JPH07226504A - Mos型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Mos型半導体装置及びその製造方法

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JPH07226504A
JPH07226504A JP3643694A JP3643694A JPH07226504A JP H07226504 A JPH07226504 A JP H07226504A JP 3643694 A JP3643694 A JP 3643694A JP 3643694 A JP3643694 A JP 3643694A JP H07226504 A JPH07226504 A JP H07226504A
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JP
Japan
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mos
semiconductor device
resistance
mask layer
resistance region
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JP3643694A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Okuzumi
哲也 奥住
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 MOS型トランジスタに流れる電流を抵抗に
供給して電圧変換する際に、トランジスタのゲート長の
バラツキによる変換後の出力電圧の変動を抑止する。 【構成】 抵抗を拡散層16aで形成するとき、ゲート
電極12と同時に形成されたマスク層12を用い、拡散
層16aの幅WR をこのマスク層12により確定する。 【効果】 ゲート長Lにバラツキが生じても、抵抗層1
6aの幅WR は逆方向にバラツキが生じるので、互いに
打消し合う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMOS型半導体装置及び
その製造方法に関し、特に、MOS型トランジスタに流
れる電流を抵抗素子に供給して電圧変換する電圧電流変
換回路を有するMOS型半導体装置及びその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】MOS型トランジスタを用いた電圧電流
変換回路は図4に示される構成となっている。図に示す
如く、複数のNチャネルMOS型トランジスタ(以下単
にトランジスタと称す)1〜3が並列に接続されてお
り、ドレイン共通部には電源電圧VD が印加され、各ト
ランジスタ1〜3のゲートには電圧VG1〜VG3が夫々印
加されている。
【0003】そして、ソース共通部とアースとの間に抵
抗素子4が設けられており、この抵抗素子の両端電圧が
変換出力VO として導出されるようになっている。
【0004】この場合、各トランジスタ1〜3に流れる
ドレイン電流I1 〜I3 は各ゲートの電圧VG1〜VG3に
より定まり、これ等電流の合成電流(I1 +I2 +I3
)が抵抗4に流れることにより、この抵抗の両端間に
電圧降下が発生し、その電圧VO を出力電圧として電流
を電圧に変換するようになっている。
【0005】図5はNチャネルMOS型トランジスタ1
〜3の構造を示すものであり、(A)は平面図,(B)
は(A)のA―A′線の断面図である。また、図6は抵
抗4の構造を示しており、(A)は等価回路図,(B)
は平面図,(C)は(B)の横断面図である。
【0006】両図に示す如く、これ等トランジスタや抵
抗はP型半導体基板10の一主表面上にN型不純物を導
入して形成されるものである。11はフィールド絶縁
膜,12はゲート電極,13はゲート絶縁膜,14はソ
ース領域,15はドレイン領域,16は抵抗領域を夫々
示している。
【0007】図5に示したMOS型トランジスタに流れ
るドレイン電流Iは、 I=(1/2)(W/L)μCox(VG −VT )2 で表わされる。ここに、Lはゲート長,Wはゲート幅,
μは電子移動度,Coxはゲート絶縁膜容量,VG はゲー
トソース間電圧,VT は閾値電圧である。
【0008】従って、トランジスタ1〜3に流れる電流
I1 〜I3 は、 I1 =(1/2)(W/L)μCox(VG1−VT )2 I2 =(1/2)(W/L)μCox(VG2−VT )2 I3 =(1/2)(W/L)μCox(VG3−VT )2 となる。
【0009】いま、全トランジスタ1〜3のゲート長
L,ゲート幅Wを同一サイズとすることにより、電流I
1 〜I3 はゲート電圧VG1〜GG3のみに依存することに
なる。
【0010】また、抵抗4は図6に示す如く不純物拡散
層16にて形成され、その抵抗値Rは、 R=(LR /WR )ρS となる。ここに、LR は拡散層抵抗長,Wr は拡散層抵
抗幅,ρS は拡散層シート抵抗(Ω/μcm2 )であ
る。
【0011】従って、抵抗4における電圧降下VO は、 VO =(I1 +I2 +I3 )R =[{(VG1−VT )2 +(VG2−VT )2 +(VG3−VT )2 } ×(1/2)μCox(W/L)](LR /WR )ρS ……(1) となり、VG1〜VG3の各ゲート電圧とL,W,LR ,W
R の各寸法サイズにより出力電圧VO は決定されること
になる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】MOS型トランジスタ
のゲート長寸法は、その形成時に行うフォトリゾグラフ
ィー工程やエッチング工程の加工精度により定まり、そ
のトランジスタに流れる電流も決定することになる。
【0013】ここで、従来の電流電圧変換回路に用いら
れる抵抗は拡散層抵抗であるが、そのときの拡散用マス
クはMOS型トランジスタのソース,ドレイン拡散用マ
スク(すなわちゲート膜)とは同一工程で形成されてい
ない。
【0014】そのために、拡散層による抵抗寸法のバラ
ツキ量とMOS型トランジスタのゲート長寸法のバラツ
キ量とは同一になり得ず、この両者のバラツキ変動が
(1)式で示す電圧値VO に直接影響を及ぼし、その値
VO は製造されたサンプル毎に異なるという問題があ
る。
【0015】本発明の目的は、MOS型トランジスタに
流れる電流を抵抗にて電圧変換する際に、トランジスタ
のゲート長Lの寸法のバラツキによる変換後の電圧値の
変動を抑圧可能なMOS型半導体装置及びその製造方法
を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段 本発明によるMOS型半導体装置の製造方法は、MOS
型トランジスタに流れる電流を抵抗素子に供給して電圧
変換する電流電圧変換回路を有するMOS型半導体装置
の製造方法であって、半導体基板の一主表面に不純物導
入用のマスク層を選択的に形成する工程と、このマスク
層をマスクとして不純物を導入して前記MOS型トラン
ジスタのソース及びドレイン領域を形成し、同じくこの
マスク層をマスクとして前記抵抗素子の抵抗領域を形成
する工程とを含むことを特徴とする。 【0017】本発明によるMOS型半導体装置は、MO
S型トランジスタに流れる電流を抵抗素子に供給して電
圧変換する電流電圧変換回路を有するMOS型半導体装
置であって、半導体基板の一主表面に選択的に形成され
た不純物導入用の導電性マスク層と、前記導電性マスク
層を用いて不純物を導入することにより形成されたソー
ス,ドレイン領域及び前記抵抗素子用の抵抗領域とを含
み、前記ソース,ドレイン領域間の導電性マスク層を前
記MOS型トランジスタのゲート電極とすることを特徴
とする。
【0018】
【実施例】以下に図面を用いて本発明の実施例につき説
明する。
【0019】図1は本発明の実施例の構造を示すもの
で、(A)はその平面図,(B)は(A)のA―A′線
断面図であり、図2(A)〜(C)はその製造工程の各
断面図を示す。尚、図1,2において、図5,6と同等
部分は同一符号により示している。
【0020】先ず、図2を参照して本発明の一実施例の
製造工程について説明する。NチャネルMOS型トラン
ジスタの場合、P型半導体基板10を準備し、その一主
表面上に選択的にフィールド絶縁膜(フィールド酸化
膜)11を形成する(図2(A)参照)。
【0021】このフィールド絶縁膜形成後の半導体基板
10上の露出表面部分にトランジスタと抵抗とを形成す
るものである。従って、この半導体基板10の表面に薄
い酸化膜を形成し、所望部分の酸化膜13のみを残して
他はエッチングにより除去する。
【0022】しかる後に、半導体基板の表面に多結晶シ
リコン層を形成し、薄い酸化膜13上に被着している多
結晶シリコン層12のみを残し、他はエッチングにより
除去する(図2(B)参照)。
【0023】その後、この多結晶シリコン層12をマス
クとしてN型不純物である砒素(As )や燐(P)を、
例えばドーズ量5×1015/cm3 の濃度で熱拡散法や
イオン注入法等の周知の技術により半導体基板10へ導
入して、MOS型トランジスタのソース領域14,ドレ
イン領域15,更には抵抗領域16aを形成する(図2
(C)参照)。
【0024】この場合、抵抗領域16aを形成するため
に、その幅WR を確定すべく、図2(B)の工程では、
この幅WR だけ離間して平行にマスク層である多結晶シ
リコン層12及び薄い酸化膜13が2組形成されるもの
とする。
【0025】従って、その2組のマスク層の間の拡散領
域16aが抵抗領域として作用し、これ等マスク層の外
側の拡散領域16b,16cは電気的には何の作用も有
さない。
【0026】こうして得られたものが図1(A),
(B)に示されており、ソース領域14とドレイン領域
15とを形成する際に使用したマスク層12がゲート電
極Gとなる。また、抵抗領域16aの幅WR を確定する
のに用いた2組のマスク層12には、アース電位のバイ
アスが付与され、マスク層直下の半導体基板表面に反転
層(チャネル)が形成されるのを防止している。
【0027】この場合のバイアス電位はアース電位に限
らず、回路の最低電位を用いることができ、要はその直
下に反転層ができない電位とすれば良い。
【0028】これ等マスク層12は多結晶シリコンを用
い、ソース,ドレインなどの形成時の不純物導入時にこ
の多結晶シリコン中にも不純物が導入されて導電性とな
るが、予め導電性のアルミ等の金属層(多結晶シリコン
層をも含む)を用いることができる。
【0029】かかる構成において、トランジスタ1〜3
の各ゲート電極のゲート長Lがその形成時にバラツキ変
動した場合、抵抗4の幅WR も、ゲート電極と同時に形
成されるために同じ値だけバラツキを生じる。
【0030】例えば、トランジスタのゲート長がL−α
となったとすると、抵抗の幅は、 WR +(α/2+α/2)=WR +α となる。
【0031】よって、抵抗4による電圧降下VO は、 VO =(I1 +I2 +I3 )R =[{(VG1−VT )2 +(VG2−VT )2 +(VG3−VT )2 }× (1/2)μCox{W/(L−α)}]{LR /(WR +α)}ρS ……(2) となり、ゲート長(L−α)の−αと抵抗幅WR +αの
+αとが互いに相殺し合って、出力電圧VO は、製造時
にゲート電極の多結晶シリコン層がバラツキを生じて
も、一定に維持されることになるのである。
【0032】図3は本発明の他の実施例の構造を示し、
(A)は平面図,(B)は(A)のA―A′線断面図で
ある。図において、図1と同等部分は同一符号にて示し
ている。
【0033】先の実施例では、抵抗領域の16aの幅W
R をゲート電極となる2組のマスク層で確定していたも
のを、1組のマスク層のみを用いて抵抗領域16aを形
成し、その1辺のみをマスク層12で確定し、対向辺は
フィールド絶縁膜11を用いて確定するようにしたもの
である。
【0034】この場合には、抵抗の幅(WR +α/2)
となり、従って、出力電圧VO の式である(2)式にお
いて、(WR +α)の項が(WR +α/2)となり、先
の実施例よりもVO 変動は大となるが、従来技術に比較
した場合はそのか効果は大となるものである。
【0035】尚、上記実施例では、Nチャネル型MOS
トランジスタの場合を示したが、Pチャネル型MOSト
ランジスタにも同様に適用でき、またCMOS型半導体
装置にも適用できるものである。
【0036】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、電流
電圧変換部の抵抗を拡散抵抗で形成する場合、そのパタ
ーンの幅を決定する少くとも1辺をトランジスタのゲー
ト電極層と同時に形成されたマスク層により確定するよ
うにしたので、トランジスタのゲート長寸法のバラツキ
に起因する電圧出力変動を抵抗幅のバラツキにより抑圧
することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構造を示す図であり、
(A)はその平面図,(B)は(A)のA―A′線断面
図である。
【図2】(A)〜(C)は本発明の一実施例の構造工程
順の断面図である。
【図3】本発明の他の実施例の構成を示すもので、
(A)はその平面図,(B)は(A)のA―A′線断面
図である。
【図4】MOS型トランジスタを用いた電流電圧変換回
路を示す図である。
【図5】MOS型トランジスタの構造を示し、(A)は
その平面図、(B)は(A)のA―A′線断面図であ
る。
【図6】従来の抵抗の構造を示す図である。
【符号の説明】
1〜3 MOS型トランジスタ 4 抵抗素子 10 半導体基板 11 フィールド絶縁膜 12 ゲート膜 13 ゲート絶縁膜 14 ソース領域 15 ドレイン領域 16a 抵抗領域

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MOS型トランジスタに流れる電流を抵
    抗素子に供給して電圧変換する電流電圧変換回路を有す
    るMOS型半導体装置の製造方法であって、半導体基板
    の一主表面に不純物導入用のマスク層を選択的に形成す
    る工程と、このマスク層をマスクとして不純物を導入し
    て前記MOS型トランジスタのソース及びドレイン領域
    を形成し、同じくこのマスク層をマスクとして前記抵抗
    素子の抵抗領域を形成する工程とを含むことを特徴とす
    るMOS型半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記抵抗領域のマスク層は、この抵抗領
    域の幅を確定するように選択的に形成されることを特徴
    とする請求項1記載のMOS型半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記抵抗素子のマスク装置は、この抵抗
    領域の確定すべくこの幅だけ離間して平行に形成される
    ことを特徴とする請求項2記載のMOS型半導体装置の
    製造方法。
  4. 【請求項4】 前記マスク層は導電性マスク層であり、
    前記ソース及びドレイン領域の間の前記導電性マスク装
    置は前記MOS型トランジスタのゲート電極であり、前
    記抵抗領域を形成した導電性マスク層は所定バイアス電
    位が付与されていることを特徴とする請求項1〜3記載
    のいずれかのMOS型半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 MOS型トランジスタに流れる電流を抵
    抗素子に供給して電圧変換する電流電圧変換回路を有す
    るMOS型半導体装置であって、半導体基板の一主表面
    に選択的に形成された不純物導入用の導電性マスク層
    と、前記導電性マスク層を用いて不純物を導入すること
    により形成されたソース,ドレイン領域及び前記抵抗素
    子用の抵抗領域とを含み、前記ソース,ドレイン領域間
    の導電性マスク層を前記MOS型トランジスタのゲート
    電極とすることを特徴とするMOS型半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記抵抗領域の導電性マスク層は、この
    抵抗領域の幅を確定するように設けられていることを特
    徴とする請求項5記載のMOS型半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記抵抗領域の導電性マスク層は、この
    抵抗領域の幅を確定すべくこの幅だけ離間して平行に設
    けられていることを特徴とする請求項6記載のMOS型
    半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記抵抗領域の導電性マスク層は所定バ
    イアスが付与されていることを特徴とする請求項5〜7
    記載のいずれかのMOS型半導体装置。
JP3643694A 1994-02-09 1994-02-09 Mos型半導体装置及びその製造方法 Pending JPH07226504A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6195562A (ja) * 1984-10-17 1986-05-14 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
JPH04229647A (ja) * 1990-04-27 1992-08-19 Digital Equip Corp <Dec> 自己整合けい素化合物化mos工法による精密抵抗体の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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