多結晶シリコン層52の面積より
、第2導電層に相当する上部多結晶シリコン1i53の
面積が大きくなっていて、多結晶シリコン層53が絶縁
膜をはさんで、側面を含めて多結晶シリコン層52を覆
うような構造になっている。一方、第5図は、第1導電
層に相当する下部多結晶シリコン層52の面積より、第
2導電層に相当する多結晶シリコン層53の面積が小さ
くなっている場合である。どちらの場合も、第1図乃至
第3図に示す実施例とは異なり、第2導電層とアルミニ
ウム配線とのコンタクトを素子分離酸化膜上でとってい
る。
4 and 5 are schematic plan views showing the planar shape of the capacitor. 51 is an N+ diffusion layer; 52 is a lower polycrystalline silicon layer corresponding to a first conductive layer; 53 is an upper polycrystalline silicon layer corresponding to a second conductive layer; 54 is a contact;
5 is an aluminum wiring. In Figure 4, the first
The area of the upper polycrystalline silicon layer 1i53 corresponding to the second conductive layer is larger than the area of the lower polycrystalline silicon layer 52 corresponding to the conductive layer, and the polycrystalline silicon layer 53 sandwiches the insulating film and covers the side surfaces. The structure is such that it covers the polycrystalline silicon layer 52 as well. On the other hand, FIG. 5 shows a case where the area of the polycrystalline silicon layer 53 corresponding to the second conductive layer is smaller than the area of the lower polycrystalline silicon layer 52 corresponding to the first conductive layer. In either case, unlike the embodiments shown in FIGS. 1 to 3, contact between the second conductive layer and the aluminum wiring is made on the element isolation oxide film.

本発明の実施例に係る昇圧回路は、制御ゲートと浮遊ゲ
ートの2層のゲートを有する電気的に書き込み消去可能
な不揮発性半導体記憶装置において、書き込み消去電圧
の発生に使用するために、同一半導体基板上に形成する
場合に、特に有用である。
The booster circuit according to the embodiment of the present invention uses the same semiconductor to generate a write/erase voltage in an electrically programmable/erasable nonvolatile semiconductor memory device having two gate layers: a control gate and a floating gate. It is particularly useful when formed on a substrate.

第6図は制御ゲートと浮遊ゲートの2層のゲートを有す
る電気的に書き込み消去可能な不揮発性半導体記憶装置
の断面図を示す。第6図を用いて、不揮発性半導体記憶
装置の構造について説明する。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of an electrically writable and erasable nonvolatile semiconductor memory device having two gate layers, a control gate and a floating gate. The structure of the nonvolatile semiconductor memory device will be explained using FIG. 6.

P型半導体基板61上に素子分離用酸化膜62と酸化膜
63が形成され、酸化膜63の1部は、約100人の厚
さのトンネル酸化膜72になっている。まな、酸化M6
3上には多結晶シリコン層からなる第1導電層65が形
成され、この第1導電層65の表面を熱酸化して酸化膜
64が形成されている。更に、多結晶シリコン層65を
覆うようにして多結晶シリコン層からなる第2導電層6
6が形成され、この第2導電層66の表面を熱酸化して
酸化膜71が形成されている。そして、眉間絶縁膜69
を形成し、コンタクト孔を形成した後に、アルミニウム
配線層70が形成されている。
An element isolation oxide film 62 and an oxide film 63 are formed on a P-type semiconductor substrate 61, and a portion of the oxide film 63 is a tunnel oxide film 72 having a thickness of approximately 100 mm. Mana, oxidized M6
A first conductive layer 65 made of a polycrystalline silicon layer is formed on the first conductive layer 65, and an oxide film 64 is formed by thermally oxidizing the surface of the first conductive layer 65. Furthermore, a second conductive layer 6 made of a polycrystalline silicon layer is formed to cover the polycrystalline silicon layer 65.
6 is formed, and the surface of this second conductive layer 66 is thermally oxidized to form an oxide film 71. And the glabellar insulating film 69
After forming contact holes, an aluminum wiring layer 70 is formed.

また、基板61の表面には、N+拡散層68がソース領
域及びドレイン領域に形成されている。更に、トンネル
酸化膜72の下方からドレイン領域まで、及びソース領
域から多結晶シリコン第1導電層65下までの領域に、
N型拡散層67が形成されている。
Further, on the surface of the substrate 61, N+ diffusion layers 68 are formed in the source region and the drain region. Furthermore, in the region from below the tunnel oxide film 72 to the drain region, and from the source region to below the polycrystalline silicon first conductive layer 65,
An N-type diffusion layer 67 is formed.

第6図の構造より本発明の昇圧回路の容量を形成するの
に必要なゲート下に形成されているN型拡散層67と、
多結晶シリコンからなる第1導電層65及び第2導電層
66という2層の導電層を有していることが明らかであ
る。
From the structure shown in FIG. 6, an N-type diffusion layer 67 formed under the gate necessary to form the capacitance of the booster circuit of the present invention,
It is clear that there are two conductive layers, a first conductive layer 65 and a second conductive layer 66 made of polycrystalline silicon.

従って、第6図のような構造を有する不揮発性半導体記
憶装置の書き込み消去電圧を発生させるための昇圧回路
に格別追加の工程を設けることなく本発明の昇圧回路を
適用することができる。
Therefore, the booster circuit of the present invention can be applied to a booster circuit for generating a write/erase voltage in a nonvolatile semiconductor memory device having a structure as shown in FIG. 6 without providing any special additional steps.

このように、制御ゲート及び浮遊ゲートの2層のゲート
を有する電気的書き込み消去可能な半導体記憶装置、例
えば約100人の厚さのトンネル酸化膜を通して、ファ
ウラーノルドハイム電流により、浮遊ゲートに電子を注
入又は放出させる電気的に書き込み消去可能な半導体記
憶装置においては、近時、前記半導体記憶装置の書き込
み消去に必要な約20Vの高電圧を外部がら供給するこ
となく、半導体集積回路の通常の5V電源がら電圧の昇
圧によって発生させるようになっている。
In this way, in an electrically programmable and erasable semiconductor memory device having two gate layers, a control gate and a floating gate, electrons are transferred to the floating gate by a Fowler-Nordheim current through a tunnel oxide film approximately 100 nm thick, for example. In semiconductor memory devices that can be electrically programmed and erased by injection or discharge, recently, the high voltage of about 20V necessary for programming and erasing the semiconductor memory device is not supplied externally, and the normal 5V of a semiconductor integrated circuit is used. It is generated by boosting the voltage from the power supply.

このために、第6図のような回路を用いて、前記の電圧
の昇圧を実現している。このときは、第1導電層に浮遊
ゲートとして用いられている多結晶シリコン層を、第2
導電層に制御ゲートとして用いられている多結晶シリコ
ン層を用いることにより、追加の工程を設けることなく
昇圧回路に用いられている容量部が占める面積を縮小で
きる効果がある。
For this purpose, a circuit as shown in FIG. 6 is used to realize the voltage boost described above. At this time, the polycrystalline silicon layer used as a floating gate in the first conductive layer is
By using a polycrystalline silicon layer used as a control gate as a conductive layer, it is possible to reduce the area occupied by a capacitor part used in a booster circuit without providing an additional process.

第1.2.3の実施例においては、第2層目の多結晶シ
リコン層を同一基板上に形成されているMIS型半導体
装置のゲート電極となる多結晶シリコンを同一工程で形
成したが、前記ゲート電極としては、近時、シリサイド
等のシリコンと高融点金属との化合物が用いられるよう
になっている。
In Example 1.2.3, the second layer of polycrystalline silicon was formed in the same process to form the gate electrode of the MIS type semiconductor device formed on the same substrate. Recently, a compound of silicon and a high melting point metal, such as silicide, has been used as the gate electrode.

そこで、本発明の容量においても、第2層目の多結晶シ
リコン層の代わりにシリサイド等を用いることも可能で
ある。
Therefore, in the capacitor of the present invention, it is also possible to use silicide or the like instead of the second polycrystalline silicon layer.

また、前記第1.2.3の実施例においては、容量の第
1絶縁膜又は第2絶縁膜として、いずれもシリコン又は
多結晶シリコンの熱酸化膜を用いたが、シリコン酸化膜
よりも誘電率が大きいもの、例えば、シリコン窒化膜、
タンタル酸化膜等を用いることも可能である。このとき
、MIS型半導体装置のゲート絶縁膜には従来のように
シリコンの熱酸化膜を用い、それに対応する容量の絶縁
膜には熱酸化膜を用い、容量の残りの絶縁膜には前述の
ようにシリコン酸化膜より誘電率が大きい材料を用いる
ことにより、従来のMIS型半導体装置の製造方法と同
様の工程で本実施例装置を製造可能であり、従来より小
さな面積で大きな容量値を得ることが可能である。
In addition, in the embodiment 1.2.3 above, a thermally oxidized film of silicon or polycrystalline silicon was used as the first insulating film or the second insulating film of the capacitor. For example, silicon nitride film,
It is also possible to use a tantalum oxide film or the like. At this time, a silicon thermal oxide film is used for the gate insulating film of the MIS type semiconductor device as in the past, a thermal oxide film is used for the corresponding capacitor insulating film, and the remaining capacitor insulating film is used as described above. By using a material with a higher dielectric constant than a silicon oxide film, the device of this embodiment can be manufactured in the same process as the conventional MIS type semiconductor device manufacturing method, and a large capacitance value can be obtained with a smaller area than the conventional method. Is possible.

[発明の効果] 以上説明したように本発明は、第1絶縁膜及び第2絶縁
膜を挾んで、第2導電型の拡散層と、第1導電層と、第
2導電層とが3層積層された構造の容量を形成し、第1
導電層を第1の電極にし、また第2導電型の拡散層と第
2導電層を接続して第2の電極とすることにより、従来
のMIS型構造の容量に比して小さい面積で、同一の容
量値を得ることができるので、昇圧回路の特性を損なう
ことなく、昇圧回路の構成上欠くことができない容量部
の占める面積を縮小できるという効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention has three layers of a second conductivity type diffusion layer, a first conductive layer, and a second conductive layer sandwiching a first insulating film and a second insulating film. Forming the capacitor of the stacked structure, the first
By using the conductive layer as the first electrode and connecting the second conductive type diffusion layer and the second conductive layer to form the second electrode, the capacitance of the conventional MIS type structure is smaller than that of the conventional MIS type structure. Since the same capacitance value can be obtained, there is an effect that the area occupied by the capacitor section, which is essential for the configuration of the booster circuit, can be reduced without impairing the characteristics of the booster circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明第1の実施例に係る昇圧回路を示す断面
図、第2図は本発明の第2の実施例に係る昇圧回路を示
す断面図、第3図は本発明の第2の実施例に係る昇圧回
路を示す断面図、第4図は本発明の実施例に係る昇圧回
路の容量の平面図、第5図は本発明の実施例に係る昇圧
回路の容量の平面図、第6図は電気的に書き込み消去可
能な半導体装置の断面図、第7図は従来技術の昇圧回路
の断面図、第8図は昇圧回路の回路図、第9図は昇圧回
路の部分回路図である。 1;電源端子、2,4;NチャネルMIS型半導体装置
、3;容量、5;出力端子、6,7;クロック入力端子
、35;第1導電層、36a;ゲート電極、36b;第
2導電層、38;N+拡散層、51;N十拡散層、52
;下部多結晶シリコン層、53;上部多結晶シリコン層
、54;コンタクト、55;アルミニウム配線、63;
酸化膜、65;第1導電層、66;第2導電層、72;
トンネル酸化膜
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a booster circuit according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a booster circuit according to a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a plan view of the capacitance of the boost circuit according to the embodiment of the present invention, FIG. 5 is a plan view of the capacitance of the boost circuit according to the embodiment of the present invention, FIG. 6 is a sectional view of an electrically writable and erasable semiconductor device, FIG. 7 is a sectional view of a conventional booster circuit, FIG. 8 is a circuit diagram of the booster circuit, and FIG. 9 is a partial circuit diagram of the booster circuit. It is. 1; Power supply terminal, 2, 4; N-channel MIS type semiconductor device, 3; Capacitor, 5; Output terminal, 6, 7; Clock input terminal, 35; First conductive layer, 36a; Gate electrode, 36b; Second conductive layer Layer, 38; N+ diffusion layer, 51; N+ diffusion layer, 52
; lower polycrystalline silicon layer, 53; upper polycrystalline silicon layer, 54; contact, 55; aluminum wiring, 63;
Oxide film, 65; First conductive layer, 66; Second conductive layer, 72;
tunnel oxide film

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1のMIS型半導体装置のドレイン電極及びゲ
ート電極を容量の第1の電極に接続して第1端子とし、
ソース電極を第2端子とし、前記容量の第2の電極を第
3端子とし、この第1のMIS型半導体装置と容量から
一単位が構成される単位集積回路複数個をその第1端子
と第2端子とを相互に接続することにより直列に接続し
、前記単位集積回路の未接続の第1端子を第2のMIS
型半導体装置のソース電極に接続し、前記第2のMIS
型半導体装置のゲート電極及びドレイン電極を電位供給
源に接続してなる半導体集積回路において、前記容量は
、第1導電型の半導体基板上に形成された第2導電型の
拡散層と、前記拡散層上に形成された第1絶縁膜と、前
記第1絶縁膜上に形成された第1導電層と、前記第1導
電層上に形成された第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜上に
形成された第2導電層とにより構成され、前記第1導電
層を前記容量の第1の電極とし、前記第2導電層を第2
導電型の拡散層に接続して前記容量の第2の電極とする
ことを特徴とする半導体集積回路。
(1) Connecting the drain electrode and gate electrode of the first MIS type semiconductor device to the first electrode of the capacitor to form the first terminal,
The source electrode is a second terminal, the second electrode of the capacitor is a third terminal, and a plurality of unit integrated circuits, each unit of which is composed of the first MIS type semiconductor device and the capacitor, are connected to the first terminal and the second terminal. 2 terminals are connected to each other in series, and the unconnected first terminal of the unit integrated circuit is connected to the second MIS.
connected to the source electrode of the type semiconductor device, and connected to the source electrode of the second MIS
In a semiconductor integrated circuit in which a gate electrode and a drain electrode of a type semiconductor device are connected to a potential supply source, the capacitance includes a diffusion layer of a second conductivity type formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a diffusion layer of a second conductivity type formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type; a first insulating film formed on the first insulating film, a first conductive layer formed on the first insulating film, a second insulating film formed on the first conductive layer, and a first insulating film formed on the second insulating film. and a second conductive layer formed on the capacitor, the first conductive layer being the first electrode of the capacitor, and the second conductive layer being the second conductive layer.
A semiconductor integrated circuit, characterized in that the second electrode of the capacitor is connected to a conductive type diffusion layer.
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