JPH05308139A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05308139A
JPH05308139A JP7974292A JP7974292A JPH05308139A JP H05308139 A JPH05308139 A JP H05308139A JP 7974292 A JP7974292 A JP 7974292A JP 7974292 A JP7974292 A JP 7974292A JP H05308139 A JPH05308139 A JP H05308139A
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JP
Japan
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gate electrode
semiconductor substrate
semiconductor device
extended
oxide film
Prior art date
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Pending
Application number
JP7974292A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoichi Sasaki
正一 佐々木
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH05308139A publication Critical patent/JPH05308139A/ja
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体集積回路の製造工程において、プラズマ
プロセスなど高電圧印加によりゲート電極の電荷が蓄積
されて、ゲート酸化膜が破壊されるのを防ぐ。 【構成】半導体基板1上にPウェル2およびP型拡散層
3bを形成したのち、チャネルストッパ3上にフィール
ド酸化膜4を形成する。つぎにゲート酸化膜4aを形成
したのち、ゲート電極5aを形成する。このときゲート
電極5aの電荷を逃がすため一端を延長し、コンタクト
8から半導体基板1と接続する。つぎにソース6aおよ
びドレイン6bを形成する。つぎに層間絶縁膜7を堆積
したのち、コンタクトを開口してから金属配線9を形成
する。つぎに表面保護膜10を堆積したのち、選択エッ
チングする。最後にYAGレーザー光線で、ゲート電極
5aの延長部を溶断して素子部が完成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMOS型電界効果トラン
ジスタ(MOSFET)および、MOSFETを含む半
導体集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のMOS型電界効果トランジスタに
ついて、図4(a)〜(c)および図5(a),(b)
を参照して説明する。
【0003】図4(a)の回路図において、出力端子O
UTは組立工程でワイヤがボンディングされるパッドに
なっている。出力端子OUTからCMOS回路のゲート
電極に接続されている。
【0004】CMOSゲート回路のうちNチャネルMO
SFETの平面図を図4(b)に、図4(b)のA−B
断面図を図4(c)に示す(平面図と断面図とはスケー
ルが違うので、対応はとれていない)。
【0005】半導体基板1上にPウェル2が形成され、
チャネルストッパ3上にLOCOS選択酸化によるフィ
ールド酸化膜4が形成されている。さらにゲート酸化膜
4aを隔ててゲート電極5aが形成されている。ソース
6aおよびドレイン6bには層間絶縁膜7のコンタクト
に接続される金属配線9が形成され、全面が表面保護膜
10で覆われている。
【0006】このゲート電極5aは図4(b)に示すよ
うに、コンタクト8を通して金属配線9に接続され、図
4(a)の半導体基板1とは接続されていないので、製
造工程においてつぎのような問題がある。
【0007】ポリシリコンを成長してからレジストをマ
スクとして、高電界で弗素ガス系プラズマを発生させて
異方性エッチングを行なってゲート電極を形成する。こ
のとき高電界のプラズマによってゲート電極が帯電する
が、半導体基板とは接続されていないので、電荷を逃が
すことができない。
【0008】さらに層間絶縁膜7にコンタクトを開口す
るときも、プラズマを発生させて異方性エッチングする
ので、ゲート電極に電荷が蓄積する。イオン注入工程や
金属配線形成工程でも電荷が蓄積される。
【0009】蓄積した電荷の一部はゲート酸化膜に捕獲
されてMOS特性を変動させる。一方、一部の電荷はゲ
ート酸化膜を破壊して半導体基板に抜けて、ゲート電極
とPウェル(またはNウェル)とをショートさせ、歩留
り低下の原因になっていた。
【0010】半導体集積回路の高速化・高集積化に伴な
い、ゲート酸化膜の膜厚も10〜15nmと薄くなっ
て、問題が頻発するようになっている。
【0011】この対策として図5(a)の平面図および
そのA−B断面図に示すように、ゲート電極5aの一端
を延長して、N型拡散層6と接続する方法が提案されて
いる。ゲート電極5aに蓄積した電荷をN型拡散層6を
通して逃がすものである。
【0012】この方法では、ゲート電極5aの一端に接
合容量が追加されて、動作速度が低下するという問題が
ある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】MOSFETやMOS
FETを含む半導体集積回路のゲート電極には、コンタ
クトを介して上層配線に接続しても、回路構成上半導体
基板と接続していないものがある。
【0014】ポリシリコンを成長してから、弗素系ガス
を用いて高電界を印加し、プラズマを発生させて異方性
エッチングを行なってゲート電極を形成する。このとき
高電界のプラズマによってゲート電極に電荷が帯電して
も、半導体基板と接続されていないと電荷を逃がすこと
はできない。
【0015】このあとイオン注入工程においても電荷が
蓄積され続ける。蓄積した電荷の一部はゲート酸化膜に
捕獲されてMOS特性を変動させる。また一部の電荷は
ゲート酸化膜を破壊して、ゲート電極とウェルとをショ
ートさせて、歩留り低下の原因になっている。
【0016】半導体集積回路の高速化・高集積化に伴な
い、ゲート酸化膜の膜厚が10〜15nmと薄くなっ
て、問題が頻発するようになっている。
【0017】この対策としてゲート電極の一端を延長し
て半導体基板の接続する方法でも、ゲート電極に接合容
量が追加されて、動作速度が低下するという問題があっ
た。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
一導電型半導体基板の一主面上に形成されたゲート電極
の一端が延長されて前記半導体基板の一主面と接続さ
れ、前記ゲート電極の他端が上層金属配線と接続され、
最後に前記ゲート電極の一端が溶断または選択エッチン
グされて前記半導体基板から絶縁されるMOS型電界効
果トランジスタを含むものである。
【0019】
【実施例】本発明の第1の実施例について、図1(a)
の平面図およびそのA−B断面図である図1(b),
(c)を参照して工程順に説明する(平面図と断面図と
はスケールが違うので、対応はとれていない)。
【0020】はじめに図1(a)および(b)に示すよ
うに、半導体基板1上にPウェル2を形成したのち、チ
ャネルストッパ3およびP型拡散層3bを形成する。つ
ぎにチャネルストッパ3上にLOCOS選択酸化により
フィールド酸化膜4を形成する。つぎにゲート酸化膜4
aを形成したのち、厚さ300nmのポリシリコンから
なるゲート電極5aを形成する。このときゲート電極5
aの一端が延長されてコンタクト8を通して半導体基板
1上のP型拡散層3bと接続されている。
【0021】つぎにソース6a、ドレイン6bを形成す
る。つぎに層間絶縁膜7を堆積したのち、コンタクトを
開口してから金属配線9を形成する。
【0022】つぎに表面保護膜10を堆積したのち、金
属配線9の出力端子部(図示せず)および延長したゲー
ト電極5a上の一部の表面保護膜10を選択エッチング
する。
【0023】つぎに図1(c)に示すように、YAGレ
ーザー光線などを用いて、延長したゲート電極5aの一
部を溶断して素子部が完成する。
【0024】本実施例において、製造工程の最後までゲ
ート電極5aの一端が半導体基板1と同じ導電型のP型
拡散層3bと接続されている。そのため、たとえばポリ
シリコンを異方性エッチングしてゲート電極5aを形成
するときも、ゲート電極5aに帯電した電荷はゲート電
極5aの一端から半導体基板1に逃がすことができる。
また半導体基板1に接続したゲート電極5aの一端は最
終工程でレーザーなどにより溶断することにより、所望
の半導体集積回路を得ることができる。
【0025】つぎに本発明の第2の実施例について、図
2(a)および(b)を参照して説明する。
【0026】本実施例では図2(a)に示すように、ゲ
ート電極5a上に層間絶縁膜7aを形成したのち、ポリ
シリコン5を形成して半導体基板1上のP型拡散層3b
と接続する。つぎに層間絶縁膜7bを堆積したのち、コ
ンタクトを開口してから金属配線9を形成する。つぎに
表面保護膜10を形成する。
【0027】つぎに図2(b)に示すように、金属配線
9の出力端子部(図示せず)および延長したゲート電極
5a上の一部の表面保護膜10を選択エッチングする。
つぎにYAGレーザー光線などを用いて、延長したゲー
ト電極5aに接続したポリシリコン5の一部を溶断して
素子部が完成する。
【0028】本実施例では半導体基板1と接続するゲー
ト電極5aの一端は、FETから離れていても構わな
い。レーザーの照射精度が緩和されるので、歩留をさら
に向上させることができる。
【0029】つぎに本発明の第3の実施例について、図
3(a)の平面図およびそのA−B断面図である図3
(b),(c)を参照して工程順に説明する(平面図と
断面図とはスケールが違うので、対応はとれていな
い)。
【0030】はじめに図3(a),(b)に示すよう
に、半導体基板1上に2個のMOSFET領域を設け
る。つぎに厚さ200nmのポリシリコンおよび厚さ1
0nmの高融点金属からなるゲート電極5aを形成す
る。それぞれのMOSFETのゲート電極5aは延長し
て、1個所で半導体基板1と接続されている。つぎに層
間絶縁膜7を堆積したのち、コンタクトを開口してから
金属配線9を形成する。つぎに表面保護膜10を形成し
たのち、金属配線9の出力端子部(図示せず)および延
長したゲート電極5a上の一部の表面保護膜10を選択
エッチングする。
【0031】つぎに図3(c)に示すように、つぎにC
4 などのガスを用いて層間絶縁膜7を選択エッチング
してゲート電極5a表面を露出させる。つぎにSF6
どのガスを用いて、延長したゲート電極5aの一部を溶
断して素子部が完成する。ポリシリコンおよび高融点金
属からなるゲート電極5aの延長部を溶断するとき、ア
ルミニウム系合金からなる金属配線9の出力端子部が侵
される心配はない。
【0032】本実施例ではポリシリコンと高融点金属と
の2層からなるゲート電極の延長部が半導体基板1と逆
導電型のN型拡散層6と接続されている。帯電による微
小電流を逃がすだけなので、極端にPN接合の面積が小
さくなければ、帯電によって逆バイアスされてもPN接
合が破壊することはない。
【0033】本実施例では延長したゲート電極と半導体
基板との接続領域を2個のFETで共有しているので、
素子領域を縮小することができる。半導体集積回路の高
速化・高集積化が可能になる。
【0034】さらに大容量のDRAMや大型アクティブ
マトリックスLCDの不良セル救済のための冗長回路切
り換えのため、ヒューズ溶断工程がある。このとき同時
にゲート電極の延長部を溶断して製造工程を削減するこ
とができる。
【0035】
【発明の効果】ゲート電極の一端を延長して半導体基板
と接続することにより、製造工程の途上でゲート電極に
帯電した電荷をゲート電極を通して半導体基板に逃がす
ことができる。
【0036】そのあと、全面に表面保護膜を堆積し、ゲ
ート電極に電荷が蓄積する工程がなくなってから、延長
したゲート電極の一端を溶断またはエッチングすること
により所望の半導体集積回路を得ることができる。
【0037】回路構成上ゲート電極の一端が半導体基板
と接続したFETが混在しても、同等のFET特性が得
られる。
【0038】ゲート電極を延長して半導体基板と接続す
る個所は、複数のFETと共有することができるので、
素子寸法が大きくなることはない。
【0039】したがって歩留を低下させることなく半導
体集積回路の高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施例を示す平面図で
ある。(b)および(c)は(a)のA−B断面図であ
る。
【図2】本発明の第2の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
【図3】(a)は本発明の第3の実施例を示す平面図で
ある。(b)および(c)は(a)のA−B断面図であ
る。
【図4】(a)はCMOSゲートの回路図である。
(b)は従来のMOS型電界効果トランジスタを示す平
面図である。(c)は(b)のA−B断面図である。
【図5】(a)は従来のMOS型電界効果トランジスタ
を示す平面図である。(b)は(b)のA−B断面図で
ある。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 Pウェル 3 チャネルストッパ 3b P型拡散層 4 フィールド酸化膜 4a ゲート酸化膜 5 ポリシリコン 6 N型拡散層 6a ソース 6b ドレイン 7,7a,7b 層間絶縁膜 8 コンタクト 9 金属配線 10 表面保護膜 VCC 電源 OUT 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7377−4M H01L 29/78 301 P

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型半導体基板の一主面上に形成さ
    れたゲート電極の一端が延長されて前記半導体基板の一
    主面と接続され、前記ゲート電極の他端が上層金属配線
    と接続され、最後に前記ゲート電極の一端が溶断または
    選択エッチングされて前記半導体基板から絶縁されるM
    OS型電界効果トランジスタを含む半導体装置。
  2. 【請求項2】 ゲート電極が層間絶縁膜を隔てて下層配
    線と接続され、前記下層配線の一端が延長されて半導体
    基板の一主面と接続された請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 冗長回路を有する半導体装置において、
    冗長回路の切り換えのためのヒューズ溶断とゲート電極
    の一端の延長部の溶断とを同一工程で行なう請求項1記
    載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 ゲート電極がポリシリコンを含む請求項
    1〜3記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 ゲート電極がポリシリコンおよび高融点
    金属の2層膜からなる請求項1〜3記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 複数のトランジスタのゲート電極が接続
    されて、前記ゲート電極の一端が延長されて半導体基板
    の一主面と接続された請求項1〜5記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 ゲート電極の一端が延長されて一導電型
    半導体基板の一主面に形成された一導電型領域または逆
    導電型領域と接続された請求項1〜6記載の半導体装
    置。
JP7974292A 1992-04-01 1992-04-01 半導体装置 Pending JPH05308139A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006024601A (ja) * 2004-07-06 2006-01-26 Seiko Instruments Inc 電界効果型mosトランジスタ
JP2007324305A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Fujifilm Corp 半導体素子、半導体素子の製造方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19981110