JPS6148958A - 金属‐絶縁物‐半導体集積キヤパシタ - Google Patents

金属‐絶縁物‐半導体集積キヤパシタ

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JPS6148958A
JPS6148958A JP60174409A JP17440985A JPS6148958A JP S6148958 A JPS6148958 A JP S6148958A JP 60174409 A JP60174409 A JP 60174409A JP 17440985 A JP17440985 A JP 17440985A JP S6148958 A JPS6148958 A JP S6148958A
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JP
Japan
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contact
layer
capacitor
electrode
mis
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Pending
Application number
JP60174409A
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English (en)
Inventor
ボルフガンク・ゴルリンガー
ヨーヘン・ブルエル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Micronas GmbH
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6148958A publication Critical patent/JPS6148958A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D1/00Resistors, capacitors or inductors
    • H10D1/60Capacitors
    • H10D1/62Capacitors having potential barriers
    • H10D1/66Conductor-insulator-semiconductor capacitors, e.g. MOS capacitors

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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] この発明は、Mis(金腐−絶縁物−半導体)集積キャ
パシタに関するものであり、特に半導体基体の絶縁表面
層上に設けられた3i電極と基体の表面に形成された反
転層との間に形成されたMIS集積キャパシタに関する
ものである。
[発明の技術的背景] MIS集積キャパシタを使用した回路の一例は公開され
たヨーロッパ特許出願第93818号明細書に記載され
ている。そのMIS集積キャパシタにおいては第1の端
子が第1の接点を介してs+@極に取付けられ、第2の
端子が少なくとも1個の接触領域を介して反転層に取付
けられている。第2の端子は反転層の接触領域に延在し
ている第2の接触層に取付けられている。MIS集積キ
ャパシタは基体バイアス発生回路の出力導線に接続され
、それ故同様に接触パッドに接続されている基体バイア
スに平滑およびバッファ効果を与える。比較的小さい電
流だけが発生回路の発振器中を流れる。
比較的高周波の電流が流れる高周波発生口、路、特にク
ロック発生回路或いはクロックされた論理回路、特にク
ロックされたVLS1回路を備えたモノリシック集積回
路では、電磁的な障害がそこを流れる電流の周波数の増
加と共に増加することが発見された。その原因はその発
振周波数で電源ラインを流れる高周波交流電流である。
2本の電源ライン間に外部キャパシタを接続してこれら
の交流電流を阻止しようとする試みは成功しなかった。
これは高品質の、すなわち非常にバルク抵抗が低く、比
較的大きな値の集積キャパシタによってのみ克服できる
ものであり、またこのキャパシタは電源回路の交Pa電
流の流れるループ区域であるようなこれらの端子から小
さな距離で発生回路またはクロックされる論理回路の電
源端子の両端に接続されなければならず、それによって
障害は最小にされる。
例えば雑誌エレクトロニクス(E 1ectronic
s)1969年9月29日号88〜94ページに記載さ
れているようなSiゲート技術では、電界効果トランジ
スタのゲート電極は多結晶シリコンで作られ、ゲート酸
化物上に形成される。半導体表面がマスクされソースお
よびドレインを決定するようにエツチングされた後、こ
れらの領域に所望の不純物が3iゲートをおよびその下
のゲート酸化物をマスクとして使用して拡散され、或い
はイオン注入およびそれに続く拡散により尋人される。
Si電極と自己整列領域を与えるこの技術は前記ヨーロ
ッパ特許出@ag m aに記載されたMIS!!積キ
ャパシタを備えたモノリシック集積回路の製造に役立つ
ものである。
[発明の概要] それ故、この発明の目的は、改良された品質のMISI
積キャパシタを提供することであり、そのMIS集積キ
ャパシタは5’+ゲート技術を使用して製作され、リー
ド線のインダクタンスと共に共振回路を形成し、非常に
高い周波数まで一緒に集積された発生回路またはクロッ
クされた論理回路からの障害を抑制する。
この発明によれば、上述の目的は、縁の長さ対幅の比が
100対1より大きい少なくとも1個のストライプを有
するSi電極を形成したデプレッション型MIS集積キ
ャパシタによって達成される。
第1の端子は電極ストライプの表面上に延在する第1の
接触層に取付けることが好ましい。
直接接触は非常に低い直列抵抗を有する短いリード線で
3i電極に接続され、短いチャンネル長を有する3i電
極により高品質のMIS集積キャパシタを得ることがで
きる。
Si電極または接触領域の区域に亙プて均一な結合を得
るために、第1の接触層が絶縁層の接点開口内のWtU
スト、ライブの区域にわたって均一に分布している数個
の接点を介してi極ストライプに接続され、かつ、第2
の接触層が絶縁層の接点開口内の接触領域の区域にわた
って均一に分布している数個の接点を介して接触領域に
接続されると特に有効である。
[発明の実施例] 第1図はこの発明を理解するために必要なモノリシック
集積回路の一部(破線10で境界を示す)の等価回路を
示している。集積回路の縁における端子パッド8.9 
(第2図)を介して電流1dが集積された発生回路Gi
からこの回路に供給される。゛集積された発生回路″と
は本発明の目的からみて少なくとも自己発振または外部
制御された発生回路またはクロックされた論理回路の電
力出力段を意味するものとする。交流電圧Uc2が外部
フィルタキャパシタC2の両端の2個の電位間に存在し
ている。集積された発生回路Qiはモノリシック集積回
路の残りのクロックされる部分にクロックパルスを供給
し、それらクロックパルスは少なくとも1個のクロック
出力端子Ckに生じ導電路に供給される。特にずっと大
きな負荷キャパシタの導電路を有する大規模集積回路(
VLSI)では、対応して大きなりロックパルス制御が
必要であり、それは発生回路Qiの電源供給端子、すな
わち接点パッド8.9の回路における全擾乱電流Isの
重畳された擾乱電流として現われる。それ故、この擾乱
電流1sによって生じた電磁障害はできるだけ抑圧され
なければならない。これは例えば外部キャパシタC2ま
たは集積されたキャパシタC1によって行なうことがで
きる。しかしながら、外部キャパシタC2は全く効果的
でないことが認められた。何故ならば、電磁障害は擾乱
電流!Sの通路によって囲まれた面積、すなわち集積さ
れたキャパシタC1のない場合の2個の区域A1および
A2の和に比例しているからである。
この点からみて、集積された発生回路Qiを備えたモノ
リシック集積回路中の障害は、できるだけ大きな値を有
しモノリシック集積された発生回路G1の供給端子11
.12にできるだけ近く配置されていて、そのため面積
A1すなわち擾乱型”a I Sの通路によって囲まれ
た面積ができるだけ小ざいキャパシタC1によってしか
抑圧することができないことは明白である。第1図にお
いてはモノリシック集積キャパシタの等価回路はキャパ
シタンスC1、直列抵抗R3、インダクタンスL3を備
えている。もしも集積回路が外部発振器によって制御さ
れているのであれば、クロック入力端子Ck−が設けら
れ、それは特別の接触パッドに接続される。
第1図の等価回路はざらにtStされた保護抵抗R1お
よびR2、インダクタンスL1およびL2を有しており
、そのインダクタンスL1およびL2は外部キャパシタ
C2へのリード線のインダクタンスを外部端子14.1
5への接続縁のインダクタンスも含めて表わしている。
擾乱型’a I Fhを低い周波数成分のみでありほと
んど擾乱しない電流1dと、電界を擾乱させる高周波電
流1c1とに分割するために、集積キャパシタC1はで
きるだけ低い直列抵抗と、単位面積当り高いキャパシタ
ンスを有することが必要であり、それによって障害防止
用キャパシタが可能な最小の面積で形成される。そのよ
うなキャパシタの基本的構造は部分的平面図である第2
図(寸法は実際と異なっている)、および第2因のl1
iA−/Mに沿った断面図である第3図に示されている
第2図の平面図は81ゲートトランジスタと類似のもの
を示している。すなわち、ゲート絶縁層1 (第3図)
上に付着され、領域5を形成するために使用される81
ゲート処理の拡散マスクとして使用された電極ストライ
プ31.32が示されている。その処理においては比較
的厚いフィールド酸化113が例えば酸化マスク層を使
用することによってSDGで示す鎖線により囲まれた区
域の外側に形成される。前記ms+により囲まれた区域
の半導体表面が露出された後、細長い電極ストライプ3
1、32および別の電極ストライプがドープされた多結
晶シリコン層で露出された半導体表面を覆い、′R極ス
トライプを得るためにフォトリソグラフ法によってその
層をマスクおよびエツチングすることによって形成され
る。ストライプの縁の長さ対幅の比は少なくとも100
対1でなければならない。この縁の長ざ対幅の比は本質
的には直列抵抗R3を決定し、キャパシタの品質を決定
する。キャパシタの品質は1/W−CI  ・R3で与
えられ(Wは角周波数)、できるだけ大きいほうがよい
得られた品質は使用されるフォトリソグラフ工程の緒度
によって決定される。もちろん品質に影響する別のファ
クターは接触領域、電極材料および接触層4.6のシー
ト抵抗である。
MISキャパシタの等価回路は第4図に示されている。
その図においてはMIS電界効果トランジスタのソース
およびドレイン領域は短絡されている。この短絡は、第
2図に示したように電極ストライプ31.32の先端面
とフィールド酸化房13の縁部との間に間隔を設けると
共に第2の接触層6を設けることによって行なうことが
でき、それ故ソース・ドレイン拡散によって電極ストラ
イプは連結して単一領域にされた接触領域5で囲まれる
接触領域4および6は第2図に示すようにインク−ディ
ジタル(交差指形)形態で配置されることが好ましい。
もしも擾乱電流isによって生じた障害の最低障害角周
波数がWm1nで示され、最高障害角周波数がw ma
xで示されるならば、次の関係にすることが必要である
CI > 1/ [Wm1n 2(Ll +L2 ) 
]Wmax t ci C3<<1  および、Wma
x 2CI L3 < 1 ここで01とL3の直列共振周波数はf maxよりも
高く、C2はC1よりもずっと大きいものと仮定する。
外部端子パッド間で測定される障害電圧Ucは次の式で
与えられる。
Uc= Is /W (CI +C2)  (1−W2 /WO
2)ここでWO2は、R1、R2、R3、L3 =0に
対して、 (C1+02 )/C1C2(L1+12 )比較的小
さいチップ面積を占めるMISキャパシタが容易に得ら
れ、それは100乃至200pFのキャパシタンスを有
する。
MIS集積キャパシタの低い直列抵抗R3を得るために
均一で低J氏抗の接点が各電極ストライプに対して形成
されなければならない。これは縁部分を除いて?1tl
ストライプに低抵抗接続を形成する第1の接触層で電極
ストライプの全表面を覆うか、電極ストライプすなわち
Ti極ストライプ31゜32の区域に均一に分布した複
数個の接点を介して電極ストライプ31.32に接続さ
れた接触層4を付着させることによって行われる。前記
複数個の接点は絶縁層7の接点開口を通って電極ストラ
イプ31、32に遅している。同じことは接触領域5の
区域に均一に分布し、絶縁層7の接点間ロア3.74内
に位置している複数個の接点を介して接触領域5に接続
された接触層6を設けることによって接触領域5に対し
て行われることができる。接触層4および6ははもちろ
んIIストライプのシリコンよりも抵抗の低い材料、す
なわち金屈または合名シリサイドで作られなければなら
ない。
VLS1回路の集積された発生回路Giによって生じる
障害を減少させるために第1図および第2図に関連した
説明では電源端子11および12は直接MIS集積キャ
パシタに接続され、それによって擾乱電流1sの通路に
より囲まれた放射区域が非常に減少されている。この方
法では、はぼ500MH7までの周波数で直列抵抗R3
および短い接続リード線による誘導性の直列リアクタン
スWL3は各辺性リアクタンス1/WCIよりも低く保
持されなければならない。第2図に示された接触w!J
6および4のそれらの部分においては、保護抵抗R1お
よびR2はMIS集積キャパシタの保護を改善するため
に電源ラインと直列に配置されている。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の1実施例のMIS集積キャパシタと
発生回路とを具備しているモノリシック集積回路の一部
分の等価回路であり、第2図はこの発明の1実施例のM
IS集積キャパシタを具備している集積回路め主面の一
部分の平面図であり、第3図は第2図の線A−/Mに沿
った断面図であり、第4図はこの発明の1実施例のモノ
リシック集積回路のMIS集積キャパシタの等価回路図
である。 Gi・・・発生回路、C1・・・MIS集積キャパシタ
、C2・・・外部キャパシタ、4,5.6・・・接触領
域、13・・・フィールド酸化層、31.32・・・電
極ストライプ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基体と、 前記半導体基体上の絶縁表面層と、 MIS集積キャパシタとを具備し、 前記MIS集積キャパシタは、 前記絶縁表面層上に付着されたSi電極と、前記Si電
    極に取付けられた第1のキャパシタ端子と、 前記基体の表面に形成された反転層と、 第2のキャパシタ端子と、 前記反転層と前記MIS集積キャパシタの第2の端子と
    を接続する少なくとも1個の接触領域と、前記接触領域
    の表面に広がっている第2の接触層とを備え、 前記Si電極は縁の長さと幅の比が100:1以上のス
    トライプ状であることを特徴とするモノリシック集積回
    路。
  2. (2)第1の接触層は、前記電極ストライプの表面に延
    在している特許請求の範囲第1項記載のモノリシック集
    積回路。
  3. (3)前記第1の接触層は、前記絶縁層の接点開口内の
    前記電極ストライプの区域に亙つて等しい間隔の複数の
    接点を介して前記電極ストライプに接続され、前記第2
    の接点層は前記絶縁層の接点開口内の前記接触領域の区
    域に亙つて等しい分布をしている複数の接点を介して前
    記接触領域に接続されている特許請求の範囲第1項記載
    のモノリシック集積回路。
  4. (4)前記第1および第2の接触層およびそれらを接続
    する部分はインターディジタルに配置されている特許請
    求の範囲第3項記載のモノリシック集積回路。
  5. (5)発生回路が電源端子のすぐ近くにある前記MIS
    集積キャパシタによつてバイパスされた電源端子を有す
    る特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか1項記載
    のモノリシック集積回路。
  6. (6)クロックされた論理回路が、電源端子のすぐ近く
    にある前記MIS集積キャパシタによつてバイパスされ
    た電源端子を有する特許請求の範囲第1項乃至第4項の
    いずれか1項記載のモノリシック集積回路。
JP60174409A 1984-08-11 1985-08-09 金属‐絶縁物‐半導体集積キヤパシタ Pending JPS6148958A (ja)

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EP84109599A EP0171445A1 (de) 1984-08-11 1984-08-11 Monolithisch integrierte Schaltung mit einem integrierten MIS-Kondensator
EP84109599.5 1984-08-11

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JPS6148958A true JPS6148958A (ja) 1986-03-10

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