JP3381646B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JP3381646B2
JP3381646B2 JP33002998A JP33002998A JP3381646B2 JP 3381646 B2 JP3381646 B2 JP 3381646B2 JP 33002998 A JP33002998 A JP 33002998A JP 33002998 A JP33002998 A JP 33002998A JP 3381646 B2 JP3381646 B2 JP 3381646B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
impurity diffusion
diffusion region
region
contact hole
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP33002998A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000156494A (ja
Inventor
靖 木下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP33002998A priority Critical patent/JP3381646B2/ja
Publication of JP2000156494A publication Critical patent/JP2000156494A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3381646B2 publication Critical patent/JP3381646B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、特に、ゲートフィンガー型のMO
Sトランジスタにおける基板電位の固定構造とその形成
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば無線通信等の分野で用いられる高
周波用MOSLSIにおいては、ゲートを複数の電極指
に分岐させたタイプの電界効果トランジスタ(Field-Ef
fect Transistor,以下、FETと略記する)、いわゆる
ゲートフィンガー型FETと呼ばれるものがある。この
種のゲートフィンガー型FETは高周波用MOSLSI
におけるアンプ等のアナログ系回路によく用いられ、高
出力が要求されている。
【0003】ところで、MOSFETの最も基本的な特
性であるしきい値電圧Vt は、一般的に以下の(1)
式で表される。
【数1】 ここで、Vt:しきい値電圧、VSB:ソース−基板間電
圧、Vt0:VSB=0の時のしきい値電圧、Φf:フェル
ミレベル、NA:基板不純物濃度、Cox:ゲート酸化膜
容量、q:電子の電荷量、ε:半導体の誘電率、であ
る。(1)式中の(2Φf+VSB1/2とVtとの関係を
グラフ化した例が図23である。Φfは材料により決ま
る定数であるから、VSBの値によってVtが変動するこ
とになり、VSBの値が大きくなる程、Vtが増大する傾
向を示す。
【0004】また、MOSFETのドレイン−ソース間
電圧Vdsとドレイン電流Idとの関係を示したものが図
24である。図24中の複数のVds−Id特性曲線T1
6はゲート電位(Vg−Vt)が異なるものであり、ゲ
ート電位が高い程Vds−Id特性曲線は上側に位置す
る。例えばMOSFETをアンプに用いた場合、飽和領
域のVds−Id特性曲線T4と負荷曲線Fとの交点が動作
点Qとなり、動作点QにおいてMOSFETが動作する
ようにゲート印加電圧Vgを所定の値に調整する。とこ
ろが、ゲート印加電圧Vgが一定であっても、実際のゲ
ート電位はVg−V tであるから、Vtが変動すると動作
点Qも変動することになる。
【0005】アンプに使用するようなMOSFETでは
一般にゲート幅が100〜400μmと大きいため、動
作に必要な数mA程度のドレイン電流Idを得るため
に、通常、ゲート印加電圧Vgを1V付近まで下げて使
用している。したがって、Vtの変動の影響がより大き
くなり、Vtの変動による動作点の変動に起因して出力
波形の歪み、ゲインの低下等、特性上の不具合が生じ
る。すなわち、VSBの変動によりVtが変動し、動作点
が変動するのであるから、MOSFETにおけるVSB
変動を充分に抑え、VSBを如何に一定に固定するかが重
要になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ゲートフィンガー型F
ETにおいて、上記ソース−基板間電圧(VSB)を固定
するための構造例を示したものが図19、図20であ
る。図19に示す構造では、N+型ソース・ドレイン拡
散層50上に複数のゲートフィンガー51が形成され、
NチャネルMOSFET52が構成されている。N+
ソース・ドレイン拡散層50はPウェル層上に形成さ
れ、Pウェル層の電位(基板電位)を固定するためのウ
ェルコンタクト53がN+型ソース・ドレイン拡散層5
0の両側方の2箇所に形成されている。また、図20に
示す構造では、ウェルコンタクト54がN+型ソース・
ドレイン拡散層50の周囲を囲むように形成されてい
る。
【0007】ところが、図19および図20に示した従
来の基板電位固定構造は、いずれにしろソース・ドレイ
ン拡散層の周辺部にウェルコンタクトを形成するもので
あるから、ゲートフィンガーの数が増えてゲート全体の
幅が大きくなればなる程、中央付近のゲートフィンガー
とウェルコンタクトの距離が離れ、この間の基板抵抗が
あるために基板電位を最低電位に固定することが難しく
なる。そこで、ゲートフィンガー型FETの例ではない
が、ゲートに近い位置で基板電位を固定した例が、特開
平2−15665号公報、特開昭63−250177号
公報に記載されている。
【0008】図21は、特開平2−15665号公報に
記載された基板電位固定構造である。この構造では、ウ
ェルコンタクト55がMOSFET56のN+ソース領
域57を貫通してPウェル領域58にまで達し、これら
2つの領域57、58と電気的に接続されており、ウェ
ルコンタクト55がいわばソースとウェルの共通コンタ
クトとなっている。そして、この共通コンタクトが層間
絶縁膜59上に形成された配線60に接続され、この配
線60を介してN+ソース領域57とPウェル領域58
の双方が最低電位に固定されるようになっている。
【0009】図22は、特開昭63−250177号公
報に記載された基板電位固定構造である。この構造の場
合、MOSFET61のN+ソース領域62に隣接して
ウェルコンタクト用のP+拡散領域63が形成され、こ
れらN+ソース領域62、P+拡散領域63にソース電位
固定用コンタクト64、基板電位固定用コンタクト65
がそれぞれ形成されている。そして、これら2つのコン
タクト64、65が層間絶縁膜66上に形成された配線
67に共通に接続され、この配線67を介してN+ソー
ス領域62とPウェル領域68の双方が最低電位に固定
されるようになっている。
【0010】しかしながら、これら2つの構造にもそれ
ぞれ問題点がある。通常、MOSFETのソース側とド
レイン側のコンタクト構造は対称的であるから、ソース
側とドレイン側のコンタクトホールの形成は1回のフォ
トリソグラフィー工程で可能である。ところが、図21
に示した構造の場合、ソース側のコンタクトホールはN
+ソース領域を貫通してPウェル領域にまで達し、ドレ
イン側のコンタクトホールはN+ドレイン領域までで止
まるという非対称性のため、ソース側とドレイン側のコ
ンタクトホールを1回のフォトリソグラフィー工程で形
成することができず、製造プロセスが複雑になる、とい
う欠点がある。一方、図22に示した構造の場合、N+
ソース領域に隣接するウェルコンタクト用のP+拡散領
域を形成する必要があるため、MOSFETの占有面積
が大きくなり、素子の微細化に適さなくなる、という欠
点がある。
【0011】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、製造プロセスの複雑化、MOSF
ETの占有面積の増大といった従来の問題点を生じるこ
となく、基板電位を確実に固定して素子特性の安定化を
図ることができる半導体装置およびその製造方法を提供
することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第1の半導体装置は、半導体基板上に、
複数の電極指を有する制御電極と共通電極と出力電極と
を備え、前記制御電極の一つの電極指と共通電極用不純
物拡散領域と出力電極用不純物拡散領域とを有するトラ
ンジスタが複数個隣接して形成された活性領域が設けら
れ、第1導電型の不純物が導入された前記各トランジス
タの共通電極用不純物拡散領域の下方にあたる半導体基
板内部に、該半導体基板と電気的に接続されるとともに
前記各共通電極用不純物拡散領域と電気的に接続され、
前記第1導電型と反対の導電型である第2導電型の不純
物が導入された基板電位固定用不純物拡散領域が形成さ
れたことを特徴とするものである。
【0013】本発明の第1の半導体装置は、複数の電極
指を有する制御電極を備えたトランジスタ、いわゆるゲ
ートフィンガー型トランジスタにおいて、トランジスタ
の共通電極用不純物拡散領域の下方に半導体基板および
共通電極用不純物拡散領域と電気的に接続された基板電
位固定用不純物拡散領域を形成したものである。この構
造では、基板電位固定用不純物拡散領域の電位を固定す
ることにより、半導体基板の電位と共通電極用不純物拡
散領域の電位がともに固定される。この場合、ゲートフ
ィンガー型トランジスタを構成する単体の各トランジス
タの下方でこれら電位を固定する構造のため、これら電
位が安定して共通の電位に固定される。
【0014】また、前記基板電位固定用不純物拡散領域
を、前記活性領域外方の素子分離領域にまで延在させる
とよい。前記基板電位固定用不純物拡散領域を形成する
位置は、最低限、各トランジスタの共通電極用不純物拡
散領域の下方および制御電極の電極指の下方でよいが、
活性領域外方の素子分離領域にまで延在させた場合、基
板電位をより安定して固定することができる。
【0015】前記共通電極用不純物拡散領域の形態とし
ては、第2導電型の不純物が導入されたウェル領域上に
形成し、前記基板電位固定用不純物拡散領域をウェル領
域内部に形成してもよい。具体的には、例えば、N型半
導体基板を用いた場合にこの基板内にN型の共通電極用
不純物拡散領域を形成するようにしてもよいし、N型半
導体基板内にPウェル層を形成し、Pウェル層中にP型
の共通電極用不純物拡散領域を形成するようにしてもよ
い。
【0016】また、本発明の第1の半導体装置半導体基
板において、前記各トランジスタの共通電極用不純物拡
散領域を貫通して基板電位固定用不純物拡散領域に達す
るコンタクトホールを設け、コンタクトホールの内部に
導電層を埋め込むことによって、基板電位固定用不純物
拡散領域が各共通電極用不純物拡散領域と電気的に接続
された構造とすることができる。そして、複数のトラン
ジスタを覆う層間絶縁膜上に共通配線を設け、コンタク
トホール内部に埋め込んだ導電層と共通配線とが電気的
に接続された構造とすることができる。この構造を採る
場合、各トランジスタの共通電極用不純物拡散領域にお
けるコンタクトホール部分を除く領域および出力電極用
不純物拡散領域の全域にあたる半導体基板の表面および
前記制御電極の表面に、コンタクトホール形成時のエッ
チング停止膜を設けるとよい。このエッチング停止膜を
設けた場合の利点については後述する。具体的には、層
間絶縁膜をシリコン酸化膜とした場合、エッチング停止
膜としてシリサイド膜を用いることが可能である。
【0017】また、本発明の第2の半導体装置は、半導
体基板上に、複数の電極指を有する制御電極と共通電極
と出力電極とを備え、前記制御電極の一つの電極指と共
通電極用不純物拡散領域と出力電極用不純物拡散領域と
を有するトランジスタが複数個隣接して形成された活性
領域が設けられ、第1導電型の不純物が導入された前記
各トランジスタの共通電極用不純物拡散領域の下方にあ
たる半導体基板内部に、該半導体基板と電気的に接続さ
れ、前記活性領域外方の素子分離用絶縁膜の下方まで延
在し、前記第1導電型と反対の導電型である第2導電型
の不純物が導入された基板電位固定用不純物拡散領域が
形成され、前記複数のトランジスタを覆う層間絶縁膜
に、該層間絶縁膜を貫通して前記各トランジスタの共通
電極用不純物拡散領域に達する第1のコンタクトホール
と前記層間絶縁膜および素子分離用絶縁膜を貫通して前
記基板電位固定用不純物拡散領域に達する第2のコンタ
クトホールとがそれぞれ設けられ、これら第1および第
2のコンタクトホールの内部に導電層がそれぞれ埋め込
まれ、前記層間絶縁膜上に設けられた共通配線と前記各
導電層とが電気的に接続されることにより前記基板電位
固定用不純物拡散領域が前記各共通電極用不純物拡散領
域と電気的に接続されたことを特徴とするものである。
【0018】本発明の第2の半導体装置においても、上
記本発明の第1の半導体装置と同様、半導体基板の電位
と共通電極用不純物拡散領域の電位を安定して共通の電
位に固定することができる。また、本発明の第1の半導
体装置におけるコンタクトの位置が共通電極用不純物拡
散領域内であるのに対して、本発明の第2の半導体装置
の場合、活性領域外の素子分離絶縁膜上になる。したが
って、基板電位固定のためのコンタクト構造を設けるこ
とにより占有面積が増大することはない。
【0019】また、本発明の第2の半導体装置において
も、共通電極用不純物拡散領域をウェル領域上に形成
し、基板電位固定用不純物拡散領域をウェル領域内部に
形成することができる。そして、各トランジスタの共通
電極用不純物拡散領域の全域および出力電極用不純物拡
散領域の全域にあたる半導体基板の表面および制御電極
の表面に、コンタクトホール形成時のエッチング停止膜
を設けると良い点は本発明の第1の半導体装置と同様で
ある。
【0020】また、本発明の第3の半導体装置は、半導
体基板上に、複数の電極指を有する制御電極と共通電極
と出力電極とを備え、前記制御電極の一つの電極指と共
通電極用不純物拡散領域と出力電極用不純物拡散領域と
を有するトランジスタが複数個隣接して形成された活性
領域が設けられ、第1導電型の不純物が導入された前記
各トランジスタの共通電極用不純物拡散領域の下方にあ
たる半導体基板内部に、該半導体基板と電気的に接続さ
れ前記第1導電型と反対の導電型である第2導電型の不
純物が導入された基板電位固定用不純物拡散領域が形成
され、前記半導体基板の裏面側から前記基板電位固定用
不純物拡散領域を貫通して前記共通電極用不純物拡散領
域に達するコンタクトホールが設けられるとともに該コ
ンタクトホールの内部に導電層が埋め込まれたことを特
徴とするものである。
【0021】本発明の第1、第2の半導体装置が基板表
面側の配線を通じて基板電位固定用不純物拡散領域の電
位を固定していたのに対して、本発明の第3の半導体装
置では、基板裏面側から基板電位固定用不純物拡散領域
の電位を固定する構造である。よって、本発明の第3の
半導体装置の場合、基板表面側に設ける配線は出力電極
用不純物拡散領域に電位を与えるためだけの配線とな
り、配線領域を低減することができる。
【0022】上記本発明の第1ないし第3の半導体装置
において、半導体基板中に第2導電型の不純物を導入し
てなる基板電位固定用不純物拡散領域に代えて、半導体
基板内部に半導体基板の材料とは異なる材料、例えば金
属からなり、基板電位固定用不純物拡散領域と同じ機能
を有する基板電位固定用導電層を設けてもよい。言い換
えると、一般的な方法では、例えばシリコン基板中に深
くボロンをイオン注入することによってP型の基板電位
固定用不純物拡散領域を形成することができるが、半導
体中に不純物を導入したこの種の基板電位固定用不純物
拡散領域に代えて、金属層を用いることもできる。半導
体基板中の深い位置に金属層を形成する構造は、2枚の
半導体基板の張り合わせ技術を用いることにより実現が
可能である。金属層を用いた場合、半導体中に不純物を
導入した基板電位固定用不純物拡散領域を用いた場合に
比べて、基板抵抗をさらに低減できるという利点を有し
ている。
【0023】本発明の第1の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の内部に第2導電型の不純物を導入すること
により基板電位固定用不純物拡散領域を形成する工程
と、前記半導体基板に前記基板電位固定用不純物拡散領
域に到達する第1のコンタクトホールを形成する工程
と、前記半導体基板表面に、制御電極と前記第2導電型
と反対の導電型である第1導電型の不純物を導入した共
通電極用不純物拡散領域と出力電極用不純物拡散領域と
を有するトランジスタを、該トランジスタの前記共通電
極用不純物拡散領域がその領域内に前記第1のコンタク
トホール形成箇所を含むように形成する工程と、前記第
1のコンタクトホール内に導電層を埋め込むことにより
前記共通電極用不純物拡散領域と前記基板電位固定用不
純物拡散領域とを電気的に接続する工程とを有すること
を特徴とするものである。
【0024】本発明の第1の半導体装置の製造方法にお
いては、半導体基板内の基板電位固定用不純物拡散領域
に到達する第1のコンタクトホールを形成しておき、共
通電極用不純物拡散領域が第1のコンタクトホール形成
箇所を含むようにトランジスタを形成した後、第1のコ
ンタクトホール内に導電層を埋め込むことにより共通電
極用不純物拡散領域と基板電位固定用不純物拡散領域と
を電気的に接続することができ、ひいては共通電極用不
純物拡散領域と半導体基板の双方の電位を固定すること
ができる。
【0025】上記製造方法において、前記トランジスタ
形成工程の後に、トランジスタを覆う層間絶縁膜を形成
する工程と、層間絶縁膜を貫通して第1のコンタクトホ
ールと連続する第2のコンタクトホールを形成する工程
と、第1および第2のコンタクトホールが連続してなる
コンタクトホール内に導電層を埋め込むことにより、共
通電極用不純物拡散領域と基板電位固定用不純物拡散領
域とを電気的に接続する工程と、導電層の上方にあたる
層間絶縁膜上に共通配線を形成する工程とを設けてもよ
い。さらに、第1のコンタクトホール形成工程の後に、
第1のコンタクトホール内部にシリコン酸化膜を埋め込
んでおき、ついで、トランジスタを形成し、シリコン酸
化膜からなる層間絶縁膜を形成した後、層間絶縁膜を貫
通する第2のコンタクトホールを形成する工程において
層間絶縁膜のエッチング、第1のコンタクトホール内部
に埋め込んだシリコン酸化膜のエッチングを連続して行
うことにより、第1および第2のコンタクトホールが連
続してなるコンタクトホールを形成するようにするとよ
い。
【0026】上記方法を採る場合、第1のコンタクトホ
ール内部にシリコン酸化膜を埋め込み、トランジスタを
形成した後、トランジスタの共通電極用不純物拡散領域
における第1のコンタクトホール形成箇所を除く領域お
よびトランジスタの出力電極用不純物拡散領域の全域に
あたる半導体基板の表面および制御電極の表面に第2の
コンタクトホール形成工程でのエッチングを停止するた
めのエッチング停止膜を形成し、層間絶縁膜を形成した
後、第2のコンタクトホール形成工程を行うことが望ま
しい。エッチング停止膜としてはシリサイド膜を用いる
ことができる。
【0027】エッチング停止膜を用いる理由は、第2の
コンタクトホール形成工程でエッチングを行う際には、
共通電極用不純物拡散領域内の第1のコンタクトホール
の部分では層間絶縁膜のエッチングに続いて、埋め込ん
だシリコン酸化膜をエッチングし、コンタクトホール底
部の位置を基板電位固定用不純物拡散領域の深さにまで
到達させる必要があるが、出力電極用不純物拡散領域の
側では層間絶縁膜のエッチングだけに留め、コンタクト
ホール底部の位置を出力電極用不純物拡散領域の表面で
留めなければならないからである。このように、共通電
極用不純物拡散領域側と出力電極用不純物拡散領域側で
非対称なエッチングを行う必要があるため、エッチング
停止膜を用いるのである。なお、エッチングすべき膜材
料にシリコン酸化膜を用いた場合、エッチング停止膜に
シリサイド膜を用いれば、充分なエッチング選択比が確
保でき、エッチング停止膜としての機能を果たすことが
できる。
【0028】したがって、この方法を採用した場合、共
通電極用不純物拡散領域側のコンタクトホールの形成と
出力電極用不純物拡散領域側のコンタクトホールの形成
を1回のフォトリソグラフィー工程で行うことができ、
製造プロセスが複雑化することがない、という利点が得
られる。
【0029】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の内部に第2導電型の不純物を導入すること
により基板電位固定用不純物拡散領域を形成する工程
と、前記半導体基板表面に前記基板電位固定用不純物拡
散領域の端部上方にまで延在する素子分離用絶縁膜を形
成する工程と、前記半導体基板表面の前記素子分離用絶
縁膜が形成された領域を除く活性領域に、制御電極と前
記第2導電型と反対の導電型である第1導電型の不純物
を導入した共通電極用不純物拡散領域と出力電極用不純
物拡散領域とを有するトランジスタを形成する工程と、
該トランジスタを覆う層間絶縁膜を形成する工程と、該
層間絶縁膜を貫通して前記トランジスタの前記共通電極
用不純物拡散領域に到達する第1のコンタクトホールを
形成する工程と、前記素子分離用絶縁膜が前記基板電位
固定用不純物拡散領域の端部上方にまで延在する箇所に
て前記層間絶縁膜および前記素子分離用絶縁膜を貫通し
て前記基板電位固定用不純物拡散領域に到達する第2の
コンタクトホールを形成する工程と、前記第1および第
2のコンタクトホール内にそれぞれ導電層を埋め込む工
程と、これら導電層の上方にあたる前記層間絶縁膜上に
共通配線を形成することにより前記共通電極用不純物拡
散領域と前記基板電位固定用不純物拡散領域とを電気的
に接続する工程とを有することを特徴とするものであ
る。
【0030】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
基板電位固定用不純物拡散領域とのコンタクトを活性領
域外の素子分離絶縁膜上に配置した形態の本発明の第2
の半導体装置を製造する方法である。
【0031】上記製造方法において、第1のコンタクト
ホールの形成と第2のコンタクトホールの形成とを同一
の工程にて行うことができる。その場合、第1の製造方
法と同様、トランジスタ形成工程の後に、トランジスタ
の共通電極用不純物拡散領域の全域および出力電極用不
純物拡散領域の全域にあたる半導体基板の表面および制
御電極の表面に第1および第2のコンタクトホール形成
工程でのエッチングを停止するためのエッチング停止膜
を形成し、層間絶縁膜を形成した後、第1および第2の
コンタクトホール形成工程を行うことが望ましい。この
エッチング停止膜の機能は、本発明の第1の半導体装置
の製造方法と同様であるが、本製造方法の場合には、基
板電位固定用不純物拡散領域の深さまで深くエッチング
すべき箇所は素子分離用絶縁膜の箇所であって、共通電
極用不純物拡散領域および出力電極用不純物拡散領域の
箇所ではエッチング深さをこれら不純物拡散領域表面に
留めなければならない。そこで、共通電極用不純物拡散
領域の全域および出力電極用不純物拡散領域の全域にエ
ッチング停止膜を形成する。
【0032】また、上記本発明の第1、第2の半導体装
置の製造方法において、基板電位固定用不純物拡散領域
を形成する工程で、半導体基板内に第2導電型の不純物
を導入する際に注入エネルギーを変えた複数回の第2導
電型の不純物イオン注入を行い、その後の熱処理を経て
基板電位固定用不純物拡散領域とウェル領域とを形成す
ることが可能である。基板電位固定用不純物拡散領域と
ウェル領域とは同じ導電型の不純物を拡散した領域であ
るから、例えば半導体基板内の深い位置に高濃度、浅い
位置に低濃度のイオン注入を行った後、熱処理を行うこ
とによって、高濃度の不純物を含む基板電位固定用不純
物拡散領域とそれよりも低濃度の不純物を含むウェル領
域を同時に形成することができる。この方法を採れば、
基板電位固定用不純物拡散領域を形成するためのフォト
リソグラフィー工程とウェル領域を形成するためのフォ
トリソグラフィー工程が1回で済み、製造プロセスを簡
略化することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]以下、本発
明の第1の実施の形態を図1ないし図8を参照して説明
する。図1は本実施の形態の半導体装置の要部を示す断
面図であって、ゲートフィンガー型FETの基板電位固
定構造を示している。
【0034】図1に示すように、P型シリコン(Si)
基板1(半導体基板)上にP型ウェル層2が形成され、
P型ウェル層2上にNチャネルトランジスタ3が形成さ
れている。すなわち、P型Si基板1上にシリコン酸化
膜(SiO2)からなるゲート絶縁膜(図示略)を介し
てポリシリコンからなるゲート電極4(制御電極)が形
成されている。符号4は櫛型のゲート電極における各電
極指を示している。ゲート電極4の上面にシリサイド膜
5が形成され、側壁にはSiO2からなるサイドウォー
ル膜6が形成されている。シリコン基板1表面のゲート
電極4下の領域がチャネル領域となっており、チャネル
領域を挟む両側方がN+型(第1導電型)のソース領域
7(共通電極用不純物拡散領域)およびN+型のドレイ
ン領域8(出力電極用不純物拡散領域)となっている。
また、隣接するトランジスタにおいて、ソース領域7、
ドレイン領域8は互いに共通に用いられている。
【0035】シリコン基板1表面のトランジスタ3が形
成された活性領域の外方はフィールド酸化膜9(素子分
離用絶縁膜)が形成された素子分離領域となっており、
シリコン基板1内部の活性領域からフィールド酸化膜9
の端部にかけて基板電位固定用P+層10(基板電位固
定用不純物拡散領域)が形成されている。また、トラン
ジスタ3を覆う第1層間絶縁膜11が形成され、ソース
領域7、ドレイン領域8上方にあたる部分にコンタクト
ホール12、13がそれぞれ形成されている。ソース領
域7側のコンタクトホール12は、第1層間絶縁膜11
を貫通し、さらに基板1表面のソース領域7を貫通し
て、基板電位固定用P+層10の内部にまで達してい
る。ソース領域7表面のコンタクトホール12部分を除
く領域にはシリサイド膜5が形成されている。一方、ド
レイン領域8側のコンタクトホール13は、第1層間絶
縁膜11を貫通し、ドレイン領域8表面に形成されたシ
リサイド膜5の表面で止まっている。これらコンタクト
ホール12、13の内部にはタングステン(W)層14
(導電層)が埋め込まれている。
【0036】第1層間絶縁膜11上のタングステン層1
4上方にあたる領域にアルミニウム(Al)からなるソ
ース側第1Al配線15、ドレイン側第1Al配線16
が形成され、これら第1Al配線15、16上を含む第
1層間絶縁膜11上に第2層間絶縁膜17が形成されて
いる。さらに、第1層間絶縁膜11上の第1Al配線1
5、16上にあたる領域に第2層間絶縁膜17を貫通す
るスルーホール18、19が形成され、第2層間絶縁膜
17上のスルーホール18、19上方にあたる領域にソ
ース側第2Al配線20、ドレイン側第2Al配線21
がそれぞれ形成されている。なお、スルーホール18、
19内にはタングステンが埋め込まれている。
【0037】次に、図2〜図8のプロセスフロー図を用
いて、上記構成の半導体装置の製造方法を工程順に説明
する。なお、図2〜図4は上記半導体装置の平面図であ
り、図5〜図8は図2〜図4の各破断線における縦断面
図である。まず、図5(a)に示すように、P型Si基
板1表面に基板電位固定用P+層形成用のパターン(図
示せず)を形成した後、800keV〜1.2MeV程
度の高い注入エネルギーでボロン(第2導電型の不純
物)をイオン注入することによって、P型Si基板1の
深い位置に基板電位固定用P+層10を形成する。
【0038】次いで、図5(b)に示すように、全面に
シリコン酸化膜22、シリコン窒化膜23を順次形成す
る。シリコン酸化膜22の形成には熱酸化法を用い、8
00〜900℃の温度で膜厚5〜15nm程度のシリコ
ン酸化膜22を成長させる。また、シリコン窒化膜23
の形成には低圧CVD法を用い、膜厚100〜200n
m程度のシリコン窒化膜23を成長させる。その後、フ
ォトリソグラフィー工程により、素子分離領域の孔およ
び基板電位固定用P+層に達するトレンチ(第1のコン
タクトホール)を形成するためのレジストパターン24
を形成する。
【0039】その後、図5(c)に示すように、図5
(b)に示したレジストパターン24をマスクとしてシ
リコン窒化膜23およびシリコン酸化膜22のエッチン
グを行い、次いで、Si基板1のエッチングを行うこと
により、素子分離領域を掘り込んだ孔25、基板電位固
定用P+層10の一部を掘り込んだトレンチ26をそれ
ぞれ形成する。この際、エッチング深さとしては、トレ
ンチ26の底部が基板電位固定用P+層10にまで確実
に到達することが必須であり、深さを300〜500n
mとする。
【0040】次いで、図6(d)に示すように、プラズ
マCVD法により全面に高密度プラズマCVD酸化膜2
7を成長させる。この際、高密度プラズマCVD酸化膜
27の膜厚は、トレンチ26がプラズマCVD酸化膜2
7によって充分に埋め込まれる膜厚とする必要があり、
500〜1000nmとする。その後、CMP法を用い
てSi基板1上部のプラズマCVD酸化膜27を研磨し
て基板1を平坦化し、素子分離領域の孔25および基板
電位固定用P+層10に達するトレンチ26の内部にの
みプラズマCVD酸化膜27が埋め込まれた状態とし、
これをフィールド酸化膜9とする。その後、ウェットエ
ッチングによりシリコン窒化膜23およびシリコン酸化
膜22を除去する。
【0041】図6(d)に示す工程に対応する平面図
が、図2(a)である。平面的には、素子分離領域と各
トランジスタのソース領域内の複数(図2(a)におい
ては6個)のコンタクトとなる部分(斜線部分)にフィ
ールド酸化膜9が形成されている。そして、活性領域2
8の外側、素子分離領域の端部にかかるように基板電位
固定用P+層10の矩形状のパターンが形成されてい
る。なお、このパターン形状は矩形に限ることはない。
【0042】次いで、図6(e)に示すように、熱酸化
法により膜厚10〜20nm程度のシリコン酸化膜(図
示略)を全面に形成した後、P型ウェル層形成のイオン
注入用のレジストパターン29を形成し、このレジスト
パターン29をマスクとしてボロンをイオン注入する。
このイオン注入時には、不純物分布がレトログレードプ
ロファイルを示すように、注入エネルギーとドーズ量を
変えた複数回のイオン注入を行う。
【0043】次いで、図6(f)に示すように、レジス
トパターン29を剥離し、ウェットエッチングによりシ
リコン酸化膜を除去した後、膜厚10nm以下のゲート
酸化膜(図示略)を全面に形成する。その後、膜厚10
0〜200nm程度のポリシリコン膜を全面に形成し、
フォトリソグラフィー工程によりこれらポリシリコン膜
およびゲート酸化膜をパターニングし、ゲート電極4を
形成する。
【0044】図6(f)に示す工程に対応する平面図
が、図2(b)である。平面的には、図2(a)に示し
た活性領域28上に複数本(図2(b)においては4
本)の電極指がかかるように、櫛形のゲート電極4のパ
ターンが形成されている。
【0045】次いで、図7(g)に示すように、LDD
構造のソース領域7、ドレイン領域8を形成する。それ
には、まず1×1013cm-2程度のドーズ量で砒素をイ
オン注入し、N型低濃度拡散層(図示略)を形成する。
そして、周知の方法によりゲート電極4の側壁にシリコ
ン酸化膜からなるサイドウォール膜6を形成した後、先
のイオン注入よりは高い1×1015cm-2程度のドーズ
量で砒素をイオン注入し、N型高濃度拡散層を形成して
LDD構造のソース領域7、ドレイン領域8とする。こ
こまでの工程でゲートフィンガー型のトランジスタ3が
形成される。
【0046】次いで、図7(h)に示すように、スパッ
タ等の成膜法と熱処理とを用いて、シリコン基板1上と
ゲート電極4をなすポリシリコン膜上にコバルトあるい
はチタン(CoあるいはTi)を含むシリサイド膜5
(CoSi2、TiSi2)を選択的に成長させる。ここ
では、素子分離領域のフィールド酸化膜9上とソース領
域7内のコンタクト部分のフィールド酸化膜9上にはシ
リサイド膜5は成長しない。
【0047】次いで、図7(i)に示すように、全面を
覆うシリコン酸化膜からなる第1層間絶縁膜11をCV
D法により形成した後、ソース領域7およびドレイン領
域8とのコンタクトホール12、13を形成するための
レジストパターン30を形成する。この際、ソース領域
7側では基板電位固定用P+層10に達するフィールド
酸化膜9(コンタクトホールの位置に相当)との位置合
わせを行う必要があり、レジストパターン30の開口部
の寸法をコンタクトホールの寸法にアライメント余裕を
考慮した寸法とする。
【0048】次いで、図8(j)に示すように、レジス
トパターン30をマスクとしたプラズマエッチングを行
い、ソース領域7、ドレイン領域8側それぞれのコンタ
クトホール12、13(第2のコンタクトホール)を形
成する(後述するように、実際にはゲート電極4のコン
タクトホールも同時に形成する)。この際、エッチング
時間を管理したプラズマエッチングを行い、第1層間絶
縁膜11の膜厚分とトレンチ26の深さ分とを合わせた
膜厚のシリコン酸化膜を除去し得るだけの充分なエッチ
ング時間を確保する。
【0049】この時、ドレイン領域8上の第1層間絶縁
膜11を全てエッチングし終わった段階でドレイン領域
8上のシリサイド膜5が露出するが、一般的にシリコン
酸化膜用のエッチャントではシリサイド膜に対するエッ
チング選択比が充分に確保できるため、シリサイド膜5
がエッチング停止膜として機能し、ドレイン領域8側は
これ以上エッチングされることがない。また、ソース領
域7側においても、アライメント余裕を取った分だけレ
ジストパターン30の開口部が大きく、第1層間絶縁膜
11をエッチングし終わった段階でトレンチ26の周囲
でわずかにシリサイド膜5が露出するが、ここでも同様
にエッチングが停止し、トレンチ26の大きさが拡大す
ることはない。なお、本実施の形態ではシリサイド膜5
を用いたが、シリコン酸化膜用のエッチャントに対する
エッチング選択比が大きい膜材料であれば、シリサイド
以外の材料を用いてもよい。
【0050】図8(j)に示す工程に対応する平面図
が、図3(c)である。平面的には、ソース領域7、ド
レイン領域8のコンタクトホール12、13の形状はゲ
ート電極4の電極指に沿って長く延びるスリット状の形
状とする。よって、特にソース領域12では、ソース領
域7全体に達するコンタクトホール12がスリット状に
開口してソース領域7とのコンタクトを取り、その中の
略正方形状のトレンチ26の部分で基板電位固定用P+
層10とのコンタクトを取る構造となっている。また、
図8(j)はC−C’線に沿う断面図のため、上記の説
明ではこの工程でソース領域7、ドレイン領域8のコン
タクトホール12、13を形成するとだけ述べたが、実
際には、図3(c)に示すように、ゲート電極4の複数
の電極指間を結ぶ接続部分で、ゲート電極4と後で形成
するゲート配線とのコンタクトを取るための複数個(図
3(c)においては3個)の略正方形状のコンタクトホ
ール31を形成している。
【0051】次いで、図8(k)に示すように、ソース
領域7のコンタクトホール12およびトレンチ26の内
部、ドレイン領域8のコンタクトホール13の内部をそ
れぞれ埋め込むタングステン層14を形成する。
【0052】次いで、図8(l)に示すように、第1層
間絶縁膜11上の全面にアルミニウム膜を成膜し、フォ
トリソグラフィー工程によりタングステン層14上方に
あたる領域にアルミニウム膜を残すようにパターニング
を行い、タングステン層4の箇所でソース領域7、ドレ
イン領域8とそれぞれ電気的に接続するソース側第1A
l配線15、ドレイン側第1Al配線16を形成する。
【0053】次いで、これら第1Al配線15、16上
を含む第1層間絶縁膜11上の全面に第2層間絶縁膜1
7を成膜する。そして、フォトリソグラフィー工程によ
り第1Al配線15、16上にあたる領域に第2層間絶
縁膜17を貫通するスルーホール18、19を形成した
後、スルーホール18、19内にタングステン膜を埋め
込む。そして、第2層間絶縁膜17上の全面にアルミニ
ウム膜を成膜し、最後に、フォトリソグラフィー工程に
よりスルーホール18、19上方にあたる領域にアルミ
ニウム膜を残すようにパターニングを行い、スルーホー
ル18、19の箇所でソース側第1Al配線15、ドレ
イン側第1Al配線16とそれぞれ電気的に接続するソ
ース側第2Al配線20(共通配線)、ドレイン側第2
Al配線21を形成する。
【0054】図8(l)に示す工程に対応する平面図
が、図4(d)である。平面的には、ソース側の第1A
l配線15と第2Al配線20、ドレイン側の第1Al
配線16と第2Al配線21はともに重なっており、ソ
ース側配線とドレイン側配線とはソース領域7、ドレイ
ン領域8のスリット状のコンタクトホール12、13に
沿って反対方向に延びている。また、ゲート電極4上の
3個のコンタクトホール31の並ぶ方向(ソース側配
線、ドレイン側配線の延びる方向と直交する方向)に第
1Al配線からなるゲート配線32が形成されている。
すなわち、ゲート配線32は第1層目のAl配線から形
成され、ソース側配線およびドレイン側配線はゲート配
線4と直交しても接触しないように第2層目のAl配線
から形成されており、これら配線は2層配線構造を採っ
ている。したがって、ソース側第1Al配線15とドレ
イン側第1Al配線16は、配線とは言ってもコンタク
トホール12、13上にのみ存在している。以上の工程
により、本実施の形態の半導体装置が完成する。
【0055】本実施の形態の半導体装置においては、ト
ランジスタ3のソース領域7を貫通して基板電位固定用
+層10に達するコンタクトホールが設けられ、コン
タクトホールの内部にタングステン層14が埋め込まれ
たことにより、基板電位固定用P+層10とソース領域
7とが電気的に接続されている。さらに、タングステン
層14がソース側第1Al配線15を経てソース側第2
Al配線20に接続されている。したがって、ソース側
第2Al配線20の電位を固定することにより、ソース
領域7と基板電位固定用P+層10とが共通の電位に固
定される構造となっている。しかも、ゲートフィンガー
型FETを構成する単体のトランジスタ3が全てこのよ
うな構造となっているため、ゲートフィンガー型FET
の周辺領域でコンタクトを取っていた従来の構造と異な
り、基板電位を充分に安定して固定することができる。
また、本実施の形態の場合、基板電位固定用P+層10
が素子分離領域まで延在しているため、基板電位がより
安定する。
【0056】また、基板電位固定用P+層10とのコン
タクトをソース領域7を貫通して行っているため、ソー
ス領域に隣接した箇所にコンタクト領域を設けていた従
来の構造と異なり、FETの占有面積がそれ程大きくな
ることもない。
【0057】その結果、本実施の形態のFETによれ
ば、Vtの変動を充分に小さく抑えることができ、この
ゲートフィンガー型FETを例えばアナログ回路におけ
るアンプ等に用いた場合、動作点の変動に起因する出力
波形の歪み、ゲインの低下等、特性上の不具合や占有面
積の増大が生じることなく、良好な特性を有するアナロ
グ回路を実現することができる。
【0058】さらに、本実施の形態の場合、ソース領域
7内のコンタクトホール12部分を除く領域とドレイン
領域8全域、およびゲート電極4の上面にコンタクトホ
ール形成時のエッチング停止膜であるシリサイド膜5を
設けた。このシリサイド膜5の存在によって本発明の特
徴であるソース側とドレイン側で非対称な深さのコンタ
クトホールを1回のフォトリソグラフィー工程で形成す
ることができ、製造プロセスを複雑化することがない、
という効果を奏することができる。また、上記の領域へ
のシリサイド膜5の成膜は選択的に行われるため、この
点でもフォトリソグラフィー工程数を増やすことがない
優れた方法である。
【0059】また、単結晶シリコンやポリシリコンに比
べて比抵抗が低いシリサイド膜5の使用により、製造プ
ロセス上の効果のみならず、表面にシリサイド膜5を持
つソース領域7やドレイン領域8、さらにはゲート電極
4の低抵抗化を図ることができる。したがって、ゲート
フィンガー型FETにおける応答速度を向上させること
ができる、といった素子特性上の効果も得ることができ
る。
【0060】[第2の実施の形態]以下、本発明の第2
の実施の形態を図9ないし図17を参照して説明する。
図9は本実施の形態の半導体装置の要部を示す断面図で
あって、ゲートフィンガー型FETの基板電位固定構造
を示している。本実施の形態も基板内に基板電位固定用
+層を設ける点では第1の実施の形態と同様である
が、コンタクトの形態が異なっている。すなわち、第1
の実施の形態がソース領域を貫通して基板電位固定用P
+層に接続する共通のコンタクトを取っていたのに対
し、本実施の形態では、ソース領域とは別に素子分離領
域のフィールド酸化膜を貫通して基板電位固定用P+
に接続するコンタクトを取っている点が異なっている。
【0061】図9に示すように、P型シリコン基板1
(半導体基板)表面のP型ウェル層2上にNチャネルト
ランジスタ3が形成されている。すなわち、P型シリコ
ン基板1上にゲート絶縁膜(図示略)を介してポリシリ
コンからなるゲート電極4が形成されている。ゲート電
極4上面にシリサイド膜5が形成され、側壁にはサイド
ウォール膜6が形成されている。そして、シリコン基板
1表面に、N+型(第1導電型)のソース領域7(共通
電極用不純物拡散領域)およびN+型のドレイン領域8
(出力電極用不純物拡散領域)が形成されている。
【0062】シリコン基板1表面の素子分離領域にはフ
ィールド酸化膜9(素子分離用絶縁膜)が形成され、シ
リコン基板1内部の活性領域からフィールド酸化膜9の
端部にかけて基板電位固定用P+層10が形成されてい
る。また、トランジスタ3を覆う第1層間絶縁膜11が
形成され、ソース領域7、ドレイン領域8上方にあたる
部分に第1層間絶縁膜11を貫通するコンタクトホール
34、13(第1のコンタクトホール)がそれぞれ形成
されている。また、基板電位固定用P+層10がフィー
ルド酸化膜9の端部に延在した箇所で第1層間絶縁膜1
1およびフィールド酸化膜9を貫通して基板電位固定用
+層10に達するコンタクトホール35(第2のコン
タクトホール)が形成されている。シリコン基板1表面
のソース領域7全域とドレイン領域8全域にはシリサイ
ド膜5が形成されており、ソース領域7、ドレイン領域
8上のコンタクトホール34、13はシリサイド膜5表
面で止まっている。そして、これら全てのコンタクトホ
ール34、13、35の内部にはタングステン(W)層
14(導電層)が埋め込まれている。
【0063】第1層間絶縁膜11上のタングステン層1
4上方にあたる領域にアルミニウム(Al)からなるソ
ース側第1Al配線36、ドレイン側第1Al配線16
がそれぞれ形成されるとともに、ソース側第1Al配線
36はフィールド酸化膜9上のコンタクトホール35内
のタングステン層14上方にまで延び、これと接続され
ている。そして、これら第1Al配線36、16上を含
む第1層間絶縁膜11上に第2層間絶縁膜17が形成さ
れている。さらに、第1層間絶縁膜11上の第1Al配
線36、16上にあたる領域に第2層間絶縁膜17を貫
通するスルーホール18、19が形成され、第2層間絶
縁膜17上のスルーホール18、19上方にあたる領域
にソース側第2Al配線37、ドレイン側第2Al配線
21がそれぞれ形成されている。なお、スルーホール1
8、19にはコンタクト部と同様にタングステン層が埋
め込まれている。
【0064】次に、図10〜図17のプロセスフロー図
を用いて、上記構成の半導体装置の製造方法を工程順に
説明する。なお、図10〜図13は上記半導体装置の平
面図であり、図14、図15は図10〜図13のフィー
ルド酸化膜上のコンタクトホールを通る破断線における
縦断面図、図16、図17は図10〜図13のゲート電
極を横切る破断線における縦断面図である。
【0065】本実施の形態の製造方法において、図14
(a)、図16(a)に示すように、シリコン基板1内
に基板電位固定用P+層10を形成する工程からフィー
ルド酸化膜9を形成する工程、Pウェル層2を形成する
工程、ゲート電極4を形成する工程まではほぼ同様であ
るため、この間の詳細な説明は省略する。ただし、第1
の実施の形態のように、ソース領域7となる箇所を貫通
して基板電位固定用P +層10に達するトレンチ26を
形成する必要はなく、フィールド酸化膜9を選択酸化法
で形成すればよい。
【0066】なお、基板電位固定用P+層形成工程終了
後の平面図を示したものが図10(a)であり、基板電
位固定用P+層10のパターンが活性領域28外の素子
分離領域のフィールド酸化膜9のパターン端部と重なっ
ている。ゲート電極形成工程終了後の平面図を示したも
のが図11(b)であり、活性領域28上に複数本(図
11(b)においては4本)の電極指を有する櫛形のゲ
ート電極4のパターンが形成されている。
【0067】ゲート電極4形成後、図14(b)、図1
6(b)に示すように、砒素をイオン注入し、N型低濃
度拡散層(図示略)を形成する。そして、ゲート電極4
の側壁にサイドウォール膜6を形成した後、再度砒素を
イオン注入してN型高濃度拡散層を形成し、LDD構造
のソース領域7、ドレイン領域8とする。ここまでの工
程でトランジスタ3が形成される。
【0068】次いで、シリコン基板1上のソース領域7
全域およびドレイン領域8全域とゲート電極4上にシリ
サイド膜5を選択成長させる。次いで、第1層間絶縁膜
11を全面に形成した後、ソース領域7、ドレイン領域
8、およびフィールド酸化膜9上のコンタクトホール3
4、13、35を形成するためのレジストパターン(図
示せず)を形成する。次いで、このレジストパターンを
マスクとしたプラズマエッチングを行い、ソース領域7
上のコンタクトホール34、ドレイン領域8上のコンタ
クトホール13、基板電位固定用P+層10がフィール
ド酸化膜9の端部に延在した箇所でのフィールド酸化膜
9上のコンタクトホール35(第1のコンタクトホー
ル)をそれぞれ形成する(後述するように、実際にはゲ
ート電極上のコンタクトホールも同時に形成する)。こ
の際、エッチング時間を管理したプラズマエッチングを
行い、図14(b)に示すように、フィールド酸化膜9
上のコンタクトホール35がフィールド酸化膜9を貫通
して基板電位固定用P+層10に到達するだけの充分な
エッチング時間を確保する。この時、図16(b)に示
すように、ソース領域7上およびドレイン領域8上では
シリサイド膜5がエッチング停止膜として機能し、シリ
サイド膜5表面でエッチングが停止する。
【0069】図14(b)、図16(b)に示す工程に
対応する平面図が、図12(c)である。平面的には、
ソース領域7、ドレイン領域8の各コンタクトホール3
4、13の形状はゲート電極4に沿って長く延びるスリ
ット状の形状とする。また、フィールド酸化膜9上のコ
ンタクトホール35は、各ソース領域7が延びる方向に
沿って両側に2個ずつ設ける。また、図14(b)、図
16(b)の断面図には現れないが、実際には、図12
(c)に示すように、ゲート電極4の複数の電極指間を
結ぶ接続部分でゲート電極4と後で形成するゲート配線
とのコンタクトを取るための複数個(図12(c)にお
いては3個)のコンタクトホール31を形成する。
【0070】次いで、図15(c)、図17(c)に示
すように、ソース領域7のコンタクトホール34内、ド
レイン領域8のコンタクトホール13内、およびフィー
ルド酸化膜9上のコンタクトホール35内をそれぞれ埋
め込むタングステン層14を形成する。次いで、第1層
間絶縁膜11上にタングステン層14の箇所でソース領
域7、ドレイン領域8とそれぞれ電気的に接続するソー
ス側第1Al配線36、ドレイン側第1Al配線16を
形成する。ソース側第1Al配線36は、図15(c)
に示すように、フィールド酸化膜9上のコンタクトホー
ル35内のタングステン層14上方まで延在させ、ソー
ス領域7と基板電位固定用P+層10のための共通配線
とする。
【0071】次いで、第2層間絶縁膜17を成膜した
後、ソース側第1Al配線36およびドレイン側第1A
l配線16上に第2層間絶縁膜17を貫通するスルーホ
ール18、19をそれぞれ形成し、スルーホール18、
19の内部にタングステンを埋め込む。そして、全面に
アルミニウム膜を成膜し、最後に、スルーホール18、
19の箇所でソース側第1Al配線36、ドレイン側第
1Al配線16とそれぞれ電気的に接続するソース側第
2Al配線37、ドレイン側第2Al配線21を形成す
る。
【0072】図15(c)、図17(c)に示す工程に
対応する平面図が、図13(d)である。平面的には、
ソース側の第1Al配線36と第2Al配線37、ドレ
イン側の第1Al配線16と第2Al配線21はともに
重なっており、ソース側配線とドレイン側配線とはソー
ス領域7、ドレイン領域8のスリット状のコンタクトホ
ール34、13に沿って反対方向に延びている。また、
ゲート電極4上の3個のコンタクトホール31の並ぶ方
向(ソース側配線、ドレイン側配線の延びる方向と直交
する方向)に第1Al配線からなるゲート配線32が形
成されている。以上の工程により、本実施の形態の半導
体装置が完成する。
【0073】本実施の形態の場合、ソース領域7と基板
電位固定用P+層10とがタングステン層14を介して
ソース側第1Al配線36、ソース側第2Al配線37
に共通に接続されている。よって、ソース側第2Al配
線37の電位を固定することにより、ソース領域7と基
板電位固定用P+層10とが共通の電位に固定され、基
板電位を充分に安定して固定することができる。また、
本実施の形態の場合も、基板電位固定用P+層10が素
子分離領域まで延在しているため、基板電位がより安定
する。
【0074】また、本実施の形態の場合、基板電位固定
用P+層10とのコンタクト部分を素子の形成には用い
ない素子分離領域に設けているため、FETの占有面積
が増大することがないし、第1の実施の形態と比べた場
合、特にソース領域7の占有面積を低減することが可能
である。
【0075】このように、本実施の形態のFETにおい
ても、Vtの変動が小さく抑えられ、このゲートフィン
ガー型FETをアナログ回路等に用いた場合、動作点の
変動に起因する出力波形の歪み、ゲインの低下等、特性
上の不具合や占有面積の増大が生じることなく、良好な
特性を有するアナログ回路が実現できる、という第1の
実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0076】[第3の実施の形態]以下、本発明の第3
の実施の形態を図18を参照して説明する。図18は本
実施の形態の半導体装置の要部を示す断面図であって、
ゲートフィンガー型FETの基板電位固定構造を示して
いる。本実施の形態も基板内に基板電位固定用P+層を
設ける点では第1、第2の実施の形態と同様であるが、
コンタクトの形態が異なっている。すなわち、第1、第
2の実施の形態がコンタクトの位置は別として基板の表
面側から電位固定用P+層に接続するコンタクトを取っ
ていたのに対し、本実施の形態では、基板の裏面側から
基板電位固定用P+層に接続するコンタクトを取る点が
異なっている。
【0077】図18に示すように、P型シリコン基板1
(半導体基板)表面のP型ウェル層2上にNチャネルト
ランジスタ3が形成されている。すなわち、P型シリコ
ン基板1上にゲート絶縁膜(図示略)を介してサイドウ
ォール膜6を有するポリシリコンゲート電極4が形成さ
れている。そして、シリコン基板1表面にN+型(第1
導電型)のソース領域7(共通電極用不純物拡散領域)
およびN+型のドレイン領域8(出力電極用不純物拡散
領域)が形成されている。
【0078】シリコン基板1表面の活性領域の外方はフ
ィールド酸化膜9(素子分離用絶縁膜)が形成された素
子分離領域となっており、シリコン基板1内部の活性領
域からフィールド酸化膜9の端部にかけて基板電位固定
用P+層10が形成されている。また、基板1上に第1
層間絶縁膜11が形成され、第1層間絶縁膜11のドレ
イン領域8上方にあたる部分にコンタクトホール13が
形成されている。そして、基板1裏面側から基板電位固
定用P+層10を貫通してソース領域7に達するコンタ
クトホール39が形成されている。これらコンタクトホ
ール13、39の内部にはタングステン(W)層14
(導電層)が埋め込まれている。
【0079】第1層間絶縁膜11上のタングステン層1
4上方にあたる領域にアルミニウム(Al)からなるド
レイン側第1Al配線16が形成され、第1層間絶縁膜
11上に第2層間絶縁膜17が形成されている。さら
に、第1層間絶縁膜11上のドレイン側第1Al配線1
6上にあたる領域に第2層間絶縁膜17を貫通するスル
ーホール19が形成され、スルーホール19内にタング
ステンが埋め込まれている。そして、第2層間絶縁膜1
7上のスルーホール19上方にあたる領域にドレイン側
第2Al配線21が形成されている。
【0080】本実施の形態の場合、任意の方法によりP
型シリコン基板1自体の電位を固定することにより、基
板電位固定用P+層10およびソース領域7の電位を固
定することが可能になる。したがって、本実施の形態の
大きな利点は、基板1の表面側にソース配線が不要にな
るという点である。
【0081】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態においては、半導体基板にP型シリ
コン基板を用い、P型ウェル層上にNチャネルトランジ
スタを形成し、基板電位固定用の不純物拡散領域をP型
とした例を挙げたが、本発明を適用し得る構成はこれに
限ることなく、上記各導電型が逆であってもよいし、ウ
ェル層を設けずに基板上に直接トランジスタを形成する
構成でもよい。
【0082】また、上記実施の形態では半導体基板中に
不純物を導入することにより基板電位固定用不純物拡散
領域を形成したが、この種の基板電位固定用不純物拡散
領域に代えて、金属層を用いることもできる。半導体基
板中の深い位置に金属層を形成する構造は、2枚の半導
体基板の張り合わせ技術を用いることにより実現が可能
である。金属層を用いた場合、半導体中に不純物を導入
した基板電位固定用不純物拡散領域を用いた場合に比べ
て、基板抵抗をさらに低減できるという利点を有してい
る。
【0083】また、上記実施の形態で用いた各パターン
の平面形状、各層の構成材料や膜厚等の寸法、また、製
造方法における各工程の処理条件等、種々の具体的な記
載については適宜設計変更が可能なことは勿論である。
【0084】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、ゲートフィンガー型FETの下方に基板電位固
定用不純物拡散領域を設け、これと共通電極用不純物拡
散領域を電気的に接続したことにより、基板電位を充分
に安定して固定することができる。この時、基板電位固
定用不純物拡散領域のコンタクトを共通電極用不純物拡
散領域を貫通するようにしたり、素子分離領域に配置し
たりしたため、トランジスタの占有面積が増大すること
もない。その結果、トランジスタのしきい値電圧の変動
を充分に小さく抑えることができ、このゲートフィンガ
ー型FETを例えばアナログ回路におけるアンプ等に用
いた場合、動作点の変動に起因する出力波形の歪み、ゲ
インの低下等、特性上の欠陥や占有面積の増大が生じる
ことなく、安定した特性を有するアナログ回路を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の半導体装置の要
部を示す縦断面図である。
【図2】 同、半導体装置の製造工程を順を追って示す
プロセスフロー図(平面図)である。
【図3】 同、プロセスフロー図の続きである。
【図4】 同、プロセスフロー図の続きである。
【図5】 同、半導体装置の製造工程を順を追って示す
プロセスフロー図(縦断面図)である。
【図6】 同、プロセスフロー図の続きである(図6
(d)は図2(a)のA−A’線に沿う縦断面図であ
り、図6(f)は図2(b)のB−B’線に沿う縦断面
図である)。
【図7】 同、プロセスフロー図の続きである。
【図8】 同、プロセスフロー図の続きである(図8
(j)は図3(c)のC−C’線に沿う縦断面図であ
り、図8(l)は図4(d)のD−D’線に沿う縦断面
図である)。
【図9】 本発明の第2の実施の形態の半導体装置の要
部を示す縦断面図である。
【図10】 同、半導体装置の製造工程を順を追って示
すプロセスフロー図(平面図)である。
【図11】 同、プロセスフロー図の続きである。
【図12】 同、プロセスフロー図の続きである。
【図13】 同、プロセスフロー図の続きである。
【図14】 同、半導体装置の製造工程を順を追って示
すプロセスフロー図(縦断面図)である(図14(a)
は図11(b)のA−A’線に沿う縦断面図であり、図
14(b)は図12(c)のC−C’線に沿う縦断面図
である)。
【図15】 同、プロセスフロー図の続きである(図1
5(c)は図13(d)のE−E’線に沿う縦断面図で
ある)。
【図16】 同、プロセスフロー図の続きである(図1
6(a)は図11(b)のB−B’線に沿う縦断面図で
あり、図16(b)は図12(c)のD−D’線に沿う
縦断面図である)。
【図17】 同、プロセスフロー図の続きである(図1
7(c)は図13(d)のF−F’線に沿う縦断面図で
ある)。
【図18】 本発明の第3の実施の形態の半導体装置の
要部を示す縦断面図である。
【図19】 従来の半導体装置におけるウェルコンタク
ト構造の一例を示す平面図である。
【図20】 従来の半導体装置におけるウェルコンタク
ト構造の他の例を示す平面図である。
【図21】 従来の半導体装置におけるウェルコンタク
ト構造の改良例を示す断面図である。
【図22】 従来の半導体装置におけるウェルコンタク
ト構造の他の改良例を示す断面図である。
【図23】 MOSFETのしきい値電圧のパラメータ
である(2Φf+VS B1/2とVtとの関係を示すグラフ
の一例である。
【図24】 MOSFETのVds−Id特性を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板(半導体基板) 2 P型ウェル層 3 Nチャネルトランジスタ 4 ゲート電極(制御電極) 5 シリサイド膜(エッチング停止膜) 6 サイドウォール膜 7 ソース領域(共通電極用不純物拡散領域) 8 ドレイン領域(出力電極用不純物拡散領域) 9 フィールド酸化膜(素子分離用絶縁膜) 10 基板電位固定用P+層(基板電位固定用不純物拡
散領域) 11 第1層間絶縁膜 12,13,34,35,39 コンタクトホール 14 タングステン層(導電層) 15,36 ソース側第1Al配線 16 ドレイン側第1Al配線 17 第2層間絶縁膜 18,19 スルーホール 20,37 ソース側第2Al配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−151846(JP,A) 特開 昭60−223155(JP,A) 特開 平4−150070(JP,A) 特開 平5−129422(JP,A) 菅野卓雄監修、伊藤隆司編,ULSI デバイス・プロセス技術,日本,社団法 人電子情報通信学会,1997年 6月 1 日,p.136−137 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 H01L 21/8234 - 21/8249 H01L 27/06 H01L 27/08

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、複数の電極指を有する
    制御電極と共通電極と出力電極とを備え、前記制御電極
    の一つの電極指と共通電極用不純物拡散領域と出力電極
    用不純物拡散領域とを有するトランジスタが複数個隣接
    して形成された活性領域が設けられ、第1導電型の不純
    物が導入された前記各トランジスタの共通電極用不純物
    拡散領域の下方にあたる半導体基板内部に、該半導体基
    板と電気的に接続され前記第1導電型と反対の導電型で
    ある第2導電型の不純物が導入された基板電位固定用不
    純物拡散領域が形成され、前記半導体基板の裏面側から
    前記基板電位固定用不純物拡散領域を貫通して前記共通
    電極用不純物拡散領域に達するコンタクトホールが設け
    られるとともに該コンタクトホールの内部に導電層が埋
    め込まれたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体基板中に前記第2導電型の不
    純物が導入された基板電位固定用不純物拡散領域に代え
    て、前記半導体基板内部に該半導体基板の材料とは異な
    る材料からなり、前記基板電位固定用不純物拡散領域と
    同じ機能を有する基板電位固定用導電層が設けられたこ
    とを特徴とする請求項に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記基板電位固定用導電層が金属からな
    ることを特徴とする請求項に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 半導体基板の内部に第2導電型の不純物
    を導入することにより基板電位固定用不純物拡散領域を
    形成する工程と、前記半導体基板に前記基板電位固定用
    不純物拡散領域に到達する第1のコンタクトホールを形
    成する工程と、前記半導体基板表面に、制御電極と前記
    第2導電型と反対の導電型である第1導電型の不純物を
    導入した共通電極用不純物拡散領域と出力電極用不純物
    拡散領域とを有するトランジスタを、該トランジスタの
    前記共通電極用不純物拡散領域がその領域内に前記第1
    のコンタクトホール形成箇所を含むように形成する工程
    と、前記トランジスタを覆う層間絶縁膜を形成する工程
    と、前記層間絶縁膜を貫通して前記第1のコンタクトホ
    ールと連続する第2のコンタクトホールを形成する工程
    と、前記第1および第2のコンタクトホールが連続して
    なるコンタクトホール内に導電層を埋め込むことにより
    前記共通電極用不純物拡散領域と前記基板 電位固定用不
    純物拡散領域とを電気的に接続する工程と、前記導電層
    の上方にあたる前記層間絶縁膜上に共通配線を形成する
    工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 前記第1のコンタクトホール形成工程の
    後に、前記第1のコンタクトホール内部にシリコン酸化
    膜を埋め込んでおき、前記トランジスタを形成し、シリ
    コン酸化膜からなる前記層間絶縁膜を形成した後、該層
    間絶縁膜を貫通する前記第2のコンタクトホールを形成
    する工程において層間絶縁膜のエッチング、前記第1の
    コンタクトホール内部に埋め込んだシリコン酸化膜のエ
    ッチングを連続して行うことにより前記第1および第2
    のコンタクトホールが連続してなるコンタクトホールを
    形成することを特徴とする請求項に記載の半導体装置
    の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記第1のコンタクトホール内部に前記
    シリコン酸化膜を埋め込み、前記トランジスタを形成し
    た後、前記トランジスタの共通電極用不純物拡散領域に
    おける第1のコンタクトホール形成箇所を除く領域およ
    び前記トランジスタの出力電極用不純物拡散領域の全域
    にあたる前記半導体基板の表面および前記制御電極の表
    面に前記第2のコンタクトホール形成工程でのエッチン
    グを停止するためのエッチング停止膜を形成し、前記層
    間絶縁膜を形成した後、前記第2のコンタクトホール形
    成工程を行うことを特徴とする請求項に記載の半導体
    装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記エッチング停止膜としてシリサイド
    膜を用いることを特徴とする請求項に記載の半導体装
    置の製造方法。
  8. 【請求項8】 半導体基板の内部に第2導電型の不純物
    を導入することにより基板電位固定用不純物拡散領域を
    形成する工程と、前記半導体基板表面に前記基板電位固
    定用不純物拡散領域の端部上方にまで延在する素子分離
    用絶縁膜を形成する工程と、前記半導体基板表面の前記
    素子分離用絶縁膜が形成された領域を除く活性領域に、
    制御電極と前記第2導電型と反対の導電型である第1導
    電型の不純物を導入した共通電極用不純物拡散領域と出
    力電極用不純物拡散領域とを有するトランジスタを形成
    する工程と、該トランジスタを覆う層間絶縁膜を形成す
    る工程と、該層間絶縁膜を貫通して前記トランジスタの
    前記共通電極用不純物拡散領域に到達する第1のコンタ
    クトホールを形成する工程と、前記素子分離用絶縁膜が
    前記基板電位固定用不純物拡散領域の端部上方にまで延
    在する箇所にて前記層間絶縁膜および前記素子分離用絶
    縁膜を貫通して前記基板電位固定用不純物拡散領域に到
    達する第2のコンタクトホールを形成する工程と、前記
    第1および第2のコンタクトホール内にそれぞれ導電層
    を埋め込む工程と、これら導電層の上方にあたる前記層
    間絶縁膜上に共通配線を形成することにより前記共通電
    極用不純物拡散領域と前記基板電位固定用不純物拡散領
    域とを電気的に接続する工程とを有し、前記第1のコン
    タクトホールの形成と前記第2のコンタクトホールの形
    成とを同一の工程にて行うことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記トランジスタ形成工程の後に、前記
    トランジスタの共通電極用不純物拡散領域の全域および
    前記出力電極用不純物拡散領域の全域にあたる前記半導
    体基板の表面および前記制御電極の表面に前記第1およ
    び第2のコンタクトホール形成工程でのエッチングを停
    止するためのエッチング停止膜を形成し、前記層間絶縁
    膜を形成した後、前記第1および第2のコンタクトホー
    ル形成工程を行うことを特徴とする請求項に記載の半
    導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記エッチング停止膜としてシリサイ
    ド膜を用いることを特徴とする請求項に記載の半導体
    装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 前記基板電位固定用不純物拡散領域を
    形成する工程において、前記半導体基板内に前記第2導
    電型の不純物を導入する際に注入エネルギーを変えた複
    数回の前記第2導電型の不純物のイオン注入を行い、そ
    の後の熱処理を経て前記基板電位固定用不純物拡散領域
    とウェル領域とを形成することを特徴とする請求項4な
    いし10のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
JP33002998A 1998-11-19 1998-11-19 半導体装置およびその製造方法 Expired - Fee Related JP3381646B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33002998A JP3381646B2 (ja) 1998-11-19 1998-11-19 半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33002998A JP3381646B2 (ja) 1998-11-19 1998-11-19 半導体装置およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000156494A JP2000156494A (ja) 2000-06-06
JP3381646B2 true JP3381646B2 (ja) 2003-03-04

Family

ID=18227990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33002998A Expired - Fee Related JP3381646B2 (ja) 1998-11-19 1998-11-19 半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3381646B2 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6404030B1 (en) * 2000-11-16 2002-06-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Chain gate MOS structure
US7670896B2 (en) * 2006-11-16 2010-03-02 International Business Machines Corporation Method and structure for reducing floating body effects in MOSFET devices
KR100841337B1 (ko) 2007-01-12 2008-06-26 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 형성 방법
JP2008300381A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2009016686A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Toshiba Corp 高周波用トランジスタ
KR20110045632A (ko) 2009-10-27 2011-05-04 삼성전자주식회사 반도체 칩, 스택 모듈 및 메모리 카드
JP2012033972A (ja) * 2011-11-04 2012-02-16 Renesas Electronics Corp 半導体装置
JP6295802B2 (ja) * 2014-04-18 2018-03-20 ソニー株式会社 高周波デバイス用電界効果トランジスタおよびその製造方法、ならびに高周波デバイス

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
菅野卓雄監修、伊藤隆司編,ULSIデバイス・プロセス技術,日本,社団法人電子情報通信学会,1997年 6月 1日,p.136−137

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000156494A (ja) 2000-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH04147629A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3381646B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH0645562A (ja) 積層半導体構造製造方法
US20060244064A1 (en) Semiconductor device for limiting leakage current
US7763936B2 (en) Lateral MOS device with minimization of parasitic elements
JP3147161B2 (ja) 電界効果型トランジスタ及びその製造方法
JPH04264776A (ja) 半導体装置
JP2729422B2 (ja) 半導体装置
JPH06334146A (ja) 半導体装置
JPH09266259A (ja) 半導体記憶装置とその製造方法
JP2003249650A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
KR100642649B1 (ko) 웰 바이어스 전압을 인가할 수 있는 반도체 소자 및 그제조방법
US20030157758A1 (en) Non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method therefor
JPH03173175A (ja) 半導体装置
JPH07106557A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3017838B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3400547B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JPS6237960A (ja) 読み出し専用半導体記憶装置の製造方法
KR100223725B1 (ko) 반도체 장치
JPH07161977A (ja) 半導体装置とその製造方法
JP3280699B2 (ja) 電界効果トランジスタ及びその製造方法
JPH02126680A (ja) Mos型半導体装置およびその製造方法
JP3412884B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3063832B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH01292852A (ja) 半導体集積回路装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20021119

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees