JPH098146A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH098146A
JPH098146A JP7174023A JP17402395A JPH098146A JP H098146 A JPH098146 A JP H098146A JP 7174023 A JP7174023 A JP 7174023A JP 17402395 A JP17402395 A JP 17402395A JP H098146 A JPH098146 A JP H098146A
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polysilicon
transistor
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Minoru Kamata
実 鹿俣
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Abstract

(57)【要約】 【目的】MOS構造の差動対トランジスタにおいてチャ
ージアップの影響により、VTがマッチングしなくなる
ことを防ぐ半導体装置の提供。 【構成】差動対トランジスタのゲート電極同士を製造途
中までチャージアップ防止用導体で電気的に接続してお
く。これにより、製造工程中に起こり得るチャージアッ
プの影響が回路的なゲートの接続先によらず同等とな
り、差動対トランジスタのマッチング性がよくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関し、特にMOS構造の差動入力対トランジスタ
に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に示すように、従来の差動対トラン
ジスタ(differential pair transistors)は、第1の
トランジスタM1と第2のトランジスタM2とからな
り、回路構成上、第1のトランジスタM1のゲートは第
1の高ポリシリコン抵抗R1に接続され、第2のトラン
ジスタM2のゲートは第6のトランジスタM6のドレイ
ンすなわち拡散層に接続される構成とされる場合があ
る。なお、第1のトランジスタM1と第2のトランジス
タM2のソースは共通接続されて定電流源を構成する第
5のトランジスタM5に接続され、第1のトランジスタ
M1のドレインは、第3、第4のトランジスタM3、M
4から構成されるカレントミラー回路の入力端に接続さ
れ、第2のトランジスタM2とカレントミラー回路の出
力端との接続点から出力が取り出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来の差動入力対
トランジスタでは、第1のトランジスタM1のゲートは
第1の高ポリシリコン抵抗R1に接続され、拡散層には
接続されていず、第2のトランジスタM2のゲートが拡
散層に接続されているため、製造工程、例えばアルミの
エッチング等でのチャージアップの影響により、図7に
示すように、差動対トランジスタM1、M2のID−V
G特性(ドレイン電流−ゲート電圧特性)にしきい値電
圧(threshold voltage)の差ΔVT=約20mV程度の差
異が生じる。
【0004】これは、チャージアップによりゲート酸化
膜とゲートポリシリコン界面に蓄積されたチャージ(電
荷)が、拡散層にゲートが接続されている第2のトラン
ジスタM2では抜け易く、高ポリシリコン抵抗R1にゲ
ートが接続されている(拡散層には接続されていない)
第1のトランジスタM1では抜け難いために発生する。
【0005】このように、従来の差動入力対トランジス
タでは、最も重要なしきい値電圧VTのマッチング(整
合)がとれず、オペアンプの入力段として用いる場合に
はオフセット(入力オフセット電圧)が大きくなるとい
う問題点があった。
【0006】従って、本発明は上記問題点を解消し、M
OS構造の差動入力ペアトランジスタにおいてチャージ
アップの影響により、しきい値電圧VTがマッチングし
なくなることを回避した半導体装置及びその製造方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、差動動作をさせるMOS構造の入力部の
差動対トランジスタのゲート電極同士を所定の製造工程
の段階まで互いに電気的に接続しておくためのチャージ
アップ防止用配線を備えることを特徴とする半導体装置
を提供する。
【0008】また、本発明は、第1、第2のMOSトラ
ンジスタからなり、ゲートの接続先がそれぞれ拡散層と
ポリシリコンのように互いに異なる差動対トランジスタ
を含む半導体装置において、前記第1、第2のMOSト
ランジスタのゲート電極同士を電気的に接続するための
チャージアップ防止用配線を備え、前記チャージアップ
防止用配線は、後の製造工程において生ずるチャージア
ップにより前記MOSトランジスタのゲート領域に蓄積
される電荷を前記チャージアップ防止用配線を通して前
記拡散層側に逃すように機能し、その後前記チャージア
ップ防止用配線を切断してなることを特徴とする半導体
装置を提供する。
【0009】そして、本発明は、差動動作をさせるMO
S構造の入力部の差動対トランジスタのゲート電極同士
をチャージアップ防止用配線にて電気的に接続し、所定
の製造工程終了後に前記チャージアップ防止用配線を切
断することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供す
る。
【0010】本発明の半導体装置の製造方法は、好まし
くは、前記チャージアップ防止用配線が、ポリシリコン
配線からなり、パッシベーション膜形成後に選択的エッ
チングにより切断されることを特徴とする。
【0011】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
好ましくは、前記チャージアップ防止用配線が、ポリシ
リコン配線からなり、前記ポリシリコン配線にコンタク
トを介して2つの電極パッドを接続し、半導体装置製造
後のウェハ試験時に前記2つの電極パッド間に所定の電
圧を印加し、前記チャージアップ防止用配線を切断する
ことを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明によれば、差動対トランジスタのゲート
の接続先が拡散層と高ポリシリコン抵抗のように異なる
場合でも、製造途中までゲート電極同士を電気的に接続
することにより、アルミのエッチングやパッシベーショ
ン膜成長時に起こるチャージアップの影響を、チャージ
を拡散層に抜け易くする方向で同等としたため、ペアト
ランジスタのしきい値電圧VTのズレを約20mVから数
mVに低減することができる。
【0013】
【実施例】図面を参照して本発明の実施例を以下に説明
する。
【0014】
【実施例1】図1ないし図4は本発明の一実施例を説明
するための図である。図1及び図4において図6と同一
の機能を有する要素には同一の参照符号が付されてい
る。
【0015】図1を参照して、第1のトランジスタM1
のゲートと第2のトランジスタM2のゲートとがチャー
ジアップ防止用配線であるポリシリコン6により互いに
電気的に接続されている。なお、図1は、チャージアッ
プ防止用配線であるポリシリコン6を切断する前の等価
回路を示している。
【0016】図2は、図1のA−A′線に沿った断面を
示す図であり、本発明の一実施例を製造工程順に示す図
である。すなわち、図2(a)はゲートポリシリコン12
を選択的にエッチングして配線パターンを形成した後の
状態、図2(b)はゲートポリシリコン12と1層目の配
線間の層間膜13を選択的にエッチングした後の状態、図
2(c)はパッシベーション膜14を選択的にエッチング
した後の状態を示す断面図である。また、図2(d)は
ゲートポリシリコン12を選択的にエッチングして除去
(切断)した後の状態を示す断面図である。そして、図
3は図2(a)〜図2(c)の各状態における平面図で
ある。また、図4はゲートポリシリコン12の選択的エッ
チング後(図2(d)の工程に対応)の回路構成を示す
図である。
【0017】まず、第1、第2のトランジスタM1、M
2のゲート同士をフォトリソグラフィ技術を用いてゲー
トポリシリコン12で接続する(図2(a)参照)。
【0018】その後、接続したゲートポリシリコン12上
には、層間膜13、配線層(第1の配線層)を形成するア
ルミニウム(不図示)、パッシベーション膜14が形成さ
れるが、少なくとも図3のA−A′線上にはフォトリソ
グラフィ技術を用いて選択的にエッチングを行なってお
く(図2(b)、図2(c)参照)。すなわち、図2
(b)を参照して、図3のA−A′線上において層間膜
13を選択的にエッチングし、同様に図2(c)を参照し
て、パッシベーション膜14を選択的にエッチングし、ゲ
ートポリシリコン12の表面を露出させておく。なお、図
3を参照して、第1のトランジスタM1のゲート4と第
2のトランジスタM2のゲート5はポリシリコンからな
り(ゲートポリシリコン)、ゲートポリシリ−アルミコ
ンタクト7を介して層間膜13上のアルミ配線と電気的に
接続され、高ポリシリコン抵抗R1とトランジスタM6
のドレイン電極にそれぞれ接続されている。
【0019】最後にゲートポリシリコン12をプラズマエ
ッチングにより選択的にエッチングする(図2(d)参
照)。
【0020】このエッチングの際に、不図示のボンディ
ングパッド等の電極パッドのアルミニウムはエッチング
されないことから、フォトリソグラフィ技術は用いなく
てもよい。すなわち、本実施例においては、チャージア
ップ防止用配線切断のために新たなフォトリソグラフィ
工程を必要としない。なお、図2(c)の製造工程段階
においてボンディングパッド等の電極パッドが形成され
ているものとする(アルミニウム表面が露出してい
る)。
【0021】本実施例では、チャージアップ防止用配線
としてゲートポリシリコン12を用いてパッシベーション
膜14の選択的エッチング後に、チャージアップ防止用配
線(ゲートポリシリコン)を選択的にエッチングしてい
る。
【0022】このため、第1、第2のトランジスタM
1、M2のゲート形成時にパッシベーション膜14のエッ
チングの間の製造工程で受けるチャージアップの影響に
より生ずる、第1、第2のトランジスタM1、M2のペ
アトランジスタのしきい値電圧VTのズレを抑えること
ができる。
【0023】
【実施例2】本発明の第2の実施例を説明する。図5は
本発明の第2の実施例において、チャージアップ防止用
配線6を切断する前の平面図である。
【0024】図5を参照して、第1、第2のMOSトラ
ンジスタM1、M2のゲート同士はポリシリコンからな
るチャージアップ防止用配線6で接続され、且つチャー
ジアップ防止用配線6はゲートポリシリ−アルミコンタ
クト7を介して第1、第2のチャージアップ防止用配線
切断用パッド8、9に電気的に接続されている。
【0025】本実施例では、チャージアップ防止用配線
6をウェハの電気的試験時(ウェハテスト時)に第1の
チャージアップ防止用配線切断用パッド8と第2のチャ
ージアップ防止用配線切断用パッド9との間に、例えば
不図示のウェハプローバのプローブ針から所定の電圧を
印加して切断する。このように、本実施例においては、
半導体ウェハの製造後におけるウェハテスト時において
チャージアップ防止用配線6を切断するように構成した
ため、半導体ウェハ事態の製造工程を増やすことなく、
前記第1実施例と同様な効果を得ることができる。
【0026】上記実施例においては、差動入力ペアトラ
ンジスタのゲートの接続先が拡散層と高ポリシリコン抵
抗のように異なる場合でも、製造途中までゲート電極同
士を電気的に接続したことにより、アルミのエッチング
やパッシベーション膜成長時に起こるチャージアップの
影響を、チャージ(電荷)を拡散層に抜け易くする方向
で同等としたため、ペアトランジスタのしきい値電圧V
Tのズレ(=ΔVT)を前記従来例の約20mVから数mV
にまで低減することが可能となり、例えばオペアンプの
入力オフセット電圧を特段に低減することができる。
【0027】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原
理に準ずる各種態様を含むことは勿論である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、差動入
力ペアトランジスタのゲートの接続先が拡散層と高ポリ
シリコン抵抗のように異なる場合でも、製造途中までゲ
ート電極同士を電気的に接続することにより、アルミの
エッチングやパッシベーション膜成長時に起こるチャー
ジアップの影響を、チャージを拡散層に抜け易くする方
向で同等としたため、ペアトランジスタのしきい値電圧
TのズレΔVTを数mV程度にまで低減することができ
る。また、本発明によれば、ウェハの製造後におけるウ
ェハテスト時においてチャージアップ防止用配線を切断
するように構成したため、ウェハの製造工程を増やすこ
となく上記効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路構成を示す図である
(チャージアップ防止用配線切断前の等価回路を示す
図)。
【図2】本発明の一実施例を製造工程順に示す図であ
り、図1のA−A′線に沿った断面を示す図である。
【図3】本発明の一実施例の平面図である(チャージア
ップ防止用配線切断前の等価回路を示す図)。
【図4】本発明の一実施例の回路構成を示す図である
(チャージアップ防止用配線切断後の等価回路を示す
図)。
【図5】本発明の第2の実施例を説明するための平面図
である。
【図6】従来例の回路構成を示す図である。
【図7】従来の実施例のID−VG特性を示す図であ
る。
【符号の説明】
M1 第1のトランジスタ M2 第2のトランジスタ M3 第3のトランジスタ M4 第4のトランジスタ M5 第5のトランジスタ M6 第6のトランジスタ R1 第1の高ポリシリコン抵抗 VDD 電源 1 第1のトランジスタM1のドレイン 2 M1(M2)のソース 3 M2のドレイン 4 M1のゲート 5 M2のゲート 6 チャージアップ防止用配線 7 ゲートポリシリ−アルミコンタクト 8 第1のチャージアップ防止用配線切断用パッド 9 第2のチャージアップ防止用配線切断用パッド 11 フィールド酸化膜 12 ゲートポリシリコン 13 層間膜 14 パッシベーション膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】差動動作をさせるMOS構造の入力部の差
    動対トランジスタのゲート電極同士を所定の製造工程の
    段階まで互いに電気的に接続しておくためのチャージア
    ップ防止用配線を備えることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】第1、第2のMOSトランジスタからな
    り、ゲートの接続先がそれぞれ拡散層とポリシリコンの
    ように互いに異なる差動対トランジスタを含む半導体装
    置において、 前記第1、第2のMOSトランジスタのゲート電極同士
    を電気的に接続するためのチャージアップ防止用配線を
    備え、 前記チャージアップ防止用配線は、後の製造工程におい
    て生ずるチャージアップにより前記MOSトランジスタ
    のゲート領域に蓄積される電荷を前記チャージアップ防
    止用配線を通して前記拡散層側に逃すように機能し、そ
    の後前記チャージアップ防止用配線を切断してなること
    を特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】差動動作をさせるMOS構造の入力部の差
    動対トランジスタのゲート電極同士をチャージアップ防
    止用配線にて電気的に接続し、 所定の製造工程終了後に前記チャージアップ防止用配線
    を切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記チャージアップ防止用配線が、ポリシ
    リコン配線からなり、パッシベーション膜形成後に選択
    的エッチングにより切断されることを特徴とする請求項
    3記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】前記チャージアップ防止用配線が、ポリシ
    リコン配線からなり、前記ポリシリコン配線にコンタク
    トを介して2つの電極パッドを接続し、半導体装置製造
    後のウェハ試験時に前記2つの電極パッド間に所定の電
    圧を印加し、前記チャージアップ防止用配線を切断する
    ことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方
    法。
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Effective date: 19980811