JPH0423424B2 - - Google Patents
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- JPH0423424B2 JPH0423424B2 JP57075350A JP7535082A JPH0423424B2 JP H0423424 B2 JPH0423424 B2 JP H0423424B2 JP 57075350 A JP57075350 A JP 57075350A JP 7535082 A JP7535082 A JP 7535082A JP H0423424 B2 JPH0423424 B2 JP H0423424B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D88/00—Three-dimensional [3D] integrated devices
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
(以下、その代表例としてのMISFET−Metal−
Insulator Semiconductor Field Effect
Transistor−の指す。)と同一基板上に設けられ
たコンデンサとを夫々具備した半導体装置に関す
るものである。Detailed Description of the Invention The present invention relates to an insulated gate field effect transistor (hereinafter, MISFET-Metal-
Insulator Semiconductor Field Effect
Transistor- refers to. ) and a capacitor provided on the same substrate.
例えば、スイツチドキヤパシタ(Switched
Capasitor)回路においては、共通のシリコン基
板の一主面側にNチヤネルMISFETをペアMOS
の一構成素子として形成し、かつそのペアMOS
に対してMISFETに隣接したフイールドSiO2膜
上に設けられたコンデンサをアースレベルとの間
に接続した構成を基本としている。これは実際に
は、演算増幅器の入力側に組込まれることによ
り、フイルタが構成される。 For example, Switched
In the capasitor) circuit, a pair of N-channel MISFETs are installed on one main surface of a common silicon substrate.
Formed as one constituent element, and paired MOS
The basic configuration is that a capacitor provided on the field SiO 2 film adjacent to the MISFET is connected between the ground level and the MISFET. This actually constitutes a filter by being built into the input side of an operational amplifier.
ところで、このフイルタ回路において、演算増
幅器の入力側に組込む上記コンデンサによる容量
(C1)とフイードバツク容量(Cf)との比(Cf/
C1)によつて、その周波数特性及びゲイン(出
力電圧/入力電圧=V2/V1)が決まる。上記の
コンデンサは通常、上記MISFETのポリSiゲー
ト電極と同一工程で作成されたポリSi膜を下部電
極とし、ポリSiゲート電極と同時にパターニング
された後、ポリSiゲート電極をマスクとした不純
物の導入(例えばイオン打込み)によつてソース
及びドレイン領域を形成する際に、同不純物をポ
リSi膜中にもドープすることによつて形成され
る。従つて、コンデンサの下部電極は、
MISFETのソース及びドレイン領域と同じ不純
物種を同じ濃度だけドープしたポリSi膜からなつ
ている。 By the way, in this filter circuit, the ratio ( Cf /
C 1 ) determines its frequency characteristics and gain (output voltage/input voltage = V 2 /V 1 ). The above capacitor usually uses a poly-Si film created in the same process as the MISFET poly-Si gate electrode as the lower electrode, and is patterned at the same time as the poly-Si gate electrode, after which impurities are introduced using the poly-Si gate electrode as a mask. It is formed by doping the same impurity into the poly-Si film when forming the source and drain regions by ion implantation (for example, ion implantation). Therefore, the bottom electrode of the capacitor is
It consists of a poly-Si film doped with the same impurity species and the same concentration as the source and drain regions of the MISFET.
しかしながら、このようにして得られる下部電
極はソース及びドレイン領域と同じ1019/cm3程度
の不純物濃度にしか形成されないので、電極用の
ポリSi膜としては充分ではないことが判明した。
即ち、その下部電極上に誘電体膜(SiO2膜)、更
には上部電極(アルミニウム電極)を積層してコ
ンデンサを作成した場合、下部電極のポリSiが低
濃度であるために電源電圧に応じて誘電体膜との
界面からポリSi膜中に空乏層が伸び、この空乏層
による容量が本来の容量と直列に入つてしまうの
である。 However, since the lower electrode obtained in this manner is formed to have an impurity concentration of only about 10 19 /cm 3 , which is the same as that of the source and drain regions, it has been found that this is not sufficient as a poly-Si film for an electrode.
In other words, if a capacitor is created by laminating a dielectric film (SiO 2 film) and an upper electrode (aluminum electrode) on the lower electrode, the low concentration of poly-Si in the lower electrode causes A depletion layer extends into the poly-Si film from the interface with the dielectric film, and the capacitance due to this depletion layer enters in series with the original capacitance.
この結果、電圧の変動に応じてコンデンサ容量
が変化してしまうことになるから、上記した如き
比(Cf/C1)自体が変動を来し、その相対精度
の要求される回路には使用できない。例えば上記
フイルタ回路として、周波数特性が変化し、しか
もその出力電圧(V2)が歪んでS/N比が劣化
するという欠点が生じる。 As a result, the capacitor capacitance changes in response to voltage fluctuations, which causes the ratio (Cf/C 1 ) itself to fluctuate, making it unusable for circuits that require relative accuracy. . For example, the above-mentioned filter circuit has disadvantages in that its frequency characteristics change, and its output voltage (V 2 ) is distorted, resulting in a deterioration of the S/N ratio.
従つて、本発明の目的は、上記の如きコンデン
サの電圧依存性を小さくし、その相対精度を高め
て回路特性を向上させることにある。この目的を
達成するための本発明の要旨は、ポリシリコン材
料からなるゲート電極の両側の半導体基板に不純
物を導入することによつてソース及びドレイン領
域が前記ゲート電極と自己整合的に夫々形成され
ている絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、前
記ゲート電極と同一材料からなる第一の電極材料
層に誘電体膜を介して第2の電極材料層を積層し
てなるコンデンサとを具備した半導体装置の製造
方法であつて、半導体基板主面の前記絶縁ゲート
型電界効果トランジスタが形成されるべき素子形
成領域を取り囲むようにフイールド酸化膜を形成
し、前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタが形
成されるべき素子形成領域に前記フイールド酸化
膜より薄いゲート酸化膜を形成する工程、前記ゲ
ート酸化膜及び前記フイールド酸化膜の全面を覆
うようにポリシリコン膜を付着せしめる工程、前
記ポリシリコン膜をパターニングして、前記ゲー
ト酸化膜上に絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
のゲート電極及び、前記フイールド酸化膜上にコ
ンデンサの第1の電極材料層を夫々形成した後全
面に絶縁ゲート型電界効果トランジスタのソース
及びドレイン領域を形成すべき不純物を導入する
工程、前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタの
ゲート電極とソース及びドレイン領域をマスクで
覆い前記コンデンサの第1の電極材料層に前記ソ
ース及びドレイン領域と同一導電型の不純物を選
択的に導入する工程、とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法にある。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the voltage dependence of a capacitor as described above, increase its relative accuracy, and improve circuit characteristics. The gist of the present invention for achieving this object is that impurities are introduced into the semiconductor substrate on both sides of a gate electrode made of a polysilicon material, thereby forming source and drain regions in self-alignment with the gate electrode. A semiconductor device comprising: an insulated gate field effect transistor; and a capacitor formed by laminating a second electrode material layer on a first electrode material layer made of the same material as the gate electrode with a dielectric film interposed therebetween. A manufacturing method, wherein a field oxide film is formed to surround an element formation region in which the insulated gate field effect transistor is to be formed on a main surface of a semiconductor substrate, and the element in which the insulated gate field effect transistor is to be formed is formed. forming a gate oxide film thinner than the field oxide film in the formation region; depositing a polysilicon film so as to cover the entire surface of the gate oxide film and the field oxide film; patterning the polysilicon film; After forming a gate electrode of an insulated gate field effect transistor on the gate oxide film and a first electrode material layer of a capacitor on the field oxide film, form source and drain regions of the insulated gate field effect transistor on the entire surface. a step of introducing an impurity into the first electrode material layer of the capacitor by covering the gate electrode and the source and drain regions of the insulated gate field effect transistor with a mask; selecting an impurity having the same conductivity type as the source and drain regions; 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
本例による半導体装置の構成を理解容易のため
に製造工程に沿つて説明すると、まず第1A図の
ように、P型シリコン基板1の一主面に、通常の
半導体技術によつて素子分離用のフイールド
SiO2膜2を形成し、更にゲート酸化膜3の形成
後にCVD(化学的気相成長技術)で全面にポリSi
膜4を付着せしめる。 The structure of the semiconductor device according to this example will be explained along the manufacturing process for easy understanding. First, as shown in FIG. field of
After forming the SiO 2 film 2 and further forming the gate oxide film 3, polySi is deposited on the entire surface using CVD (chemical vapor deposition technology).
A film 4 is applied.
次いで第1B図のように、フオトエツチングで
ポリSi膜4をパターニングして、MISFETのゲ
ート電極5及びコンデンサの下部電極6に加工し
た後、全面にN型不純物(例えばAs)のイオン
ビーム7を照射する。これによつて、ゲート電極
5をマスクとしてその両側に不純物濃度1019/cm3
程度のN+型ソース領域8及びドレイン領域9を
自己整合的にセルフアライン方式で夫々形成する
と同時に、同不純物(例えば(As)をポリSi膜
6中にも1019/cm3程度にドープして、そのポリSi
膜6を低抵抗化(N+型化)する。なお、ゲート
電極5も同不純物のドーピングによつて低抵抗化
される。 Next, as shown in FIG. 1B, the poly-Si film 4 is patterned by photoetching and processed into the gate electrode 5 of the MISFET and the lower electrode 6 of the capacitor, and then an ion beam 7 of N-type impurity (for example, As) is applied to the entire surface. irradiate. As a result, an impurity concentration of 10 19 /cm 3 is applied to both sides of the gate electrode 5 as a mask.
At the same time, the same impurity (for example, (As)) is doped into the poly-Si film 6 to a concentration of about 10 19 /cm 3 . So, that poly Si
Reduce the resistance of the film 6 (make it N + type). Note that the resistance of the gate electrode 5 is also reduced by doping with the same impurity.
次いで第1C図のように、MISFET部上をフ
オトレジスト10で選択的に覆い、これをマスク
として更にN型不純物(例えばAs)のイオンビ
ーム7を照射し、ポリSi膜6中への不純物導入量
を増加させる。この付加的な不純物の導入処理の
結果、ポリSi膜6は不純物濃度が特に1021/cm3程
度(固溶限又はそれに近い濃度)のN++型化し、
コンデンサの下部電極として充分低い抵抗値を示
すようになる。 Next, as shown in FIG. 1C, the MISFET section is selectively covered with a photoresist 10, and using this as a mask, an ion beam 7 of an N-type impurity (for example, As) is irradiated to introduce the impurity into the poly-Si film 6. Increase quantity. As a result of this additional impurity introduction process, the poly-Si film 6 becomes N ++ type with an impurity concentration of about 10 21 /cm 3 (concentration at or near the solid solubility limit),
It exhibits a sufficiently low resistance value as the lower electrode of a capacitor.
次いで第1D図のように、CVDで全面に形成
したリンガラス膜11をフオトエツチングし、上
部下部電極6上の部分を除去した後、酸化性雰囲
気(特に乾燥O2)中での熱処理(例えば1000℃、
75分)によつてポリSi膜6の露出面を酸化し、そ
こに誘電体膜としてのSiO2膜12を例えば800〓
の厚さに成長させる。 Next, as shown in FIG. 1D, the phosphor glass film 11 formed on the entire surface by CVD is photoetched to remove the portion above the upper and lower electrodes 6, and then heat treatment (for example, in dry O 2 ) in an oxidizing atmosphere (especially dry O 2 ) is performed. 1000℃,
75 minutes) to oxidize the exposed surface of the poly-Si film 6, and then a SiO 2 film 12 as a dielectric film is oxidized thereon by, for example, 800 〓
Grow to a thickness of .
次いで第1E図のように、リンガラス膜11を
フオトエツチングで加工して、ソース及びドレイ
ン領域上に開口13,14を形成し、更に第1F
図のように、真空蒸着技術で付着させたアルミニ
ウムをフオトエツチングでパターニングして各ア
ルミニウム電極(又は配線)15,16,17を
夫々形成する。 Next, as shown in FIG. 1E, the phosphor glass film 11 is processed by photoetching to form openings 13 and 14 on the source and drain regions, and the first F.
As shown in the figure, each aluminum electrode (or wiring) 15, 16, 17 is formed by patterning aluminum deposited by vacuum evaporation technique by photo etching.
上記した如くに得られた素子は、例えば第2図
に示したスイツチドキヤパシタ回路に用いられ
る。図中、C1は上記コンデンサ、Q1〜Q4はペア
MOSとしての上記MISFETである。 The device obtained as described above is used, for example, in the switched capacitor circuit shown in FIG. In the diagram, C 1 is the above capacitor, Q 1 to Q 4 are pairs
The above MISFET is used as a MOS.
本例による素子構造においては、コンデンサ
C1の下部電極6は、第1C図の工程で更に不純
物が導入されているために、ソース及びドレイン
領域より数桁も不純物濃度が高くなつている。こ
のため、コンデンサとしての動作時に誘電体膜1
2との界面からポリSi膜6中へ空乏層が伸び難く
なつていて、電圧が変動しても空乏層容量が小さ
いことから全体としてのコンデンサ容量(C1)
の変動が抑制されることになる。従つて、上述し
た比(Cf/C1)を常に一定の値に保持すること
ができ、フイルタ回路に用いた場合に周波数特性
を良好とし、またS/N比も良くすることができ
る。 In the element structure according to this example, the capacitor
The lower electrode 6 of C1 has an impurity concentration several orders of magnitude higher than that of the source and drain regions because impurities are further introduced in the step of FIG. 1C. Therefore, when operating as a capacitor, the dielectric film 1
Since the depletion layer is difficult to extend from the interface with 2 into the poly-Si film 6, and the depletion layer capacitance is small even when the voltage changes, the overall capacitor capacitance (C 1 )
fluctuations will be suppressed. Therefore, the above-mentioned ratio (Cf/C 1 ) can always be maintained at a constant value, and when used in a filter circuit, the frequency characteristics can be improved, and the S/N ratio can also be improved.
こうして、MISFETの特性は変えることなく、
コンデンサの電圧依存性を小さくできることか
ら、高相対精度のコンデンサが要求されるMIS型
回路が実現可能となる。 In this way, without changing the characteristics of MISFET,
Since the voltage dependence of the capacitor can be reduced, MIS type circuits that require capacitors with high relative accuracy can be realized.
この意味では、上記のスイツチドキヤパシタ回
路以外にも、例えばウエイテイドキヤパシタ
(Weighted Capasitor)回路にも適用可能であ
る。ウエイテイドキヤパシタ回路では、演算増幅
器の入力側及びフイードバツク部に使用される各
コンデンサの比によつて出力電圧特性(即ちA/
D又はD/A変換精度)が決まるが、上述したと
同様の理由でコンデンサの電圧依存性が小さいた
め各変換精度が向上することになる。 In this sense, it is applicable not only to the above-mentioned switched capacitor circuit but also to, for example, a weighted capacitor circuit. In a weighted capacitor circuit, the output voltage characteristics (i.e., A/
D or D/A conversion accuracy) is determined, but for the same reason as mentioned above, each conversion accuracy is improved because the voltage dependence of the capacitor is small.
また、本発明によれば、キヤパシタは厚いフイ
ールド絶縁膜上に形成されるので、半導体基板と
キヤパシタとの間の浮遊容量を軽減し、かつキヤ
パシタを基板から完全に絶縁することができる。 Further, according to the present invention, since the capacitor is formed on a thick field insulating film, stray capacitance between the semiconductor substrate and the capacitor can be reduced, and the capacitor can be completely insulated from the substrate.
なお、ポリSi膜6への不純物の導入処理は他の
方法、例えば気相拡散法等で行なつてもよいし、
或いは導入する不純物種を変更(例えばP型不純
物の導入)してもよい。また、上述のゲート電極
5を1層目のポリSiで形成し、コンデンサの下部
電極6を2層目のポリSiで形成してもよい。さら
に、コンデンサの上部電極17をポリSiで形成し
てもよい。 Note that the process of introducing impurities into the poly-Si film 6 may be performed by other methods, such as a vapor phase diffusion method, or
Alternatively, the type of impurity introduced may be changed (for example, P-type impurity may be introduced). Alternatively, the gate electrode 5 described above may be formed of a first layer of poly-Si, and the lower electrode 6 of the capacitor may be formed of a second layer of poly-Si. Furthermore, the upper electrode 17 of the capacitor may be formed of poly-Si.
第1A図〜第1F図は本発明の実施例による半
導体装置を製造工程順に示す各断面図、第2図は
その適用例の回路図である。
5……ゲート電極、6……下部電極、7……不
純物イオン、8,9……ソース又はドレイン領
域、12……誘電体膜、17……上部電極。
1A to 1F are cross-sectional views showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps, and FIG. 2 is a circuit diagram of an example of its application. 5... Gate electrode, 6... Lower electrode, 7... Impurity ion, 8, 9... Source or drain region, 12... Dielectric film, 17... Upper electrode.
Claims (1)
の半導体基板に不純物を導入することによつてソ
ース及びドレイン領域が前記ゲート電極と自己整
合的に夫々形成されている絶縁ゲート系電界効果
トランジスタと、前記ゲート電極と同一材料から
なる第一の電極材料層に誘電体膜を介して第2の
電極材料層を積層してなるコンデンサとを具備し
た半導体装置の製造方法であつて、半導体基板主
面の前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタが形
成されるべき素子形成領域を取り囲むようにフイ
ールド酸化膜を形成し、前記絶縁ゲート型電界効
果トランジスタが形成されるべき素子形成領域に
前記フイールド酸化膜より薄いゲート酸化膜を形
成する工程、前記ゲート酸化膜及び前記フイール
ド酸化膜の全面を覆うようにポリシリコン膜を付
着せしめる工程、前記ポリシリコン膜をパターニ
ングして、前記ゲート酸化膜上に絶縁ゲート型電
界効果トランジスタのゲート電極及び、前記フイ
ールド酸化膜上にコンデンサの第1の電極材料層
を夫々形成した後全面に絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタのソース及びドレイン領域を形成すべ
き不純物を導入する工程、前記絶縁ゲート型電界
効果トランジスタのゲート電極とソース及びドレ
イン領域をマスクで覆い前記コンデンサの第1の
電極材料層に前記ソース及びドレイン領域と同一
導電型の不純物を選択的に導入する工程、とを有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。1. An insulated gate field effect transistor in which source and drain regions are formed in self-alignment with the gate electrode by introducing impurities into a semiconductor substrate on both sides of a gate electrode made of a polysilicon material; A method for manufacturing a semiconductor device comprising a capacitor formed by laminating a second electrode material layer on a first electrode material layer made of the same material as the electrode with a dielectric film interposed therebetween, the method comprising: A field oxide film is formed to surround an element formation region where an insulated gate field effect transistor is to be formed, and a gate oxide film thinner than the field oxide film is formed in the element formation region where the insulated gate field effect transistor is to be formed. a step of depositing a polysilicon film so as to cover the entire surface of the gate oxide film and the field oxide film; and a step of patterning the polysilicon film to form an insulated gate field effect transistor on the gate oxide film. After forming a gate electrode and a first electrode material layer of a capacitor on the field oxide film, a step of introducing impurities to form the source and drain regions of the insulated gate field effect transistor on the entire surface; A step of selectively introducing impurities having the same conductivity type as the source and drain regions into the first electrode material layer of the capacitor by covering the gate electrode and the source and drain regions of the field effect transistor with a mask. A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57075350A JPS58192357A (en) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57075350A JPS58192357A (en) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58192357A JPS58192357A (en) | 1983-11-09 |
| JPH0423424B2 true JPH0423424B2 (en) | 1992-04-22 |
Family
ID=13573702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57075350A Granted JPS58192357A (en) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58192357A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2558144B2 (en) * | 1988-04-22 | 1996-11-27 | 富士通株式会社 | Method for manufacturing semiconductor device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5721849A (en) * | 1980-07-14 | 1982-02-04 | Fujitsu Ltd | Semiconductor integrated circuit |
-
1982
- 1982-05-07 JP JP57075350A patent/JPS58192357A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58192357A (en) | 1983-11-09 |
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