JPS5965461A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5965461A
JPS5965461A JP57175603A JP17560382A JPS5965461A JP S5965461 A JPS5965461 A JP S5965461A JP 57175603 A JP57175603 A JP 57175603A JP 17560382 A JP17560382 A JP 17560382A JP S5965461 A JPS5965461 A JP S5965461A
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JP
Japan
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gate
region
capacitor
substrate
semiconductor device
Prior art date
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JP57175603A
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English (en)
Inventor
Takayasu Sakurai
貴康 桜井
Tetsuya Iizuka
飯塚 哲哉
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/02Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies
    • H10D84/03Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology
    • H10D84/038Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology using silicon technology, e.g. SiGe
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D88/00Three-dimensional [3D] integrated devices
    • H10D88/01Manufacture or treatment

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装一,≦:係0,定とえばMLlf9一
LSI(絶縁ゲート聖人規模集積回路)などのようにM
(J8キャパシタを@する半導体肢にに関する。
〔発明の技術的背端〕
MCI8−1.+1においては、高電位側の準′源VD
Dと低電位側の74課V e Bとの間C大容量のM(
JSキャパシタを設けることがある◎これは。
電源vDDの重圧ン安定させ、LSIの動作の信勅性を
同上させるためである◎上記のような大容量・即ち大面
積のM(J8ギャパシタは、上記以外にもプートヌトラ
ップのためや遅延時間誠整のために広く使用′され、そ
の場合C両端は中部VDD、ν88に接続されるとは限
らない0次に、従来のM、(JSキャパシタの構造の一
例として、上述したように電源VDD、VB8間に設け
られるものC二ついて$1図を参照して説明する口1は
たとえばn型の半導体基板、2は上記基板1の小極鎮域
として形成されたn 拡散領域、3は基板II−形成さ
れたP1拡散鎮域であって、M(J8キャパシタの一万
の電極となり。
4は上記P 領域3およびn 領域2にコンタクトされ
た電極用アルミニウム(A t)配線である0また。5
は基板1上のゲート酸化膜(8i (J、)、 6は。
上記酸化BIJ 5上≦二形成されたゲート、7は上記
ゲート6にコンタクトされた電極用At配線である。こ
のAt配線7は電源Vssに接続され。
前記At配線4は゛醒源VDDに接続され、8は基板表
面の反転層である。
上記構造においては、ゲート6とp81.l域3との間
でゲート酸化膜5および反転層82利MJ Lでキャパ
シタンスを形成している0このゲート酸化#5の厚さが
500A程度であると、大容量、りとえば1001)F
のキャパシタンスを得るのに、ゲート6はi、、1xi
o’μiの大面積が必要となるD なお、上記病造g二おいて、ゲート6はA/1.配線7
以外(二何ら電気的なコンタクトがとられていなし%6 ところで、M(J8キャパシタを製造TΦ際。
通電は前記ゲート6を反応性イオンエツチングでエツチ
ングする工程を伴なう0反応性イオンエツチングは、プ
ラズマを使って正のイオンを発庄させ、これを半導体に
導いてエツチング2行なうものであり、上記工程の模様
を第2図(:示す◎即ち、半導体基板1は接地されてお
り。
ゲート6部分の上にレジスト20’ll塗布した状態で
正のイオン21を導くと、上記ゲート6部分は正のイオ
ン23が曲、接に当らないのでエツチングされずC二残
り、他の部分22は正のイオン23によりエツチングさ
れるりこの他の部分22がエツチングされてしまった時
点で前記ゲート6部分は正のイオンによつ℃正≦二帯市
するOこの帯草した電荷23は逃げ場を失なっているの
で、ゲート6部分はチャージアップされて高嗣、圧がか
かることになる0 〔背景技術の間艙点〕 上記したよう(:反応性イオンエツチングの工程でゲー
ト6C:かかるt島−圧は、ゲート酸化膜5の+tll
J圧tはるかC二越えるので、ゲート酸化膜5のどこか
1個所で一気に酸化膜5が破壊し。
この破壊部分のピンホール242通ってゲート6の正の
申倚23が図中矢印の如く半導体基板1に逃げるという
現象が起こることがあるDしたし、上記ピンホール24
は、後の製造工程でも修復されないので、完成後の第1
図(−示したタン使用したML18LSIの収率l激減
させるという問題を生じていた0なお、上述したような
破壊的な現象とは別【二、非破壊的なプロセスC二よっ
てゲート6の電荷23が基板1じリークすることは成子
になく1面積の大きなMLJ8キャパシタを作ろうとす
ると、どうしてもゲート6と基板1との間で破壊的な放
電が生じる口この様な放電か1個所でも生じると、 M
CI 8−LIMIは動作しなくなるため、上述したよ
うな破壊税象はLSIの製造上、白々しい問題となって
いたO 〔発明の目的〕 本発明は上もじの事情に鑑みてなされたもので。
製造時C二お(するゲート形成の定めのイオンエツチン
グ工程で、M(J8キャパシタのゲート(二なる部分と
半導体基板との間の絶eil!破壊が生じず。
太芥讃のMtJSキャパシタを作り込むことができ、高
い収率で製造し得る半導体装1書を提供するものである
0 〔発明の肛°を要〕 Tなわち1本発明の半導体装置は、1’vllJSキヤ
パシタン勇し、この1■tJ3キヤパシタのゲートの一
部が半導体基板の拡散舶載に口〕、接≦ニコンタクトさ
れ、上自己ゲート品下方でゲートのコンタクト部分とキ
ャパシタの非ゲート側゛電極との間に菫気的分離頭載が
ノ16成されCなりことを特徴とするものである◎ したがって、上記半導体装置の製造時ζ二おけるゲート
π今成のためのイオンエツチング工程で。
MtJSキャパシタのゲートになる部分は拡散頭載を通
して半導体基板と電気的C:接続されているので上記ゲ
ー) 8+s分の正の電荷が上記基板側1;逃げる。・
これ(−よつ℃、ゲートが高−位になることはlr<、
ゲート下の酸化膜(;絶R破壊か生じることもハク、ピ
ンホールか発生TOこともなく、大面積で大容量のIV
ILI8キャパシタを尚収率で作り込むことが可能とな
る口 〔発明の実施例〕 以下1図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明T
な〇 @3図は半導体装置たとえばMu84Sl cf’tl
:【ノ込まれたMtJSキャパシタの構造を示すもので
、1はたとえばn型の半導体基様、2は上記基板1の電
極頭載として形成されたn 拡散111N1を 域、3呑このn十韻域2【二隣接して基板1(二形欣さ
れたP+拡散餉域であって、M(JSキャパシタの一部
の軍1極となり、4は上記P+頗域3およびn+饋頭載
にコンタクトされた鑵極用At配線であるDまた。30
は前記P、tijjl域3から圃[れに位置で基板1に
形成されたPウェル。
3)は上記Pウェル30の頭載内でその電極頭載として
形成されたp+拡拡散職域32は同じく上記Pウェル3
1の暗域内で上記P+鎮域31(ユ隣接して形成された
ゲートコンタクト部トr(−b。十領域である0そして
、的Aじ基板1は。
前記Pウェル30と前記P十領域3との間(二適宜形状
の凹部34がj?nされており、基板1上のゲート酸化
jl(J、(S i Ut ) 35は上記凹部34上
における厚さが他の平担と15分上に8ける1νさに比
べて十分大きくなっている0また。36は上記hk化版
s s上にノ1づ成されたゲートであって、その一端部
付近は1り記Pウェル30内のn+’fA域32に胴接
Cニコンタクトされており、さらに・上記ゲート36と
前記Pウェル30内のj′+爬31とに串′極用At配
線37がコンタクトされているDこのAt配線37は電
源V8S(二接続され、約11記AA配線4は電源VD
Dに接続され。
38は前記凹部34とP+賄職域3の間における基板表
面の反転1曽であり、この反転層38とPウェル30と
は凹部34表面に反転層が存在していないため電気的に
分離されているpし定がって、上記構造においては、ゲ
ート36とP”nti域3との間で酸化Jl!!35お
よび反転層38を利用し℃キャパシタY Jlg b5
tしているOこの場合、ゲート36の一部が直接1ニコ
ンタクトされるn十領域32をPウニlし30内(−形
5見しているのは、Pウェル30とn型基板1とのpn
接合に基板電位VDDとゲート準位Vss≦二より述バ
イアスを与えて両者:40.If墾気的(部分離し、V
DD電泥とVss電諒とが分断しないようCユするため
であるp なお、ゲー136は、たとえばポリシリコンとかモリブ
デンシリサイF、島融点の金属(タングステン、モリブ
デン、タンタルlど)が用いられるりまた。基数IC二
形成される拡散頭載は熱拡散、イオン注入のいずれによ
つ℃形成さオtたものでもよい0 而し℃、上述した第3図の構造によれは、その製造時に
おける回連したような反応性イオンエツチング工程(;
際して、拘−541図Cン(< i−よう(ニレジスト
40下のゲート36部分はn+頗職域32直接にコンタ
クトされていてPウニlし30に電気的に接続されてい
るOそして、ゲート36中の正の゛串1向23はゲート
36をナヤージアツブすることなく図中矢印で示Tよう
C二面接コンタクト部41→n十 領域32→Pウェル
30→基板1の経路を経て基板電極から大地に逃げるー
この場合、Pウェル30→基板1の経路におけるpn接
合は順バイアスであるので問題はないが、 n ” P
J、@ 32→Pクエル30の経路はpn接合のブレー
クダウン≦:よって生じる。このn+頗域32は、ゲー
136とのコンタクト部41に余計なpn接合が生じな
いで良好なコンタク)Y得るために設けられたものであ
るが。
省略し℃も良い口 したがって、上述したようCニゲ−136はi陽電位に
なることもな(、ゲート36と基板1との間で放電が生
じて酸化膜35か絶縁破壊を生じてピンホールが発生ず
るという現峨も生じることはない0この定め、大[#]
J積のM (J 8キヤパシタでも商収率で製造できる
ようになり、しかもこの特質は従来の製造工程な変更す
ることなく得られるので好都合である0 なお、上口し第3図のキャパシタは、その一端が基板゛
電位VDD と同一電位に定められているのでそれに応
じ″CMtJ8−LSI回路内の使用個所が定められる
。しかし、M(J8キャパシタは両端にVDD、V8B
電位に限らず他の電位を与えて使用することも可能であ
る◎即ら、At配線37の電位Vss7:r:変えて使
用することができ −ることは勿論、たとえは第3図中
の基板電極頭載となるn 領域2 %r: A I、配
線4とコンタクトさせないように1位置変更など2行な
つ℃基板7yvnD菫位C:すると共じAt配線4【ニ
ジDDとは異なる電位を与えて使用できるので、tau
s−LSI回路内の任意の個P〕丁で〜1[J8キャパ
シタを使用できる。
また1本発明の半導体装置は、MCl5キヤパシタを咋
り込む際、ゲートの−g15 k 、ゲートのイオンエ
ツチング時に既l二半導体栽教上に存在しかつ当該基板
と電気的に接続されている九散韻域(二直接にコンタク
トしておき、基板i二は上記ゲートの下方で上記コンタ
ク) Elsとキャパシタの非ゲート側電極との間に〜
気的分141餉域を設けておくことを特徴とするもので
ぶり、その構造は前記実施例に限らず以下に述べるよう
な柚々の変形実施が可能であるO 第5図に示TML+8キャパシタf:おいては。
Pウェル50内の1′+餉域(電、極鎮域)51および
n+鎮域(キャパシタの一方の電極)52+ にAt配線53 Yコンタクトし、基板1のn領域(1
’極餉域)54にゲート55の一端部を面接にコンタク
トすると基じAja配線66をコンタクト下ることによ
って、酸化膜57とPウェル50表面の反転層58とを
利用してゲート55とn+頗職域52の間でキャパシタ
を形成している。この場合、At配線56にはVDD電
位が与えられ、At配線53にはたとえばVss′串位
か勺えられる。−なお、第5図中第3図と同一部分には
同一符号を+1【、てその説明〉省略する0ま定、Pウ
ェル50の電極頭載となるP+領域5ノは省略[、ても
よい0また。酸化膜57は凹部58上において他の部分
よりも上方に突出しC厚(なっている。
第6図に示T Mu sキャパシタ≦:おいては。
基板1の凹部60の両側に第]、第2のPウェル61.
62を設け、第1のPウェル61内にその電極領域とな
るP+鎮域63およびゲート64の一端部が直接にコン
タクトされるn+M域65を設け、これらのP+領域6
ノとn+餉域65とゲート64の−@部にAt配線66
をコンタクトし、前記第2のPウェル62内にその電極
頭載となるP+領域62を設け、このP+鎮域67 C
:A を配線68をコンタクトTることによって1反転
層を使用せずにゲート64と酸化膜69と第2のPウェ
ル62とによってキャパシタを形成している。この場合
、All!112線66にはたとえばVss輌位が与え
られ、At配線68にはたとえはVDDIE位が与えら
れ、基板1にはその電極頭載(図示せず)を辿じてVD
D−位が与えられる■そして、第1のPウェル61と第
2のPウェル62との間にn型基板1の一部が存在して
pn接合による分離が行なわれている。したがって、基
板1の凹部60は必らずしも必要でなく、平担にしてお
いてもPウエル61 、6L9間の“心気的分離が可能
である。
第7図中第3すMU8キャパシタにおいては。
第3図のM(J8キャパシタに比べてPウェル3゜およ
びn+餉域32を省略し、P+領域31にゲ−)70の
一端部を直接にコンタクトした点が異なり、その他は同
じであるから第7図中第3図と同一部分C二は同一符号
を付してその説明〉省II!)する。
上記第5図乃至第7図の各実施例において。
0i]記イオンエツチング工程でゲート部分の正の電荷
はゲート部分が直接コンタクトし、ている拡散領域およ
び基板を通して大地に逃げるので。
第3因の実施例におけると同様に絶縁破壊現象が防止さ
れる。
また、上記各実施例のうちPフェル餉域?使用してn型
基板から電気的C二分離したものは。
このPウェル叫域内C二おけるキャパシタの電極に基板
とは異なる部位を与えることができるので、MIJI9
−LSI回路におけるキャパシタの相違が広くなる利点
がある◎ また、上記各実施例のうち、第1導電型(たとえばn+
型)の拡散領域とこれとは逆の第2導電型(P+型)の
拡散領域とに隣接して設けると共に、同電位(二設定す
るように共通のkt配線ヲコンタクトし定ものについて
は、基板上に上記2種の拡散韻域2十分躊間して設ける
と共に各拡散餉域毎にAj配線をコンタクトする場合に
比べて、AL配線数の減少および基板面積の減少乞図る
ことが可能である0 また。上記各実施例は、n型基板を使用したが、これに
限られるものではなく、P型越板を使用し、前記各実施
例に準じてnウエルレ設けてゲート酸化膜にコンタクト
することで実施でき、前記イオンエツチング工程でゲー
トの電位(:よりnウェルとP型基板との接合が非破壊
的にプレークダウンヲ午じ、この経路?経てゲートから
基板へと正のめ荷が流れるので、ゲートが高電位C二な
ることはない口 〔発明の効果〕 上述したように本発明の半導体装kC=よれは。
製造時におけるゲート形成の定めのイオンエッチングエ
)呈で、M(JSキャパシタのゲートC:なる部分と半
導体基板との間の絶縁破壊が生じず。
人容殺のM(J8キャパシタ)&t’Eり込むことがで
き、商い収率で製造することができる口
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のM(JSキャパシタの断面構造を示T構
成説明図、第2図は@]図のM(J8キャパシタの製造
時の一工程における絶縁破壊現象を説明するために示す
図、第3図は本発明に係る半導体装置の一実施例におけ
るM(38キヤパシタの断面構造を示す構成説明図、第
4図は第3図の装置の製造時の一工程における絶縁破壊
現象が防止される状態を説明するために示す図、第5図
乃至第7図はそれぞれ本発明の他の実施例≦二おけるM
LI8キャパシタの断面構成説明図である□ 1・・・半導体基板、2.32.52.54゜65・・
・n+拡散頗域、3.31.51.63゜67・・・P
+拡散領域、4.37.53.56゜66.68・・・
At配線、30.50.61.62・・・Pウェル、1
34.58.60・・・凹部、35゜67.69・・・
ゲート酸化膜、36.55.64・・・ゲート、41・
・・コンタクト部口出鵬人代理人 弁理士 鈴 江 武
 彦第1図 第3図 第5WA 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (])MIJSキャパシタを有し、このM(38キヤパ
    シタのゲートの一部が半導体基板の拡散領域に@接にコ
    ンタクトされており、上記ゲートの下方でゲートのコン
    タクト部分とキャパシタの非ゲート側電極との間に軍気
    的分離領域が形成されてなることytn徴とする半導体
    装置。 (2)  前記串゛気的分陥鋤、域は、ゲートの一部分
    下の酸化膜の厚さを他の部分よりも十分大きくすること
    によって形成されることケ特徴とする前記特許請求の範
    囲第1Jj4記載の半導体装置。 (3)削記皐気的分離頑域は、半導体基板Cpn接合を
    設けることによって形成されることを特徴とする特許 体装置。 (4)  四dピ半導体基板において.前記ゲートの−
     81Sが直接にコンタクトされる弟l尋竃型の拡散領
    域およびこれとは逆の導電型ン有1−る第2導電型の拡
    散領域が共通の配線により同電位{二設定されることを
    特徴とするli′iJ記特許請求の範囲第1項記載の半
    導体装置。 (5)  前記弟14竃型の拡散領域および第2導市型
    の拡散哨域は隣接して形成されることを特徴とする前記
    特許請求の範囲第4項記載の半導体装置● (6)前記半導体基板{二形成されるキャパシタの一方
    の鴫;極は.上記基板の導電型とは逆の等電型のウエル
    領域【二形成されることを特徴とする前記特許關一求の
    範囲第1項記載の半導体装置。 (7)  前記半導体基板はn型.前記ワエル饋域はP
    型であることを特徴とする前記特t+―求の範囲第6項
    記載の半導体装置口
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