JPH02164061A - Semiconductor device - Google Patents
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は半導体装置に関し、特にCMO5半導体装置
の製造過程であるウェハプロセスのイオン注入工程で、
チャージアップによる絶縁膜破壊を防止する事に利用す
るものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to semiconductor devices, and in particular, to an ion implantation step of a wafer process, which is a manufacturing process of a CMO5 semiconductor device.
This is used to prevent insulation film breakdown due to charge-up.
第4図は従来のイオン注入時における半導体装置製造過
程の説明図で、図において、(2)は不逆物の活性領域
、(3]はMOSトランジスタのゲート、(4)は第2
層ポリシリコンによる配線である。Figure 4 is an explanatory diagram of the semiconductor device manufacturing process during conventional ion implantation.
The wiring is made of layered polysilicon.
第5図は第4図のv−v線における断面図で、図におい
て%(8)はフィールド酸化膜、(9)は半導体基板、
OQはトランジスタのゲート酸化膜である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the v-v line in FIG. 4, in which %(8) is a field oxide film, (9) is a semiconductor substrate,
OQ is the gate oxide film of the transistor.
第6図は第5図を電気回路になおした回路面で、図中、
C1はゲート酸化膜叫を絶縁膜とし、トランジスタゲー
ト(3)と基板(9)で構成されるキャパシタ、C4は
フィールド酸化膜(8)を絶縁膜とし、ポリシリコン配
線(4)と半導体基板(9)で構成されるキャパシタで
ある。Figure 6 is a circuit diagram of Figure 5 converted into an electric circuit.
C1 is a capacitor composed of a transistor gate (3) and a substrate (9) with a gate oxide film as an insulating film, and C4 is a capacitor composed of a field oxide film (8) as an insulating film, a polysilicon wiring (4) and a semiconductor substrate ( 9).
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
ウェハプロセスにおけるMOS )ランジスタのソース
/ドレイン形成工程においては、不純物イオンをイオン
注入している。この場合、電荷を帯びたイオンを注入す
るため、ウェハ上に形成されたポリシリコン配線(4)
や、トランジスタゲート(3)は酸化膜上に形成されて
いるため、電荷が逃げられず正電位にチャージアップす
る。In the step of forming the source/drain of a MOS transistor in the wafer process, impurity ions are implanted. In this case, polysilicon wiring (4) formed on the wafer is used to implant charged ions.
Also, since the transistor gate (3) is formed on an oxide film, charges cannot escape and are charged up to a positive potential.
第6図において、C,、C,のキャパシタの絶縁膜厚を
それぞれ、d7、d4とすると、dx<ci4である。In FIG. 6, when the insulating film thicknesses of capacitors C, C, and C are respectively d7 and d4, dx<ci4.
すなわち、ゲート酸化膜GOの淳みd2は、フィールド
酸化膜(8)の厚みよりはるかに小さい(通常20倍〜
)。That is, the thickness d2 of the gate oxide film GO is much smaller than the thickness of the field oxide film (8) (usually 20 times to
).
チャージアップにより、キャパシタCオ、C4が正電位
Vになったとすると、ゲート酸化膜にかかる電界E、は
、
フィールド酸化膜(8)にかかる電界E4はこの場合、
d、<d4であるから、
E、)>E。Assuming that capacitors C0 and C4 have a positive potential V due to charge-up, the electric field E applied to the gate oxide film is: In this case, the electric field E4 applied to the field oxide film (8) is:
Since d,<d4, E, )>E.
であり、ゲート酸化膜αQには、フィールド酸化膜より
、はるかに強い電界が加わる。この電界が絶縁破壊耐圧
を超えると、ゲート酸化膜側は破壊され半導体装置は不
良となる。Therefore, a much stronger electric field is applied to the gate oxide film αQ than to the field oxide film. When this electric field exceeds the dielectric breakdown voltage, the gate oxide film side is destroyed and the semiconductor device becomes defective.
この発明は、以上のように、半導体装置製造過程である
イオン注入によるトランジスタのソース/ドレインへの
不純物注入工程で、チャージアップによるトランジスタ
のゲート酸化膜破壊又は、キャパシタの絶縁膜破壊等の
おこるのを防止するためになされたものである。As described above, this invention prevents breakdown of the gate oxide film of a transistor or breakdown of the insulation film of a capacitor due to charge-up in the step of implanting impurities into the source/drain of a transistor by ion implantation, which is a semiconductor device manufacturing process. This was done to prevent this.
半導体装置内に、チャージを逃がすためにのみ使用する
活性領域を設け、イオン注入時に、レジストを、この活
性領域に接着させるパターンを形成しておく。An active region used only to release charges is provided in a semiconductor device, and a pattern is formed to adhere a resist to this active region during ion implantation.
イオン注入が進行するにつけ、レジストは炭化されてい
き導電性を帯びるようになる。この時、今までレジスト
上に帯電していた電荷は、この活性領域に導かれて逃げ
ていくため、従来のように、トランジスタのゲート酸化
膜破壊、又はキャパシタの絶縁膜破壊が起こるのを防止
する。As the ion implantation progresses, the resist becomes carbonized and becomes conductive. At this time, the charge that has been charged on the resist until now is guided to this active region and escapes, preventing the gate oxide film breakdown of the transistor or the breakdown of the capacitor insulation film from occurring as in the conventional case. do.
この発明における半導体装置内に形成された活性領域は
、イオン注入時、レジストと直接に接着又は、薄い自然
酸化膜を介して接着され、イオン注入により帯電したレ
ジスト上の電荷を半導体装置基板内に°逃がす。During ion implantation, the active region formed in the semiconductor device of this invention is bonded directly to the resist or through a thin natural oxide film, and the charge on the resist charged by the ion implantation is transferred into the semiconductor device substrate. ° Escape.
この場合、自然酸化膜を介していても、この酸化膜が他
のトランジスタやキャパシタの絶縁膜に比べ、はるかに
弱いので、最初に破壊される。従がって、レジストから
基板へのリークパスが形成されるため、レジスト上の電
荷は、基板内に導かれ、半導体装置で重要な役割を果た
すトランジスタの絶縁膜や、キャパシタの絶縁膜を破壊
する事がなくなる。In this case, even if a natural oxide film is used, this oxide film is much weaker than the insulating films of other transistors and capacitors, so it is destroyed first. Therefore, a leak path is formed from the resist to the substrate, and the charges on the resist are guided into the substrate and destroy the insulating films of transistors and capacitors, which play an important role in semiconductor devices. Things will go away.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図1こおいて、(1)は活性領域であり、半導体装置が
製品となった時アルミ配線等とのコンタクトやMOSト
ランジスタのゲートを持たない活性領域となっている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In FIG. 1, (1) is an active region, which does not have contact with aluminum wiring or the like or the gate of a MOS transistor when the semiconductor device becomes a product.
(2) 、 (3)、および(4)は前記従来のものと
同一である。(5)はレジストで、活性領域(1)の中
に、その一部が接触するようパターンニングされている
。(2), (3), and (4) are the same as those of the prior art. (5) is a resist which is patterned so that a part of it contacts the active region (1).
又、第2図は第1図の1−1線における断面図である。2 is a sectional view taken along line 1-1 in FIG. 1.
図において、(6)はレジスト(5)の一部が活性領域
の中にある状態を示しており、(7)は自然酸化膜で、
厚さは非常に薄いか又は全くない。(8)はフィールド
酸化膜、(9)は半導体基板である。In the figure, (6) shows a state where a part of the resist (5) is inside the active region, and (7) is a natural oxide film.
The thickness is very thin or non-existent. (8) is a field oxide film, and (9) is a semiconductor substrate.
第3図はイオン注入が進んだ時の第1図を電気回路で置
き変えた場合の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram when FIG. 1 is replaced with an electric circuit when ion implantation has progressed.
第3図において、C1はイオン注入が進み抵抗値が下が
ったレジスト(5)及び半導体基板(9)を電極とし、
フィールド酸化膜(8)及び第2層ポリシリコン配線(
4)を電極間に有するキャパシタである。In FIG. 3, C1 uses the resist (5) and the semiconductor substrate (9), whose resistance value has decreased as ion implantation progresses, as electrodes;
Field oxide film (8) and second layer polysilicon wiring (
4) between the electrodes.
C1は前記従来のものと同様に、トランジスタゲート(
3)及び半導体基板(9)を電極とし、ゲート酸化膜と
するキャパシタである。C1 is the transistor gate (
3) and a semiconductor substrate (9) as electrodes and a gate oxide film.
C3は自然酸化膜(〜20人程リフ(7)を絶縁膜とし
、低抵抗になったレジストの一部(6)及び半導体基板
(9)を電極とするキャパシタである。C3 is a capacitor that uses a natural oxide film (about 20 refs (7)) as an insulating film, and a part of the resist (6) with low resistance and a semiconductor substrate (9) as electrodes.
なお、キャパシタC8は自然酸化膜(7)がない場合は
単に抵抗となる。Note that the capacitor C8 simply becomes a resistance when there is no natural oxide film (7).
又、自然酸化膜(7)の他に、酸化膜のエツチング残等
により酸化膜が残り膜厚が少々厚くなっていても、ゲー
ト酸化膜αQよりも薄ければよい。In addition to the natural oxide film (7), even if there is an oxide film remaining due to etching residue of the oxide film and the film thickness is slightly thicker, it is sufficient as long as it is thinner than the gate oxide film αQ.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
第1図においてイオン注入時に、レジスト(5)、トラ
ンジスタのゲート(3)および、活性領域(1)中のレ
ジストの一部(6)は、チャージアップして正の電位を
帯びるようになる。In FIG. 1, during ion implantation, the resist (5), the gate (3) of the transistor, and a portion of the resist (6) in the active region (1) are charged up and have a positive potential.
イオン注入が進行するにつれレジストは導電性をもつよ
うになり、レジスト(5)、トランジスタのゲート(3
)及び、活性領域(1)中のレジストの一部(6)は電
気的に接続され、第3図に示すような電気回路に示す事
ができるようになる。As the ion implantation progresses, the resist becomes conductive, and the resist (5) and transistor gate (3) become conductive.
) and a portion (6) of the resist in the active region (1) are electrically connected and can be shown in an electrical circuit as shown in FIG.
ここで、レジストの表面が正電位Vに帯電しているとキ
ャパシタC1,C,、及びC3の絶縁膜に加わる電界は
、それぞれ、
で示される。ただし、d、 、 d21 d、は、キャ
パシタC1,C2,C3それぞれの絶縁膜の厚さとする
。Here, when the surface of the resist is charged to a positive potential V, the electric fields applied to the insulating films of the capacitors C1, C, and C3 are respectively expressed as follows. However, d, , d21 d, is the thickness of the insulating film of each of the capacitors C1, C2, and C3.
ここで、dlはフィールド酸化膜厚と考えてよく、d2
はゲート酸化膜厚、d3は自然酸化膜撚である。Here, dl can be considered as the field oxide film thickness, and d2
is the gate oxide film thickness, and d3 is the natural oxide film twist.
従って、通常、d、 > d、ンd3であるから、電界
は、El <E2 < Esとなる。Therefore, since d, > d, and d3, the electric field satisfies El < E2 < Es.
従って、イオン注入舒こより、チャージアップが進行し
て電位Vのレベルが上がっていった時に、最初に酸化膜
の絶縁破壊耐圧(10MeV/an)を超えるのは、E
3の電界のかかるキャパシタC,である。Therefore, when the charge-up progresses and the level of the potential V rises due to ion implantation, the first thing that exceeds the dielectric breakdown voltage (10 MeV/an) of the oxide film is E.
It is a capacitor C, which is subjected to an electric field of 3.
−度このキャパシタC8の酸化膜が破壊された場合には
、レジスト表面上の電荷は、キャパシタC3を伝わり、
半導体基板(9)に流れるため、電位Vは下がる。- If the oxide film of capacitor C8 is destroyed, the charge on the resist surface will be transmitted through capacitor C3,
Since it flows to the semiconductor substrate (9), the potential V decreases.
従って、キャパシタC2の絶縁膜、すなわち、ゲート酸
化膜αQが破壊される事はない。Therefore, the insulating film of the capacitor C2, ie, the gate oxide film αQ, is not destroyed.
さらに、自然酸化膜(7)が全くない場合はキャパシタ
C2は抵抗に変わり、レジスト上の電荷はこの抵抗を通
って半導体基板(9)へ逃げ、同様にしてチャージアッ
プによるゲート酸化膜(10の破壊は起こらない。Furthermore, if there is no natural oxide film (7) at all, the capacitor C2 turns into a resistor, and the charge on the resist escapes to the semiconductor substrate (9) through this resistor. No destruction will occur.
また、キャパシタC8の絶縁膜厚はゲート酸化膜αQの
膜厚よりも薄ければ、最初にキャパシタC3が破壊され
るので、自然酸化膜(7)の他に薄い酸化膜が残ってい
てもこの防止方法は成立する。Furthermore, if the insulating film thickness of capacitor C8 is thinner than the film thickness of gate oxide film αQ, capacitor C3 will be destroyed first, so even if a thin oxide film remains in addition to the natural oxide film (7), this The prevention method works.
次に、チャージアップにより破壊されるのは、トランジ
スタのゲート酸化膜αQ以外にも半導体装置上のキャパ
シタ素子の電極間の酸化膜等も破壊されるが、この場合
もキャパシタ素子を、レジストで全ておおい、レジスト
の一部を、第1図に示した様に活性領域(1)に接触さ
せる事により破壊を防止できる。Next, charge-up destroys not only the gate oxide film αQ of the transistor but also the oxide film between the electrodes of the capacitor element on the semiconductor device, but in this case too, the capacitor element is completely covered with resist. By bringing a part of the resist into contact with the active region (1) as shown in FIG. 1, destruction can be prevented.
以上のようにこの発明によれば、半導体装置製造過程で
あるイオン注入工程において、チャージアップによるM
OS )ランジスタのゲート酸化膜の破壊およびキャパ
シタの絶縁膜破壊を防止する事ができる。As described above, according to the present invention, in the ion implantation process that is a semiconductor device manufacturing process, M
(OS) It is possible to prevent breakdown of the gate oxide film of the transistor and breakdown of the insulating film of the capacitor.
第1図はこの発明の一実施例による半導体装置の平面図
、第2因は第1図の厘−1線における断面図、第3図は
イオン注入が進行して、レジストが導電性を持つように
なった時の第1図の等価厄気回路図、第4図は従来の半
導体装置の平面図、第5図は第4図のv−V線におけ、
る断面図、第6図は、第4図のイオン注入過程での等価
電気回路図である。
図中、(1)は配線や素子上のコンタクトやトランジス
タのゲートを持たない活性領域、(2)は活性領域、(
3)はMOSトランジスタのゲート、(4)はポリシリ
コン配線、(5)はレジスト、(6)は活性領域(1)
中に設けられた、レジスト(5)の一部、(7)は自然
酸化膜、(8)はフィールド酸化膜、(9)は半導体基
板、αQはゲート酸化膜である。また、C,、C,、C
8はキャパシタを示す。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。Fig. 1 is a plan view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, the second cause is a cross-sectional view taken along the line -1 in Fig. 1, and Fig. 3 shows that ion implantation progresses and the resist becomes conductive. Fig. 1 is an equivalent circuit diagram when the situation becomes like this, Fig. 4 is a plan view of a conventional semiconductor device, and Fig. 5 is an equivalent circuit diagram taken along the v-V line in Fig. 4.
FIG. 6 is an equivalent electrical circuit diagram during the ion implantation process of FIG. 4. In the figure, (1) is an active region that does not have wiring or contacts on elements or gates of transistors, (2) is an active region, (
3) is the gate of the MOS transistor, (4) is the polysilicon wiring, (5) is the resist, and (6) is the active region (1).
Part of the resist (5) provided therein, (7) is a natural oxide film, (8) is a field oxide film, (9) is a semiconductor substrate, and αQ is a gate oxide film. Also, C,,C,,C
8 indicates a capacitor. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
素子とのコンタクトを持たないN型或いはP型の活性領
域を有し、半導体装置製造過程であるイオン注入工程で
、レジスト上の電荷又は半導体装置の素子上の電荷を、
前記活性領域に導く手段により、チヤージアツプした電
荷をこの活性領域に逃がす事を特徴とする半導体装置。It has an N-type or P-type active region that does not have contact with wiring such as Al wiring or contact with elements inside the semiconductor device, and in the ion implantation process that is the semiconductor device manufacturing process, the charge on the resist or the semiconductor device The charge on the element is
A semiconductor device characterized in that the increased charge is released to the active region by the means for guiding it to the active region.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63321573A JPH02164061A (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63321573A JPH02164061A (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02164061A true JPH02164061A (en) | 1990-06-25 |
Family
ID=18134072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63321573A Pending JPH02164061A (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02164061A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0371625A (en) * | 1989-08-10 | 1991-03-27 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
US5118573A (en) * | 1989-10-26 | 1992-06-02 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Magneto-optical recording medium |
JPH11289094A (en) * | 1998-04-04 | 1999-10-19 | Toshiba Corp | Semiconductor device and its manufacture |
-
1988
- 1988-12-19 JP JP63321573A patent/JPH02164061A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0371625A (en) * | 1989-08-10 | 1991-03-27 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
US5118573A (en) * | 1989-10-26 | 1992-06-02 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Magneto-optical recording medium |
JPH11289094A (en) * | 1998-04-04 | 1999-10-19 | Toshiba Corp | Semiconductor device and its manufacture |
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