JPS58222574A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPS58222574A
JPS58222574A JP57103799A JP10379982A JPS58222574A JP S58222574 A JPS58222574 A JP S58222574A JP 57103799 A JP57103799 A JP 57103799A JP 10379982 A JP10379982 A JP 10379982A JP S58222574 A JPS58222574 A JP S58222574A
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JP
Japan
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resistance region
polycrystalline silicon
conductivity type
semiconductor device
polysilicon
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JP57103799A
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Inventor
Hiroshi Matsui
宏 松井
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、パッド部(外部端子取出し領域)と内部回
路間に静電破壊対策用保護抵抗を有する半導体装置およ
びその製造方法に関するものである。
半導体装置たとえば最も基本的なMO8型集積回路に適
用される静電破壊対策用保護回路を第1図に示す。この
図に示すように、保護回路はX z4ツド端子(パッド
部)PTと内部トランジスタQ1のダート間に接続され
る保護抵抗Rと、内部トランジスタQ1のダートと接地
間に接続される保護トランジスタQ2よシ構成される。
この保護回路のうち、保護抵抗RVi、通常拡散層また
は多結晶シリコン層で形成される。
第2図は、保護抵抗を拡散層3で形成した場合を示す。
第3図は、保護抵抗を多結晶シリコン層6で形成した場
合を示す。なお、第2図および第3図において、1はシ
リコーン基板、2はフィールド5iOz膜、4は中間絶
縁膜、5は保護抵抗の電極となるAt配線層である。
しかるに、保護抵抗を第2図に示した拡散層3で形成す
る場合には次のような欠点がある。すなわち、V−LS
Iになるに従って接合深さは浅くなる。たとえば、64
にダイナミックRAMレベルの3μプロセスで0.4〜
0.6μ、256にダイナミックRAMの2μプロセス
で0.2〜0.4μ程度となる。したがって、■接合の
曲率が小さくなるので電界集中が起シ易い、■接合部の
断面積が狭くなるので、接合耐圧以上の電圧が加わった
場合に電流集中が起る、■第2図の丸印で示したA部刊
近で発生する熱により配線NI5のAtが拡散層3に入
シ込むことで導電A’スフが形成されて接合破壊が起シ
易くなる欠点がある。
一方、保護抵抗を第3図に示した多結晶シリコン層6で
形成する場合には、V−LSIになるにつれてその膜厚
が薄くなる(たとえば3μレベルで0.4〜0.5μ、
2μレベルで0.2〜0.4μ)ことIcより、シート
抵抗値が高くなって、単位面積当りの発熱量が大きくな
るので、多結晶シリコン#6の溶断による断線が起き易
くなる欠点がある。
また、フィールドSin意膜2t/薄くなっていくので
(たとえtf:3μレベルで0.5〜0.7μ、2μレ
ベルで0.3〜0.5μ)、第3図の丸印で示したA部
付近で生じる多結晶シリコン層6とシリコン基板1との
絶縁破壊パス8が起き易くなる欠点がある。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、従来の欠点
をすべて解決できる半導体装置およびその製造方法を提
供することを目的とする。
以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第4図および第5図はこの発明の第1の実施例を示し、
第4図は半導体装置の断面図、第5図はその装置の製造
方法を工程順に示す断面図である。
これらの図においては、保護抵抗と内部トランゾスタが
同一のシリコン基板上に形成されている。
リコン基板11の表面には、保護抵抗および内部トラン
ジスタを形成する領域を除いて選択的にフィールド51
03膜(絶縁膜)12が形成されている。
シリコン基板11の内部トランジスタを形成する領域に
おしては、表面に、グー) 510x膜15およびケ゛
−ト多結晶シリコン膜16bが積層して形成される。さ
らに、シリコン基板11の表面部内にはソース部拡散I
I 18 aおよびドレイン部拡散層18bが形成され
る。一方、シリコン基板11の保護抵抗(通常300〜
1000Ω)を形成する領域におりでは、表面部内に、
N型の拡散層(拡散抵抗領域)17が形成される。さら
に、この拡散層170表面に配置して多結晶シリコン層
(ポリシリコン抵抗領域)16aが形成される。この場
合、多結晶シリコン層16aはN型の不純物を含んでい
る。また、両端部(多結晶シリコン層16aの両端S)
は、フィールド8102膜12上に延在している。以上
のような構造体の全表面には中間絶縁膜13が形成され
る。ただし、多結晶シリコンN 16 aの両端側上お
よびダータ多結晶シリコン層16b上においては、中間
絶縁膜13にコンタク、ト孔が開けられる。そして、こ
のコンタクト孔を介して多結晶シリコンN 16 aの
両端側およびケ9−ト多結晶シリコン層16b[接続さ
レルように、第1および第2の電極としてのAt配線層
14a、14bが形成される。ここで、At配fIM層
14bは、多結晶シリコン層16aの一端側とダート多
結晶シリコン層16bとを接続するように形成されてい
る。
以上の説明から明らかなように、第4図に示す半導体装
置においては、保護抵抗の全領域が、多結晶シリコン層
16aと拡散層17の2層で形成されている。
次に、上記半導体装置の製造方法を第5図を参照して説
明する。なお、以下の説明は、第4図の半導体装置をV
−LSIとして製造した場合を例にとり行う。
tjg 5 図(A) iオイテ、11uP(10リ 
1o15−程度の単結晶シリコン基板であり、まず、こ
のシリコン基板11の、全表面にフィールドS i O
x膜(杷鍬膜)12を帆6μ厚に形成する。
次に1保護抵抗形成領域および内部トランジスタ形成領
域のフィールドSiO2膜12を選択エッチ。
ングによシ除去して、シリコン基板11の表面を露出さ
せる1、しかる後、シリコン基板11の全露出表面にグ
ー)SiOx膜(400X)15を形成した後、保護抵
抗形成領域のグー) 5i02膜15を選択的に除去し
て、グー) 5iOi膜15を内部トランジスタ形成領
域にのみ残す。(第5図の)参照)次に、以上の工程で
得られた構造体の全表面に、リンネ細物10  cm 
 を含有する多結晶シリコン膜(ドープドポリシリコン
膜)16を0.4μ厚に形成する。(第5図(C)参照
) 次に、多結晶シリ出ン膜16の選択エツチングを行って
、多結晶シリコン膜16を所定部分にのみ残す。すなわ
ち、多結晶シリコン膜16は、保護抵抗形成領域のシリ
コン基板11露出表面に、両端部がフィールドS’i 
os膜12上に延在する多結晶シリコン層(ポリシリコ
ン抵抗領域)16aとして、また内部トランジスタ形成
領域のダート5i(h膜15上所定部分にケ゛−ト多結
晶シリコン層16bとしてのみ残される。(第5図(D
)参照)次に、以上の工程で得られた構造体を1000
℃で30分程度熱処理を行う。これにより、多結晶シリ
コン層16a直下のシリコン基板11表面部内に、多結
晶シリコン層isaからの不純物拡散によってN型の拡
散層(拡散抵抗領域)17(Xjは1.0μ)を形成す
る。この時、内部トランジスタ形成領域においては、ダ
ート多結晶シリコン層16bからのシリコン基板11に
対する不純物拡散がグー)Sing膜15により防止さ
れるので、拡散層は形成されない。(第5図(E)参照
)次に、通常の方法でAsのイオンイングランチージョ
ンを行う。このイオンインプランテーションを行うと、
内部トランジスタ形成領域においては、ダート多結晶シ
リコン層16bの側方に延びたグー) 5iOz膜15
の部分を通してA8がシリコン基板11内に打込まれる
ので、そのシリコン基板110表面部内にソース部拡散
層18aおよびドレイン部拡散層18bが浅く形成され
る。この時、保護抵抗形成領域においては、多結晶シリ
コン層16 mがあるので、Asがシリコン基板11(
拡散層17)に入らない。しかる後、ダート5in2膜
15の不要部分(ダート多結晶シリコン層16bの側方
に延びた部分)を除去する。(第5図(F)参照) 次に、以上の工程で得られた構造体の全表面に、PSG
膜などの中間絶縁膜13を形成する(第5図(G)参照
)。そして、その中間絶縁膜13に、多結晶シリコン層
16aの両端側上およびダート多結晶シリ32層16b
上においてコンタクト孔19を形成する(第5図(H)
参照)。しかる後、Atの全面蒸着およびパターニング
を行うことによシ、前記コンタクト孔19を介して多結
晶シリコン層16aの両端側およびダート多結晶シリコ
ン層16bに接続される、第1および第2の電極として
のAt配線層14a、14bを形成する(第5図(I)
参照) 以上の説明から明らかなように、第1の実施例では、内
部トランジスタのソース部拡散Ni 18 aおよびド
レイン部拡散層18bがイオンイングランチージョンに
より形成された拡散層であるので非常に浅いのに比べて
、保護抵抗用の拡散層17は、多結晶シリコン層16a
からのN型不純物の熱拡散で形成されるので、接合深さ
を深くすることができる。このため、従来の浅い拡散層
で形成する方法の欠点であった電界集中、電流集中が緩
和され、かつ発熱反応によるAtO入υ込みに原因する
コンタクト部付近の導電パスによる接合破壊が起りにく
くなる利点がある。
また、保護抵抗を、多結晶シリコン/ii 16 aと
、それに直接接する拡散層1702層で形成しているの
で、従来方法の多結晶シリコン層だけで形成する方法の
欠点であった電流集中による溶断やフィールドSi0g
膜の絶縁破壊が起シにぐくなる利点がある。
サラに、内部トランジ。スタのソース部およびドレイン
部拡散層とは独立に保護抵抗を形成するので、その抵抗
値の設定がし易くなる利点もある。
なお、上記第1の実施例では、N型不純物(リンネ軸物
)を含む状態で多結晶シリコン膜16を形成したが、他
の方法として、まず不純物を含まない多結晶シリコン膜
16を形成した後、その多結晶シリコン膜16にN型不
純物を熱拡散またはイオン注入によシ含ませるようにし
てもよい。
また、上記第1の実施例では、保護抵抗を形成する多結
晶シリコンItJ16aと内部トランジスタのダート多
結晶シリコン層16bとを同一の多結晶シリコン膜16
から形成したが、異なる多結晶シリコン層で形成しても
よい。そのようにした場合を、この発明の第2の実施例
として第6図を用いて説明する。
第2の実施例においては、まず、第5図(A)ないしく
D)の工程と同様の工程を進める。ただし、ここでは、
多結晶シリコン膜16の選択エツチングを行う際、保護
抵抗の多結晶シリコン層16aとなる部分までエツチン
グ除去する。その結果、第6図(A)に示す状態が得ら
れる。
次に、ダート多結晶シリコン7ii16bの不要部分を
除去した後、A8のイオンインブラン、チージョンを行
うことにより、内部トランジスタ形成領域のシリコン基
板11表面部内にソース部拡散層18aおよびドレイ・
ン部拡散層18bを形成する。
この時、この方法においては、保護抵抗形成領域のシリ
コン基板11表面部内にも、イオンインプランテーショ
ンによる浅いN型の拡散層17′が形成される。しかる
後、保護抵抗形成領域の表面および内部トランジスタ形
成領域の表面に第2)I″−) Sin!膜20.21
を形成する。(第6図(B)参照) 次に、保護抵抗形成領域の第2グー)SiOz膜20全
20的に除去した後、その領域のシリコン基板11の表
面(拡散wi17’の表面)に、リンネ鈍物を含有する
多結晶シリコン層16a’t−形成する。(第6図(C
)参照) 次に、第1の実施例と同様に熱処理を行うことにより、
多結晶シリコンl1916a直下のシリコン基板11表
面部内に第1の実施例と同様にしてN型の深い拡散層(
拡散抵抗領域)17を形成する。
その後は、第1の実施例と同一の工程(第5図(G) 
7にいしくI))を進め、半導体装置を完成させる。
このような第2の実施例も基本的には第1の実施例と同
一であり、第1の実施例と同一の利点を得ることができ
る。
以上の第1および第2の実施例による半導体装置は、第
4図で示されるように、保護抵抗の全領域が、多結晶シ
リコン層16aと深い拡散Ni17の2NI構造で形成
される。しかし、たとえば静電破壊を起すのはパッド端
子側の領域付近に限られるから、このパッド端子側の領
域のみ前記2層構造としてもよい。
第7図(保護抵抗形成部のみを示す)は、保護抵抗のパ
ッド端子側の領域のみを前記2層構造としたこの発明の
第3の実施例を示しており、保護抵抗の内部トランジス
タ側の領域は、第6図(B)の工程で得られる通常の浅
い拡散層17′で形成されている。なお、この浅い拡散
層17′の表面には、?’ −) 5to2膜を得るた
めに形成された5ins膜15が残されている。
以上詳述したように1この発明では、静電破壊対策用保
護抵抗の全領域または一部領域を、ポリシリコン抵抗領
域とそれに接する拡散抵抗領域で形成する。しかも、ポ
リシリコン抵抗領域からの不純物拡散により、拡散抵抗
領域を深い接合で形成する。したがって、電界集中や電
流集中などの従来の欠点が緩和されたり起りにくくなる
ものであジ、この効果は、半導体装置がV−LSIであ
る場合に大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は静電破壊対策用保障回路を示す回路図、第2図
は上記保護回路の保護抵抗を拡散層で形成した場合を示
す断面図、第3図は保護抵抗を多結晶シリコン層で形成
した場合を示す断面図、第4図および第5図はこの発明
の半導体装置およびその製造方法の第1の実施例を示し
、第4図は装置の断面図、第5図は製造方法を工程順に
示す断面図、第6図はこの発明の第2の実施例を示し、
製造方法を工程順に示す断面図、第7図はこの発明の第
3の実施例を示し、装置の断面図である。 PT・・・パッド端子、R・・・保護抵抗、11・・・
単結晶シリコン基板、12・・・フィールド5i(h膜
、14a。 14b・・・A/=配線層、16・・・多結晶シリコン
膜、16a・・・多結晶シリコン層、17・・・拡散層
。 特許出願人  沖電気工業株式会社 手続補正書 昭和58年5月20日 特許庁長官若杉和犬 殿 1、事件の表示 昭和57年 特許 願第 103799  号2、発明
の名称 半導体装置およびその製造方法 3、補正をする者 事件との関係     特 許  出願人(029)沖
電気工業株式会社 4、代理人 5、補正命令の日付、昭和  隼  月  日(自発)
6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 、7.補正の内容

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 fi+パッド部と内部回路間に静電破壊対策用保護抵抗
    を有する半導体装置において、表面に選択的に絶縁膜を
    有する一導電型の単結晶シリコン基板と、このシリコン
    基板の表面部内に形成された保護抵抗用の逆導電型の拡
    散抵抗領域と、この拡散抵抗領域の表面に配置された保
    護抵抗用のポリシリコン抵抗領域と、このポリシリコン
    抵抗領域の両端側よシ取出された第1および第2の電極
    とを具備してなる半導体装置。 (2)−導電型の単結晶シリコン基板がP型シリコン、
    逆導電型の拡散抵抗領域がN型拡散領域であり、かつポ
    リシリコン抵抗領域がN型の不純物を含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 (3)パッド部と内部回路間に静電破壊対策用保護抵抗
    を有する半導体装置の製造方法において、−導電型の単
    結晶シリコン基板の表面に絶縁膜を形成する工程と、こ
    の絶縁膜の所定領域を除去して前胆シリコン基板の表面
    を露出させる工程と、これらの工程で得られた構造体の
    表面に、逆導電型の不純物を會むポリシリコン膜を形成
    する工程と、このポリシリコン膜を選択的に除去するこ
    とによシ、残存ポリシリコン膜からなる保護抵抗用のポ
    リシリコン抵抗領域を前記シリコン基板の紐出表面に形
    成する工程と、以上の工程で得られた構造体を熱処理し
    て前記ポリシリコン抵抗領域下の前記シリコン基□板表
    面部内に保護抵抗用の逆導電型の拡散抵抗領域を形成す
    る工程と、前記ポリシリコン抵抗領域の両端側から取出
    される第1および第2の電極を形成する工程とを具備し
    てなる半導体装置の製造方法。 (4)逆導電型不純物を含むポリシリコン膜がドープド
    Iリシリコンであることを特徴とする特許請求の範囲第
    3項記載の半導体装置の製造方法。 (5)逆導電型不純物を含むポリシリコン膜が、ポリシ
    リコン膜に逆導電型の不純物を熱拡散またはイオン注入
    することによシ形成されることを特徴とする特許請求の
    範囲第3項記載の半導体装置の製造方法。
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