JPH01146351A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPH01146351A
JPH01146351A JP30610587A JP30610587A JPH01146351A JP H01146351 A JPH01146351 A JP H01146351A JP 30610587 A JP30610587 A JP 30610587A JP 30610587 A JP30610587 A JP 30610587A JP H01146351 A JPH01146351 A JP H01146351A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
impurity
region
conducting layer
mos capacitor
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.)
Pending
Application number
JP30610587A
Other languages
English (en)
Inventor
Shozo Shirota
城田 省三
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP30610587A priority Critical patent/JPH01146351A/ja
Publication of JPH01146351A publication Critical patent/JPH01146351A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔′産業上の利用分野〕 この発明は容量素子としてM OS (MetalOz
ide Sem1conductor )キャパシタが
用いられる半導体装置に関するものである。
[従来の技術] 半導体装置に形成さねる容量素子は種々の用途に利用さ
れる。アナログ・ディジタル(以下、A−Dと称す)変
換器におけるコンパレータ、ダイナミツy RA M 
(Random Access Memory )の電
荷保持等はその代表例である。上記容量素子として一一
般にMO5構造を有する、いわゆるMOSキャパシタが
用いられるが、上記コンパレータにこのMOSキャパシ
タを適用する場合、その客層の精度が直接−A−D変換
の精度を左右することになるため一高精度なものが要求
される。
従来、MOSキャパシタとして多用されるものに、半導
体基板上に設けられた酸化膜を挾んで一方には電圧印加
用の、他方には接地用の各電極が配設され−また上記半
導体基板の表層部に上記他方の両極と一部が重なるチャ
ネル層が配設される構造のものがある。
第5図3よひ第6図はこの種の従来のMOSキャパシタ
を用いた半導体装置を示す図で、第5図はそのMOSキ
ャパシタ部の平面図−第6図は第5図のMll線におけ
る断面図である。
図において、(1)はP is ’1lk−+型(以下
、P型と称す。
なお、NS電型については、以下、N型と称す)のシリ
コン単結晶等からなる半導体基板(以下、基板と称す)
、(2)はリン(P)イオン等の不純物か低濃度に選択
イオン注入され、上記基板(1)の−土面に形成された
浅いN型のチャネルドープ層、(3)はこのチャネルド
ープ層(2)を含み上記基板(1)の−主面上に形成さ
れた絶縁膜となるゲート酸化膜で、シリコン酸化膜等よ
りなっている。(4)は上記チャネルドープ層(2)の
領域内の上記ゲート酸化膜(3)上に形成されたドープ
ド多結晶シリコン等よりなる第1のゲート電極、(5)
は上記第1のゲート電極(4)の周辺領域における上記
基板(1)の−土面に、上記チャネルドープ層(2)の
周辺領域に沿って形成された不純物領域である第1のN
 拡散層である。この第1のへ 拡散層(5)は、上記
第1のゲート電極(4)をマスクとして、リン(P)イ
オン等による不純物を尚濃度に注入し、しかる後に、そ
のイオン注入〜か熱処理されて不純物が拡散され、上記
チャネルドープ層(2)よりも深い領域にわたる高濃度
層となされるものである。また、上記第1のN 拡散層
(5)の内周部は、熱処理による横方向拡散によって上
記第1のゲート電極(4)の外周部よりも内側に入り込
んだ状態となっている。このように、上記ゲート酸化膜
(3)を挾んで、上には一方の電極となる上記第1のゲ
ートia & +41か配設され、下にはチャネル層と
なり、上記チャネルドープ層(2)と一部が連接して他
方の電極となる第1のN 拡散層(5)が配設されるも
のであって、これら第1のゲートN極(4)、ゲート酸
化膜(3)、第1のN 拡散層(5)でMOSキャパシ
タが構成される。
このMOSキャパシタは所定電圧が印加されると第7図
に示すような動作特性を示す。すなわち−まず、第1の
ゲート電極(4)に所定の正電圧か−」加されると、チ
ャネルドープ層(2)の負電荷が表層部に引き寄せられ
て蓄積され、蓄積状態となる。この状態から次第に正電
圧を小さくしてゆくと、所定の負電圧まではこの状態が
保持されるが、さらに負電圧gl11にしてゆくと負電
荷は次第に基板(1)の内側方向に押しやられ空乏層が
拡がり、所定負電圧までは空乏状態となる。そして、空
乏層幅が最大値に達すると、所定負電圧以下では、反転
層が形成されるようになって反転状態となる。このよう
な動作において、MOSキャパシタの容量Cは、上記基
板(1)表層部の不純物濃度が高い場合にはゲート酸化
膜(3)の誘電的性質だけで決まるが、この場合の上記
チャネルドープ層(2)のように不純物濃度が低いと、
上記基板(1)表層部の空乏層並びに反転層の容1ic
sxが、上記ゲート酸化膜(3)の容量CQxと直列に
現われるものとなる。従って、MOSキャパシタの容#
kC1は第8図に示すように直列接続となることから次
式で表わされる。
(a)式を変侯して、容thtC1は次式で求められる
上式において、容量COxは上記ゲート酸化膜(3)の
膜厚に依存して一定となるか、容量Cslは1例えば空
乏層幅が印加されるゲート電圧vOによって、その最大
値となるまでは変化するものであるため、電圧に依存し
て変化する可変容量となる。このものは、上記第1のゲ
ート電極(4)直下の基板(1)表層部が低濃度層で占
められ、電圧依存性の小さい高濃度層の第1のN 拡散
層(5)が上記チャネルドープ層(21の周辺領域に所
定幅で形成される構造となっているため一容量C1に占
める可変容量cslの割合が大きなものとなり、電圧依
存性の大きい容量特性を示すものとなる。
〔発明が解決しようとする問題点] 従来の半導体装置は以上のように構成され、ゲート酸化
膜(31を介して第1のゲー) 4 & 第4)の下に
基板(1)と逆導電型に形成される層は一上記第1のゲ
ート南極(4)の外周部に相当する領域のみが高濃度の
不純物層である第1のN 拡散層(5)に形成さn、内
央部の他の広い領域が低濃度の不純物層であるチャネル
ドープ層(2)に形成されている。そのため、形成され
るMOSキャパシタの各ff1C1は、上記ゲート酸化
膜(3)の膜厚によって一定となる酸化膜の容1cOx
に対して一空乏層並ひに反転層の容量Cs1.つまり、
上記第1のゲート電極(4)に印加されるゲート重圧v
Gによって値が変化する可変容量成分の割合が多いもの
となり、電圧依存性の大きな特性となる。このようなM
OSキャパシタを、単に電荷蓄積や遅延時間等の機能を
持たす容童累子として使用する場合には、可変容量Cs
1の割合が多くなっても、特に大きな問題にはならない
が、A−09換器のコンパレータ等の用途に供するよう
な場合、大きな問題となる。
すなわち、印加されるゲート電圧■Gによって。
その容Hcstが変化すると、変換精度を決める電流比
、基T$、電圧等に影響を及ぼすことになって、商精度
なA−L)変換を行うことかできない。そのため、半導
体装置の性能が損われたものになってしまうという問題
点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、電圧依存性の大きい可変容量の割合が低減さ
れ一高精度な容量となるMOSキャパシタが形成されて
高性能化か図られる半導体装置を得ることを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置は、−導電型の半導体基数の
一生面に形成された逆導電型の不純物層を被覆する絶縁
膜上に設けられる第1の導電層と一上記不純物層に上記
不純物層より高い不純物濃度の不純物領域が形成され、
この不純物領域が上記第1の導゛市層の外周部と対向す
る領域に配設されるとともに−その内側領域に選択的に
配設される構造を有する第2の導電層とを備えたもので
ある。
[作用] この発明における不純物領域は一第1の導電層の下の不
純物濃度の低い不純物層にも形成されて基板表層部にお
ける不純物濃度の高い層の面積を増大させる。従って、
形成されるMOSキャパシタの容量は、印加される電圧
によって変化する可変容量成分の割合が小さいものとな
り一電圧依存性が低減せしめられる機能を有する。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。なお
、従来の技術の説明と重複する部分は。
適宜その説明を省略する。
第1図および第2図はこの発明の一実施例による半導体
装置を示す図であり一第1図はそのMOSキャパシタ部
の平面図、第2図は第1図の■−■線における断面図で
ある。同図1において、(1)〜(31は従来と同じも
の−(6)は第1の導電層となる矩形状の第2のゲート
電極、(7)は矩形状に形成された開孔−(8)は第2
の導電層となる不純物領域である第2のN 拡散層であ
る。このものの上記第2のゲート電極(6)は、縦およ
び横方向にそれぞれ5個の上記開孔(7)か配設される
ものであり、また−上記第2のN 拡散層(8)は、チ
ャネルドープ層(2)の周辺部の一上記第2のゲート電
極(6)の外周部に相当する領域に形成されるほかに一
上記開孔(7)に対向する領域にも形成されるものであ
り−これらの点が第5図および第6図に示すものの構成
と大きく異なる点である。上記$2のゲート電極(6)
−第2のへ 拡散層(8)は、大略−次のようにして形
成される。なお−ゲート酸化膜(3)が形成される工程
までは従来の技術の説明番こ示した工程と同じであり−
その説明は省略する。
上記ゲート酸化膜(3)が形成された後、その上の全面
にドープド多結晶シリコン膜等よりなる電極膜が堆積さ
れ、この電極膜にパターニング処理が施されて上記開孔
(7)を有する第2のゲート電極(6)が形成される。
この後−上記第2のゲート電極(6)をマスクとしてリ
ン(P)イオン等の不純物が高濃度にイオン注入されて
イオン注入層が形成され−しかる後に一熱処理によって
不純物を拡散し一第2のN 拡散層(8)が形成される
。これにより、上記ゲー)[12化膜(3)を挾んで上
記第2のゲート電極(6)、第2のN+拡散層(8)を
画電極とするMOSキャパシタが得られる。
この場合のMOSキャパシタは、上記第2のゲート南極
(6)自体が従来のものと同じ面積となっているが一上
記開孔(7)か形成されたことによってその形成領域が
、従来のものよりわずかに大きなものとなっている。と
ころか−上記第2のN 拡散層(8)は、上記第2のゲ
ート軍h (61の外周部に相当する領域と、上記開孔
(7)部に相当する領域とに形成されているため、横方
向拡散ΔXの領域も高濃度不純物層であり−それらの累
計面積分が従来に比べて高濃度不純物層の増大したもの
となる。
このようrl M OSキャパシタは従来のものと同じ
ように動作されるものであるが−その動作特性は異なる
ものとなる。
すなわち、この場合、MOSキャパシタの容量C!は、
酸化膜の容ftcOx、基板(1)表層部の空乏層並び
に反転層の容1icstから第3図に示すような直列接
続となり− で表わされる。これより一容世C2は となる。上式において、容*C8mは上記第2のゲート
電& +61に印加されるゲート電圧■Gによって変化
する可変容量であるが、低濃度不純物層における高濃度
不純物Iψの割合が多くなっており、容量C!に占める
可変容*CStの割合が小さいものとなる。従って、こ
の場合のMOSキャパシタの容量C!は、電圧依存性が
低減されるものとなって精度の良いものとなり、確度の
高い動作特性を示すものとなる。
このように、上記MOSキャパシタは一可変容量成分の
占める割合が低減され、その影響が抑制されたものとな
るため−特に精度が要求される、例えばA−D変換器の
コンパレータ等のような用途に供しても、変換精度の良
いものとなって高性能化が図られるものである。
第4図はこの発明による他の一実施例を示す図である。
このものは、チャネルドープ層(2)の周辺領域の、第
1の導電層となるべき第1のゲート電極(4)の周辺部
と対向する領域に形成された第2の導電層となるべき第
1のへ 拡散層(5)の内央側に一第3のへ 拡散層(
9)が設けられた構造を有してい+ る。この第3のN 拡散層(9)は、上記チャネルドー
プjfi +21の形成後、引き続いて、リン(P)イ
オン等の不純物が所定マスクを介して高濃度にイオン注
入され、この後、例えば上記第1のN 拡散層(5)の
形成の際の熱処理によって拡散層に形成されるものであ
る。なお、上記所定マスクは上記イオン注入後に除去さ
れるものであって一他の工程は第5図および第6図に示
すものと同じであり、その説明は省略する。この場合に
おいても、低a度の不純物層である上記チャネルドープ
層(2)に占める高濃度の不純物知域である上記第1の
N 拡散層(5)、@ 3 o)N  拡散層(9)の
割合が大きいものとなり、第1図および第2図に示すも
のと同様の動作特性を示すものとなる。
なお、上記一実施例の説明において、基板(1)はP型
を用い、その−平面に低濃度の不純物層、高a度の不純
物領域がN型に形成される場合を示したが、これら梶電
型がそれぞれ逆であっても良く−その場合、各社−電圧
特性が逆となるか上記と同様の動作特性を示すものであ
る。
また、第1および第2のゲート電極+41 telは矩
形状に形成され、第2のゲート電極(6)に開孔(7)
か設けられるものにあってはその形状が矩形状であって
、縦および横方向に各5個配列される場合を示したが、
これらに限定されるものでなく、用途等に応じて上記各
ゲート電極+41 +61の形状や上記開孔(7)の形
状、個数等を適当に設定させたものとすれば良く、上記
と同様の効果を奏するものである。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば基板の一生面に不純物
層が形成され、さらにその上に絶縁膜と第1の導電層と
が形成されて2り一上記不純物層には上記不純物層より
高い不純物濃度の不純物領域が、上■[゛、第1の導電
層の外周部と対向する領域とともに−その内側領域にも
選択的に配設される構造を有する第2の導電膜を備えた
構成となされているので一形成される容量゛は可変容量
成分か低減され、精度の制いMOSキャパシタか得られ
て半導体装置の高性能化が図られる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による半導体装置の平面構
造を示す図、第2図は第1図の■−■秩における断面図
、第3図は第1図および第2図に示すもののMOSキャ
パシタの等価回路を示す図。 第4図はこの発明の他の一実施例による半導体装置の断
面構造を示す図−第5図は従来の半導体装置の平面構造
を示す図−第6図は第5図のVl−11線における断面
図−第7図は第5図および第6タ1に示すものの動作特
性を説明する図、第8図は第5図および第6図に示すも
ののMOSキャパシタの等価回路を示す図である。 図において−(1)は基板、(2)はチャネルドープ層
、(3)はゲート酸化膜、(4)は第1のゲート電極、
(5)は第1のN 拡散層−(6)は第2のゲート電極
、(7)は開孔、(8)は第2のN 拡散層、(9)は
第3のN 拡散層である。 なお−図中同一符号は同−一又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型の半導体基板の一主面に形成された逆導
    電型の不純物層を被覆する絶縁膜上に設けられる第1の
    導電層と、上記不純物層に上記不純物層より高い不純物
    濃度の不純物領域が形成され、この不純物領域が上記第
    1の導電層の外周部と対向する領域に配設されるととも
    に、その内側領域に選択的に配設される構造を有する第
    2の導電層とを備えた半導体装置。
  2. (2)第1の導電層は開孔が配設されたものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
JP30610587A 1987-12-02 1987-12-02 半導体装置 Pending JPH01146351A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30610587A JPH01146351A (ja) 1987-12-02 1987-12-02 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30610587A JPH01146351A (ja) 1987-12-02 1987-12-02 半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01146351A true JPH01146351A (ja) 1989-06-08

Family

ID=17953096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30610587A Pending JPH01146351A (ja) 1987-12-02 1987-12-02 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01146351A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5608258A (en) * 1995-03-16 1997-03-04 Zilog, Inc. MOS precision capacitor with low voltage coefficient
US5912509A (en) * 1996-07-22 1999-06-15 Nec Corporation MOS semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2014039043A (ja) * 1997-09-11 2014-02-27 Telefon Ab L M Ericsson 電気デバイス

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5950767A (ja) * 1982-09-16 1984-03-23 Hitachi Ltd 超電導界磁巻線
JPS60137053A (ja) * 1983-12-26 1985-07-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体容量素子

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5950767A (ja) * 1982-09-16 1984-03-23 Hitachi Ltd 超電導界磁巻線
JPS60137053A (ja) * 1983-12-26 1985-07-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体容量素子

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5608258A (en) * 1995-03-16 1997-03-04 Zilog, Inc. MOS precision capacitor with low voltage coefficient
US5750426A (en) * 1995-03-16 1998-05-12 Zilog, Inc. Method of making MOS precision capacitor with low voltage coefficient
US5912509A (en) * 1996-07-22 1999-06-15 Nec Corporation MOS semiconductor device and method of manufacturing the same
US6190987B1 (en) 1996-07-22 2001-02-20 Nec Corporation MOS semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100317102B1 (ko) * 1996-07-22 2002-02-28 가네꼬 히사시 모스반도체장치및그제조방법
JP2014039043A (ja) * 1997-09-11 2014-02-27 Telefon Ab L M Ericsson 電気デバイス

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR950005969B1 (ko) 적층형 용량을 갖는 반도체 메모리와 그의 제조방법
KR0134779B1 (ko) 집적 회로용 고전압 캐패시터 및 이의 제조방법
US6190987B1 (en) MOS semiconductor device and method of manufacturing the same
US4571816A (en) Method of making a capacitor with standard self-aligned gate process
US3906539A (en) Capacitance diode having a large capacitance ratio
KR0144242B1 (ko) 반도체 메모리장치의 모오스 캐패시터의 크랙 방지구조
KR100233975B1 (ko) Mos 용량을 구비하는 반도체장치 및 그 제조방법
US4704625A (en) Capacitor with reduced voltage variability
JPS6040707B2 (ja) 半導体メモリ
GB2092825A (en) Variable capacitor
JPH01146351A (ja) 半導体装置
JPH0499373A (ja) 半導体記憶素子
JPH055179B2 (ja)
KR100421521B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
US3519897A (en) Semiconductor surface inversion protection
JPS6034819B2 (ja) 記憶装置
US6621111B2 (en) Capacitor structure of semiconductor device and method for forming the same
KR930009585B1 (ko) 커패시터 제조방법
JPH0745789A (ja) 半導体装置のmos容量
JPS6055995B2 (ja) 接合型電界効果トランジスタ
KR100359762B1 (ko) 반도체소자의 캐패시터 제조방법
JPH01220856A (ja) 半導体装置
JP2826239B2 (ja) コンデンサ
JPS63172453A (ja) Mos型キヤパシタ
US3693248A (en) Surface inversion protection method and apparatus