JPH08236697A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH08236697A
JPH08236697A JP3501395A JP3501395A JPH08236697A JP H08236697 A JPH08236697 A JP H08236697A JP 3501395 A JP3501395 A JP 3501395A JP 3501395 A JP3501395 A JP 3501395A JP H08236697 A JPH08236697 A JP H08236697A
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JP
Japan
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electrode
upper electrode
lower electrode
capacitor
wiring
Prior art date
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Pending
Application number
JP3501395A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Hikita
智之 疋田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH08236697A publication Critical patent/JPH08236697A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 第1の下部電極5と第1の上部電極9とから
なる第1のキャパシタと、第2の下部電極6と第2の上
部電極10とからなる第2のキャパシタとを有し、且
つ、第1の上部電極9の一部が第2の下部電極6と対向
し、且つ、電気的に接続されており、第2の上部電極1
0の一部が第1の下部電極5と対向し、且つ電気的に接
続されている。 【効果】 配線とキャパシタとのコンタクトホールはオ
ーミックコンタクトの取りやすい上下電極のいずれか一
方に開口すればよいので、工程数の追加を必要としな
い。また、メタル配線を用いないため、キャパシタ上の
配線のレイアウトの自由度を損なうことはない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、同一基板上に高精度の
キャパシタを有する半導体装置及びその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】現在、多機能LSIの需要増加に伴い、
高精度キャパシタをオンチップ化したCMOSの開発が
進んでいる。特に、このキヤパシタの精度は、A/D
(また、D/A)コンバータや、スイッチド・キャパシ
タ・フィルタ回路等には重要な要素である。
【0003】理想的なキャパシタとは、絶対値のバラツ
キ、電圧変動率、相対誤差が小さく、単位面積当たりの
キャパシタンスが大きく、外来ノイズの影響を受けにく
いものである。このうち、絶対値のバラツキ、相対誤差
については、加工精度(誘電体膜厚制御、パターニング
精度)にて決まるファクターである。
【0004】以下、従来のキャパシタを有する半導体装
置について説明する。
【0005】図5(a)においては、半導体基板21表
面にN+型の不純物拡散領域22が形成されており、こ
の不純物拡散領域22を下部電極とし、シリコン酸化
膜、シリコン窒化膜等から成るキャパシタの誘電体膜2
3を介して、N+型のポリシリコン膜24を上部電極と
してキャパシタを構成している。また、図5(b)にお
いては、シリコン酸化膜等の絶縁膜25上にN+型のポ
リシリコン膜26を下部電極とし、シリコン酸化膜、シ
リコン窒化膜等の誘電体膜23を介して、N+型のポリ
シリコン膜24を上部電極としてキャパシタを構成して
いる。
【0006】キャパシタを上記構成とした場合、上部電
極及び下部電極となる不純物拡散層及びポリシリコン膜
の不純物濃度を高濃度化すること、上下電極の不純物濃
度差を小さくすること、誘電体膜の膜厚を厚くすること
により、キャパシタの電圧変動率を小さく抑えることが
できる。
【0007】また、キャパシタの電圧変動率を小さく抑
える他の技術として、図6(a)に示すように、2つの
キャパシタを用いて、一方のキャパシタの上部電極と他
方のキャパシタの下部電極とを接続し、且つ一方のキャ
パシタの下部電極と他方のキャパシタの上部電極とを接
続する方法がある。
【0008】更に、該方法に関して、図8に示すよう
に、2つのトランジスタのゲート容量の合成容量の電圧
に対する変動を抑制する技術として、一方のソース/ド
レイン領域と他方のゲート電極とを電気的に接続し、一
方のソース/ドレイン領域と他方のゲート電極とを電気
的に接続する構造が特開平5−152511号公報に開
示されている。図8(b)に示すように、第1のトラン
ジスタのゲート容量をC1とし、第2のトランジスタの
ゲート容量をC2とし、それらの合成容量をC12として
いる。尚、C0は第1の端子37a及び第2の端子37
bが0ボルトのときの容量である。
【0009】図8(b)において、第1のトランジスタ
のゲート容量C1が大きくなる電圧が第1・第2端子間
に印加されると第2のトランジスタのゲート容量C2
小さくなり、逆に、ゲート容量C1が小さくなる第1・
第2端子間に印加されるとゲート容量C2は大きくな
る。従って、容量変動が小さくなるので、電圧変動率も
小さくなる。
【0010】尚、図8(a)において、31はP-型の
半導体基板、32はN-ウエル、33aは第1のトラン
ジスタのソース/ドレイン領域、33bは第2のトラン
ジスタのソース/ドレイン領域、34はP-不純物領
域、35aは第1のトランジスタのゲート絶縁膜、35
bは第2のトランジスタのゲート絶縁膜、36aは第1
のトランジスタのゲート電極、36bは第2のトランジ
スタのゲート電極、37aは第1の端子、37bは第2
の端子を示す。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
図6(a)に示す構成を用いた場合、図6(b)に示す
ように、上部電極及び下部電極をメタル配線で相互連結
していたが、図7に示すように、この場合、メタル配線
はキャパシタ上面の大部分を占有し、配線のレイアウト
の自由度が制限される。
【0012】また、少なくとも上部電極及び下部電極の
いずれかはゲート電極と同一工程でポリシリコンにより
形成されが、その際に、ポリシリコン中の不純物濃度を
高くすれば、その上に形成される高融点金属との接着性
が弱くなるので、ポリシリコン中の不純物濃度を高くす
ることができない。
【0013】したがって、オーミックコンタクトを取る
ために上部電極及び下部電極の両方ともに高融点金属を
積層するか、配線とキャパシタの電極とのコンタクト部
にN型不純物を高濃度にドープする必要があり、工程数
が増加する。
【0014】本発明は、上記問題点に鑑み、工程数を増
やすことなく、2つのキャパシタを用いて、一方のキャ
パシタの上部電極と他方のキャパシタの下部電極とを接
続し、且つ一方のキャパシタの下部電極と他方のキャパ
シタの上部電極とを接続する技術を提供することを目的
とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置は、第1の下部電極と第1の上部電極とからなる第1
のキャパシタと、第2の下部電極と第2の上部電極とか
らなる第2のキャパシタとを有し、且つ、上記第1の上
部電極の一部が上記第2の下部電極と対向し、電気的に
接続されており、且つ、上記第2の上部電極の一部が上
記第1の下部電極と対向し、電気的に接続されており、
且つ、上記第1の上部電極と第1の下部電極との対向面
積と上記第2の上部電極と上記第2の下部電極との対向
面積とが等しいことを特徴とするものである。
【0016】また、請求項2記載の半導体装置は、第1
の下部電極及び第1の上部電極が同じ導電型であり、第
2の下部電極及び第2の上部電極が同じ導電型であり、
上記第1の下部電極及び第1の上部電極の導電型が上記
第2の下部電極及び第2の上部電極の導電型と異なるこ
とを特徴とする、請求項1記載の半導体装置である。
【0017】
【作用】上記構成とすることにより、上部電極と下部電
極との電気的接続にメタル配線を用いないため、キャパ
シタ上の配線のレイアウトの自由度を損なうことはな
い。また、配線とキャパシタとのコンタクトホールはオ
ーミックコンタクトの取りやすい上部電極又は下部電極
のいずれか一方に開口すればよいので、コンタクト部に
不純物を高濃度にドープする等の工程数の追加を必要と
しない。
【0018】
【実施例】以下、一実施例に基づいて本発明について詳
細に説明する。
【0019】図1(a)は本発明の一実施例の平面図で
あり、同(b)は同(a)におけるX−X断面図であ
り、同(c)は同(a)におけるY−Y断面図であり、
図2は(a)は本発明の実施例の配線の第1のレイアウ
トを示す図であり、同(b)は同第2のレイアウトを示
す図であり、図3は本発明の実施例の第1の製造工程図
であり、図4は本発明の実施例の第2の製造工程図であ
る。
【0020】図1乃至図4において、1はシリコン基
板、2は素子分離膜、3はゲート酸化膜、4はゲート電
極、5は第1の下部電極、6は第2の下部電極、7は誘
電体膜であるシリコン酸化膜、8aは上部電極と下部電
極とのコンタクトホール、8bは配線と上部電極又は下
部電極とのコンタクトホール、9は第1の上部電極、1
0は第2の上部電極、11はサイドウォール、12はソ
ース/ドレイン領域、13は層間絶縁膜、14は配線、
15は不純物拡散領域、16は絶縁膜である。
【0021】本発明は、図1(a)、(b)、(c)に
示すように、2つのキャパシタにおける、誘電体膜にコ
ンタクトホールを設け、互いに上部電極の一部を他方の
下部電極上まで形成し、これら一方の上部電極と他方の
下部電極とを電気的に接続することを特徴とするもので
ある。これにより、図2に示すように、キャパシタ上に
形成される配線のレイアウトは、図7に示す従来のキャ
パシタ上に形成される配線のレイアウトよりも自由度が
向上する。
【0022】以下に、図3を用いて、本発明の実施例の
半導体装置の製造工程を説明する。
【0023】まず、不純物濃度が1×1015ions/
cm3である、P型のシリコン基板1上に、素子分離膜
2を形成し、活性化領域を分離する。
【0024】次に、活性化領域にしきい値調整用のイオ
ン注入を行った後、膜厚が10〜20nm程度のゲート
酸化膜3を設ける。次に、全面に第1の下部電極5及び
第2の下部電極6となるN+型のポリシリコン膜を成長
させ、所望の形状にパターニングを行い、これをキャパ
シタの第1の下部電極5、第2の下部電極6及びMOS
トランジスタのゲート電極4とする(図3(a))。
尚、この際、N+型のポリシリコン膜上にタングステン
シリサイドを積層してもよい。
【0025】次に、全面に膜厚が100nm程度の誘電
体膜となるシリコン酸化膜7を堆積させ、所定のパター
ンにて下部電極と上部電極とのコンタクトホール8aを
形成する(図3(b))。
【0026】次に、全面に膜厚が約200nm程度のN
+型のポリシリコン膜を堆積させ、パターニングし、第
1の上部電極9及び第2の上部電極10を形成する(図
3(c))。この際、2つのキャパシタは第1の上部電
極9は上部電極材料であるN+型のポリシリコンによっ
て、第2の下部電極6と電気的に接続され、第2の上部
電極10は同様に第1の下部電極5と電気的に接続さ
れ、第1の上部電極9と第1の下部電極5との対向面積
は第2の上部電極10と第2の下部電極6との対向面積
に等しくなるようにする。また、第1の上部電極9と第
2の上部電極10の形状がともに対称形状であれば、リ
ソグラフィ工程においてマスクずれがあっても問題を生
じない。
【0027】次に、従来技術を用いて、MOSトランジ
スタのソース/ドレイン領域12を形成し、層間絶縁膜
13を形成する。その後、配線と上部電極又は下部電極
とのコンタクトホール8bを開口し、配線14を形成す
る(図3(d))。尚、上記実施例では、2つのキャパ
シタとも下部電極と上部電極のポリシリコン膜はN+
であるが、一方のキャパシタの上下電極をP+型として
もよい。
【0028】従来、Pチャネルトランジスタ及びNチャ
ネルトランジスタ共にゲート電極はN+型ゲート電極と
していたが、トランジスタサイズの微細化に伴い、Pチ
ャネルトランジスタにはP+型のゲート電極を用いるこ
とにより、より高速化を図ることができ、本発明によ
り、NチャネルトランジスタにはN+型のゲート電極を
用い、PチャネルトランジスタにはP+型のゲート電極
を用いることができる。
【0029】次に、図4を用いて、シリコン基板中の拡
散層を下部電極とし、ポリシリコン膜を上部電極とする
キャパシタを形成する場合について説明する。
【0030】まず、不純物濃度が1×1015ions/
cm3である、P型のシリコン基板1上に、素子分離膜
2を形成し、活性化領域を分離する。
【0031】次に、活性化領域にしきい値調整用のイオ
ン注入を行った後、キャパシタとなる活性領域にN+
純物、例えば、ヒ素を80keVで、ドーズ量を1×1
15ions/cm2でイオン注入を行い、800℃、
1200minの条件でアニールを行い、キャパシタの
下部電極となる不純物拡散層15を形成し、次に、膜厚
が10〜20nmのゲート絶縁膜を形成する(図4
(a))。
【0032】その後、キャパシタの上部電極とのコンタ
クトホール8aを形成する(図4(b))。
【0033】次に、全面に膜厚が約200nm程度のN
+型のポリシリコン膜を堆積させ、パターニングし、第
1の上部電極9及び第2の上部電極10を形成する(図
4(c))。この際、2つのキャパシタは図3に示す実
施例と同様の形状となる。
【0034】次に、従来技術を用いて、MOSトランジ
スタのソース/ドレイン領域12を形成し、層間絶縁膜
を形成する。その後、配線と上部電極又は下部電極との
コンタクトホール8bを開口し、配線14を形成する
(図4(d))。
【0035】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明を用
いることにより、キャパシタの電圧変動率を抑える手段
として、2つのキャパシタを用いて、一方のキャパシタ
の上部電極と他方のキャパシタの下部電極とを接続し、
且つ一方のキャパシタの下部電極と他方のキャパシタの
上部電極とを接続する方法を用いる際、上部電極と下部
電極との電気的接続にメタル配線を用いないため、キャ
パシタ上の配線のレイアウトの自由度を損なうことはな
い。
【0036】また、配線とキャパシタとのコンタクトホ
ールはオーミックコンタクトの取りやすい上部電極又は
下部電極のいずれか一方に開口すればよいので、従来の
ように、上下電極の両方ともに高融点金属を積層する
か、コンタクト部にN型不純物を高濃度にドープする必
要がなく、工程数の追加を必要としない。例えば、ゲー
ト電極がポリシリコンと高融点金属との積層構造の場
合、高融点金属が形成された方のキャパシタの電極と配
線とを電気的に接続すればよい。
【0037】更に、請求項2記載の本発明を用いること
により、2つのキャパシタのうち、一方のキャパシタの
下部電極と上部電極の導電型をともにN+型とし、他方
のキャパシタの下部電極及び上部電極の導電型をともに
+型とした場合、P+型及びN+型のゲート電極を有す
るトランジスタを作製することができる。従来、Pチャ
ネルトランジスタ及びNチャネルトランジスタ共にゲー
ト電極はN+型ゲート電極としていたが、本発明によ
り、NチャネルトランジスタにはN+型のゲート電極を
用い、PチャネルトランジスタにはP+型のゲート電極
を用いることができ、トランジスタのより高速化を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例の平面図であり、
(b)は同(a)におけるX−X断面図であり、(c)
は同(a)におけるY−Y断面図である。
【図2】(a)は本発明の実施例の配線の第1のレイア
ウトを示す図であり、(b)は同第2のレイアウトを示
す図である。
【図3】本発明の実施例の第1の製造工程図である。
【図4】本発明の実施例の第2の製造工程図である。
【図5】(a)は第1の従来のキャパシタの断面図であ
り、(b)は第2の従来のキャパシタの図である。
【図6】(a)は第3の従来のキャパシタの断面図であ
り、(b)は同平面図である。
【図7】(a)は第3の従来のキャパシタの配線の第1
のレイアウトを示す図であり、(b)は同第2のレイア
ウトを示す図である。
【図8】(a)は第3の従来のキャパシタの断面図であ
り、(b)は同キャパシタの電圧対容量変化の特性を示
す図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 素子分離領域 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5 第1の下部電極 6 第2の下部電極 7 シリコン酸化膜 8a 上部電極と下部電極とのコンタクトホール 8b 配線と上部電極又は下部電極とのコンタクトホー
ル 9 第1の上部電極 10 第2の上部電極 11 サイドウォール 12 ソース/ドレイン領域 13 層間絶縁膜 14 配線 15 不純物拡散領域 16 絶縁膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の下部電極と第1の上部電極とから
    なる第1のキャパシタと、第2の下部電極と第2の上部
    電極とからなる第2のキャパシタとを有し、 且つ、上記第1の上部電極の一部が上記第2の下部電極
    と対向し、電気的に接続されており、 且つ、上記第2の上部電極の一部が上記第1の下部電極
    と対向し、電気的に接続されており、 且つ、上記第1の上部電極と上記第1の下部電極との対
    向面積と上記第2の上部電極と上記第2の下部電極との
    対向面積とが等しいことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 第1の下部電極及び第1の上部電極には
    同じ導電型の不純物が含まれており、第2の下部電極及
    び第2の上部電極には同じ導電型の不純物が含まれてお
    り、上記第1の下部電極及び第1の上部電極の不純物の
    導電型が上記第2の下部電極及び第2の上部電極の不純
    物の導電型と異なることを特徴とする、請求項1記載の
    半導体装置。
JP3501395A 1995-02-23 1995-02-23 半導体装置 Pending JPH08236697A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002329788A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Kyocera Corp 可変コンデンサ
JP2017183373A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 日本電信電話株式会社 Mim容量素子

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