JPH07249742A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH07249742A
JPH07249742A JP4254394A JP4254394A JPH07249742A JP H07249742 A JPH07249742 A JP H07249742A JP 4254394 A JP4254394 A JP 4254394A JP 4254394 A JP4254394 A JP 4254394A JP H07249742 A JPH07249742 A JP H07249742A
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JP
Japan
Prior art keywords
mis
diode
capacitance value
mis diode
lower electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP4254394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Yamamoto
明広 山本
Chiaki Kudo
千秋 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP4254394A priority Critical patent/JPH07249742A/en
Publication of JPH07249742A publication Critical patent/JPH07249742A/en
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Abstract

PURPOSE:To lower the applying voltage dependency of capacitance within a specific range of applying voltage. CONSTITUTION:An MIS diode D1 comprises a lower electrode 14a, an insulating film 15a, and an upper electrode 16a of polysilicon whereas an MIS diode D2 comprises a lower electrode 14b, an insulating film 15b, and an upper electrode 16b. These two MIS diodes D1, D2 have identical structure and isolated electrically by means of N diffusion layers 12a, 12b and field oxide 13. The MIS diodes D1, D2 have different areas with the ratio of area being set at 10:1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はある印加電圧の範囲内に
おいて容量値の印加電圧依存性を低減させる半導体装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device which reduces the dependency of a capacitance value on an applied voltage within a certain applied voltage range.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、MISダイオードを有する半導体
装置はアナログ回路を構成するために広く用いられてい
る。アナログ回路中では比精度の高いMISダイオード
が求められており、MISダイオードの容量値の印加電
圧依存性を低減させることが望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices having MIS diodes have been widely used to form analog circuits. There is a demand for a MIS diode having a high ratio accuracy in an analog circuit, and it is desired to reduce the applied voltage dependency of the capacitance value of the MIS diode.

【0003】以下図面を参照しながら、上記半導体装置
の一例について説明する。図3は従来の半導体装置の断
面構成を示すものである。図3において、1はP型シリ
コンからなる半導体基板、2は半導体基板1中に形成さ
れたN-拡散層、3は半導体基板1上に形成されたフィ
ールド酸化膜、4はN-拡散層2中に形成されたN+拡散
層からなる下部電極、5は下部電極4上に形成された酸
化膜からなる絶縁膜、6は絶縁膜5上に形成されたポリ
シリコンからなる上部電極、7は上部電極6に接続する
配線、8は下部電極4に接続する配線である。N+拡散
層からなる下部電極4と絶縁膜5とポリシリコンからな
る上部電極6よりMISダイオードが形成されている。
また、このMISダイオードはN-拡散層2とフィール
ド酸化膜3により他素子と電気的に分離されている。
An example of the above semiconductor device will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 shows a cross-sectional structure of a conventional semiconductor device. In FIG. 3, 1 is a semiconductor substrate made of P-type silicon, 2 is an N diffusion layer formed in the semiconductor substrate 1, 3 is a field oxide film formed on the semiconductor substrate 1, and 4 is an N diffusion layer 2. A lower electrode made of an N + diffusion layer formed therein, 5 is an insulating film made of an oxide film formed on the lower electrode 4, 6 is an upper electrode made of polysilicon formed on the insulating film 5, and 7 is Wiring connected to the upper electrode 6 and wiring 8 connected to the lower electrode 4. A MIS diode is formed by a lower electrode 4 made of an N + diffusion layer, an insulating film 5 and an upper electrode 6 made of polysilicon.
The MIS diode is electrically isolated from other elements by the N diffusion layer 2 and the field oxide film 3.

【0004】以上のように構成された半導体装置につい
て、以下その動作について説明する。MISダイオード
の両電極、すなわち下部電極4と上部電極6に直流バイ
アス電圧を印加すると電荷が蓄積される。たとえば、配
線7を通じて直流電圧Vgを印加し、同時に配線8を通
じて直流電圧Vsを印加すると、MISダイオードに印
加される電圧Vg−Vsと容量値Cの関係は図4のよう
になる。
The operation of the semiconductor device configured as described above will be described below. When a DC bias voltage is applied to both electrodes of the MIS diode, that is, the lower electrode 4 and the upper electrode 6, charges are accumulated. For example, when the DC voltage Vg is applied through the wiring 7 and the DC voltage Vs is simultaneously applied through the wiring 8, the relationship between the voltage Vg-Vs applied to the MIS diode and the capacitance value C is as shown in FIG.

【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
の構成では、図4からわかるように印加電圧Vg−Vs
が減少するに従い、容量値Cが低下している。つまり容
量値Cが印加電圧Vg−Vsにより変化するという問題
点を有していた。特に半導体装置の実使用電圧2〜4V
程度を印加電圧範囲とすると、3Vを中心として±1V
印加電圧が変化した場合、容量値が0.43%変化す
る。
However, in the above-mentioned conventional configuration, as can be seen from FIG. 4, the applied voltage Vg-Vs
The capacitance value C decreases as the value of C decreases. That is, there is a problem that the capacitance value C changes depending on the applied voltage Vg-Vs. In particular, the actual operating voltage of the semiconductor device is 2 to 4V
± V with 3V as the center when the applied voltage range is approx.
When the applied voltage changes, the capacitance value changes 0.43%.

【0006】本発明は上記問題点に鑑み、ある印加電圧
の範囲内において、容量値の印加電圧依存性を低減させ
た半導体装置を提供するものである。
In view of the above problems, the present invention provides a semiconductor device in which the dependency of the capacitance value on the applied voltage is reduced within a certain applied voltage range.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の半導体装置は、一対の容量値の異なるMI
Sダイオードと前記一対のMISダイオードを逆並列に
接続する配線とを備えたものである。
In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention has a pair of MIs having different capacitance values.
The S diode and the wiring for connecting the pair of MIS diodes in anti-parallel are provided.

【0008】[0008]

【作用】本発明は上記した構成によって、ある印加電圧
範囲において容量値の大きいMISダイオードの容量値
増加を容量値の小さいMISダイオードの容量値減少で
打ち消しあうように並列接続しているため、容量値の印
加電圧依存性を低減させることができる。
According to the present invention, since the MIS diodes having a large capacitance value in a certain applied voltage range are connected in parallel so as to cancel each other out by the reduction in the capacitance value of the MIS diodes having a small capacitance value, the capacitance is increased. It is possible to reduce the applied voltage dependency of the value.

【0009】[0009]

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1(a)は本発明の実施例における半導
体装置の断面構成を示すものである。
FIG. 1A shows a sectional structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【0011】図1(a)において、11はP型シリコン
からなる半導体基板、12a、12bは半導体基板11
中に形成されたN-拡散層、13は半導体基板11上に
形成されたフィールド酸化膜、14aはN-拡散層12
a中に形成されたN+拡散層からなる下部電極、14b
はN-拡散層12b中に形成されたN+拡散層からなる下
部電極、15aは下部電極14a上に形成された酸化膜
からなる絶縁膜、15bはN+拡散層14b上に形成さ
れた酸化膜からなる絶縁膜、16aは絶縁膜15a上に
形成されたポリシリコンからなる上部電極、16bは絶
縁膜15b上に形成されたポリシリコンからなる上部電
極、17aは上部電極16aとN-拡散層12bを接続
する配線、17bは電極16bとN-拡散層12aを接
続する配線である。N+拡散層からなる下部電極14a
と絶縁膜15aとポリシリコンからなる上部電極16a
とからMISダイオードD1が構成され、N+拡散層か
らなる下部電極14bと絶縁膜15bと上部電極16b
とからMISダイオードD2が構成される。MISダイ
オードD1は従来の技術で示したMISダイオードと同
様の構成を有するMISダイオードである。MISダイ
オードD1とMISダイオードD2はN-拡散層12
a、12b、フィールド酸化膜13によりお互いのMI
Sダイオードと、その他の素子から電気的に分離されて
いる。MISダイオードD1とMISダイオードD2は
面積が異なっており、その面積比は10:1である。配
線17aによりMISダイオードD1の上部電極16a
とMISダイオードD2の下部電極14bが同電位とな
る。配線17bによりMISダイオードD2の上部電極
16bとMISダイオードD1の下部電極14aが同電
位となる。
In FIG. 1A, 11 is a semiconductor substrate made of P-type silicon, and 12a and 12b are semiconductor substrates 11.
N diffusion layer formed therein, 13 is a field oxide film formed on the semiconductor substrate 11, and 14 a is N diffusion layer 12
a lower electrode consisting of an N + diffusion layer formed in a, 14b
Is a lower electrode made of an N + diffusion layer formed in the N diffusion layer 12b, 15a is an insulating film made of an oxide film formed on the lower electrode 14a, and 15b is an oxidation film formed on the N + diffusion layer 14b. An insulating film made of a film, 16a is an upper electrode made of polysilicon formed on the insulating film 15a, 16b is an upper electrode made of polysilicon formed on the insulating film 15b, and 17a is an upper electrode 16a and an N diffusion layer. A wire connecting 12b and a wire 17b connecting the electrode 16b and the N diffusion layer 12a. Lower electrode 14a made of N + diffusion layer
And an upper electrode 16a made of insulating film 15a and polysilicon
The MIS diode D1 is composed of the lower electrode 14b, the lower electrode 14b made of an N + diffusion layer, the insulating film 15b and the upper electrode 16b.
And MIS diode D2. The MIS diode D1 is a MIS diode having the same configuration as the MIS diode shown in the conventional technique. The MIS diode D1 and the MIS diode D2 are N diffusion layers 12
a, 12b and field oxide film 13 cause mutual MI
It is electrically separated from the S diode and other elements. The MIS diode D1 and the MIS diode D2 have different areas, and the area ratio is 10: 1. The upper electrode 16a of the MIS diode D1 is formed by the wiring 17a.
And the lower electrode 14b of the MIS diode D2 have the same potential. The wiring 17b causes the upper electrode 16b of the MIS diode D2 and the lower electrode 14a of the MIS diode D1 to have the same potential.

【0012】図1(b)は図1(a)に示す半導体装置
の等価回路である。図1(b)においてMISダイオー
ドD1の上部電極とMISダイオードD2の下部電極が
同電位、MISダイオードD1の下部電極とMISダイ
オードD2の上部電極が同電位となるように配線17
a、17bが配置されている。MISダイオードD1と
D2の面積比が10:1であることからMISダイオー
ドの容量値も10:1となる。以上のように構成された
半導体装置について、以下図1(a),(b)および図
2(a)〜(c)を用いてその動作を説明する。
FIG. 1B is an equivalent circuit of the semiconductor device shown in FIG. In FIG. 1B, the wiring 17 is formed so that the upper electrode of the MIS diode D1 and the lower electrode of the MIS diode D2 have the same potential, and the lower electrode of the MIS diode D1 and the upper electrode of the MIS diode D2 have the same potential.
a and 17b are arranged. Since the area ratio of the MIS diodes D1 and D2 is 10: 1, the capacitance value of the MIS diode is also 10: 1. The operation of the semiconductor device configured as described above will be described below with reference to FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A to 2C.

【0013】下部電極14a,14bを構成するN+
散層の表面近傍の不純物濃度がともに1×1019cm-3
度で、絶縁膜15a,15bを構成する酸化膜の膜厚が
10nm、上部電極16a,16bを構成するポリシリ
コンの抵抗が3〜5Ωとする。その場合、MISダイオ
ードD1の容量値C1のVg−Vs依存性は図2(a)
のようになる。同様にMISダイオードD2の容量値C
2のVg−Vs依存性は図2(b)のようになる。この
特性を有するMISダイオードD1とMISダイオード
D2が配線17a,17bにより並列に接続されている
構成上、図2(a)の容量値の印加電圧依存性と図2
(b)の容量値の印加電圧依存性を重ね合わせた図2
(c)に示すような容量値CのVg−Vs依存性が得ら
れる。たとえば印加電圧Vg−Vsが3Vを中心として
±1V変化した場合、容量値は0.15%変化する。こ
れは従来例に比べて明らかに容量値の変動が低減されて
いる。
The impurity concentration in the vicinity of the surface of the N + diffusion layer forming the lower electrodes 14a and 14b is about 1 × 10 19 cm -3 , and the thickness of the oxide film forming the insulating films 15a and 15b is 10 nm. The resistance of the polysilicon forming the electrodes 16a and 16b is 3 to 5Ω. In that case, the dependency of the capacitance value C1 of the MIS diode D1 on Vg-Vs is shown in FIG.
become that way. Similarly, the capacitance value C of the MIS diode D2
The Vg-Vs dependency of 2 is as shown in FIG. Since the MIS diode D1 and the MIS diode D2 having this characteristic are connected in parallel by the wirings 17a and 17b, the dependency of the capacitance value of FIG.
FIG. 2 in which the dependency of the capacitance value on the applied voltage in FIG.
Vg-Vs dependence of the capacitance value C as shown in (c) is obtained. For example, when the applied voltage Vg-Vs changes ± 1 V centering on 3 V, the capacitance value changes by 0.15%. This clearly reduces the fluctuation of the capacitance value as compared with the conventional example.

【0014】以上のように本実施例によれば、 一対の
容量値の異なるMISダイオードと、前記一対のMIS
ダイオードを逆並列に接続する配線とを設けることによ
り、ある印加電圧範囲内においてMISダイオードの容
量値の印加電圧依存性を低減することができる。
As described above, according to this embodiment, a pair of MIS diodes having different capacitance values and the pair of MISs.
By providing the wiring that connects the diodes in antiparallel, it is possible to reduce the applied voltage dependency of the capacitance value of the MIS diode within a certain applied voltage range.

【0015】その効果について、従来例との比較を表1
に示す。
Regarding the effect, a comparison with the conventional example is shown in Table 1.
Shown in.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明は、一対の容量値の異なるMIS
ダイオードと、前記一対のMISダイオードを逆並列に
接続する配線とを設けることにより、ある印加電圧の範
囲において容量値の電圧依存性を低減することができ
る。
According to the present invention, a pair of MISs having different capacitance values are provided.
By providing the diode and the wiring that connects the pair of MIS diodes in antiparallel, it is possible to reduce the voltage dependency of the capacitance value in a certain applied voltage range.

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

【図1】(a)は本発明の一実施例における半導体装置
の断面図(b)はその等価回路図
FIG. 1A is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an equivalent circuit diagram thereof.

【図2】(a)〜(c)は図1に示した実施例の容量値
の印加電圧依存性を示す図
2A to 2C are diagrams showing the applied voltage dependency of the capacitance value of the embodiment shown in FIG.

【図3】従来の半導体装置の断面図FIG. 3 is a sectional view of a conventional semiconductor device.

【図4】図3に示した半導体装置の容量値の印加電圧依
存性を示す図
FIG. 4 is a diagram showing applied voltage dependency of a capacitance value of the semiconductor device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 N-拡散層 3 フィールド酸化膜 4 下部電極 5 絶縁膜 6 上部電極 7 配線 8 配線 11 半導体基板 12a N-拡散層 12b N-拡散層 13 フィールド酸化膜 14a 下部電極 14b 下部電極 15a 絶縁膜 15b 絶縁膜 16a 上部電極 16b 上部電極 17a 配線 17b 配線 D1,D2 MISダイオード1 Semiconductor Substrate 2 N - Diffusion Layer 3 Field Oxide Film 4 Lower Electrode 5 Insulating Film 6 Upper Electrode 7 Wiring 8 Wiring 11 Semiconductor Substrate 12a N - Diffusion Layer 12b N - Diffusion Layer 13 Field Oxide Film 14a Lower Electrode 14b Lower Electrode 15a Insulation Film 15b Insulating film 16a Upper electrode 16b Upper electrode 17a Wiring 17b Wiring D1, D2 MIS diode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/861 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 29/861

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の容量値の異なるMISダイオード
と、前記一対のMISダイオードを逆並列に接続する配
線とを備えたことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising: a pair of MIS diodes having different capacitance values; and a wiring for connecting the pair of MIS diodes in anti-parallel.
JP4254394A 1994-03-14 1994-03-14 Semiconductor device Pending JPH07249742A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4254394A JPH07249742A (en) 1994-03-14 1994-03-14 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4254394A JPH07249742A (en) 1994-03-14 1994-03-14 Semiconductor device

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001177059A (en) * 1999-11-12 2001-06-29 Motorola Inc Linear capacitor structure in cmos process
JP2011228522A (en) * 2010-04-21 2011-11-10 Toshiba Corp Nonvolatile memory device

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