JP3987847B2 - Mim構造抵抗体を搭載した半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施形態を図1を用いて説明する。第1の実施形態ではMIM構造のキャパシタは、下部電極(金属下部電極)、容量絶縁膜(誘電体)、及び上部電極(金属上部電極)をこの順に設けて形成する。MIM構造の抵抗体構造においても下部電極、容量絶縁膜、及び抵抗体がこの順に設けられる。ここで、いずれの構造においても、下部電極が上部電極を平面的に包含するように形成する。これは下部電極、容量絶縁膜、上部電極の順に設けた積層膜を一度に同じパターンに、例えばエッチングで形成すると、エッチングにさらされた端部の容量絶縁膜を容量として使用することになり、信頼性上の問題が懸念されるからである。従って、下部電極、容量絶縁膜、上部電極の順に設けた積層膜は、まず上部電極材料のみをパターニングし、その後、そのパターンを包含するように容量絶縁膜、下部電極材料をパターニングする。具体的には、下部電極は上部電極に対し、端部で少なくともパターンニングの際のリソグラフィー目合わせマージンを考えて広くすることが望ましい。例えば、下部電極を上部電極よりも0.2μm以上広くすれば信頼性上の問題は生じないと考えられる。図1はキャパシタ、抵抗体構造、トランジスタ、及びトランジスタのゲート電極と同時に形成されるポリシリコン抵抗を通る切断線に沿った半導体装置の断面図である。
第1の実施形態では、MIM構造抵抗体とMIM構造キャパシタは下部電極と上部電極の平面形状が異なる。従って、MIM構造抵抗体とMIM構造キャパシタの下部電極と上部電極形成するために2回のフォトレジスト工程を必要とする。さらにMIM構造キャパシタは上下電極が対象になっていないため、上下電極のバイアスの取り方により特性が変化する非対称性が出てくる。これに対して第2の実施形態では、MIM構造キャパシタとMIM構造抵抗体は、上部電極と下部電極とが同じ平面形状となるので、第1の実施形態の説明の部分で記載した信頼性上の問題を別にすると、製造工程数が減り、製造コストを下げることができる。ここで、上部電極と下部電極とが同じ平面形状となるので、上部電極と下部電極とを上方から見たときには上部電極のみが見え、下方から見たときには下部電極のみが見える。すなわち、上部電極と下部電極とは、同じ寸法を有し、図4中、ある一点を原点として、横、奥行き、高さの3軸をとった場合に、横方向と奥行き方向の座標位置が同じであり、高さ方向については座標位置が異なる。図4はキャパシタ、抵抗体構造、トランジスタ、及びトランジスタのゲート電極と同時に形成されるポリシリコン抵抗を通る切断線に沿った半導体装置の断面図である。MIM構造抵抗体及びMIM構造キャパシタは具体的には次のような構造となる。
ここで、引き出し配線68の幅は、キャパシタ下部電極66の一辺の幅よりも狭くすることが望ましい。なぜなら、キャパシタ下部電極66における電位分布の発生を、より効果的に抑制することができ、引き出し配線68と半導体基板1との間に発生する寄生容量を、より低減することができるからである。また、キャパシタ下部電極66と引き出し配線68との接続は、図6(a)に示すように、キャパシタ下部電極66の一辺から引き出し配線68を引き出してもよいし、図6(b)に示すように四辺から引き出してもよい。図示はしていないが、キャパシタ下部電極66の二辺、三辺から引き出してもよい。また、引き出し配線68は、キャパシタ下部電極66の一辺から1本のみ引き出しても、複数本引き出してもよい。また、キャパシタ下部電極66の辺の端近傍から引き出してもよいし、辺の中央部近傍など他の位置から引き出してもよい。
2 ウェル
3 分離絶縁膜
4 ソース・ドレイン拡散層
5 ゲート酸化膜
6 ゲート電極
7 ポリシリコン抵抗体
8 第1層間絶縁膜
9 第1コンタクトプラグ(または端子)
10 ソース・ドレイン配線
11 抵抗配線
12 第2層間絶縁膜
13 下部電極取り出し配線
14 キャパシタ下部電極
15 抵抗体構造下部電極
16 容量絶縁膜
17 キャパシタ上部電極
18 金属抵抗体
19 第3層間絶縁膜
20 第3コンタクトプラグ(または端子)
21 キャパシタ上部電極配線
22 キャパシタ下部電極配線
23 MIM構造抵抗配線
26 抵抗体
27 キャパシタ
28 MIM構造抵抗体
29 キャパシタ
51 配線
52 層間絶縁膜
53 層間絶縁膜
54 配線
66 キャパシタ下部電極
68 引き出し配線
70 シールド電極
131 キャパシタ下部電極配線
132 キャパシタ下部電極プラグ
Claims (14)
- 半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ、金属上部電極、金属下部電極、前記金属上部電極と前記金属下部電極に挟まれる誘電体を備えるキャパシタと、前記半導体基板上に設けられる抵抗構造体とを含む半導体装置であって、
前記抵抗構造体は前記キャパシタと同一層に形成される金属上部電極、金属下部電極、前記金属上部電極と前記金属下部電極に挟まれる誘電体を有するとともに前記金属上部電極と接触する2つの互いに離間する抵抗端子をさらに備え、前記2つの互いに離間する抵抗端子間の前記金属上部電極を抵抗体とし、前記抵抗構造体の前記金属下部電極は浮遊電位を有し、
前記抵抗構造体の金属下部電極及び前記キャパシタの金属下部電極は前記半導体基板上に設けられる多層配線層に含まれる一つの金属配線と同じレベルに位置することを特徴とする半導体装置。 - 前記抵抗構造体の金属下部電極及び前記キャパシタの金属下部電極は、前記金属配線と同一の金属からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 請求項1または2に記載の半導体装置において、
前記キャパシタの前記金属下部電極と前記抵抗構造体の前記金属下部電極は、前記キャパシタの前記金属上部電極と前記抵抗構造体の前記金属上部電極をそれぞれ平面的に包含する形状を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至3いずれかに記載の半導体装置において、
前記キャパシタの前記金属下部電極は、前記キャパシタの前記金属上部電極よりも上方に位置するキャパシタ下部電極取り出し配線に接続されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1または2に記載の半導体装置において、
前記抵抗構造体の前記金属下部電極、前記誘電体及び前記金属上部電極は同一平面形状を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1、2または5に記載の半導体装置において、
前記キャパシタの前記金属下部電極、前記誘電体及び前記金属上部電極は同一平面形状を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至6いずれかに記載の半導体装置において、
前記金属上部電極と接触する2つの互いに離間する前記抵抗端子と同一層において前記キャパシタの金属上部電極に接触する上部電極用端子が設けられることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至4いずれかに記載の半導体装置において、
前記抵抗端子と同一層において前記キャパシタの金属上部電極に接触する上部電極用端子と前記キャパシタの金属下部電極に接触する下部電極用端子が設けられることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至8いずれかに記載の半導体装置において、
前記金属下部電極と接続して設けられ、前記金属下部電極と同じレベルに位置する引き出し電極を有する半導体装置。 - 請求項1乃至8いずれかに記載の半導体装置において、
前記金属下部電極と接続して設けられ、前記金属下部電極の下方に位置する引き出し電極を有し、
前記引き出し電極の面積は前記金属下部電極の面積よりも狭いことを特徴とする半導体装置。 - 請求項10に記載の半導体装置において、
前記引き出し電極の形状が格子形状であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項10または11に記載の半導体装置において、
前記引き出し電極と前記金属下部電極とを接続するコンタクトを含み、
前記コンタクトが、前記引き出し電極の上面に等間隔に設けられていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至12いずれかに記載の半導体装置において、
前記金属下部電極の下方にシールド電極を備え、
前記シールド電極は浮遊電位を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至12いずれかに記載の半導体装置において、
前記金属下部電極の下方にシールド電極を備え、
前記シールド電極は、接地されていることを特徴とする半導体装置。
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