JPH10163421A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH10163421A
JPH10163421A JP8320365A JP32036596A JPH10163421A JP H10163421 A JPH10163421 A JP H10163421A JP 8320365 A JP8320365 A JP 8320365A JP 32036596 A JP32036596 A JP 32036596A JP H10163421 A JPH10163421 A JP H10163421A
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JP
Japan
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region
well region
conductivity type
type
integrated circuit
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JP8320365A
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English (en)
Inventor
Shuichi Kikuchi
修一 菊地
Tsutomu Fujino
勉 藤野
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソース電位(VSS)との間に低不純物濃度
のウェル領域を具備することにより、容量素子と他の回
路素子との容量結合を抑制する。 【解決手段】 N型の基板10上にP型のウェル領域1
1とN型のウェル領域12を形成する。N型ウェル領域
12の表面にゲート電極14、ソース・ドレイン領域1
3、N型の拡散領域15を形成し、ゲート酸化膜16を
誘電体として容量素子を形成する。P型のウェル領域1
1にはソース電位(VSS)を印加する。ゲート電極1
4を一方の端子Aとし、ソース・ドレイン領域13とN
型の拡散領域12とを他方の端子Bとする。N型ウェル
領域12とP型ウェル領域11とが低濃度PN接合とな
るので、他方の端子Bとソース電位(VSS)間の寄生
容量を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MIS型容量素子
を組み込んだときの他の回路素子との容量結合を抑制し
た半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】CMOS集積回路に組み込まれるオペア
ンプ回路などでは、その位相補償用途などに容量素子が
組み込まれることが多い。この容量素子は比較的値が小
さいことからシリコン窒化膜を用いたような特別な素子
ではなく、MOS素子と構造を同じにするMOS型の容
量素子が多用されている。
【0003】Nチャンネル型MOS構造を用いた容量素
子の構成を図6に示す。P型の半導体基板1の表面にゲ
ート電極2とN+型ソース・ドレイン領域3を形成し、
ゲート電極2を一方の端子A、ソース・ドレイン領域3
を短絡して他方の端子Bとし、端子A、Bを各々図7
(A)に示すようにオペアンプ回路4に接続したもので
ある。なお、ゲート電極2の直下のチャンネル部分には
イオン注入によりN型の領域5が形成されており、これ
は他方の端子Bを構成するために、デプレッション型の
MOS素子を形成するときの反転電圧(Vt)調整用の
イオン注入工程を用いて形成したものである。素子特性
にもよるが概ね1E18cm−3程度の不純物濃度を示
す。
【0004】この素子の等価回路は図7(B)に示した
ようになる。即ち、ゲート電極2下のゲート酸化膜を誘
電体膜とする容量Coxに対して、N型のソース・ドレイ
ン領域3とP型基板1とのPN接合が形成する寄生容量
CN+、およびN型の領域5とP型基板1とのPN接合が
形成する寄生容量Conが接続され、これらの寄生容量が
基板1に印加されたソース電位(VSS)に接続された
形になる。単位面積当たりの容量値は固定であるので、
所望の容量値を得るためにはゲート電極2の面積を拡大
することで得ている。従って、ソース・ドレイン領域3
の面積に比べてゲート電極2の面積は相当大となる。ま
た、ソース・ドレイン領域3よりは小さいとはいえ、N
型の領域5も比較的高い不純物濃度を示し、しかも不純
物濃度勾配が急峻で拡散深さが浅いことから、寄生容量
全体で見るとN型の領域5の寄生容量Conの方が大きく
て支配的となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように他方の端子Bと基板1とが寄生容量Con、CN+で
容量結合していると、他方の端子Bの電位によってP型
基板1の電位(VSS)を変動させることがある。一
方、オペアンプ回路4を構成するNチャンネル型MOS
トランジスタの中にはソースが基板電位(VSS)に接
続されたソース接地型の素子が必ずといって良いほど存
在する。故に上記の電位変動が素子の動作点を変動さ
せ、オペアンプのノイズ発生の原因になるという欠点が
あった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
の課題に鑑み成されたもので、容量素子の他方の端子と
なる拡散領域と基板との間に低濃度のウェル領域を設け
ることにより、容量結合の度合いを減少し、もってノイ
ズの原因となる基板電位の変動を抑制したものである。
【0007】本発明によれば、低濃度のウェル領域を具
備することにより、寄生容量が基板とウェル領域との低
濃度PN接合にななるので、寄生容量の値を低減でき
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の第1
の実施の形態を示す断面図である。同図において、10
はN型のシリコン半導体基板、11は基板10表面に形
成したP型のウェル領域、12はP型のウェル領域11
の表面に形成したN型のウェル領域、13はN型のウェ
ル領域12の表面に形成したN+型のソース・ドレイン
領域、14はポリシリコンゲート電極、15ゲート電極
14下部のチャンネル部に形成したN型の拡散領域、1
6はゲート酸化膜、17は素子分離用のLOCOS酸化
膜である。
【0009】N型半導体基板10は1E15cm−3程
度の不純物濃度を有し、その表面に5E12cm−2程
度のドーズ量でボロンをイオン注入・熱拡散することで
P型のウェル領域11が形成され、同じく2E12cm
−2程度のドーズ量でリンをイオン注入・熱拡散する事
でN型のウェル領域12が形成されている。容量は、ゲ
ート電極14下のゲート酸化膜16を誘電体としてゲー
ト電極14とN型の拡散領域15とが対向電極になって
構成され、図示せぬ電極配線によってゲート電極14が
一方の端子Aに、ソース・ドレイン領域13が短絡され
て他方の端子Bに各々導出される。同じくP型ウェル領
域12には図示せぬ電極配線によってソース電位(VS
S)が印加され、N型基板10にはドレイン電位(VD
D)が印加される。N型ウェル領域12は導電型が同じ
であることからソース・ドレイン領域13と等電位にな
る。N型のウェル領域12は、望ましくはソース・ドレ
イン領域13を全て囲むように、LOCOS酸化膜17
の下部にまで延長する。P型のウェル領域11は、N型
のウェル領域12とN型基板10とを電気的に分離する
ように更に外側まで拡張する。
【0010】斯かる構成の等価回路は、基本的に図7
(B)の回路と同じであり、寄生容量CN+、Conに代わ
ってN型ウェル領域12とP型ウェル領域11とのPN
接合による寄生容量Cwellが、他方の端子Bとソース電
位(VSS)との間に接続されることになる。N型の拡
散領域15が、比較的高い不純物濃度と急峻な濃度勾配
を持つのに対して、N型のウェル領域12の不純物濃度
はこれより小さく、しかも濃度勾配が緩やかであるの
で、空乏層が大きく広がり、その寄生容量Cwellを小さ
くできる。面積的には従来より多少大きくなるが、Nウ
ェル領域12はソース・ドレイン領域13の端から(L
OCOS酸化膜17の端から)3〜4μ程度拡張してい
れば足りるので、その値を逆に大きくする程の作用はな
い。また、N+ソース・ドレイン領域13とP型ウェル
領域11との間にもN型ウェル領域12を形成すること
により、高濃度接合を完全に解消して一層の寄生容量低
減の効果がある。
【0011】以下に上記半導体装置の製造方法を説明す
る。本発明の構造は、ウェル領域を具備するようなCM
OS集積回路に、何ら製造工程を付加することなく実施
できるものである。先ず図2(A)を参照して、N型の
シリコン半導体基板10を準備し、その表面にホトレジ
ストマスクを形成し、上方から加速電圧80KeV、ド
ーズ量5E12cm−2程度の条件でボロンをイオン注
入し、上記レジストマスクを除去後、基板10全体を1
200℃、3〜4時間熱処理することで拡散深さ4〜5
μのP型のウェル領域11を形成する。なお、容量素子
のP型ウェル領域11と、能動素子としてのNチャンネ
ル型MOSトランジスタを形成するためのP型ウェル領
域20とは、互いに境を接しないように個々に分離・独
立したパターンで形成する。互いに分離することによ
り、容量素子とNチャンネル型MOS素子との容量結合
を一層低減できる。
【0012】次いで図2(B)に示すように、基板10
上にホトレジストマスクを形成し、上方から加速電圧1
50KeV、ドーズ量4E12cm−2程度の条件でリ
ンをイオン注入する。容量素子を形成する部分ではP型
ウェル領域11に重ねて、能動素子としてのMOSトラ
ンジスタを構成する部分ではN型基板10の表面にイオ
ン注入する。また、容量素子のN型ウェル領域12と、
Pチャンネル型MOSトランジスタを形成するためのN
型ウェル領域21とは、互いに境を接しないように個々
に分離・独立したパターンで形成する。
【0013】次いで図3(A)に示すように、選択酸化
用のシリコン窒化膜を形成し、反転防止用のチャンネル
インプラ等を行った後、1000℃、数時間の酸化熱処
理により基板10表面を選択酸化してLOCOS酸化膜
17を形成する。この処理で、N型のウェル領域12は
拡散深さ1.5μ程度に形成される。選択酸化に用いた
シリコン窒化膜を除去後、LOCOS酸化膜17で囲ま
れた活性領域表面の酸化膜を除去し、再度熱酸化して膜
厚400Å程度の清浄なゲート酸化膜16を形成する。
そして図3(B)に示すように、基板10表面にホトレ
ジストマスクを形成し、上方から加速電圧100Ke
V、ドーズ量5E13cm−2程度の条件でリンをイオ
ン注入することにより、デプレッション型Nチャンネル
MOS素子のN型拡散層22と、容量素子のN型拡散層
15を形成する。
【0014】次いで図4に示すように、ポリシリコン層
の堆積とリンドープ・ホトエッチングによりゲート電極
14、23を形成し、ゲート電極23をマスクとするボ
ロンのイオン注入によりPチャンネル型MOS素子のソ
ース・ドレイン領域24を形成し、同じくゲート電極1
4、23をマスクとするボロンのイオン注入により容量
素子のソース・ドレイン領域13とPチャンネル型MO
S素子のソース・ドレイン領域24を形成する。
【0015】このように、P型ウェル領域11、N型ウ
ェル領域12を具備するMOS型集積回路であれば、何
の付加工程を要することなく実施できる。図5は本発明
の第2の実施の形態を示す断面図である。先の形態と異
なるのはP型の基板30を用いている点であり、この場
合はP型の基板30が先の形態のP型ウェル領域11に
相当する様な構成となる。同じくN型のウェル領域12
を具備することによって寄生容量Cwellを大幅に低減す
ることができる。
【0016】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によれば、
デプレッション調整用のN型の拡散領域15よりは低不
純物濃度で濃度勾配が緩やかなN型のウェル領域12を
具備することにより、対ソース電位(VSS)との容量
結合の度合いを大幅に低減できる利点を有する。これに
より、例えばオペアンプ回路の位相補償用途に使われた
場合のノイズ源となる従来の不具合を抑制し、オペアン
プ回路の雑音指数など、その特性を改善できる利点を有
する。
【0017】また、ウェル領域を具備するようなCMO
S型集積回路であれば、何の付加工程を要することなく
実施が可能であるという利点をも有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するための断
面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態を説明するための断
面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態を説明するための断
面図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態を説明するための断
面図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態を説明するための断
面図である。
【図6】従来例を説明するための断面図である。
【図7】従来例を説明するための回路図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体領域の上に形成したゲ
    ート電極を一方の端子とし、 ゲート電極の両脇に形成した逆導電型のソース・ドレイ
    ン領域とゲート電極下のチャンネル部分に形成した逆導
    電型の領域を他方の端子として構成した容量素子であっ
    て、 前記チャンネル部分に形成した逆導電型の領域と前記一
    導電型半導体領域との間に、前記逆導電型の領域より低
    不純物濃度の逆導電型のウェル領域を形成したことを特
    徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記一導電型の半導体領域が、一導電型
    の基板であることを特徴とする請求項1記載の半導体集
    積回路。
  3. 【請求項3】 前記一導電型の半導体領域が、逆導電型
    の基板表面に形成した一導電型のウェル領域であるであ
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 前記チャンネル部の逆導電型の領域が、
    デプレッション型素子を構成するためのチャンネルイオ
    ン注入により形成したことを特徴とする請求項1記載の
    半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 前記逆導電型のウェル領域が他の回路素
    子のウェル領域とは分離独立していることを特徴とする
    請求項1記載の半導体集積回路。
  6. 【請求項6】 前記逆導電型のウェル領域を前記ソース
    ・ドレイン領域を包むようにその端部より外側へ拡張し
    たことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
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