[发明专利]电容器件、半导体装置和电子设备

说明书

技术领域

本公开涉及电容器件，更具体地，涉及由金属绝缘体半导体（MIS）结构构造的电容器件。另外，本公开涉及结合电容器件的半导体装置以及包括半导体装置的电子设备。

背景技术

MOS电容器件可以普通的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺生产，其已经被提出作为结合在半导体装置中的电容器件（见日本特开2008-288576号公报、特开2005-197396号公报和特开2002-158331号公报）。MOS电容器件可以普通的CMOS工艺生产，因此可与相同基板上的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）集成而不增加制造成本。

图26示出了日本特开2008-288576号公报中描述的典型MOS电容器件100的示意性构造。如图26所示，MOS电容器件100包括p型半导体基板102和提供在半导体基板102中的n型阱区103。此外，电容器件100包括两个扩散层104，其每一个包括提供在阱区103中的n+杂质层和提供在半导体基板102上的栅极电极105。

扩散层104提供在栅极电极105的侧面，通常在形成栅极电极105后以栅极电极105作为掩模通过自对准方式的离子注入形成。栅极电极105提供在半导体基板102上，并且例如由掺杂有n型杂质的多晶硅形成，栅极电极105和半导体基板102之间具有栅极氧化膜106。

在这样的MOS电容器件100中，第一电极107连接到栅极电极105，并且第二电极108连接到扩散层104，从而所希望的电压施加在栅极电极105和扩散层104之间。这导致形成电容，主要包括栅极电容以及阱区103和半导体基板102之间的结电容。

图27示出了图26所示的MOS电容器件100的C-V特性。在图27中，横轴表示施加在栅极电极105和扩散层104之间的偏压（V），并且纵轴表示电容（C）。应注意，图27示出了扩散层104设定为0V时电容的变化。

如图27所示，MOS电容器件100的电容随着施加到栅极电极105的电压的变化而变化。这样，MOS电容器件100的电容高度依赖于施加在栅极电极105和扩散层104之间的偏压。因此，难于将典型的MOS电容器件应用到要求具有绝对精确电容值的电路。

日本特开2005-197396号公报（JP-A-2005-197396）提出了一种互补MOS电容器件，其包括并联连接的提供在n型阱中的MOS电容器件（在下文，称为n型电容器件）和提供在p型阱中的MOS电容器件（在下文，称为p型电容器件）。在JP-A-2005-197396中，互补MOS电容器件用作提供在基板中的MOS电容器件以便减小电容值的偏置依赖性（bias dependence）。

然而，在CMOS-LSI的普通制造工艺中，并不是n型电容器件和p型电容器件均必须调整为可使用的器件。另外，n型和p型电容器件的阈值电压必须优化以实现高度平坦的C-V特性。因此，阈值电压必需对MOS电容器件和MOSFET分别进行优化，导致增加制造成本。

日本特开2002-158331号公报提出了一种半导体装置，其具有形成在半导体基板上提供的配线层中的配线之间形成的电容。尽管这样的采用配线的电容器件与MOS电容器件相比具有显著小的电容值偏置依赖性，但是该电容器件每单位面积的电容值小，这对于减小电路尺寸是不利的。

发明内容

所希望的是提供电容值的偏置依赖性减小的电容器件而不显著增加制造成本。另外，希望提供结合电容器件的半导体装置以及包括该半导体装置的电子设备。

根据本公开的实施例，所提供的电容器件包括：第一电容元件，包括具有第一导电类型且提供在靠近基板的表面的区域中的第一阱区；提供在基板上的第一栅极电极，第一栅极电极和基板之间具有第一栅极绝缘膜；以及提供在其间插设一区域的位置处的第一半导体层，该区域对应于第一阱区的表面上的第一栅极电极，并且第一半导体层的每个由具有与第一阱区的导电类型相反的第二导电类型的杂质层形成；以及第二电容元件，并联地电连接到第一电容元件，第二电容元件包括具有第一导电类型且提供在靠近基板的表面的区域中的第二阱区；提供在基板上的第二栅极电极，第二栅极电极和基板之间具有第二栅极绝缘膜；以及提供在其间插设一区域的位置处的第二半导体层，该区域对应于第二阱区的表面上的第二栅极电极，并且第二半导体层的每个由具有与第二阱区的导电类型相同的第一导电类型的杂质层形成。