JP3675987B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。
近年の半導体装置は、ますます高機能化及び多機能化がすすみ、汎用品においてはさまざまな仕様の負荷回路が接続される。このような汎用の半導体装置の出力回路では、多種類の負荷回路に対応した出力動作を可能とするための一方法として、製造プロセスでのマスクの変更により、接続される負荷回路に最適な出力回路が構成されている。そして、このような半導体装置の製造コストを低減することが必要となっている。
【0002】
【従来の技術】
従来の汎用型の半導体装置の出力回路の一例を図7に示す。半導体装置1の出力回路2は、オープンドレイン型のPチャネルMOSトランジスタTr1のソースに電源Vccが供給され、ゲートには内部回路からデータDが入力され、ドレインは出力端子To1に接続される。
【0003】
そして、データDがLレベルとなって、出力トランジスタTr1がオンされると、出力端子To からHレベルの出力データが出力され、データDがHレベルとなると、出力トランジスタTr1がオフされる。
【0004】
前記出力端子To には、負荷回路として例えば蛍光表示管3が接続される。この蛍光表示管3を駆動するための半導体装置1は、前記出力端子To1と端子To2との間に高抵抗Rが接続され、外部回路から端子To2に−30Vの電圧が供給される。
【0005】
そして、前記出力トランジスタTr1がオフされたときは、高抵抗Rがプルダウン抵抗として作用し、出力端子To の電圧レベルが−30Vとなる。このような動作により、出力端子To1から例えば5Vの電源Vccレベルと、−30Vのいずれかが出力され、その電位差に基づいて前記蛍光表示管3が駆動される。
【0006】
この半導体装置1において、前記出力端子To にプルダウン抵抗Rを接続する必要がない負荷回路を接続する場合には、そのプルダウン抵抗Rと出力端子To とを接続する配線4が設けられない。
【0007】
前記配線4を設けるか否かは、製造プロセスにおいて、半導体装置1のアルミ配線をパターニングするマスクを変更することにより行なわれる。このような製造プロセスでのマスクの変更により、複数種類の負荷に対応する出力回路を備えた半導体装置1が構成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような半導体装置1では、配線4を設けるか否かを選択して複数の負荷に対応する出力回路2を構成するために、アルミ配線をパターニングするマスクがさらに1枚必要となる。従って、マスクの枚数が増大して製造コストが上昇するという問題点がある。
【0009】
この発明の目的は、製造プロセスで使用するマスクの枚数の増加による製造コストの上昇を防止しながら、複数種類の負荷に対応可能とした半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第一のイオン注入用マスクによる不純物イオンの注入により、複数のエンハンスメント型MOSトランジスタを形成し、第二のイオン注入用マスクによる不純物イオンの注入により、前記エンハンスメント型MOSトランジスタの少なくとも一部をデプレッション型MOSトランジスタに変更して内部回路を構成する半導体装置の製造方法において、前記内部回路から入力された信号を出力する第一の端子と外部回路から電圧が供給される第二の端子とを接続可能なスイッチ素子を形成し、前記第一の端子と前記第二の端子とを接続しないように前記スイッチ素子をエンハンスメント型MOSトランジスタとして形成するか、或いは前記第一の端子と前記第二の端子とを接続するためにデプレッション型MOSトランジスタとして形成するかを選択し、前記スイッチ素子をエンハンスメント型MOSトランジスタとして形成する場合には、前記第一のイオン注入用マスクにより前記スイッチ素子に不純物イオンを注入し、前記スイッチ素子をデプレッション型MOSトランジスタとして形成する場合には、前記第二のイオン注入用マスクにより前記スイッチ素子に不純物イオンを注入する。
【0011】
第一のイオン注入用マスクによる不純物イオンの注入により、複数のデプレッション型MOSトランジスタを形成し、第二のイオン注入用マスクによる不純物イオンの注入により、前記デプレッション型MOSトランジスタの少なくとも一部をエンハンスメント型MOSトランジスタに変更して内部回路を構成する半導体装置の製造方法において、前記内部回路から入力された信号を出力する第一の端子と外部回路から電圧が供給される第二の端子とを接続可能なスイッチ素子を形成し、前記第一の端子と前記第二の端子とを接続しないように前記スイッチ素子をエンハンスメント型MOSトランジスタとして形成するか、或いは前記第一の端子と前記第二の端子とを接続するためにデプレッション型MOSトランジスタとして形成するかを選択し、前記スイッチ素子をエンハンスメント型MOSトランジスタとして形成する場合には、前記第二のイオン注入用マスクにより前記スイッチ素子に不純物イオンを注入し、前記スイッチ素子をデプレッション型MOSトランジスタとして形成する場合には前記第一のイオン注入用マスクにより前記スイッチ素子に不純物イオンを注入する。
【0012】
エンハンスメント型MOSトランジスタで構成される前記スイッチ素子は、高電圧が印加されるドレイン領域またはドレイン・ソース領域において、ゲート付近を低ドーズ量とされる。
【0013】
(作用)
第一の端子と第二の端子とを接続可能なスイッチ素子は、内部回路を構成するエンハンスメント型MOSトランジスタ及びデプレッション型MOSトランジスタと同一プロセスで同時に形成される。
【0014】
スイッチ素子を構成するエンハンスメント型MOSトランジスタは、ゲート付近のドレイン領域またはドレイン・ソース領域が低ドーズ量とされて、耐圧が確保される。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明を具体化した半導体装置の概要を示す。半導体装置11にはマスクROM(MROM)12及びCPU13が備えられ、そのCPU13から出力されるデータDは、出力回路14を介して出力端子To1から出力される。
【0016】
前記出力端子To1には負荷回路として蛍光表示管3が接続され、端子To2には蛍光表示管3を駆動するために、外部回路から−30Vが供給される。
前記半導体装置11の出力回路14及びマスクROM12の具体的構成を図3に示す。前記マスクROM12は、記憶セルを構成するNチャネルMOSトランジスタをエンハンスメント型のセルトランジスタTeとするかデプレッション型のセルトランジスタTdとするかを製造プロセスで選択することによりセル情報を書き込むイオン注入プログラム方式で構成される。
【0017】
上記のようなセルトランジスタは、その製造プロセスにおいて、図3に示すようにまず全セルトランジスタが所定の第一のイオン注入用マスクによるパターニングに基づいてN型不純物がイオン注入され、デプレッション型のセルトランジスタTdとして形成される。
【0018】
次いで、図4に示すようにセルトランジスタTeを形成するために、第二のイオン注入用マスクによるパターニングに基づいて、選択されたセルトランジスタTdにP型不純物がイオン注入されて、エンハンスメント型のセルトランジスタTeが形成される。
【0019】
前記マスクROM12から読み出されたセル情報はCPU13に入力され、CPU13から前記データDが前記出力回路14に出力される。
前記出力回路14は、PチャネルMOSトランジスタで構成される出力トランジスタTr2のゲートに前記データDが入力され、ソースは電源VDDに接続され、ドレインは前記出力端子To1に接続される。
【0020】
前記出力端子To1には、エンハンスメント型のPチャネルMOSトランジスタで構成されるスイッチ素子Tr3のソースが接続され、同スイッチ素子Tr3のゲートには電源VDDが供給され、ドレインは高抵抗値のプルダウン抵抗Rを介して前記端子To2に接続される。前記トランジスタTr3は、ドレイン及びソース領域がゲート付近において低ドーズ量とされて、−30Vの電位差に耐え得る高耐圧型として形成される。そして、ゲートに電源VDDが供給されることにより、常時オフ状態に維持される。
【0021】
このように構成された半導体装置11で、外部回路から端子To2に−30Vの電圧が供給され、CPU13から出力されるデータDにより出力回路14の出力トランジスタTr2がオンされると、出力端子To1から電源VDDレベルの出力信号が出力され、出力トランジスタTr2がオフされると、出力端子To1から−30Vの出力信号が出力される。このような出力信号により、液晶表示装置3が駆動される。
【0022】
このとき、上記と同様に端子To2に−30Vの電圧が供給されても、スイッチ素子Tr3は十分な耐圧が確保されているので、同スイッチ素子Tr3の破壊が防止される。
【0023】
前記出力端子To1にプルダウン抵抗Rの接続を必要とする負荷回路を接続して使用する半導体装置11を構成する場合には、前記セルトランジスタTeを形成するプロセスにおいて、エンハンスメント型を形成する第二のイオン注入用マスクを使用して、前記スイッチ素子Tr3をデプレッション型とするためのP型不純物のイオン注入を行ない、出力回路14を構成する。
【0024】
スイッチ素子Tr3をデプレッション型とすれば、そのスイッチ素子Tr3はゲートに電源VDDが供給されていても常時オンされるため、プルダウン抵抗Rを介して出力端子To1と端子To2が接続される。従って、出力端子To1にはプルダウン抵抗Rが接続される。
【0025】
上記のような製造プロセスで形成された半導体装置11の出力回路14は、次に示す作用効果を得ることができる。
(イ)マスクROM12のセルトランジスタをエンハンスメント型とするかデプレッション型とするかを選択するイオン注入用マスクにより、出力回路14のスイッチ素子Tr3をエンハンスメント型とするかデプレッション型とするかを選択することができる。従って、マスクROM12のセルトランジスタを形成するためのマスク以外に、出力回路14を形成するためのマスクを別個に必要とすることはないので、製造コストを低減することができる。
(ロ)スイッチ素子Tr3をデプレッション型とすれば、出力端子To1にプルダウン抵抗Rを接続することができる。また、スイッチ素子Tr3をエンハンスメント型とすれば、出力端子To1とプルダウン抵抗Rとの接続が遮断される。このとき、スイッチ素子Tr3はそのソース・ドレイン領域のゲート電極付近が低ドーズ量とされているので、耐圧を十分に確保することができる。
【0026】
なお、前記実施の形態では、プルダウン抵抗Rを半導体装置11内に形成したが、図5に示すように、プルダウン抵抗Rを半導体装置11の外付け素子とすれば、半導体装置11の出力端子To1と端子To2との間にスイッチ素子Tr3を接続する構成とすればよい。
【0027】
また、スイッチ素子Tr3はプルダウン抵抗Rが接続されるドレイン領域とゲートとの間で特に電位集中が生じるので、図6に示すように、ゲートG付近のドレイン領域Drにおいてのみドーズ量を低減する構成としてもよい。
【0028】
なお、前記実施の形態では出力回路がPチャネルMOSトランジスタで構成されたが、NチャネルMOSトランジスタとした場合にも同様な思想で実現することができる。また、プルアップ抵抗で出力端子に高電圧を印加する出力回路に応用することもできる。
【0029】
上記実施の形態から把握できる前記請求項以外の技術的思想を、以下にその効果とともに述べる。
(1)前記エンハンスメント型MOSトランジスタ及びデプレッション型MOSトランジスタは、マスクROMのセルトランジスタを構成するエンハンスメント型MOSトランジスタ及びデプレッション型MOSトランジスタの製造プロセスで同時に形成した。マスクROMのセルトランジスタを形成するマスクでスイッチ素子を形成することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明は製造プロセスで使用するマスクの枚数の増加による製造コストの上昇を防止しながら、複数種類の負荷に対応可能とした半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に関する半導体装置の概要図である。
【図2】 一実施の形態を示す回路図である。
【図3】 一実施の形態のトランジスタを示す断面図である。
【図4】 一実施の形態のトランジスタを示す断面図である。
【図5】 出力回路の変形例を示す回路図である。
【図6】 高耐圧エンハンスメント型MOSトランジスタの変形例を示す断面図である。
【図7】 従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
11 チップ
14 出力回路
Td デプレッション型MOSトランジスタ
Te エンハンスメント型MOSトランジスタ
Tr3 スイッチ素子
To1 出力端子
VDD 電源
Claims (3)
- 第一のイオン注入用マスクによる不純物イオンの注入により、複数のエンハンスメント型MOSトランジスタを形成し、第二のイオン注入用マスクによる不純物イオンの注入により、前記エンハンスメント型MOSトランジスタの少なくとも一部をデプレッション型MOSトランジスタに変更して内部回路を構成する半導体装置の製造方法において、
前記内部回路から入力された信号を出力する第一の端子と外部回路から電圧が供給される第二の端子とを接続可能なスイッチ素子を形成し、
前記第一の端子と前記第二の端子とを接続しないように前記スイッチ素子をエンハンスメント型MOSトランジスタとして形成するか、或いは前記第一の端子と前記第二の端子とを接続するためにデプレッション型MOSトランジスタとして形成するかを選択し、
前記スイッチ素子をエンハンスメント型MOSトランジスタとして形成する場合には、前記第一のイオン注入用マスクにより前記スイッチ素子に不純物イオンを注入し、前記スイッチ素子をデプレッション型MOSトランジスタとして形成する場合には、前記第二のイオン注入用マスクにより前記スイッチ素子に不純物イオンを注入することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第一のイオン注入用マスクによる不純物イオンの注入により、複数のデプレッション型MOSトランジスタを形成し、第二のイオン注入用マスクによる不純物イオンの注入により、前記デプレッション型MOSトランジスタの少なくとも一部をエンハンスメント型MOSトランジスタに変更して内部回路を構成する半導体装置の製造方法において、
前記内部回路から入力された信号を出力する第一の端子と外部回路から電圧が供給される第二の端子とを接続可能なスイッチ素子を形成し、
前記第一の端子と前記第二の端子とを接続しないように前記スイッチ素子をエンハンスメント型MOSトランジスタとして形成するか、或いは前記第一の端子と前記第二の端子とを接続するためにデプレッション型MOSトランジスタとして形成するかを選択し、
前記スイッチ素子をエンハンスメント型MOSトランジスタとして形成する場合には、前記第二のイオン注入用マスクにより前記スイッチ素子に不純物イオンを注入し、前記スイッチ素子をデプレッション型MOSトランジスタとして形成する場合には前記第一のイオン注入用マスクにより前記スイッチ素子に不純物イオンを注入することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記エンハンスメント型MOSトランジスタのドレイン領域またはドレイン・ソース領域は、ゲート付近のドーズ量を低くして形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。
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