JP2007165355A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
MOSトランジスタや多層配線層などを形成する半導体装置の製造工程においては、各種成膜工程およびパターニング工程において、プラズマを用いた処理が行われる。このプラズマ処理により、MOSトランジスタのゲート電極、配線層およびプラグなどの周囲の絶縁層にプラズマによる電荷がチャージされるという現象が起きることがある。配線層やプラグの周囲の絶縁層にプラズマによるマイナス電荷がチャージ(以下「プラズマチャージ」という。)されることにより、これに接続されているゲート電極にチャージされた電荷量に応じた電位差が印加されてしまうこととなる。このことは、ゲート絶縁層を酷使することとなり、ゲート絶縁層の絶縁性の劣化を招くことがある。また、チャージされた電荷が、チャネル部にたまることでしきい値の変動など、MOSトランジスタの特性に影響を及ぼすことがある。このようなプラズマのチャージによるMOSトランジスタの信頼性の低下を抑制するために、特開2004−363254号公報に記載の技術が開示されている。特開2004−363254号公報には、ダミーコンタクトおよび配線を用いてMOSトランジスタにダイオードを接続し、プラズマチャージを逃がしている。
しかしながら、特開2004−363254号公報に記載の技術では、ダミーコンタクトおよび配線は、デバイスを作り終わった後には機能しない部分となる。そのため、面積効率が悪い半導体装置となってしまう。 However, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-363254, the dummy contact and the wiring are portions that do not function after the device is manufactured. Therefore, it becomes a semiconductor device with poor area efficiency.
本発明の目的は、プラズマチャージによる影響を抑制することによる信頼性の向上、かつ、微細化が図られた半導体装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device that is improved in reliability and miniaturized by suppressing the influence of plasma charging.
(1)本発明にかかる半導体装置は、
第1導電型の半導体層と、
前記半導体層に設けられた分離絶縁層により特定された第1領域および第2領域と、
前記第2領域に設けられたゲート絶縁層と、
前記第1領域および前記第2領域の上方に設けられた連続したゲート電極と、
前記第2領域に設けられた前記ゲート電極を挟む不純物領域と、を含み、
少なくとも前記第1領域の上方に位置する前記ゲート電極は、第2導電型の半導体部である。
(1) A semiconductor device according to the present invention includes:
A first conductivity type semiconductor layer;
A first region and a second region specified by an isolation insulating layer provided in the semiconductor layer;
A gate insulating layer provided in the second region;
A continuous gate electrode provided above the first region and the second region;
An impurity region sandwiching the gate electrode provided in the second region,
The gate electrode located at least above the first region is a second conductivity type semiconductor portion.
本発明によれば、第1領域には、第1導電型の半導体層と第2導電型の半導体部とからなるダイオードが設けられ、第2領域にはMISトランジスタが設けられている。ダイオードと、MISトランジスタとは、ゲート電極を共通にすることで電気的に接続されている。そのため、プラズマプロセスによりチャージされる電荷をダイオードを介して接地されている半導体層(基板)に逃がすことができる。その結果、ゲート電極に電位差が生じ、ゲート絶縁層の膜質の劣化や絶縁破壊などが起こることが抑制され、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, a diode composed of a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor portion is provided in the first region, and a MIS transistor is provided in the second region. The diode and the MIS transistor are electrically connected by using a common gate electrode. Therefore, the charge charged by the plasma process can be released to the grounded semiconductor layer (substrate) through the diode. As a result, a potential difference is generated in the gate electrode, deterioration of the film quality of the gate insulating layer, dielectric breakdown, and the like are suppressed, and a highly reliable semiconductor device can be provided.
なお、本発明において、特定のA層(以下、「A層」という。)の上方に設けられた特定のB層(以下、「B層」という。)というとき、A層の上に直接B層が設けられた場合と、A層の上に他の層を介してB層が設けられた場合とを含む意味である。 In the present invention, when a specific B layer (hereinafter referred to as “B layer”) provided above a specific A layer (hereinafter referred to as “A layer”) is referred to as “B” directly on the A layer. This includes the case where the layer is provided and the case where the B layer is provided on the A layer via another layer.
また、本発明にかかる半導体装置は、さらに、下記の態様をとることができる。 Further, the semiconductor device according to the present invention can further take the following aspects.
(2)本発明にかかる半導体装置において、
前記ゲート電極は、不純物が導入された多結晶シリコン層であることができる。
(2) In the semiconductor device according to the present invention,
The gate electrode may be a polycrystalline silicon layer doped with impurities.
(3)本発明にかかる半導体装置において、
前記第1領域および第2領域は、前記半導体層に設けられた、第2導電型のウェルに内包されていることができる。
(3) In the semiconductor device according to the present invention,
The first region and the second region may be included in a second conductivity type well provided in the semiconductor layer.
(4)本発明にかかる半導体装置において、
前記第1領域に位置する前記多結晶シリコン層は、第2導電型であり、
前記第2領域に位置する前記多結晶シリコン層は、第1導電型であることができる。
(4) In the semiconductor device according to the present invention,
The polycrystalline silicon layer located in the first region is of a second conductivity type;
The polycrystalline silicon layer located in the second region may be of a first conductivity type.
(5)本発明にかかる半導体装置において、
前記多結晶シリコン層の上には、シリサイド層が設けられていることができる。
(5) In the semiconductor device according to the present invention,
A silicide layer may be provided on the polycrystalline silicon layer.
この態様によれば、第1領域と第2領域とに導電型の異なる多結晶シリコン層が形成されている場合であっても、電気的な接続を確実に図ることができる。 According to this aspect, even when a polycrystalline silicon layer having different conductivity types is formed in the first region and the second region, electrical connection can be reliably achieved.
(6)本発明にかかる半導体装置は、
MISとランジスタと、該MISトランジスタと接続されたダイオードとを含み、
前記MISトランジスタは、
前記半導体層に設けられたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上方に設けられたゲート電極と、
前記半導体層に設けられたソース領域およびドレイン領域と、を含み、
前記ダイオードは、
前記半導体層の一部である第1導電型の第1半導体部と、
前記半導体層の上に設けられた第2導電型の第2半導体部と、を含み
前記第2半導体部は、前記ゲート電極と連続する層であることができる。
(6) A semiconductor device according to the present invention includes:
A MIS, a transistor, and a diode connected to the MIS transistor;
The MIS transistor is
A gate insulating layer provided in the semiconductor layer;
A gate electrode provided above the gate insulating layer;
A source region and a drain region provided in the semiconductor layer,
The diode is
A first semiconductor portion of a first conductivity type that is part of the semiconductor layer;
A second conductive type second semiconductor part provided on the semiconductor layer, wherein the second semiconductor part may be a layer continuous with the gate electrode.
本発明にかかる半導体装置は、ダイオードが接続されたMISトランジスタを含む。MISトランジスタとダイオードとは、MISトランジスタのゲート電極と連続する層で電気的に接続されている。そのため、ダイオードを介してプラズマチャージによる電荷を逃がすことができる。その結果、プラズマチャージによるゲート絶縁層の劣化を抑制することができ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。 The semiconductor device according to the present invention includes a MIS transistor to which a diode is connected. The MIS transistor and the diode are electrically connected in a layer continuous with the gate electrode of the MIS transistor. For this reason, it is possible to release electric charges due to plasma charge through the diode. As a result, deterioration of the gate insulating layer due to plasma charge can be suppressed, and a highly reliable semiconductor device can be provided.
(7)本発明にかかる半導体装置は、
MISトランジスタと該MISトランジスタと接続されたダイオードとを含む素子が複数配列され、
前記素子は、
半導体層に設けられた分離絶縁層により特定された第1領域および第2領域と、
前記第1領域に設けられ、前記半導体層の一部である第1導電型半導体部と、前記半導体層の上に設けられた第2導電型半導体部とからなるダイオードと、
前記第2領域に設けられ、前記第2導電型半導体部と連続した層からなるゲート電極を有するMISトランジスタと、を含み、
前記複数の前記素子間において、隣り合う前記第1領域の間に設けられたP型不純物領域と、
前記P型不純物領域の上方に設けられたプラグと、
複数の前記プラグの上方に設けられた配線層と、を含み、
前記配線層は連続した層であることができる。
(7) A semiconductor device according to the present invention includes:
A plurality of elements including a MIS transistor and a diode connected to the MIS transistor are arranged,
The element is
A first region and a second region specified by an isolation insulating layer provided in the semiconductor layer;
A diode comprising a first conductivity type semiconductor part that is provided in the first region and is part of the semiconductor layer; and a second conductivity type semiconductor part provided on the semiconductor layer;
A MIS transistor provided in the second region and having a gate electrode made of a layer continuous with the second conductivity type semiconductor part,
A P-type impurity region provided between the adjacent first regions between the plurality of the elements;
A plug provided above the P-type impurity region;
A wiring layer provided above the plurality of plugs,
The wiring layer may be a continuous layer.
本発明にかかる半導体装置によれば、ダイオードが接続されたMISトランジスタが複数配列されている。ダイオードの相互間にP型不純物領域が設けられ、そのP型不純物領域の相互間には、接地電位に接続される配線層が接続されている。そのため、プラズマチャージによる電荷を逃がす経路をさらに増やすことができる。その結果、信頼性が向上した半導体装置を提供することができる。また、半導体装置を使用する段階では、配線層をウェルの電位を固定するための配線として用いることができる。そのため、別途にウェルの電位固定のための配線を設ける必要がない。その結果、微細化が図られた半導体装置を提供することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, a plurality of MIS transistors connected with diodes are arranged. A P-type impurity region is provided between the diodes, and a wiring layer connected to the ground potential is connected between the P-type impurity regions. Therefore, it is possible to further increase the number of paths for releasing the charge due to the plasma charge. As a result, a semiconductor device with improved reliability can be provided. In the stage where the semiconductor device is used, the wiring layer can be used as wiring for fixing the potential of the well. For this reason, it is not necessary to separately provide wiring for fixing the potential of the well. As a result, a miniaturized semiconductor device can be provided.
(8)本発明にかかる半導体装置は、
半導体層と、
前記半導体層に設けられた第1領域、第2領域および第3領域と、
前記第1領域に設けられたダイオードと、
前記第2領域に設けられた第1導電型チャネルの第1MISトランジスタと、
前記第3領域に設けられた第2導電型チャネルの第2MISトランジスタと、を含み、
前記ダイオードは、
前記半導体層の一部である第1導電型半導体部と、
前記半導体層の上に設けられた第2導電半導体部と、を含み
前記第1MISトランジスタの第1ゲート電極と、前記第2MISトランジスタの第2ゲート電極と、前記第2導電型半導体部とは連続する層である。
(8) A semiconductor device according to the present invention includes:
A semiconductor layer;
A first region, a second region, and a third region provided in the semiconductor layer;
A diode provided in the first region;
A first MIS transistor of a first conductivity type channel provided in the second region;
A second MIS transistor of a second conductivity type channel provided in the third region,
The diode is
A first conductivity type semiconductor part which is a part of the semiconductor layer;
A second conductive semiconductor portion provided on the semiconductor layer, wherein the first gate electrode of the first MIS transistor, the second gate electrode of the second MIS transistor, and the second conductive semiconductor portion are continuous. It is a layer to do.
本発明にかかる半導体装置によれば、ダイオードが接続されたCMOSトランジスタを含む。そのため、プラズマチャージによる電荷をダイオードを介して逃がすことができる。その結果、ゲート絶縁層の劣化やしきい値の変動などが抑制され、信頼性が向上した半導体装置を提供することができる。 The semiconductor device according to the present invention includes a CMOS transistor to which a diode is connected. For this reason, the charge due to the plasma charge can be released through the diode. As a result, it is possible to provide a semiconductor device in which deterioration of the gate insulating layer, threshold value fluctuation, and the like are suppressed and reliability is improved.
なお、本発明にかかる半導体装置は、さらに、下記の態様をとることができる。 The semiconductor device according to the present invention can further take the following aspects.
(9)本発明にかかる半導体装置において、
前記第1ゲート電極、第2ゲート電極および前記第2導電型半導体部は、不純物が導入された多結晶シリコン層であることができる。
(9) In the semiconductor device according to the present invention,
The first gate electrode, the second gate electrode, and the second conductivity type semiconductor part may be a polycrystalline silicon layer into which impurities are introduced.
(10)本発明にかかる半導体装置において、
前記第1ゲート電極と、第2ゲート電極および前記第2導電型半導体部とでは、異なる導電型の不純物が導入されており、
前記第1ゲート電極、第2ゲート電極および前記第2半導体部の上方にはシリサイド層が設けられていることができる。
(10) In the semiconductor device according to the present invention,
In the first gate electrode, the second gate electrode, and the second conductivity type semiconductor part, impurities of different conductivity types are introduced,
A silicide layer may be provided above the first gate electrode, the second gate electrode, and the second semiconductor part.
以下、本発明の実施の形態の一例について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1.第1の実施の形態
1.1.半導体装置
第1の実施の形態にかかる半導体装置について、図1を参照しつつ説明する。図1(A)は、本実施の形態にかかる半導体装置を模式的に示す平面図である。図1(B)は、図1(A)のI−I線に沿った断面図である。図1(C)は、図1(A)のII−II線に沿った断面図である。
1. 1. First embodiment 1.1. Semiconductor Device A semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a plan view schematically showing the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line I-I in FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
図1に示すように、第1の実施の形態にかかる半導体装置100は、まず、第1導電型(P型)の半導体層10を有する。本実施の形態では、P型の半導体基板である場合を例として説明する。また、本実施の形態にかかる半導体装置では、P型ウェル12が設けられているが、P型ウェル12は、必ずしも設けられている必要はない。半導体層10内には、分離絶縁層20が設けられている。分離絶縁層20により、第1領域10Aと、第2領域10Bとに分離されている。第2領域10Bには、Nチャネル型MISトランジスタ30が設けられている。第1領域10Aには、ダイオード40が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
図1(B)に示すように、Nチャネル型MISトランジスタ30は、第2領域10Bの上方に設けられたゲート絶縁層32と、ゲート電極34と、不純物領域36とを含む。ゲート絶縁層32は、チャネル領域の上方に設けられている。ゲート電極34は、ゲート絶縁層32の上に設けられている。ゲート電極34としては、たとえば、N型の多結晶シリコン層を用いることができる。不純物領域36は、ソース領域またはドレイン領域となる。不純物領域36は、N型の不純物領域である。本実施の形態にかかる半導体装置では、サイドウォール絶縁層やLDD領域などを図示していないが、これらが設けられていてもよいのは言うまでもない。
As shown in FIG. 1B, the N-
図1(C)に示すように、ダイオード40は、P型の半導体層10と、N型半導体部からなる。N型半導体部は、ゲート電極34と連続した一の導電層である。つまり、ゲート電極34は、第1領域10Aと第2領域10Bとに連続して設けられている。本実施の形態では、ゲート電極34として、N型の不純物が導入された多結晶シリコン層からなる。また、本実施の形態にかかる半導体装置では、第1領域10Aにおいて、ゲート電極34を挟んで、N型不純物領域42が設けられている場合を示す。このN型不純物領域42は、P型ウェル12とN型の多結晶シリコン層からなるゲート電極34との接合によるダイオード40が形成されている限り、必ずしも必要ではない。
As shown in FIG. 1C, the
本実施の形態にかかる半導体装置によれば、第1領域10Aには、P型半導体層10とN型の多結晶シリコン層34(ゲート電極34の一部)とからなるダイオード40が設けられ、第2領域10BにはMISトランジスタ30が設けられている。ダイオード40と、MISトランジスタ30とは、ゲート電極34を共通にすることで電気的に接続されている。そのため、プラズマプロセスによりチャージされる電荷をダイオード40を介して接地されているP型半導体層10に逃がすことができる。その結果、ゲート電極34に電位差が生じ、ゲート絶縁層32の膜質の劣化や絶縁破壊などが起こることが抑制され、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
According to the semiconductor device according to the present embodiment, the
1.2.半導体装置の製造方法
次に、本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について図2ないし図4を参照しつつ説明する。図2ないし図4は、本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す図であり、各図における(A)、(B)および(C)は、図1(A)、図1(B)および図1(C)に対応した図である。
1.2. Semiconductor Device Manufacturing Method Next, a semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4 are diagrams schematically showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment, and (A), (B), and (C) in each figure are shown in FIG. It is a figure corresponding to 1 (B) and FIG.1 (C).
(1)まず、図2(B)および図2(C)に示すように、半導体層10にP型のウェル12を形成する。ウェル12の形成では、所定のパターンのマスク層(図示せず)を形成し、P型の不純物を導入する。マスク層は、ウェル12を形成したい領域に開口を有する。P型の不純物の導入は、たとえば、イオン注入法により行うことができる。必要に応じて、不純物を拡散するための熱処理を施してもよい。
(1) First, as shown in FIGS. 2B and 2C, a P-
ついで、分離絶縁層20を形成する。分離絶縁層20の形成は、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法、セミリセスLOCOS法またはSTI(Shallow Trench Isolation)法により形成することができる。以上の工程により、図2に示すように、第1領域10Aおよび第2領域10Bが形成される。なお、ウェル12と分離絶縁層20の形成順序は、特に制限されず、上述の製造方法と逆の順序であってもよい。
Next, the
(2)次に、図3に示すように、ゲート絶縁層32となる絶縁層32aを形成する。絶縁層32aとしては、酸化シリコン層を形成することができる。絶縁層32aは、たとえば、熱酸化法などにより形成することができる。ついで、図3に示すように、第1領域10Aの絶縁層32aを除去する。このように絶縁層32aを除去することで、P型ウェル12とN型多結晶シリコン層からなるダイオードを形成することができる。この工程では、第1領域10Aの上方に開口を有するマスク層(図示せず)を形成した後、たとえば、希フッ酸などによるウェットエッチングにより行うことができる。これにより、少なくとも第1領域10Aのうちゲート電極(後述する)が形成される領域から絶縁層32aが除去される。
(2) Next, as shown in FIG. 3, an insulating
(3)次に、ゲート電極34となる導電層(図示せず)を形成する。導電層として、多結晶シリコン層を用いることができる。その後、導電層をパターニングすることで、第1領域10Aおよび第2領域10Bの上に連続した多結晶シリコン層からなるゲート電極34を形成することができる。第2領域10Bではゲート電極34が形成される。このゲート電極34の形成工程において、除去される導電層の下に設けられていた絶縁層32aも除去されることとなる。このようにしてゲート絶縁層32もパターニングされる。
(3) Next, a conductive layer (not shown) to be the
(4)ついで、図1に参照されるように、不純物領域36の形成を行う。不純物領域36の形成では、所定の領域に開口を有するマスク層M1を形成する。マスク層M1における開口領域120を図4(A)に点線で示す。マスク層M1は、第2領域10Bでは、不純物領域36とゲート電極34の上方に、第1領域10Aにおいては、少なくともゲート電極34の上方に開口を有している。図4(A)には、上記の領域を含み連続した一の開口を有するマスク層M1を図示する。その後、N型の不純物をたとえばイオン注入法により半導体層に導入する。このとき、多結晶シリコン層にも同時にN型の不純物が導入される。よって、第2領域10BにN型多結晶シリコンとP型のウェルからなるダイオード40が構成されることとなる。
(4) Next, as shown in FIG. 1, an
2.第2の実施の形態
2.1.半導体装置
第2の実施の形態にかかる半導体装置について、図5を参照しつつ説明する。図5(A)は、本実施の形態にかかる半導体装置を模式的に示す平面図である。図5(B)は、図5(A)のI−I線に沿った断面図である。図5(C)は、図5(A)のII−II線に沿った断面図である。
2. Second Embodiment 2.1. Semiconductor Device A semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a plan view schematically showing the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line I-I in FIG. FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
第2の実施の形態にかかる半導体装置110は、P型の半導体層に設けられたPチャネル型MISトランジスタ50と、ダイオード60とを含む。なお、第1の実施の形態にかかる半導体装置と共通する構成および部材については、詳細な説明を省略する。
The
図5(B)および図5(C)に示すように、第2の実施形態にかかる半導体装置では、P型の半導体層10にN型のウェル14が設けられている。半導体層10内に設けられた分離絶縁層20により、第1領域10Aおよび第2領域10Bが画定されている。
As shown in FIGS. 5B and 5C, in the semiconductor device according to the second embodiment, an N-
第2領域10Bには、図5(B)に示すように、Pチャネル型MISトランジスタ50が設けられている。Pチャネル型MISトランジスタ50は、ゲート絶縁層52と、ゲート電極54と、不純物領域56とを含む。各部材の構成は、第1の実施形態で説明したNチャネル型MISトランジスタと同様である。
As shown in FIG. 5B, a P-
第1領域10Aには、図5(C)に示すように、ダイオード60が設けられている。ダイオード60は、P型の半導体層10と、N型半導体部62からなる。N型半導体部62は、N型のウェル14と、N型半導体層64とからなる。N型半導体層64としては、多結晶シリコン層を用いることができ、ゲート電極54と連続した一の層である。ゲート電極54は、第1領域10Aと第2領域10Bとに連続して設けられていることになる。つまり、第1領域10Aおよび第2領域10Bに連続した多結晶シリコン層が設けられ、第1領域10Aと第2領域10Bとで、異なる導電型の不純物が導入されている。ゲート電極54とN型半導体層64との上には、シリサイド層66が形成されている。シリサイド層66によりゲート電極54とN型半導体層64とが電気的に接続されている。また、本実施の形態では、第1領域10Aに、N型半導体層64を挟む位置に、N型不純物領域61が設けられている場合を図示する。N型不純物領域61は、多結晶シリコン層にN型の不純物を導入する工程(N型半導体層64を形成する工程の一部)において、マスクずれを考慮して、多結晶シリコン層を含む領域に開口を有するマスク層を形成した場合に形成される領域であり、必ずしも必要ではない。
As shown in FIG. 5C, a
本実施の形態にかかる半導体装置は、MISトランジスタ50とダイオード60が接続されている。そのため、第1の実施の形態と同様の利点を有し、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
In the semiconductor device according to the present embodiment, the
2.2.半導体装置の製造方法
次に、第2の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について、図6および図7を参照しつつ説明する。図6または図7は、本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的に示す断面図である。図6、図7において、(A),(B)および(C)は、図5(A)、図5(B)および図5(C)に対応した図である。なお、以下の説明では、第1の実施の形態と共通する工程については、説明および図示を省略する。
2.2. Semiconductor Device Manufacturing Method Next, a semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 or 7 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing process of the semiconductor device according to this embodiment. 6 and 7, (A), (B), and (C) correspond to FIGS. 5 (A), 5 (B), and 5 (C). In the following description, description and illustration of steps common to the first embodiment are omitted.
(1)まず、第1の実施の形態にかかる工程(1)ないし工程(3)を行い、パターニングされた多結晶シリコン層64を形成する。ついで、図6に示すように、不純物領域56を形成する。この工程では、少なくとも第1領域10Aを覆い、少なくとも第2領域10Bの上方に開口を有するマスク層M1を形成する。なお、図6(A)の示す点線で囲まれた領域は、マスク層M1の開口領域120を示す。マスク層M1としては、たとえば、レジスト層を用いることができる。ついで、P型の不純物を、たとえば、イオン注入法により導入する。必要に応じて、熱処理を施してもよい。
(1) First, steps (1) to (3) according to the first embodiment are performed to form a patterned
(2)次に、図7に示すように、少なくとも第1領域10Aの上方に開口を有し、第2領域を覆うマスク層M2を形成する。図7(A)に示す点線で囲まれた領域は、マスク層M2の開口領域122を示す。ついで、N型の不純物を半導体層10に導入する。この工程により、第1領域10Aにおいて、ダイオード60のN型半導体部62の一部であるN型半導体層64を形成することができる。
(2) Next, as shown in FIG. 7, a mask layer M2 having an opening above at least the
(3)次に、導電層の上にシリサイド層を形成する。導電層は、第1領域10Aの上方と、第2領域10Bとで、導電型が異なっているため、シリサイド層を形成することで、電気的接続を図ることができる。シリサイド層の形成では、まず、シリサイド用金属を全面に形成する。その後、シリサイド化反応を起こすための熱処理を行う。ついで、未反応の金属を除去することにより、シリサイド層66を形成することができる。以上の工程により、第2の実施の形態にかかる半導体装置を製造することができる。
(3) Next, a silicide layer is formed on the conductive layer. Since the conductive layer has a different conductivity type between the
3.第3の実施の形態
3.1.半導体装置
次に、第3の実施の形態にかかる半導体装置について、図8を参照しつつ説明する。図8(A)は、本実施の形態にかかる半導体装置を示す平面図である。図8(B)は、図8(A)のI−I線に沿った断面図である。なお、本実施の形態にかかる半導体装置は、第1の実施の形態で説明した半導体装置が複数設けられている場合を説明する図である。第1の実施形態の説明と共通する構成および部材についての詳細な説明は省略する。
3. Third embodiment 3.1. Semiconductor Device Next, a semiconductor device according to a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a plan view showing the semiconductor device according to this embodiment. FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. Note that the semiconductor device according to this embodiment is a diagram illustrating a case where a plurality of semiconductor devices described in the first embodiment are provided. A detailed description of the configuration and members common to the description of the first embodiment will be omitted.
図8に示すように、本実施の形態にかかる半導体装置では、第1の実施の形態で説明したMISトランジスタ30と、MISトランジスタ30に接続されたダイオードを含む素子110が複数配列されている。MISトランジスタ30同士は、それぞれの不純物領域36が隣り合うように、ゲート電極34の幅方向が平行となるように配置されている。そして、各MISトランジスタ30には、ゲート電極34により電気的に接続されたダイオード40がそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 8, in the semiconductor device according to the present embodiment, a plurality of
図8(A)および図8(B)に示すように、ダイオード40の相互間には、P型不純物領域68が設けられている。つまり、第1領域10Aでは、隣り合う導電層との間に位置する半導体層10には、P型不純物領域68が設けられている。
As shown in FIGS. 8A and 8B, a P-
MISトランジスタ30およびダイオード40の上方には、図8(B)に示すように、層間絶縁層112が設けられている。層間絶縁層112としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、PSG膜、BSG膜、BPSG膜、TEOS膜、オゾン−TEOS膜、USG膜またはこれらの積層膜を用いることができる。層間絶縁層112の上には、配線層114が設けられている。なお、配線層114の同一のレベル(層間絶縁層の上には)、ゲート電極と接続される他の配線層が設けられていることは言うまでもない。配線層114としては、たとえば、アルミニウム合金層などを用いることができる。層間絶縁層112には、プラグ116が設けられている。このプラグ116により、配線層114と、ダイオード間のP型の不純物領域68とが電気的に接続されている。配線層114は、グランドラインに接続されている。
An interlayer insulating
第3の実施の形態にかかる半導体装置によれば、複数のダイオード40の相互間の領域にP型不純物領域68が設けられ、このP型不純物領域68は、グランドラインに接続された配線層114と接続されている。そのため、ダイオード40を介して電荷を配線層114に逃がすことができる。これにより、P型半導体層10側に逃がす経路に加えて電荷を逃がす経路を増やすことができる。また、配線層114は、P型ウェル12の電位を固定するための配線を兼ねることができる。そのため、あらたにウェル電位を固定するための配線を形成する必要がなく、微細化が実現された半導体装置を提供することができる。
In the semiconductor device according to the third embodiment, the P-
なお、第3実施の形態にかかる半導体装置の製造方法については、第1の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法と同様にすることができる。 Note that the manufacturing method of the semiconductor device according to the third embodiment can be the same as the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment.
4.第4の実施の形態
次に、第4の実施の形態について、図9を参照しつつ説明する。図9(A)は、第4の実施の形態にかかる半導体装置を説明する平面図である。図9(B)は、図9(A)のI−I線に沿った断面図である。第4の実施の形態にかかる半導体装置は、第2の実施の形態で開示したMISトランジスタ50が複数配列されている場合である。MISとトランジスタ50の配列の位置は、第3の実施の形態にかかる半導体装置と同様である。
4). Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9A is a plan view for explaining a semiconductor device according to the fourth embodiment. FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. The semiconductor device according to the fourth embodiment is a case where a plurality of
図9に示すように、隣り合うダイオード60の相互間には、P型不純物領域68が設けられている。P型不純物領域68は、その上方に形成された配線層114に接続されている。P型不純物領域68とN型ウェル14とが接合することで、ダイオード60が形成されることとなる。配線層114は、グランドラインに接続されている。
As shown in FIG. 9, a P-
なお、第4の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法については、各種不純物の打ち込む際のマスク層のパターンなどは異なるが、第2の実施の形態で説明した方法と同様に行うことができる。 The manufacturing method of the semiconductor device according to the fourth embodiment can be performed in the same manner as the method described in the second embodiment, although the pattern of the mask layer when implanting various impurities is different. .
第4の実施の形態にかかる半導体装置によれば、配線層114がグランドラインに接続された場合には、N型ウェル14とP型不純物領域68とからなるダイオード60を介して、プラズマによる電荷を逃がすことができる。これにより、ダイオード60に加えて電荷を逃がす経路を増やすことができる。そのため、MISトランジスタ50のゲート絶縁層52の劣化をさらに抑制することができる。その結果、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
According to the semiconductor device of the fourth embodiment, when the
5.第5の実施の形態
次に、第5の実施の形態にかかる半導体装置について、図10を参照しつつ説明する。図10は、第5の半導体装置を模式的に示す平面図である。第5の実施の形態にかかる半導体装置は、プラズマの影響による電荷を逃がすためのダイオードが接続されたCMOSトランジスタである。
5. Fifth Embodiment Next, a semiconductor device according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a plan view schematically showing the fifth semiconductor device. The semiconductor device according to the fifth embodiment is a CMOS transistor to which a diode for releasing charges due to the influence of plasma is connected.
本実施の形態にかかる半導体装置は、図10に示すように、第1領域10A,第2領域10Bおよび第3領域10Cが特定されている。第1領域10Aには、Pチャネル型トランジスタ70が、第2領域10Bには、Nチャネル型トランジスタ80が、第3領域10Cには、ダイオード90が設けられている。Pチャネル型トランジスタ70とNチャネル型トランジスタ80とは、電気的に接続されておりCMOSトランジスタ130を構成されている。本実施の形態にかかる半導体装置では、複数のCMOSトランジスタ130が配列されている。CMOSトランジスタ130は、ゲート電極の幅方向が平行になるように配置されている。CMOSトランジスタ130は、Pチャネル型トランジスタ70およびNチャネル型トランジスタ80とを含む。
In the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
Pチャネル型トランジスタ70は、少なくともゲート絶縁層と、ゲート電極と、ソース領域またはドレイン領域となる不純物領域と、を含む。同様に、Nチャネル型トランジスタ80は、少なくともゲート絶縁層と、ゲート電極と、ソース領域またはドレイン領域となる不純物領域と、を含む。なお、それぞれの断面構造は、図1(B)および図5(B)を参照されたい。図10には、それぞれのゲート電極である多結晶シリコン層72と、ソース領域またはドレイン領域となる不純物領域76、86の位置関係を示す。
P-
図10に示すように、本実施の形態にかかる半導体装置では、Pチャネル型トランジスタ70およびNチャネル型トランジスタ80のゲート電極は、連続した同一の多結晶シリコン層72を有する。
As shown in FIG. 10, in the semiconductor device according to the present embodiment, the gate electrodes of the P-
CMOSトランジスタ130には、ダイオード90が接続されている。ダイオード90としては、第1の実施の形態で説明したダイオード40と同様の構造をとることができる。ダイオード90は、N型半導体部とP型半導体部とを含む。N型半導体部が、N型の多結晶シリコン層72であり、P型半導体部がP型ウェル(P型半導体層)である場合を例示する。多結晶シリコン層72の上には、シリサイド層が形成されている。これにより、Pチャネル型トランジスタ70およびNチャネル型トランジスタ80とダイオード90が電気的に接続されている。
A
第5の実施の形態にかかる半導体装置は、上記の実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を組み合わせることで製造することができる。まず、P型の半導体層10を準備し、ウェル12およびウェル14を形成する。ついで、分離絶縁層20を形成することで、第1領域10Aおよび第2領域10Bを画定する。半導体層10の上に、ゲート絶縁層となる絶縁層を形成する。その後、第2領域10Bの絶縁層のみを除去する。その後、半導体層10の全面に導電層を形成し、この導電層をパターニングすることで、ゲート電極を形成する。導電層としては、多結晶シリコン層を用いる。その後、不純物領域の形成および多結晶シリコン層への不純物の導入を行う。ついで、シリサイド層を形成することで、本実施の形態にかかる半導体装置を製造することができる。
The semiconductor device according to the fifth embodiment can be manufactured by combining the manufacturing steps of the semiconductor device according to the above-described embodiment. First, a P-
本実施の形態にかかる半導体装置によれば、ダイオード90が接続されたCMOSトランジスタ130を有する。そのため、上記実施の形態と同様の利点を有し、信頼性が向上した半導体装置を提供することができる。
The semiconductor device according to the present embodiment has the
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(たとえば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible. For example, the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same purposes and results). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
10…半導体層、 10A…第1領域、 10B…第2領域、 10C…第3領域、 12…P型ウェル、 14…N型ウェル、 20…分離絶縁層、 30…MISトランジスタ、 32…ゲート絶縁層、 32a…絶縁層、 34…ゲート電極、 36…不純物領域、 40…ダイオード、 42…N型不純物領域、 50…MISトランジスタ、 52…ゲート絶縁層、 54…ゲート電極、 56…不純物領域、 60…ダイオード、 61…N型不純物領域、 62…N型半導体部、 64…N型半導体層、 66…シリサイド層、 68…P型不純物領域、 70…MISトランジスタ、 72…多結晶シリコン層、 76…不純物領域、 80…MISトランジスタ、 86…不純物領域、 90…ダイオード、 100、110…半導体装置、 130…CMOSトランジスタ、、 110…素子、 112…層間絶縁層、 114…配線層、 116…プラグ、 M1…マスク層、 M2…マスク層
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記半導体層に設けられた分離絶縁層により特定された第1領域および第2領域と、
前記第2領域に設けられたゲート絶縁層と、
前記第1領域および前記第2領域の上方に設けられた連続したゲート電極と、
前記第2領域に設けられた前記ゲート電極を挟む不純物領域と、を含み、
少なくとも前記第1領域の上方に位置する前記ゲート電極は、第2導電型の半導体部である、半導体装置。 A first conductivity type semiconductor layer;
A first region and a second region specified by an isolation insulating layer provided in the semiconductor layer;
A gate insulating layer provided in the second region;
A continuous gate electrode provided above the first region and the second region;
An impurity region sandwiching the gate electrode provided in the second region,
The semiconductor device, wherein at least the gate electrode located above the first region is a second conductivity type semiconductor portion.
前記ゲート電極は、不純物が導入された多結晶シリコン層である、半導体装置。 In claim 1,
The semiconductor device, wherein the gate electrode is a polycrystalline silicon layer into which impurities are introduced.
前記第1領域および第2領域は、前記半導体層に設けられた、第2導電型のウェルに内包されている、半導体装置。 In claim 1 or 2,
The semiconductor device, wherein the first region and the second region are included in a second conductivity type well provided in the semiconductor layer.
前記第1領域に位置する前記多結晶シリコン層は、第2導電型であり、
前記第2領域に位置する前記多結晶シリコン層は、第1導電型である、半導体装置。 In any of claims 1 to 3,
The polycrystalline silicon layer located in the first region is of a second conductivity type;
The semiconductor device, wherein the polycrystalline silicon layer located in the second region is of a first conductivity type.
前記多結晶シリコン層の上には、シリサイド層が設けられている、半導体装置。 In any of claims 1 to 4,
A semiconductor device, wherein a silicide layer is provided on the polycrystalline silicon layer.
前記MISトランジスタは、
前記半導体層に設けられたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上方に設けられたゲート電極と、
前記半導体層に設けられたソース領域およびドレイン領域と、を含み、
前記ダイオードは、
前記半導体層の一部である第1導電型の第1半導体部と、
前記半導体層の上に設けられた第2導電型の第2半導体部と、を含み
前記第2半導体部は、前記ゲート電極と連続する層である、半導体装置。 A MIS, a transistor, and a diode connected to the MIS transistor;
The MIS transistor is
A gate insulating layer provided in the semiconductor layer;
A gate electrode provided above the gate insulating layer;
A source region and a drain region provided in the semiconductor layer,
The diode is
A first semiconductor portion of a first conductivity type that is part of the semiconductor layer;
A second semiconductor portion of a second conductivity type provided on the semiconductor layer, wherein the second semiconductor portion is a layer continuous with the gate electrode.
前記素子は、
半導体層に設けられた分離絶縁層により特定された第1領域および第2領域と、
前記第1領域に設けられ、前記半導体層の一部である第1導電型半導体部と、前記半導体層の上に設けられた第2導電型半導体部とからなるダイオードと、
前記第2領域に設けられ、前記第2導電型半導体部と連続した層からなるゲート電極を有するMISトランジスタと、を含み、
前記複数の前記素子間において、隣り合う前記第1領域の間に設けられたP型不純物領域と、
前記P型不純物領域の上方に設けられたプラグと、
複数の前記プラグの上方に設けられた配線層と、を含み、
前記配線層は連続した層である、半導体装置。 A plurality of elements including a MIS transistor and a diode connected to the MIS transistor are arranged,
The element is
A first region and a second region specified by an isolation insulating layer provided in the semiconductor layer;
A diode comprising a first conductivity type semiconductor part that is provided in the first region and is part of the semiconductor layer; and a second conductivity type semiconductor part provided on the semiconductor layer;
A MIS transistor provided in the second region and having a gate electrode made of a layer continuous with the second conductivity type semiconductor part,
A P-type impurity region provided between the adjacent first regions between the plurality of the elements;
A plug provided above the P-type impurity region;
A wiring layer provided above the plurality of plugs,
The semiconductor device, wherein the wiring layer is a continuous layer.
前記半導体層に設けられた第1領域、第2領域および第3領域と、
前記第1領域に設けられたダイオードと、
前記第2領域に設けられた第1導電型チャネルの第1MISトランジスタと、
前記第3領域に設けられた第2導電型チャネルの第2MISトランジスタと、を含み、
前記ダイオードは、
前記半導体層の一部である第1導電型半導体部と、
前記半導体層の上に設けられた第2導電半導体部と、を含み
前記第1MISトランジスタの第1ゲート電極と、前記第2MISトランジスタの第2ゲート電極と、前記第2導電型半導体部とは連続する層である、半導体装置。 A semiconductor layer;
A first region, a second region, and a third region provided in the semiconductor layer;
A diode provided in the first region;
A first MIS transistor of a first conductivity type channel provided in the second region;
A second MIS transistor of a second conductivity type channel provided in the third region,
The diode is
A first conductivity type semiconductor part which is a part of the semiconductor layer;
A second conductive semiconductor portion provided on the semiconductor layer, wherein the first gate electrode of the first MIS transistor, the second gate electrode of the second MIS transistor, and the second conductive semiconductor portion are continuous. A semiconductor device which is a layer to be
前記第1ゲート電極、第2ゲート電極および前記第2導電型半導体部は、不純物が導入された多結晶シリコン層である、半導体装置。 In claim 8,
The semiconductor device, wherein the first gate electrode, the second gate electrode, and the second conductivity type semiconductor portion are polycrystalline silicon layers into which impurities are introduced.
前記第1ゲート電極と、第2ゲート電極および前記第2導電型半導体部とでは、異なる導電型の不純物が導入されており、
前記第1ゲート電極、第2ゲート電極および前記第2半導体部の上方にはシリサイド層が設けられている、半導体装置。 In claim 8 or 9,
In the first gate electrode, the second gate electrode, and the second conductivity type semiconductor part, impurities of different conductivity types are introduced,
A semiconductor device, wherein a silicide layer is provided above the first gate electrode, the second gate electrode, and the second semiconductor portion.
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Cited By (1)
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JP2015207642A (en) * | 2014-04-18 | 2015-11-19 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
-
2005
- 2005-12-09 JP JP2005355746A patent/JP2007165355A/en not_active Withdrawn
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