JP2017163013A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、抵抗素子又はキャパシター等の複数の回路素子が設けられた半導体装置、及び、そのような半導体装置の製造方法等に関する。 The present invention relates to a semiconductor device provided with a plurality of circuit elements such as a resistance element or a capacitor, a method for manufacturing such a semiconductor device, and the like.
例えば、BCD(バイポーラ・CMOS・DMOS)プロセス等のように高濃度の不純物拡散領域で素子分離を行う半導体装置の製造プロセスにおいては、エピタキシャル層から下地基板に達する深い不純物拡散領域(プラグ)で囲まれた素子領域に、抵抗素子又はキャパシターの電極が配置されている。しかしながら、そのようなプラグは大面積を占有するので、半導体装置を高密度化することが困難である。 For example, in a manufacturing process of a semiconductor device in which element isolation is performed in a high concentration impurity diffusion region such as a BCD (bipolar CMOS DMOS) process, etc., it is surrounded by a deep impurity diffusion region (plug) reaching from the epitaxial layer to the underlying substrate Resistive elements or capacitor electrodes are arranged in the element region. However, since such a plug occupies a large area, it is difficult to increase the density of the semiconductor device.
一方、プラグで囲むことなく抵抗素子又はキャパシターの電極を配置すると、近接している他のプラグの電位によって、抵抗素子の抵抗値や、抵抗素子又はキャパシターの電極と他のプラグとの間の容量値が変動する可能性がある。また、抵抗素子又はキャパシターの電極に高電位を印加すると、近接している複数のプラグの間の領域においてフィールド反転が生じ、リーク電流が流れる可能性がある。 On the other hand, when the electrode of the resistor element or capacitor is arranged without being surrounded by the plug, the resistance value of the resistor element or the capacitance between the electrode of the resistor element or capacitor and the other plug depends on the potential of the other adjacent plug. The value may fluctuate. In addition, when a high potential is applied to the electrode of the resistor element or capacitor, field inversion occurs in a region between a plurality of adjacent plugs, and a leakage current may flow.
関連する技術として、特許文献1には、エピタキシャル層及び素子分離領域の表面に形成された酸化膜と、酸化膜上に形成されたポリシリコン抵抗と、酸化膜及びポリシリコン抵抗の表面に形成された層間絶縁膜とを有する半導体装置が開示されている。ポリシリコン抵抗の抵抗値を安定させるために、素子分離領域の環状の内部に不純物層が形成され、ポリシリコン抵抗の表面の層間絶縁膜の所望位置に形成された電極が不純物層に電気的に接続されている。しかしながら、素子分離領域が大面積を占有し、半導体装置を高密度化することが困難であることに変わりはない。
As a related technique,
本発明の幾つかの態様は、抵抗素子の周囲を平面視で囲む素子分離領域を設けなくても、抵抗素子の抵抗値が安定しており、基板面積を有効活用して高密度化することが可能な半導体装置を提供することに関連している。また、本発明の幾つかの態様は、キャパシターの電極の周囲を平面視で囲む素子分離領域を設けなくても、キャパシターの容量値が安定しており、基板面積を有効活用して高密度化することが可能な半導体装置を提供することに関連している。さらに、本発明の他の幾つかの態様は、そのような半導体装置の製造方法等を提供することに関連している。 In some embodiments of the present invention, the resistance value of the resistance element is stable without providing an element isolation region surrounding the periphery of the resistance element in plan view, and the substrate area is effectively utilized to increase the density. The present invention relates to providing a semiconductor device capable of achieving the above. In addition, some aspects of the present invention can stabilize the capacitance value of the capacitor without providing an element isolation region that surrounds the periphery of the electrode of the capacitor in a plan view. The present invention relates to providing a semiconductor device capable of doing so. Furthermore, some other aspects of the present invention relate to providing a method for manufacturing such a semiconductor device.
本発明の第1の態様に係る半導体装置は、第1の素子領域を平面視で囲む第1導電型の第1の素子分離領域と、第2の素子領域を平面視で囲む第1導電型の第2の素子分離領域と、第1の素子分離領域と第2の素子分離領域との間に配置された第2導電型のウェルと、第2導電型のウェル上に配置された絶縁膜と、絶縁膜上に配置された抵抗体膜又は導電体膜とを備える。本願において、第1導電型がN型で、第2導電型がP型であっても良いし、第1導電型がP型で、第2導電型がN型であっても良い。 A semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a first conductivity type first element isolation region surrounding a first element region in a plan view, and a first conductivity type surrounding a second element region in a plan view. A second element isolation region, a second conductivity type well disposed between the first element isolation region and the second element isolation region, and an insulating film disposed on the second conductivity type well And a resistor film or a conductor film disposed on the insulating film. In the present application, the first conductivity type may be N-type and the second conductivity type may be P-type, the first conductivity type may be P-type, and the second conductivity type may be N-type.
本発明の第1の態様によれば、第1導電型の第1及び第2の素子分離領域の間に配置された第2導電型のウェル上に絶縁膜を介して抵抗体膜を配置することにより、抵抗体膜の周囲を平面視で囲む素子分離領域を設けなくても、抵抗素子の抵抗値が安定する。あるいは、抵抗体膜の替りに、キャパシターの一方の電極を構成する導電体膜を絶縁膜上に配置しても良い。その場合には、導電体膜の周囲を平面視で囲む素子分離領域を設けなくても、キャパシターの容量値が安定する。従って、基板面積を有効活用して高密度化することが可能な半導体装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the resistor film is disposed on the second conductivity type well disposed between the first and second element isolation regions of the first conductivity type via the insulating film. This stabilizes the resistance value of the resistance element without providing an element isolation region surrounding the resistor film in plan view. Or you may arrange | position the conductor film which comprises one electrode of a capacitor on an insulating film instead of a resistor film. In that case, the capacitance value of the capacitor is stabilized without providing an element isolation region surrounding the conductor film in plan view. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device capable of increasing the density by effectively utilizing the substrate area.
ここで、半導体装置が、第2導電型のウェルに配置され、抵抗体膜又は導電体膜を平面視で囲む第2導電型の不純物領域をさらに備えるようにしても良い。第2導電型の不純物領域を介して第2導電型のウェルに一定の電位を与えることにより、第1の素子分離領域と第2の素子分離領域とに異なる電位が印加されている状態で抵抗体膜又は導電体膜に高電位が印加されても、第2導電型のウェルにおいてフィールド反転が生じ難くなる。その結果、第1の素子分離領域と第2導電型のウェルと第2の素子分離領域とで構成される寄生トランジスターにリーク電流が流れ難くなる。 Here, the semiconductor device may further include a second conductivity type impurity region disposed in the second conductivity type well and surrounding the resistor film or the conductor film in a plan view. By applying a constant potential to the second conductivity type well through the second conductivity type impurity region, the resistor is applied in a state where different potentials are applied to the first element isolation region and the second element isolation region. Even if a high potential is applied to the body film or the conductor film, field inversion hardly occurs in the second conductivity type well. As a result, it is difficult for a leakage current to flow through the parasitic transistor including the first element isolation region, the second conductivity type well, and the second element isolation region.
また、半導体装置が、第2導電型のウェル上に少なくとも絶縁膜を介して配置され、抵抗体膜又は導電体膜を平面視で囲む第2の導電体膜又は第2の抵抗体膜をさらに備えるようにしても良い。第2の導電体膜又は第2の抵抗体膜に一定の電位を与えることにより、第2導電型のウェル内の電界を安定させることができる。従って、第1の素子分離領域と第2の素子分離領域とに異なる電位が印加されている状態で抵抗体膜又は導電体膜に高電位が印加されても、第2導電型のウェルにおいてフィールド反転が生じ難くなる。その結果、第1の素子分離領域と第2導電型のウェルと第2の素子分離領域とで構成される寄生トランジスターにリーク電流が流れ難くなる。 The semiconductor device is further disposed on the second conductivity type well via at least an insulating film, and further includes a second conductor film or a second resistor film surrounding the resistor film or the conductor film in a plan view. You may make it prepare. By applying a constant potential to the second conductor film or the second resistor film, the electric field in the second conductivity type well can be stabilized. Therefore, even if a high potential is applied to the resistor film or the conductor film in a state where different potentials are applied to the first element isolation region and the second element isolation region, the field is generated in the second conductivity type well. Inversion is less likely to occur. As a result, it is difficult for a leakage current to flow through the parasitic transistor including the first element isolation region, the second conductivity type well, and the second element isolation region.
以上において、半導体装置が、第2導電型のウェルよりも下層に配置された第2導電型の埋め込み拡散層をさらに備えるようにしても良い。その場合には、第1又は第2の素子分離領域の電位が第2導電型のウェル内の電界に与える影響を低減することができる。 In the above, the semiconductor device may further include a second conductivity type buried diffusion layer disposed below the second conductivity type well. In that case, the influence of the potential of the first or second element isolation region on the electric field in the second conductivity type well can be reduced.
本発明の第2の態様に係る半導体装置の製造方法は、第1の素子領域を平面視で囲む第1導電型の第1の素子分離領域、及び、第2の素子領域を平面視で囲む第1導電型の第2の素子分離領域を形成する工程と、第1の素子分離領域と第2の素子分離領域との間に絶縁膜及び第2導電型のウェルを形成し、第2導電型のウェル上に絶縁膜が配置されるようにする工程と、絶縁膜上に抵抗体膜又は導電体膜を形成する工程とを備える。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the first element isolation region of the first conductivity type surrounding the first element region in plan view and the second element region in plan view are enclosed. Forming a first conductivity type second element isolation region; forming an insulating film and a second conductivity type well between the first element isolation region and the second element isolation region; A step of disposing an insulating film on the well of the mold, and a step of forming a resistor film or a conductor film on the insulating film.
本発明の第2の態様によれば、第1導電型の第1及び第2の素子分離領域の間に形成された第2導電型のウェル上に絶縁膜を介して抵抗体膜を形成することにより、抵抗体膜の周囲を平面視で囲む素子分離領域を設けなくても、抵抗素子の抵抗値が安定する。あるいは、抵抗体膜の替りに、キャパシターの一方の電極を構成する導電体膜を絶縁膜上に形成しても良い。その場合には、キャパシターの容量値が安定する。従って、基板面積を有効活用して高密度化することが可能な半導体装置を製造することができる。 According to the second aspect of the present invention, the resistor film is formed via the insulating film on the second conductivity type well formed between the first conductivity type first and second element isolation regions. This stabilizes the resistance value of the resistance element without providing an element isolation region surrounding the resistor film in plan view. Alternatively, a conductor film constituting one electrode of the capacitor may be formed on the insulating film instead of the resistor film. In that case, the capacitance value of the capacitor is stabilized. Therefore, it is possible to manufacture a semiconductor device capable of increasing the density by effectively utilizing the substrate area.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、重複する説明を省略する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。図1(A)は、平面図であり、図1(B)は、図1(A)に示すB−Bにおける断面図である。図1(B)に示すように、この半導体装置は、半導体基板として、P型の下地基板10と、下地基板10上にP型半導体をエピタキシャル成長させることによって設けられたエピタキシャル層20とを含んでいる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, the same reference number is attached | subjected to the same component and the overlapping description is abbreviate | omitted.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1A. As shown in FIG. 1B, this semiconductor device includes, as a semiconductor substrate, a P-
下地基板10及びエピタキシャル層20の材料としては、例えば、シリコン(Si)が用いられる。エピタキシャル層20の表層部における複数の領域には、フィールド酸化膜31〜33が配置されている。また、エピタキシャル層20上には、層間絶縁膜50が配置されている。図1(A)においては、各領域のレイアウトを分かり易く示すために、フィールド酸化膜31〜33及び層間絶縁膜50等が省略されている。
As a material for the
また、半導体装置は、下地基板10の表層部において、N型の埋め込み拡散層(NBL)11及び12を含んでおり、P型の埋め込み拡散層(PBL)13〜15をさらに含んでも良い。なお、埋め込み拡散層11〜15の一部は、エピタキシャル層20に延在しても良い。
Further, the semiconductor device includes N type buried diffusion layers (NBL) 11 and 12 in the surface layer portion of the
さらに、半導体装置は、エピタキシャル層20において、N型の埋め込み拡散層11に達する高濃度のN型の不純物拡散領域(Nプラグ)21と、N型の埋め込み拡散層12に達する高濃度のN型の不純物拡散領域(Nプラグ)22とを含んでいる。ここで、Nプラグ21は、第1の素子領域A1を平面視で囲む第1の素子分離領域に相当し、Nプラグ22は、第2の素子領域A2を平面視で囲む第2の素子分離領域に相当する。なお、本願において、「平面視」とは、エピタキシャル層20の主面(図中の上面)に垂直な方向から各部を透視することを言う。
Further, in the
P型の半導体基板において、第1の素子領域A1を周囲の領域から分離するN型の埋め込み拡散層11及びNプラグ21や、第2の素子領域A2を周囲の領域から分離するN型の埋め込み拡散層12及びNプラグ22は、Nタブとも呼ばれている。Nプラグ21及び22には、Nタブに電位を与えるために、N型のコンタクト領域21a及び22aがそれぞれ配置されている。
In a P-type semiconductor substrate, an N-type buried
素子領域A1及びA2には、ディープNウェルが形成され、MOS電界効果トランジスター等の複数の回路素子が配置されている。例えば、第1の素子領域A1には、PチャネルMOSトランジスターQP1と、N型のコンタクト領域(N+)とが配置されている。トランジスターQP1は、ディープNウェル内に配置されたP型のソース領域S及びドレイン領域Dと、ディープNウェル上にゲート絶縁膜を介して配置されたポリシリコン等のゲート電極Gとを有している。 In the element regions A1 and A2, a deep N well is formed, and a plurality of circuit elements such as MOS field effect transistors are arranged. For example, in the first element region A1, a P-channel MOS transistor QP1 and an N-type contact region (N + ) are arranged. The transistor QP1 has a P-type source region S and drain region D disposed in the deep N well, and a gate electrode G such as polysilicon disposed on the deep N well via a gate insulating film. Yes.
また、第2の素子領域A2には、PチャネルMOSトランジスターQP2と、N型のコンタクト領域(N+)とが配置されている。トランジスターQP2は、ディープNウェル内に配置されたP型のソース領域S及びドレイン領域Dと、ディープNウェル上にゲート絶縁膜を介して配置されたポリシリコン等のゲート電極Gとを有している。 In the second element region A2, a P-channel MOS transistor QP2 and an N-type contact region (N + ) are arranged. The transistor QP2 has a P-type source region S and drain region D disposed in the deep N well, and a gate electrode G such as polysilicon disposed on the deep N well via a gate insulating film. Yes.
通常は、Nプラグ21とNプラグ22との間のスペースは、回路素子が配置されないデッドスペースとなっているが、本実施形態においては、Nプラグ21とNプラグ22との間にPウェル23が配置されている。Pウェル23は、Nプラグ21又は22に接していても良いし、Nプラグ21及び22から離れていても良い。後者の場合には、Pウェル23とNプラグ21及び22との間の耐圧を高めることができる。
Normally, the space between the
Pウェル23上には、絶縁膜として酸化シリコン(SiO2)等のフィールド酸化膜33が配置されており、さらに、フィールド酸化膜33上には、抵抗体膜40が配置されている。抵抗体膜40は、例えば、不純物がドープされて所定の導電率(比抵抗)を有するポリシリコン等で構成される。
A
抵抗体膜40には、例えば、抵抗体膜40よりも高い不純物濃度を有するP型のコンタクト領域41及び42が配置されている。層間絶縁膜50上には、アルミニウム(Al)又は銅(Cu)等の配線層が配置されており、配線層に含まれている配線61及び62が、コンタクト領域41及び42にそれぞれ電気的に接続されている。それにより、抵抗体膜40が抵抗素子として機能する。
For example, P-
このように、Nプラグ21とNプラグ22との間に配置されたPウェル23上に絶縁膜を介して抵抗体膜40を配置することにより、抵抗体膜40の周囲を平面視で囲むNプラグを設けなくても、抵抗素子の抵抗値が安定する。従って、基板面積を有効活用して高密度化することが可能な半導体装置を提供することができる。
In this way, by disposing the
Pウェル23には、抵抗体膜40を平面視で囲むP型の不純物領域24が配置されている。また、層間絶縁膜50上に配置された配線層に含まれている配線63が、P型の不純物領域24に電気的に接続されており、配線63及びP型の不純物領域24を介して、Pウェル23に一定の電位を与えることができる。
A P-
Pウェル23に一定の電位を与えることにより、Nプラグ21とNプラグ22とに異なる電位が印加されている状態で抵抗体膜40に高電位が印加されても、Pウェル23においてフィールド反転が生じ難くなる。その結果、Nプラグ21とPウェル23とNプラグ22とで構成される寄生トランジスターにリーク電流が流れ難くなる。なお、P型の半導体基板には低電位側の電源電位が印加されるので、Pウェル23に与える電位も低電位側の電源電位であることが望ましい。
By applying a constant potential to the P well 23, field inversion occurs in the P well 23 even when a high potential is applied to the
さらに、Pウェル23よりも下層にP型の埋め込み拡散層13を配置する場合には、Nプラグ21又は22の電位がPウェル23内の電界に与える影響を低減することができる。P型の埋め込み拡散層13は、Pウェル23に接していても良いし、Pウェル23から離れていても良い。
Furthermore, when the P type buried
また、エピタキシャル層20として、P型の半導体層の替りにN型の半導体層を設けても良い。その場合には、素子領域A1及びA2にディープNウェルを形成する必要はないが、Nプラグ21とNプラグ22との導通を避けるために、P型の埋め込み拡散層13がPウェル23に接している必要がある。
Further, an N-type semiconductor layer may be provided as the
<製造方法>
図2は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程における断面図である。まず、P型の下地基板10として、例えば、P型不純物としてボロン(B)等を含むシリコン(Si)基板が用意される。
<Manufacturing method>
FIG. 2 is a cross-sectional view in the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. First, as the P-
次に、図2(A)に示す工程において、フォトリソグラフィー法によって形成されたマスクを用いて、下地基板10の第1の領域B1及び第2の領域B2に、アンチモン(Sb)若しくは燐(P)イオン等のN型不純物が注入される。また、図2(B)に示すように、下地基板10の第3の領域B3〜第5の領域B5に、ボロン(B)イオン等のP型不純物が注入される。
Next, in the step shown in FIG. 2A, antimony (Sb) or phosphorus (P) is added to the first region B1 and the second region B2 of the
次に、図2(C)に示す工程において、下地基板10上に、エピタキシャル層20として、P型又はN型の半導体層がエピタキシャル成長によって形成される。例えば、シリコン基板上にシリコン層をエピタキシャル成長させる際に、ボロン(B)等のP型不純物のガスを混合させることにより、所望の比抵抗を有するP型の半導体層を形成することができる。
Next, in the step shown in FIG. 2C, a P-type or N-type semiconductor layer is formed as an
次に、図2(D)に示す工程において、フォトリソグラフィー法によって形成されたマスクを用いて、エピタキシャル層20の複数の領域に、燐(P)イオン等のN型不純物が注入される。
Next, in the step shown in FIG. 2D, N-type impurities such as phosphorus (P) ions are implanted into a plurality of regions of the
その後、下地基板10及びエピタキシャル層20に注入された不純物を熱によって拡散させることにより、図2(E)に示すように、N型の埋め込み拡散層(NBL)11及び12と、P型の埋め込み拡散層(PBL)13〜15とが形成される。その際に、埋め込み拡散層11〜15の一部が、不純物の熱拡散によってエピタキシャル層20に延在しても良い。
Thereafter, the impurities implanted into the
また、エピタキシャル層20に注入されたN型不純物がN型の埋め込み拡散層11及び12に到達して、Nプラグ21及び22が形成される。ここで、Nプラグ21は、第1の素子領域A1を平面視で囲む第1の素子分離領域に相当し、Nプラグ22は、第2の素子領域A2を平面視で囲む第2の素子分離領域に相当する。さらに、エピタキシャル層20としてP型の半導体層が設けられる場合には、素子領域A1及びA2にディープNウェルが形成される。
Further, the N-type impurities implanted into the
次に、図2(F)に示す工程において、例えば、LOCOS法によって、エピタキシャル層20の主面(図中の上面)の複数の領域に、フィールド酸化膜31〜33が形成される。フィールド酸化膜33は、Nプラグ21とNプラグ22との間に形成される。なお、フィールド酸化膜31〜33の形成は、Pウェル23等を形成した後に行っても良い。
Next, in the step shown in FIG. 2F,
また、図2(G)に示すように、フォトリソグラフィー法によって形成されたマスクを用いて、エピタキシャル層20の一部の領域に、ボロン(B)イオン等のP型不純物が注入される。それにより、Nプラグ21とNプラグ22との間にPウェル23が形成される。その結果、フィールド酸化膜33は、Pウェル23の一部の領域上に配置されることになる。
Further, as shown in FIG. 2G, a P-type impurity such as boron (B) ions is implanted into a partial region of the
次に、図2(H)に示す工程において、フォトリソグラフィー法によって形成されたマスクを用いて、フィールド酸化膜33の一部の領域上に抵抗体膜40が形成される。抵抗体膜40は、例えば、不純物がドープされて所定の導電率(比抵抗)を有するポリシリコン等で形成される。
Next, in the step shown in FIG. 2H, the
次に、図2(I)に示す工程において、例えば、エピタキシャル層20の主面を熱酸化することによって、エピタキシャル層20の主面に酸化シリコン(SiO2)等のゲート絶縁膜が形成される。さらに、不純物がドープされて導電性を有するポリシリコンがゲート絶縁膜上に形成されて、ポリシリコン及びゲート絶縁膜が、フォトリソグラフィー法によって形成されたマスクを用いてパターニングされる。それにより、素子領域A1及びA2の一部の領域上に、トランジスターQP1及びQP2のゲート電極Gが、ゲート絶縁膜を介してそれぞれ形成される。
Next, in the process shown in FIG. 2I, a gate insulating film such as silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the main surface of the
さらに、フォトリソグラフィー法によって形成されたマスクを用いて、Nプラグ21及び22、及び、素子領域A1及びA2の一部の領域に、燐(P)イオン等のN型不純物が注入される。それにより、Nプラグ21及び22にN型のコンタクト領域21a及び22aがそれぞれ形成されると共に、素子領域A1及びA2にN型のコンタクト領域(N+)が形成される。
Further, N-type impurities such as phosphorus (P) ions are implanted into the N plugs 21 and 22 and part of the element regions A1 and A2 using a mask formed by photolithography. Thereby, N-
また、フォトリソグラフィー法によって形成されたマスクを用いて、素子領域A1及びA2、Pウェル23、及び、抵抗体膜40の一部の領域に、ボロン(B)イオン等のP型不純物が注入される。それにより、第1の素子領域A1にトランジスターQP1のソース領域S及びドレイン領域Dが形成されると共に、第2の素子領域A2にトランジスターQP2のソース領域S及びドレイン領域Dが形成される。また、Pウェル23にP型のコンタクト領域(P+)が形成される。さらに、抵抗体膜40にP型のコンタクト領域41及び42が形成される。
Also, a P-type impurity such as boron (B) ions is implanted into the element regions A1 and A2, the P well 23, and a partial region of the
不純物を注入する工程においては、フィールド酸化膜31〜33やゲート電極Gがハードマスクとして用いられる。以降の工程は、通常の半導体装置の製造工程と同様である。即ち、所定数の層間絶縁膜及び配線層が形成される。各々のコンタクト領域及びゲート電極上において、層間絶縁膜にコンタクトホールが形成され、アルミニウム(Al)等の配線又はタングステン(W)等のプラグが、コンタクト領域及びゲート電極に接続される。
In the step of implanting impurities, the
本実施形態によれば、Nプラグ21とNプラグ22との間に形成されたPウェル23上に絶縁膜を介して抵抗体膜40を形成することにより、抵抗体膜40の周囲を平面視で囲むNプラグを設けなくても、抵抗素子の抵抗値が安定する。従って、基板面積を有効活用して高密度化することが可能な半導体装置を製造することができる。
According to the present embodiment, the
<第1の実施形態の変形例>
第1の実施形態においては、絶縁膜上に抵抗体膜40を配置する場合について説明したが、抵抗体膜40の替りに、MOS構造を有するキャパシター又はPIP(ポリシリコン層間)キャパシターの電極として、絶縁膜上に導電体膜を配置しても良い。
<Modification of First Embodiment>
In the first embodiment, the case where the
図3は、本発明の第1の実施形態の変形例に係る半導体装置の一部の構成例を示す図である。図3においては、一例として、MOS構造を有するキャパシターが示されている。図1に示すNプラグ21とNプラグ22との間に配置されたPウェル23内に、N型の不純物領域25が配置されている。N型の不純物領域25内には、N型の不純物領域25よりも高い不純物濃度を有するN型のコンタクト領域26が配置されている。コンタクト領域26は、N型の不純物領域25に電位を与えるために用いられる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a part of the semiconductor device according to the modification of the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, a capacitor having a MOS structure is shown as an example. An N
また、N型の不純物領域25上には、酸化シリコン(SiO2)等の絶縁膜34が配置され、絶縁膜34上に、導電体膜40aが配置されている。導電体膜40aは、例えば、不純物がドープされて導電性を有するポリシリコン等で構成される。絶縁膜34上に配置された導電体膜40aは、キャパシターの一方の電極を構成し、N型の不純物領域25及びコンタクト領域26は、キャパシターの他方の電極を構成する。なお、図3に示す例においては、コンタクト領域26にPウェル23の電位以上の電位を印加する必要がある。
An insulating
第1の実施形態の変形例によれば、Nプラグ21とNプラグ22との間に配置されたPウェル23上に絶縁膜34を介して導電体膜40aを配置することにより、導電体膜40aの周囲を平面視で囲むNプラグを設けなくても、キャパシターの容量値が安定する。従って、基板面積を有効活用して高密度化することが可能な半導体装置を提供することができる。
According to the modification of the first embodiment, the
<第2の実施形態>
図4は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。図4(A)は、平面図であり、図4(B)は、図4(A)に示すB−Bにおける断面図である。図4(A)においては、各領域のレイアウトを分かり易く示すために、フィールド酸化膜31〜33及び層間絶縁膜50等が省略されている。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4A. In FIG. 4A, the
第2の実施形態においては、図1に示す第1の実施形態に係る半導体装置におけるP型の不純物領域24が省略されて、フィールド酸化膜33が拡張されている。その他の点に関しては、第2の実施形態は、第1の実施形態又はその変形例と同様でも良い。
In the second embodiment, the P-
図4に示すように、Pウェル23上にフィールド酸化膜33及び層間絶縁膜50を介して、抵抗体膜40を平面視で囲む配線(導電体膜)63が配置されている。配線63に一定の電位を与えることにより、Pウェル23内の電界を安定させることができる。従って、Nプラグ21とNプラグ22とに異なる電位が印加されている状態で抵抗体膜40に高電位が印加されても、Pウェル23においてフィールド反転が生じ難くなる。その結果、Nプラグ21とPウェル23とNプラグ22とで構成される寄生トランジスターにリーク電流が流れ難くなる。
As shown in FIG. 4, wiring (conductor film) 63 surrounding the
<第3の実施形態>
図5は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。図5(A)は、平面図であり、図5(B)は、図5(A)に示すB−Bにおける断面図である。図5(A)においては、各領域のレイアウトを分かり易く示すために、フィールド酸化膜31〜33及び層間絶縁膜50等が省略されている。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5A. In FIG. 5A, the
第3の実施形態においては、図4に示す第2の実施形態に係る半導体装置に、抵抗体膜43が追加されている。その他の点に関しては、第3の実施形態は、第2の実施形態と同様でも良い。
In the third embodiment, a
図5に示すように、Pウェル23上にフィールド酸化膜33を介して、抵抗体膜40から距離を置いて抵抗体膜40を平面視で囲む抵抗体膜43が配置されている。抵抗体膜43は、抵抗体膜40を形成する際に、同時に形成することができる。抵抗体膜43には、配線63が電気的に接続されている。配線63を介して抵抗体膜43に一定の電位を与えることにより、Pウェル23内の電界をさらに安定させることができる。
As shown in FIG. 5, a
従って、Nプラグ21とNプラグ22とに異なる電位が印加されている状態で抵抗体膜40に高電位が印加されても、Pウェル23においてフィールド反転が生じ難くなる。その結果、Nプラグ21とPウェル23とNプラグ22とで構成される寄生トランジスターにリーク電流が流れ難くなる。あるいは、抵抗体膜43の替わりに、導電体膜を配置しても良い。
Therefore, even if a high potential is applied to the
以上の実施形態においては、P型の半導体基板を用いる例について説明したが、N型の半導体基板を用いても良い。その場合には、他の半導体層及び不純物層においてP型とN型とが逆になる。さらに、本発明は、MOS電界効果トランジスターを備える半導体装置のみならず、他のトランジスター等の回路素子を備える半導体装置に適用することもできる。このように、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。 In the above embodiment, an example using a P-type semiconductor substrate has been described. However, an N-type semiconductor substrate may be used. In that case, the P-type and the N-type are reversed in the other semiconductor layers and impurity layers. Furthermore, the present invention can be applied not only to a semiconductor device including a MOS field effect transistor but also to a semiconductor device including a circuit element such as another transistor. Thus, the present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made within the technical idea of the present invention by those who have ordinary knowledge in the technical field.
10…下地基板、11、12…N型の埋め込み拡散層、13〜15…P型の埋め込み拡散層、20…エピタキシャル層、21、22…Nプラグ、21a、22a…コンタクト領域、23…Pウェル、24…P型の不純物領域、25…N型の不純物領域、26…コンタクト領域、31〜33…フィールド酸化膜、34…絶縁膜、40、43…抵抗体膜、40a…導電体膜、41、42…コンタクト領域、50…層間絶縁膜、61〜63…配線、QP1、QP2…PチャネルMOSトランジスター。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
第2の素子領域を平面視で囲む第1導電型の第2の素子分離領域と、
前記第1の素子分離領域と前記第2の素子分離領域との間に配置された第2導電型のウェルと、
前記第2導電型のウェル上に配置された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に配置された抵抗体膜又は導電体膜と、
を備える半導体装置。 A first element isolation region of a first conductivity type surrounding the first element region in plan view;
A second element isolation region of the first conductivity type surrounding the second element region in plan view;
A second conductivity type well disposed between the first element isolation region and the second element isolation region;
An insulating film disposed on the second conductivity type well;
A resistor film or a conductor film disposed on the insulating film;
A semiconductor device comprising:
前記第1の素子分離領域と前記第2の素子分離領域との間に絶縁膜及び第2導電型のウェルを形成し、前記第2導電型のウェル上に前記絶縁膜が配置されるようにする工程と、
前記絶縁膜上に抵抗体膜又は導電体膜を形成する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。 Forming a first conductivity type first element isolation region surrounding the first element region in plan view, and forming a first conductivity type second element isolation region surrounding the second element region in plan view; ,
An insulating film and a second conductivity type well are formed between the first element isolation region and the second element isolation region, and the insulating film is disposed on the second conductivity type well. And a process of
Forming a resistor film or a conductor film on the insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
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