JPS60206059A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS60206059A JPS60206059A JP6076384A JP6076384A JPS60206059A JP S60206059 A JPS60206059 A JP S60206059A JP 6076384 A JP6076384 A JP 6076384A JP 6076384 A JP6076384 A JP 6076384A JP S60206059 A JPS60206059 A JP S60206059A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/92—Capacitors having potential barriers
- H01L29/94—Metal-insulator-semiconductors, e.g. MOS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は半導体装置がその半導体基板にモス形コンデ
ンサを備えたものに関し、特にバイポーラLSIに使用
されるものである。
ンサを備えたものに関し、特にバイポーラLSIに使用
されるものである。
従来、例えばバイポー? LSI l=カップリングコ
ンデンサが集積形成されたもののコンデンサ部分を第1
図に示す。図において、(1)はシリコン基板で、その
上面(;形成された窒化シリコンの絶縁被膜(2)に順
次積層して形成されたアルミニウムの電極層(3a)、
CVD法によって形成された窒化シリコンの絶縁被膜(
4)、アルミニウムの電極層(3b)で構成されていた
。
ンデンサが集積形成されたもののコンデンサ部分を第1
図に示す。図において、(1)はシリコン基板で、その
上面(;形成された窒化シリコンの絶縁被膜(2)に順
次積層して形成されたアルミニウムの電極層(3a)、
CVD法によって形成された窒化シリコンの絶縁被膜(
4)、アルミニウムの電極層(3b)で構成されていた
。
バイポーラLSIの集積度を上げるためには、キャパシ
タンスを変化させずにコンデンサの外形を縮小する必要
がある。従って、上記従来の構造のコンデンサを小型化
するには絶縁被膜の膜厚を小にする必要があるが、CV
D法によって形成される窒化シリコン膜は膜厚が200
0A以下になるとピンホール等の発生によるコンデンサ
の初期ショートが多発し、歩留が低下し実用的でない。
タンスを変化させずにコンデンサの外形を縮小する必要
がある。従って、上記従来の構造のコンデンサを小型化
するには絶縁被膜の膜厚を小にする必要があるが、CV
D法によって形成される窒化シリコン膜は膜厚が200
0A以下になるとピンホール等の発生によるコンデンサ
の初期ショートが多発し、歩留が低下し実用的でない。
ピンホール?=関しては半導体基板を熱酸化させた酸化
膜が有利である。ただし、このコンデンサを段間のカッ
プリングコンデンサとして用いる場合、バイアス電圧に
よらず一定のキャパシタンスである必要があシ、空乏層
の伸びが極めて少い高濃度ドープ層が用いられる。この
ような領域を酸化して得られる酸化膜は一般に絶縁耐圧
が低い。これは次の理由C二よる。すなわち、高濃度の
ドープ層には少なからず欠陥が存在し、Na、重金属等
によりデコレートされている場合が多い。このような部
分を酸化膜中に取込むと、酸化膜のある特定な部分に電
界集中が生じ、平均印加電界強度が低い場合でも絶縁破
壊が発生するためである。
膜が有利である。ただし、このコンデンサを段間のカッ
プリングコンデンサとして用いる場合、バイアス電圧に
よらず一定のキャパシタンスである必要があシ、空乏層
の伸びが極めて少い高濃度ドープ層が用いられる。この
ような領域を酸化して得られる酸化膜は一般に絶縁耐圧
が低い。これは次の理由C二よる。すなわち、高濃度の
ドープ層には少なからず欠陥が存在し、Na、重金属等
によりデコレートされている場合が多い。このような部
分を酸化膜中に取込むと、酸化膜のある特定な部分に電
界集中が生じ、平均印加電界強度が低い場合でも絶縁破
壊が発生するためである。
上記欠点を互いC打消すためにMNOS (MetaA
Nitride 0xide )構造も考えられるが、
これはSiN、5i02界面に発生するイメージ・チャ
ージの影響で、例えば59MHz程度の超高周波領域で
はQが低下し、充分な特性を得ることが困難である。
Nitride 0xide )構造も考えられるが、
これはSiN、5i02界面に発生するイメージ・チャ
ージの影響で、例えば59MHz程度の超高周波領域で
はQが低下し、充分な特性を得ることが困難である。
この発明は上記従来の問題点r:鑑み、半導体装置の半
導体基板(二形成されたコンデンサを備える半導体装置
におけるコンデンサの小型化をはかる構造を提供する。
導体基板(二形成されたコンデンサを備える半導体装置
におけるコンデンサの小型化をはかる構造を提供する。
この発明C二かかる半導体装置におけるコンデンサは、
半導体基板の表層に形成された不純物濃度が5xlOc
m 以上の高濃度ドープ層と、この高濃度ドープ層の表
面に形成された絶縁被膜と、前記絶縁被膜上に被着され
た電極層と、前記高濃度ドーグ層の周辺部に形成された
ゲッタ領域とを具備したことを特徴とする。
半導体基板の表層に形成された不純物濃度が5xlOc
m 以上の高濃度ドープ層と、この高濃度ドープ層の表
面に形成された絶縁被膜と、前記絶縁被膜上に被着され
た電極層と、前記高濃度ドーグ層の周辺部に形成された
ゲッタ領域とを具備したことを特徴とする。
従って、絶縁被膜はシリコンの熱酸化によって形成され
るので、このコンデンサを形成する部分のシリコン基板
はバイアス電圧によるキャパシタンス変化をなくすため
、−例として5X10 cm 以上のドーピングが施さ
れている。しかし、一般に高濃度に不純物ドープのなさ
れた基板の熱酸化膜は耐圧特性が劣り、コンデンサとし
て充分な耐圧特性が得られないので、この発明ではコン
デンサ周辺部にイオン打込したゲッタ領域を施すことに
より耐圧特性劣化の原因となる基板結晶欠陥の発生レベ
ル全抑え、基板中に存在する重金属等の不純物をゲッタ
することC二より充分な耐圧特性を有するコンデンサを
得る。
るので、このコンデンサを形成する部分のシリコン基板
はバイアス電圧によるキャパシタンス変化をなくすため
、−例として5X10 cm 以上のドーピングが施さ
れている。しかし、一般に高濃度に不純物ドープのなさ
れた基板の熱酸化膜は耐圧特性が劣り、コンデンサとし
て充分な耐圧特性が得られないので、この発明ではコン
デンサ周辺部にイオン打込したゲッタ領域を施すことに
より耐圧特性劣化の原因となる基板結晶欠陥の発生レベ
ル全抑え、基板中に存在する重金属等の不純物をゲッタ
することC二より充分な耐圧特性を有するコンデンサを
得る。
次に、この発明を1実施例につき図面を参照して詳細に
説明する。この発明にかかるコンデンサは高濃度、例え
ば5刈Ocm 以上の濃度にシリコン基板をドープした
ドープ層上に形成される。これによりDCバイアスが変
化しても基板中に伸びる空乏層厚ははとんど変化せず、
実用上キャパシタンスの変化は無視できる。
説明する。この発明にかかるコンデンサは高濃度、例え
ば5刈Ocm 以上の濃度にシリコン基板をドープした
ドープ層上に形成される。これによりDCバイアスが変
化しても基板中に伸びる空乏層厚ははとんど変化せず、
実用上キャパシタンスの変化は無視できる。
そこで、この発明にかかるコンデンサを製造工程に従っ
て第2図以降について説明する。
て第2図以降について説明する。
まず、コンデンサを形成するためのシリコン基板(1)
全用意する。この基板(1)はN導電型で不純物濃度は
一般の10 cm 程度のものの1主面側にリンを拡散
して5X10 an 以上の濃度の高濃度ドーグ層住1
)t−形成する(第2図)。
全用意する。この基板(1)はN導電型で不純物濃度は
一般の10 cm 程度のものの1主面側にリンを拡散
して5X10 an 以上の濃度の高濃度ドーグ層住1
)t−形成する(第2図)。
ところで、一般に高濃度ドープ層は結晶欠陥を含み、こ
れら結晶欠陥が重金属等によってデコレートされ、さら
にこの上部に形成される熱酸化膜に取込まれることによ
り熱酸化膜(絶縁被膜)の耐圧特性を著しく劣化させる
。これに対しこの発明ではコンデンサg二形成される部
分の周辺にイオン注入を施してイオン注入層(12a)
’に形成する(第3図)。上記イオン注入は一例とし
てカーボンを180KeV テ1xto”cm −”以
上注入T ル。
れら結晶欠陥が重金属等によってデコレートされ、さら
にこの上部に形成される熱酸化膜に取込まれることによ
り熱酸化膜(絶縁被膜)の耐圧特性を著しく劣化させる
。これに対しこの発明ではコンデンサg二形成される部
分の周辺にイオン注入を施してイオン注入層(12a)
’に形成する(第3図)。上記イオン注入は一例とし
てカーボンを180KeV テ1xto”cm −”以
上注入T ル。
ついで、N2雰囲気において、1100℃で60分間の
熱処理を施してゲッタ能を備えるゲッタリング領域@が
形成される。(第4図)。このゲッタリング領域はカー
ボンが基板内の酸素等の析出核となり、高濃度ドープ層
C二対しては含まれる重金属等をゲッタするとともに、
のちの熱酸化膜形成工程等で導入されるナトリウム等を
もゲッタする。さらに、上記熱処理により、高濃度ドー
プ層のごく表層にあるドーパントがアウトディフユーズ
してドーピング量が低減するので、コンデンサの耐圧特
性には良い影響をおよほす。
熱処理を施してゲッタ能を備えるゲッタリング領域@が
形成される。(第4図)。このゲッタリング領域はカー
ボンが基板内の酸素等の析出核となり、高濃度ドープ層
C二対しては含まれる重金属等をゲッタするとともに、
のちの熱酸化膜形成工程等で導入されるナトリウム等を
もゲッタする。さらに、上記熱処理により、高濃度ドー
プ層のごく表層にあるドーパントがアウトディフユーズ
してドーピング量が低減するので、コンデンサの耐圧特
性には良い影響をおよほす。
次に、熱酸化を施しコンデンサ絶縁被膜(13を形成す
る(第5図)。この酸化膜の膜厚は薄い方がコンデンサ
の面積も縮小できる。現在500A厚程度の絶縁被膜を
用いているが、より薄くすることも可能でおる。
る(第5図)。この酸化膜の膜厚は薄い方がコンデンサ
の面積も縮小できる。現在500A厚程度の絶縁被膜を
用いているが、より薄くすることも可能でおる。
次(=、電極層(14を形成する(第6図)。この電極
層はアルミニウムでよく、全面に蒸着後、エツチングを
施して所足パターンの電極に形成する。
層はアルミニウムでよく、全面に蒸着後、エツチングを
施して所足パターンの電極に形成する。
この発明によれば、従来CVD法によって厚さ200O
Aの絶縁被膜を用いていたコンデンサ(:比べ面積ヲ1
/4に縮小させることができた。特にバイポーラLSI
ではそのチップの面積についてコンデンサの占める割合
が大きいので、この面積の低減によってチップの全面積
の約201縮小が達成されるという顕著な効果がある。
Aの絶縁被膜を用いていたコンデンサ(:比べ面積ヲ1
/4に縮小させることができた。特にバイポーラLSI
ではそのチップの面積についてコンデンサの占める割合
が大きいので、この面積の低減によってチップの全面積
の約201縮小が達成されるという顕著な効果がある。
次に、インク2ゲツタリングを行なうことによって耐圧
特性を向上させることができた。上記耐圧特性はコンデ
ンサに印加する平均印加電界を変えて発生する不良数に
よって判足し、従来の構造のコンデンサにつき第7図に
示し、本発明(二よるコンデンサにつき第8図に示した
。そして両図を比較することによって本発明の効果が明
確になった。
特性を向上させることができた。上記耐圧特性はコンデ
ンサに印加する平均印加電界を変えて発生する不良数に
よって判足し、従来の構造のコンデンサにつき第7図に
示し、本発明(二よるコンデンサにつき第8図に示した
。そして両図を比較することによって本発明の効果が明
確になった。
さらに、本発明はゲッタリングサイトヲコンテンサのド
ーピング領域内に形成しているが、これはドーピング領
域外に離隔して形成した場合よりも安定であり、かつ効
果が顕著である。これは高濃度ドープ領域自体がある程
度ゲッタ能を有するため、この領域とインプラによって
形成されたゲッタリングサイトとの間の比較的低いドー
ピングレベルの領域の不純物等をゲッタし、高濃度ドー
プ領域の不純物に対しては充分なゲッタ効果を及はさな
いためである。
ーピング領域内に形成しているが、これはドーピング領
域外に離隔して形成した場合よりも安定であり、かつ効
果が顕著である。これは高濃度ドープ領域自体がある程
度ゲッタ能を有するため、この領域とインプラによって
形成されたゲッタリングサイトとの間の比較的低いドー
ピングレベルの領域の不純物等をゲッタし、高濃度ドー
プ領域の不純物に対しては充分なゲッタ効果を及はさな
いためである。
第1図は従来のコンデンサの断面図、第2図ないし第6
図はこの発明のコンデンサの製造工程を示すいずれも断
面図、第7図は従来の構造のコンデンサの耐圧特性を示
す線図、第8図はこの発明(二かかるコンデンサの耐圧
特性を示す線図である。 1 半導体基板(シリコン基板) 11 高濃度ドーグ層 12 ゲッタリング領域(ゲッタリングサイト)13
絶縁被膜(熱酸化膜) 14 電極層 第 1 図 第 2 図 第 3 図 第4図 第5図 !? 第 6 図 第7図
図はこの発明のコンデンサの製造工程を示すいずれも断
面図、第7図は従来の構造のコンデンサの耐圧特性を示
す線図、第8図はこの発明(二かかるコンデンサの耐圧
特性を示す線図である。 1 半導体基板(シリコン基板) 11 高濃度ドーグ層 12 ゲッタリング領域(ゲッタリングサイト)13
絶縁被膜(熱酸化膜) 14 電極層 第 1 図 第 2 図 第 3 図 第4図 第5図 !? 第 6 図 第7図
Claims (1)
- 能動素子とこの能動素子が形成された半導体基板の一部
に集積して形成されるコンデンサを偏見た半導体装置に
おけるコンデンサが、半導体基板の表層に形成された不
純物濃度が5X10 eln 以上の高濃度ドープ領域
と、前記高濃度ドープ層の表面に形成された絶縁被膜と
、前記絶縁被膜上に被着された電極層と、前記高濃度ド
ープ層の周辺部に形成されたゲッタリング領域とを具備
してなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6076384A JPS60206059A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6076384A JPS60206059A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60206059A true JPS60206059A (ja) | 1985-10-17 |
Family
ID=13151637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6076384A Pending JPS60206059A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60206059A (ja) |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP6076384A patent/JPS60206059A/ja active Pending
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