JPH0449651A - Mos(mis)型コンデンサー - Google Patents
Mos(mis)型コンデンサーInfo
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- JPH0449651A JPH0449651A JP2159364A JP15936490A JPH0449651A JP H0449651 A JPH0449651 A JP H0449651A JP 2159364 A JP2159364 A JP 2159364A JP 15936490 A JP15936490 A JP 15936490A JP H0449651 A JPH0449651 A JP H0449651A
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- semiconductor layer
- layer
- semiconductor
- capacitor
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/60—Capacitors
- H10D1/62—Capacitors having potential barriers
- H10D1/66—Conductor-insulator-semiconductor capacitors, e.g. MOS capacitors
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は集積回路即ちIC(Integr−ated
C1rcuit)にモノリシック(MonoQyth
ic)に形成するモスあるいはミス(MOSあるいはM
is)型コンデンサー(Condenser)に関する
。
C1rcuit)にモノリシック(MonoQyth
ic)に形成するモスあるいはミス(MOSあるいはM
is)型コンデンサー(Condenser)に関する
。
(従来の技術)
従来からMOS(MIS)型コンデンサーは半導体基板
例えばシリコン(SiQicon)にモノリシックに形
成されてモスICまたはバイポーラ(BipoQar)
ICの一部として利用されており、大電流を扱うバイポ
ーラICに設置するものの要部を示す第1図を参照して
説明する。
例えばシリコン(SiQicon)にモノリシックに形
成されてモスICまたはバイポーラ(BipoQar)
ICの一部として利用されており、大電流を扱うバイポ
ーラICに設置するものの要部を示す第1図を参照して
説明する。
即ち、半導体基板1にはほぼ台形状でリン(P)を約1
015/CC含むN−型の島領域2を設け、その底部に
アンチモン(S b)を1020/CC程度導入した埋
込領域3を設置する。島領域2の頂面から内部に向けて
不純物としてリンを導入・拡20〜21 散して表面濃度としてx X 10 / c c
位の不純物領域即ち半導体層4を設け、半導体基板1と
の間に形成される接合端を表面に導出していわゆるブレ
イナー(PQanner)タイプ(T−Vpe)とする
。このように不純物を導入・拡散して半導体層を形成す
るのにはいわゆるイオン(lon)注入法、デポ法(D
epos i t 1on)またはレジストブロック(
Resist Block)法か適用可能であり、従
って前記不純物導入・拡散工程の前後に絶縁物層5の形
成を行う。
015/CC含むN−型の島領域2を設け、その底部に
アンチモン(S b)を1020/CC程度導入した埋
込領域3を設置する。島領域2の頂面から内部に向けて
不純物としてリンを導入・拡20〜21 散して表面濃度としてx X 10 / c c
位の不純物領域即ち半導体層4を設け、半導体基板1と
の間に形成される接合端を表面に導出していわゆるブレ
イナー(PQanner)タイプ(T−Vpe)とする
。このように不純物を導入・拡散して半導体層を形成す
るのにはいわゆるイオン(lon)注入法、デポ法(D
epos i t 1on)またはレジストブロック(
Resist Block)法か適用可能であり、従
って前記不純物導入・拡散工程の前後に絶縁物層5の形
成を行う。
図には半導体層4に対応する絶縁物層5の厚さといわゆ
るフィールド(FieQd)領域6のそれが違っている
ように、小さい方即ちMOS(MIS)コンデンサー形
成予定領域が数百人から2000人程度以上るのに対し
て、フィールド領域ではμm単位である。このように厚
い絶縁物層6は熱酸化法または選択酸化法(LocaQ
0xidation of 5eparati
on)によって形成され、薄い絶縁物層5は熱酸化法に
より形成するのが一般的である。即ち、−旦絶縁物層を
被覆後、MOS(MIS)型コンデンサー形成予定領域
のものを剥離して新たに薄い絶縁物層5を形成する。薄
い絶縁物層5には電極用金属層を重ねて第1電極7を形
成する。一方、半導体層4との電気的導通を形成するた
めに厚い絶縁物層6部分を除去してから同じ金属層によ
る第2電極8を設ける最終的な工程を経てMOS(ある
いはMis)型コンデンサー9を完成する。
るフィールド(FieQd)領域6のそれが違っている
ように、小さい方即ちMOS(MIS)コンデンサー形
成予定領域が数百人から2000人程度以上るのに対し
て、フィールド領域ではμm単位である。このように厚
い絶縁物層6は熱酸化法または選択酸化法(LocaQ
0xidation of 5eparati
on)によって形成され、薄い絶縁物層5は熱酸化法に
より形成するのが一般的である。即ち、−旦絶縁物層を
被覆後、MOS(MIS)型コンデンサー形成予定領域
のものを剥離して新たに薄い絶縁物層5を形成する。薄
い絶縁物層5には電極用金属層を重ねて第1電極7を形
成する。一方、半導体層4との電気的導通を形成するた
めに厚い絶縁物層6部分を除去してから同じ金属層によ
る第2電極8を設ける最終的な工程を経てMOS(ある
いはMis)型コンデンサー9を完成する。
前記半導体層4は第1電極及び第2電極の取出しと抵抗
減少のために不純物濃度を高めたN不純物領域である。
減少のために不純物濃度を高めたN不純物領域である。
このようなMOS(あるいはMIS)型コンデンサー9
は第4図に明らかなように絶縁物層5の容量CoxlO
と半導体層4表面の容量Cs11か直列に接続された構
造になっている。更にCs1lは空乏層の不純物[n型
の場合はドナー(Donner)]イオンによるCde
p2と半導体層4表面のキャリア(Carriea)に
よるC i nv3の並列接続と考えられる。Coxl
oはバイアス(Bias)電圧によらず一定であるか、
C511は後述するようにバイアス電圧に依存する。そ
こで従来は半導体層4の不純物濃度を高くして空乏層が
伸びにくいように(Cs11かCoxlOに比べて十分
大きくなるように)設計し、全体としてのコンデンサー
容量C14がバイアス電圧に依存しないようにするのか
一般的である。
は第4図に明らかなように絶縁物層5の容量CoxlO
と半導体層4表面の容量Cs11か直列に接続された構
造になっている。更にCs1lは空乏層の不純物[n型
の場合はドナー(Donner)]イオンによるCde
p2と半導体層4表面のキャリア(Carriea)に
よるC i nv3の並列接続と考えられる。Coxl
oはバイアス(Bias)電圧によらず一定であるか、
C511は後述するようにバイアス電圧に依存する。そ
こで従来は半導体層4の不純物濃度を高くして空乏層が
伸びにくいように(Cs11かCoxlOに比べて十分
大きくなるように)設計し、全体としてのコンデンサー
容量C14がバイアス電圧に依存しないようにするのか
一般的である。
一方、絶縁物層を形成する手段には熱酸化の他に化学的
気相成長法(ChemicaQ Va−pour
Deposition)などが知られており、高電気伝
導度の半導体層である薄い絶縁物層例えば酸化珪素膜や
、窒化タンタル膜などがある。しかも電極用金属層には
AQなどの金属の他に高電気伝導度の多結晶珪素なども
利用可能である。
気相成長法(ChemicaQ Va−pour
Deposition)などが知られており、高電気伝
導度の半導体層である薄い絶縁物層例えば酸化珪素膜や
、窒化タンタル膜などがある。しかも電極用金属層には
AQなどの金属の他に高電気伝導度の多結晶珪素なども
利用可能である。
(発明が解決しようとする課題)
従来技術によりMOSコンデンサーの製造では前記のよ
うに半導体層を高濃度にする工程が必要であり、更に工
程でのバラツキにより不純物濃度が低くなってしまうと
、コンデンサ容量がバイアス電圧に依存するようになっ
て後述する不都合が発生する。また、単位面積当りの容
量を向上させるたるめに薄い絶縁物層5を更に薄くする
などの手段によりCoxlOを高くすると、それにあわ
せて半導体層4の不純物濃度を高める必要があり、結晶
欠陥などが発生する危険があった。
うに半導体層を高濃度にする工程が必要であり、更に工
程でのバラツキにより不純物濃度が低くなってしまうと
、コンデンサ容量がバイアス電圧に依存するようになっ
て後述する不都合が発生する。また、単位面積当りの容
量を向上させるたるめに薄い絶縁物層5を更に薄くする
などの手段によりCoxlOを高くすると、それにあわ
せて半導体層4の不純物濃度を高める必要があり、結晶
欠陥などが発生する危険があった。
次に一般のMO3構造(−例としてn型半導体層を利用
する)コンデンサは、第4図に示すように薄い絶縁物層
の誘電係数と厚さ・面積で決まる容量CoxlOと半導
体基板1を構成するシリコンの誘電率と空乏層幅と反転
キャリア分布で決まる空乏層容量Cs1lの直列接続容
量C14を示す。更にC811は空乏層のドナー不純物
イオンによるCdpe12と半導体層4表面に発生する
反転キャリアによるC1nv13の並列接続に分けられ
る。
する)コンデンサは、第4図に示すように薄い絶縁物層
の誘電係数と厚さ・面積で決まる容量CoxlOと半導
体基板1を構成するシリコンの誘電率と空乏層幅と反転
キャリア分布で決まる空乏層容量Cs1lの直列接続容
量C14を示す。更にC811は空乏層のドナー不純物
イオンによるCdpe12と半導体層4表面に発生する
反転キャリアによるC1nv13の並列接続に分けられ
る。
このようなMO8構造コンデンサにおいて電極用金属層
7にプラス(PQus)電圧、半導体層4にマイナス(
Minus)電圧を印加している時[順バイアス(Bi
as)]は、第2図aに示すように薄い絶縁物層5の下
に位置する半導体層4の表面に多数キャリアである電子
が蓄積される。
7にプラス(PQus)電圧、半導体層4にマイナス(
Minus)電圧を印加している時[順バイアス(Bi
as)]は、第2図aに示すように薄い絶縁物層5の下
に位置する半導体層4の表面に多数キャリアである電子
が蓄積される。
この状態ではCs1lが非常に大きくなるのでコンデン
サー容量C14はCoxlOにほぼ等しくなり、逆に電
極用金属にマイナス電位を印加する(逆バイアス)と第
2図Cに明らかなように半導体層4表面にはマイナス電
位によって少数キャリアであるホール(HoQe)が発
生して反転層16を作る。
サー容量C14はCoxlOにほぼ等しくなり、逆に電
極用金属にマイナス電位を印加する(逆バイアス)と第
2図Cに明らかなように半導体層4表面にはマイナス電
位によって少数キャリアであるホール(HoQe)が発
生して反転層16を作る。
この時DCバイアスまたは交流信号成分を含んでいても
低周波の場合にはC1nv13が大きくなるために、結
局コンデンサー容量C14がほぼCoxに等しくなる。
低周波の場合にはC1nv13が大きくなるために、結
局コンデンサー容量C14がほぼCoxに等しくなる。
しかし、逆バイアス印加時、バイアス電圧に高周波成分
がのっていると反転キャリアの生成消滅速度が高周波成
分の変動に追随できないためにC1nv13が低下し、
コンデンサー容量C14が低下する。
がのっていると反転キャリアの生成消滅速度が高周波成
分の変動に追随できないためにC1nv13が低下し、
コンデンサー容量C14が低下する。
一方ゼロ(Zero)バイアスまたは順バイアス状態か
ら逆バイアスが印加された瞬間は、第2図すに明らかな
ように半導体層4表面は電子がマイナス電位によって排
斥されて空乏状態17となる。この状態はDeep
DepQetion状態と呼ばれており、非常に高い電
圧を印加した場合は空乏層内で降伏が起こるまでコンデ
ンサーC14は低下する。先に述べた反転キャリアはこ
の状態では殆ど存在しない。
ら逆バイアスが印加された瞬間は、第2図すに明らかな
ように半導体層4表面は電子がマイナス電位によって排
斥されて空乏状態17となる。この状態はDeep
DepQetion状態と呼ばれており、非常に高い電
圧を印加した場合は空乏層内で降伏が起こるまでコンデ
ンサーC14は低下する。先に述べた反転キャリアはこ
の状態では殆ど存在しない。
n型半導体を用いたMOS構造での反転キャリアのホー
ルは、プラス電極から半導体層表面まで電子と対消滅せ
ずに到達するものは極くわずかで、はとんどは電子ホー
ルの対生成によって発生すると考えられる。この時電子
ホール対は、半導体層に光が当たっていれば光励起によ
って発生し、結晶中に欠陥が多ければその中の生成中心
となり得る欠陥が発生するメカニズム(Mechani
−zm)がある。良好な特性を得るために半導体層4の
結晶性を上げればそれだけホールが発生しにくくなる。
ルは、プラス電極から半導体層表面まで電子と対消滅せ
ずに到達するものは極くわずかで、はとんどは電子ホー
ルの対生成によって発生すると考えられる。この時電子
ホール対は、半導体層に光が当たっていれば光励起によ
って発生し、結晶中に欠陥が多ければその中の生成中心
となり得る欠陥が発生するメカニズム(Mechani
−zm)がある。良好な特性を得るために半導体層4の
結晶性を上げればそれだけホールが発生しにくくなる。
第3図にはコンデンサーへの印加電圧Vg(半導体層4
を接地電位、金属層にVgを印加するものとして表現す
る)とコンデンサー容量C14の関係を示し、図中実線
が高周波応答(約100Hz以上)、破線は低周波応答
の特性、−点鎖線は強い空乏状態(Deep Dep
Qetion)の特性を示し、Coxは絶縁物層5自体
の示す容量を表している。この曲線は以下の式を基にし
て実験して求めたものである。
を接地電位、金属層にVgを印加するものとして表現す
る)とコンデンサー容量C14の関係を示し、図中実線
が高周波応答(約100Hz以上)、破線は低周波応答
の特性、−点鎖線は強い空乏状態(Deep Dep
Qetion)の特性を示し、Coxは絶縁物層5自体
の示す容量を表している。この曲線は以下の式を基にし
て実験して求めたものである。
×vgである。ここでKo:絶縁物層の誘電率、Ks:
シリコンの誘電率、q:電気素量、ε :真空誘電率、
C:全体の容量、co=酸化膜厚による正味の容量、N
A:半導体層4の不純物濃度、X :空乏層の幅である
。DC状態で使用する時は第3図の破線で明らかにした
特性となり、逆バイアス(マイナスバイアス時)でも半
導体層表面は反転状態となるために、コンデンサー容量
は順方向バイアス時と同じ値を示す。高周波成分を持つ
逆バイアスを加える条件では第3図の実線で示す特性が
得られるようになり容量は周波数依存性を示すようにな
る。高速スイッチング(Swi −tching)やサ
ージ(Surge)印加などの時、即ちゼロバイアスか
ら急峻な電圧の立上がりにおいては強い空乏状態となり
、コンデンサー容jiC14が更に低下して第3図にお
ける一点鎖線のようになる。
シリコンの誘電率、q:電気素量、ε :真空誘電率、
C:全体の容量、co=酸化膜厚による正味の容量、N
A:半導体層4の不純物濃度、X :空乏層の幅である
。DC状態で使用する時は第3図の破線で明らかにした
特性となり、逆バイアス(マイナスバイアス時)でも半
導体層表面は反転状態となるために、コンデンサー容量
は順方向バイアス時と同じ値を示す。高周波成分を持つ
逆バイアスを加える条件では第3図の実線で示す特性が
得られるようになり容量は周波数依存性を示すようにな
る。高速スイッチング(Swi −tching)やサ
ージ(Surge)印加などの時、即ちゼロバイアスか
ら急峻な電圧の立上がりにおいては強い空乏状態となり
、コンデンサー容jiC14が更に低下して第3図にお
ける一点鎖線のようになる。
このようにDCバイアス以外におけるコンデンサー容量
C14は半導体素子の設計段階の値と合わなくなる。し
かも、コンデンサー容量C14が低下するということは
、蓄えられるエネルギ(Energy)が減少するとい
うことなので、高電圧サージを印加した場合には破壊す
ることもある。
C14は半導体素子の設計段階の値と合わなくなる。し
かも、コンデンサー容量C14が低下するということは
、蓄えられるエネルギ(Energy)が減少するとい
うことなので、高電圧サージを印加した場合には破壊す
ることもある。
前述のように、従来技術では半導体層のキャリア生成不
純物濃度を高くして空乏層が伸びにくいように(空乏層
容量Cs1lが大きいように)設計して空乏状態でも容
量の低下がほとんどないようにしているが、工程のバラ
ツキで不純物濃度が低くなってしまうとコンデンサー容
量C14の低下が発生して高周波特性の劣化やサージ破
壊などで歩留りが悪化する危険があった。
純物濃度を高くして空乏層が伸びにくいように(空乏層
容量Cs1lが大きいように)設計して空乏状態でも容
量の低下がほとんどないようにしているが、工程のバラ
ツキで不純物濃度が低くなってしまうとコンデンサー容
量C14の低下が発生して高周波特性の劣化やサージ破
壊などで歩留りが悪化する危険があった。
本発明はこのような事情により成されたもので、特に、
工程のバラツキによるサージ耐量低下や高周波特性の劣
化のない、また、高濃度不純物拡散層を設置しなくても
特性の良いMOSまたはMISコンデンサーを提供する
ことを目的とするものである。
工程のバラツキによるサージ耐量低下や高周波特性の劣
化のない、また、高濃度不純物拡散層を設置しなくても
特性の良いMOSまたはMISコンデンサーを提供する
ことを目的とするものである。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
半導体基板の頂面の一部を構成する一導電型の半導体層
と、前記半導体基板と一導電型の半導体層により形成し
半導体基板の頂面部分に露出する第1接合の端部と、前
記第1接合の端部を覆って前記半導体基板頂面に設置す
る絶縁物層と、前記絶縁物層を被覆しかつ前記一導電型
の半導体層に対向して配置する電極用部材と、前記一導
電型の半導体層と共に前記半導体基板頂面を構成する反
対導電型の半導体層と、前記反対導電型の半導体層によ
り形成され、前記電極用部材により覆われる半導体基板
の他の頂面部分に露出する第2接合の端部に本発明に係
わるMOS(MIS)型コンデンサーの特徴がある。更
に、半導体基板の頂面の一部を構成する一導電型の半導
体層と、前記半導体基板と一導電型の半導体層により形
成し半導体基板の頂面部分に露出する第1接合の端部と
前記第1接合の端部を覆って前記半導体基板頂面に設置
する絶縁物層と、前記絶縁物層を被覆しかつ前記一導電
型の半導体層に対向して配置する電極用部材と、前記一
導電型の半導体層と接合を形成しかつ前記半導体基板の
他の頂面部分に露出する第2接合の端部を前記絶縁物層
により被覆してなり、前記一導電型の半導体層及び反対
導電型の半導体層に抵抗を介してバイアスを印加す手段
にも本発明に係わるMOS(MIS)型コンデンサーに
も他の特徴がある。
と、前記半導体基板と一導電型の半導体層により形成し
半導体基板の頂面部分に露出する第1接合の端部と、前
記第1接合の端部を覆って前記半導体基板頂面に設置す
る絶縁物層と、前記絶縁物層を被覆しかつ前記一導電型
の半導体層に対向して配置する電極用部材と、前記一導
電型の半導体層と共に前記半導体基板頂面を構成する反
対導電型の半導体層と、前記反対導電型の半導体層によ
り形成され、前記電極用部材により覆われる半導体基板
の他の頂面部分に露出する第2接合の端部に本発明に係
わるMOS(MIS)型コンデンサーの特徴がある。更
に、半導体基板の頂面の一部を構成する一導電型の半導
体層と、前記半導体基板と一導電型の半導体層により形
成し半導体基板の頂面部分に露出する第1接合の端部と
前記第1接合の端部を覆って前記半導体基板頂面に設置
する絶縁物層と、前記絶縁物層を被覆しかつ前記一導電
型の半導体層に対向して配置する電極用部材と、前記一
導電型の半導体層と接合を形成しかつ前記半導体基板の
他の頂面部分に露出する第2接合の端部を前記絶縁物層
により被覆してなり、前記一導電型の半導体層及び反対
導電型の半導体層に抵抗を介してバイアスを印加す手段
にも本発明に係わるMOS(MIS)型コンデンサーに
も他の特徴がある。
(作用)
即ち、本発明に係わるMOS(MIS)型コンデンサー
は、従来のMOS (MIS)型コンデンサーに形成す
る一導電型の半導体層と接合を形成する反対導電型の半
導体層を設置し、一導電型の半導体層に形成される空乏
層に直接またはバイアスを印加することにより接合を越
えて反対電荷供給源である反対導電型の半導体層が反転
キャリアを供給できるようにしたものである。
は、従来のMOS (MIS)型コンデンサーに形成す
る一導電型の半導体層と接合を形成する反対導電型の半
導体層を設置し、一導電型の半導体層に形成される空乏
層に直接またはバイアスを印加することにより接合を越
えて反対電荷供給源である反対導電型の半導体層が反転
キャリアを供給できるようにしたものである。
(実施例)
本発明に係わる実施例を第5図a −d 、第6図a−
d、第7図乃至第9図を参照して説明する。
d、第7図乃至第9図を参照して説明する。
即ち、第5図a −d及び第6図a −dでは半導体基
板の頂面を従来技術と同様に形成する一導電型の半導体
層に加えて反対導電型の半導体層により構成するMOS
(MIS)型コンデンサーが示されており、第7図乃至
第9図には反対導電型の半導体層と一導電型の半導体層
により形成される第2接合の端部を不可欠な絶縁物層に
よる被覆するMOS(MIS)型コンデンサー構造によ
り第2実施例である。第1実施例の第5図a −d 、
第6図a −dにはN型半導体層に生じる空乏層領域に
隣接するように反対導電型のP型半導体領域を設置する
製造プロセス(Process)を示している。用意し
た半導体基板20にはN 型の島領域21か形成されて
おり、ここにはイオン(Ion)注入法やいわゆるデポ
法などにより半導体基板20の頂面から内部にかけてx
×10’/cc程度のN 型半導体層21を設置してい
る。この製造に際してはフォトリソグラフィ(Phot
o Li thography)技術を利用する各種
のプロセスが知られているか、本発明に直接関係かない
ので省略し、完成したデバイス(Device)構造を
基に説明する。即ち、半導体基板20には厚さが約15
μmの台形ですンを 1015/CC程度含有するN−島領域21を設け、そ
の底部にはアンチモンが10”/cc位含む埋込領域2
2を設置する。また半導体基板20の頂面には公知の熱
酸化法または選択酸化法により厚さがμmオーダ(Or
der)の厚い絶縁物層23が設置されており、一導電
型の半導体層24の設置位置に対応する場所を剥離後、
前記の各方法により形成する。この結果第5図aに示す
ようないわゆるブレイナータイプの第1接合25が島領
域21に形成され、端部を半導体基板20表面に導出す
るが厚い絶縁物層23により覆われて保護される。更に
第5図すに明らかなように一導電型の半導体層24内に
ボロン(B)を10207cc程度導入して反対導電型
の半導体層26を形成するが、一導電型の半導体層24
との間に生ずる第2接合27の端部を厚い絶縁物層23
により覆う。
板の頂面を従来技術と同様に形成する一導電型の半導体
層に加えて反対導電型の半導体層により構成するMOS
(MIS)型コンデンサーが示されており、第7図乃至
第9図には反対導電型の半導体層と一導電型の半導体層
により形成される第2接合の端部を不可欠な絶縁物層に
よる被覆するMOS(MIS)型コンデンサー構造によ
り第2実施例である。第1実施例の第5図a −d 、
第6図a −dにはN型半導体層に生じる空乏層領域に
隣接するように反対導電型のP型半導体領域を設置する
製造プロセス(Process)を示している。用意し
た半導体基板20にはN 型の島領域21か形成されて
おり、ここにはイオン(Ion)注入法やいわゆるデポ
法などにより半導体基板20の頂面から内部にかけてx
×10’/cc程度のN 型半導体層21を設置してい
る。この製造に際してはフォトリソグラフィ(Phot
o Li thography)技術を利用する各種
のプロセスが知られているか、本発明に直接関係かない
ので省略し、完成したデバイス(Device)構造を
基に説明する。即ち、半導体基板20には厚さが約15
μmの台形ですンを 1015/CC程度含有するN−島領域21を設け、そ
の底部にはアンチモンが10”/cc位含む埋込領域2
2を設置する。また半導体基板20の頂面には公知の熱
酸化法または選択酸化法により厚さがμmオーダ(Or
der)の厚い絶縁物層23が設置されており、一導電
型の半導体層24の設置位置に対応する場所を剥離後、
前記の各方法により形成する。この結果第5図aに示す
ようないわゆるブレイナータイプの第1接合25が島領
域21に形成され、端部を半導体基板20表面に導出す
るが厚い絶縁物層23により覆われて保護される。更に
第5図すに明らかなように一導電型の半導体層24内に
ボロン(B)を10207cc程度導入して反対導電型
の半導体層26を形成するが、一導電型の半導体層24
との間に生ずる第2接合27の端部を厚い絶縁物層23
により覆う。
更にまた、MOS (MI S)コンデンサーに不可欠
な電極用部材を設置するために第5図Cに示すように厚
い絶縁物層23を部分的に除去してから新に薄い絶縁物
層28即ちコンデンサ絶縁物層を公知の熱酸化法により
一導電型の半導体層24に対向して設置すると共に、反
対導電型の半導体層26取出電極用窓29を形成する。
な電極用部材を設置するために第5図Cに示すように厚
い絶縁物層23を部分的に除去してから新に薄い絶縁物
層28即ちコンデンサ絶縁物層を公知の熱酸化法により
一導電型の半導体層24に対向して設置すると共に、反
対導電型の半導体層26取出電極用窓29を形成する。
この窓29と薄い絶縁物層28には電極用部材例えば多
結晶珪素30を重ねて設置して夫々を一導電型の半導体
層24用電極31として、一導電型及び反対導電型の半
導体層24.26用電極32として機能させる。前記の
ように第1実施例の変形例を第6図a −dに示したが
、相違するのは反対導電型の半導体層の設置場所だけな
ので、これ以外は同一番号を利用して説明するが、第1
実施例と違って反対導電型半導体層を先に形成する例で
ある。即ち、半導体基板20には厚さがほぼ15μmの
台形でリンを約1015/CC含有するN島領域21を
設置し、その底部にはアンチモンを1020/cc導入
した埋込領域22を形成する。
結晶珪素30を重ねて設置して夫々を一導電型の半導体
層24用電極31として、一導電型及び反対導電型の半
導体層24.26用電極32として機能させる。前記の
ように第1実施例の変形例を第6図a −dに示したが
、相違するのは反対導電型の半導体層の設置場所だけな
ので、これ以外は同一番号を利用して説明するが、第1
実施例と違って反対導電型半導体層を先に形成する例で
ある。即ち、半導体基板20には厚さがほぼ15μmの
台形でリンを約1015/CC含有するN島領域21を
設置し、その底部にはアンチモンを1020/cc導入
した埋込領域22を形成する。
この半導体基板20の頂面には公知の熱酸化法や選択酸
化法により厚さがμmオーダ(Order)の厚い絶縁
物層23を設置している。反対導電型の半導体層の形成
予定位置に対応する厚い酸化物層23部分を第6図aに
明らかなように剥離後、インプラ(Ion ImpQ
antation)などの不純物導入・拡散手段によっ
て反対導電型の半導体層33を形成する(第6図a参照
)。この図面の方法と違ってレジストブロック法などが
利用できるので厚い絶縁物層23の形成や不純物導入・
拡散工程の順序はこれに限定されるものでない。この反
対導電型の半導体層33はボロンを16〜18 10 / c c程度含んでおり、半導体基板2
0との間に第2接合27が形成され、その端部は頂面に
導出されかつ絶縁物層28及び電極用部材30の積層体
により最終的には被覆される。次いで一導電型の半導体
層24の形成に移る。具体的な手段としてはイオン注入
法やデポ法が可能であるが、第6図すに明らかなように
形成予定位置に対応する絶縁物層28部分を除去後例え
ばリン20〜21 を10 / c c程度導入・拡散して一導電型
の半導体層24を形成する。この図に示すように反対導
電型の半導体層33と端部が接触する形となるが、環状
に形成されるものでなく、紙面に記載された場所より離
れた場所では連続した形に形成されており、その底部を
点線34で表示した。
化法により厚さがμmオーダ(Order)の厚い絶縁
物層23を設置している。反対導電型の半導体層の形成
予定位置に対応する厚い酸化物層23部分を第6図aに
明らかなように剥離後、インプラ(Ion ImpQ
antation)などの不純物導入・拡散手段によっ
て反対導電型の半導体層33を形成する(第6図a参照
)。この図面の方法と違ってレジストブロック法などが
利用できるので厚い絶縁物層23の形成や不純物導入・
拡散工程の順序はこれに限定されるものでない。この反
対導電型の半導体層33はボロンを16〜18 10 / c c程度含んでおり、半導体基板2
0との間に第2接合27が形成され、その端部は頂面に
導出されかつ絶縁物層28及び電極用部材30の積層体
により最終的には被覆される。次いで一導電型の半導体
層24の形成に移る。具体的な手段としてはイオン注入
法やデポ法が可能であるが、第6図すに明らかなように
形成予定位置に対応する絶縁物層28部分を除去後例え
ばリン20〜21 を10 / c c程度導入・拡散して一導電型
の半導体層24を形成する。この図に示すように反対導
電型の半導体層33と端部が接触する形となるが、環状
に形成されるものでなく、紙面に記載された場所より離
れた場所では連続した形に形成されており、その底部を
点線34で表示した。
第6図すにより示されるように反対導電型の半導体層3
3の両端は夫々一導電型の半導体層24に隣接かつ連続
する形状となり、一導電型の半導体層24は場所によっ
てとび地Aが形成される。
3の両端は夫々一導電型の半導体層24に隣接かつ連続
する形状となり、一導電型の半導体層24は場所によっ
てとび地Aが形成される。
次に第6図すにあるように、一導電型の半導体層24及
び、とび地Aとこれに連続した反対導電型の半導体層3
3の一端付近に夫々対応する絶縁物層を剥離して窓B、
Cを設置後、窓Bだけに薄い絶縁物層28を設は窓Cは
第6図Cに明らかなように多少拡大して反対導電型の半
導体層33の両方を露出させる。引続いて第6図dに示
すように電極用部材30を窓BSCに形成してBではコ
ンデンサ用電極31、Cに反対導電型の半導体層33と
一導電型の半導体層24用電極32を形成してMOS(
MIS)コンデンサーを完成する。
び、とび地Aとこれに連続した反対導電型の半導体層3
3の一端付近に夫々対応する絶縁物層を剥離して窓B、
Cを設置後、窓Bだけに薄い絶縁物層28を設は窓Cは
第6図Cに明らかなように多少拡大して反対導電型の半
導体層33の両方を露出させる。引続いて第6図dに示
すように電極用部材30を窓BSCに形成してBではコ
ンデンサ用電極31、Cに反対導電型の半導体層33と
一導電型の半導体層24用電極32を形成してMOS(
MIS)コンデンサーを完成する。
第7図には、第5図a −dと第6図a−dに明らかに
したMOS(MIS)コンデンサにおける逆バイアス時
の動作を示している。即ち、電極端子32から電極用半
導体層30を通してN型の一導電型の半導体層24にプ
ラス電位を、電極端子31から電極用部材30にマイナ
ス電位を印加すると、N型の一導電型の半導体層には先
ず空乏層34が伸び始める。従来技術ではN型の一導電
型の半導体層内での電子ホール対生成により発生したホ
ールが反転キャリアになるが、本発明では電極端子32
と電気的に接続した電極用部材30によって高電位側に
接続された反対導電型の半導体層33が空乏層34と連
続状態となっているために反対導電型の半導体層33内
の多数キャリア即ちホール35が空乏層34に供給され
て反転層を形成することになる。
したMOS(MIS)コンデンサにおける逆バイアス時
の動作を示している。即ち、電極端子32から電極用半
導体層30を通してN型の一導電型の半導体層24にプ
ラス電位を、電極端子31から電極用部材30にマイナ
ス電位を印加すると、N型の一導電型の半導体層には先
ず空乏層34が伸び始める。従来技術ではN型の一導電
型の半導体層内での電子ホール対生成により発生したホ
ールが反転キャリアになるが、本発明では電極端子32
と電気的に接続した電極用部材30によって高電位側に
接続された反対導電型の半導体層33が空乏層34と連
続状態となっているために反対導電型の半導体層33内
の多数キャリア即ちホール35が空乏層34に供給され
て反転層を形成することになる。
もともと反対導電型P型の半導体層33には多数キャリ
アとしてホールが存在するために高周波成分の強い逆バ
イアスが印加された場合でも速やかにホールが供給され
コンデンサ容量は絶縁物層の容量CoxlOを維持でき
ることになる。
アとしてホールが存在するために高周波成分の強い逆バ
イアスが印加された場合でも速やかにホールが供給され
コンデンサ容量は絶縁物層の容量CoxlOを維持でき
ることになる。
この条件を満たすためには空乏層34と反対導電型の半
導体層33か連続していなければならない。と言うのは
、仮に連続していなければPN接合を越えるのに十分な
バイアスを両生導体層24.33間に印加しなければな
らないからである。
導体層33か連続していなければならない。と言うのは
、仮に連続していなければPN接合を越えるのに十分な
バイアスを両生導体層24.33間に印加しなければな
らないからである。
第8図と第9図には反対導電型の半導体層により形成さ
れるPN接合端を電極用半導体層に対応しない位置に導
出したMOS (MIS)コンデンサに関する第2実施
例を説明するが、各部品の番号は第5図乃至第7図用と
同一のものを使用し、説明も相違に基づくことに止どめ
構造や製法については割愛する。両図に示したように、
MOS(MIS)コンデンサでは、反対導電型の半導体
層33と半導体基板20間に形成されるPN接合27端
部は不可欠な電極用半導体層30に対応しない半導体基
板20頂面に導出している点が第1実施例と相違してい
る。このために反対導電型の半導体層33と空乏層は高
電圧を印加しない限り接触しない。
れるPN接合端を電極用半導体層に対応しない位置に導
出したMOS (MIS)コンデンサに関する第2実施
例を説明するが、各部品の番号は第5図乃至第7図用と
同一のものを使用し、説明も相違に基づくことに止どめ
構造や製法については割愛する。両図に示したように、
MOS(MIS)コンデンサでは、反対導電型の半導体
層33と半導体基板20間に形成されるPN接合27端
部は不可欠な電極用半導体層30に対応しない半導体基
板20頂面に導出している点が第1実施例と相違してい
る。このために反対導電型の半導体層33と空乏層は高
電圧を印加しない限り接触しない。
このようなMOS (MIS)コンデンサに逆バイアス
を印加した時の動作は、逆バイアスが印加された瞬間変
位電流が流れ、しかも抵抗を介して流れると電圧降下を
生じる。従って、PN接合に0.6Vの電位差が発生す
るように印加電圧と抵抗の条件を設定しておくと、反対
導電型の半導体層33からホールが一導電型の半導体層
24に注入されて表面が反転する。このために条件に合
った電圧以上の高周波バイアスに対してはコンデンサ容
量C14がCoxlOとなる。
を印加した時の動作は、逆バイアスが印加された瞬間変
位電流が流れ、しかも抵抗を介して流れると電圧降下を
生じる。従って、PN接合に0.6Vの電位差が発生す
るように印加電圧と抵抗の条件を設定しておくと、反対
導電型の半導体層33からホールが一導電型の半導体層
24に注入されて表面が反転する。このために条件に合
った電圧以上の高周波バイアスに対してはコンデンサ容
量C14がCoxlOとなる。
一方、第9図に示したMOS(MIS)コンデンサは一
導電型の半導体層24の保有する抵抗成分34をPN接
合バイアスに利用する例であり、動作原理は第8図のM
OS(MIS)コンデンサと同様なので説明を省略する
。
導電型の半導体層24の保有する抵抗成分34をPN接
合バイアスに利用する例であり、動作原理は第8図のM
OS(MIS)コンデンサと同様なので説明を省略する
。
第1及び第2実施例における電極用部材としては、多結
晶珪素の他に高電気伝導度の高融点金属のシリサイド(
SiQicide)例えばモリブデン(Mo)シリサイ
ドや窒化タンタル(T a N)などが利用できる。
晶珪素の他に高電気伝導度の高融点金属のシリサイド(
SiQicide)例えばモリブデン(Mo)シリサイ
ドや窒化タンタル(T a N)などが利用できる。
[発明の効果コ
本発明に係わるMOS(MIS)コンデンサでは高周波
成分を含む逆バイアス印加時従来構造で発生していた一
導電型の半導体層表面の空乏状態を、反転キャリアを多
数キャリアとして保有する反対導電型の半導体層から供
給して積極的に反転させる手法を採っている。従って、
正逆バイアス時とも容量変化が少なく、また、一導電型
の半導体層の濃度が低くても高周波特性が良く、逆バイ
アスサージの破壊耐量も高いMOS (MI S)コン
デンサか得られる。
成分を含む逆バイアス印加時従来構造で発生していた一
導電型の半導体層表面の空乏状態を、反転キャリアを多
数キャリアとして保有する反対導電型の半導体層から供
給して積極的に反転させる手法を採っている。従って、
正逆バイアス時とも容量変化が少なく、また、一導電型
の半導体層の濃度が低くても高周波特性が良く、逆バイ
アスサージの破壊耐量も高いMOS (MI S)コン
デンサか得られる。
第1図は従来のMOSコンデンサの断面図、第2図a
−cはMOSコンデンサの動作状態を説明する図、第3
図はMOSコンデンサのCV特性を示す曲線図、第4図
はMOSコンデンサの要素を示す図、第5図a −dと
第6図a −dは本発明に係わるMOS(MIS)コン
デンサの製造工程毎の断面図、第7図は本発明のMOS
(MIS)コンデンサの動作を説明する図、第8図と第
9図は本発明の他の実施例を示す断面図である。 1.20:半導体基板、 2.21:島領域、3.2
2・埋込領域、 4.24ニー導電型の半導体層、 26.33二反対導電型の半導体層、 5.28:薄い絶縁物層、 6:厚い絶縁物層、 7.8.30:電極用部材、 9:MOSコンデンサ、 31.32:電極、 A:とび地、 BSC:窓、 34:抵抗成分。 代理人 弁理士 大 胡 典 第 図 (階の1) (klの2) (噸の1)
−cはMOSコンデンサの動作状態を説明する図、第3
図はMOSコンデンサのCV特性を示す曲線図、第4図
はMOSコンデンサの要素を示す図、第5図a −dと
第6図a −dは本発明に係わるMOS(MIS)コン
デンサの製造工程毎の断面図、第7図は本発明のMOS
(MIS)コンデンサの動作を説明する図、第8図と第
9図は本発明の他の実施例を示す断面図である。 1.20:半導体基板、 2.21:島領域、3.2
2・埋込領域、 4.24ニー導電型の半導体層、 26.33二反対導電型の半導体層、 5.28:薄い絶縁物層、 6:厚い絶縁物層、 7.8.30:電極用部材、 9:MOSコンデンサ、 31.32:電極、 A:とび地、 BSC:窓、 34:抵抗成分。 代理人 弁理士 大 胡 典 第 図 (階の1) (klの2) (噸の1)
Claims (2)
- (1)半導体基板の頂面の一部を構成する一導電型の半
導体層と、前記半導体基板と一導電型の半導体層により
形成し半導体基板の頂面部分に露出する第1接合の端部
と、前記第1接合の端部を覆って前記半導体層基板頂面
に設置する絶縁物層と、前記絶縁物層を被覆しかつ前記
一導電型の半導体層に対向して配置する電極用部材と、
前記一導電型の半導体層と共に前記半導体基板頂面を構
成する反対導電型の半導体層と、前記反対導電型の半導
体層により形成され、前記電極用部材により覆われる半
導体基板の他の頂面部分に露出する第2接合の端部を具
備することを特徴とするMOS(MIS)型コンデンサ
ー - (2)半導体基板の頂面の一部を構成する一導電型の半
導体層と、前記半導体基板と一導電型の半導体層により
形成し半導体基板の頂面部分に露出する第1接合の端部
と、前記半導体層基板頂面に設置する絶縁物層と、前記
絶縁物層を被覆しかつ前記一導電型の半導体層に対向し
て配置し第1接合の端部を覆った電極用部材と、前記一
導電型の半導体層と接合を形成しかつ前記半導体基板の
他の頂面部分に露出する第2接合の端部を前記絶縁物層
により被覆してなり、前記一導電型の半導体層及び反対
導電型の半導体層に抵抗を介してバイアスを印加する手
段を具備することを特徴とするMOS(MIS)型コン
デンサー
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2159364A JP2740038B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Mos(mis)型コンデンサー |
| KR1019910009950A KR950009891B1 (ko) | 1990-06-18 | 1991-06-17 | Mis형 콘덴서 |
| EP91109955A EP0464453A1 (en) | 1990-06-18 | 1991-06-18 | MIS type capacitor having reduced change in capacitance when biased in forward and reverse directions |
| US08/060,066 US5360989A (en) | 1990-06-18 | 1993-04-20 | MIS type capacitor having reduced change in capacitance when biased in forward and reverse directions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2159364A JP2740038B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Mos(mis)型コンデンサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0449651A true JPH0449651A (ja) | 1992-02-19 |
| JP2740038B2 JP2740038B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=15692227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2159364A Expired - Fee Related JP2740038B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Mos(mis)型コンデンサー |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5360989A (ja) |
| EP (1) | EP0464453A1 (ja) |
| JP (1) | JP2740038B2 (ja) |
| KR (1) | KR950009891B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020150041A (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
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-
1990
- 1990-06-18 JP JP2159364A patent/JP2740038B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-06-17 KR KR1019910009950A patent/KR950009891B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-18 EP EP91109955A patent/EP0464453A1/en not_active Withdrawn
-
1993
- 1993-04-20 US US08/060,066 patent/US5360989A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2740038B2 (ja) | 1998-04-15 |
| US5360989A (en) | 1994-11-01 |
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