JP2002368100A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2002368100A
JP2002368100A JP2001168270A JP2001168270A JP2002368100A JP 2002368100 A JP2002368100 A JP 2002368100A JP 2001168270 A JP2001168270 A JP 2001168270A JP 2001168270 A JP2001168270 A JP 2001168270A JP 2002368100 A JP2002368100 A JP 2002368100A
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wiring
capacitor
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film
circuit element
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Satoshi Shiraki
白木  聡
Shigeki Takahashi
茂樹 高橋
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Denso Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置において、下層の回路素子に容量
結合を介して電位的な影響を及ぼすことなく、別の回路
素子や配線を上層側に配置する。 【解決手段】 シリコン基板1上に形成したキャパシタ
8とその形成領域とオーバーラップするように形成され
た薄膜抵抗体13との間に、グランドに接続されるシー
ルド用電極32を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路素子等を多層
的に配置して構成される半導体装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】半導体基板(チップ)
上に集積回路が形成される半導体装置については、高機
能化及び小形化が随時進められおり、チップ面積をより
縮小したいという要求も強まっている。その要求に答え
るための技術の1つとして、各回路素子を電気的に接続
するための配線を多層的に行うものがある。
【0003】しかしながら、従来の多層配線技術では、
配線の下層側に回路素子が形成されている場合、その回
路素子の形成領域に配線がかからないようにレイアウト
(パターニング)が行われている。即ち、もしも、下層
の回路素子の形成領域を跨ぐようにして配線を形成した
場合は、配線と回路素子との間に存在する浮遊容量(配
線容量)によって両者がカップリングされた状態となる
おそれがある。そして、その配線において例えばクロッ
ク信号などの交流信号が伝達されると、下層の回路素子
に容量結合を介して電位的な影響を及ぼすこと(クロス
トーク)が想定されるからである。
【0004】例えば、図3(a)は、上記の構成を想定
した一例を示す半導体装置の模式的な断面図である。シ
リコン基板1には、拡散によってdeepN+層2が形
成されている。そして、deepN+層2の表面を酸化
してなる酸化膜3を隔てて、deepN+層2と対向す
るようにポリシリコン4が配置されている。
【0005】deepN+層2とポリシリコン4には、
CVDなどにより形成されたBPSG(ボロンリンガラ
ス)膜5に形成されたコンタクトホールを介して夫々の
配線用電極であるAlSiCu膜6,7が成膜されて電
気的に接続されている。即ち、酸化膜3を隔てて対向す
るdeepN+層2とポリシリコン4とがキャパシタ8
を構成している。また、deepN+層2においてAl
SiCu膜6が接触する界面部分には、両者のオーミッ
ク接触を良好にするために高濃度のn+層2aが拡散に
より形成されている。
【0006】キャパシタ8の上層には、層間絶縁膜とし
てP−SiN膜(プラズマ窒化膜)9,第1TEOS
(テトラエトキシシラン)膜10が配置され、SOG(S
pin OnGlass) 11により平坦化された後、第2aTE
OS膜12が成膜されている。そして、第2aTEOS
膜12の上には、CrSi膜をスパッタリングした薄膜
抵抗体13が形成されている。薄膜抵抗体13の両端部
には、バリアメタルとなるTiW膜14を介して薄膜抵
抗体13の電極用にAlSi膜15が形成されている。
【0007】更に、薄膜抵抗体13の上層を覆う層間絶
縁膜として第2bTEOS膜16が成膜され、第2bT
EOS膜16にはコンタクトホールを介しAlSiCu
膜17,18が成膜されている。そして、最上層には、
全体を保護するためのパッシベーション膜としてP−S
iN膜19が成膜されている。尚、上記のプロセスに関
連する一般的な技術の詳細については、例えば特開平1
0−144866号公報などに開示されている。
【0008】以上のように構成された半導体装置20に
おいては、キャパシタ8の形成領域上層に、層間絶縁膜
を介して薄膜抵抗体13がスタック状に配置されてい
る。図3(b)は、図3(a)に示す構成の等価回路で
ある。図3(b)において、Vcrsiは、グランドレベル
に対する薄膜抵抗体13の電位であり、Vpolyはキャパ
シタ8を構成するポリシリコン4の電位である。即ち、
薄膜抵抗体13とキャパシタ8とは、層間絶縁膜を介し
て形成されている配線容量21を介して容量結合された
状態となっている。
【0009】この状態で、薄膜抵抗体13を介してクロ
ック信号を伝送させると、その信号のレベル変動は配線
容量21を介してポリシリコン4に略そのまま伝達され
るため、キャパシタ8の容量が変動してしまう。その結
果、設計した通りの回路定数を得ることができず、回路
の動作が不安定なることが予想される。
【0010】斯様な不具合があることから上記構成の半
導体装置20は実際に形成されることがなく、薄膜抵抗
体13は、キャパシタ8が形成されている領域の隣の領
域に(横方向に)配置されていた。即ち、従来の多層配
線技術では配線のレイアウトに大きな制約があり、チッ
プ面積の縮小に貢献する度合いが小さいという問題があ
った。
【0011】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、下層の回路素子に容量結合を介して
電位的な影響を及ぼすことなく、別の回路素子や配線を
上層側に配置することができる半導体装置を提供するこ
とにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置によれば、半導体基板上に形成されている回路素子
と、その形成領域とオーバーラップするように形成され
た他の回路素子または配線との間にはシールド用電極が
配置されている。そのため、両者間に配線容量などが形
成される状態にあるとしてもシールド用電極がグランド
電位に設定されることから、両者が容量結合されること
は防止される。
【0013】そして、例えば上層側に形成された配線な
どでクロック信号が伝送される場合でも、シールド用電
極のシールド効果によりクロック信号の交流的な変化が
下層側の回路素子に電位的な影響を与えることがない。
従って、従来よりも高密度な多層配線を行うことが可能
となりチップサイズをより縮小することができ、コスト
ダウンを図ることができる。
【0014】請求項2記載の半導体装置によれば、半導
体基板上に形成される回路素子をキャパシタとする。上
述したように、従来構成において、キャパシタの上層に
その形成領域を横断するようにして配線をパターニング
した場合を想定すると、その配線によって伝送される交
流信号の変化が影響して下層に形成されたキャパシタの
容量が変動するおそれがあり、所望の回路特性を得るこ
とが困難となってしまう。そこで、両者間にシールド用
電極を配置することによりキャパシタの容量変動を防止
して、所望の回路特性を安定して得ることができるよう
になる。
【0015】
【発明の実施の形態】(第1実施例)以下、本発明の第
1実施例について図1を参照して説明する。尚、図3と
同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異な
る部分についてのみ説明する。図1(a)に示すよう
に、本実施例の半導体装置31では、図3に示す半導体
装置20におけるBPSG膜5と、層間絶縁膜たるP−
SiN膜9との間に、シールド用電極32が形成されて
いる。
【0016】このシールド用電極32は、キャパシタ
(回路素子)8の配線用電極であるAlSiCu膜6,
7と同一の材料によって同時に形成されるものであり、
AlSiCu膜6,7の間に両者と僅かな間隙を有して
配置されている。そして、P−SiN膜9の上層には、
半導体装置20と同様に、第1TEOS膜10,SOG
11,第2aTEOS膜12や薄膜抵抗体(回路素子)
13などが形成されている。
【0017】シールド用電極32は、キャパシタ8の形
成領域をほぼ覆うようにして形成されていると共に、図
1(a)に示す断面には図示されていないが奥行側にお
いて配線用電極との電気的接続が取られており、その配
線用電極を介して半導体装置31のグランドに接続され
ている。
【0018】図1(b)は、図1(a)に示す構成の等
価回路であり、図3(b)に示した等価回路において、
配線容量20を配線容量33及び34に置き換えたもの
となている。即ち、配線容量33は、薄膜抵抗体13と
シールド用電極32との間に形成されているものであ
り、配線容量34は、シールド用電極32とキャパシタ
8を構成するポリシリコン4との間に形成されているも
のである。そして、配線容量33及び34の共通接続点
は、シールド用電極32の電位Vsild、即ちグランドレ
ベルに設定されている。
【0019】次に、本実施例の作用について説明する。
図1(b)の等価回路に示したように、配線容量33及
び34の共通接続点がグランドレベルに設定されている
ことによって、半導体装置20の場合のように薄膜抵抗
体13とキャパシタ8とが容量結合された状態は解消さ
れている。従って、薄膜抵抗体13を介してクロック信
号を伝送する場合でも、その信号のレベル変動がポリシ
リコン4側に伝達されることはなく、キャパシタ8の容
量が変動することはない。
【0020】以上のように本実施例によれば、シリコン
基板(半導体基板)1上に形成したキャパシタ8とその
形成領域とオーバーラップするように形成された薄膜抵
抗体13との間に、グランドに接続されるシールド用電
極32を配置したので、薄膜抵抗体13によりクロック
信号のように交流的に変化する信号が伝送される場合で
も、シールド用電極32のシールド効果により信号の交
流的な変化がキャパシタ8に電位的な影響を与えること
がない。
【0021】従って、キャパシタ8の容量変動を防止し
て、所望の回路特性を安定して得ることができるように
なる。そして、従来よりも高密度な多層配線を行うこと
が可能となり半導体装置31のチップサイズをより縮小
することができ、コストダウンを図ることができる。
【0022】(第2実施例)図2は本発明の第2実施例
を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号
を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説
明する。第2実施例の半導体装置35では、第1実施例
における薄膜抵抗体36に代えて、キャパシタ8の上層
にシールド用電極32を介してAlSiCuからなる配
線36を形成したものである。この場合、第2aTEO
S膜12及び第2bTEOS膜16に代えて、第2TE
OS膜37が一回の工程で成膜されており、その第2T
EOS膜37の上層に配線36が形成されている。ま
た、配線36の上層には、パッシベーション膜たるP−
SiN膜19が成膜されている。
【0023】以上のように構成された第2実施例によれ
ば、配線36によりクロック信号のように交流的に変化
する信号が伝送される場合でも、シールド用電極32の
シールド効果により信号の交流的な変化がキャパシタ8
に電位的な影響を与えることを防止できる。
【0024】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。半導体基板上に形成される回路素子
はキャパシタ8に限ることなく、バイポーラトランジス
タ,MOSFETなどでも良い。例えば、トランジスタ
の場合は、エミッタ,コレクタ,ベースの各電極として
構成されるAlSiCu膜を形成する場合、同時にそれ
ら各電極間にシールド用電極を形成し、後は第1実施例
などと同様にして、その上層に層間絶縁膜を介して薄膜
抵抗体13や配線36等を形成すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例であり、(a)は半導体装
置の構成を示す模式的な断面図、(b)は等価回路図
【図2】本発明の第2実施例を示す図1(a)相当図
【図3】従来技術を示す図1相当図
【符号の説明】
1はシリコン基板(半導体基板)、8はキャパシタ(回
路素子)、13は薄膜抵抗体(回路素子)、31は半導
体装置、32はシールド用電極、35は半導体装置、3
6は配線を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH09 JJ09 KK04 RR04 RR06 RR09 RR15 UU05 VV03 VV09 VV10 XX23 5F038 AC03 AC05 AC17 AR08 AR13 BH10 BH19 CD06 EZ14 EZ20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成されている回路素子
    の上層にシールド用電極を形成して当該シールド用電極
    をグランドに接続すると共に、 前記シールド用電極の上層において、前記回路素子が形
    成されている領域の上方に位置する部位に他の回路素子
    または配線を形成したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体基板上に形成される回路素子
    は、キャパシタであることを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005317632A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Denso Corp 半導体装置およびその製造方法
US7298020B2 (en) 2003-03-31 2007-11-20 Denso Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2010021280A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Mitsumi Electric Co Ltd 半導体集積回路装置

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