JPH0645620A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0645620A
JPH0645620A JP19735292A JP19735292A JPH0645620A JP H0645620 A JPH0645620 A JP H0645620A JP 19735292 A JP19735292 A JP 19735292A JP 19735292 A JP19735292 A JP 19735292A JP H0645620 A JPH0645620 A JP H0645620A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polysilicon
type polysilicon
layer
region
polysilicon layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP19735292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norihiko Shishido
徳彦 宍戸
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0645620A publication Critical patent/JPH0645620A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the characteristic of the title device by a small occupied area and to miniaturize the title device by a method wherein an insulating film is opened, a lower-part polysilicon layer and an upper-part polysilicon layer are bring parts of the same conductivity type in a continuity, the area of a P-N junction part is increased and a resistance portion in the forward direction is reduced. CONSTITUTION:A p-type polysilicon region 20 and an n-type polysilicon region 21 in an upper-part polysilicon layer 19 as well as a p-type polysilicon region 14 and an n-type polysilicon region 15 in a lower-part polysilicon layer 13 are made conductive in respective corresponding regions in opening parts. Thereby, without increasing the area occupied on a semiconductor substrate 11 by the lower-part polysilicon layer 13 and the upper-part polysilicon layer 19, the area of the P-N junction of the p-type polysilicon regions 14, 20 to the n-type polysilicon regions 15, 21 can be made large. The resistance portion in the forward direction of a polysilicon diode formed between an anode electrode 24 and a cathode electrode 25 which are adjacent is reduced, and it is possible to realize the miniature and the high integration of a semiconductor device.

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、半導体基板上に半導体
能動素子を形成するために成層されたポリシリコン層に
よって、例えばポリシリコンダイオードや容量素子等を
設けるようにした半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device in which, for example, a polysilicon diode or a capacitive element is provided by a polysilicon layer formed to form a semiconductor active element on a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体基板上に絶縁層を介してポ
リシリコン層を設け、このポリシリコン層によって、相
補形MOSトランジスタあるいはバイポーラ・相補形M
OSトランジスタ等の能動素子を形成するようにした半
導体装置がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a polysilicon layer is provided on a semiconductor substrate with an insulating layer interposed between the polysilicon layer and a complementary MOS transistor or bipolar / complementary M transistor.
There is a semiconductor device in which an active element such as an OS transistor is formed.

【0003】このような半導体装置で、例えば相補形M
OSトランジスタを形成する過程で設けられる同じポリ
シリコン層によって、同時にポリシリコンダイオードや
コンデンサを形成するようにしたものがある。このよう
なものの従来技術を、以下図12乃至図14を参照して
説明する。図12は要部断面図であり、図13は要部平
面図であり、図14は図13に対応する特性図であり、
図15は図13に対比して示す他の従来例の要部平面図
であり、図16は図15に対応する特性図である。
In such a semiconductor device, for example, a complementary type M
There is one in which a polysilicon diode and a capacitor are simultaneously formed by the same polysilicon layer provided in the process of forming an OS transistor. The related art of such a device will be described below with reference to FIGS. 12 is a cross-sectional view of the main part, FIG. 13 is a plan view of the main part, and FIG. 14 is a characteristic diagram corresponding to FIG.
FIG. 15 is a plan view of a main part of another conventional example shown in comparison with FIG. 13, and FIG. 16 is a characteristic diagram corresponding to FIG.

【0004】図12及び図13において、1は半導体基
板であり、2は半導体基板1の上面を熱酸化させて形成
した絶縁層である。3は絶縁層2の上面に成層されたポ
リシリコン層で、このポリシリコン層3にp型ポリシリ
コン領域4とn型ポリシリコン領域5が、交互に配列す
るように不純物が拡散されて形成されている。
In FIGS. 12 and 13, 1 is a semiconductor substrate, and 2 is an insulating layer formed by thermally oxidizing the upper surface of the semiconductor substrate 1. Reference numeral 3 is a polysilicon layer formed on the upper surface of the insulating layer 2, in which p-type polysilicon regions 4 and n-type polysilicon regions 5 are formed by diffusing impurities so as to be arranged alternately. ing.

【0005】6はポリシリコン層3の上面に積層された
層間絶縁膜であり、この層間絶縁膜6に形成されたスル
ーホールを介してp型ポリシリコン領域4及びn型ポリ
シリコン領域5と電極7,8とがそれぞれ導通してい
る。そしてポリシリコン層3の隣接するp型ポリシリコ
ン領域4とn型ポリシリコン領域5の間のPN接合によ
ってポリシリコンダイオードが形成される。
Reference numeral 6 denotes an interlayer insulating film laminated on the upper surface of the polysilicon layer 3. The p-type polysilicon region 4 and the n-type polysilicon region 5 and the electrode are formed through the through holes formed in the interlayer insulating film 6. 7 and 8 are electrically connected to each other. Then, a polysilicon diode is formed by the PN junction between the p-type polysilicon region 4 and the n-type polysilicon region 5 which are adjacent to each other in the polysilicon layer 3.

【0006】しかし、このように構成されたものではポ
リシリコンダイオードに流す電流をより大きなものにし
ようとした場合、PN接合部の順方向の抵抗分によって
図14に横軸に電圧、縦軸に電流を取って示すような傾
斜の緩い曲線Xの特性しか得ることができない。
However, in the device having such a structure, when an attempt is made to increase the current flowing through the polysilicon diode, the voltage in the horizontal axis and the vertical axis in the vertical axis in FIG. 14 depend on the forward resistance of the PN junction. It is possible to obtain only the characteristic of the curve X having a gentle slope as shown by taking the current.

【0007】このため、図15に示すようにポリシリコ
ンダイオードを形成するためのポリシリコン層3′の面
積を大きくし、PN接合部の面積を大きくして図16に
横軸に電圧、縦軸に電流を取って示すような急傾斜の曲
線Yの特性とすることが考えられる。なお7′,8′は
図13の電極7,8に対応する電極である。
For this reason, as shown in FIG. 15, the area of the polysilicon layer 3'for forming the polysilicon diode is increased, the area of the PN junction is increased, and the horizontal axis in FIG. It is conceivable to have a characteristic of a steeply sloped curve Y as shown by taking the current as shown in FIG. Note that 7'and 8'are electrodes corresponding to the electrodes 7 and 8 in FIG.

【0008】しかしながら、ポリシリコン層3′の面積
を大きくすることは、PN接合部の順方向の抵抗分が小
さくなり特性が改善されるものの、半導体装置の小型高
集積化の方向に逆行するものとなってしまう。
However, increasing the area of the polysilicon layer 3'reduces the resistance of the PN junction in the forward direction and improves the characteristics, but it is against the direction of miniaturization and high integration of the semiconductor device. Will be.

【0009】さらに、ポリシリコン層3の層厚を厚くす
ることで、半導体基板1上に占める面積を減らしながら
同じくPN接合部の面積を大きくすることができ、順方
向の抵抗分が小さくなり特性が改善されたものとなる。
Further, by increasing the thickness of the polysilicon layer 3, it is possible to increase the area of the PN junction portion while reducing the area occupied on the semiconductor substrate 1, and to reduce the resistance in the forward direction. Will be improved.

【0010】しかし、同じ半導体基板1上に形成される
図示しない相補形MOSトランジスタのゲートを同じポ
リシリコン層3を用いて形成すると、ポリシリコン層3
が厚いために相補形MOSトランジスタの適正な特性が
得られなくなる。このためポリシリコン層の層厚を厚く
し、これを共用することもできない。
However, when the gates of complementary MOS transistors (not shown) formed on the same semiconductor substrate 1 are formed by using the same polysilicon layer 3, the polysilicon layer 3 is formed.
Since the thickness is thick, proper characteristics of the complementary MOS transistor cannot be obtained. Therefore, it is not possible to increase the thickness of the polysilicon layer and share it.

【0011】また、半導体基板1上に形成された絶縁層
2をポリシリコン層3との間に介在させ、この絶縁層2
を極間の誘電体層とし、半導体基板1と電極7,8をそ
れぞれ両極部とするようにしてコンデンサが形成され
る。
The insulating layer 2 formed on the semiconductor substrate 1 is interposed between the polysilicon layer 3 and the insulating layer 2
Is used as a dielectric layer between the electrodes, and the semiconductor substrate 1 and the electrodes 7 and 8 are used as both pole portions to form a capacitor.

【0012】しかし、このように構成したコンデンサで
は、寄生容量の問題から所望の適正容量を有するコンデ
ンサを形成することが困難で、半導体装置の良好な動作
を実現することができなかった。
However, with the capacitor thus constructed, it is difficult to form a capacitor having a desired appropriate capacitance due to the problem of parasitic capacitance, and good operation of the semiconductor device cannot be realized.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記のように半導体基
板上に能動素子を形成するために設けられたポリシリコ
ン層によって、同時にポリシリコンダイオードやコンデ
ンサを形成した場合、従来、ポリシリコンダイオードで
はそのPN接合部の順方向特性を改善しようと抵抗分を
小さくしようとすると、占有面積が大きくなり半導体装
置の小型化ができないとか、ポリシリコン層を共用する
ことができない等の問題があり、コンデンサを形成する
場合には、寄生容量による問題があった。このような状
況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とすると
ころは上述の問題が改善されると共に小型化を容易に実
現できる半導体装置を提供することにある。
When a polysilicon diode or a capacitor is simultaneously formed by the polysilicon layer provided for forming an active element on the semiconductor substrate as described above, the conventional polysilicon diode is If the resistance is reduced in order to improve the forward characteristics of the PN junction, there is a problem that the occupied area becomes large and the semiconductor device cannot be downsized, or the polysilicon layer cannot be shared. When forming, there was a problem due to parasitic capacitance. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which the above-mentioned problems are improved and miniaturization can be easily realized.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上に設けられた絶縁層と、この絶縁層上に少
なくとも1つ積層されたp型ポリシリコン領域とn型ポ
リシリコン領域とが面方向に交互に配列するように形成
された下部ポリシリコン層及びこの下部ポリシリコン層
の上面に成層された絶縁膜を有する重層部と、この重層
部の絶縁膜の上面に成層された前記下部ポリシリコン層
のp型ポリシリコン領域及びn型ポリシリコン領域の上
方に対応して交互に配列されたp型ポリシリコン領域と
n型ポリシリコン領域とを有する上部ポリシリコン層と
を備えてなることを特徴とするものであり、また、重層
部の絶縁膜がp型ポリシリコン領域とn型ポリシリコン
領域の配列方向に交差する方向に開口するように形成さ
れた開口部を有し、該開口部によって絶縁膜を介して隣
接するポリシリコン層のそれぞれ対応する同導電型のp
型ポリシリコン領域及びn型ポリシリコン領域同志が導
通していると共に、上部ポリシリコン層の各p型ポリシ
リコン領域とn型ポリシリコン領域のそれぞれに電極が
設けられていることを特徴とするものであり、さらに、
半導体基板上に設けられた絶縁層と、この絶縁層上に成
層されたp型ポリシリコン領域とn型ポリシリコン領域
とが面方向に交互に配列するように形成された下部ポリ
シリコン層と、この下部ポリシリコン層の上面の少なく
とも一部に形成された絶縁膜と、この絶縁膜の上面に積
層された下部ポリシリコン層のp型ポリシリコン領域及
びn型ポリシリコン領域の上方に逆対応するように交互
に配列されたn型ポリシリコン領域及びp型ポリシリコ
ン領域とを有する上部ポリシリコン層と、この上部ポリ
シリコン層のn型ポリシリコン領域及びp型ポリシリコ
ン領域さらに下部ポリシリコン層のp型ポリシリコン領
域及びn型ポリシリコン領域にそれぞれ設けられた電極
とを有して構成されたコンデンサを備えたことを特徴と
するものである。
The semiconductor device of the present invention comprises:
Lower polysilicon formed so that an insulating layer provided on a semiconductor substrate and at least one p-type polysilicon region and at least one n-type polysilicon region stacked on the insulating layer are alternately arranged in a plane direction. Layer and an overlying layer having an insulating film formed on the upper surface of the lower polysilicon layer, and p-type and n-type polysilicon regions of the lower polysilicon layer formed on the upper surface of the insulating film of the overlying layer. And an upper polysilicon layer having p-type polysilicon regions and n-type polysilicon regions which are alternately arranged corresponding to the upper side of the Has an opening formed so as to open in a direction intersecting the arrangement direction of the p-type polysilicon region and the n-type polysilicon region, and the polysilicon film adjacent to the insulating film by the opening. p of the corresponding same conductivity type layer
Type polysilicon regions and n-type polysilicon regions are electrically connected to each other, and electrodes are provided in each of the p-type polysilicon regions and the n-type polysilicon regions of the upper polysilicon layer. And, in addition,
An insulating layer provided on the semiconductor substrate, and a lower polysilicon layer formed so that p-type polysilicon regions and n-type polysilicon regions formed on the insulating layer are alternately arranged in the plane direction, The insulating film formed on at least a part of the upper surface of the lower polysilicon layer and the upper side of the p-type polysilicon region and the n-type polysilicon region of the lower polysilicon layer stacked on the upper surface of the insulating film are oppositely corresponding. An upper polysilicon layer having an n-type polysilicon region and a p-type polysilicon region alternately arranged, and an n-type polysilicon region and a p-type polysilicon region of the upper polysilicon layer and a lower polysilicon layer. It is characterized in that it is provided with a capacitor configured to have electrodes provided in the p-type polysilicon region and the n-type polysilicon region, respectively.

【0015】[0015]

【作用】上記のように構成された半導体装置は、同じ半
導体基板上に能動素子を形成するために設けたポリシリ
コン層によって、少なくとも一層のp型ポリシリコン領
域とn型ポリシリコン領域を交互に配列した下部ポリシ
リコン層を上面に絶縁膜を設けて形成し、さらに絶縁膜
上にp型ポリシリコン領域とn型ポリシリコン領域を交
互に配列した上部ポリシリコン層が設けている。そして
ポリシリコンダイオードを形成する際には絶縁膜を開口
し、下部ポリシリコン層と上部ポリシリコン層の同導電
型部分を導通させ、PN接合部の面積を増加させて順方
向抵抗分を減じることで小さい占有面積で特性を改善し
たものとする。一方、コンデンサを形成する際には、絶
縁膜を介して下部ポリシリコン層と上部ポリシリコン層
の異なる導電型部分を対向させ、下部ポリシリコン層と
上部ポリシリコン層の各ポリシリコン領域を電極部分と
し、絶縁膜を誘電体層として、半導体基板から浮かした
状態で形成でき、安定した静電容量が得られる。そし
て、半導体装置の小型化が容易に実現できる。
In the semiconductor device configured as described above, at least one p-type polysilicon region and at least one n-type polysilicon region are alternately arranged by the polysilicon layer provided for forming an active element on the same semiconductor substrate. The arrayed lower polysilicon layer is formed by providing an insulating film on the upper surface, and the upper polysilicon layer in which p-type polysilicon regions and n-type polysilicon regions are alternately arrayed is provided on the insulating film. When forming a polysilicon diode, an insulating film is opened, the same conductivity type portions of the lower polysilicon layer and the upper polysilicon layer are made conductive, and the area of the PN junction is increased to reduce the forward resistance. The characteristics are improved with a small occupation area. On the other hand, when forming a capacitor, different conductive type portions of the lower polysilicon layer and the upper polysilicon layer are opposed to each other through an insulating film, and the polysilicon regions of the lower polysilicon layer and the upper polysilicon layer are connected to the electrode portion. The insulating film can be formed as a dielectric layer in a state of being floated from the semiconductor substrate, and stable capacitance can be obtained. Then, miniaturization of the semiconductor device can be easily realized.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】先ず、第1の実施例を図1乃至図9により
説明する。本実施例は半導体基板に、例えば相補形MO
Sトランジスタを形成すると共にポリシリコンダイオー
ドを形成するもので、その要部のポリシリコンダイオー
ド部分について説明する。
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a semiconductor substrate, for example, a complementary MO
Since an S transistor is formed and a polysilicon diode is formed, a description will be given of a polysilicon diode portion which is a main part thereof.

【0018】図1は第1の工程の断面図であり、図2は
第2の工程の断面図であり、図3は図2におけるA−A
矢方向視の断面図であり、図4は第3の工程の断面図で
あり、図5は図4におけるB−B矢方向視の断面図であ
り、図6は図4におけるC−C矢方向視の断面図であ
り、図7は第4の工程の断面図であり、図8は本実施例
の要部断面図であり、図9は図8におけるD−D矢方向
視の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of the first step, FIG. 2 is a sectional view of the second step, and FIG. 3 is a line A--A in FIG.
4 is a cross-sectional view taken in the direction of the arrow, FIG. 4 is a cross-sectional view of the third step, FIG. 5 is a cross-sectional view taken in the direction of arrow BB in FIG. 4, and FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view as seen from a direction, FIG. 7 is a cross-sectional view at a fourth step, FIG. 8 is a cross-sectional view of an essential part of this embodiment, and FIG. Is.

【0019】すなわち、図1に示す第1の工程におい
て、シリコン(Si)の半導体基板11を高温度の酸化
雰囲気中にさらし、半導体基板11上に熱酸化による酸
化シリコン(SiO2 )の絶縁層12を形成する。さら
に形成された絶縁層12の上面に公知のCVD法(化学
気相成長法)によって所定厚さのポリシリコンを成層
し、成層されたポリシリコンをフォトリソグラフィ技術
及びドライエッチング法によって所定形状に成形して下
部ポリシリコン層13を形成する。
That is, in the first step shown in FIG. 1, the semiconductor substrate 11 made of silicon (Si) is exposed to an oxidizing atmosphere at a high temperature, and an insulating layer of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the semiconductor substrate 11 by thermal oxidation. 12 is formed. Further, a polysilicon having a predetermined thickness is formed on the upper surface of the formed insulating layer 12 by a known CVD method (chemical vapor deposition method), and the formed polysilicon is formed into a predetermined shape by a photolithography technique and a dry etching method. Then, the lower polysilicon layer 13 is formed.

【0020】次ぎに、図2及び図3に示す第2の工程に
おいて、下部ポリシリコン層13の全面に亘り、ドーズ
量が1.0〜2.0×1011cm−2 程度のボロン(B
r)を注入し、さらに熱拡散を行うことによって下部ポ
リシリコン層13をシート抵抗ρが数MΩ/□のp型
ポリシリコンとなるようにする。
Next, in the second step shown in FIGS. 2 and 3, boron (B) having a dose of about 1.0 to 2.0 × 10 11 cm −2 is formed over the entire surface of the lower polysilicon layer 13.
Then, the lower polysilicon layer 13 is made to be p-type polysilicon having a sheet resistance ρ s of several MΩ / □ by injecting r) and further performing thermal diffusion.

【0021】また、全体がp型ポリシリコンとなった下
部ポリシリコン層13にp型ポリシリコン領域14とn
型ポリシリコン領域15が面方向に平行して交互に配列
されるように、それぞれ下部ポリシリコン層13の上面
にスリット状の開口部を有するマスクを形成しながらド
ーズ量が2.0×1015cm−2 程度のボロン及びひ素
(As)を注入し、酸素(O2 )ガス雰囲気中で熱拡散
を行う。
In addition, p type polysilicon regions 14 and n are formed in the lower polysilicon layer 13 which is entirely made of p type polysilicon.
A dose amount of 2.0 × 10 15 is obtained while forming masks having slit-shaped openings on the upper surface of the lower polysilicon layer 13 so that the type polysilicon regions 15 are alternately arranged parallel to the surface direction. Boron and arsenic (As) of about cm −2 are injected, and thermal diffusion is performed in an oxygen (O 2 ) gas atmosphere.

【0022】これにより、p型ポリシリコン領域14と
n型ポリシリコン領域15が交互に形成された下部ポリ
シリコン層13上に、熱酸化による膜厚が0.05μm
程度の絶縁膜16が形成される。そして絶縁膜16に、
交互に配列されたp型ポリシリコン領域14とn型ポリ
シリコン領域15に直交する方向に開口した開口部17
を、従来より用いられているフォトリソグラフィ技術及
びエッチング法によって形成する。このようにして下部
ポリシリコン層13と絶縁膜16による重層部18が形
成される。
As a result, a film thickness of 0.05 μm due to thermal oxidation is formed on the lower polysilicon layer 13 in which the p-type polysilicon regions 14 and the n-type polysilicon regions 15 are alternately formed.
The insulating film 16 is formed to some extent. Then, on the insulating film 16,
Openings 17 opened in a direction orthogonal to the p-type polysilicon regions 14 and the n-type polysilicon regions 15 arranged alternately.
Are formed by a photolithography technique and an etching method which have been conventionally used. In this way, the multi-layer portion 18 including the lower polysilicon layer 13 and the insulating film 16 is formed.

【0023】続いて、図4乃至図6に示す第3の工程に
おいて、開口部17を含め絶縁膜16上面に公知のCV
D法によって所定厚さのポリシリコンを成層し、成層さ
れたポリシリコンをフォトリソグラフィ技術及びドライ
エッチング法によって下部ポリシリコン層13と略同形
状に成形して上部ポリシリコン層19を形成する。
Subsequently, in a third step shown in FIGS. 4 to 6, a known CV is formed on the upper surface of the insulating film 16 including the opening 17.
A polysilicon having a predetermined thickness is formed by the D method, and the formed polysilicon is formed into the same shape as the lower polysilicon layer 13 by the photolithography technique and the dry etching method to form the upper polysilicon layer 19.

【0024】そして下部ポリシリコン層13と同じ様
に、全面に亘り、ドーズ量が1.0〜2.0×1011
−2 程度のボロンを注入し、さらに熱拡散を行うこと
によって下部ポリシリコン層13をシート抵抗ρが数
MΩ/□のp型ポリシリコンとなるようにする。
As in the lower polysilicon layer 13, the dose amount is 1.0 to 2.0 × 10 11 c over the entire surface.
By implanting boron of about m −2 and further performing thermal diffusion, the lower polysilicon layer 13 is made to be p-type polysilicon having a sheet resistance ρ s of several MΩ / □.

【0025】また、全体がp型ポリシリコンとなった上
部ポリシリコン層19にp型ポリシリコン領域20とn
型ポリシリコン領域21が、下部ポリシリコン層13に
おけると同様に、面方向に平行して交互に配列されるよ
うに、それぞれ上部ポリシリコン層19の上面にスリッ
ト状の開口部を有するマスクを形成しながらドーズ量が
2.0×1015cm−2 程度のボロン及びひ素を注入し
拡散させる。
Further, in the upper polysilicon layer 19 which is entirely made of p-type polysilicon, p-type polysilicon regions 20 and n are formed.
A mask having slit-shaped openings is formed on the upper surface of the upper polysilicon layer 19 so that the type polysilicon regions 21 are alternately arranged in parallel to the surface direction, as in the lower polysilicon layer 13. Meanwhile, boron and arsenic having a dose of about 2.0 × 10 15 cm −2 are injected and diffused.

【0026】この時、開口部17によって上部ポリシリ
コン層19のp型ポリシリコン領域20とn型ポリシリ
コン領域21が、それぞれ対応する下部ポリシリコン層
13のp型ポリシリコン領域14とn型ポリシリコン領
域15とが、導通した状態になる。
At this time, the opening 17 causes the p-type polysilicon region 20 and the n-type polysilicon region 21 of the upper polysilicon layer 19 to correspond to the p-type polysilicon region 14 and the n-type polysilicon region 14 of the lower polysilicon layer 13, respectively. The silicon region 15 is brought into conduction.

【0027】次いで、図7に示す第4の工程において、
上部ポリシリコン層19のp型ポリシリコン領域20と
n型ポリシリコン領域21の上面に、シリコン酸化膜を
公知のCVD法によって積層して層間絶縁膜22を形成
する。
Then, in a fourth step shown in FIG.
An interlayer insulating film 22 is formed by stacking a silicon oxide film on the upper surfaces of the p-type polysilicon region 20 and the n-type polysilicon region 21 of the upper polysilicon layer 19 by a known CVD method.

【0028】この後、層間絶縁膜22にフォトリソグラ
フィ技術及びエッチング法によって、上部ポリシリコン
層19のp型ポリシリコン領域20及びn型ポリシリコ
ン領域21の上面の一部を、それぞれ独立に露出させて
スルーホール23を形成する。そしてスルーホール23
に選択的に金属層を成長させて埋め込んだ後、さらにそ
の上にアルミニウム(Al)膜をスパッタ法により形成
し、形成されたアルミニウム膜をフォトリソグラフィ技
術及びRIE(反応性イオネッチング)によってパター
ニングしてアノード電極24及びカソード電極25を交
互に形成する。
After that, a part of the upper surfaces of the p-type polysilicon region 20 and the n-type polysilicon region 21 of the upper polysilicon layer 19 are independently exposed on the interlayer insulating film 22 by the photolithography technique and the etching method. Through hole 23 is formed. And through hole 23
After selectively growing and burying a metal layer in the aluminum, an aluminum (Al) film is further formed thereon by a sputtering method, and the formed aluminum film is patterned by a photolithography technique and RIE (reactive ion etching). Anode electrodes 24 and cathode electrodes 25 are formed alternately.

【0029】このようにして各アノード電極24及びカ
ソード電極25間にPN接合部が設けられ、ポリシリコ
ンダイオードが形成される。
In this way, a PN junction is provided between each anode electrode 24 and cathode electrode 25, and a polysilicon diode is formed.

【0030】上記のように構成した本実施例によれば、
上部ポリシリコン層19のp型ポリシリコン領域20及
びn型ポリシリコン領域21と、下部ポリシリコン層1
3のp型ポリシリコン領域14及びn型ポリシリコン領
域15とが、開口部17においてそれぞれ対応する領域
同志が導通したものとなる。
According to the present embodiment configured as described above,
The p-type polysilicon region 20 and the n-type polysilicon region 21 of the upper polysilicon layer 19 and the lower polysilicon layer 1
The p-type polysilicon region 14 and the n-type polysilicon region 15 of No. 3 are connected to each other in the regions corresponding to each other in the opening 17.

【0031】これにより下部ポリシリコン層13と上部
ポリシリコン層19の半導体基板11上で占める面積を
増大させることなく、p型ポリシリコン領域14,20
とn型ポリシリコン領域15,21とのPN接合部の面
積は大きなものとなる。そして隣接するアノード電極2
4とカソード電極25の間で形成されるポリシリコンダ
イオードの順方向の抵抗分が小さくなる。
As a result, the p-type polysilicon regions 14, 20 are not increased in area occupied by the lower polysilicon layer 13 and the upper polysilicon layer 19 on the semiconductor substrate 11.
The area of the PN junction between the and n-type polysilicon regions 15 and 21 becomes large. And the adjacent anode electrode 2
The resistance of the polysilicon diode formed between the cathode 4 and the cathode electrode 25 in the forward direction becomes small.

【0032】また、下部ポリシリコン層13及び上部ポ
リシリコン層19は、特に層厚を厚くしなくてもよいの
で、同じ半導体基板11上に形成される図示しない相補
形MOSトランジスタのゲートと、同じポリシリコン層
によって形成でき、相補形MOSトランジスタの適正な
特性を得つつ、ポリシリコンダイオードの特性の改善が
でき、半導体装置の小型高集積化が実現できる。
Further, since the lower polysilicon layer 13 and the upper polysilicon layer 19 do not have to be particularly thick, they are the same as the gates of complementary MOS transistors (not shown) formed on the same semiconductor substrate 11. Since it can be formed of a polysilicon layer, the characteristics of the polysilicon diode can be improved while obtaining the proper characteristics of the complementary MOS transistor, and the semiconductor device can be made compact and highly integrated.

【0033】なお上述のものではポリシリコンダイオー
ドを、下部ポリシリコン層13の上に絶縁膜16を成層
した1つの重層部18の上に、上部ポリシリコン層19
を設けるようにしているが、さらに重層部を各ポリシリ
コン層の厚さや所望される特性等に応じて複数設けて形
成してもよい。
In the above-mentioned structure, the polysilicon diode is formed by stacking the insulating film 16 on the lower polysilicon layer 13 and the upper polysilicon layer 19 on the single overlying layer portion 18.
However, it is also possible to form a plurality of multi-layered portions depending on the thickness of each polysilicon layer, desired characteristics, and the like.

【0034】次ぎに、第2の実施例を図10及び図11
により説明する。本実施例は半導体基板に、例えば相補
形MOSトランジスタを形成すると共にコンデンサを形
成するもので、その要部のコンデンサ部分について説明
する。図10は要部断面図であり、図11は図10にお
けるE−E矢方向視の断面図である。
Next, the second embodiment will be described with reference to FIGS.
Will be described. In this embodiment, for example, a complementary MOS transistor and a capacitor are formed on a semiconductor substrate, and a capacitor portion of the main part will be described. 10 is a cross-sectional view of a main part, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line EE in FIG.

【0035】すなわち、図10及び図11において、2
6は下部ポリシリコン層で、これは半導体基板11の上
面に設けられた絶縁層12上に公知のCVD法によって
ポリシリコンを積層し、これを所定形状に成形し、さら
に不純物注入、熱拡散によって全体をp型ポリシリコン
とした後、p型ポリシリコン領域27及びn型ポリシリ
コン領域28が面方向に平行して交互に配列されるよう
に、第1の実施例と同様にして形成される。
That is, in FIGS. 10 and 11, 2
Reference numeral 6 denotes a lower polysilicon layer, which is formed by stacking polysilicon on the insulating layer 12 provided on the upper surface of the semiconductor substrate 11 by a known CVD method, molding the polysilicon into a predetermined shape, and further by implanting impurities and thermal diffusion. After the whole is made of p-type polysilicon, it is formed in the same manner as in the first embodiment so that the p-type polysilicon regions 27 and the n-type polysilicon regions 28 are alternately arranged in parallel with the surface direction. .

【0036】そして、下部ポリシリコン層26の上面に
は、両ポリシリコン領域27,28を形成する時の熱酸
化による絶縁膜29が成層され、これにより重層部30
が形成される。
Then, an insulating film 29 is formed on the upper surface of the lower polysilicon layer 26 by thermal oxidation when forming both polysilicon regions 27 and 28, whereby the multi-layer portion 30 is formed.
Is formed.

【0037】また、絶縁膜29の上には、下部ポリシリ
コン層26を形成したと同様にして下部ポリシリコン層
26のp型ポリシリコン領域27及びn型ポリシリコン
領域28と平行に、各ポリシリコン領域27,28に逆
対応した異なる導電型のn型ポリシリコン領域31及び
p型ポリシリコン領域32が交互に配列された上部ポリ
シリコン層33が積層されている。そして上部ポリシリ
コン層31は、絶縁膜29を間に介して下部ポリシリコ
ン層26の上方と一部が重なる形状に成形されている。
Further, on the insulating film 29, in the same manner as the lower polysilicon layer 26 is formed, each polysilicon is parallel to the p-type polysilicon region 27 and the n-type polysilicon region 28 of the lower polysilicon layer 26. An upper polysilicon layer 33 in which n-type polysilicon regions 31 and p-type polysilicon regions 32 of different conductivity types corresponding to the silicon regions 27 and 28 are alternately arranged is laminated. The upper polysilicon layer 31 is formed in a shape that partially overlaps with the upper portion of the lower polysilicon layer 26 with the insulating film 29 in between.

【0038】さらに、上部ポリシリコン層33のn型ポ
リシリコン領域31及びp型ポリシリコン領域32の上
面及び上部ポリシリコン層33が積層されていない絶縁
膜29の上面には、CVD法によってシリコン酸化膜を
積層してなる層間絶縁膜34が形成されている。
Further, the upper surfaces of the n-type polysilicon region 31 and the p-type polysilicon region 32 of the upper polysilicon layer 33 and the upper surface of the insulating film 29 on which the upper polysilicon layer 33 is not stacked are oxidized by the CVD method. An interlayer insulating film 34 formed by stacking films is formed.

【0039】そして、フォトリソグラフィ技術及びエッ
チング法によって、上部ポリシリコン層33のn型ポリ
シリコン領域31及びp型ポリシリコン領域32の上面
の層間絶縁膜34の一部が除去され、各ポリシリコン領
域31,32の一部が独立に露出したスルーホール35
が形成され、また絶縁膜29の上面の層間絶縁膜34の
一部が絶縁膜29と共に除去され、下部ポリシリコン層
26の各ポリシリコン領域27,28の一部が独立に露
出したスルーホール36が形成される。
Then, a part of the interlayer insulating film 34 on the upper surfaces of the n-type polysilicon region 31 and the p-type polysilicon region 32 of the upper polysilicon layer 33 is removed by the photolithography technique and the etching method, and each polysilicon region is removed. Through hole 35 in which parts of 31, 32 are independently exposed
Is formed, a part of the interlayer insulating film 34 on the upper surface of the insulating film 29 is removed together with the insulating film 29, and a part of each polysilicon region 27, 28 of the lower polysilicon layer 26 is independently exposed through hole 36. Is formed.

【0040】この後、スルーホール35,36に選択的
に金属層を成長させて埋め込んだ後、さらにその上にア
ルミニウム膜をスパッタ法により形成し、形成されたア
ルミニウム膜をフォトリソグラフィ技術及びRIEによ
ってパターニングして、交互に上部ポリシリコン層33
側の電極37,38及び下部ポリシリコン層26側の電
極39,40が形成される。
After that, a metal layer is selectively grown and embedded in the through holes 35 and 36, an aluminum film is further formed thereon by a sputtering method, and the formed aluminum film is formed by a photolithography technique and RIE. Pattern and alternate top polysilicon layer 33
Side electrodes 37, 38 and lower polysilicon layer 26 side electrodes 39, 40 are formed.

【0041】このようにして上部ポリシリコン層33側
の電極37,38と、下部ポリシリコン層26側の電極
39,40との間に、絶縁膜29を挟むようにしてコン
デンサが形成される。
Thus, a capacitor is formed with the insulating film 29 sandwiched between the electrodes 37 and 38 on the upper polysilicon layer 33 side and the electrodes 39 and 40 on the lower polysilicon layer 26 side.

【0042】以上のように構成された本実施例によれ
ば、厚さが制御された絶縁膜29を誘電体層とし、上部
ポリシリコン層33側の電極37,38と下部ポリシリ
コン層26側の電極39,40を適宜選択することによ
って、半導体基板11から絶縁され安定した所要とする
静電容量を有するコンデンサが得られる。
According to the present embodiment configured as described above, the insulating film 29 whose thickness is controlled is used as the dielectric layer, and the electrodes 37 and 38 on the upper polysilicon layer 33 side and the lower polysilicon layer 26 side. By appropriately selecting the electrodes 39 and 40 of 1, the capacitor insulated from the semiconductor substrate 11 and having a stable required capacitance can be obtained.

【0043】また、下部ポリシリコン層26及び上部ポ
リシリコン層33は、同じ半導体基板11上に形成され
る図示しない相補形MOSトランジスタやポリシリコン
ダイオード等と、同じポリシリコン層によって形成で
き、半導体装置の小型高集積化が実現できる。
Further, the lower polysilicon layer 26 and the upper polysilicon layer 33 can be formed by the same polysilicon layer as the complementary MOS transistor (not shown), polysilicon diode, etc., which are formed on the same semiconductor substrate 11, and thus the semiconductor device. It is possible to realize small size and high integration.

【0044】尚、本発明は上記の各実施例のみに限定さ
れるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更
して実施し得るものである。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、同じ半導体基板上に能動素子を形成するためのポリ
シリコン層によって、同時にポリシリコンダイオードや
コンデンサを形成するようにした場合においても、特性
が改善されたポリシリコンダイオードが小さい占有面積
で形成でき、また半導体基板から絶縁され安定した静電
容量を有するコンデンサが形成できると共に、小型化を
容易に実現できる等の効果を奏する。
As is apparent from the above description, the present invention is applicable to the case where a polysilicon layer for forming an active element is simultaneously formed on the same semiconductor substrate to form a polysilicon diode or a capacitor. In addition, a polysilicon diode having improved characteristics can be formed in a small occupied area, a capacitor having a stable electrostatic capacity that is insulated from the semiconductor substrate can be formed, and size reduction can be easily achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の第1の工程の断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of a first step of a first embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例における第2の工程の断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view of a second step in the above embodiment.

【図3】図2におけるA−A矢方向視の断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG.

【図4】上記実施例における第3の工程の断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of a third step in the above embodiment.

【図5】図4におけるB−B矢方向視の断面図である。5 is a sectional view taken along the line BB of FIG.

【図6】図4におけるC−C矢方向視の断面図である。6 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.

【図7】上記実施例における第4の工程の断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a fourth step in the above embodiment.

【図8】上記実施例の要部断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of an essential part of the above embodiment.

【図9】図8におけるD−D矢方向視の断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG.

【図10】本発明の第2の実施例の要部断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of essential parts of a second embodiment of the present invention.

【図11】図10におけるE−E矢方向視の断面図であ
る。
11 is a sectional view taken along the line EE in FIG.

【図12】従来例の要部断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part of a conventional example.

【図13】上記における要部平面図である。FIG. 13 is a plan view of an essential part in the above.

【図14】図13に対応する特性図である。FIG. 14 is a characteristic diagram corresponding to FIG.

【図15】図13に対比して示す他の従来例の要部平面
図である。
15 is a plan view of relevant parts of another conventional example shown in comparison with FIG.

【図16】図15に対応する特性図である。16 is a characteristic diagram corresponding to FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…半導体基板 12…絶縁層 13…下部ポリシリコン層 14,20…p型ポリシリコン領域 15,21…n型ポリシリコン領域 16…絶縁膜 17…開口部 18…重層部 19…上部ポリシリコン層 11 ... Semiconductor substrate 12 ... Insulating layer 13 ... Lower polysilicon layer 14, 20 ... P-type polysilicon region 15, 21 ... N-type polysilicon region 16 ... Insulating film 17 ... Opening 18 ... Overlayer 19 ... Upper polysilicon layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に設けられた絶縁層と、こ
の絶縁層上に少なくとも1つ積層されたp型ポリシリコ
ン領域とn型ポリシリコン領域とが面方向に交互に配列
するように形成された下部ポリシリコン層及びこの下部
ポリシリコン層の上面に成層された絶縁膜を有する重層
部と、この重層部の前記絶縁膜の上面に成層された前記
下部ポリシリコン層の前記p型ポリシリコン領域及びn
型ポリシリコン領域の上方に対応して交互に配列された
p型ポリシリコン領域とn型ポリシリコン領域とを有す
る上部ポリシリコン層とを備えてなることを特徴とする
半導体装置。
1. An insulating layer provided on a semiconductor substrate, and at least one p-type polysilicon region and n-type polysilicon region laminated on the insulating layer are formed so as to be arranged alternately in the plane direction. And a p-type polysilicon layer of the lower polysilicon layer formed on the upper surface of the insulating film of the lower polysilicon layer and the insulating film formed on the upper surface of the lower polysilicon layer. Area and n
A semiconductor device comprising: an upper polysilicon layer having p-type polysilicon regions and n-type polysilicon regions which are alternately arranged above the type polysilicon region.
【請求項2】 重層部の絶縁膜がp型ポリシリコン領域
とn型ポリシリコン領域の配列方向に交差する方向に開
口するように形成された開口部を有し、該開口部によっ
て前記絶縁膜を介して隣接するポリシリコン層のそれぞ
れ対応する同導電型のp型ポリシリコン領域及びn型ポ
リシリコン領域同志が導通していると共に、上部ポリシ
リコン層の各p型ポリシリコン領域とn型ポリシリコン
領域のそれぞれに電極が設けられていることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。
2. The insulating film of the multi-layer portion has an opening formed so as to open in a direction intersecting the arrangement direction of the p-type polysilicon region and the n-type polysilicon region, and the insulating film is formed by the opening. The p-type polysilicon region and the n-type polysilicon region of the same conductivity type corresponding to the respective polysilicon layers adjacent to each other are electrically connected to each other via the p-type polysilicon region and the n-type polysilicon region The semiconductor device according to claim 1, wherein an electrode is provided in each of the silicon regions.
【請求項3】 半導体基板上に設けられた絶縁層と、こ
の絶縁層上に成層されたp型ポリシリコン領域とn型ポ
リシリコン領域とが面方向に交互に配列するように形成
された下部ポリシリコン層と、この下部ポリシリコン層
の上面の少なくとも一部に形成された絶縁膜と、この絶
縁膜の上面に積層された前記下部ポリシリコン層の前記
p型ポリシリコン領域及びn型ポリシリコン領域の上方
に逆対応するように交互に配列されたn型ポリシリコン
領域及びp型ポリシリコン領域とを有する上部ポリシリ
コン層と、この上部ポリシリコン層の前記n型ポリシリ
コン領域及びp型ポリシリコン領域さらに前記下部ポリ
シリコン層の前記p型ポリシリコン領域及びn型ポリシ
リコン領域にそれぞれ設けられた電極とを有して構成さ
れたコンデンサを備えたことを特徴とする半導体装置。
3. A lower part formed so that an insulating layer provided on a semiconductor substrate and p-type polysilicon regions and n-type polysilicon regions formed on the insulating layer are alternately arranged in a plane direction. A polysilicon layer, an insulating film formed on at least a part of the upper surface of the lower polysilicon layer, the p-type polysilicon region and the n-type polysilicon of the lower polysilicon layer stacked on the upper surface of the insulating film. An upper polysilicon layer having an n-type polysilicon region and a p-type polysilicon region alternately arranged above the region, and the n-type polysilicon region and the p-type polysilicon region of the upper polysilicon layer. A capacitor having a silicon region and electrodes provided in the p-type polysilicon region and the n-type polysilicon region of the lower polysilicon layer, respectively, is provided. A semiconductor device characterized by the above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9548294B2 (en) 2012-08-09 2017-01-17 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device with temperature-detecting diode

Cited By (3)

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