JP2003197764A - Semiconductor device, reference voltage generator circuit and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device, reference voltage generator circuit and its manufacturing method

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JP2003197764A
JP2003197764A JP2001393743A JP2001393743A JP2003197764A JP 2003197764 A JP2003197764 A JP 2003197764A JP 2001393743 A JP2001393743 A JP 2001393743A JP 2001393743 A JP2001393743 A JP 2001393743A JP 2003197764 A JP2003197764 A JP 2003197764A
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JP
Japan
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gate electrode
transistor
gate
impurity concentration
transistors
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JP2001393743A
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Inventor
Ken Fujita
研 藤田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reference voltage generator circuit and its manufacturing method which is less dependent on temperature and has no need for a complicated manufacturing process. <P>SOLUTION: Gates and channels of two transistors T1, T2 are made of the same polycrystalline silicons and the impurity concentrations of the gates of the transistors T1, T2 are set to 10<SP>+14</SP>/cm<SP>3</SP>or less and 10<SP>+19</SP>/cm<SP>3</SP>or more, respectively. This results in that the work function of the transistor T1 gate is higher by 0.3-0.6 eV than that of the transistor T2 gate and hence the threshold voltage difference between the transistors T1, T2 is 0.3-0.6 V. The reference voltage generator circuit differentially amplifies the drain voltages of the transistors T1, T2 by an operational amplifier OA and feeds its output back to the gate of the transistor T1, thereby outputting a reference voltage less dependent on temperature from the operational amplifier OA. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、特に
相補型電界効果トランジスタ半導体集積回路による基準
電圧発生回路とその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a reference voltage generating circuit using a complementary field effect transistor semiconductor integrated circuit and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2(a),(b)は、従来の基準電圧
発生回路の構成図であり、同図(a)は回路構成図、及
び同図(b)は同図(a)中のトランジスタM1,M2
の構造を示す断面図である。この基準電圧発生回路は、
2つのトランジスタの閾値電圧の差に基づいて基準電圧
を発生するもので、図2(a)に示すように、ドレイン
を抵抗回路R1を通じて電源端子E1に接続し、ソース
を定電流回路Hを通じてこの電源端子E1と対をなす電
源端子E2に接続し、ゲートをドレインに接続した絶縁
ゲート型トランジスタM1を有している。
2. Description of the Related Art FIGS. 2A and 2B are configuration diagrams of a conventional reference voltage generating circuit. FIG. 2A is a circuit configuration diagram and FIG. 2B is a configuration diagram. Inside transistors M1 and M2
It is a cross-sectional view showing the structure of. This reference voltage generation circuit
The reference voltage is generated based on the difference between the threshold voltages of two transistors. As shown in FIG. 2A, the drain is connected to the power supply terminal E1 through the resistor circuit R1 and the source is connected through the constant current circuit H. It has an insulated gate transistor M1 which is connected to a power supply terminal E2 forming a pair with the power supply terminal E1 and has a gate connected to a drain.

【0003】また、基準電圧発生回路は、ドレインを前
記抵抗回路R1と同じ抵抗値を有する抵抗回路R2を通
じて電源端子E1に接続し、ソースを定電流回路Hを通
じてこの電源端子E2に接続した絶縁ゲート型トランジ
スタM2を有している。
The reference voltage generating circuit has an insulated gate in which the drain is connected to the power supply terminal E1 through the resistance circuit R2 having the same resistance value as the resistance circuit R1 and the source is connected to the power supply terminal E2 through the constant current circuit H. Type transistor M2.

【0004】絶縁ゲート型トランジスタM1,M2のド
レインは、利得が1に設定された差動増幅器MAの−入
力端子及び+入力端子に、ぞれぞれ接続されている。差
動増幅器MAの出力側は、絶縁ゲート型トランジスタM
2のゲートと、基準電圧出力端子Tに接続されている。
The drains of the insulated gate transistors M1 and M2 are connected to the − input terminal and the + input terminal of the differential amplifier MA whose gain is set to 1, respectively. The output side of the differential amplifier MA is an insulated gate transistor M.
The second gate is connected to the reference voltage output terminal T.

【0005】これらの絶縁ゲート型トランジスタM1,
M2は、図2(b)に示すように、基板11上に配され
た絶縁膜12内に設けられている。絶縁ゲート型トラン
ジスタM1は、相対向する主面16a,16bを有し、
これらの主面16a,16bの間に、p型のチャネル領
域13と、n型のソース領域14と、同じくn型のドレ
イン領域15が形成されている。主面16bは絶縁膜1
2に接しており、主面16aのチャネル領域13上に
は、ゲート絶縁膜17を介してゲート電極18が配され
ている。
These insulated gate type transistors M1,
As shown in FIG. 2B, M2 is provided in the insulating film 12 provided on the substrate 11. The insulated gate transistor M1 has main surfaces 16a and 16b facing each other,
A p-type channel region 13, an n-type source region 14, and an n-type drain region 15 are formed between the main surfaces 16a and 16b. The main surface 16b is the insulating film 1
The gate electrode 18 is disposed on the channel region 13 of the main surface 16a with the gate insulating film 17 interposed therebetween.

【0006】絶縁ゲート型トランジスタM2も、相対向
する主面26a,26bを有し、これらの主面26a,
26bの間に、p型のチャネル領域23と、n型のソー
ス領域24と、同じくn型のドレイン領域25が形成さ
れている。主面26aのチャネル領域23上には、ゲー
ト絶縁膜27を介してゲート電極28が配されている。
一方、絶縁膜12に接する主面26b側には、ゲート絶
縁膜27´を介して2つ目のゲート電極28´が、この
絶縁膜12内部に配されている。
The insulated gate transistor M2 also has main surfaces 26a and 26b facing each other.
A p-type channel region 23, an n-type source region 24, and an n-type drain region 25 are formed between 26b. A gate electrode 28 is provided on the channel region 23 of the main surface 26a with a gate insulating film 27 interposed therebetween.
On the other hand, on the main surface 26b side in contact with the insulating film 12, a second gate electrode 28 'is arranged inside the insulating film 12 via a gate insulating film 27'.

【0007】このように構成された2つの絶縁ゲート型
トランジスタM1,M2は、ゲート容量が異なる。即
ち、絶縁ゲート型トランジスタM2のゲート容量は、2
つ目のゲート電極28´の分だけ、絶縁ゲート型トラン
ジスタM1のゲート容量よりも大きくなる。このため、
絶縁ゲート型トランジスタM2の閾値電圧VT2が、絶
縁ゲート型トランジスタM1の閾値電圧VT1よりも高
くなる。
The two insulated gate transistors M1 and M2 thus constructed have different gate capacitances. That is, the gate capacitance of the insulated gate transistor M2 is 2
The gate capacitance of the second gate electrode 28 'is larger than the gate capacitance of the insulated gate transistor M1. For this reason,
The threshold voltage VT2 of the insulated gate transistor M2 becomes higher than the threshold voltage VT1 of the insulated gate transistor M1.

【0008】図2(a)の基準電圧回路によれば、電源
端子E1,E2間に、抵抗回路R1及び絶縁ゲート型ト
ランジスタM1による第1の直列回路と、抵抗回路R2
及び絶縁ゲート型トランジスタM2による第2の直列回
路との並列回路が、定電流回路Hを通じて接続されてい
る。これにより、定電流回路Hに流れる電流が、第1及
び第2の直列回路に分流して流れ、これらの電流の差に
応じた電位差が、差動増幅器MAの+入力端子及び−入
力端子間に与えられる。そして、差動増幅器MAの出力
電圧が、絶縁ゲート型トランジスタM2のゲートにフィ
ードバックされ、第2の直列回路に流れる電流が制御さ
れる。
According to the reference voltage circuit of FIG. 2A, a resistor circuit R1 and a first series circuit including an insulated gate transistor M1 and a resistor circuit R2 are provided between the power supply terminals E1 and E2.
And a parallel circuit of the insulated gate transistor M2 and the second series circuit is connected through the constant current circuit H. As a result, the current flowing in the constant current circuit H is shunted into the first and second series circuits, and a potential difference corresponding to the difference between these currents is generated between the + input terminal and the − input terminal of the differential amplifier MA. Given to. Then, the output voltage of the differential amplifier MA is fed back to the gate of the insulated gate transistor M2, and the current flowing through the second series circuit is controlled.

【0009】この結果、基準電圧出力端子Tには、2つ
の絶縁ゲート型トランジスタM1,M2の閾値電圧VT
1,VT2の閾値電圧差(VT1−VT2)が、電源端
子E2を基準とする基準電圧として出力される。
As a result, the reference voltage output terminal T has a threshold voltage VT of the two insulated gate transistors M1 and M2.
The threshold voltage difference (VT1−VT2) between 1 and VT2 is output as a reference voltage based on the power supply terminal E2.

【0010】閾値電圧差は、2つの絶縁ゲート型トラン
ジスタM1,M2のゲート容量の差、即ちゲート構造と
寸法の相違によって得られるものであり、温度依存性を
ほどんど有していない。従って、2つの絶縁ゲート型ト
ランジスタのチャネル領域の不純物濃度の差によって閾
値電圧差を得るようにしているものに比べて、温度依存
性のない基準電圧を得ることができる。
The threshold voltage difference is obtained by the difference in the gate capacitance between the two insulated gate transistors M1 and M2, that is, the difference in the gate structure and the size, and has almost no temperature dependence. Therefore, a reference voltage having no temperature dependence can be obtained as compared with the case where the threshold voltage difference is obtained by the difference in impurity concentration of the channel regions of the two insulated gate transistors.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
基準電圧発生回路では、次のような課題があった。即
ち、絶縁ゲート型トランジスタM2は、主面26aのチ
ャネル領域23上に配されたゲート電極28に加えて、
主面26b側の絶縁膜12内部に2つ目のゲート電極2
8´を埋め込んだ構造となっている。このため、製造工
程が極めて複雑になるという問題があった。
However, the conventional reference voltage generating circuit has the following problems. That is, the insulated gate transistor M2 has, in addition to the gate electrode 28 arranged on the channel region 23 of the main surface 26a,
The second gate electrode 2 is provided inside the insulating film 12 on the main surface 26b side.
It has a structure in which 8'is embedded. Therefore, there is a problem that the manufacturing process becomes extremely complicated.

【0012】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
を解決し、温度依存性が少なく、かつ、複雑な製造工程
を必要としない半導体装置、基準電圧発生回路及びその
製造方法を提供するものである。
The present invention provides a semiconductor device, a reference voltage generating circuit and a method of manufacturing the same which solves the problems of the prior art and has little temperature dependence and does not require a complicated manufacturing process. Is.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の内の第1の発明は、閾値電圧が異なる電界
効果型の第1及び第2のトランジスタの閾値電圧差に基
づいて基準電圧を発生する基準電圧発生回路において、
前記第1及び第2のトランジスタを、チャネル部分の不
純物濃度が等しく、ゲート電極の不純物の伝導型が同一
であり、かつ該ゲート電極の不純物濃度が異なるように
構成している。
In order to solve the above-mentioned problems, a first invention of the present invention is based on a difference in threshold voltage between field effect type first and second transistors having different threshold voltages. In the reference voltage generation circuit that generates the reference voltage,
The first and second transistors are configured such that the channel portions have the same impurity concentration, the gate electrodes have the same conductivity type, and the gate electrodes have different impurity concentrations.

【0014】第2の発明は、第1の発明と同様の基準電
圧発生回路において、前記第1及び第2のトランジスタ
を、チャネル部分の不純物濃度が半導体基板の不純物濃
度に等しく、ゲート電極の不純物の伝導型が同一であ
り、かつ該ゲート電極の不純物濃度が異なるように構成
している。
According to a second aspect of the present invention, in the same reference voltage generating circuit as the first aspect, the first and second transistors have the same impurity concentration in the channel portion as the impurity concentration in the semiconductor substrate and impurities in the gate electrode. Have the same conductivity type and different impurity concentrations in the gate electrode.

【0015】第3の発明は、第1または第2の発明にお
いて、第1のトランジスタのゲート電極の不純物濃度
を、該ゲート電極がほぼ金属と同様の導電性を生ずるよ
うに10+19 /cm3 以上に設定し、第2のトランジス
タのゲート電極の不純物濃度を、該ゲート電極がほぼ半
導体と同様の導電性を生ずるように10+16 /cm3
下に設定している。
A third aspect of the present invention is the same as the first or second aspect, wherein the impurity concentration of the gate electrode of the first transistor is set to 10 +19 / cm 3 so that the gate electrode has conductivity similar to that of metal. The impurity concentration of the gate electrode of the second transistor is set to 3 or more, and is set to 10 +16 / cm 3 or less so that the gate electrode has conductivity similar to that of a semiconductor.

【0016】第4の発明は、第1の発明と同様の基準電
圧発生回路において、記第1及び第2のトランジスタ
を、チャネル部分の不純物濃度が半導体基板の不純物濃
度に等しく、ゲート電極の不純物の伝導型が異なり、か
つこれらのゲート電極がほぼ金属と同様の導電性を生ず
るように、その不純物濃度を10+19 /cm3 以上に設
定している。
According to a fourth aspect of the present invention, in the same reference voltage generating circuit as the first aspect of the present invention, the first and second transistors have the impurity concentration of the channel portion equal to the impurity concentration of the semiconductor substrate and the impurity of the gate electrode. The impurity concentrations are set to 10 +19 / cm 3 or more so that the gate electrodes have different conductivity types and the gate electrodes have conductivity similar to that of metal.

【0017】第5の発明は、閾値電圧が異なる電界効果
型の第1及び第2のトランジスタの閾値電圧差に基づい
て基準電圧を発生する基準電圧発生回路の製造方法にお
いて、前記第2のトランジスタのゲート電極をレジスト
でマスクし、前記第1のトランジスタのゲート電極に、
ソース領域及びドレイン領域と同じ面密度で不純物イオ
ンを注入する工程を行うようにしている。
A fifth aspect of the present invention is a method of manufacturing a reference voltage generating circuit for generating a reference voltage based on a threshold voltage difference between field effect type first and second transistors having different threshold voltages. The gate electrode of is masked with a resist, and the gate electrode of the first transistor is
A step of implanting impurity ions with the same surface density as that of the source region and the drain region is performed.

【0018】第6の発明は、第5の発明と同様の基準電
圧発生回路の製造方法において、前記第2のトランジス
タのゲート電極上に、このゲート電極のゲート長よりも
短い幅の第1マスクを形成し、前記第1のトランジスタ
のゲート電極に、ソース領域及びドレイン領域と同じ面
密度で不純物イオンを注入する工程と、前記第1のトラ
ンジスタのゲート電極のゲート長よりも短い幅の開口部
を有し、該開口部より該第1のトランジスタのゲート電
極の上面が露出する第2マスクを形成した後、該第2の
トランジスタのゲート電極に、前記第1のトランジスタ
のゲート電極とは異なる伝導型の不純物イオンを注入す
る工程とを行うようにしている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the same reference voltage generating circuit manufacturing method as the fifth aspect, a first mask having a width shorter than the gate length of the gate electrode is formed on the gate electrode of the second transistor. And implanting impurity ions into the gate electrode of the first transistor at the same areal density as the source region and the drain region, and an opening having a width shorter than the gate length of the gate electrode of the first transistor. And forming a second mask exposing the upper surface of the gate electrode of the first transistor through the opening, and then forming a second mask on the gate electrode of the second transistor different from the gate electrode of the first transistor. And a step of implanting conductivity type impurity ions.

【0019】第7の発明は、第5または第6の発明にお
いて、第2のトランジスタのゲート電極と該ゲート電極
に金属配線を行うためのコンタクト領域との間に幅の狭
いくびれ部を設けると共に、前記レジストを、該第2の
トランジスタのゲート電極のゲート長よりも光リソグラ
フィの位置合わせ余裕の寸法の2倍だけ小さい寸法に形
成している。
In a seventh aspect based on the fifth or sixth aspect, a narrow constricted portion is provided between the gate electrode of the second transistor and a contact region for metal wiring on the gate electrode. The resist is formed to have a size smaller than the gate length of the gate electrode of the second transistor by twice the size of the alignment margin of photolithography.

【0020】第8の発明は、第1導電型の半導体基板に
形成される第2導電型からなるソース領域及びドレイン
領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前
記半導体基板に形成される第1導電型のチャネル領域
と、前記チャネル領域上に形成されるゲート電極とをそ
れぞれ有する第1及び第2トランジスタから構成され、
前記第1及び第2トランジスタの閾値電圧差に基づいて
基準電圧を発生する半導体装置において、前記第1及び
第2トランジスタのチャネル領域の不純物濃度はほぼ同
一であり、前記第1及び第2トランジスタのゲート電極
は共に、半導体材料で構成され、かつ、第2導電型であ
って、かつ、該第1トランジスタのゲート電極の不純物
濃度は該第2トランジスタのゲート電極の不純物濃度よ
りも高いことを特徴としている。
An eighth invention is formed on the semiconductor substrate between the source region and the drain region and the source and drain regions of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate of the first conductivity type. A first conductivity type channel region and a gate electrode formed on the channel region.
In a semiconductor device that generates a reference voltage based on a threshold voltage difference between the first and second transistors, the impurity concentrations of channel regions of the first and second transistors are substantially the same, and the impurity concentration of the first and second transistors is the same. Both of the gate electrodes are made of a semiconductor material, are of the second conductivity type, and the impurity concentration of the gate electrode of the first transistor is higher than the impurity concentration of the gate electrode of the second transistor. I am trying.

【0021】第9の発明は、第8の発明において、チャ
ネル領域の不純物濃度を、半導体基板の不純物濃度とほ
ぼ同一に設定している。
In a ninth aspect based on the eighth aspect, the impurity concentration of the channel region is set to be substantially the same as the impurity concentration of the semiconductor substrate.

【0022】第10の発明は、第8の発明において、第
1トランジスタのゲート電極の不純物濃度を、このゲー
ト電極が金属とほぼ同様の導電性を示す程度に設定し、
かつ、第2トランジスタのゲート電極の不純物濃度を、
このゲート電極が半導体とほぼ同様の導電性を示す程度
に設定している。
In a tenth aspect based on the eighth aspect, the impurity concentration of the gate electrode of the first transistor is set to such an extent that the gate electrode exhibits substantially the same conductivity as metal.
In addition, the impurity concentration of the gate electrode of the second transistor is
The gate electrode is set to have a conductivity substantially similar to that of the semiconductor.

【0023】第11の発明は、第10の発明において、
第1トランジスタのゲート電極の不純物濃度をほぼ10
+19 /cm3 以上に設定し、第2トランジスタのゲート
電極の不純物濃度をほぼ10+16 /cm3 以下に設定し
ている。
An eleventh invention is the tenth invention, wherein
The impurity concentration of the gate electrode of the first transistor is set to about 10
The impurity concentration of the gate electrode of the second transistor is set to about 10 +16 / cm 3 or less, and +19 / cm 3 or more.

【0024】第12の発明は、第1導電型の半導体基板
に形成される第2導電型からなるソース領域及びドレイ
ン領域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の
前記半導体基板に形成される第1導電型のチャネル領域
と、前記チャネル領域上に形成されるゲート電極とをそ
れぞれ有する第1及び第2トランジスタから構成され、
前記第1及び第2トランジスタの閾値電圧差に基づいて
基準電圧を発生する半導体装置において、前記第1及び
第2トランジスタのチャネル領域の不純物濃度はほぼ同
一であり、前記第1及び第2トランジスタのゲート電極
は半導体材料で構成され、かつ、該第1トランジスタの
ゲート電極は第1導電型であり、該第2トランジスタの
ゲート電極は第2導電型であって、該第1及び第2トラ
ンジスタのゲート電極は金属とほぼ同様の導電性を示す
程度の不純物濃度を有することを特徴としている。
A twelfth invention is formed on the semiconductor substrate between the source region and the drain region, and the source region and the drain region of the second conductivity type formed on the semiconductor substrate of the first conductivity type. A first conductivity type channel region and a gate electrode formed on the channel region.
In a semiconductor device that generates a reference voltage based on a threshold voltage difference between the first and second transistors, the impurity concentrations of channel regions of the first and second transistors are substantially the same, and the impurity concentration of the first and second transistors is the same. The gate electrode is made of a semiconductor material, the gate electrode of the first transistor is of the first conductivity type, the gate electrode of the second transistor is of the second conductivity type, and the gate electrode of the first and second transistors is The gate electrode is characterized by having an impurity concentration that exhibits a conductivity substantially similar to that of metal.

【0025】第13の発明は、第12の発明において、
チャネル領域の不純物濃度を、半導体基板の不純物濃度
とほぼ同一に設定している。
A thirteenth invention is the twelfth invention, wherein
The impurity concentration of the channel region is set to be substantially the same as the impurity concentration of the semiconductor substrate.

【0026】第14の発明は、第12の発明において、
ゲート電極の不純物濃度をほぼ10 +19 /cm3 以上に
設定している。
A fourteenth invention is the twelfth invention, wherein
The impurity concentration of the gate electrode is approximately 10 +19/ Cm3more than
It is set.

【0027】第15の発明は、半導体装置の製造方法に
おいて、第1導電型の領域を有する半導体基板を準備す
ると共に、該第1導電型の領域を第1及び第2の領域に
分離する工程と、前記半導体基板上に導電膜を形成し、
該導電膜をパターニングすることで、前記第1の領域上
に第1ゲート電極を、前記第2の領域上に第2ゲート電
極をそれぞれ形成する工程と、前記第2ゲート電極上に
マスクを形成する工程と、前記マスクと前記第1ゲート
電極とをマスクとして、該第1ゲート電極及び前記第1
及び第2の領域に第2導電型の不純物を注入し、前記第
2ゲート電極の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有す
る該第1ゲート電極と、該第1及び第2の領域にソース
領域及びドレイン領域とを形成する工程とを有してい
る。
A fifteenth aspect of the invention is a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises preparing a semiconductor substrate having a first conductivity type region and separating the first conductivity type region into first and second regions. And forming a conductive film on the semiconductor substrate,
Forming a first gate electrode on the first region and a second gate electrode on the second region by patterning the conductive film; and forming a mask on the second gate electrode. And the first gate electrode and the first gate electrode using the mask and the first gate electrode as a mask.
A second conductive type impurity is implanted into the second region, the first gate electrode having an impurity concentration higher than that of the second gate electrode, and the source region in the first and second regions; And a step of forming a drain region.

【0028】第16の発明は、第15の発明において、
マスクを、第2ゲート電極のゲート長方向の幅よりも短
い幅に形成し、導電膜をパターニングする工程では、第
1ゲート電極を形成すると共に、第2ゲート電極と、該
第2ゲート電極に電位を与える配線が接続されるコンタ
クト領域と、該コンタクト領域と該第2ゲート電極とを
接続し、かつ、前記マスクのゲート長方向の幅よりも短
い幅の接続部とを形成するようにしている。
A sixteenth invention is the fifteenth invention, wherein
In the step of forming the mask with a width shorter than the width of the second gate electrode in the gate length direction and patterning the conductive film, the first gate electrode is formed, and the second gate electrode and the second gate electrode are formed. A contact region to which a wiring for applying a potential is connected, and a connection portion that connects the contact region and the second gate electrode and has a width shorter than the width of the mask in the gate length direction are formed. There is.

【0029】第17の発明は、第15の発明において、
第1ゲート電極、第1及び第2の領域に行う不純物注入
は、該第1ゲート電極が金属とほぼ同様の導電性を示す
程度の不純物濃度で行うことを特徴としている。
The 17th invention is the same as the 15th invention,
The impurity implantation into the first gate electrode and the first and second regions is characterized in that the impurity concentration is such that the first gate electrode exhibits substantially the same conductivity as a metal.

【0030】第18の発明は、第17の発明において、
第1ゲート電極、第1及び第2の領域に不純物注入を行
う際の不純物濃度を、ほぼ10+19 /cm3 以上に設定
している。
The eighteenth invention is the seventeenth invention, wherein
The impurity concentration when implanting impurities into the first gate electrode and the first and second regions is set to approximately 10 +19 / cm 3 or more.

【0031】第19の発明は、半導体装置の製造方法に
おいて、第1導電型の領域を有する半導体基板を準備す
ると共に、該第1導電型の領域を第1及び第2の領域に
分離する工程と、前記半導体基板上に導電膜を形成し、
該導電膜をパターニングすることで、前記第1の領域上
に第1ゲート電極を、前記第2の領域上に第2ゲート電
極をそれぞれ形成する工程と、前記第1ゲート電極上に
第1マスクを形成する工程と、前記第1マスクと前記第
2ゲート電極とをマスクとして、該第2ゲート電極及び
前記第1及び第2の領域に、該第2ゲート電極が金属と
ほぼ同様の導電性を示す程度の不純物濃度で第2導電型
の不純物を注入し、該第1及び第2の領域にソース領域
及びドレイン領域をそれぞれ形成する工程と、前記第1
ゲート電極のゲート長方向の幅よりも短い幅の開口部で
あって、該開口部より該第1ゲート電極の上面が露出す
る第2マスクを前記半導体基板上に形成する工程と、前
記第2マスクをマスクとして、前記第1ゲート電極に、
該第1ゲート電極が金属とほぼ同様の導電性を示す程度
の不純物濃度で第1導電型の不純物を注入する工程とを
有している。
A nineteenth aspect of the present invention is, in a method of manufacturing a semiconductor device, a step of preparing a semiconductor substrate having a first conductivity type region and separating the first conductivity type region into first and second regions. And forming a conductive film on the semiconductor substrate,
Patterning the conductive film to form a first gate electrode on the first region and a second gate electrode on the second region; and a first mask on the first gate electrode. And a second gate electrode and the first and second regions using the first mask and the second gate electrode as a mask, the second gate electrode having substantially the same conductivity as a metal. A second conductivity type impurity is implanted at an impurity concentration of about 1 to form a source region and a drain region in the first and second regions, respectively.
Forming a second mask on the semiconductor substrate, the second mask having an opening having a width shorter than a width of the gate electrode in the gate length direction and exposing an upper surface of the first gate electrode through the opening; Using the mask as a mask, on the first gate electrode,
And a step of implanting an impurity of the first conductivity type at an impurity concentration such that the first gate electrode exhibits conductivity substantially similar to that of metal.

【0032】第20の発明は、第19の発明において、
第1ゲート電極が金属と同様の導電性を示す程度の不純
物濃度を、ほぼ10+19 /cm3 以上に設定している。
The twentieth invention is the nineteenth invention, wherein
The impurity concentration at which the first gate electrode exhibits conductivity similar to that of metal is set to approximately 10 +19 / cm 3 or more.

【0033】本発明によれば、以上のように基準電圧発
生回路とその製造方法を構成したので、第1のトランジ
スタのゲート電極の仕事関数と、第2のトランジスタの
ゲート電極の仕事関数とが異なり、第1及び第2のトラ
ンジスタに閾値電圧差が発生する。これにより、基準電
圧発生回路から閾値電圧差に応じた基準電圧が出力され
る。
According to the present invention, since the reference voltage generating circuit and the manufacturing method thereof are configured as described above, the work function of the gate electrode of the first transistor and the work function of the gate electrode of the second transistor are Differently, a threshold voltage difference occurs between the first and second transistors. As a result, the reference voltage generating circuit outputs the reference voltage according to the threshold voltage difference.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1(a),
(b)は、本発明の第1の実施形態を示す基準電圧発生
回路の構成図であり、同図(a)は回路構成図、及び同
図(b)は同図(a)中のトランジスタT1,T2の特
性図である。この基準電圧発生回路は、図2の基準電圧
発生回路と同様に、2つのトランジスタの閾値電圧の差
に基づいて基準電圧を発生するもので、図1(a)に示
すように、閾値電圧が異なる2つのnチャネル電界効果
型のトランジスタT1,T2を有している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) FIG.
(B) is a block diagram of a reference voltage generating circuit showing the first embodiment of the present invention, (a) is a circuit configuration diagram, and (b) is a transistor in the same diagram (a). It is a characteristic view of T1 and T2. This reference voltage generation circuit, like the reference voltage generation circuit of FIG. 2, generates a reference voltage based on the difference between the threshold voltages of two transistors. As shown in FIG. It has two different n-channel field effect transistors T1 and T2.

【0035】トランジスタT1のドレインは、定電流源
I1を介して電源電位VCCに接続され、ソースは接地
電位GNDに接続されている。また、トランジスタT2
のドレインは、定電流源I2を介して電源電位VCCに
接続され、ソースとゲートは接地電位GNDに接続され
ている。
The drain of the transistor T1 is connected to the power supply potential VCC via the constant current source I1, and the source is connected to the ground potential GND. Also, the transistor T2
Has a drain connected to the power supply potential VCC via the constant current source I2, and a source and a gate connected to the ground potential GND.

【0036】また、トランジスタT1,T2のドレイン
は、演算増幅器OAの+入力端子及び−入力端子に、そ
れぞれ接続されている。演算増幅器OAの出力側は、ト
ランジスタT1のゲートと、出力端子Tに接続されてい
る。
The drains of the transistors T1 and T2 are connected to the + input terminal and the-input terminal of the operational amplifier OA, respectively. The output side of the operational amplifier OA is connected to the gate of the transistor T1 and the output terminal T.

【0037】図1(b)は、トランジスタT1,T2の
特性図であり、横軸にゲート・ソース間電圧Vgs、縦
軸にドレイン電流Idを示している。この図1(b)に
示すように、トランジスタT1は、閾値電圧VT1が+
0.3V程度のエンハンスメント型のものである。トラ
ンジスタT2はデプレッション型のもので、閾値電圧V
T2が−0.3V程度に設定され、Vgs=0Vの時に
もオン状態を呈するようになっている。
FIG. 1B is a characteristic diagram of the transistors T1 and T2, in which the horizontal axis represents the gate-source voltage Vgs, and the vertical axis represents the drain current Id. As shown in FIG. 1B, the threshold voltage VT1 of the transistor T1 is +
It is an enhancement type of about 0.3V. The transistor T2 is a depletion type and has a threshold voltage V
T2 is set to about -0.3V, and the ON state is exhibited even when Vgs = 0V.

【0038】図3(a)〜(d)は、図1中のトランジ
スタT1,T2の構造を示す図であり、同図(a)は平
面図、及び同図(b)〜(d)は、それぞれ同図(a)
中のA−A,B−B,C−Cにおける断面図である。
FIGS. 3A to 3D are views showing the structures of the transistors T1 and T2 in FIG. 1. FIG. 3A is a plan view and FIGS. 3B to 3D are drawings. , The same figure (a)
It is sectional drawing in AA, BB, and CC in the inside.

【0039】図3(a)〜(d)に示すように、これら
のトランジスタT1,T2は、シリコン基板1上に、L
OCOSによる素子分離領域2で隔てられたチャネル部
31,41上に形成されており、各チャネル部31,4
1のp型不純物の濃度は、10+16 〜10+19 /cm3
となっている。
As shown in FIGS. 3A to 3D, these transistors T1 and T2 are formed on the silicon substrate 1 by L
The channel portions 31, 41 are formed on the channel portions 31, 41 separated by the element isolation region 2 of OCOS.
The p-type impurity concentration of 1 is 10 +16 to 10 +19 / cm 3
Has become.

【0040】トランジスタT1は、シリコン基板1のチ
ャネル部31上に形成されたゲート酸化膜32の上に、
例えば多結晶シリコンで形成されたゲート長(図の横方
向)5μm程度、ゲート幅(図の縦方向)20μm程度
のゲート電極33を有している。ゲート電極33は、ほ
ぼ半導体と同様の導電性を生ずるように、n型の不純物
を10+14 /cm3 以下の低濃度に抑制したものであ
る。ゲート電極33のソースとドレイン側には、それぞ
れn型不純物が10+19 /cm3 以上の高濃度に注入さ
れた、幅0.25〜0.45μm程度のN+領域33
a,33bが形成されている。
The transistor T1 is formed on the gate oxide film 32 formed on the channel portion 31 of the silicon substrate 1,
For example, the gate electrode 33 is made of polycrystalline silicon and has a gate length (horizontal direction in the figure) of about 5 μm and a gate width (vertical direction in the figure) of about 20 μm. The gate electrode 33 suppresses the n-type impurities to a low concentration of 10 +14 / cm 3 or less so as to generate conductivity almost similar to that of a semiconductor. On the source and drain sides of the gate electrode 33, an N + region 33 having a width of about 0.25 to 0.45 μm, in which n-type impurities are implanted at a high concentration of 10 +19 / cm 3 or more, respectively.
a and 33b are formed.

【0041】更に、ゲート電極33の幅方向の両端に
は、ゲート長が2μm程度に短く形成されたくびれ部3
4a,34bを介して、コンタクト領域35a,35b
が設けられている。コンタクト領域35a,35bは、
金属配線に接続するためのもので、高濃度(10+19
cm3 以上)のn型不純物が注入されている。そして、
くびれ部34a,34bによって、N+領域33a,3
3bとコンタクト領域35a,35bとの間が直接接続
されず、低濃度のゲート電極33がこれらのコンタクト
領域35a,35bに接続されるようになっている。
Further, the constricted portion 3 having a short gate length of about 2 μm is formed at both ends of the gate electrode 33 in the width direction.
Contact regions 35a, 35b via 4a, 34b
Is provided. The contact regions 35a and 35b are
For connecting to metal wiring, high concentration (10 +19 /
(cm 3 or more) n-type impurities are implanted. And
The N + regions 33a, 3 are formed by the constricted portions 34a, 34b.
3b and the contact regions 35a and 35b are not directly connected, but the low-concentration gate electrode 33 is connected to these contact regions 35a and 35b.

【0042】また、ゲート電極33の両側のシリコン基
板1には、高濃度(10+19 /cm 3 以上)のn型不純
物が注入されたソース領域36とドレイン領域37が形
成されている。
Further, the silicon base on both sides of the gate electrode 33 is used.
Plate 1 has a high concentration (10+19/ Cm 3Above) n-type impurity
The source region 36 and the drain region 37 into which the material is implanted are formed.
Is made.

【0043】一方、トランジスタT2は、シリコン基板
1のチャネル部41上に形成されたゲート酸化膜42の
上に、多結晶シリコンで形成された形成されたゲート長
5μm程度、ゲート幅20μm程度のゲート電極43を
有している。ゲート電極43は、ぼぼ金属と同様の導電
性を生ずるように、n型の不純物濃度を10+19 /cm
3 以上の高濃度に注入したものである。ゲート電極43
の幅方向の両端には、コンタクト領域45a,45bが
設けられている。また、ゲート電極43の両側のシリコ
ン基板1には、高濃度のn型不純物が注入されたソース
領域46とドレイン領域47が形成されている。
On the other hand, the transistor T2 is made of polycrystalline silicon on the gate oxide film 42 formed on the channel portion 41 of the silicon substrate 1 and has a gate length of about 5 μm and a gate width of about 20 μm. It has an electrode 43. The gate electrode 43 has an n-type impurity concentration of 10 +19 / cm 3 so as to have conductivity similar to that of a metal.
It was injected at a high concentration of 3 or more. Gate electrode 43
Contact regions 45a and 45b are provided at both ends in the width direction of the. Further, on the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode 43, a source region 46 and a drain region 47 in which a high concentration n-type impurity is implanted are formed.

【0044】このような構造により、トランジスタT1
では、コンタクト領域35a,35bに接続されるゲー
ト電極33中の不純物濃度が低いので、伝導帯の底がフ
ェルミ準位から多結晶シリコンの禁制帯幅の約半分だけ
高くなる。その値は、ゲート電極33中の不純物濃度に
依存するが、通常0.3〜0.6eVである。一方、ト
ランジスタT2では、ゲート電極43中の不純物濃度
が、不純物の電子の軌道が縮退するくらいに多いので、
伝導帯の底のエネルギーがフェルミ準位にほとんど一致
している。従って、ゲート電極の仕事関数は、トランジ
スタT1の方が、トランジスタT2に比べて0.3〜
0.6eVだけ高くなる。
With such a structure, the transistor T1
Then, since the impurity concentration in the gate electrode 33 connected to the contact regions 35a and 35b is low, the bottom of the conduction band is raised from the Fermi level by about half the forbidden band width of polycrystalline silicon. The value depends on the impurity concentration in the gate electrode 33, but is usually 0.3 to 0.6 eV. On the other hand, in the transistor T2, the impurity concentration in the gate electrode 43 is so large that the orbits of the electrons of the impurities are degenerated.
The energy at the bottom of the conduction band almost agrees with the Fermi level. Therefore, the work function of the gate electrode is 0.3 to 0.3 for the transistor T1 compared to the transistor T2.
It is increased by 0.6 eV.

【0045】2つのトランジスタの閾値電圧の差は、チ
ャネル部の不純物濃度とゲート絶縁膜の構造が同じ場
合、ゲートの仕事関数の差にほぼ一致する。従って、こ
れらのトランジスタT1,T2の閾値電圧の差は、シリ
コンの禁制帯幅の約半分、即ち0.3〜0.6Vとな
る。
The difference in threshold voltage between the two transistors is substantially equal to the difference in work function of the gate when the impurity concentration in the channel portion and the structure of the gate insulating film are the same. Therefore, the difference between the threshold voltages of the transistors T1 and T2 is about half the forbidden band width of silicon, that is, 0.3 to 0.6V.

【0046】図4(a)〜(c)は、図1中のトランジ
スタT1,T2の製造方法を示す工程図である。以下、
これらのトランジスタT1,T2の製造方法を説明す
る。 (i) 工程1 図4(a)に示すように、シリコン基板1上に、LOC
OSによる素子分離領域2を形成し、素子形成領域に硼
素やアルミニウム等のp型不純物を、濃度10 +16 〜1
+19 /cm3 程度でイオン注入して、チャネル部3
1,41を形成する。
FIGS. 4A to 4C show the transitions in FIG.
It is process drawing which shows the manufacturing method of star T1, T2. Less than,
A method of manufacturing these transistors T1 and T2 will be described.
It (I) Step 1 As shown in FIG. 4A, the LOC is formed on the silicon substrate 1.
The element isolation region 2 is formed by the OS, and the
Concentration of p-type impurities such as elemental and aluminum at a concentration of 10 +16~ 1
0+19/ Cm3Channel part 3
1, 41 are formed.

【0047】次に、チャネル部31,41上に、ゲート
酸化膜32,42を形成し、このゲート酸化膜32,4
2の表面に、ゲート電極33,43の材料となる多結晶
シリコンを蒸着する。なお、多結晶シリコンの蒸着で
は、不純物を添加しない材料ガスを用い、不純物濃度を
10+14 /cm3 以下とする。
Next, gate oxide films 32 and 42 are formed on the channel portions 31 and 41, and the gate oxide films 32 and 4 are formed.
Polycrystalline silicon, which is a material for the gate electrodes 33 and 43, is deposited on the surface of 2. In vapor deposition of polycrystalline silicon, a material gas to which impurities are not added is used and the impurity concentration is set to 10 +14 / cm 3 or less.

【0048】更に、ホトリソグラフィ及びエッチングに
より、ゲート長5μm、ゲート幅20μm程度のゲート
電極33,43と、これに接続されるコンタクト領域3
5a,35b,45a,45bを形成する。なお、ゲー
ト電極33とコンタクト領域35a,35bとの間に
は、ゲート長が2μm程度に短く形成されたくびれ部3
4a,34bが形成される。
Further, by photolithography and etching, gate electrodes 33 and 43 having a gate length of 5 μm and a gate width of about 20 μm, and a contact region 3 connected thereto.
5a, 35b, 45a, 45b are formed. The constricted portion 3 having a short gate length of about 2 μm is formed between the gate electrode 33 and the contact regions 35a and 35b.
4a and 34b are formed.

【0049】(ii) 工程2 図4(b)に示すように、ゲート電極33上にマスク用
のレジスト38を形成する。レジスト38は、トランジ
スタT1のソース領域36とドレイン領域37にn型不
純物を注入する際に、ゲート電極33にn型不純物が注
入されないように、このゲート電極33をマスクするた
めのものである。
(Ii) Step 2 As shown in FIG. 4B, a resist 38 for a mask is formed on the gate electrode 33. The resist 38 masks the gate electrode 33 so that the n-type impurity is not injected into the gate electrode 33 when the n-type impurity is injected into the source region 36 and the drain region 37 of the transistor T1.

【0050】ソース領域36とドレイン領域37は、ゲ
ート酸化膜32を介してゲート電極33の下側にまでn
型不純物を拡散させたLDD(Lightly Doped Drain)を
有するように形成する必要がある。このため、ゲート電
極33上に形成するレジスト38は、このゲート電極3
3の上からはみ出さないようにしなければならない。も
しも、レジスト38がゲート電極33からはみ出してい
ると、n型不純物を注入したときに、このレジスト38
に妨害されてゲート電極33の下側にLDDが形成され
なくなるおそれがあるからである。
The source region 36 and the drain region 37 are n-thick to the lower side of the gate electrode 33 through the gate oxide film 32.
It is necessary to form so as to have an LDD (Lightly Doped Drain) in which mold impurities are diffused. Therefore, the resist 38 formed on the gate electrode 33 is
You must keep it from the top of 3. If the resist 38 protrudes from the gate electrode 33, this resist 38 will be formed when n-type impurities are implanted.
This is because there is a risk that the LDD will not be formed below the gate electrode 33 due to the interference with the above.

【0051】従って、レジスト38の幅は、ゲート電極
33を形成する時の光リソグラフィーのマスク位置合わ
せ余裕と、このレジスト38を形成する時のマスク位置
合わせ余裕との和の2倍の寸法(例えば、0.7μm)
だけ、ゲート電極33のゲート長よりも短くしておく必
要がある。また、レジスト38は、くびれ部34a,3
4bの上まで形成し、コンタクト領域35a,35b上
には形成しない。なお、トランジスタT2のゲート電極
43には、n型不純物を注入する必要があるので、この
ゲート電極43上にはレジストを形成しない。
Therefore, the width of the resist 38 is twice as large as the sum of the mask alignment margin of the photolithography when the gate electrode 33 is formed and the mask alignment margin when the resist 38 is formed (for example, for example). , 0.7 μm)
However, it is necessary to make it shorter than the gate length of the gate electrode 33. Further, the resist 38 is formed in the constricted portions 34 a, 3
4b, but not on the contact regions 35a and 35b. Since it is necessary to implant an n-type impurity into the gate electrode 43 of the transistor T2, no resist is formed on this gate electrode 43.

【0052】レジスト38を形成した後、n型不純物を
10+19 /cm3 以上の濃度でイオン注入する。これに
より、ソース領域36,46とドレイン領域37,47
に、ゲート酸化膜32,42の下側まで達するLDDが
形成されると共に、トランジスタT2のゲート電極43
の全体に高濃度のn型不純物が注入される。また、トラ
ンジスタT1のゲート電極33は、レジスト36からは
み出したN+領域33a,33bを除き、低不純物濃度
に保たれる。
After forming the resist 38, n-type impurities are ion-implanted at a concentration of 10 +19 / cm 3 or more. Thereby, the source regions 36 and 46 and the drain regions 37 and 47
LDD reaching the lower side of the gate oxide films 32 and 42 is formed on the gate electrode 43 of the transistor T2.
A high-concentration n-type impurity is implanted into the entire area of. The gate electrode 33 of the transistor T1 is kept at a low impurity concentration except for the N + regions 33a and 33b protruding from the resist 36.

【0053】(iii) 工程3 図4(c)に示すように、n型不純物の注入を行った
後、レジスト38を除去して、ソース領域36,46、
ドレイン領域37,47、及びゲート電極33,43に
接続されたコンタクト領域35,45に金属コンタクト
MCを形成する。これにより、チャネル部31,41の
不純物濃度が等しく、ゲート電極33,43の不純物濃
度が異なる2つのトランジスタT1,T2が、同一の製
造工程で形成される。
(Iii) Step 3 As shown in FIG. 4C, after implanting n-type impurities, the resist 38 is removed and the source regions 36, 46,
Metal contacts MC are formed in the drain regions 37, 47 and the contact regions 35, 45 connected to the gate electrodes 33, 43. As a result, two transistors T1 and T2 having the same impurity concentration in the channel portions 31 and 41 and different impurity concentrations in the gate electrodes 33 and 43 are formed in the same manufacturing process.

【0054】次に、図1(a)の基準電圧発生回路の動
作を説明する。トランジスタT2は、デプレッション型
で、そのゲートは接地電位GNDに接続されているの
で、図1(b)に示すように電源電位VCCから定電流
源I2を介してこのトランジスタT2に電流Idが流れ
る。これにより、トランジスタT2のドレインには、電
流Idに対応した電圧e2が発生する。トランジスタT
2のドレインの電圧e2は、演算増幅器Aの−入力端子
に与えられ、この演算増幅器Aの+入力端子に与えられ
るトランジスタT1のドレインの電圧e1と比較され
る。
Next, the operation of the reference voltage generating circuit of FIG. 1A will be described. Since the transistor T2 is a depletion type and its gate is connected to the ground potential GND, a current Id flows from the power supply potential VCC to the transistor T2 via the constant current source I2 as shown in FIG. 1B. As a result, the voltage e2 corresponding to the current Id is generated at the drain of the transistor T2. Transistor T
The drain voltage e2 of 2 is applied to the-input terminal of the operational amplifier A and compared with the drain voltage e1 of the transistor T1 applied to the + input terminal of the operational amplifier A.

【0055】これにより、演算増幅器Aの出力端子か
ら、電圧e1,e2の差に対応した電圧Δeが出力さ
れ、トランジスタT1のゲートに与えられる。このよう
なフィードバック・ループにより、電圧e1<電圧e2
であれば、電圧Δeが上昇してトランジスタT1の電流
が増加するように制御され、電圧e1>電圧e2であれ
ば、電圧Δeが低下してトランジスタT1の電流が減少
するように制御される。そして、電圧e1=電圧e2に
おいて、トランジスタT1,T2に流れる電流の大きさ
が等しくなって安定する。このとき、演算増幅器Aから
出力されてトランジスタT1のゲートに与えられる電圧
Δeは、2つのトランジスタT1,T2の閾値電圧VT
1,VT2の差に対応した電圧(VT1−VT2)とな
る。
As a result, the voltage Δe corresponding to the difference between the voltages e1 and e2 is output from the output terminal of the operational amplifier A and applied to the gate of the transistor T1. With such a feedback loop, voltage e1 <voltage e2
If so, the voltage Δe is controlled to increase and the current of the transistor T1 increases. If voltage e1> voltage e2, the voltage Δe decreases and the current of the transistor T1 decreases. Then, when the voltage e1 = the voltage e2, the magnitudes of the currents flowing through the transistors T1 and T2 become equal and stabilized. At this time, the voltage Δe output from the operational amplifier A and applied to the gate of the transistor T1 is equal to the threshold voltage VT of the two transistors T1 and T2.
The voltage (VT1-VT2) corresponds to the difference between 1 and VT2.

【0056】トランジスタT1,T2の閾値電圧VT
1,VT2は、前述したように、ゲート電極中の不純物
濃度に依存しており、これらのトランジスタT1,T2
では、それぞれのゲート電極中の不純物濃度を異なる値
に設定されている。これにより、閾値電圧VT1,VT
2の閾値電圧差に対応した電圧Δeが、基準電圧として
出力端子Tから出力される。
Threshold voltage VT of transistors T1 and T2
1 and VT2 depend on the impurity concentration in the gate electrode as described above, and these transistors T1 and T2
In, the impurity concentrations in the respective gate electrodes are set to different values. Thereby, the threshold voltages VT1, VT
The voltage Δe corresponding to the threshold voltage difference of 2 is output from the output terminal T as the reference voltage.

【0057】以上のように、この第1の実施形態の基準
電圧発生回路は、次のような利点がある。 (1) 2つのトランジスタT1,T2は、同一のチャ
ネルイオンの注入工程を経ているので、この注入工程に
おけるイオン注入量がばらついても、これらのトランジ
スタT1,T2のチャネル不純物濃度の相対的な差は僅
少である。
As described above, the reference voltage generating circuit of the first embodiment has the following advantages. (1) Since the two transistors T1 and T2 have been subjected to the same channel ion implantation step, even if the ion implantation amount in this implantation step varies, the relative difference in channel impurity concentration between these transistors T1 and T2. Is scarce.

【0058】また、2つのトランジスタT1,T2は、
ゲート電極中の不純物濃度を変えることによって、閾値
電圧VT1,VT2の閾値電圧差を発生させるようにし
ている。更に、トランジスタT1のゲート電極33の不
純物濃度は、低濃度でほぼ真性半導体に近い値に、トラ
ンジスタT2のゲート電極43の不純物濃度は、高濃度
でほぼ金属に近い値に設定している。従って、2つのト
ランジスタT1,T2の閾値電圧差の温度依存性を低減
させることができる。これにより、温度依存性の少ない
基準電圧を得ることができる。
The two transistors T1 and T2 are
The threshold voltage difference between the threshold voltages VT1 and VT2 is generated by changing the impurity concentration in the gate electrode. Further, the impurity concentration of the gate electrode 33 of the transistor T1 is set to a value that is close to an intrinsic semiconductor at a low concentration, and the impurity concentration of the gate electrode 43 of the transistor T2 is set to a value that is close to a metal at a high concentration. Therefore, the temperature dependence of the threshold voltage difference between the two transistors T1 and T2 can be reduced. As a result, it is possible to obtain a reference voltage having little temperature dependency.

【0059】(2) この基準電圧発生回路から出力さ
れる基準電圧は、半導体の禁制帯幅の半分から禁制帯幅
の範囲であり、電源電位VCCが半導体の禁制帯幅と同
程度の制限がある場合、電源電位VCC以下の基準電圧
をプロセス変動によらず得ることができる。
(2) The reference voltage output from the reference voltage generating circuit is in the range from half the forbidden band width of the semiconductor to the forbidden band width, and the power supply potential VCC is limited to the same extent as the semiconductor forbidden band width. In some cases, a reference voltage equal to or lower than the power supply potential VCC can be obtained regardless of process variations.

【0060】(3) 2つのトランジスタT1,T2
の、ゲート電極中の不純物濃度を変えるための工程は、
トランジスタT1のゲート電極33上にレジスト38を
形成する工程だけであり、図2(b)に例示した従来の
トランジスタM1,M2の構造に比べて製造工程を簡素
化することができる。
(3) Two transistors T1 and T2
The process for changing the impurity concentration in the gate electrode is
It is only the step of forming the resist 38 on the gate electrode 33 of the transistor T1, and the manufacturing process can be simplified as compared with the structure of the conventional transistors M1 and M2 illustrated in FIG. 2B.

【0061】(4) 工程2において、ゲート電極33
上に形成するレジスト38の幅を、このゲート電極33
を形成する時の光リソグラフィーのマスク位置合わせ余
裕と、レジスト38を形成する時のマスク位置合わせ余
裕との和の2倍の寸法だけ、ゲート電極33のゲート長
よりも短くしている。これにより、ゲート酸化膜32を
介してゲート電極33の下側にまでn型不純物を拡散さ
せたLDDを確実に形成することができる。
(4) In step 2, the gate electrode 33
The width of the resist 38 formed on the gate electrode 33 is
The gate length of the gate electrode 33 is shorter than the gate length of the gate electrode 33 by twice the sum of the photolithography mask alignment margin when forming the resist and the mask alignment margin when forming the resist 38. Thereby, the LDD in which the n-type impurity is diffused to the lower side of the gate electrode 33 through the gate oxide film 32 can be reliably formed.

【0062】(5) 工程2において、ゲート電極33
上に形成するレジスト38の幅を、このゲート電極33
のゲート長よりも小さくしているので、ゲート電極33
上に不必要なN+領域33a,33bが形成されてしま
う。しかし、ゲート電極33とコンタクト領域35a,
35bとの間に、幅の狭いくびれ部34a,34bを設
けているので、N+領域33a,33bがこれらのコン
タクト領域35a,35bに直接接続されるおそれがな
くなり、ゲート電極33の特性がこれらのN+領域33
a,33bによって影響を受けることがない。
(5) In step 2, the gate electrode 33
The width of the resist 38 formed on the gate electrode 33 is
Since the gate length is smaller than the gate length of
Unnecessary N + regions 33a and 33b are formed above. However, the gate electrode 33 and the contact region 35a,
Since the narrowed constricted portions 34a and 34b are provided between the N + regions 33a and 35b, there is no possibility that the N + regions 33a and 33b are directly connected to these contact regions 35a and 35b. N + area 33
It is not affected by a and 33b.

【0063】(第2の実施形態)図5(a),(b)
は、本発明の第2の実施形態を示すトランジスタの構造
図であり、同図(a)は平面図、及び同図(b)は同図
(a)中のD−Dにおける断面図である。これらの図5
(a),(b)において、図3中の要素と共通の要素に
は、共通の符号が付されている。
(Second Embodiment) FIGS. 5A and 5B.
2A and 2B are structural views of a transistor showing a second embodiment of the present invention, FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. . These Figure 5
In (a) and (b), elements common to those in FIG. 3 are designated by common reference numerals.

【0064】図5(a),(b)中のトランジスタ40
は、図3中のトランジスタT2、即ち、図1(a)中の
トランジスタT2と同じである。一方、トランジスタ5
0は、図3中のトランジスタT1に対応するものであ
り、図1(a)中のトランジスタT1に代えて用いられ
るものである。
Transistor 40 in FIGS. 5A and 5B
Is the same as the transistor T2 in FIG. 3, that is, the transistor T2 in FIG. On the other hand, transistor 5
0 corresponds to the transistor T1 in FIG. 3 and is used in place of the transistor T1 in FIG.

【0065】図5(a),(b)に示すように、これら
のトランジスタ40,50は、シリコン基板1上に、L
OCOSによる素子分離領域2で隔てられたチャネル部
41,51上に形成されており、各チャネル部41,5
1のp型不純物の濃度は、10+16 〜10+19 /cm3
となっている。
As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), these transistors 40 and 50 are formed on the silicon substrate 1 at L level.
The channel portions 41 and 51 are formed on the channel portions 41 and 51 separated by the element isolation region 2 of OCOS.
The p-type impurity concentration of 1 is 10 +16 to 10 +19 / cm 3
Has become.

【0066】トランジスタ50は、シリコン基板1のチ
ャネル部51上に形成されたゲート酸化膜52の上に、
例えば多結晶シリコンで形成されたゲート長5μm程
度、ゲート幅20μm程度のゲート電極53を有してい
る。ゲート電極53には、p型不純物が10+19 /cm
3 以上の濃度で添加されている。ゲート電極53のソー
ス電極56側とドレイン電極57側には、それぞれn型
不純物が10+19 /cm 3 以上の高濃度に注入された、
幅0.25〜0.45μm程度のN+領域53a,53
bが形成されている。更に、ゲート電極53の幅方向の
両端には、p型不純物が10+19 /cm3 以上の濃度で
添加されたコンタクト領域55a,55bが設けられて
いる。その他の構造は、図3と同様である。
The transistor 50 is a chip of the silicon substrate 1.
On the gate oxide film 52 formed on the channel portion 51,
For example, a gate length of about 5 μm made of polycrystalline silicon
And a gate electrode 53 having a gate width of about 20 μm
It The gate electrode 53 contains 10 p-type impurities.+19/ Cm
3It is added at the above concentration. Saw for gate electrode 53
N-type on the drain electrode 57 side and the drain electrode 57 side, respectively.
10 impurities+19/ Cm 3Injected at high concentration above
N + regions 53a, 53 having a width of about 0.25 to 0.45 μm
b is formed. Further, in the width direction of the gate electrode 53
There are 10 p-type impurities on both ends.+19/ Cm3At the above concentration
The added contact regions 55a, 55b are provided
There is. Other structures are the same as in FIG.

【0067】このような構造により、トランジスタ50
では、ゲート電極53中のp型不純物濃度が不純物準位
が縮退するほど高いため、価電子帯の底がフェルミ準位
にほぼ一致している。一方、トランジスタ40では、ゲ
ート電極43中のn型不純物濃度が不純物が縮退するく
らいに多いので、伝導帯の底のエネルギーがフェルミ準
位にほぼ一致している。従って、ゲートの仕事関数は、
トランジスタ50の方が禁制帯幅の値だけ高くなる。シ
リコンの場合、その値は1.2eVである。2つのトラ
ンジスタ40,50の閾値電圧の差は、チャネル部4
1,51の不純物濃度とゲート絶縁膜42,52の構造
が同じ場合、ゲート電極43,53の仕事関数にほぼ一
致する。このため、トランジスタ40,50の閾値電圧
の差は、シリコンの禁制帯幅と同じ1.2Vになる。
With such a structure, the transistor 50
Then, since the p-type impurity concentration in the gate electrode 53 is so high that the impurity level degenerates, the bottom of the valence band almost coincides with the Fermi level. On the other hand, in the transistor 40, since the n-type impurity concentration in the gate electrode 43 is so large that the impurities are degenerated, the energy at the bottom of the conduction band substantially matches the Fermi level. Therefore, the work function of the gate is
The transistor 50 has a higher bandgap value. In the case of silicon, its value is 1.2 eV. The difference between the threshold voltages of the two transistors 40 and 50 is
When the impurity concentrations of 1, 51 and the structures of the gate insulating films 42, 52 are the same, the work functions of the gate electrodes 43, 53 substantially match. Therefore, the difference between the threshold voltages of the transistors 40 and 50 is 1.2 V, which is the same as the band gap of silicon.

【0068】図6(a)〜(d)は、図5のトランジス
タの製造方法を示す工程図である。以下、これらのトラ
ンジスタ40,50の製造方法を説明する。
FIGS. 6A to 6D are process diagrams showing a method of manufacturing the transistor of FIG. Hereinafter, a method of manufacturing these transistors 40 and 50 will be described.

【0069】(i) 工程1 図6(a)に示すように、シリコン基板1上に、LOC
OSによる素子分離領域2を形成し、素子形成領域にp
型不純物を、濃度10+16 〜10+19 /cm3程度でイ
オン注入して、チャネル部41,51を形成する。次
に、チャネル部41,51上に、ゲート酸化膜42,5
2を形成し、このゲート酸化膜42,52の表面に、ゲ
ート電極43,53の材料となる多結晶シリコンを蒸着
する。なお、多結晶シリコンの蒸着では、不純物を添加
しない材料ガスを用い、不純物濃度を10+14 /cm3
以下とする。
(I) Step 1 As shown in FIG. 6A, LOC is formed on the silicon substrate 1.
The element isolation region 2 is formed by the OS and p is formed in the element formation region.
Type impurities are ion-implanted at a concentration of about 10 +16 to 10 +19 / cm 3 to form the channel portions 41 and 51. Next, the gate oxide films 42 and 5 are formed on the channel portions 41 and 51.
2 is formed, and polycrystalline silicon, which is a material for the gate electrodes 43 and 53, is deposited on the surfaces of the gate oxide films 42 and 52. In vapor deposition of polycrystalline silicon, a material gas containing no impurities is used and the impurity concentration is 10 +14 / cm 3.
Below.

【0070】更に、ホトリソグラフィ及びエッチングに
より、ゲート長5μm、ゲート幅20μm程度のゲート
電極43,53と、これに接続されるコンタクト領域4
5a,45b,55a,55bを形成する。
Further, by photolithography and etching, gate electrodes 43 and 53 having a gate length of 5 μm and a gate width of about 20 μm, and the contact region 4 connected thereto.
5a, 45b, 55a, 55b are formed.

【0071】(ii) 工程2 図6(b)に示すように、ゲート電極53上にレジスト
58を形成する。このレジスト58は、トランジスタ5
0のソース領域56とドレイン領域57にLDDのn型
不純物を注入する際に、ゲート電極53にn型不純物が
注入されないようにするためのものである。
(Ii) Step 2 As shown in FIG. 6B, a resist 58 is formed on the gate electrode 53. This resist 58 is the transistor 5
This is to prevent the n-type impurity from being injected into the gate electrode 53 when the n-type impurity of LDD is injected into the 0 source region 56 and the drain region 57.

【0072】従って、レジスト58の幅は、ゲート電極
53を形成する時の光リソグラフィーのマスク位置合わ
せ余裕と、このレジスト58を形成する時のマスク位置
合わせ余裕との和の2倍の寸法だけ、ゲート電極53の
ゲート長よりも短く設定しておく必要がある。また、レ
ジスト58は、コンタクト領域55a,55b上には形
成しない。
Therefore, the width of the resist 58 is twice as large as the sum of the mask alignment margin of the photolithography when forming the gate electrode 53 and the mask alignment margin when forming the resist 58. It is necessary to set the length shorter than the gate length of the gate electrode 53. The resist 58 is not formed on the contact regions 55a and 55b.

【0073】なお、トランジスタ40のゲート電極43
には、n型不純物を注入する必要があるので、このゲー
ト電極43上にはレジストを形成しない。
The gate electrode 43 of the transistor 40
Since it is necessary to implant an n-type impurity in the above, a resist is not formed on this gate electrode 43.

【0074】レジスト58を形成した後、n型不純物を
10+19 /cm3 以上の濃度でイオン注入する。これに
より、ソース領域46,56とドレイン領域47,57
にそれぞれLDDが形成されると共に、トランジスタ4
0のゲート電極43の全体に高濃度のn型不純物が注入
される。また、トランジスタ50のゲート電極53は、
レジスト56からはみ出した領域53a,53bを除
き、低不純物濃度に保たれる。
After forming the resist 58, n-type impurities are ion-implanted at a concentration of 10 +19 / cm 3 or more. Thereby, the source regions 46 and 56 and the drain regions 47 and 57
LDD is formed in each of the
A high-concentration n-type impurity is implanted into the entire 0 gate electrode 43. The gate electrode 53 of the transistor 50 is
A low impurity concentration is maintained except for the regions 53a and 53b protruding from the resist 56.

【0075】(iii) 工程3 図6(c)に示すように、n型不純物の注入を行った
後、レジスト58を除去する。次に、トランジスタ50
のゲート電極53にp型不純物を注入するためのレジス
ト59を形成する。このとき、p型不純物がゲート電極
53以外に注入されないように、レジスト59に設けら
れた窓部59aの幅は、ゲート電極53を形成する時の
マスク位置合わせ余裕と、このレジスト59を形成する
時のマスク位置合わせ余裕との和の2倍の寸法だけ、ゲ
ート電極53のゲート長よりも短く設定しておく必要が
ある。
(Iii) Step 3 As shown in FIG. 6C, the resist 58 is removed after the implantation of the n-type impurity. Next, the transistor 50
A resist 59 for injecting p-type impurities into the gate electrode 53 is formed. At this time, the width of the window portion 59a provided in the resist 59 is such that the p-type impurity is not injected into the portion other than the gate electrode 53, and the width of the window 59a provided in the resist 59 and the mask alignment allowance when the gate electrode 53 is formed. It is necessary to set the dimension shorter than the gate length of the gate electrode 53 by a dimension twice as large as the sum of the mask alignment margin at that time.

【0076】レジスト59を形成した後、p型不純物を
10+19 /cm3 以上の濃度でイオン注入する。これに
より、ゲート電極53にp型不純物が注入される。
After forming the resist 59, p-type impurities are ion-implanted at a concentration of 10 +19 / cm 3 or more. As a result, the p-type impurity is injected into the gate electrode 53.

【0077】(iv) 工程4 図6(d)に示すように、p型不純物の注入を行った
後、レジスト59を除去して、ソース領域46,56、
ドレイン領域47,57、及びゲート電極43,53に
接続されたコンタクト領域45,55に金属コンタクト
MCを形成する。これにより、チャネル部分の不純物濃
度が等しく、ゲート電極43,53がそれぞれn型、p
型となった2つのトランジスタ40,50が、同一の製
造工程で形成される。
(Iv) Step 4 As shown in FIG. 6D, after the p-type impurities are implanted, the resist 59 is removed and the source regions 46, 56,
Metal contacts MC are formed in the drain regions 47, 57 and the contact regions 45, 55 connected to the gate electrodes 43, 53. As a result, the channel portions have the same impurity concentration, and the gate electrodes 43 and 53 are n-type and p-type, respectively.
The two transistors 40 and 50 that have become the mold are formed in the same manufacturing process.

【0078】なお、このように形成された2つのトラン
ジスタ40,50を用いた基準電圧発生回路の動作は、
第1の実施形態で説明したとおりである。
The operation of the reference voltage generating circuit using the two transistors 40 and 50 thus formed is as follows.
This is as described in the first embodiment.

【0079】以上のように、この第2の実施形態のトラ
ンジスタを用いた基準電圧発生回路は、次のような利点
がある。 (1) 2つのトランジスタ40,50のゲート電極4
3,53には、それぞれ不純物の電子の軌道が縮退する
程度の高濃度(10+19 /cm3 以上)のn型とp型の
不純物を添加している。これにより、トランジスタ4
0,50の閾値電圧の差は、ゲート電極の不純物濃度の
ばらつきに影響されずにゲート電極材料の禁制帯幅に一
致する。従って、これらのトランジスタ40,50を用
いることにより、基準電圧発生回路の温度依存性をなく
すことができる。
As described above, the reference voltage generating circuit using the transistor of the second embodiment has the following advantages. (1) Gate electrodes 4 of two transistors 40 and 50
High concentration (10 +19 / cm 3 or more) of n-type and p-type impurities are added to 3 , 53, respectively, so that the electron orbits of the impurities are degenerated. As a result, the transistor 4
The difference between the threshold voltages of 0 and 50 matches the forbidden band width of the gate electrode material without being affected by the variation in the impurity concentration of the gate electrode. Therefore, by using these transistors 40 and 50, the temperature dependence of the reference voltage generating circuit can be eliminated.

【0080】(2) トランジスタ40,50の閾値電
圧の差は、ゲート電極の不純物濃度のばらつきに影響さ
れにくいで、製造プロセスにおいて不純物濃度の管理が
容易になる。
(2) The difference between the threshold voltages of the transistors 40 and 50 is not easily affected by the variation in the impurity concentration of the gate electrode, so that the impurity concentration can be easily controlled in the manufacturing process.

【0081】(3) トランジスタ50のゲート電極5
3にp型不純物を添加するために、レジスト58,59
を使用して不純物の注入を2回行う必要があるが、第1
の実施形態に比べてトランジスタ50のゲート電極53
の形状を簡素化することができる。
(3) Gate electrode 5 of transistor 50
Resists 58, 59 for adding p-type impurities to
It is necessary to implant impurities twice using
The gate electrode 53 of the transistor 50 is different from that of the first embodiment.
The shape of can be simplified.

【0082】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例
えば、次のようなものがある。 (a) 図3のトランジスタT1,T2は、濃度10
+16 〜10+19 /cm3 程度でp型不純物がイオン注入
されたチャネル部31,41を有しているが、チャネル
部に閾値電圧制御用の不純物元素をイオン注入しない真
性半導体チャネル構造のトランジスタを用いても良い。
この場合、不純物濃度が10+16 /cm3 以下の高抵抗
の絶縁層分離シリコン基板を使用することにより、チャ
ネル部分のp型の不純物濃度を10+16 /cm3 以下と
する。その他の構造は、図3と同様であり、同様の効果
が得られる。これにより、チャネル部31,41のイオ
ン注入工程が不要になる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. Examples of this modification include the following. (A) The transistors T1 and T2 in FIG.
Although it has channel portions 31 and 41 in which p-type impurities are ion-implanted at about +16 to 10 +19 / cm 3 , the intrinsic semiconductor channel structure in which the impurity element for controlling the threshold voltage is not ion-implanted A transistor may be used.
In this case, the impurity concentration by the use of 10 +16 / cm 3 or less of the high-resistance insulating layer separating the silicon substrate, a p-type impurity concentration of the channel portion and 10 +16 / cm 3 or less. Other structures are the same as those in FIG. 3, and the same effect can be obtained. As a result, the ion implantation process for the channel portions 31 and 41 becomes unnecessary.

【0083】(b) nチャネル電界効果型のトランジ
スタを用いた基準電圧発生回路について説明したが、p
チャネル電界効果型のトランジスタを用いても同様に構
成することができる。pチャネル電界効果型のトランジ
スタの場合は、チャネル部分の不純物をn型にし、トラ
ンジスタT1のゲート電極にp型不純物を10+14 /c
3 以下の濃度で添加し、トランジスタT2のゲート電
極にはp型不純物を縮退する濃度で添加すれば良い。ま
た、ゲート材料は、チャネル部と同じ材料である必要は
なく、2つのトランジスタT1,T2のゲート材料が同
一であれば、チャネル部と異なる材料でも良い。
(B) The reference voltage generating circuit using the n-channel field effect transistor has been described.
The same structure can be achieved by using a channel field effect transistor. In the case of a p-channel field effect transistor, the channel portion impurity is made n-type, and the gate electrode of the transistor T1 is doped with p-type impurity 10 +14 / c.
It may be added at a concentration of m 3 or less and the gate electrode of the transistor T2 may be added at a concentration that degenerates the p-type impurity. Further, the gate material does not have to be the same material as the channel portion, and may be a different material from the channel portion as long as the gate materials of the two transistors T1 and T2 are the same.

【0084】(c) 基準電圧発生回路の回路構成は、
図1(a)に例示したものに限定されない。仕事関数が
異なる2つのトランジスタの閾値電圧差に基づいて基準
電圧を発生させることができるものであれば、どのよう
な回路構成にでも適用することができる。例えば、図2
(a)の回路構成で、トランジスタM1,M2に代えて
図3のトランジスタT1,T2を用いた基準電圧発生回
路を構成しても良い。
(C) The circuit configuration of the reference voltage generating circuit is
It is not limited to the example illustrated in FIG. Any circuit configuration can be applied as long as the reference voltage can be generated based on the threshold voltage difference between two transistors having different work functions. For example, in FIG.
In the circuit configuration of (a), the reference voltage generating circuit using the transistors T1 and T2 of FIG. 3 may be configured instead of the transistors M1 and M2.

【0085】(d) トランジスタを構成する材料は、
例示したものに限定されない。例えば、ゲート電極材料
には多結晶シリコンではなくゲルマニウム・シリコン合
金等を使用しても良い。
(D) The material forming the transistor is
It is not limited to the exemplified ones. For example, germanium-silicon alloy or the like may be used as the gate electrode material instead of polycrystalline silicon.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、第1及び第2のトランジスタを、チャネル部
分の不純物濃度が等しく、ゲート電極の不純物の伝導型
が同一で、かつゲート電極の不純物濃度を異なるように
構成している。これにより、第1及び第2のトランジス
タのゲート電極の仕事関数が相違し、閾値電圧差が生じ
る。仕事関数はチャネル部分の不純物濃度と異なり、温
度依存性が小さいので安定した基準電圧が得られる。ま
た、2つのトランジスタのゲート構造は同一であるの
で、製造に当たっては、複雑な工程を必要としない。
As described in detail above, according to the first invention, the first and second transistors have the same impurity concentration in the channel portion, the same conductivity type of the impurities in the gate electrode, and The impurity concentration of the gate electrode is different. As a result, the work functions of the gate electrodes of the first and second transistors differ, and a threshold voltage difference occurs. The work function is different from the impurity concentration in the channel portion and has little temperature dependence, so that a stable reference voltage can be obtained. Further, since the gate structures of the two transistors are the same, no complicated process is required for manufacturing.

【0087】第2の発明によれば、第1及び第2のトラ
ンジスタのチャネル部分の不純物濃度を半導体基板の不
純物濃度に等しくすると共に、ゲート電極の不純物濃度
を異なるように構成している。これにより、第1の発明
と同様に安定した基準電圧が得られる。更に、チャネル
部分に不純物を注入する工程が省けるので、製造工程を
簡素化することができる。
According to the second invention, the impurity concentrations of the channel portions of the first and second transistors are made equal to the impurity concentrations of the semiconductor substrate, and the impurity concentrations of the gate electrodes are made different. As a result, a stable reference voltage can be obtained as in the first aspect of the invention. Further, since the step of implanting impurities into the channel portion can be omitted, the manufacturing process can be simplified.

【0088】第3の発明によれば、第1のトランジスタ
のゲート電極の不純物濃度を10+1 9 /cm3 以上に設
定し、第2のトランジスタのゲート電極の不純物濃度を
10 +16 /cm3 以下に設定している。これにより、不
純物濃度のばらつきによる仕事関数の変動が少なくな
り、より安定した基準電圧が得られる。
According to the third invention, the first transistor
The impurity concentration of the gate electrode of 10+1 9/ Cm3Set up above
The impurity concentration of the gate electrode of the second transistor
10 +16/ Cm3It is set below. This will
Work function fluctuation due to variation in pure substance concentration is reduced
Therefore, a more stable reference voltage can be obtained.

【0089】第4の発明によれば、第1及び第2のトラ
ンジスタは、チャネル部分の不純物濃度を半導体基板の
不純物濃度と等しくすると共に、各ゲート電極には伝導
型の異なる不純物を、10+19 /cm3 以上の濃度で注
入している。これにより、チャネル部分に不純物を注入
する工程が省けるので、製造工程を簡素化することがで
きる。更に、不純物濃度のばらつきによる仕事関数の変
動が少なくなり、より安定した基準電圧が得られる。
[0089] According to the fourth invention, the first and second transistors, with equal and impurity concentration of the semiconductor substrate, the impurity concentration of the channel portion, each gate electrode of impurities of different conductivity types, 10 + It is injected at a concentration of 19 / cm 3 or more. As a result, the step of implanting impurities into the channel portion can be omitted, so that the manufacturing process can be simplified. Furthermore, the fluctuation of the work function due to the variation of the impurity concentration is reduced, and a more stable reference voltage can be obtained.

【0090】第5の発明によれば、第2のトランジスタ
のゲート電極をレジストでマスクし、第1のトランジス
タのゲート電極に、ソース領域及びドレイン領域と同じ
面密度で不純物イオンを注入するようにしている。これ
により、1回の不純物イオン注入工程によって、第1及
び第2のトランジスタに濃度の異なる不純物イオンを注
入することができる。
According to the fifth invention, the gate electrode of the second transistor is masked with a resist, and the impurity ions are implanted into the gate electrode of the first transistor at the same surface density as that of the source region and the drain region. ing. Thus, impurity ions having different concentrations can be implanted into the first and second transistors by one impurity ion implantation step.

【0091】第6の発明によれば、第2のトランジスタ
のゲート電極をレジストでマスクし、第1のトランジス
タのゲート電極に、ソース領域及びドレイン領域と同じ
面密度で不純物イオンを注入し、第2のトランジスタの
ゲート電極のみに、第1のトランジスタのゲート電極と
は異なる伝導型の不純物イオンを注入するようにしてい
る。これにより、2回の不純物イオン注入工程によっ
て、第1及び第2のトランジスタに所定の不純物を注入
することができる。
According to the sixth invention, the gate electrode of the second transistor is masked with a resist, and impurity ions are implanted into the gate electrode of the first transistor at the same areal density as that of the source region and the drain region. Impurity ions of a conductivity type different from that of the gate electrode of the first transistor are implanted into only the gate electrode of the second transistor. Thus, the predetermined impurity can be implanted into the first and second transistors by the two impurity ion implantation steps.

【0092】第7の発明によれば、第2のトランジスタ
のゲート電極と該ゲート電極に金属配線を行うためのコ
ンタクト領域との間に幅の狭いくびれ部を設け、レジス
トは、第2のトランジスタのゲート電極のゲート長より
も光リソグラフィの位置合わせ余裕の寸法の2倍だけ小
さい寸法に形成している。これにより、レジストがゲー
ト電極からはみ出すことがなく、ゲート酸化膜を介して
ゲート電極の下側に、ドレイン領域を拡散させることが
できる。また、ゲート電極よりもレジストが小さいた
め、第2のトランジスタのゲート電極上に不要な不純物
イオンが注入されるが、この不純物イオン領域とコンタ
クト領域とを、くびれ部によって確実に分離することが
できる。
According to the seventh aspect of the invention, a narrowed constriction is provided between the gate electrode of the second transistor and the contact region for metal wiring on the gate electrode, and the resist is the second transistor. The gate electrode is formed to have a size smaller than the gate length of the gate electrode by twice the size of the alignment margin of photolithography. As a result, the resist does not protrude from the gate electrode, and the drain region can be diffused to the lower side of the gate electrode through the gate oxide film. Further, since the resist is smaller than the gate electrode, unnecessary impurity ions are implanted on the gate electrode of the second transistor, but the impurity ion region and the contact region can be reliably separated by the constricted portion. .

【0093】第8〜第14の発明によれば、第1及び第
2トランジスタを、チャネル部分の不純物濃度が等し
く、ゲート電極の不純物の伝導型が同一で、かつゲート
電極の不純物濃度を異なるように構成している。これに
より、第1及び第2のトランジスタのゲート電極の仕事
関数が相違し、閾値電圧差が生じる。仕事関数はチャネ
ル部分の不純物濃度と異なり、温度依存性が小さいので
安定した基準電圧が得られる。
According to the eighth to fourteenth inventions, the first and second transistors are configured such that the channel portions have the same impurity concentration, the gate electrodes have the same conductivity type, and the gate electrodes have different impurity concentrations. Is configured. As a result, the work functions of the gate electrodes of the first and second transistors differ, and a threshold voltage difference occurs. The work function is different from the impurity concentration in the channel portion and has little temperature dependence, so that a stable reference voltage can be obtained.

【0094】第15〜第20の発明によれば、第2ゲー
ト電極上にマスクを形成し、このマスクと第1ゲート電
極とをマスクとして、第1ゲート電極と第1及び第2の
領域に不純物を注入する工程を有している。これによ
り、ゲート電極の不純物濃度が異なる第1トランジスタ
と第2トランジスタを容易に形成することができる。
According to the fifteenth to twentieth inventions, a mask is formed on the second gate electrode, and the mask and the first gate electrode are used as a mask to cover the first gate electrode and the first and second regions. It has a step of implanting impurities. Accordingly, the first transistor and the second transistor having different gate electrode impurity concentrations can be easily formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態を示す基準電圧発生回
路の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a reference voltage generation circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の基準電圧発生回路の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional reference voltage generation circuit.

【図3】図1中のトランジスタT1,T2の構造を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a structure of transistors T1 and T2 in FIG.

【図4】図1中のトランジスタT1,T2の製造方法を
示す工程図である。
FIG. 4 is a process drawing showing a manufacturing method of transistors T1 and T2 in FIG.

【図5】本発明の第2の実施形態を示すトランジスタの
構造図である。
FIG. 5 is a structural diagram of a transistor showing a second embodiment of the present invention.

【図6】図5のトランジスタの製造方法を示す工程図で
ある。
FIG. 6 is a process drawing showing the manufacturing method of the transistor of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

T1,T2,40,50 トランジスタ 1 シリコン基板 31,41,51 チャネル部 32,42,52 ゲート酸化膜 33,43,53 ゲート電極 33a,33b,53a,53b N+領域 34a,34b くびれ部 35a,35b,45a,45b,55a,55b
コンタクト領域 36,46,56 ソース領域 37,47,57 ドレイン領域 38,58,59 レジスト
T1, T2, 40, 50 Transistor 1 Silicon substrate 31, 41, 51 Channel parts 32, 42, 52 Gate oxide films 33, 43, 53 Gate electrodes 33a, 33b, 53a, 53b N + regions 34a, 34b Constricted parts 35a, 35b , 45a, 45b, 55a, 55b
Contact regions 36, 46, 56 Source regions 37, 47, 57 Drain regions 38, 58, 59 Resist

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 閾値電圧が異なる電界効果型の第1及び
第2のトランジスタの閾値電圧差に基づいて基準電圧を
発生する基準電圧発生回路において、 前記第1及び第2のトランジスタは、チャネル部分の不
純物濃度が等しく、ゲート電極の不純物の伝導型が同一
であり、かつ該ゲート電極の不純物濃度が異なることを
特徴とする基準電圧発生回路。
1. A reference voltage generating circuit for generating a reference voltage based on a threshold voltage difference between field effect type first and second transistors having different threshold voltages, wherein the first and second transistors are channel portions. The reference voltage generating circuit is characterized in that the gate electrodes have the same impurity concentration, the gate electrodes have the same conductivity type, and the gate electrodes have different impurity concentrations.
【請求項2】 閾値電圧が異なる電界効果型の第1及び
第2のトランジスタの閾値電圧差に基づいて基準電圧を
発生する基準電圧発生回路において、 前記第1及び第2のトランジスタは、チャネル部分の不
純物濃度が半導体基板の不純物濃度に等しく、ゲート電
極の不純物の伝導型が同一であり、かつ該ゲート電極の
不純物濃度が異なることを特徴とする基準電圧発生回
路。
2. A reference voltage generation circuit for generating a reference voltage based on a threshold voltage difference between field effect type first and second transistors having different threshold voltages, wherein the first and second transistors are channel portions. The reference voltage generating circuit is characterized in that the impurity concentration of is equal to that of the semiconductor substrate, the conductivity types of impurities of the gate electrode are the same, and the impurity concentration of the gate electrode is different.
【請求項3】 前記第1のトランジスタのゲート電極の
不純物濃度は、該ゲート電極がほぼ金属と同様の導電性
を生ずるように10+19 /cm3 以上に設定し、 前記第2のトランジスタのゲート電極の不純物濃度は、
該ゲート電極がほぼ半導体と同様の導電性を生ずるよう
に10+16 /cm3 以下に設定したことを特徴とする請
求項1または2記載の基準電圧発生回路。
3. The impurity concentration of the gate electrode of the first transistor is set to 10 +19 / cm 3 or more so that the gate electrode has conductivity similar to that of a metal, and the impurity concentration of the second transistor is The impurity concentration of the gate electrode is
3. The reference voltage generating circuit according to claim 1, wherein the gate electrode is set to 10 +16 / cm 3 or less so that the gate electrode has conductivity similar to that of a semiconductor.
【請求項4】 閾値電圧が異なる電界効果型の第1及び
第2のトランジスタの閾値電圧差に基づいて基準電圧を
発生する基準電圧発生回路において、 前記第1及び第2のトランジスタは、チャネル部分の不
純物濃度が半導体基板の不純物濃度に等しく、ゲート電
極の不純物の伝導型が異なり、かつこれらのゲート電極
がほぼ金属と同様の導電性を生ずるように、その不純物
濃度を10+19/cm3 以上に設定したことを特徴とす
る基準電圧発生回路。
4. A reference voltage generating circuit for generating a reference voltage based on a threshold voltage difference between field effect type first and second transistors having different threshold voltages, wherein the first and second transistors are channel portions. Has an impurity concentration of 10 +19 / cm 3 so that the impurity concentration of the semiconductor substrate is equal to that of the semiconductor substrate, the conductivity types of the impurities of the gate electrodes are different, and these gate electrodes have almost the same conductivity as metal. A reference voltage generating circuit characterized by being set as described above.
【請求項5】 閾値電圧が異なる電界効果型の第1及び
第2のトランジスタの閾値電圧差に基づいて基準電圧を
発生する基準電圧発生回路の製造方法において、 前記第2のトランジスタのゲート電極をレジストでマス
クし、前記第1のトランジスタのゲート電極に、ソース
領域及びドレイン領域と同じ面密度で不純物イオンを注
入する工程を行うことを特徴とする基準電圧発生回路の
製造方法。
5. A method of manufacturing a reference voltage generating circuit for generating a reference voltage based on a threshold voltage difference between field effect type first and second transistors having different threshold voltages, wherein a gate electrode of the second transistor is provided. A method of manufacturing a reference voltage generating circuit, comprising the step of masking with a resist and implanting impurity ions into the gate electrode of the first transistor at the same areal density as the source region and the drain region.
【請求項6】 閾値電圧が異なる電界効果型の第1及び
第2のトランジスタの閾値電圧差に基づいて基準電圧を
発生する基準電圧発生回路の製造方法において、 前記第2のトランジスタのゲート電極上に、このゲート
電極のゲート長よりも短い幅の第1マスクを形成し、前
記第1のトランジスタのゲート電極に、ソース領域及び
ドレイン領域と同じ面密度で不純物イオンを注入する工
程と、 前記第1のトランジスタのゲート電極のゲート長よりも
短い幅の開口部を有し、該開口部より該第1のトランジ
スタのゲート電極の上面が露出する第2マスクを形成し
た後、前記第2のトランジスタのゲート電極に、該第1
のトランジスタのゲート電極とは異なる伝導型の不純物
イオンを注入する工程とを、 行うことを特徴とする基準電圧発生回路の製造方法。
6. A method of manufacturing a reference voltage generating circuit, which generates a reference voltage based on a threshold voltage difference between field effect type first and second transistors having different threshold voltages, wherein a gate electrode of the second transistor is provided. And forming a first mask having a width shorter than the gate length of the gate electrode, and implanting impurity ions into the gate electrode of the first transistor at the same areal density as the source region and the drain region. A second mask having an opening having a width shorter than the gate length of the gate electrode of the first transistor, and exposing the upper surface of the gate electrode of the first transistor through the opening; The gate electrode of the first
And a step of implanting impurity ions of a conductivity type different from that of the gate electrode of the transistor.
【請求項7】 前記第2のトランジスタのゲート電極と
該ゲート電極に金属配線を行うためのコンタクト領域と
の間に幅の狭いくびれ部を設けると共に、 前記レジストは、前記第2のトランジスタのゲート電極
のゲート長よりも光リソグラフィの位置合わせ余裕の寸
法の2倍だけ小さい寸法に形成したことを特徴とする請
求項5または6記載の基準電圧発生回路の製造方法。
7. A constricted part having a narrow width is provided between the gate electrode of the second transistor and a contact region for forming a metal wiring on the gate electrode, and the resist is the gate of the second transistor. 7. The method of manufacturing a reference voltage generating circuit according to claim 5, wherein the reference voltage generating circuit is formed to have a size smaller than the gate length of the electrode by twice the size of the alignment margin of photolithography.
【請求項8】 第1導電型の半導体基板に形成される第
2導電型からなるソース領域及びドレイン領域と、前記
ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記半導体基板
に形成される第1導電型のチャネル領域と、前記チャネ
ル領域上に形成されるゲート電極とをそれぞれ有する第
1及び第2トランジスタから構成され、前記第1及び第
2トランジスタの閾値電圧差に基づいて基準電圧を発生
する半導体装置において、 前記第1及び第2トランジスタのチャネル領域の不純物
濃度はほぼ同一であり、 前記第1及び第2トランジスタのゲート電極は共に、半
導体材料で構成され、かつ、第2導電型であって、か
つ、該第1トランジスタのゲート電極の不純物濃度は該
第2トランジスタのゲート電極の不純物濃度よりも高い
ことを特徴とする半導体装置。
8. A first conductivity type formed on the semiconductor substrate between the source region and the drain region, and a second conductivity type source region and a drain region formed on the first conductivity type semiconductor substrate. Type channel region and a gate electrode formed on the channel region, respectively, and a semiconductor that generates a reference voltage based on a threshold voltage difference between the first and second transistors. In the device, the impurity concentrations of the channel regions of the first and second transistors are substantially the same, and the gate electrodes of the first and second transistors are both made of a semiconductor material and of the second conductivity type. And the impurity concentration of the gate electrode of the first transistor is higher than the impurity concentration of the gate electrode of the second transistor. Location.
【請求項9】 請求項8記載の半導体装置において、 前記チャネル領域の不純物濃度は、前記半導体基板の不
純物濃度とほぼ同一であることを特徴とする半導体装
置。
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the impurity concentration of the channel region is substantially the same as the impurity concentration of the semiconductor substrate.
【請求項10】 請求項8記載の半導体装置において、 前記第1トランジスタのゲート電極の不純物濃度は、こ
のゲート電極が金属とほぼ同様の導電性を示す程度であ
り、かつ、前記第2トランジスタのゲート電極の不純物
濃度は、このゲート電極が半導体とほぼ同様の導電性を
示す程度であることを特徴とする半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 8, wherein the impurity concentration of the gate electrode of the first transistor is such that the gate electrode exhibits substantially the same conductivity as a metal, and A semiconductor device characterized in that the impurity concentration of the gate electrode is such that the gate electrode exhibits substantially the same conductivity as a semiconductor.
【請求項11】 請求項10記載の半導体装置におい
て、 前記第1トランジスタのゲート電極の不純物濃度はほぼ
10+19 /cm3 以上であり、前記第2トランジスタの
ゲート電極の不純物濃度はほぼ10+16 /cm 3 以下で
あることを特徴とする半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 10.
hand, The impurity concentration of the gate electrode of the first transistor is almost
10+19/ Cm3And above, the second transistor
The impurity concentration of the gate electrode is about 10+16/ Cm 3Below
There is a semiconductor device.
【請求項12】 第1導電型の半導体基板に形成される
第2導電型からなるソース領域及びドレイン領域と、前
記ソース領域と前記ドレイン領域との間の前記半導体基
板に形成される第1導電型のチャネル領域と、前記チャ
ネル領域上に形成されるゲート電極とをそれぞれ有する
第1及び第2トランジスタから構成され、前記第1及び
第2トランジスタの閾値電圧差に基づいて基準電圧を発
生する半導体装置において、 前記第1及び第2トランジスタのチャネル領域の不純物
濃度はほぼ同一であり、 前記第1及び第2トランジスタのゲート電極は半導体材
料で構成され、かつ、該第1トランジスタのゲート電極
は第1導電型であり、該第2トランジスタのゲート電極
は第2導電型であって、該第1及び第2トランジスタの
ゲート電極は金属とほぼ同様の導電性を示す程度の不純
物濃度を有することを特徴とする半導体装置。
12. A source region and a drain region of a second conductivity type formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type, and a first conductivity formed on the semiconductor substrate between the source region and the drain region. Type channel region and a gate electrode formed on the channel region, respectively, and a semiconductor that generates a reference voltage based on a threshold voltage difference between the first and second transistors. In the device, the channel regions of the first and second transistors have substantially the same impurity concentration, the gate electrodes of the first and second transistors are made of a semiconductor material, and the gate electrodes of the first transistors are One conductivity type, the gate electrode of the second transistor is of the second conductivity type, and the gate electrodes of the first and second transistors are made of metal. Wherein a has an impurity concentration enough to exhibit similar conductive crucible.
【請求項13】 請求項12記載の半導体装置におい
て、 前記チャネル領域の不純物濃度は、前記半導体基板の不
純物濃度とほぼ同一であることを特徴とする半導体装
置。
13. The semiconductor device according to claim 12, wherein the impurity concentration of the channel region is substantially the same as the impurity concentration of the semiconductor substrate.
【請求項14】 請求項12記載の半導体装置におい
て、 前記ゲート電極の不純物濃度はほぼ10+19 /cm3
上であることを特徴とする半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 12, wherein the impurity concentration of the gate electrode is approximately 10 +19 / cm 3 or more.
【請求項15】 第1導電型の領域を有する半導体基板
を準備すると共に、該第1導電型の領域を第1及び第2
の領域に分離する工程と、 前記半導体基板上に導電膜を形成し、該導電膜をパター
ニングすることで、前記第1の領域上に第1ゲート電極
を、前記第2の領域上に第2ゲート電極をそれぞれ形成
する工程と、 前記第2ゲート電極上にマスクを形成する工程と、 前記マスクと前記第1ゲート電極とをマスクとして、該
第1ゲート電極及び前記第1及び第2の領域に第2導電
型の不純物を注入し、前記第2ゲート電極の不純物濃度
よりも高い不純物濃度を有する該第1ゲート電極と、該
第1及び第2の領域にソース領域及びドレイン領域とを
形成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。
15. A semiconductor substrate having a first conductivity type region is prepared, and the first conductivity type region is formed into first and second regions.
And a conductive film is formed on the semiconductor substrate, and the conductive film is patterned to form a first gate electrode on the first region and a second gate electrode on the second region. Forming a gate electrode respectively, forming a mask on the second gate electrode, using the mask and the first gate electrode as a mask, the first gate electrode and the first and second regions An impurity of a second conductivity type is implanted into the first gate electrode to form a first gate electrode having an impurity concentration higher than that of the second gate electrode, and a source region and a drain region in the first and second regions. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項16】 請求項15記載の半導体装置の製造方
法において、 前記マスクは、前記第2ゲート電極のゲート長方向の幅
よりも短い幅を有しており、 前記導電膜をパターニングする工程は、前記第1ゲート
電極を形成すると共に、前記第2ゲート電極と、該第2
ゲート電極に電位を与える配線が接続されるコンタクト
領域と、該コンタクト領域と該第2ゲート電極とを接続
し、かつ、前記マスクのゲート長方向の幅よりも短い幅
の接続部とを形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein the mask has a width shorter than a width of the second gate electrode in the gate length direction, and the step of patterning the conductive film is performed. Forming the first gate electrode, the second gate electrode and the second gate electrode
A contact region to which a wiring for applying a potential to the gate electrode is connected, and a connection portion connecting the contact region and the second gate electrode and having a width shorter than the width of the mask in the gate length direction are formed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項17】 請求項15記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第1ゲート電極、前記第1及び第2の領域に行う不
純物注入は、該第1ゲート電極が金属とほぼ同様の導電
性を示す程度の不純物濃度で行うことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein the impurity implantation into the first gate electrode and the first and second regions is performed so that the first gate electrode has substantially the same conductivity as a metal. The method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the impurity concentration is such that
【請求項18】 請求項17記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第1ゲート電極、前記第1及び第2の領域に不純物
注入を行う際の不純物濃度は、ほぼ10+19 /cm3
上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the impurity concentration when implanting impurities into the first gate electrode and the first and second regions is approximately 10 +19 / cm 3 or more. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項19】 第1導電型の領域を有する半導体基板
を準備すると共に、該第1導電型の領域を第1及び第2
の領域に分離する工程と、 前記半導体基板上に導電膜を形成し、該導電膜をパター
ニングすることで、前記第1の領域上に第1ゲート電極
を、前記第2の領域上に第2ゲート電極をそれぞれ形成
する工程と、 前記第1ゲート電極上に第1マスクを形成する工程と、 前記第1マスクと前記第2ゲート電極とをマスクとし
て、該第2ゲート電極及び前記第1及び第2の領域に、
該第2ゲート電極が金属とほぼ同様の導電性を示す程度
の不純物濃度で第2導電型の不純物を注入し、該第1及
び第2の領域にソース領域及びドレイン領域をそれぞれ
形成する工程と、 前記第1ゲート電極のゲート長方向の幅よりも短い幅の
開口部であって、該開口部より該第1ゲート電極の上面
が露出する第2マスクを前記半導体基板上に形成する工
程と、 前記第2マスクをマスクとして、前記第1ゲート電極
に、該第1ゲート電極が金属とほぼ同様の導電性を示す
程度の不純物濃度で第1導電型の不純物を注入する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
19. A semiconductor substrate having a region of the first conductivity type is prepared, and the regions of the first conductivity type are formed into first and second regions.
And a conductive film is formed on the semiconductor substrate, and the conductive film is patterned to form a first gate electrode on the first region and a second gate electrode on the second region. Forming a gate electrode, forming a first mask on the first gate electrode, and using the first mask and the second gate electrode as masks, the second gate electrode and the first and second gate electrodes, respectively. In the second area,
A step of implanting a second conductivity type impurity at an impurity concentration such that the second gate electrode exhibits substantially the same conductivity as a metal, and forming a source region and a drain region in the first and second regions, respectively. Forming a second mask on the semiconductor substrate, the second mask having an opening having a width shorter than a width of the first gate electrode in the gate length direction and exposing an upper surface of the first gate electrode through the opening. And, using the second mask as a mask, implanting an impurity of the first conductivity type into the first gate electrode at an impurity concentration such that the first gate electrode exhibits substantially the same conductivity as a metal. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項20】 請求項19記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第1ゲート電極が金属と同様の導電性を示す程度の
不純物濃度は、ほぼ10+19 /cm3 以上であることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
20. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein an impurity concentration at which the first gate electrode exhibits conductivity similar to that of a metal is approximately 10 +19 / cm 3 or more. And a method for manufacturing a semiconductor device.
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