JPS59132644A - 集積化積層容量 - Google Patents

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】 本発明は、高集積化に好適な積層構造容量に関するもの
である。

従来、この種の装置は、第１図に示すように、シリコン
基板１」−に酸化膜を介して形成された−に１部ゲート
２との間の酸化膜容量を用いた構成、あるいは第２図に
示すように、シリコン基板１」ユに酸化膜を介して形成
された２層ゲート、つまり下部ゲート３と」二部ゲート
４との間の酸化膜容量・を用いた構成が用いられていた
が、これらの容量は一層の酸化膜のみで形成されている
ため、大容量を得ようとするとバタン占有面積が大きく
なり、高集積化に適さなかった。なお、図中、Ａ、Ｂ端
子は容量の電極端子である。

本発明は、これらの欠点を解決するため、ＳＩＭＯＸ・
（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ　Ｍｅｔ
ａｌ　０ｘｉｄｅ）技術（シリコン基板中への高濃度の
酸素イオン打込みによる５ｉ０２層の形成技術）を用い
て、８１基板」ユに多層の５ｉ０２層をＳ１層と交互に
形成し、基板に接する最下層の８１０２層を除いて、」
二層の５ｉ０２層を容量として用いることにより、ＬＳ
Ｉ化容量の大幅な高集積化を図るようにしたものである
。

以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例であって、８１基板１１」―
をおおう５ｉ０２膜１２と、その」二の所定領域上に所
定間隔で形成された５ｉ０２層１３．１４．１５とこれ
らの５ｉ０２層間に交互に形成されたＰ−シリコン層１
６．１８とＮ−シリコン層１７と、さらにＰ″′シリコ
ン層１６゜１８の側面に接続されるＰ−シリコン層１９
と最」二層の５ｉ０２層１５」二から延びてＮ−シリコ
ン層１７の側面に接続されるＮ−シリコン層２０とによ
り、本発明の積１層容量は構成されており、ここで、５
ｉ０２層はＳＩＭＯＸ技術により、シリコン層はエピタ
キシャル技術により形成される。以上においては、最下
層の５ｉ０２層１２が素子分離の役割を果し、その上部
に形成された３層の５ｉ０２層１３．１４．１５によっ
て容量が形成されている。しかし、この５ｉ０２層の層
数には制限はなく、多層化する程大容量化ならびに高集
積化が図れるものである。また、容量Ｃは５ｉ０２層の
膜厚をｔｌ、１層当りの面積をＳ、最下層を除いた８１
０２層の層数をｎとすると、Ｃ−ε昨εｏｎＳ／１１で
与えられる。ここで、εＯｘ＋　Ｃ０はそれぞれ５ｉ０
２層の比誘電率、真空中の誘電率である。なお、Ｐ一層
、Ｎ一層の境界面（図中のＣ−Ｄ、　Ｅ−Ｆ、　Ｇ−Ｈ
間）はＰ−−−Ｎ−接合が形成されているため、２１．
２２に示されるＮ型、Ｐ型の取出し電極に常にＰ−Ｎ接
合の逆方向バイアスを印加して用いることにより、電気
的に、これらの電極は分離されていることになる。なお
、２３．２４はＡｔ電極、２５は絶縁膜である。

第４図に第３図に示した本発明による積層容量の製造工
程の概略を示す。

まず、図（ａｌに示すように、８１基板１１中に前述の
ＳＩＭＯＸ技術を用いて、高濃度酸素のイオン注入を行
ない、基板１１中に５１０２層１２を形成する。このと
き、５ｉ０２層１２の表面−１−にはＳ１結晶層２６が
残存するようにする。ついで、図（ｌ〕）に示すように
、Ｓｉ結晶層２６を種として、この上にエピタキシャル
層１６を形成する。その後、図（Ｃ１に示すように、エ
ピタキシャル層１６」ユに前述と同様な高濃度の酸素の
イオン注入とエピタキシャル成長とにより、８１０２層
１３、１４．１５とエピタキシャル層１６．１７．１８
の形成を交互に行なう。なお、エピタキシャル成長の際
に、Ｐ型、Ｎ型の不純物を交互に添加し、Ｐ−シリコン
層１６．１８．　Ｎ−シリコン層１７を形成する。この
場合にも、最上層の８１０２層１５の表面上にはＳ１結
晶層２７が残存する。最」二層の５ｉ０２層１５を形成
した後、図（ｄｉに示すように、最下層の５ｉ０２層１
２のみを残して、」一層のシリコン層と８１０２層の容
量形成部分２８にアイランドエツチングを行ない、素子
部を形成し、その後、全面」〕に」〕部エピタキシャル
層・２９を堆積する。つぎに、エピタキシャル層２９を
図ｔｅｌに示すように、所定部分でエピタキシャル層１
９とエピタキシャル層２０に分割し、一方のエピタキシ
ャル層２０をレジスト層３０でおおい、もう一方のエピ
タキシャル層１９にＰ型不純物をイオン注入シＰ型の上
部エピタキシャル層１９を形成する。同様にして、Ｎ型
の上部エピタキシャル層２０を形成する。最後に、園内
に示すように、Ｎ型」二部エピタキシャル層２０とＰ型
」一部エピタキシャル層１９の電極取出し部分２１．２
２にそれぞれ高濃度のＰ型、Ｎ型の不純物を注入し、絶
縁膜２５を堆積した後、電極取出し部分２］、、　２２
Ｊユの絶縁膜２５に穴あけをし、全面にＡｔ層を堆積し
た」ユ、エツチングによりそれぞれのＡｔ電極２３．２
４を形成すれば、容量素子３１が完成する。

なお、Ｐ型とＮ型の」二部エピタキシャル層１つと２０
は不純物を導入しないエピタキシャル層でも多結晶シリ
コン層でもよい。また、シリコン層の導電型は逆であっ
てもよい。

第５図は第４図に示した本発明による積層容量３１と同
時に最」二層の酸化シリコン層１５」−の」二部エピタ
キシャル層中にＮ型埋込みチャネルＭＯ８）ランジスタ
３２を集積化した一実施例を示す。図に示されているよ
うに、本発明の容量はＭＯＳ　）ランジスタ形成のプロ
セスと同一プロセスで形成することができ、しかも、同
時に形成されたＭＯＳ　）ランジスタは多層の５ｉ０２
層により分離されているため、高耐圧化も可能である。

第６図にＳＩＭＯＸ技術によりシリコン基板中に形成さ
れた酸化シリコン層の膜厚ｔ１と酸素注入におけるドー
ズ量ＮｏＸの関係を示す。同図から、ｔｉ　＝　１００
０　Ａを得るためには、ＮＯｘ−０，５Ｘ　１．０１８
ｃｍ　”が必要であることを示しており、ｔｌが小さい
程、ＮＯｘも比例して小さくすることができるので、酸
素のイオン注入に要する時間が短時間で、大容量の素子
を作ることが可能である。

なお、第３図〜第５図においては、ＳＩＭＯＸ技術によ
り形成した８１０２層に挾まれたシリコン層はエピタキ
シャル層として説明したが、高電圧のイオン注入装置を
用いて、酸素イオンあるいはＰ型（ボロン等）、Ｎ型（
リン等）の不純物イオンの加速電圧を高電圧から低電圧
にかけて段階的に制御することにより、エピタキシャル
層なしで、シリコン基板中に同時に８１０２層およびＰ
型、Ｎ型の不純物層を形成することも可能である。

以」−説明したように、本発明は集積デバイスであるＳ
ＣＦフィルタ、ｏｐアンプ、ＡＩ）−ＤＡ変換器等にお
いて、大容量、高集積化に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の集積化容量の説明図、第３図は
本発明による集積化積層容量の一実施例の断面図、第４
図は第３図に示した積層容量の製造工程説明図、第５図
は本発明による積層容量と同時にＮ型埋込みチャネルＭ
Ｏ８）ランジスタを混載した場合の実施例を示す図、第
６図はシリコン基板に酸素をイオン注入した時に形成さ
れる酸化シリコン層の膜厚ｔ１と酸素ドーズ量ＮＯｘの
関係を示す図である。 図において、 】１・・・シリコン基板 １２．１３．１．４．１５・・・５１０２層１６、１８
・・Ｐ−シリコン層 １７・・・Ｎ−シリコン層１９・・・Ｐ−シリコン層２
０・・・Ｎ−シリコン層　　２１・・・Ｎ″−取出し電
極２２・・・Ｐ″−取出し電極　　２３．２４・・・Ａ
ｔ電極２５・・・絶縁層　　　　　　２６．２７・・・
シリコン結晶層２８・・・容量形成部分 ２９・・・」二部エピタキシャル層 ３０・・・レジスト層 特許出願人　日本電信電話公社 代理人弁理士　中村純之助 １’５四 ｉ ヤ６　図 １ｉｔド゛−ス“量　　ＮＯＸ　　　　（Ｘ１０）Ｉｃ
ｍ　−り手続補正書（自発） 昭和５８年３月３日 特許庁長官　殿 事件の表示　　昭和５８年特許願第６７１、発明の名称
　　集積化積層容量 補正をする者 事件との関係　　　　　　特許出願人 代理人 補正の対象　　明細書の発明の詳細な説明の欄。 に訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　シリコン基板」二に形成された酸化シリコン
   層の所定領域」−に第１導電型の第１のシリコン層、酸
   化シリコン層、第２導電型の第１のシリコン層、酸化シ
   リコン層の順に少なくとも２層の前記第１のシリコン層
   が積層されており、最上層の前記酸化シリコン層上には
   第２のシリコン層が形成されており、さらに、前記第１
   のシリコン層が偶数層であるときは、前記第１導電型の
   第１のシリコン層と前記第２のシリコン層が第３のシリ
   コン層に、前記第２導電型の第１のシリコン層が第４の
   シリコン層に接続され、前記第１のシリコン層が奇数層
   であるときは、前記第１導電型の第１のシリコン層が前
   記第３のシリコン層に、前記第２導電型の第１のシリコ
   ン層と前記第２のシリコン層が前記第４のシリコン層に
   接続されており、前記第３と第４のシリコン層が二端子
   の電極となっている構造を有することを特徴とする集積
   化積層容量。 （２、特許請求の範囲第１項記載の集積化積層容量にお
   いて、前記酸化シリコン層は前記シリコン基板および前
   記第１のシリコン層中への高濃度の酸素のイオン注入に
   より形成されたものであり、前記第１のシリコン層は前
   記イオン注入によって形成された酸化シリコン膜の表面
   上に残存するシリコン結晶層を種として形成された不純
   物添加エピタキシャル層であることを特徴とする集積化
   積層容量。 （３）特許請求の範囲第１項記載の集積化積層容量にお
   いて、前記酸化シリコン層はシリコン基板への高濃度の
   酸素のイオン注入により、前記第１導電型と第２導電型
   の第１のシリコン層はそれぞれ前記シリコン基板中への
   第１導電型と第２導電型の不純物のイオン注入により形
   成されたものであることを特徴とする集積化積層容量。 （４）特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載
   の集積化積層容量において、前記第２．第３、第４のシ
   リコン層はそれぞれが接続される前記第１のシリコン層
   と同一導電型のエピタキシャル層であるか、不純物を含
   まないエピタキシャル層であるか、もしくは多結晶シリ
   コン層であることを特徴とする集積化積層容量。