JP2003282716A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2003282716A
JP2003282716A JP2002083147A JP2002083147A JP2003282716A JP 2003282716 A JP2003282716 A JP 2003282716A JP 2002083147 A JP2002083147 A JP 2002083147A JP 2002083147 A JP2002083147 A JP 2002083147A JP 2003282716 A JP2003282716 A JP 2003282716A
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resistance
semiconductor device
metal wiring
resistance region
area
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Tadayuki Habasaki
唯之 幅崎
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Renesas Micro Systems Co Ltd
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Renesas Micro Systems Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体抵抗を抵抗の温度特性や電圧依存性を維
持しながら、抵抗領域の面積を小さくでき、かつ抵抗の
相対精度の悪化を防止する。 【解決手段】P型又はN型半導体で形成した抵抗領域1
の上を、絶縁層4を介してフローティング電位の金属配
線2で覆ったことを特徴とし、その金属配線2が抵抗領
域1の上を覆う割合によってその抵抗値を調整し、抵抗
領域2上の絶縁層4を介した金属配線2は、前記抵抗領
域1を覆う面積を変える(大きくする)ことにより、そ
の抵抗値を変える(大きくする)ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に抵抗領域の面積を小さくした半導体装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置に使用する抵抗値は、
低消費電力化のために、その抵抗値が大きくなる傾向に
ある。このため半導体装置に占める抵抗の面積が大きく
なり、LSIのチップサイズの縮小が困難になってきて
いる。
【0003】この抵抗の面積を小さくするため、従来は
抵抗の層抵抗値を大きくしていたが、この層抵抗値を大
きくするためには、P型拡散で形成した抵抗領域の不純
物濃度を低くしなくてはならなかった。
【0004】このような抵抗領域の構成においては、抵
抗領域の不純物濃度を低し、層抵抗値を大きくしていた
ので、図6,7のグラフに示すように温度係数の問題が
あった。すなわち、図6のように、例えば層抵抗値を1
000Ω/□から1500Ω/□に変えると、その温度
係数が1500PPM/°Cから2500PPM/°C
と大きくなる。また、図7のように、層抵抗値を100
0Ω/□から1500Ω/□に変えると、その電圧依存
性が0.6%/Vから0.9%/Vと大きくなってしま
い、所定の抵抗温度特性が得られなくなる。
【0005】一方、従来の半導体装置における抵抗の構
成は、図8、図9(a)(b)の平面図およびそのB―
B’,C―C’断面図に示される。すなわち、所定長さ
L1〜L4を有する抵抗領域1bがその両端にコンタク
ト6をもっている。これら抵抗領域1bの長さがL1〜
L4と異なることにより、抵抗値を変えていた。すなわ
ち、相対精度の必要な抵抗1で、それぞれの抵抗値が
1:n(nは自然数)となるような組み合わせに長さを
変えていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体装置では、不純物濃度を低し、層抵抗値を大
きくしていたため、図6、7に示すように、温度係数が
悪化し、電圧依存性も大きくなる。このため、抵抗の専
有面積は減少するが、抵抗の特性に関し、十分とは言え
ないという問題が発生する。
【0007】また、図8、図9に示すように、それぞれ
の抵抗の長さL1〜L4がバラバラになっていたが、抵
抗領域1bと金属配線とを接触させるための、絶縁膜4
に開けていたコンタクト6も、そのの大きさにバラツキ
(ΔL)がある。従って、各抵抗領域1bのコンタクト
6間の長さL1〜L4が、L1±ΔL、L2±ΔL、L
3±ΔL、L4±ΔLと変動することになり、各抵抗の
相対精度が悪化するという不具合があった。
【0008】本発明の目的は、半導体抵抗を抵抗の温度
特性や電圧依存性を維持しながら、抵抗領域の面積を小
さくでき、かつ抵抗の相対精度の悪化を防止した半導体
装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の構
成は、P型又はN型半導体で形成した抵抗領域の上を、
絶縁層を介してフローティング電位の金属配線で覆った
ことを特徴とし、また抵抗領域が、半導体基板の上部に
形成され、この半導体基板上に絶縁層が形成されること
ができる。
【0010】また、本発明の他の半導体装置の構成は、
ポリシリコン抵抗領域の上を、絶縁層を介してフローテ
ィング電位の金属配線で覆ったことを特徴とし、その抵
抗領域が、第1の絶縁層上に設けられ、この第1の絶縁
層上のポリシリコン抵抗領域を介して、第2の絶縁層が
形成されることができ、また、抵抗領域上の絶縁層を介
した金属配線は、前記抵抗領域を覆う面積を変えること
により、その抵抗値を変えるようにできる。
【0011】さらに、本発明において、金属配線が抵抗
領域を覆う面積を大きくした時、その抵抗領域の抵抗値
を大きくしたP型又はN型半導体で形成した抵抗の上を
フローティング電位の金属配線で覆ったことを特徴とす
る。
【0012】本発明の半導体装置によれば、抵抗をフロ
ーティング電位の金属配線覆うにより、抵抗値が最大約
10%大きくなり、従って抵抗の面積を約10%小さく
することができる。この目的のために、通常抵抗の層抵
抗値を大きくしていたが、層抵抗値を大きくするためP
型拡散で形成した抵抗領域の不純物濃度を低くすること
出来る。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面によ
り詳細に説明する。図1(a)(b)は本発明の一実施
形態として半導体装置の平面図およびそのA−A線沿っ
た断面図である。図1を参照すると、N基板3にはP型
拡散で形成した拡散抵抗領域1が形成されている。この
抵抗領域1の上には、絶縁膜4が設けられ、その上にフ
ローティング電位の金属配線2が設けられているもので
ある。この抵抗領域1の一部には、金属配線2で覆われ
ていない抵抗領域1aを有している。
【0014】本発明の発明者は、このフローティング電
位の金属配線2は、抵抗領域1を覆う面積の比率が大き
くなると抵抗値も大きくなることを発見した。すなわ
ち、図2のグラフに示すように、抵抗領域1を覆う面積
の比率が大きくなると抵抗値も大きくなり、最も多く金
属配線2で覆っているもの(90%)は、全く覆ってい
ないものに対し約10%程度抵抗値を大きくできるとい
う役目があることが分かった。従って、抵抗1の上を覆
うようにフローティング電位の金属配線2を設けること
により、抵抗値が約10%大きくなり、抵抗領域の面積
を約10%小さくできるという効果が得られる。この抵
抗値が大きくなる原因としては、当初抵抗上の配線の電
位で変動すると考えて いたが、TEGを試作し、配線
の電位を任意に変えても抵抗値の変化は発生しなかっ
た。 また、水素アロイの利き方が違うのではないかと
いう説もあったが、追加アロイを行 っても抵抗値の変
化量は変わらなかったので、違うと思われる。 従っ
て、配線が抵抗上にあることによる応力の変化によって
起こっているのではないかと考えられる。
【0015】図2では、抵抗領域1の抵抗幅:6μm、
抵抗長:31μm、拡散層抵抗:1KΩ/□、 拡散深
さ:0.45μm、絶縁膜4:SiO2+Si34…70n
m+150nm、N型基盤比抵抗:1Ω・cm、金属配
線層間膜:窒化膜…1μm、金属配線:Al…0.8μ
mとなっている。すなわち、金属配線2のオーバラップ
量が0から90%変ると、抵抗値が5.2kΩから5.
7kΩと0.5kΩ変えることが出来ることを示してい
る。
【0016】この半導体装置では、抵抗領域1の上を覆
うように金属配線2を配置することで、図2の特性図に
示すように、抵抗領域1の抵抗値を10%大きくするこ
とができ、抵抗の占める面積を約10%小さく出来る。
しかも、不純物濃度を低くする必要が無いので温度係
数、電圧依存性、バラツキ等を悪化させることがないと
いう効果が得られる。
【0017】また、この半導体装置は抵抗領域1の上
に、通常の半導体装置の製造工程で形成される金属配線
2を配置しているので、新たにこの実施形態のために工
程を追加する必要が無いという利点が得られる。
【0018】なお、この実施形態において、P型拡散で
形成した抵抗領域1はN型拡散としてもよい。また本実
施形態では、本発明をP型又は、N型拡散で形成した抵
抗に適応したが、ポリシリコンで形成した抵抗について
も適用することができる。その構成を、本発明の第3の
実施形態として、図3の断面図に示す。図3において
は、N型ポリシリコンで形成したポリシリ抵抗領域5の
上にフローティング電位の金属配線2が設けられてい
る。すはわち、N基板3上の第1の絶縁層4を介してポ
リシリ抵抗領域5が設けられ、このポリシリ抵抗領域5
上に、第2の絶縁層4aが形成されたものである。
【0019】従って、このポリシリ抵抗領域5では、上
記拡散抵抗1の場合と同様に、図4のグラフに示すよう
な特性を得ている。すなわち、図4に示すすように、最
も多く金属配線2で覆っている物(90%)は、全く覆
っていない物に対し約12%抵抗値が大きくなり、ポリ
シリ抵抗領域5の占める面積を約12%小さくできると
いう効果が得られる。
【0020】なお、図4では、ポリシリ抵抗領域5の抵
抗幅:6μm、抵抗長:39μm、ポリシリ層抵抗:2
KΩ/□、ポリシリ厚:0.15μm、絶縁膜4:SiO
2+Si34…70nm+150nm、N型基盤比抵抗:
1Ω・cm、ポリシリ抵抗上絶縁膜:SiO2…0.5μ
m、金属配線層間膜:窒化膜…1μm、金属配線:Al
…0.8μmとなっている。なお、この構成において、
N型ポリシリ抵抗領域5はP型ポリシリ抵抗としてもよ
い。
【0021】これら記各実施形態において、複数の抵抗
同士の抵抗値の相対的な誤差(相対精度)を向上させる
ために、この半導体装置で構成することができる。その
ため本発明の第3の実施形態として図5の平面図を示
す。
【0022】この構成では、相対精度が必要な抵抗の上
に金属配線2aで覆い、その覆う面積をそれぞれの抵抗
1で変えている。本実施形態では、図2に示すように、
抵抗領域1を覆う金属配線2aの面積を変えることによ
り抵抗値が変化するので、同じ長さの抵抗を使用して、
それぞれの抵抗値を実現できるように金属配線2aの抵
抗を覆う面積を変えて抵抗を形成できる。
【0023】従って、同じ長さの抵抗を使用するので、
相対精度を必要とする、抵抗値が整数倍でなくても高い
相対精度が実現出来ることとなり、本発明の目的が達成
されると共に、抵抗値の微調整が必要になった場合、抵
抗を覆う金属配線2の面積を変えるだけで、抵抗値を微
調整できるので、レチクルは金属配線2のみを変更する
だけで良くなる。従って、LSIの製造工程も金属配線
2の工程から進めることができ、レチクルの製作費用、
LSIの製造日数が減少とするという相乗的(格別)な
効果を奏する。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の抵抗同士の抵抗値の相対的な誤差(相対精度)を
低下(向上)させることができ、さらに、抵抗値の微調
整が必要になった場合にも、抵抗を覆う金属配線の面積
を変えるだけで微調整が出来、また金属配線のレチクル
を変えるだけで抵抗値を微調整できるので、レチクルの
製作費用を低減でき、LSIの製造工程も短縮できると
いう効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)は本発明の第1の実施形態を説明
する半導体装置の平面図およびそのA―A’断面図。
【図2】図1の半導体装置の特性を示す抵抗値のグラ
フ。
【図3】本発明の第2の実施形態を説明する半導体装置
の断面図。
【図4】図3の半導体装置の特性を示す抵抗値のグラ
フ。
【図5】本発明の第3の実施形態を説明する半導体装置
の平面図。
【図6】従来例の層抵抗の温度特性を示すグラフ。
【図7】従来例の層抵抗の電圧依存性を示すグラフ。
【図8】従来例の半導体装置の抵抗部分を示す平面図。
【図9】(a)(b)は図6の半導体装置の抵抗部分の
B―B’およびC―C’部分の断面図。
【符号の説明】
1,1a,1b 抵抗領域 2,2a 金属配線 3 N基板 4,4a 絶縁膜 5 ポリシリコン抵抗領域 6 コンタクト

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P型又はN型半導体で形成した抵抗領域
    の上を、絶縁層を介してフローティング電位の金属配線
    で覆ったことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 抵抗領域が、半導体基板の上部に形成さ
    れ、この半導体基板上に絶縁層が形成された請求項1記
    載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 ポリシリコン抵抗領域の上を、絶縁層を
    介してフローティング電位の金属配線で覆ったことを特
    徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 ポリシリコン抵抗領域が、第1の絶縁層
    上に設けられ、この第1の絶縁層上のポリシリコン抵抗
    領域を介して、第2の絶縁層が形成された請求項3記載
    の半導体装置。
  5. 【請求項5】 抵抗領域上の絶縁層を介した金属配線
    は、前記抵抗領域を覆う面積を変えることにより、その
    抵抗値を変えるようにした請求項1,2,3または4記
    載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 金属配線が抵抗領域を覆う面積を大きく
    した時、その抵抗領域の抵抗値を大きくした請求項5記
    載の半導体装置。
JP2002083147A 2002-03-25 2002-03-25 半導体装置 Abandoned JP2003282716A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006269573A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Seiko Instruments Inc 半導体装置
JP2007036124A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Seiko Instruments Inc 半導体装置
JP2010182954A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Seiko Instruments Inc 半導体装置
JP2011176134A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Oki Semiconductor Co Ltd 半導体装置、及びその製造方法

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