JP2008071925A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体基板に抵抗を形成する半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device in which a resistor is formed on a semiconductor substrate.
特開平11−330385号公報(特許文献1)には、複数の抵抗素子を高密度に形成することができる技術が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-330385 (Patent Document 1) discloses a technique capable of forming a plurality of resistance elements at high density.
具体的には、半導体基板の表面を覆う厚いフィールド酸化膜の下側にある半導体基板の内部に抵抗素子を形成する。さらに、フィールド酸化膜の上側に多結晶シリコン層からなる第2の抵抗素子を形成するとしている。
半導体チップには集積回路が形成されるが、この集積回路には、例えば、アナログ回路が含まれる。アナログ回路では、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)の他に抵抗素子や容量素子を使用して回路を構成している。したがって、アナログ回路を有する半導体チップには、MISFETの他に抵抗素子や容量素子も形成されている。 An integrated circuit is formed on the semiconductor chip, and this integrated circuit includes, for example, an analog circuit. In an analog circuit, a circuit is configured using a resistance element and a capacitance element in addition to a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor). Therefore, in a semiconductor chip having an analog circuit, a resistor element and a capacitor element are formed in addition to the MISFET.
例えば、アナログ回路に使用する抵抗素子には、半導体基板の内部に形成した半導体領域よりなるウェル抵抗や、半導体基板上に形成したポリシリコン膜よりなるポリシリコン抵抗が使用される。ウェル抵抗は、例えば、半導体基板に溝を形成し、この溝に絶縁膜を埋め込んだ絶縁領域の下層に形成される。一方、ポリシリコン抵抗は、絶縁領域の上層に形成される。これらウェル抵抗とポリシリコン抵抗は、半導体基板に形成される別々の抵抗領域に存在しているため、ウェル抵抗やポリシリコン抵抗よりなる抵抗素子の占有面積が増大し、結果的にアナログ回路全体の面積増加の一因となっていた。 For example, for a resistance element used in an analog circuit, a well resistance made of a semiconductor region formed inside a semiconductor substrate or a polysilicon resistance made of a polysilicon film formed on the semiconductor substrate is used. The well resistance is formed, for example, in a lower layer of an insulating region in which a groove is formed in a semiconductor substrate and an insulating film is embedded in the groove. On the other hand, the polysilicon resistor is formed in the upper layer of the insulating region. Since the well resistance and the polysilicon resistance exist in separate resistance regions formed on the semiconductor substrate, the area occupied by the resistance element composed of the well resistance and the polysilicon resistance increases. It contributed to the area increase.
ここで、特開平11−330385号公報(特許文献1)には、半導体基板の表面を覆う厚いフィールド酸化膜の下層にウェル抵抗を形成し、このウェル抵抗を形成したフィールド酸化膜上にポリシリコン抵抗を形成する技術が開示されている。すなわち、半導体基板に形成された1つの抵抗領域の上下層にウェル抵抗とポリシリコン抵抗とを形成して抵抗素子の占有面積を低減している。 Here, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-330385 (Patent Document 1), a well resistance is formed under a thick field oxide film covering the surface of a semiconductor substrate, and polysilicon is formed on the field oxide film in which the well resistance is formed. A technique for forming a resistor is disclosed. That is, a well resistor and a polysilicon resistor are formed on the upper and lower layers of one resistor region formed on the semiconductor substrate to reduce the area occupied by the resistor element.
しかし、特許文献1では、ウェル抵抗上に1つのポリシリコン抵抗しか形成していないため、充分に抵抗素子の占有面積の低減を図ることができない問題点がある。また、ウェル抵抗上に形成されている1つのポリシリコン抵抗については、ポリシリコン抵抗を用いて抵抗値を調整することについての発想はなく、抵抗値を高精度化することができない問題点がある。
However, in
本発明の目的は、半導体チップに形成する抵抗素子の占有面積を充分に縮小できる技術を提供することにある。また、本発明の他の目的は、抵抗値の調整を容易に行なうことができる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of sufficiently reducing the occupation area of a resistance element formed on a semiconductor chip. Another object of the present invention is to provide a technique capable of easily adjusting the resistance value.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明による半導体装置は、(a)半導体基板と、(b)前記半導体基板の内部に形成された半導体領域よりなる第1抵抗と、(c)前記第1抵抗上に形成された溝へ絶縁膜を埋め込んだ絶縁領域と、(d)前記絶縁領域上に形成された導体膜よりなる複数の第2抵抗とを備える。 A semiconductor device according to the present invention includes: (a) a semiconductor substrate; (b) a first resistor formed of a semiconductor region formed inside the semiconductor substrate; and (c) an insulation to a groove formed on the first resistor. An insulating region in which the film is embedded; and (d) a plurality of second resistors made of a conductor film formed on the insulating region.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
半導体チップに形成する抵抗素子の占有面積を充分に縮小できる。また、複数のポリシリコン抵抗を形成するので、抵抗値の調整を容易に行なうことができる。 The area occupied by the resistance element formed on the semiconductor chip can be sufficiently reduced. In addition, since a plurality of polysilicon resistors are formed, the resistance value can be easily adjusted.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc., of components, etc., unless otherwise specified, and in principle, it is considered that this is not clearly the case, it is substantially the same. Including those that are approximate or similar to the shape. The same applies to the above numerical values and ranges.
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。 In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are denoted by the same reference symbols in principle, and the repeated explanation thereof is omitted. In order to make the drawings easy to understand, even a plan view may be hatched.
(実施の形態1)
本実施の形態1における半導体装置について図面を参照しながら説明する。図1は、半導体チップの領域のうち抵抗が形成されている抵抗領域1Aを示す平面図である。半導体チップには、MISFETが形成されているトランジスタ領域や抵抗が形成されている抵抗領域1Aなどが形成されており、これらの領域を電気的に接続することにより、集積回路が形成される。図1において、抵抗領域1Aは、例えば、絶縁領域2で周囲を囲まれており、この絶縁領域2の内側の半導体基板内部にはp型半導体領域3が形成されている。さらに、p型半導体領域3の内側の半導体基板表面には絶縁領域4が形成されており、絶縁領域4の下層にn型半導体領域よりなるウェル抵抗5が形成されている。つまり、絶縁領域4の下層の半導体基板内部には、n型半導体領域よりなるウェル抵抗(第1抵抗)5が形成されている。絶縁領域4には、開口部6aが設けられており、開口部6aに設けられたプラグ7aを介して配線8aが形成されている。同様に、絶縁領域4には、開口部6bが設けられており、この開口部6bに設けられたプラグ7bを介して配線8bが形成されている。つまり、ウェル抵抗5は、開口部6aに設けられたプラグ7aを介して配線8aと電気的に接続され、また、開口部6bに設けられたプラグ7bを介して配線8bと電気的に接続されている。このように、ウェル抵抗5は配線8a、8bにより外部との接続が可能なように構成されている。
(Embodiment 1)
The semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a
絶縁領域4上には、例えば、ポリシリコン膜(導体膜)よりなる複数のポリシリコン抵抗(第2抵抗)9a〜9cが形成されている。複数のポリシリコン抵抗9a〜9cは、それぞれ独立して形成されており、それぞれ一方側ではプラグ10aを介して配線11aと電気的に接続されている。同様に、それぞれ他方側ではプラグ10bを介して配線11bと電気的に接続されている。したがって、複数のポリシリコン抵抗9a〜9cは、それぞれ配線11a、11bによって外部との接続が可能となっている。図1では、図を見やすくするため、ポリシリコン抵抗9aについてだけ配線11aおよび配線11bが外部へ延在するように形成されているが、ポリシリコン抵抗9b、9cについても同様に配線11a、11bによって外部と接続可能なようになっている。ここで、図1では、ポリシリコン抵抗9a〜9cと接続する配線11a、11bを別の層に形成して同じ方向に引き出している例について図示しているが、配線11a、11bの引き出し方法はこれに限らず、例えば、同層の配線によって互いに接触しないように配置することも可能である。
On the
このように絶縁領域4上には、別素子の抵抗として複数のポリシリコン抵抗9a〜9cが形成されている。なお、本実施の形態1では、絶縁領域4上に複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを形成しているが、絶縁領域4上に形成されるのは、複数のポリシリコン抵抗9a〜9cに限らず、例えば、金属膜などの導体膜からなる複数の抵抗を形成するように構成してもよい。また、本実施の形態1では、複数のポリシリコン抵抗9a〜9cとして3つの抵抗を形成している例を示しているが、これに限らず、複数個であればよい。
As described above, a plurality of
以上のことから、本実施の形態1では、半導体基板の主面(素子形成面)に絶縁領域4が形成されている。そして、本発明の特徴の1つは、絶縁領域4の下層の半導体基板内部に半導体領域よりなるウェル抵抗5が形成されており、絶縁領域4の上層にポリシリコン膜よりなる複数のポリシリコン抵抗9a〜9cが形成されている点にある。すなわち、絶縁領域4を介してウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cが半導体基板の厚さ方向に積層して形成されている点に本発明の特徴の1つがある。
From the above, in the first embodiment, the
次に、図2は、図1のA−A線で切断した断面を示す断面図である。図2を用いてさらに詳細な構成について説明する。図2に示すように、p型不純物を導入した半導体基板12の主面上に絶縁領域2が設けられており、絶縁領域2の内側に絶縁領域4が設けられている。絶縁領域2および絶縁領域4は、半導体基板12に形成された溝に絶縁膜を埋め込むことにより形成されている。
Next, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line AA of FIG. A more detailed configuration will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the
絶縁領域2の下層にある半導体基板12の内部には、p型半導体領域3が形成されており、絶縁領域4の下層にある半導体基板12の内部には、n型半導体領域よりなるウェル抵抗5が形成されている。絶縁領域2と絶縁領域4の間の領域において、半導体基板12の内部にはp型半導体領域3が形成され、このp型半導体領域3上にp型半導体領域3aが形成されている。そして、p型半導体領域3aの表面にはコバルトシリサイド膜13が形成されている。
A p-
絶縁領域4には開口部6a、6bが形成されており、開口部6a、6bの表面にはコバルトシリサイド膜13が形成されている。そして、コバルトシリサイド膜13の下層にはn型半導体領域5aが形成され、このn型半導体領域5aの下層にウェル抵抗5が形成されている。すなわち、絶縁領域4の下層にはウェル抵抗5が形成されているが、このウェル抵抗5は、開口部6a、6bの内部に形成されたn型半導体領域5aを介して開口部6a、6bの表面に形成されたコバルトシリサイド膜13と電気的に接続している。
開口部6aにおいて、コバルトシリサイド膜13上には絶縁膜15に形成されたプラグ7aが接続されており、このプラグ7aは絶縁膜15上に形成された配線8aに接続されている。同様に、開口部6bにおいて、コバルトシリサイド膜13上には絶縁膜15に形成されたプラグ7bが接続されており、このプラグ7bは絶縁膜15上に形成された配線8bに接続されている。したがって、ウェル抵抗5はn型半導体領域5aおよびコバルトシリサイド膜13を介してプラグ7a、7bと接続されており、さらに、プラグ7a、7bを介して配線8a、8bと接続されていることがわかる。すなわち、ウェル抵抗5は、配線8a、8bにより抵抗領域の外部と接続できるように構成されている。
In the
一方、絶縁領域4上には、ポリシリコン膜よりなるポリシリコン抵抗9bが形成されている。このポリシリコン抵抗9bのプラグ10a、10bとの接続領域にはコバルトシリサイド膜13が形成されており、また、ポリシリコン抵抗9bの両端にはサイドウォール14が形成されている。なお、本実施の形態1では、ポリシリコン抵抗9bのプラグ10a、10bとの接続領域にだけコバルトシリサイド膜13を形成しているが、ポリシリコン抵抗9bの抵抗値を低減する場合には、ポリシリコン抵抗9bの表面全体にコバルトシリサイド膜13を形成してもよい。
On the other hand, a
ポリシリコン抵抗9bの一端側には絶縁膜15に形成されたプラグ10aが接続され、このプラグ10aは絶縁膜15上に形成された配線11aに接続されている。同様に、ポリシリコン抵抗9bの他端側には絶縁膜15に形成されたプラグ10bが接続され、このプラグ10bは絶縁膜15上に形成された配線11bに接続されている。したがって、ポリシリコン抵抗9bは配線11a、11bと電気的に接続されており、この配線11a、11bにより抵抗領域の外部と接続できるように構成されている。
A
次に、図3は、図1のB−B線で切断した断面を示す断面図である。図3に示すように、p型不純物を導入した半導体基板12の内部にはn型半導体領域よりなるウェル抵抗5が形成され、このウェル抵抗5上に絶縁領域4が形成されている。そして、絶縁領域4上には、複数のポリシリコン抵抗9a〜9cが形成されている。すなわち、半導体基板12の主面に形成された溝に絶縁膜を埋め込んだ絶縁領域4の下層にウェル抵抗5が形成され、絶縁領域4の上部に複数のポリシリコン抵抗9a〜9cが形成されている。
Next, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 3, a
本実施の形態1における抵抗領域は上記のように構成されており、その特徴の1つは、図3に示すように、絶縁領域4の上下層にそれぞれウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを形成した点にある、すなわち、絶縁領域4が形成された平面領域に積層するようにウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cが形成されている点に本発明の特徴の1つがある。
The resistance region in the first embodiment is configured as described above, and one of its features is that, as shown in FIG. 3, the
このように抵抗素子を構成することにより、半導体チップに形成された抵抗素子の占有面積を充分に低減できる。 By configuring the resistance element in this way, the area occupied by the resistance element formed on the semiconductor chip can be sufficiently reduced.
半導体チップには集積回路が形成されるが、この集積回路には、例えば、アナログ回路が含まれる。アナログ回路では、MISFETの他に抵抗素子や容量素子を使用して回路を構成している。したがって、アナログ回路を有する半導体チップには、MISFETの他に抵抗素子や容量素子も形成されている。 An integrated circuit is formed on the semiconductor chip, and this integrated circuit includes, for example, an analog circuit. In the analog circuit, a circuit is configured by using a resistance element and a capacitance element in addition to the MISFET. Therefore, in a semiconductor chip having an analog circuit, a resistor element and a capacitor element are formed in addition to the MISFET.
例えば、アナログ回路に使用する抵抗素子には、半導体基板の内部に形成した半導体領域よりなるウェル抵抗や、半導体基板上に形成したポリシリコン膜よりなるポリシリコン抵抗が使用される。ウェル抵抗は、例えば、半導体基板に溝を形成し、この溝に絶縁膜を埋め込んだ絶縁領域の下層に形成される。一方、ポリシリコン抵抗は、絶縁領域の上層に形成される。これらウェル抵抗とポリシリコン抵抗は、通常、半導体基板に形成される別々の抵抗領域に存在しているため、ウェル抵抗やポリシリコン抵抗よりなる抵抗素子の占有面積が増大し、結果的にアナログ回路全体の面積増加の一因となっている。 For example, for a resistance element used in an analog circuit, a well resistance made of a semiconductor region formed inside a semiconductor substrate or a polysilicon resistance made of a polysilicon film formed on the semiconductor substrate is used. The well resistance is formed, for example, in a lower layer of an insulating region in which a groove is formed in a semiconductor substrate and an insulating film is embedded in the groove. On the other hand, the polysilicon resistor is formed in the upper layer of the insulating region. Since the well resistance and the polysilicon resistance are usually present in separate resistance regions formed on the semiconductor substrate, the area occupied by the resistance element composed of the well resistance or the polysilicon resistance increases, resulting in an analog circuit. This contributes to an increase in the overall area.
ここで、特開平11−330385号公報(特許文献1)には、半導体基板の表面を覆う厚いフィールド酸化膜の下層にウェル抵抗を形成し、このウェル抵抗を形成したフィールド酸化膜上にポリシリコン抵抗を形成する技術が開示されている。すなわち、半導体基板に形成された1つの抵抗領域の上下層にウェル抵抗とポリシリコン抵抗とを形成して抵抗素子の占有面積を低減している。 Here, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-330385 (Patent Document 1), a well resistance is formed under a thick field oxide film covering the surface of a semiconductor substrate, and polysilicon is formed on the field oxide film in which the well resistance is formed. A technique for forming a resistor is disclosed. That is, a well resistor and a polysilicon resistor are formed on the upper and lower layers of one resistor region formed on the semiconductor substrate to reduce the area occupied by the resistor element.
しかし、特許文献1では、ウェル抵抗上に1つのポリシリコン抵抗しか形成していないため、充分に抵抗素子の占有面積の低減を図ることができない。半導体チップには複数のポリシリコン抵抗が数多く存在するが、1つのウェル抵抗上に1つのポリシリコン抵抗しか形成しない場合、ウェル抵抗上に形成されない複数のポリシリコン抵抗が存在するため、効果的に抵抗素子の占有面積を低減することができない。つまり、ウェル抵抗上に形成されないポリシリコン抵抗は、ウェル抵抗とは平面的に異なる別領域に形成する必要があり、このため、総合的な抵抗素子の占有面積を充分に低減することができない。
However, in
これに対し、本実施の形態1では、ウェル抵抗上に絶縁領域を介して複数のポリシリコン抵抗を形成している。すなわち、1つのウェル抵抗上に複数のポリシリコン抵抗を集積化している。このため、ウェル抵抗上に形成されるポリシリコン抵抗の数を増やすことができるので、ウェル抵抗と平面的に異なる独立した領域に形成されるポリシリコン抵抗の数を激減することができる。したがって、抵抗素子の占有面積を充分に低減することができるのである。つまり、本実施の形態1では、ウェル抵抗上に絶縁領域を介して複数のポリシリコン抵抗を形成するように構成することで、特許文献1とは比較にならないほど、抵抗素子の面積低減を実現することができる。
On the other hand, in the first embodiment, a plurality of polysilicon resistors are formed on the well resistor via an insulating region. That is, a plurality of polysilicon resistors are integrated on one well resistor. For this reason, since the number of polysilicon resistors formed on the well resistance can be increased, the number of polysilicon resistors formed in an independent region different in plan from the well resistance can be drastically reduced. Therefore, the area occupied by the resistance element can be sufficiently reduced. In other words, in the first embodiment, by forming a plurality of polysilicon resistors on the well resistor via the insulating region, the area of the resistance element is reduced to a level that is not comparable to that of
本実施の形態1の効果は、図4に示すように、ウェル抵抗5が形成される複数の抵抗領域1A、1Bで、ウェル抵抗5上に絶縁領域4を介して複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを形成することにより顕著になる。すなわち、半導体チップには、複数のウェル抵抗5が形成されるが、ウェル抵抗5が形成されるそれぞれの抵抗領域で、ウェル抵抗5上に複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを積層することで、半導体チップに形成されている複数のポリシリコン抵抗の大部分をウェル抵抗5上に配置することが可能となる。これにより、抵抗素子の占有面積を充分に低減することができる。
As shown in FIG. 4, the effect of the first embodiment is that a plurality of
次に、本実施の形態1における抵抗素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。本実施の形態1における抵抗素子は、半導体チップの別領域に形成されるCMISFET(Complementary Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)の製造工程において同時に形成される。 Next, a method for manufacturing the resistance element in the first embodiment will be described with reference to the drawings. The resistance element according to the first embodiment is simultaneously formed in a manufacturing process of a CMISFET (Complementary Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) formed in another region of the semiconductor chip.
まず、図5に示すように、ホウ素(B)などのp型不純物を導入したシリコン単結晶よりなる半導体基板20を用意する。このとき、半導体基板20は、略円盤形状をした半導体ウェハの状態になっている。そして、半導体基板20のCMISFET形成領域に素子間を分離する素子分離領域21を形成する。素子分離領域21は、素子が互いに干渉しないようにするために設けられる。この素子分離領域21は、例えばLOCOS(local Oxidation of silicon)法やSTI(shallow trench isolation)法を用いて形成することができる。図5では、STI法によって形成された素子分離領域21を示している。STI法では、以下のようにして素子分離領域21を形成している。すなわち、半導体基板20にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して素子分離溝を形成する。そして、素子分離溝を埋め込むように半導体基板20上に酸化シリコン膜を形成し、その後、化学的機械的研磨法(CMP;chemical mechanical polishing)により、半導体基板20上に形成された不要な酸化シリコン膜を除去する。これにより、素子分離溝内にだけ酸化シリコン膜を埋め込んだ素子分離領域21を形成することができる。このとき、抵抗素子形成領域においても、素子分離領域21と同様の工程で形成された絶縁領域22、23が形成される。
First, as shown in FIG. 5, a
次に、図6に示すように、素子分離領域21で分離された活性領域に不純物を導入してウェルを形成する。例えば、活性領域のうちnチャネル型MISFET形成領域には、p型ウェル24を形成し、pチャネル型MISFET形成領域には、n型ウェル26を形成する。p型ウェル24は、例えばホウ素などのp型不純物をイオン注入法により半導体基板20に導入することで形成される。同様に、n型ウェル26は、例えばリン(P)や砒素(As)などのn型不純物をイオン注入法により半導体基板20に導入することで形成される。ここで、p型ウェル24を形成する工程で、抵抗素子形成領域にp型半導体領域25を形成し、n型ウェル26を形成する工程で、抵抗素子形成領域にn型半導体領域よりなるウェル抵抗27を形成する。
Next, as shown in FIG. 6, an impurity is introduced into the active region isolated by the
続いて、p型ウェル24の表面領域およびn型ウェル26の表面領域にチャネル形成用の半導体領域(図示せず)を形成する。このチャネル形成用の半導体領域は、チャネルを形成するしきい値電圧を調整するために形成される。
Subsequently, channel forming semiconductor regions (not shown) are formed in the surface region of the p-
次に、図7に示すように、半導体基板20上にゲート絶縁膜28を形成する。ゲート絶縁膜28は、例えば、酸化シリコン膜から形成され、例えば熱酸化法を使用して形成することができる。ただし、ゲート絶縁膜28は、酸化シリコン膜に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、ゲート絶縁膜28を酸窒化シリコン膜(SiON)としてもよい。すなわち、ゲート絶縁膜28と半導体基板20との界面に窒素を偏析させる構造としてもよい。酸窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べて膜中における界面準位の発生を抑制したり、電子トラップを低減する効果が高い。したがって、ゲート絶縁膜28のホットキャリア耐性を向上でき、絶縁耐性を向上させることができる。また、酸窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べて不純物が貫通しにくい。このため、ゲート絶縁膜28に酸窒化シリコン膜を用いることにより、ゲート電極中の不純物が半導体基板20側に拡散することに起因するしきい値電圧の変動を抑制することができる。酸窒化シリコン膜を形成するのは、例えば、半導体基板20をNO、NO2またはNH3といった窒素を含む雰囲気中で熱処理すればよい。また、半導体基板20の表面に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜28を形成した後、窒素を含む雰囲気中で半導体基板20を熱処理し、ゲート絶縁膜28と半導体基板20との界面に窒素を偏析させることによっても同様の効果を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 7, a
また、ゲート絶縁膜28は、例えば酸化シリコン膜より誘電率の高い高誘電率膜から形成してもよい。従来、絶縁耐性が高い、シリコン−酸化シリコン界面の電気的・物性的安定性などが優れているとの観点から、ゲート絶縁膜28として酸化シリコン膜が使用されている。しかし、素子の微細化に伴い、ゲート絶縁膜28の膜厚について、極薄化が要求されるようになってきている。このように薄い酸化シリコン膜をゲート絶縁膜28として使用すると、MISFETのチャネルを流れる電子が酸化シリコン膜によって形成される障壁をトンネルしてゲート電極に流れる、いわゆるトンネル電流が発生してしまう。
Further, the
そこで、酸化シリコン膜より誘電率の高い材料を使用することにより、容量が同じでも物理的膜厚を増加させることができる高誘電体膜が使用されるようになってきている。高誘電体膜によれば、容量を同じにしても物理的膜厚を増加させることができるので、リーク電流を低減することができる。 Therefore, by using a material having a dielectric constant higher than that of the silicon oxide film, a high dielectric film capable of increasing the physical film thickness even with the same capacitance has been used. According to the high dielectric film, since the physical film thickness can be increased even if the capacitance is the same, the leakage current can be reduced.
例えば、高誘電体膜として、ハフニウム酸化物の一つである酸化ハフニウム膜(HfO2膜)が使用されるが、酸化ハフニウム膜に変えて、ハフニウムアルミネート膜、HfON膜(ハフニウムオキシナイトライド膜)、HfSiO膜(ハフニウムシリケート膜)、HfSiON膜(ハフニウムシリコンオキシナイトライド膜)、HfAlO膜のような他のハフニウム系絶縁膜を使用することもできる。さらに、これらのハフニウム系絶縁膜に酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化イットリウムなどの酸化物を導入したハフニウム系絶縁膜を使用することもできる。ハフニウム系絶縁膜は、酸化ハフニウム膜と同様、酸化シリコン膜や酸窒化シリコン膜より誘電率が高いので、酸化ハフニウム膜を用いた場合と同様の効果が得られる。 For example, a hafnium oxide film (HfO 2 film), which is one of hafnium oxides, is used as the high dielectric film. Instead of the hafnium oxide film, a hafnium aluminate film, an HfON film (hafnium oxynitride film) is used. ), HfSiO films (hafnium silicate films), HfSiON films (hafnium silicon oxynitride films), HfAlO films, and other hafnium-based insulating films can also be used. Further, a hafnium-based insulating film in which an oxide such as tantalum oxide, niobium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, or yttrium oxide is introduced into these hafnium-based insulating films can also be used. Since the hafnium-based insulating film has a dielectric constant higher than that of the silicon oxide film or the silicon oxynitride film, like the hafnium oxide film, the same effect as that obtained when the hafnium oxide film is used can be obtained.
続いて、ゲート絶縁膜28上にポリシリコン膜29を形成する。ポリシリコン膜29は、例えば、CVD法を使用して形成することができる。そして、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して、nチャネル型MISFET形成領域に形成されているポリシリコン膜29中にリンや砒素などのn型不純物を導入する。同様に、pチャネル型MISFET形成領域に形成されているポリシリコン膜29中にホウ素などのp型不純物を導入する。
Subsequently, a
次に、図8に示すように、パターニングしたレジスト膜をマスクにしたエッチングによりポリシリコン膜29を加工して、nチャネル型MISFET形成領域にゲート電極30aを形成し、pチャネル型MISFET形成領域にゲート電極30bを形成する。このとき、抵抗素子形成領域でもポリシリコン膜29のパターニングが行われ、絶縁領域23上に複数のポリシリコン抵抗31が形成される。これにより、絶縁領域23を介した上下層にウェル抵抗27と複数のポリシリコン抵抗31を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 8, the
ここで、nチャネル型MISFET形成領域のゲート電極30aには、ポリシリコン膜29中にn型不純物が導入されている。このため、ゲート電極30aの仕事関数値をシリコンの伝導帯近傍(4.15eV)の値にすることができるので、nチャネル型MISFETのしきい値電圧を低減することができる。一方、pチャネル型MISFET形成領域のゲート電極30bには、ポリシリコン膜29中にp型不純物が導入されている。このため、ゲート電極30bの仕事関数値をシリコンの価電子帯近傍(5.15eV)の値にすることができるので、pチャネル型MISFETのしきい値電圧を低減することができる。このように本実施の形態1では、nチャネル型MISFETとpチャネル型MISFETの両方でしきい値電圧を低減することができる(デュアルゲート構造)。
Here, an n-type impurity is introduced into the
続いて、図9に示すように、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、ゲート電極30aに整合した浅いn型不純物拡散領域32を形成する。浅いn型不純物拡散領域32は、半導体領域である。同様に、pチャネル型MISFET形成領域に浅いp型不純物拡散領域33を形成する。浅いp型不純物拡散領域33は、ゲート電極30bに整合して形成される。この浅いp型不純物拡散領域33は、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより形成することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 9, a shallow n-type
次に、図10に示すように、半導体基板20上に酸化シリコン膜を形成する。酸化シリコン膜は、例えば、CVD法を使用して形成することができる。そして、酸化シリコン膜を異方性エッチングすることにより、図10に示すようなサイドウォール34をゲート電極30a、30bの側壁に形成する。このとき、抵抗素子形成領域においても複数のポリシリコン抵抗31の側壁にサイドウォール34が形成される。ここで、サイドウォール34は、酸化シリコン膜の単層膜から形成するようにしたが、これに限らず、例えば、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層膜からなるサイドウォール34を形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 10, a silicon oxide film is formed on the
続いて、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、nチャネル型MISFET形成領域にサイドウォール34に整合した深いn型不純物拡散領域35を形成する。深いn型不純物拡散領域35は、半導体領域である。この深いn型不純物拡散領域35と浅いn型不純物拡散領域32によってソース領域が形成される。同様に、深いn型不純物拡散領域35と浅いn型不純物拡散領域32によってドレイン領域が形成される。このようにソース領域とドレイン領域を浅いn型不純物拡散領域32と深いn型不純物拡散領域35で形成することにより、ソース領域およびドレイン領域をLDD(Lightly Doped Drain)構造とすることができる。この工程で、抵抗素子形成領域にもn型半導体領域36が形成される。
Subsequently, a deep n-type
同様に、pチャネル型MISFET形成領域にサイドウォール34に整合した深いp型不純物拡散領域37を形成する。この深いp型不純物拡散領域37と浅いp型不純物拡散領域33によってソース領域およびドレイン領域が形成される。したがって、pチャネル型MISFETにおいてもソース領域およびドレイン領域はLDD構造をしている。この工程で、抵抗素子形成領域にもp型半導体領域38が形成される。
Similarly, a deep p-type
このようにして、深いn型不純物拡散領域35および深いp型不純物拡散領域37を形成した後、1000℃程度の熱処理を行なう。これにより、導入した不純物の活性化が行なわれる。
After forming the deep n-type
その後、図11に示すように、半導体基板20上にコバルト膜を形成する。このとき、ゲート電極30a、30bに直接接するようにコバルト膜が形成される。同様に、深いn型不純物拡散領域35および深いp型不純物拡散領域37にもコバルト膜が直接接する。また、抵抗素子形成領域においても、p型半導体領域38上、n型半導体領域36上およびポリシリコン抵抗31の一部領域上にコバルト膜が直接接触する。なお、ポリシリコン抵抗31の一部領域上にだけコバルト膜を直接接触させるには、絶縁膜などのマスク膜を用いてポリシリコン抵抗31の表面の一部を覆うようにすることで実現することができる。なお、ポリシリコン抵抗31の低抵抗化を図るためにポリシリコン抵抗31の表面全体にコバルトシリサイド膜を形成するには、マスク膜を用いずにポリシリコン抵抗31の表面全体にコバルト膜が直接接するようにすればよい。
Thereafter, as shown in FIG. 11, a cobalt film is formed on the
コバルト膜は、例えば、スパッタリング法を使用して形成することができる。そして、コバルト膜を形成した後、熱処理を施すことにより、ゲート電極30a、30bを構成するポリシリコン膜とコバルト膜を反応させて、図11に示すようなコバルトシリサイド膜39を形成する。これにより、ゲート電極30a、30bはポリシリコン膜29とコバルトシリサイド膜39の積層構造となる。コバルトシリサイド膜39は、ゲート電極30a、30bの低抵抗化のために形成される。同様に、上述した熱処理により、深いn型不純物拡散領域35および深いp型不純物拡散領域37の表面においてもシリコンとコバルト膜が反応してコバルトシリサイド膜39が形成される。このため、深いn型不純物拡散領域35および深いp型不純物拡散領域37においても低抵抗化を図ることができる。また、抵抗素子領域においても、p型半導体領域38上、n型半導体領域36上およびポリシリコン抵抗31の一部領域上にコバルトシリサイド膜39が形成される。
The cobalt film can be formed using, for example, a sputtering method. Then, after forming the cobalt film, heat treatment is performed to react the polysilicon film constituting the
そして、未反応のコバルト膜は、半導体基板20上から除去される。なお、本実施の形態1では、コバルトシリサイド膜39を形成するように構成しているが、例えば、コバルトシリサイド膜39に代えてニッケルシリサイド膜やチタンシリサイド膜を形成するようにしてもよい。
Then, the unreacted cobalt film is removed from the
次に、図12に示すように、半導体基板20の主面上に酸化シリコン膜40を形成する。この酸化シリコン膜40は、例えばTEOS(tetra ethyl ortho silicate)を原料としたCVD法を使用して形成することができる。その後、酸化シリコン膜40の表面を、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法を使用して平坦化する。
Next, as shown in FIG. 12, a
続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、酸化シリコン膜40にコンタクトホール41を形成する。そして、コンタクトホール41の底面および内壁を含む酸化シリコン膜40上にチタン/窒化チタン膜42aを形成する。チタン/窒化チタン膜42aは、チタン膜と窒化チタン膜の積層膜から構成され、例えばスパッタリング法を使用することにより形成することができる。このチタン/窒化チタン膜42aは、例えば、後の工程で埋め込む膜の材料であるタングステンがシリコン中へ拡散するのを防止する、いわゆるバリア性を有する。
Subsequently, a
続いて、コンタクトホール41を埋め込むように、半導体基板20の主面の全面にタングステン膜42bを形成する。このタングステン膜42bは、例えばCVD法を使用して形成することができる。そして、酸化シリコン膜40上に形成された不要なチタン/窒化チタン膜42aおよびタングステン膜42bを例えばCMP法を除去することにより、プラグ43を形成することができる。
Subsequently, a
次に、酸化シリコン膜40およびプラグ43上にチタン/窒化チタン膜44a、アルミニウム膜44b、チタン/窒化チタン膜44cを順次、形成する。これらの膜は、例えばスパッタリング法を使用することにより形成することができる。続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、これらの膜のパターニングを行い、配線45を形成する。さらに、配線45の上層に配線を形成するが、ここでの説明は省略する。このようにして、本実施の形態1における半導体装置を形成することができる。
Next, a titanium /
本実施の形態1における半導体装置の製造方法によれば、CMISFETを形成する工程で、ウェル抵抗27上に絶縁領域を介して複数のポリシリコン抵抗31を形成した抵抗素子を形成することができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device in the first embodiment, it is possible to form a resistance element in which a plurality of
(実施の形態2)
前記実施の形態1では、図4に示すように、同じ形状のウェル抵抗5が形成される複数の抵抗領域1A、1Bで、ウェル抵抗5上に絶縁領域4を介して複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを形成する例について説明した。本実施の形態2では、異なる形状のウェル抵抗を有する抵抗領域を半導体チップに形成し、それぞれのウェル抵抗上にポリシリコン抵抗を形成する例について説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, as shown in FIG. 4, a plurality of
半導体チップ上には、複数のウェル抵抗が形成されるが、これらのウェル抵抗はすべて同じ抵抗値を有しているわけでなく、異なる抵抗値を持つように形成する場合がある。すなわち、半導体チップには集積回路が形成されるが、この集積回路には抵抗素子も用いられる。集積回路においては、回路によって抵抗値の異なる抵抗素子を必要とするため、ウェル抵抗においても異なる抵抗値を持つものを製造することがある。異なる抵抗値を持つウェル抵抗を形成するためには、例えば、形状を変えることによりウェル抵抗の抵抗値を変える場合がある。 A plurality of well resistors are formed on the semiconductor chip, but these well resistors do not all have the same resistance value, and may have different resistance values. That is, an integrated circuit is formed on the semiconductor chip, and a resistive element is also used for this integrated circuit. In an integrated circuit, resistance elements having different resistance values are required depending on the circuit, and therefore, well resistors having different resistance values may be manufactured. In order to form well resistances having different resistance values, for example, the resistance value of the well resistance may be changed by changing the shape.
この場合の一例を図13に示す。図13では、比較的大きな矩形形状を有する抵抗領域1Aと比較的小さな矩形形状を有する抵抗領域1Cが半導体チップに混在している。抵抗領域1Aでは、比較的大きな面積のウェル抵抗5が形成され、このウェル抵抗5上に絶縁領域4を介して複数のポリシリコン抵抗9a〜9cが形成されている。つまり、抵抗領域1Aでは、ウェル抵抗5の面積が大きいため、複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを配置することが可能となっている。
An example of this case is shown in FIG. In FIG. 13, a
これに対し、抵抗領域1Cでは比較的小さな面積のウェル抵抗53が形成されている。このウェル抵抗53は面積が小さいので、ウェル抵抗53上に絶縁領域52を介して1つのポリシリコン抵抗57しか形成されていない。
On the other hand, a
このように本実施の形態2では、ウェル抵抗の面積の大きさによって、ウェル抵抗上に複数のポリシリコン抵抗が形成される抵抗領域とウェル抵抗上に1つのポリシリコン抵抗が形成される抵抗領域が半導体チップに混在することになる。この場合も面積の大きなウェル抵抗上には、絶縁領域を介して複数のポリシリコン抵抗を配置することができるので、抵抗素子の占有面積の低減を図ることができる。さらに、形状の異なるウェル抵抗を半導体チップ上に形成することができるので、抵抗値の異なるウェル抵抗を形成できる。 As described above, in the second embodiment, a resistance region in which a plurality of polysilicon resistors are formed on the well resistor and a resistance region in which one polysilicon resistor is formed on the well resistor depending on the size of the area of the well resistor. Will be mixed in the semiconductor chip. Also in this case, since a plurality of polysilicon resistors can be arranged on the well resistance having a large area via the insulating region, the occupation area of the resistance element can be reduced. Furthermore, since well resistances having different shapes can be formed on the semiconductor chip, well resistances having different resistance values can be formed.
なお、抵抗領域1Cの構成もサイズが異なる以外は抵抗領域1Aの構成と同様である。例えば、抵抗領域1Cでも絶縁領域50で周囲を囲まれており、この絶縁領域50の内側の半導体基板内部にはp型半導体領域51が形成されている。さらに、p型半導体領域51の内側の半導体基板表面には絶縁領域52が形成されており、絶縁領域52の下層にn型半導体領域よりなるウェル抵抗53が形成されている。つまり、絶縁領域52の下層の半導体基板内部には、n型半導体領域よりなるウェル抵抗53が形成されている。このウェル抵抗53の形状は、抵抗領域1Aのウェル抵抗5より小さな形状をしている。
The configuration of the resistance region 1C is the same as that of the
絶縁領域52には、開口部54aが設けられており、開口部54aに設けられたプラグ55aを介して配線56aが形成されている。同様に、絶縁領域52には、開口部54bが設けられており、この開口部54bに設けられたプラグ55bを介して配線56bが形成されている。つまり、ウェル抵抗53は、開口部54aに設けられたプラグ55aを介して配線56aと電気的に接続され、また、開口部54bに設けられたプラグ55bを介して配線56bと電気的に接続されている。このように、ウェル抵抗53は配線56a、56bにより外部との接続が可能なように構成されている。
An opening 54a is provided in the insulating
絶縁領域52上には、例えば、ポリシリコン膜よりなる1つのポリシリコン抵抗57が形成されている。1つのポリシリコン抵抗57は、一方側ではプラグ58aを介して配線59aと電気的に接続されている。同様に、他方側ではプラグ58bを介して配線59bと電気的に接続されている。したがって、1つのポリシリコン抵抗57は、配線59a、59bによって外部との接続が可能となっている。
On the insulating
本実施の形態2のように、ウェル抵抗の面積の大きさによっては、ウェル抵抗上に複数のポリシリコン抵抗を設けるものや、ウェル抵抗上に1つのポリシリコン抵抗を設けるものが混在していてもよい。つまり、すべてのウェル抵抗上に複数のポリシリコン抵抗を形成する必要はなく、ウェル抵抗の形状に応じて、ウェル抵抗上に形成するポリシリコン抵抗の量を調整すればよい。 As in the second embodiment, depending on the size of the area of the well resistance, there may be a mixture of a plurality of polysilicon resistors on the well resistance and a single polysilicon resistor on the well resistance. Also good. That is, it is not necessary to form a plurality of polysilicon resistors on all well resistors, and the amount of polysilicon resistors formed on the well resistors may be adjusted according to the shape of the well resistors.
(実施の形態3)
前記実施の形態1では、ウェル抵抗上に形成する複数のポリシリコン抵抗はそれぞれ独立した別素子として使用する例について説明した。本実施の形態3では、ウェル抵抗上に形成する複数のポリシリコン抵抗を電気的に接続して使用する例について説明する。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the example in which the plurality of polysilicon resistors formed on the well resistor are used as independent separate elements has been described. In the third embodiment, an example in which a plurality of polysilicon resistors formed on a well resistor are electrically connected and used will be described.
図14は、本実施の形態3における抵抗素子の構成を示す平面図である。図14は前記実施の形態1における抵抗素子の構成とほぼ同様の構成をしているため、異なる構成点について説明する。 FIG. 14 is a plan view showing the configuration of the resistance element in the third embodiment. Since FIG. 14 has substantially the same configuration as the configuration of the resistance element in the first embodiment, different configuration points will be described.
図14において、本実施の形態3では、ウェル抵抗5上に絶縁領域4を介して形成されている複数のポリシリコン抵抗9a〜9cが並列に接続されている。すなわち、複数のポリシリコン抵抗9a〜9cは、プラグ10a、10bを介して配線60a、60bと電気的に接続されている。このように複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを並列に接続することにより、複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを独立に使用する場合と異なる抵抗値の抵抗素子を容易に形成できる。つまり、ウェル抵抗5上に複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを形成するが、抵抗領域によっては複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを並列に接続することにより、半導体チップ上に抵抗値の異なるポリシリコン抵抗を複数形成できる。
In FIG. 14, in the third embodiment, a plurality of
通常、ポリシリコン抵抗の抵抗値を変えるには、ポリシリコン抵抗の形状を変えることが考えられる。しかし、本実施の形態3によれば、同じ形状のポリシリコン抵抗を複数形成し、その接続配線を変えるだけで抵抗値の異なるポリシリコン抵抗を形成することができる。したがって、容易に抵抗値の異なるポリシリコン抵抗を形成することができる。これは、ウェル抵抗上に複数のポリシリコン抵抗を形成するという構成で始めて容易に実現することができるものであって、ウェル抵抗上に1つのポリシリコン抵抗を形成する構成からは容易に想到することができないものである。 Usually, in order to change the resistance value of the polysilicon resistor, it is conceivable to change the shape of the polysilicon resistor. However, according to the third embodiment, it is possible to form polysilicon resistors having different resistance values only by forming a plurality of polysilicon resistors having the same shape and changing the connection wiring. Therefore, polysilicon resistors having different resistance values can be easily formed. This can be easily realized for the first time by a configuration in which a plurality of polysilicon resistors are formed on a well resistor, and can be easily conceived from a configuration in which one polysilicon resistor is formed on a well resistor. It is something that cannot be done.
さらに、図15に示すように、互いに並列接続した複数のポリシリコン抵抗9a〜9cのうち、例えば、ポリシリコン抵抗9cはポリシリコン抵抗9a、9bと接続されないように、配線60a、60bをレーザトリミングによって切断することにより、ポリシリコン抵抗9aとポリシリコン抵抗9bとを並列に接続した抵抗値を実現することもできる。例えば、ある抵抗領域では、ポリシリコン抵抗9a〜9cを並列接続するように構成し、別の抵抗領域では、ポリシリコン抵抗9aとポリシリコン抵抗9bだけ並列接続するように構成する場合があるとする。そこで、例えば、複数の抵抗領域で予めポリシリコン抵抗9a〜9cを並列接続する配線パターンを形成する。そして、ポリシリコン抵抗9aとポリシリコン抵抗9bだけ並列接続したい抵抗領域では、配線60a、60bのうち、ポリシリコン抵抗9cが接続される箇所のみをレーザトリミングで切断すればよい。このように構成することにより、所望の抵抗値を有する抵抗素子を容易に形成することができる。
Further, as shown in FIG. 15, among the plurality of
また、複数のポリシリコン抵抗9a〜9cは並列接続するだけでなく、図16に示すように、直列接続することも可能である。図16では、ポリシリコン抵抗9aは、プラグ10aを介して引き出し配線となる配線61と接続されているとともに、配線62によりポリシリコン抵抗9bと直列に接続されている。そして、ポリシリコン抵抗9bは配線63によりポリシリコン抵抗9cと直列接続されている。さらに、ポリシリコン抵抗9cは、引き出し配線となる配線64に接続されている。
The plurality of
このようにポリシリコン抵抗9a〜9cを並列接続でなく直列接続することにより、抵抗値の異なる抵抗素子を形成することができる。ポリシリコン抵抗9a〜9cを直列接続するには、図16に示すような配線パターンに変更することによってポリシリコン抵抗9a〜9cを電気的に接続すればよい。
Thus, by connecting the
また、図15のポリシリコン抵抗9a、9bだけを並列接続させる場合も、図16の場合と同様に、配線パターンを変更することで接続させることも可能である。すなわち、図15において、配線60aおよび配線60bをポリシリコン抵抗9cの手前まで延長させ、ポリシリコン抵抗9cには接続しないような配線パターンとすることもできる。
Further, when only the
以上のように本実施の形態3によれば、複数のポリシリコン抵抗の接続関係を変更する方法やレーザトリミングを用いることによって様々な抵抗値の抵抗素子を容易に形成することができる。さらに、前記実施の形態1と同様に、ウェル抵抗上に絶縁領域を介して複数のポリシリコン抵抗を形成するように構成することで、抵抗素子の面積低減を実現することができる。 As described above, according to the third embodiment, it is possible to easily form resistance elements having various resistance values by using a method of changing the connection relation of a plurality of polysilicon resistors or using laser trimming. Further, similarly to the first embodiment, the area of the resistance element can be reduced by forming a plurality of polysilicon resistors on the well resistor via the insulating region.
(実施の形態4)
本実施の形態4では、ウェル抵抗と、ウェル抵抗上に形成されている複数のポリシリコン抵抗とを電気的に接続して合成抵抗を形成する例について説明する。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, an example will be described in which a well resistor and a plurality of polysilicon resistors formed on the well resistor are electrically connected to form a combined resistor.
図17は、本実施の形態4における抵抗素子を示す平面図である。本実施の形態4における抵抗素子の構成は、前記実施の形態1における抵抗素子とほぼ同様の構成をしているため、異なる構成について説明する。 FIG. 17 is a plan view showing a resistance element according to the fourth embodiment. Since the configuration of the resistance element in the fourth embodiment is substantially the same as the configuration of the resistance element in the first embodiment, a different configuration will be described.
図17において、本実施の形態4における抵抗素子の特徴の1つは、ウェル抵抗5と、ウェル抵抗5上に形成されている複数のポリシリコン抵抗9a〜9cとを配線65で直列に接続していることにある。図18に図17のA−A線で切断した断面図を示す。図18を見てわかるように、ウェル抵抗5は、プラグ7aを介して配線65に接続されており、配線65はプラグ10aを介してポリシリコン抵抗9bに接続されている。したがって、図17および図18から、ウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cは、配線65により直列接続されていることがわかる。このようにウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを直列接続することにより、抵抗値の異なる合成抵抗を形成することができる。
In FIG. 17, one of the features of the resistance element in the fourth embodiment is that the
また、ウェル抵抗5は複数のポリシリコン抵抗9a〜9cに比べてばらつきが多い傾向がある。このような場合でも、ウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを電気的に接続することにより、複数のポリシリコン抵抗9a〜9cをウェル抵抗5の抵抗値調整用の抵抗素子として利用することもできる。特に、本実施の形態4のように、ウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを直列に接続することで、ウェル抵抗5の抵抗値を増加する方向に調整することができる。
Further, the
また、図19に示すように、ポリシリコン抵抗9cに接続されている配線65、配線11bをレーザトリミングによって切断することにより、さらにウェル抵抗5の抵抗値を微調整することもできる。なお、前述の実施の形態3の図15および図16と同様に、レーザトリミングに代えて、配線65および配線11bの配線パターンを変更することで、ウェル抵抗5にポリシリコン抵抗9a、9bのみを接続させることも可能である。すなわち、図19において、配線65および配線11bをポリシリコン抵抗9c上には配置せず、ポリシリコン抵抗9cとウェル抵抗5が接続しないような配線パターンとすることもできる。
As shown in FIG. 19, the resistance value of the
以上のように本実施の形態4によれば、ウェル抵抗と複数のポリシリコン抵抗とを直列に接続することにより、容易に合成抵抗を形成することができる。言い換えれば、ウェル抵抗と複数のポリシリコン抵抗とを直列に接続することにより、ウェル抵抗の抵抗値を増加する方向に調整することができるともいえる。さらに、前記実施の形態1と同様に、ウェル抵抗上に絶縁領域を介して複数のポリシリコン抵抗を形成するように構成することで、抵抗素子の面積低減を実現することができる。 As described above, according to the fourth embodiment, a combined resistor can be easily formed by connecting a well resistor and a plurality of polysilicon resistors in series. In other words, it can be said that the resistance value of the well resistance can be adjusted to increase by connecting the well resistance and the plurality of polysilicon resistors in series. Further, similarly to the first embodiment, the area of the resistance element can be reduced by forming a plurality of polysilicon resistors on the well resistor via the insulating region.
(実施の形態5)
本実施の形態5では、ウェル抵抗と、ウェル抵抗上に形成されている複数のポリシリコン抵抗とを電気的に接続して合成抵抗を形成する例について説明する。
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, an example will be described in which a well resistor and a plurality of polysilicon resistors formed on the well resistor are electrically connected to form a combined resistor.
図20は、本実施の形態5における抵抗素子を示す平面図である。本実施の形態5における抵抗素子の構成は、前記実施の形態1における抵抗素子とほぼ同様の構成をしているため、異なる構成について説明する。 FIG. 20 is a plan view showing a resistance element according to the fifth embodiment. Since the configuration of the resistance element in the fifth embodiment is substantially the same as the configuration of the resistance element in the first embodiment, a different configuration will be described.
図20において、本実施の形態5における抵抗素子の特徴の1つは、ウェル抵抗5と、ウェル抵抗5上に形成されている複数のポリシリコン抵抗9a〜9cとを配線66および配線67で並列に接続していることにある。図21に図20のA−A線で切断した断面図を示す。図21を見てわかるように、ウェル抵抗5は、プラグ7aを介して配線66に接続されており、配線66はプラグ10aを介してポリシリコン抵抗9bに接続されている。同様に、ウェル抵抗5は、プラグ7bを介して配線67に接続されており、配線67はプラグ10bを介してポリシリコン抵抗9bに接続されている。したがって、図20および図21から、ウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cは、配線66および配線67により並列接続されていることがわかる。このようにウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを並列接続することにより、抵抗値の異なる合成抵抗を形成することができる。
In FIG. 20, one of the features of the resistance element in the fifth embodiment is that a
また、ポリシリコン抵抗の抵抗値はウェル抵抗の抵抗値に比べて通常、1/10程度と小さい傾向がある。このような場合でも、ウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを電気的に接続することにより、ウェル抵抗5を複数のポリシリコン抵抗9a〜9cの抵抗値調整用の抵抗素子として利用することもできる。特に、本実施の形態5のように、ウェル抵抗5と複数のポリシリコン抵抗9a〜9cを並列に接続することで、ポリシリコン抵抗9a〜9cの抵抗値を減少する方向に調整することができる。
Further, the resistance value of the polysilicon resistor usually tends to be as small as about 1/10 as compared with the resistance value of the well resistor. Even in such a case, the
また、図22に示すように、ポリシリコン抵抗9cに接続されている配線66、67をレーザトリミングによって切断することにより、さらにポリシリコン抵抗の抵抗値を微調整することもできる。なお、前述の実施の形態3の図15、図16および実施の形態4の図19と同様に、レーザトリミングに代えて、配線66および配線67の配線パターンを変更することで、ウェル抵抗5にポリシリコン抵抗9a、9bのみを接続させることも可能である。すなわち、図22において、配線66および配線67をポリシリコン抵抗9c上には配置せず、ポリシリコン抵抗9cとウェル抵抗5が接続しないような配線パターンとすることもできる。
Further, as shown in FIG. 22, the resistance value of the polysilicon resistor can be further finely adjusted by cutting the
以上のように本実施の形態5によれば、ウェル抵抗と複数のポリシリコン抵抗とを並列に接続することにより、容易に合成抵抗を形成することができる。言い換えれば、ウェル抵抗と複数のポリシリコン抵抗とを並列に接続することにより、ポリシリコン抵抗の抵抗値を減少する方向に調整することができるともいえる。さらに、前記実施の形態1と同様に、ウェル抵抗上に絶縁領域を介して複数のポリシリコン抵抗を形成するように構成することで、抵抗素子の面積低減を実現することができる。 As described above, according to the fifth embodiment, a combined resistor can be easily formed by connecting a well resistor and a plurality of polysilicon resistors in parallel. In other words, it can be said that the resistance value of the polysilicon resistor can be adjusted in a decreasing direction by connecting the well resistor and the plurality of polysilicon resistors in parallel. Further, similarly to the first embodiment, the area of the resistance element can be reduced by forming a plurality of polysilicon resistors on the well resistor via the insulating region.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
前記実施の形態では、p型不純物を導入した半導体基板の内部にn型半導体領域よりなるウェル抵抗を形成する例について説明したが、n型不純物を導入した半導体基板の内部にp型半導体領域よりなるウェル抵抗する場合にも本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the example in which the well resistance formed of the n-type semiconductor region is formed inside the semiconductor substrate into which the p-type impurity is introduced is described. However, the p-type semiconductor region is introduced into the semiconductor substrate into which the n-type impurity is introduced. The present invention can also be applied to the case of well resistance.
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。 The present invention can be widely used in the manufacturing industry for manufacturing semiconductor devices.
1A 抵抗領域
1B 抵抗領域
1C 抵抗領域
2 絶縁領域
3 p型半導体領域
4 絶縁領域
5 ウェル抵抗
6a 開口部
6b 開口部
7a プラグ
7b プラグ
8a 配線
8b 配線
9a ポリシリコン抵抗
9b ポリシリコン抵抗
9c ポリシリコン抵抗
10a プラグ
10b プラグ
11a 配線
11b 配線
12 半導体基板
13 コバルトシリサイド膜
14 サイドウォール
15 絶縁膜
20 半導体基板
21 素子分離領域
22 絶縁領域
23 絶縁領域
24 p型ウェル
25 p型半導体領域
26 n型ウェル
27 ウェル抵抗
28 ゲート絶縁膜
29 ポリシリコン膜
30a ゲート電極
30b ゲート電極
31 ポリシリコン抵抗
32 浅いn型不純物拡散領域
33 浅いp型不純物拡散領域
34 サイドウォール
35 深いn型不純物拡散領域
36 n型半導体領域
37 深いp型不純物拡散領域
38 p型半導体領域
39 コバルトシリサイド膜
40 酸化シリコン膜
41 コンタクトホール
42a チタン/窒化チタン膜
42b タングステン膜
43 プラグ
44a チタン/窒化チタン膜
44b アルミニウム膜
44c チタン/窒化チタン膜
45 配線
50 絶縁領域
51 p型半導体領域
52 絶縁領域
53 ウェル抵抗
54a 開口部
54b 開口部
55a プラグ
55b プラグ
56a 配線
56b 配線
57 ポリシリコン抵抗
58a プラグ
58b プラグ
59a 配線
59b 配線
60a 配線
60b 配線
61 配線
62 配線
63 配線
64 配線
65 配線
66 配線
67 配線
1A resistance region 1B resistance region 1C resistance region 2 insulating region 3 p-type semiconductor region 4 insulating region 5 well resistor 6a opening 6b opening 7a plug 7b plug 8a wiring 8b wiring 9a polysilicon resistance 9b polysilicon resistance 9c polysilicon resistance 10a Plug 10b Plug 11a Wiring 11b Wiring 12 Semiconductor substrate 13 Cobalt silicide film 14 Side wall 15 Insulating film 20 Semiconductor substrate 21 Element isolation region 22 Insulating region 23 Insulating region 24 p-type well 25 p-type semiconductor region 26 n-type well 27 Well resistance 28 Gate insulating film 29 Polysilicon film 30a Gate electrode 30b Gate electrode 31 Polysilicon resistor 32 Shallow n-type impurity diffusion region 33 Shallow p-type impurity diffusion region 34 Side wall 35 Deep n-type impurity diffusion region 36 Type semiconductor region 37 deep p-type impurity diffusion region 38 p-type semiconductor region 39 cobalt silicide film 40 silicon oxide film 41 contact hole 42a titanium / titanium nitride film 42b tungsten film 43 plug 44a titanium / titanium nitride film 44b aluminum film 44c titanium / nitride Titanium film 45 Wiring 50 Insulating region 51 P-type semiconductor region 52 Insulating region 53 Well resistor 54a Opening 54b Opening 55a Plug 55b Plug 56a Wiring 56b Wiring 57 Polysilicon resistor 58a Plug 58b Plug 59a Wiring 59b Wiring 60a Wiring 60b Wiring 61 Wiring 62 wiring 63 wiring 64 wiring 65 wiring 66 wiring 67 wiring
Claims (5)
(b)前記半導体基板の内部に形成された半導体領域よりなる第1抵抗と、
(c)前記第1抵抗上に形成された溝へ絶縁膜を埋め込んだ絶縁領域と、
(d)前記絶縁領域上に形成された導体膜よりなる複数の第2抵抗とを備えることを特徴とする半導体装置。 (A) a semiconductor substrate;
(B) a first resistor comprising a semiconductor region formed inside the semiconductor substrate;
(C) an insulating region in which an insulating film is embedded in a groove formed on the first resistor;
(D) A semiconductor device comprising a plurality of second resistors made of a conductor film formed on the insulating region.
(b)前記半導体基板の内部に形成された半導体領域よりなる第1抵抗と、
(c)前記第1抵抗上に形成された溝へ絶縁膜を埋め込んだ絶縁領域と、
(d)前記絶縁領域上に形成された導体膜よりなる複数の第2抵抗とを備え、
前記第1抵抗と前記複数の第2抵抗とは直列に接続されていることを特徴とする半導体装置。 (A) a semiconductor substrate;
(B) a first resistor comprising a semiconductor region formed inside the semiconductor substrate;
(C) an insulating region in which an insulating film is embedded in a groove formed on the first resistor;
(D) a plurality of second resistors made of a conductor film formed on the insulating region;
The semiconductor device, wherein the first resistor and the plurality of second resistors are connected in series.
(b)前記半導体基板の内部に形成された半導体領域よりなる第1抵抗と、
(c)前記第1抵抗上に形成された溝へ絶縁膜を埋め込んだ絶縁領域と、
(d)前記絶縁領域上に形成された導体膜よりなる複数の第2抵抗とを備え、
前記第1抵抗と前記複数の第2抵抗とは並列に接続されていることを特徴とする半導体装置。 (A) a semiconductor substrate;
(B) a first resistor comprising a semiconductor region formed inside the semiconductor substrate;
(C) an insulating region in which an insulating film is embedded in a groove formed on the first resistor;
(D) a plurality of second resistors made of a conductor film formed on the insulating region;
The semiconductor device, wherein the first resistor and the plurality of second resistors are connected in parallel.
(b)前記半導体基板に形成された複数の抵抗領域を備え、
前記複数の抵抗領域のそれぞれの領域には、
(c1)前記半導体基板の内部に形成された半導体領域よりなる第1抵抗と、
(c2)前記第1抵抗上に形成された溝へ絶縁膜を埋め込んだ絶縁領域と、
(c3)前記絶縁領域上に形成された導体膜よりなる複数の第2抵抗が形成されていることを特徴とする半導体装置。 (A) a semiconductor substrate;
(B) comprising a plurality of resistance regions formed in the semiconductor substrate;
In each region of the plurality of resistance regions,
(C1) a first resistor comprising a semiconductor region formed inside the semiconductor substrate;
(C2) an insulating region in which an insulating film is embedded in a groove formed on the first resistor;
(C3) A semiconductor device, wherein a plurality of second resistors made of a conductor film formed on the insulating region are formed.
(b)前記半導体基板に形成された第1抵抗領域と、
(c)前記半導体基板に形成された第2抵抗領域とを備え、
前記第1抵抗領域には、
(d1)前記半導体基板の内部に形成された半導体領域よりなる第1抵抗と、
(d2)前記第1抵抗上に形成された溝へ絶縁膜を埋め込んだ第1絶縁領域と、
(d3)前記第1絶縁領域上に形成された導体膜よりなる複数の第2抵抗が形成され、
前記第2抵抗領域には、
(e1)前記半導体基板の内部に形成された半導体領域よりなる第3抵抗と、
(e2)前記第3抵抗上に形成された溝へ絶縁膜を埋め込んだ第2絶縁領域と、
(e3)前記第2絶縁領域上に形成された導体膜よりなる1つの第4抵抗が形成されていることを特徴とする半導体装置。 (A) a semiconductor substrate;
(B) a first resistance region formed in the semiconductor substrate;
(C) a second resistance region formed on the semiconductor substrate;
In the first resistance region,
(D1) a first resistor comprising a semiconductor region formed inside the semiconductor substrate;
(D2) a first insulating region in which an insulating film is embedded in a groove formed on the first resistor;
(D3) A plurality of second resistors made of a conductor film formed on the first insulating region are formed,
In the second resistance region,
(E1) a third resistor comprising a semiconductor region formed inside the semiconductor substrate;
(E2) a second insulating region in which an insulating film is embedded in a groove formed on the third resistor;
(E3) A semiconductor device, wherein one fourth resistor made of a conductor film formed on the second insulating region is formed.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010272803A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Toshiba Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2011523507A (en) * | 2008-05-13 | 2011-08-11 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | Metal gate integrated structure and method including metal fuse, antifuse and / or resistor |
US9712164B2 (en) | 2014-06-11 | 2017-07-18 | Socionext Inc. | Semiconductor device and designing method of semiconductor device |
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2006
- 2006-09-14 JP JP2006249101A patent/JP2008071925A/en active Pending
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