JPS5927100B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5927100B2
JPS5927100B2 JP53135598A JP13559878A JPS5927100B2 JP S5927100 B2 JPS5927100 B2 JP S5927100B2 JP 53135598 A JP53135598 A JP 53135598A JP 13559878 A JP13559878 A JP 13559878A JP S5927100 B2 JPS5927100 B2 JP S5927100B2
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JP
Japan
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gate
polycrystalline silicon
resistance
gate electrode
transistor
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JP53135598A
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JPS5490981A (en
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孝 平尾
隆志 大曾根
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/20Resistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0688Integrated circuits having a three-dimensional layout

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、多結晶シ
リコン抵抗およびシリコンゲートMOS電界効果トラン
ジスタ等を有する半導体装置の製造方法に係るものであ
る。
従来MOS集積回路において周知のように、インバータ
回路の負荷部としては、第3図に示すように、MOSト
ランジヌタのゲートGをドレインDに接続することによ
つて構成されてきた。
この場合、電源電圧VDDとしては通常−12Vあるい
は−24Vの高電圧を印加しなければならず、このため
、高速動作化、あるいは他のバイポーラトランジスタ回
路とを直結が難しかつた。これを改善するため昨今E/
D7j式MOS型インバータ回路ICが関発され製品化
されているが、なお一層の低電源電圧と、消費電力の低
減を要望される用途に対して十分ではなかつた。本発明
は、シリコンゲート方式のMOSトランジスタと負荷抵
抗となる抵抗層を形成するに際し、MOSトランジスタ
のゲート電極およびソース、ドレイン領域を形成したの
ち、多結晶シリコンヘのイオン注入法を用いて、MOS
トランジスタと所望の負荷抵抗とを制御性良く一体形成
するものである。
以下本発明に係る半導体装置の製造方法をその実施例を
示す第1図および第2図を参考に説明する。
1はN型シリコン基板(面指数100)でその上に約8
000λのフィールド酸化膜2を形成し(第1図a)、
次にドライバーとなるシリコンゲートMOSトランジス
タとなるべき領域をフィールド酸化膜2にフォトエッチ
ング法で孔3をあけ(第1図b)、次にこの孔3の部分
にゲート酸化膜4をdryO、中で、約100OA形成
する(第1図c)。
引続き、シリコンゲートMOSトランジスタのゲート電
極及びその負荷抵抗となる多結晶シリコン膜5を約40
00入形成し(第1図d)、拡散マスク用熱酸化膜ある
いはCVD酸化膜6を形成する(第1図e)。しかる後
、負荷領域となる多結晶シリコン膜上のシリコン酸化膜
6のみを残し他は弗酸で除去する(第1図f)。次にド
ライバー部シリコンMOSトランジスタのゲート酸化膜
4上および負荷部の多結晶シリコン膜5のみを残して他
の多結晶シリコン膜を除去し(第1図g)、さらにソー
スおよびドレインの拡散窓7,7′を形成する(第1図
h)。しかる後、通常のシリコンゲートカ式と同じよう
にソーヌドレイン領域および多結晶シリコン膜5への不
純物を矢印Xのように導入する(第1図f)。この工程
により、基板1およびゲート電極となるシリコン膜5全
域に不純物を導入し第1図1から明らかなように比較的
高濃度のソース,ドレイン領域8,8′ならびにMOS
トランジスタのゲート電極5′,さらに抵抗のリード部
5〃を形成する。そしてその後11B+を50Ke程度
の加速エネルギーで101410ns/d程度矢印のご
とく酸化膜6′を通して注入し、酸化膜6′下の多結晶
シリコン膜にボロンを導入し、9000Cで10分程度
アニールすることにより、酸化膜6′下の多結晶シリコ
ン膜5に高抵抗の抵抗層9が形成され(第1図j)、多
結晶シリコン膜5よりなる抵抗層9を負荷とするシリコ
ンゲートカ式インバータ回路を構成する半導体素子が非
常に容易に製造できる。
尚、第2図は第1図に示す方法で製造したシリコンゲー
トMOSトランジスタと多結晶シリコン抵抗とよりなる
インバータ回路図である。ところで、インバータ回路は
シフトレジスタ,フリツプフロツプを構成する回路とし
て一つの半導体装置内に複数個用いられるのが普通であ
る。
近年半導体装置は高集積化の要求が大きく、その要求を
満たすため半導体装置内に形成されるインバータ回路等
の各回路の占有面積を少なくすることが必要である。イ
ンバータ回路は低消費電力を目的としてE/D力式MO
S型の代りに抵抗を負荷力式MOS型を用いることが考
えられる。しかし、インバータ回路において用いられる
負荷には高抵抗が要求されるので、単結晶よりなる半導
体基板を用いて負荷抵抗を作つたとしても、シート抵抗
が最高数KΩ/口以下で、抵抗形成に大きな占有面積を
必要とする。本発明は、絶縁膜上の多結晶シリコンにイ
オン注入法を用いて不純物を導入することにより抵抗層
を形成しており、たとえば100KΩ/?以上の高シー
ト抵抗を制御性良く実現することができ、占有面積が小
さく寄生容量も小さな抵抗を形成することが可能となり
、占有面積が小さく高密度化に適し、高速動作、低電圧
動作にすぐれたインバータ回路を作製できる。
また、第1図に於ては、MOS電界効果トランジスタの
ゲート電極と負荷抵抗ならびにこの負荷抵抗のリード領
域も多結晶シリコンとすることができ構造が簡単となり
、さらにゲート電極と負荷抵抗のリード領域を同一工程
で製造出来る。
さらに、第1図の力法で形成される半導体装置の抵抗部
分は、ソース.ドレイン領域の形成と同時に拡散される
低抵抗の多結晶シリフン膜よりなるりード部を有してお
り、この低抵抗の多結晶シリコン膜に金属電極を形成す
れば、抵抗層に直接金属電極を形成した場合に比べてオ
ーミツク性に優れており、電圧−電流特性が直線的な抵
抗体が得られる。又、第1図によれば、抵抗層,リード
部,MOSトランジヌタのゲート電極が多結晶シリコン
膜よりなつており、これらの電気的接続も容易である。
さらに、第1図の力法から明らかなごとく、本発明では
、基板上に密着形成されたゲート絶縁膜上に密着したゲ
ート電極となる多結晶シリコン膜全域に不純物を導入し
ていわゆるトランジスタのゲート電極を形成したのち、
抵抗層への不純物のイオン注入を行つており、高濃度な
低抵抗ゲート電極の形成と、低濃度で高抵抗を必要とす
るイオン注入による抵抗層の形成とを別に行つており、
トランジヌタの電極全体と高シート抵抗の抵抗層形成の
ための不純物導入制御を独立して行うことができ、トラ
ンジスタの電極ならびに抵抗層としてそれぞれ所望のも
のを制御性良く得ることができる。
そして、ゲート電極全体に均一に不純物が導入されてお
り、MOSトランジスタの閾値電圧の変動等の不都合も
生じない。さらに、本発明では、ゲート電極、ソース,
ドレイン領域を形成したのちにイオン注入抵抗を形成す
るため、ゲート,ソース,ドレイン形成用の熱処理の影
響を受けることなく、抵抗層に対して抵抗値の制御に最
適な熱処理条件を行うことができ、制御性良くバラツキ
の少ない高抵抗を実現することが可能となる。このこと
は、トランジスタ,高抵抗の一体化された半導体装置の
製造にとつて好都合である。なお、第1図において、導
電型は逆にしてもよいことはいうまでもない。以上のよ
うに、本発明は、MOSトランジヌタのゲート,ソース
,ドレイン領域を形成したのち半導体基板上の多結晶シ
リコン膜にイオン注入法を用いて不純物を導入すること
により抵抗層を形成するため、制御性の良いイオン注入
で、高シート抵抗を制御性良く得ることができ、低電圧
で動作し消費電力が低くかつ高速動作する微小なインバ
ータ回路等を含む半導体装置を得ることができるととも
に、MOSトランジスタの特性に影響を与えることなく
、MOSトランジスタ,高抵抗を制御性良く容易に一体
形成することができ、高性能,高密度な半導体装置の製
造に大きな工業的価値を有するものである。
【図面の簡単な説明】 第1図a−Jは本発明の力法を説明する工程図、第2図
は本発明の力法で得た半導体素子の回路図、第3図は従
来の半導体素子の回路図である。 1・・・・・・N型シリコン基板、2・・・・・・シリ
コン酸化膜、3・・・・・・フオトエツチングによる子
L4・・・・・・ゲート酸化膜、5・・・・・・多結晶
シリコン膜、5′・・・・・・ゲート電極、9・・・・
・・抵抗層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 シリコンゲート方式のMOSトランジスタと負荷抵
    抗となる抵抗層を有する半導体装置の製造方法において
    、半導体基板上に密着して形成されたゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜に密着して形成されたゲート電極とな
    る第1の多結晶シリコン膜の表面全域および前記半導体
    基板の一部に選択的に不純物を導入して前記トランジス
    タのゲート電極およびソース、ドレイン領域を形成した
    のち、前記半導体基板上の絶縁膜上に形成された第2の
    多結晶シリコン膜の少くとも一部にイオン注入法を用い
    て不純物を導入し、前記抵抗層を形成することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
JP53135598A 1978-11-01 1978-11-01 半導体装置 Expired JPS5927100B2 (ja)

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JP53135598A JPS5927100B2 (ja) 1978-11-01 1978-11-01 半導体装置

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JP6217272A Division JPS5710578B2 (ja) 1972-06-20 1972-06-20

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JPS5490981A JPS5490981A (en) 1979-07-19
JPS5927100B2 true JPS5927100B2 (ja) 1984-07-03

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5628775Y2 (ja) * 1972-03-29 1981-07-08

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JPS5490981A (en) 1979-07-19

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