JP4427399B2 - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
この半導体集積回路は、クロック信号CLK等を含む外部信号が与えられる複数の入力端子1を有し、この入力端子1が入力回路2を介して論理回路3に接続されている。論理回路3は、入力端子1に与えられる外部信号に従って所定の論理演算処理を行うもので、複数のMOSトランジスタによる論理ゲート等を組み合わせて構成されている。
前記半導体基板は、主面に第1の領域と該第1の領域に隣接する第2の領域と該第2の領域の反対側で該第1の領域に隣接する第3の領域とが設けられている。前記第1のキャパシタは、前記第1の領域に形成された第1の膜厚を有する第1の絶縁膜であって、該第1の絶縁膜は側部及び端部を備え、該端部が前記第2の領域から前記第3の領域に向かって配置される該第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に形成された第1の電極とを有し、該第1の電極が該第1の領域と前記第2の領域とに延在して形成されている。前記第2のキャパシタは、前記第1の領域に形成された前記第1の膜厚と異なる第2の膜厚を有する第2の絶縁膜であって、該第2の絶縁膜は第1の側部、該第1の側部の反対側の第2の側部及び端部を備え、該第1の側部が所定の距離を隔てて前記第1の絶縁膜の前記側部に対向して配置される該第2の絶縁膜と、該第2の絶縁膜上に形成された第2の電極とを有し、該第2の電極が該第1の領域と前記第3の領域とに延在して形成されている。前記第3のキャパシタは、前記第1の領域に形成された前記第1の膜厚を有する第3の絶縁膜であって、該第3の絶縁膜は側部及び端部を備え、該側部が所定の距離を隔てて前記第2の絶縁膜の前記第2の側部に対向して配置される該第3の絶縁膜と、該第3の絶縁膜上に形成された第3の電極とを有し、該第3の電極が該第1の領域と前記第2の領域とに延在して形成されている。前記第1の配線層は、前記第2の領域上に形成されて前記第1の電極と前記第3の電極とに電気的に接続されている。前記第2の配線層は、前記第3の領域上に形成されて前記第2の電極と電気的に接続され、前記第1の配線層と電気的に接続されている。前記第1のトランジスタは、前記半導体基板に形成された前記第1の膜厚を有する第1のゲート酸化膜を備えている。更に、前記第2のトランジスタは、前記半導体基板に形成された前記第2の膜厚を有している。
第2の発明の半導体装置は、半導体基板と、第1、第2、第3、第4のキャパシタと、第1、第2の配線層と、第1、第2のトランジスタとを備えている。
前記半導体基板は、主面に第1の領域と該第1の領域に隣接する第2の領域と該第2の領域の反対側で該第1の領域に隣接する第3の領域とが設けられている。前記第1のキャパシタは、前記第1の領域に形成された第1の膜厚を有する第1の絶縁膜であって、該第1の絶縁膜は側部及び端部を備え、該端部が前記第2の領域から前記第3の領域に向かって配置される該第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に形成された第1の電極とを有し、該第1の電極が該第1の領域と前記第2の領域とに延在して形成されている。前記第2のキャパシタは、前記第1の領域に形成された前記第1の膜厚と異なる第2の膜厚を有する第2の絶縁膜であって、該第2の絶縁膜は第1の側部、該第1の側部の反対側の第2の側部及び端部を備え、該第1の側部が所定の距離を隔てて前記第1の絶縁膜の前記側部に対向して配置される該第2の絶縁膜と、該第2の絶縁膜上に形成された第2の電極とを有し、該第2の電極が該第1の領域と前記第3の領域とに延在して形成されている。前記第3のキャパシタは、前記第1の領域に形成された前記第1の膜厚を有する第3の絶縁膜であって、該第3の絶縁膜は第3の側部、該第3の側部の反対側の第4の側部及び端部を備え、該第3の側部が所定の距離を隔てて前記第2の絶縁膜の前記第2の側部に対向して配置される該第3の絶縁膜と、該第3の絶縁膜上に形成された第3の電極を有し、該第3の電極が該第1の領域と前記第2の領域とに延在して形成されている。前記第4のキャパシタは、前記第1の領域に形成された前記第2の膜厚を有する第4の絶縁膜であって、該第4の絶縁膜は側部及び端部を備え、該側部が所定の距離を隔てて前記第3の絶縁膜の前記第4の側部に対向して配置される該第4の絶縁膜と、該第4の絶縁膜上に形成された第4の電極を有し、該第4の電極が該第1の領域と前記第3の領域とに延在して形成されている。前記第1の配線層は、前記第2の領域上に形成されて前記第1の電極と前記第3の電極とに電気的に接続されている。更に、前記第2の配線層は、前記第3の領域上に形成されて前記第2の電極と前記第4の電極とに電気的に接続され、前記第1の配線層と電気的に接続されている。前記第1のトランジスタは、前記半導体基板に形成された前記第1の膜厚を有する第1のゲート酸化膜を備えている。更に、前記第2のトランジスタは、前記半導体基板に形成された前記第2の膜厚を有している。
第3の発明の半導体装置は、第1の厚さのゲート酸化膜を有するトランジスタと、前記第1の厚さとは異なる第2の厚さのゲート酸化膜を有するトランジスタと、キャパシタまたは可変容量ダイオードとがそれぞれ形成された半導体基板を有する半導体装置において、前記キャパシタまたは可変容量ダイオードは、前記半導体基板上に並列配置された短冊状の拡散領域を有する第1の電極における該拡散領域の間の第1の領域上に前記第1の厚さの酸化膜を介して形成された櫛形の第2の電極と、前記第1の電極における該拡散領域の間の第2の領域であって該第1の領域の隣に位置する該第2の領域上に前記第2の厚さの酸化膜を介して前記第2の電極に対して入れ子状に形成された櫛形の第3の電極とを備え、該第2の電極と該第3の電極とが電気的に接続されている。
第4の発明の半導体装置の製造方法は、第1の厚さのゲート酸化膜を有するトランジスタと、前記第1の厚さよりも薄い第2の厚さのゲート酸化膜を有するトランジスタと、並列配置された短冊状の拡散領域を有する第1の電極と該第1の電極の間の領域に対向する櫛形の第2及び第3の電極を入れ子状に配置したキャパシタまたは可変容量ダイオードとが半導体基板に形成され、且つ、前記第2の電極と前記第3の電極とが電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、前記キャパシタまたは可変容量ダイオードは、半導体基板の表面で前記第1の電極となる並行配置された複数の短冊状領域にイオンを注入して拡散領域を形成する工程と、前記半導体基板の表面全体に第1の酸化膜を形成する工程と、前記第1の酸化膜上で前記第1の電極の間の領域であって前記第2の電極を形成する領域をレジストパターンで覆い、該レジストパターンで覆われていない領域の該第1の酸化膜を除去する工程と、前記レジストパターンを除去した後、前記半導体基板の表面全体に第2の酸化膜を形成する工程と、前記第2の酸化膜の表面に導電層を形成し、該導電層及び該第2の酸化膜を整形することで、前記第1の酸化膜と該第2の酸化膜とからなる前記第1の厚さのゲート酸化膜、該第2の酸化膜からなる前記第2の厚さのゲート酸化膜、該第1の厚さのキャパシタ絶縁膜、及び該第2の厚さのキャパシタ絶縁膜を形成し、前記第2及び第3の電極を形成する工程と、前記半導体基板に表面がほぼ平坦な層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜に前記第1、第2及び第3の電極への配線を行うためのコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホールに配線用メタル材を充填すると共に前記半導体基板表面にメタル配線層を形成する工程とを、順次行うことによって形成する。
(1) 拡散領域11は、n型イオンではなくp型イオンを注入して形成するようにしても良い。この場合、制御電極に印加する電圧の変化方向と容量変化の方向は逆になる。
(2) シリコン基板10に代えて、SOI(シリコン・オン・インシュレータ)基板や、SOS(シリコン・オン・サファイア)基板を用いることができる。
(3) ゲート酸化膜12,13の厚さは、例示したものに限定されない。
(4) 酸化膜の厚さが異なる櫛形の制御電極を入れ子状に配置する構造は、可変容量ダイオードに限らず、一般的なキャパシタの構造としても適用することができる。
3 論理回路
4 可変容量ダイオード
5 出力回路
10 シリコン基板
11 拡散領域
12,13 ゲート酸化膜
14,15 制御電極
16 層間絶縁膜
17〜19 配線パターン
17a〜19a コンタクト
AREA1〜AREA3 第1〜第3の領域
Claims (7)
- 主面に第1の領域と該第1の領域に隣接する第2の領域と該第2の領域の反対側で該第1の領域に隣接する第3の領域とが設けられた半導体基板と、
前記第1の領域に形成された第1の膜厚を有する第1の絶縁膜であって、該第1の絶縁膜は側部及び端部を備え、該端部が前記第2の領域から前記第3の領域に向かって配置される該第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に形成された第1の電極とを有し、該第1の電極が該第1の領域と前記第2の領域とに延在して形成された第1のキャパシタと、
前記第1の領域に形成された前記第1の膜厚と異なる第2の膜厚を有する第2の絶縁膜であって、該第2の絶縁膜は第1の側部、該第1の側部の反対側の第2の側部及び端部を備え、該第1の側部が所定の距離を隔てて前記第1の絶縁膜の前記側部に対向して配置される該第2の絶縁膜と、該第2の絶縁膜上に形成された第2の電極とを有し、該第2の電極が該第1の領域と前記第3の領域とに延在して形成された第2のキャパシタと、
前記第1の領域に形成された前記第1の膜厚を有する第3の絶縁膜であって、該第3の絶縁膜は側部及び端部を備え、該側部が所定の距離を隔てて前記第2の絶縁膜の前記第2の側部に対向して配置される該第3の絶縁膜と、該第3の絶縁膜上に形成された第3の電極とを有し、該第3の電極が該第1の領域と前記第2の領域とに延在して形成された第3のキャパシタと、
前記第2の領域上に形成されて前記第1の電極と前記第3の電極とに電気的に接続された第1の配線層と、
前記第3の領域上に形成されて前記第2の電極と電気的に接続された第2の配線層であって、前記第1の配線層と電気的に接続される該第2の配線層と、
前記半導体基板に形成された前記第1の膜厚を有する第1のゲート酸化膜を備えた第1のトランジスタと、
前記半導体基板に形成された前記第2の膜厚を有する第2のゲート酸化膜を備えた第2のトランジスタと、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 主面に第1の領域と該第1の領域に隣接する第2の領域と該第2の領域の反対側で該第1の領域に隣接する第3の領域とが設けられた半導体基板と、
前記第1の領域に形成された第1の膜厚を有する第1の絶縁膜であって、該第1の絶縁膜は側部及び端部を備え、該端部が前記第2の領域から前記第3の領域に向かって配置される該第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に形成された第1の電極とを有し、該第1の電極が該第1の領域と前記第2の領域とに延在して形成された第1のキャパシタと、
前記第1の領域に形成された前記第1の膜厚と異なる第2の膜厚を有する第2の絶縁膜であって、該第2の絶縁膜は第1の側部、該第1の側部の反対側の第2の側部及び端部を備え、該第1の側部が所定の距離を隔てて前記第1の絶縁膜の前記側部に対向して配置される該第2の絶縁膜と、該第2の絶縁膜上に形成された第2の電極とを有し、該第2の電極が該第1の領域と前記第3の領域とに延在して形成された第2のキャパシタと、
前記第1の領域に形成された前記第1の膜厚を有する第3の絶縁膜であって、該第3の絶縁膜は第3の側部、該第3の側部の反対側の第4の側部及び端部を備え、該第3の側部が所定の距離を隔てて前記第2の絶縁膜の前記第2の側部に対向して配置される該第3の絶縁膜と、該第3の絶縁膜上に形成された第3の電極を有し、該第3の電極が該第1の領域と前記第2の領域とに延在して形成された第3のキャパシタと、
前記第1の領域に形成された前記第2の膜厚を有する第4の絶縁膜であって、該第4の絶縁膜は側部及び端部を備え、該側部が所定の距離を隔てて前記第3の絶縁膜の前記第4の側部に対向して配置される該第4の絶縁膜と、該第4の絶縁膜上に形成された第4の電極を有し、該第4の電極が該第1の領域と前記第3の領域とに延在して形成された第4のキャパシタと、
前記第2の領域上に形成されて前記第1の電極と前記第3の電極とに電気的に接続された第1の配線層と、
前記第3の領域上に形成されて前記第2の電極と前記第4の電極とに電気的に接続された第2の配線層であって、前記第1の配線層と電気的に接続される該第2の配線層と、
前記半導体基板に形成された前記第1の膜厚を有する第1のゲート酸化膜を備えた第1のトランジスタと、
前記半導体基板に形成された前記第2の膜厚を有する第2のゲート酸化膜を備えた第2のトランジスタと、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 前記第1、第2及び第3のキャパシタは、可変容量ダイオードであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記第1、第2、第3及び第4のキャパシタは、可変容量ダイオードであることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
- 前記半導体基板は、シリコン基板またはSOI基板またはSOS基板のいずれかからなることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
- 第1の厚さのゲート酸化膜を有するトランジスタと、前記第1の厚さとは異なる第2の厚さのゲート酸化膜を有するトランジスタと、キャパシタまたは可変容量ダイオードとがそれぞれ形成された半導体基板を有する半導体装置において、
前記キャパシタまたは可変容量ダイオードは、前記半導体基板上に並列配置された短冊状の拡散領域を有する第1の電極における該拡散領域の間の第1の領域上に前記第1の厚さの酸化膜を介して形成された櫛形の第2の電極と、前記第1の電極における該拡散領域の間の第2の領域であって該第1の領域の隣に位置する該第2の領域上に前記第2の厚さの酸化膜を介して前記第2の電極に対して入れ子状に形成された櫛形の第3の電極とを備え、該第2の電極と該第3の電極とが電気的に接続されたことを特徴とする半導体装置。 - 第1の厚さのゲート酸化膜を有するトランジスタと、前記第1の厚さよりも薄い第2の厚さのゲート酸化膜を有するトランジスタと、並列配置された短冊状の拡散領域を有する第1の電極と該第1の電極の間の領域に対向する櫛形の第2及び第3の電極を入れ子状に配置したキャパシタまたは可変容量ダイオードとが半導体基板に形成され、且つ、前記第2の電極と前記第3の電極とが電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、
前記キャパシタまたは可変容量ダイオードは、
半導体基板の表面で前記第1の電極となる並行配置された複数の短冊状領域にイオンを注入して拡散領域を形成する工程と、
前記半導体基板の表面全体に第1の酸化膜を形成する工程と、
前記第1の酸化膜上で前記第1の電極の間の領域であって前記第2の電極を形成する領域をレジストパターンで覆い、該レジストパターンで覆われていない領域の該第1の酸化膜を除去する工程と、
前記レジストパターンを除去した後、前記半導体基板の表面全体に第2の酸化膜を形成
する工程と、
前記第2の酸化膜の表面に導電層を形成し、該導電層及び該第2の酸化膜を整形することで、前記第1の酸化膜と該第2の酸化膜とからなる前記第1の厚さのゲート酸化膜、該第2の酸化膜からなる前記第2の厚さのゲート酸化膜、該第1の厚さのキャパシタ絶縁膜、及び該第2の厚さのキャパシタ絶縁膜を形成し、前記第2及び第3の電極を形成する工程と、
前記半導体基板に表面がほぼ平坦な層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に前記第1、第2及び第3の電極への配線を行うためのコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホールに配線用メタル材を充填すると共に前記半導体基板表面にメタル配線層を形成する工程とを、
順次行うことによって形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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