JPH0463545B2 - - Google Patents

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JPH0463545B2
JPH0463545B2 JP57031346A JP3134682A JPH0463545B2 JP H0463545 B2 JPH0463545 B2 JP H0463545B2 JP 57031346 A JP57031346 A JP 57031346A JP 3134682 A JP3134682 A JP 3134682A JP H0463545 B2 JPH0463545 B2 JP H0463545B2
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JP
Japan
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layer
opening
resistor
terminal
region
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JP57031346A
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JPS58147145A (ja
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Katsuaki Asano
Yoshio Ueki
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication of JPH0463545B2 publication Critical patent/JPH0463545B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/201Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of only components covered by H10D1/00 or H10D8/00, e.g. RLC circuits
    • H10D84/204Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of only components covered by H10D1/00 or H10D8/00, e.g. RLC circuits of combinations of diodes or capacitors or resistors
    • H10D84/206Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of only components covered by H10D1/00 or H10D8/00, e.g. RLC circuits of combinations of diodes or capacitors or resistors of combinations of capacitors and resistors

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置、特にフイルター回路のよ
うに、抵抗部と容量部、すなわち時定数素子を有
する半導体集積回路に適用し好適な半導体装置に
係わる。
現在、抵抗部と容量部とを有するCR時定数回
路、例えばフイルター回路を内蔵した半導体集積
回路装置は、少なくとも一般に普及されるに至つ
ていない。これは、従来の製法では、高精度にそ
の時定数の設定がなされなかつたことにる。
しかしながら、抵抗や、容量に左程高い精度が
要求されない場合には、これら抵抗や容量を回路
素子の一部として含む集積回路を構成するものが
提供されている。
第1図にその一例を示すに、図示の例では共通
の半導体基体1に、NPNトランジスタ2と、容
量素子3と、抵抗素子4及び5が設けられた部分
が示されている。半導体基体1は、P型のサブス
トレイト6上にN型の半導体層7がエピタキシヤ
ル成長されてなる。半導体層7にはこれを横切つ
て例えば格子状にP型のアイソレーシヨン領域8
が形成され、これによつて各素子2〜5が形成さ
れる部分が分離されている。また9と、10及び
11は夫々トランジスタ2と、抵抗素子4及び5
の埋込み領域である。12は基体1の表面に形成
されたSiO2等の絶縁層である。トランジスタ2
は、例えばアイソレーシヨン領域8によつて囲ま
れたN型の半導体層部分13をコレクタ領域と
し、これの上に夫々拡散によつて形成されたP型
のベース領域14とN型のエミツタ領域15とを
有してなる。
抵抗素子4はベース領域14の拡散と同時に形
成した抵抗層16によつて構成される。他方の抵
抗素子5はベース領域14の拡散と同時に形成し
た領域17及び18を抵抗両端の端子領域として
これら間に渡つて基体1の表面に形成した絶縁層
12上に低比抵抗の多結晶シリコンによりなる抵
抗層19が被着されて構成される。また、容量素
子3は例えばトランジスタ2のエミツタ領域15
の拡散時に形成した領域20を一方の電極とな
し、この拡散時の領域20上に生成される薄い酸
化膜21を誘電体層としてこれの上にAl等の電
極金属層22を被着してこれと誘電体層21を介
して対抗する領域20とのに静電容量Cを形成す
るようにしている。この電極金属層22は抵抗層
16の一端にオーミツクに接続されている。23
は抵抗素子4の他方の電極、24は容量3の領域
20の端子電極、25,26及び27は夫々トラ
ンジスタ2のコレクタ、ベース及びエミツタの各
電極で、エミツタ電極27の他端は、抵抗素子5
の端子領域18にオーミツクに連結された構成を
採つている。尚、抵抗素子4或いは容量素子3と
して多少その精度を上げようとする場合には、抵
抗層16の形成を前述したベース領域14の拡散
工程とは別工程での例えばボロンのイオン注入法
によつて形成し、容量素子3の誘電体層21の形
成を前述した拡散工程による酸化膜とは別の減圧
CVD法(減圧化学的気相成長法)或いは酸化処
理によつて形成する。
しかしながら、いずれの場合も、これら抵抗と
容量とは夫々別の工程、作業で独立に作製される
のが一般的であるために、両者の抵抗値、及び容
量値は独立にばらつきを有するものであつて、両
者が関連性を持たないために両者によつて時定数
を決定する場合、これを正確に、再現性良く設定
することは、極めて困難である。
一方、これら抵抗及び容量の各値は、そのシー
ト抵抗及び誘電率については比較的ばらつきがな
い値に設定できることから、むしろ、その幾何学
的要因がこれら抵抗値及び容量値のばらつき発生
の原因となつている。例えば抵抗値Rについてみ
れば、これは、 R=ρs・l/W ……(1) で与えられる。ここにρsはシート抵抗、W及びl
は抵抗層16の幅及び長さであるがこれらW及び
lについてもばたつきが問題となる。すなわち抵
抗層16の形成は基体1の表面に拡散或いはイオ
ン注入のマスク層となる例えばSiO2等の絶縁層
を形成し、これに不純物の拡散或いはイオン注入
等による選択的ドーピングのための開口を穿設す
るものであるが、この開口は通常フオトエツチン
グによつて行うものであつて、このフオトエツチ
ングに伴うフオトレジストに対する露光現像及び
SiO2マスク層のエツチング等における誤差によ
り比較的大きなばらつきが生じる。このことは容
量Cについても同様にいえることである。
本発明においては、このような欠点を効果的に
回避することができ、CR時定数の設定を高精度
に行うことができるようにし、もつてフイルター
回路等を内蔵した半導体集積回路を得ることがで
きるようにした半導体装置を提供するものであ
る。
第2図以下を参照して本発明による半導体装置
を得る製法の一例を詳細に説明する。図示の例で
は容量及び抵抗を有する集積回路を得る場合であ
るが、図においてその容量部と抵抗部とのみを示
している。
この例においても、第2図に示すようにP型の
サブストレイト31上にN型の半導体層32がエ
ピタキシヤル成長された半導体基体33が形成さ
れ、半導体層32を横切つて例えば格子状パター
ンをもつてP型のアイソレーシヨン領域34が形
成され、これによつて各回路素子、この例では容
量部及び抵抗部となる部分32Aおよび32Bが
分離される。35は部分32Bにおいてサブスト
レイト31及び半導体層32間に渡つて設けられ
たN型の埋込み領域である。部分32Aの半導体
層32上には例えば図示しないが他の回路素子と
してのNPNトランジスタのエミツタ領域の拡散
と同時に形成した高不純物濃度の領域36が選択
的に形成され、他方の部分32Bには同様の例え
ばNPNトランジスタにおけるベース領域に対す
るベース電極コンタクト用の低比抵抗拡散領域の
形成と同時に選択的に形成した高濃度の対の端子
領域37及び38が設けられる。基体33の表面
にはSiO2等の絶縁層39が被着されている。本
発明においてこの絶縁層39に対して容量部と抵
抗部とを形成する部分に、これら容量部と抵抗部
を形成するための開口40及び41を同時に穿設
する。すなわち部分32Aに設けた高濃度領域3
6上と、部分32Bにおける両端子領域37及び
38に跨る部分とに夫々開口40及び41を、例
えば同一作業によるフオトエツチングによつて同
時に穿設する。
尚、この場合抵抗部を形成する開口41の幅及
び長さをそれぞれW1及びL1とすると、W1≪L1
して構成する。即ち第2図においてい紙面に沿う
方向の長さ(L1)を第2図の紙面に直交する方
向の幅(W1)に比し充分大なるパターンとして
形成する。
次に、第3図に示すように、例えば基体1を熱
酸化して両開口40及び41内に最終的に容量素
子の例えば第1の誘電体層となる薄いSiO2、誘
電体層42を形成する。
第4図に示すように、同様に最終的に容量素子
の例えば第2の誘電体層となるSi3N4誘電体層4
3を全面的に被着する。
第5図に示すように、Si3N4層43を、開口4
0を覆う部分を残して他部をエツチング除去す
る。この選択的エツチングは、誘電体層43上に
フオトレジスタ層44を塗布して、これを露光現
像して所定のパターンとし、このフオトレジスト
層44をマスクとして誘電体層43に対するエツ
チングを行う。次に破線矢印で示すようにP型の
不純物のボロンイオンを、絶縁層39をマスクと
してイオン注入し、開口41を通じて部分32B
の領域37及び38間に渡る、抵抗層60を形成
する。この場合レジスト層44が開口40を覆つ
て形成されていることによりこの部分にはイオン
注入がなされない。
第6図に示すように、レジスト層44を剥離し
てのち、全面的に化学的気相成長法等によつてパ
ツシベーシヨン用の絶縁層45例えばSiO2層を
デポジツトする。その後例えば900℃のN2雰囲気
中のアニール処理を行う。
次に第7図に示すように、絶縁層45及びこれ
の下に誘電体層42、さらにこれの下の絶縁層3
9に渡つて電極窓をフオトエツチング等によつて
穿設する。図示の例では領域36上の開口40が
穿設されていない部分と領域37及び38上に
夫々各領域36,37,38上にオーミツクコン
タクト用の電極窓46,47,48を穿設し、さ
らに開口40上のパツシベーシヨン用の絶縁層4
5にのみ窓49を穿設し、これら窓46,47,
48を通じて各領域36,37,38にオーミツ
クコンタクトする。例えばAl金属層よりなる各
電極50,51,52を形成する。図示の例で
は、電極51を、開口40を通じてSiO2層42
とSi3N4層43より成る2層構造の誘電体層を介
して領域36に対向するように延在させて両者間
の静電容量Cを形成する。すなわち電極50及び
51間に容量Cを形成した目的とする容量素子5
3を構成する。また、電極51及び52間に抵抗
層60によつて構成される抵抗値Rを有する目的
とする抵抗素子54が構成された半導体集積回路
55を得る。
このように構成された容量素子53における誘
電体層、すなわち上述した例においてはSiO2
42及びSi3N4層44による誘電体層の誘電率及
び厚さは再現性よく一定のものが得られるものと
し、さらに抵抗素子54の抵抗層60のシート抵
抗が同様に再現性よく一定のものが得られるとす
れば、冒頭に述べたようにこれら誘電体層及び低
抗体層の幾何学的寸法が、容量値及び抵抗値の決
定の重要な因子となるものであるが、前述したよ
うにこれらを形成する開口40及び41を同時に
形成してこれらの形成にあたつて生じる誤差が両
者に同時に生ずるようにしたことによつてCR時
定数としては所定の値に補償可能となる。すなわ
ち開口40及び41を説明の便宜上長方形である
場合についてみるに、これら長方形の開口40及
び41の各幅及び長さを夫々W0,W1及びL0,L1
とし、その幅方向のずれをΔW1長さ方向のずれ
をΔLとするとき、容量C及び抵抗Rは、 CεLoWo/d(1+ΔL/Lo+ΔW/Wo) ……(2) 但しdは誘電体層の厚さ、εはその誘電率であ
る。
RρsL1/W1(1−|ΔL′|/L1−ΔW/W1 ……(3) となる。ここでΔL′は、抵抗部を構成する開口4
1のいわゆるパターニングの際に生じる長さ方向
のずれと、この開口41内に設ける抵抗層60の
両端の端子領域37及び38の長さにより生じる
ずれとの和を示す。即ち抵抗Rを規制する長さL
は、開口41の長さから端子領域37及び38の
長さを差し引いた値となるが、この端子領域37
及び38の長さは実際的には開口41の長さに比
し充分小として設けられることから、上述したパ
ターニングの際のずれの含ませてΔL′として表す
ことができる。そしてこの端子領域37及び38
によるずれ量は、パターニングの際のずれ量に比
し必ず大となり、且つこの場合開口41の長さ
L1に対しこれを減少する方向にずれを生じさせ
るものであることから、これらの和によるずれ量
ΔL′の符号は必ず−(マイナス)となる。
そしてこの場合、抵抗部の開口41の幅W1
び長さL1は、前述したようにW1≪L1として設け
られることから、結局抵抗Rは、下記の(3)′の式
により表される。
RρsL1/W1(1−ΔW1/W1) ……(3)′ 今Wo≪Loのパターンとした場合を考えると、 CεLoWo/d(1+ΔW/Wo) ……(4) となる。従つて、ΔWが微小であるとすると、 RCρsL1/W1・εLoWo/d・(1−ΔW/W1+ΔW/Wo
) ……(5) となる。従つて、この場合、W0=W1とすれば寸
法誤差の補償ができることになる。
また、WoLoのパターンとした場合を考える
と、 CεLoWo/d(1+2ΔW/Wo) ……(6) となる。従つて、 RCρsL1/W1・εLoWo/d・(1−ΔW/W1+2ΔW/Wo
) ……(7) となる。従つてこの場合2W1=WoLoとするこ
とによつて寸法誤差の補償ができることになる。
上述したように本発明構成によれば、容量部、
すなわち容量素子を構成する誘電体層のパターン
を形成するための開口40と、抵抗部、すなわち
抵抗素子を構成する抵抗層のパターンを形成する
ための開口41とを、同時に形成するようにして
両者に幾何学的誤差が同一傾向で生じるようにし
たことによつてこの誤差によつて生じるCR値の
誤差を補償することができるよにしたので、例え
ばこれらCR回路によるフイルター回路を他の回
路素子と共に共通の半導体基体に内蔵させ集積回
路として構成することができるので、このような
フイルター回路を別構造として構成する場合に比
し、組立製造の簡易化、小型化をはかることがで
きる。
尚、上述した例に限らず本発明装置構成及びこ
れを得る製法は種々の態様を採り得るものであ
り、例えば各部の導電型を図示の例とは逆の導電
型に設定することもできるし、第3図で説明した
SiO2層42の形成を省略してSi2N4層43を全面
的に形成して第5図で説明した例えばボロンの打
ち込みを両開口40及び41を通じて行い、その
後、Si3N4層43を一方の開口40のみを閉塞す
るように残して除去し、爾後は、第6図及び第7
図で説明したと同様の方法によつて目的とする半
導体装置を得ることもできる。この場合は、容量
素子53の誘電体層はSi3N4層43の単層とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体装置の一例の一部の断面図、第
2図ないし第7図は本発明装置を得る製法の一例
の工程図である。 33は半導体基体、53及び54は夫々容量素
子及び抵抗素子である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基体上に第1の端子領域と、上記半導
    体基体の抵抗部形成領域とは逆導電型の対の第2
    の端子領域とが形成され、上記第1の端子領域及
    び第2の端子領域上に絶縁層が形成され、上記絶
    縁層の上記第1の端子領域上と、上記対の第2の
    端子領域上及び上記対の第2の端子領域間上とそ
    れぞれ容量部を構成する開口と抵抗部を構成する
    開口とが同時に形成されて成り、上記容量部を構
    成する開口上に誘電体層を介して電極が設けられ
    て容量部が構成され、上記抵抗部を構成する開口
    を通じた低濃度不純物拡散によつて上記対の第2
    の端子領域間に渡つて抵抗層が設けられて抵抗部
    が構成され、上記容量部の電極と上記抵抗部の一
    方の端子領域とが電気的に接続されて時定数回路
    が構成された半導体装置において、 上記容量部を構成する開口のパターンが長方形
    であり、長辺が短辺よりも充分長い場合には上記
    抵抗部を構成する開口のパターンの幅と上記容量
    部を構成する開口のパターンの短辺とがほぼ等し
    くされ、 または、上記容量部を構成する開口のパターン
    がほぼ正方形の場合は、上記抵抗部を構成する開
    口のパターンの幅が上記容量部を構成する開口の
    パターンの幅のほぼ2分の1とされて成ることを
    特徴とする半導体装置。
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