JPH04215443A - Semiconductor device and its production - Google Patents

Semiconductor device and its production

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Publication number
JPH04215443A
JPH04215443A JP40225390A JP40225390A JPH04215443A JP H04215443 A JPH04215443 A JP H04215443A JP 40225390 A JP40225390 A JP 40225390A JP 40225390 A JP40225390 A JP 40225390A JP H04215443 A JPH04215443 A JP H04215443A
Authority
JP
Japan
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gate electrode
semiconductor substrate
impurity region
insulating film
semiconductor device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP40225390A
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Japanese (ja)
Inventor
Shin Mitarai
御手洗 伸
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To completely prevent the electrostatic breakage of an insulating film by providing an impurity area of the second conductivity type on the surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type so as to form a diode and connecting the diode with a gate electrode. CONSTITUTION:A field oxide film 12 is formed on a p-type semiconductor substrate 10 and an element area is separated. An n-type impurity area 14 is provided on the surface of the p-type semiconductor substrate 10 at a prescribed position in the element separating area and a pn-junction diode is formed. The reverse direction pressure resistance of the diode is set at a prescribed value. On a channel area 20 sandwiched by n-type source/drain areas 16 and 18, for example, a gate electrode 24 composed of a polysilicon layer is formed through a gate oxide film 22. The extending part 25 of the gate electrode 24 is connected with an n-type impurity area 14 through a contact window opened on the field oxide film 12. Thus, even when the extending part 25 is electrostatically charged, a charge flows into the p-type semiconductor substrate 10, and the electrostatic breakage of the gate oxide film 22 is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に係り、特に絶縁型電界効果トランジスタ及びその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to an insulated field effect transistor and a method of manufacturing the same.

【0002】0002

【従来の技術】近年、LSI(大規模集積回路)の高速
化・高集積化に伴い、絶縁型電界効果トランジスタのゲ
ート絶縁膜は薄膜化が進んできた。このため、プロセス
中においても、この薄膜化されたゲート絶縁膜の静電気
破壊に対する対策が必要となってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, as LSIs (Large Scale Integrated Circuits) have become faster and more highly integrated, gate insulating films of insulated field effect transistors have become thinner. Therefore, it has become necessary to take measures against electrostatic breakdown of the thinned gate insulating film even during the process.

【0003】即ち、大電流によるイオン打ち込みを行な
うと、浮遊状態のポリシリコン層からなるゲート電極が
帯電し、ゲート絶縁膜を破壊するという問題があった。 また、RIE(反応性イオンエッチング)等のドライエ
ッチング工程でも、エッチングイオンによってゲート電
極が帯電し、ゲート絶縁膜を破壊するという問題もあっ
た。
That is, when ion implantation is performed using a large current, a gate electrode made of a floating polysilicon layer becomes charged, which causes a problem in that the gate insulating film is destroyed. Further, even in a dry etching process such as RIE (reactive ion etching), there is a problem in that the gate electrode is charged by etching ions and the gate insulating film is destroyed.

【0004】このようにデバイスの微細化によるゲート
絶縁膜の薄膜化に伴い、プロセス中のゲート電極の帯電
によってゲート絶縁膜の破壊や劣化が起こることを防止
するため、従来においては、次のような対策がなされて
いる。即ち、イオン打ち込み工程においては、例えば打
ち込むイオンビームと直角方向に電子シャワー発生用の
フィラメントを設け、このフィラメントを用いて2次電
子を発生させてウエーハ全面を覆い、帯電したウエーハ
特にゲート電極を中和するという電子シャワーを用いた
方法や、またエッチング工程においては、半導体基板裏
面に酸化膜やP− 打ち込み層等を設けることにより、
ゲート容量に対して直列の容量を形成し、ゲート絶縁膜
にかかる電圧を減少させるという方法がとられてきた。
As the gate insulating film becomes thinner due to the miniaturization of devices, in order to prevent the gate insulating film from being destroyed or deteriorated due to charging of the gate electrode during the process, the following methods have been conventionally used. Countermeasures are being taken. That is, in the ion implantation process, for example, a filament for generating an electron shower is provided in a direction perpendicular to the ion beam to be implanted, and this filament is used to generate secondary electrons to cover the entire surface of the wafer, and the charged wafer, especially the gate electrode, is In the etching process, an oxide film or a P- implantation layer is provided on the back surface of the semiconductor substrate.
A method has been used in which a capacitor is formed in series with the gate capacitor to reduce the voltage applied to the gate insulating film.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術においては、プロセス中のゲート電極の帯電に
よるゲート絶縁膜の静電気破壊を完全に防ぐことはでき
ず、根本的な対策が望まれていた。そこで本発明は、プ
ロセス中におけるゲート絶縁膜の静電気破壊を完全に防
止することができる半導体装置及びその製造方法を提供
することを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] However, with the above conventional techniques, it is not possible to completely prevent electrostatic breakdown of the gate insulating film due to charging of the gate electrode during the process, and a fundamental countermeasure has been desired. . SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof that can completely prevent electrostatic breakdown of a gate insulating film during a process.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題は、第1導電型
の半導体基板と、前記半導体基板表面に相対して形成さ
れた第2導電型のソース及びドレイン領域と、前記ソー
ス及びドレイン領域に挟まれたチャネル領域上にゲート
絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを有する半導体
装置において、前記半導体基板表面に第2導電型の不純
物領域が設けられ、前記半導体基板と前記不純物領域と
から構成されるダイオードが形成され、前記ゲート電極
の延在部が前記ダイオードを構成する前記不純物領域に
接続されていることを特徴とする半導体装置によって達
成される。
[Means for Solving the Problems] The above object is to provide a first conductivity type semiconductor substrate, a second conductivity type source and drain region formed opposite to the surface of the semiconductor substrate, and a second conductivity type source and drain region formed opposite to the surface of the semiconductor substrate. In a semiconductor device having a gate electrode formed on a sandwiched channel region with a gate insulating film interposed therebetween, an impurity region of a second conductivity type is provided on the surface of the semiconductor substrate, and the impurity region is separated from the semiconductor substrate and the impurity region. This is achieved by a semiconductor device characterized in that a diode is formed, and an extension of the gate electrode is connected to the impurity region forming the diode.

【0007】また、上記の半導体装置において、前記ゲ
ート電極の延在部上に層間絶縁膜が形成され、前記層間
絶縁膜に開口されたコンタクト窓を介して、前記ゲート
電極の延在部に接続する配線層が形成され、前記コンタ
クト窓下方の素子分離領域の前記半導体基板表面に、前
記ダイオードを構成する前記不純物領域が形成されてい
ることを特徴とする半導体装置によって達成される。
In the above semiconductor device, an interlayer insulating film is formed on the extending portion of the gate electrode, and the interlayer insulating film is connected to the extending portion of the gate electrode through a contact window opened in the interlayer insulating film. This is achieved by a semiconductor device characterized in that a wiring layer is formed, and the impurity region constituting the diode is formed on the surface of the semiconductor substrate in the element isolation region below the contact window.

【0008】更に、上記課題は、第1導電型の半導体基
板上にフィールド酸化膜を形成し、素子領域を分離する
素子分離領域を形成する工程と、前記素子分離領域の前
記半導体基板表面に第2導電型の不純物領域を設け、前
記半導体基板と前記不純物領域とから構成されるダイオ
ードを形成する工程と、前記素子領域の前記半導体基板
上にゲート絶縁膜を形成した後、前記フィールド酸化膜
、前記不純物領域及び前記ゲート絶縁膜上にポリシリコ
ン層を堆積する工程と、前記ポリシリコン層を所定の形
状にエッチングして、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極
を形成すると共に、前記不純物領域に接続する前記ゲー
ト電極の延在部を形成する工程と、前記ゲート電極及び
前記ゲート電極の延在部をマスクとするイオン注入法を
行ない、前記素子領域の前記半導体基板表面に第2導電
型のソース及びドレイン領域を相対して形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法によっ
て達成される。
[0008]Furthermore, the above-mentioned problem involves a step of forming a field oxide film on a semiconductor substrate of a first conductivity type to form an element isolation region for isolating element regions, and a step of forming a field oxide film on the semiconductor substrate surface of the element isolation region. a step of providing an impurity region of two conductivity types and forming a diode composed of the semiconductor substrate and the impurity region; and after forming a gate insulating film on the semiconductor substrate in the element region, the field oxide film; Depositing a polysilicon layer on the impurity region and the gate insulating film, and etching the polysilicon layer into a predetermined shape to form a gate electrode on the gate insulating film and connecting it to the impurity region. A second conductivity type source is formed on the surface of the semiconductor substrate in the element region by forming an extended portion of the gate electrode and performing an ion implantation method using the gate electrode and the extended portion of the gate electrode as a mask. and a step of forming drain regions facing each other.

【0009】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記ソース及びドレイン領域を形成する工程の後、
全面に層間絶縁膜を堆積する工程と、前記ダイオードを
構成する前記不純物領域上方の前記層間絶縁膜にコンタ
クト窓を開口した後、前記コンタクト窓を介して前記ゲ
ート電極の延在部と接続される配線層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法によっ
て達成される。
[0009] Furthermore, in the above method for manufacturing a semiconductor device, after the step of forming the source and drain regions,
Depositing an interlayer insulating film over the entire surface, and opening a contact window in the interlayer insulating film above the impurity region constituting the diode, and then connecting to the extended portion of the gate electrode through the contact window. This is achieved by a method for manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a step of forming a wiring layer.

【0010】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記フィールド酸化膜、前記不純物領域及び前記ゲ
ート絶縁膜上にポリシリコン層を堆積する工程の前に、
前記不純物領域上の開口部に導電性の充填材を充填する
工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法に
よって達成される。
[0010] Furthermore, in the above method for manufacturing a semiconductor device, before the step of depositing a polysilicon layer on the field oxide film, the impurity region, and the gate insulating film,
This is achieved by a method for manufacturing a semiconductor device, which includes the step of filling an opening above the impurity region with a conductive filler.

【0011】[0011]

【作用】即ち本発明によれば、第1導電型の半導体基板
表面に第2導電型の不純物領域を設けてダイオードを形
成し、このダイオードとゲート電極とを接続しているこ
とにより、それ以降のプロセスにおいてゲート電極が帯
電しても、その電荷はこのダイオードを順方向に通って
半導体基板内に流れ込むか、或いはまた所定の値に低く
設定されたブレークダウン電圧を越えて逆方向に半導体
基板内に流れ込むかするため、ゲート絶縁膜にかかる電
圧を緩和し、その静電気破壊を防止することができる。
[Operation] That is, according to the present invention, a diode is formed by providing an impurity region of a second conductivity type on the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and this diode is connected to a gate electrode. Even if the gate electrode is charged in the process, the charge either flows forward through this diode into the semiconductor substrate, or alternatively, exceeds the breakdown voltage set low to a predetermined value and flows backward into the semiconductor substrate. Therefore, the voltage applied to the gate insulating film can be relaxed and electrostatic breakdown thereof can be prevented.

【0012】特に、ゲート電極をパターニングするドラ
イエッチング工程において、或いはまた、ゲート電極を
マスクとしてソース及びドレイン領域を形成するために
イオン注入を行なう工程において、顕著な効果が現れる
Particularly, a remarkable effect appears in the dry etching process for patterning the gate electrode, or in the process of performing ion implantation to form source and drain regions using the gate electrode as a mask.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて具
体的に説明する。図1(a)は本発明の一実施例による
nチャネルMOSトランジスタを示す平面図、図1(b
)はそのX−X′線断面図、図1(c)はそのY−Y′
線断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on illustrative embodiments. 1(a) is a plan view showing an n-channel MOS transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a plan view showing an n-channel MOS transistor according to an embodiment of the present invention.
) is a sectional view taken along the line X-X', and FIG. 1(c) is a cross-sectional view taken along the line Y-Y'.
FIG.

【0014】例えばp型半導体基板10上には、フィー
ルド酸化膜12が形成され、素子領域を分離している。 また、素子分離領域の所定の場所のp型半導体基板10
表面にn型不純物領域14が設けられ、p型半導体基板
10とn型不純物領域14とによって構成されるpn接
合ダイオードを形成している。このpn接合ダイオード
を構成するn型不純物領域14は、フィールド酸化膜1
2によってp型半導体基板10の素子領域と分離されて
いる。そしてこのpn接合ダイオードの逆方向耐圧は、
所定の値に設定されている。
For example, a field oxide film 12 is formed on a p-type semiconductor substrate 10 to isolate device regions. Furthermore, the p-type semiconductor substrate 10 at a predetermined location in the element isolation region is
An n-type impurity region 14 is provided on the surface, forming a pn junction diode constituted by the p-type semiconductor substrate 10 and the n-type impurity region 14. The n-type impurity region 14 constituting this pn junction diode is formed by the field oxide film 1.
2 is separated from the element region of the p-type semiconductor substrate 10. And the reverse breakdown voltage of this pn junction diode is
It is set to a predetermined value.

【0015】また、素子領域のp型半導体基板10表面
には、n型ソース、ドレイン領域16、18が相対して
形成されている。これらn型ソース、ドレイン領域16
、18に挟まれたチャネル領域20上には、例えばゲー
ト酸化膜22を介してポリシリコン層からなるゲート電
極24が形成されている。更にこのゲート電極24の延
在部25は、フィールド酸化膜12に開口されたコンタ
クト窓を介して、n型不純物領域14に接続されている
Furthermore, n-type source and drain regions 16 and 18 are formed facing each other on the surface of the p-type semiconductor substrate 10 in the element region. These n-type source and drain regions 16
, 18, a gate electrode 24 made of, for example, a polysilicon layer is formed with a gate oxide film 22 interposed therebetween. Further, the extending portion 25 of the gate electrode 24 is connected to the n-type impurity region 14 through a contact window opened in the field oxide film 12.

【0016】また、フィールド酸化膜12、n型ソース
、ドレイン領域16、18、ゲート電極24及びその延
在部25上には、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶
縁膜26が形成されている。そしてn型ソース、ドレイ
ン領域16、18上方の層間絶縁膜26に開口されたコ
ンタクト窓28、30を介して、n型ソース、ドレイン
領域16、18に接続する例えばAl層からなるソース
、ドレイン電極32、34がそれぞれ形成されている。 更に、n型不純物領域14上方の層間絶縁膜26に開口
されたコンタクト窓36を介して、ゲート電極24の延
在部25に接続する例えばAl層からなる配線層38が
形成されている。そして全面に保護膜としての絶縁膜4
0が形成され、素子全体を保護している。
An interlayer insulating film 26 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the field oxide film 12, the n-type source and drain regions 16 and 18, the gate electrode 24, and its extension 25. Source and drain electrodes made of, for example, an Al layer are connected to the n-type source and drain regions 16 and 18 through contact windows 28 and 30 opened in the interlayer insulating film 26 above the n-type source and drain regions 16 and 18. 32 and 34 are formed, respectively. Further, a wiring layer 38 made of, for example, an Al layer is formed to be connected to the extended portion 25 of the gate electrode 24 via a contact window 36 opened in the interlayer insulating film 26 above the n-type impurity region 14. And an insulating film 4 as a protective film on the entire surface.
0 is formed to protect the entire element.

【0017】次に、図2及び図3の工程図を用いて、図
1のnチャネルMOSトランジスタの製造方法を説明す
る。p型半導体基板10上に、シリコン窒化膜(図示せ
ず)をマスクとする選択酸化によってフィールド酸化膜
12を形成し、素子領域を分離する。続いて、所定の位
置のフィールド酸化膜12を選択的にエッチング除去し
て、素子分離領域のp型半導体基板10表面に、ダイオ
ード形成予定領域を露出させる。そしてこのダイオード
形成予定領域のp型半導体基板10表面に、選択的に不
純物を添加して、n型不純物領域14を形成する。この
ようにして、p型半導体基板10とn型不純物領域14
とによって構成され、その逆方向耐圧が所定の値に設定
されたpn接合ダイオードを形成する(図2(a)参照
)。
Next, a method for manufacturing the n-channel MOS transistor shown in FIG. 1 will be explained using process diagrams shown in FIGS. 2 and 3. A field oxide film 12 is formed on a p-type semiconductor substrate 10 by selective oxidation using a silicon nitride film (not shown) as a mask to isolate device regions. Subsequently, the field oxide film 12 at a predetermined position is selectively etched away to expose a region where a diode is to be formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 10 in the element isolation region. Then, impurities are selectively added to the surface of the p-type semiconductor substrate 10 in this diode formation region to form an n-type impurity region 14. In this way, the p-type semiconductor substrate 10 and the n-type impurity region 14
and form a pn junction diode whose reverse breakdown voltage is set to a predetermined value (see FIG. 2(a)).

【0018】なお、ここではフィールド酸化膜12を形
成した後、その一部を選択的にエッチング除去してダイ
オード形成予定領域のp型半導体基板10表面を露出さ
せたが、予めフィールド酸化膜12を形成する際に、ダ
イオード形成予定領域にも選択酸化に対するマスクとし
てのシリコン窒化膜を形成しておき、選択酸化の後にこ
のシリコン窒化膜を除去して、ダイオード形成予定領域
のp型半導体基板10表面を露出させてもよい。
Here, after the field oxide film 12 was formed, a part of it was selectively etched away to expose the surface of the p-type semiconductor substrate 10 in the region where the diode was to be formed. During the formation, a silicon nitride film is also formed in the region where the diode is to be formed as a mask for selective oxidation, and after the selective oxidation, this silicon nitride film is removed and the surface of the p-type semiconductor substrate 10 in the region where the diode is to be formed is removed. may be exposed.

【0019】次いで、素子領域のp型半導体基板10上
にゲート酸化膜22を形成した後、全面にポリシリコン
層24aを形成する。このポリシリコン層24aは、ゲ
ート酸化膜22上に形成されると共に、pn接合ダイオ
ードを構成するn型不純物領域14上にも形成される(
図2(b)参照)。次いで、全面にレジスト42を塗布
した後、フォトリソグラフィー技術を利用して所定の形
状にパターニングする。そしてこのパターニングしたレ
ジスト42をマスクとするRIEを行ない、ポリシリコ
ン層24aを所定の形状にパターニングして、ゲート酸
化膜22上のゲート電極24及びn型不純物領域14に
接続するゲート電極24の延在部25を形成する。
Next, after a gate oxide film 22 is formed on the p-type semiconductor substrate 10 in the element region, a polysilicon layer 24a is formed on the entire surface. This polysilicon layer 24a is formed on the gate oxide film 22 and also on the n-type impurity region 14 constituting the pn junction diode (
(See Figure 2(b)). Next, a resist 42 is applied to the entire surface, and then patterned into a predetermined shape using photolithography. Then, RIE is performed using this patterned resist 42 as a mask, and the polysilicon layer 24a is patterned into a predetermined shape to form an extension of the gate electrode 24 connected to the gate electrode 24 on the gate oxide film 22 and the n-type impurity region 14. The existing portion 25 is formed.

【0020】従来のエッチング工程においては、エッチ
ングイオンによってゲート電極24が帯電され、ゲート
酸化膜22に電圧が印加されるが、しかし本実施例にお
いては、ゲート電極24及びその延在部25がn型不純
物領域14を介してp型半導体基板10に接続されてい
るため、そしてn型不純物領域14及びp型半導体基板
10によって構成されるpn接合ダイオードの逆方向耐
圧が所定の値に設定されているため、ゲート電極24に
帯電した正の電荷が一定以上になりゲート酸化膜22を
破壊する恐れがでてくると、pn接合ダイオードを介し
てその正の電荷はp型半導体基板10に流れ出す。従っ
て、ゲート酸化膜22を静電破壊するほどの電荷量がゲ
ート電極24に蓄積されることはない(図2(c)参照
)。
In the conventional etching process, the gate electrode 24 is charged by etching ions and a voltage is applied to the gate oxide film 22. However, in this embodiment, the gate electrode 24 and its extension 25 are Since it is connected to the p-type semiconductor substrate 10 via the type impurity region 14, and the reverse breakdown voltage of the pn junction diode constituted by the n-type impurity region 14 and the p-type semiconductor substrate 10 is set to a predetermined value. Therefore, when the positive charge on the gate electrode 24 exceeds a certain level and there is a risk of destroying the gate oxide film 22, the positive charge flows to the p-type semiconductor substrate 10 via the pn junction diode. Therefore, an amount of charge sufficient to cause electrostatic damage to the gate oxide film 22 is not accumulated in the gate electrode 24 (see FIG. 2(c)).

【0021】次いで、ゲート電極24及びその延在部2
5並びにフィールド酸化膜12をマスクとして、イオン
注入を行ない、素子領域のp型半導体基板10表面にn
型ソース、ドレイン領域16、18を相対して形成する
。これにより、n型ソース、ドレイン領域16、18に
挟まれたp型半導体基板10表面にチャネル領域20が
形成される。
Next, the gate electrode 24 and its extension 2
5 and the field oxide film 12 as a mask, ions are implanted into the surface of the p-type semiconductor substrate 10 in the element region.
Type source and drain regions 16 and 18 are formed facing each other. As a result, a channel region 20 is formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 10 sandwiched between the n-type source and drain regions 16 and 18.

【0022】従来の大電流のイオン打ち込みが行なわれ
る工程においては、マスクとなるゲート電極24が帯電
して、下層のゲート酸化膜22に耐圧を越える電圧が印
加される恐れがあったが、しかし本実施例においては、
ゲート電極24及びその延在部25がn型不純物領域1
4を介してp型半導体基板10に接続しているため、ゲ
ート電極24に帯電する正の電荷量が制限され、ゲート
酸化膜22に印加される電圧が中和される。従って、ゲ
ート酸化膜22の静電破壊を防止することができる(図
3(a)参照)。
In the conventional process of ion implantation with a large current, there was a risk that the gate electrode 24 serving as a mask would be charged and a voltage exceeding the withstand voltage would be applied to the underlying gate oxide film 22. In this example,
Gate electrode 24 and its extension 25 are n-type impurity region 1
4 to the p-type semiconductor substrate 10, the amount of positive charge charged to the gate electrode 24 is limited, and the voltage applied to the gate oxide film 22 is neutralized. Therefore, electrostatic damage to the gate oxide film 22 can be prevented (see FIG. 3(a)).

【0023】次いで、従来のMOSトランジスタの製造
方法と同様にして、全面にシリコン酸化膜からなる層間
絶縁膜26を形成し、所定の位置にコンタクト窓28、
30、36を開口した後、全面にAl層を堆積し、この
Al層を所定の形状にパターニングする。そしてコンタ
クト窓28、30を介してn型ソース、ドレイン領域1
6、18に接続するAl層からなるゲート、ドレイン電
極32、34をそれぞれ形成すると共に、コンタクト窓
36を介してゲート電極24の延在部25に接続するA
l層からなる配線層38を形成する。
Next, in the same manner as in the conventional MOS transistor manufacturing method, an interlayer insulating film 26 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface, and contact windows 28 are formed at predetermined positions.
After openings 30 and 36, an Al layer is deposited over the entire surface, and this Al layer is patterned into a predetermined shape. Then, the n-type source and drain regions 1 are connected through contact windows 28 and 30.
Gate and drain electrodes 32 and 34 made of Al layers connected to the gate electrodes 6 and 18 are formed, respectively, and an aluminum layer connected to the extension portion 25 of the gate electrode 24 through the contact window 36 is formed.
A wiring layer 38 consisting of an l layer is formed.

【0024】このとき、ゲート電極24の延在部25と
配線層38とが接続するコンタクト窓36が、pn接合
ダイオードを構成するn型不純物領域14上方に位置す
るようにする。逆にいえば、ゲート電極24の延在部2
5と配線層38とのコンタクト窓36下方に位置する素
子分離領域のp型半導体基板10表面に、n型不純物領
域14を形成するといってもよい。
At this time, the contact window 36 where the extending portion 25 of the gate electrode 24 and the wiring layer 38 are connected is located above the n-type impurity region 14 constituting the pn junction diode. Conversely, the extension portion 2 of the gate electrode 24
It may be said that the n-type impurity region 14 is formed on the surface of the p-type semiconductor substrate 10 in the element isolation region located below the contact window 36 between the wiring layer 38 and the wiring layer 38.

【0025】そして最後に、素子全体を保護する保護膜
としての絶縁膜40を全面に形成する(図3(b)参照
)。 このように本実施例によれば、p型半導体基板10表面
に設けられたn型不純物領域14によってpn接合ダイ
オードが形成され、このpn接合ダイオードを構成する
n型不純物領域14にゲート電極24の延在部25が接
続されていることにより、ゲート電極24及びその延在
部25が帯電しても、pn接合ダイオードのブレークダ
ウン電圧を越えれば、ゲート電極24に帯電した正の電
荷はp型半導体基板10に流れ込んでしまうため、ゲー
ト酸化膜22の静電破壊は防止される。
Finally, an insulating film 40 as a protective film for protecting the entire element is formed over the entire surface (see FIG. 3(b)). According to this embodiment, a pn junction diode is formed by the n-type impurity region 14 provided on the surface of the p-type semiconductor substrate 10, and the gate electrode 24 is connected to the n-type impurity region 14 constituting the pn junction diode. Because the extension part 25 is connected, even if the gate electrode 24 and its extension part 25 are charged, if the breakdown voltage of the pn junction diode is exceeded, the positive charge on the gate electrode 24 becomes p-type. Since it flows into the semiconductor substrate 10, electrostatic damage to the gate oxide film 22 is prevented.

【0026】特に、プロセス中のゲート電極24を形成
するためのエッチング工程及びゲート電極24をマスク
とするイオン打ち込み工程において、用いるイオンによ
ってゲート電極24が容易に帯電されるため、この効果
は顕著である。勿論、それ以降の工程においても、同様
の効果を発揮することができる。また、n型不純物領域
14は素子分離領域に設けられ、特にゲート電極24の
延在部25と配線層38とのコンタクト窓36下方に位
置するため、n型不純物領域14を設けることによって
特別に半導体装置の集積度を低下させることはない。
In particular, this effect is remarkable because the gate electrode 24 is easily charged by the ions used during the etching process for forming the gate electrode 24 and the ion implantation process using the gate electrode 24 as a mask. be. Of course, similar effects can be achieved in subsequent steps as well. Furthermore, since the n-type impurity region 14 is provided in the element isolation region, and is particularly located below the contact window 36 between the extending portion 25 of the gate electrode 24 and the wiring layer 38, the provision of the n-type impurity region 14 provides special protection. The degree of integration of the semiconductor device is not reduced.

【0027】また、ゲート電極24に印加させるゲート
電圧は、トランジスタの動作時において、n型不純物領
域14とp型半導体基板10から構成されるpn接合ダ
イオードのブレークダウン電圧よりも十分低くなるよう
に設定されている。従って、n型不純物領域14によっ
て構成されるpn接合ダイオードの存在がトランジスタ
の動作に悪影響を及ぼすことはない。
Furthermore, the gate voltage applied to the gate electrode 24 is set to be sufficiently lower than the breakdown voltage of the pn junction diode composed of the n-type impurity region 14 and the p-type semiconductor substrate 10 during operation of the transistor. It is set. Therefore, the presence of the pn junction diode formed by the n-type impurity region 14 does not adversely affect the operation of the transistor.

【0028】なお、上記実施例においては、n型不純物
領域14とゲート電極24とはフィールド酸化膜12に
形成された開口部を介して直接に接続されているが、図
4の断面図に示されるように、このn型不純物領域14
上の開口部に、例えばW(タングステン)層や多結晶シ
リコン層からなる導電性の充填材44を充填してもよい
。即ち、n型不純物領域14上の開口部の大部分がこの
充填材44によって埋め込まれ、この充填材44を介し
てn型不純物領域14とゲート電極24の延在部25と
が接続されることになる。
Note that in the above embodiment, the n-type impurity region 14 and the gate electrode 24 are directly connected through the opening formed in the field oxide film 12; This n-type impurity region 14
The upper opening may be filled with a conductive filler 44 made of, for example, a W (tungsten) layer or a polycrystalline silicon layer. That is, most of the opening above the n-type impurity region 14 is filled with this filler 44, and the n-type impurity region 14 and the extension portion 25 of the gate electrode 24 are connected via this filler 44. become.

【0029】これにより、フィールド酸化膜12の膜厚
が十分に厚いときにn型不純物領域14上の開口部にか
なりの段差が形成されることに対して、この充填剤44
がその段差を発生することを緩和、防止する役割を果す
ため、n型不純物領域14とゲート電極24との接続を
確実ならしめることができる。また、上記実施例におい
ては、nチャネルMOSトランジスタの場合について述
べたが、pチャネルMOSトランジスタについても本発
明は適用される。即ち、この場合には、n型半導体基板
表面にp型不純物領域が形成されてpn接合ダイオード
が構成される。このとき、ゲート電極24に帯電された
正の電荷は、n型半導体基板とp型不純物領域とによっ
て形成される接合pn接合ダイオードの順方向に流れる
。なお、この場合のトランジスタ動作においては、n型
半導体基板側に正の電源電圧が印加されるため、pn接
合ダイオードの存在がトランジスタの動作に悪影響を及
ぼすことはない。
As a result, when the field oxide film 12 is sufficiently thick, a considerable step is formed in the opening above the n-type impurity region 14.
Since it plays the role of alleviating and preventing the occurrence of the step difference, the connection between the n-type impurity region 14 and the gate electrode 24 can be ensured. Further, in the above embodiment, the case of an n-channel MOS transistor was described, but the present invention is also applicable to a p-channel MOS transistor. That is, in this case, a p-type impurity region is formed on the surface of the n-type semiconductor substrate to constitute a pn junction diode. At this time, the positive charge charged on the gate electrode 24 flows in the forward direction of the junction pn junction diode formed by the n-type semiconductor substrate and the p-type impurity region. Note that in the transistor operation in this case, since a positive power supply voltage is applied to the n-type semiconductor substrate side, the presence of the pn junction diode does not adversely affect the transistor operation.

【0030】更に、本発明がMOS型以外の電界効果ト
ランジスタにも適用できることは、いうまでもない。
Furthermore, it goes without saying that the present invention can be applied to field effect transistors other than MOS type.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第1導電
型の半導体基板表面に第2導電型の不純物領域が設けら
れてダイオードが構成され、ゲート電極の延在部がこの
ダイオードを構成する不純物領域に接続されていること
により、プロセス中においてゲート電極が帯電してもそ
の電荷がダイオードを介して半導体基板に流れ出すため
、ゲート絶縁膜に高電圧が印加されることを防止するこ
とができ、従ってゲート絶縁膜の静電気破壊を防止する
ことができる。
As described above, according to the present invention, a diode is formed by providing an impurity region of a second conductivity type on the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and the extending portion of the gate electrode forms a diode. By being connected to the constituting impurity region, even if the gate electrode is charged during the process, the charge flows out to the semiconductor substrate via the diode, thereby preventing high voltage from being applied to the gate insulating film. Therefore, electrostatic breakdown of the gate insulating film can be prevented.

【0032】これにより、半導体装置の製造における歩
留まりを向上させると共に、半導体装置の信頼性を向上
させることができる。
[0032] Thereby, it is possible to improve the yield in manufacturing the semiconductor device and to improve the reliability of the semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例によるnチャネル型MOSト
ランジスタを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an n-channel MOS transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すMOSトランジスタの製造方法を示
す工程図(その1)である。
2 is a process diagram (part 1) showing a method for manufacturing the MOS transistor shown in FIG. 1; FIG.

【図3】図1のMOSトランジスタの製造方法を示す工
程図(その2)である。
3 is a process diagram (part 2) showing a method for manufacturing the MOS transistor of FIG. 1; FIG.

【図4】本発明の他の実施例によるnチャネル型MOS
トランジスタを示す図である。
FIG. 4: An n-channel MOS according to another embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…p型半導体基板 12…フィールド酸化膜 14…n型不純物領域 16…n型ソース領域 18…n型ドレイン領域 20…チャネル領域 22…ゲート酸化膜 24a…ポリシリコン層 24…ゲート電極 25…ゲート電極の延在部 26…層間絶縁膜 28、30、36…コンタクト窓 32…ソース電極 34…ドレイン電極 38…配線層 40…絶縁膜 42…レジスト 44…充填材 10...p-type semiconductor substrate 12...Field oxide film 14...n-type impurity region 16...n-type source region 18...n-type drain region 20...Channel area 22...Gate oxide film 24a...Polysilicon layer 24...Gate electrode 25...Extended portion of gate electrode 26...Interlayer insulating film 28, 30, 36...Contact window 32...Source electrode 34...Drain electrode 38...Wiring layer 40...Insulating film 42...Resist 44...Filling material

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  第1導電型の半導体基板と、前記半導
体基板表面に相対して形成された第2導電型のソース及
びドレイン領域と、前記ソース及びドレイン領域に挟ま
れたチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成された
ゲート電極とを有する半導体装置において、前記半導体
基板表面に第2導電型の不純物領域が設けられ、前記半
導体基板と前記不純物領域とから構成されるダイオード
が形成され、前記ゲート電極の延在部が前記ダイオード
を構成する前記不純物領域に接続されていることを特徴
とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a source and drain region of a second conductivity type formed opposite to the surface of the semiconductor substrate, and a gate on a channel region sandwiched between the source and drain regions. In a semiconductor device having a gate electrode formed through an insulating film, an impurity region of a second conductivity type is provided on the surface of the semiconductor substrate, and a diode composed of the semiconductor substrate and the impurity region is formed, A semiconductor device, wherein an extended portion of the gate electrode is connected to the impurity region constituting the diode.
【請求項2】  請求項1記載の半導体装置において、
前記ゲート電極の延在部上に層間絶縁膜が形成され、前
記層間絶縁膜に開口されたコンタクト窓を介して、前記
ゲート電極の延在部に接続する配線層が形成され、前記
コンタクト窓下方の素子分離領域の前記半導体基板表面
に、前記ダイオードを構成する前記不純物領域が形成さ
れていることを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1,
An interlayer insulating film is formed on the extending portion of the gate electrode, a wiring layer is formed to connect to the extending portion of the gate electrode through a contact window opened in the interlayer insulating film, and a wiring layer is formed below the contact window. A semiconductor device, wherein the impurity region constituting the diode is formed on the surface of the semiconductor substrate in the element isolation region.
【請求項3】  第1導電型の半導体基板上にフィール
ド酸化膜を形成し、素子領域を分離する素子分離領域を
形成する工程と、前記素子分離領域の前記半導体基板表
面に第2導電型の不純物領域を設け、前記半導体基板と
前記不純物領域とから構成されるダイオードを形成する
工程と、前記素子領域の前記半導体基板上にゲート絶縁
膜を形成した後、前記フィールド酸化膜、前記不純物領
域及び前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン層を堆積する
工程と、前記ポリシリコン層を所定の形状にエッチング
して、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成すると共
に、前記不純物領域に接続する前記ゲート電極の延在部
を形成する工程と、前記ゲート電極及び前記ゲート電極
の延在部をマスクとするイオン注入法を行ない、前記素
子領域の前記半導体基板表面に第2導電型のソース及び
ドレイン領域を相対して形成する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A step of forming a field oxide film on a semiconductor substrate of a first conductivity type to form an element isolation region for isolating element regions; and forming a field oxide film on a surface of the semiconductor substrate in the element isolation region. After forming an impurity region and forming a diode composed of the semiconductor substrate and the impurity region, and forming a gate insulating film on the semiconductor substrate in the element region, the field oxide film, the impurity region and depositing a polysilicon layer on the gate insulating film, etching the polysilicon layer into a predetermined shape to form a gate electrode on the gate insulating film, and connecting the gate electrode to the impurity region. forming an extended portion of the gate electrode and an ion implantation method using the gate electrode and the extended portion of the gate electrode as a mask to form source and drain regions of a second conductivity type on the surface of the semiconductor substrate in the element region. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming the semiconductor device facing each other.
【請求項4】  請求項3記載の半導体装置の製造方法
において、前記ソース及びドレイン領域を形成する工程
の後、全面に層間絶縁膜を堆積する工程と、前記ダイオ
ードを構成する前記不純物領域上方の前記層間絶縁膜に
コンタクト窓を開口した後、前記コンタクト窓を介して
前記ゲート電極の延在部と接続される配線層を形成する
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising the step of depositing an interlayer insulating film over the entire surface after the step of forming the source and drain regions, and depositing an interlayer insulating film over the impurity region constituting the diode. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: opening a contact window in the interlayer insulating film, and then forming a wiring layer connected to an extended portion of the gate electrode through the contact window.
【請求項5】  請求項3又は4記載の半導体装置の製
造方法において、前記フィールド酸化膜、前記不純物領
域及び前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン層を堆積する
工程の前に、前記不純物領域上の開口部に導電性の充填
材を充填する工程を有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein before the step of depositing a polysilicon layer on the field oxide film, the impurity region, and the gate insulating film, a polysilicon layer on the impurity region is deposited. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of filling an opening with a conductive filler.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04225532A (en) * 1990-12-27 1992-08-14 Matsushita Electron Corp Semiconductor device

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