JP2001144188A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、同一基板上に少な
くともMOSトランジスタと、2層ポリシリコン容量素
子(ポリシリコン−層間絶縁膜−ポリシリコン構造から
なる容量素子)を含む半導体装置の製造方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including at least a MOS transistor and a two-layer polysilicon capacitor (a capacitor having a polysilicon-interlayer insulating film-polysilicon structure) on the same substrate. Things.
【0002】[0002]
【従来の技術】図1は、MOSトランジスタ及び2層ポ
リシリコン容量素子を含む半導体装置の従来の製造方法
を示す工程断面図である。 (A)シリコン基板1の表面に、バッファ酸化膜3とシ
リコン窒化膜5の積層膜からなる耐酸化被膜を形成す
る。熱酸化処理を施して素子分離用フィールド酸化膜の
LOCOS膜7を形成し、MOSトランジスタの活性領
域を形成する。(B)LOCOS膜7のパターニングに
使用したバッファ酸化膜3及びシリコン窒化膜5を除去
した後、シリコン基板1の表面に犠牲酸化膜9を形成
し、さらにその上に、例えばCVDによって容量素子の
下部電極となるポリシリコン膜11を堆積する。2. Description of the Related Art FIG. 1 is a process sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device including a MOS transistor and a two-layer polysilicon capacitor. (A) On the surface of a silicon substrate 1, an oxidation-resistant film made of a laminated film of a buffer oxide film 3 and a silicon nitride film 5 is formed. A LOCOS film 7 as a field oxide film for element isolation is formed by performing a thermal oxidation process to form an active region of the MOS transistor. (B) After removing the buffer oxide film 3 and the silicon nitride film 5 used for patterning the LOCOS film 7, a sacrificial oxide film 9 is formed on the surface of the silicon substrate 1, and a sacrificial oxide film 9 is further formed thereon by, for example, CVD. A polysilicon film 11 serving as a lower electrode is deposited.
【0003】(C)不純物拡散技術によってポリシリコ
ン膜11に不純物を高濃度に導入した後、フォトリソグ
ラフィー工程及びエッチング工程を経て、下部電極11
aを形成する。 (D)露出している犠牲酸化膜9を除去した後、酸化処
理を施して、下部電極11aの露出している表面に層間
絶縁膜13を形成し、MOSトランジスタの活性領域の
表面にゲート酸化膜用のシリコン酸化膜15を形成す
る。次に、シリコン基板1上に、容量素子の上部電極及
びMOSトランジスタのゲート電極となるポリシリコン
膜17を堆積する。(C) After an impurity is introduced at a high concentration into the polysilicon film 11 by an impurity diffusion technique, the lower electrode 11 is subjected to a photolithography step and an etching step.
a is formed. (D) After removing the exposed sacrificial oxide film 9, an oxidation process is performed to form an interlayer insulating film 13 on the exposed surface of the lower electrode 11a, and a gate oxide is formed on the surface of the active region of the MOS transistor. A silicon oxide film 15 for a film is formed. Next, a polysilicon film 17 serving as an upper electrode of the capacitor and a gate electrode of the MOS transistor is deposited on the silicon substrate 1.
【0004】(E)不純物拡散技術によってポリシリコ
ン膜17に不純物を導入した後、フォトリソグラフィー
工程及びエッチング工程を経て、下部電極11a上に層
間絶縁膜13を介して上部電極17aを形成し、下部電
極11a−層間絶縁膜13−上部電極17aからなる2
層ポリシリコン容量素子をLOCOS膜7上に形成す
る。また、上部電極17aの形成と同時に、MOSトラ
ンジスタの活性領域上に、シリコン酸化膜15を介し
て、ゲート電極パターン17bを形成する。次に、ゲー
ト電極パターン17b下を除くシリコン酸化膜15を除
去してゲート酸化膜15aを形成し、拡散層の形成など
を行なって、MOSトランジスタを形成する。(E) After an impurity is introduced into the polysilicon film 17 by an impurity diffusion technique, an upper electrode 17a is formed on the lower electrode 11a via an interlayer insulating film 13 through a photolithography step and an etching step. 2 composed of electrode 11a-interlayer insulating film 13-upper electrode 17a
A layer polysilicon capacitor is formed on the LOCOS film 7. At the same time as the formation of the upper electrode 17a, a gate electrode pattern 17b is formed on the active region of the MOS transistor via the silicon oxide film 15. Next, the silicon oxide film 15 excluding the portion under the gate electrode pattern 17b is removed to form a gate oxide film 15a, and a diffusion layer is formed to form a MOS transistor.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】下部電極11a用のポ
リシリコン膜11に対して導入される不純物濃度は、容
量素子の電圧依存性を小さくするため、例えば1×10
20cm-3程度の高濃度に設定されることが多い。その結
果、ポリシリコン膜11中と周辺の犠牲酸化膜9中との
不純物濃度勾配が急峻になり、ポリシリコン膜11への
不純物導入時の熱処理や導入後のプロセス工程による熱
処理によって、ポリシリコン膜11中の不純物が犠牲酸
化膜9へ拡散再分布していく現象が起こる。The impurity concentration introduced into the polysilicon film 11 for the lower electrode 11a is, for example, 1 × 10 5 in order to reduce the voltage dependency of the capacitor.
It is often set to a high concentration of about 20 cm -3 . As a result, the impurity concentration gradient between the polysilicon film 11 and the surrounding sacrificial oxide film 9 becomes steep, and the polysilicon film 11 is subjected to a heat treatment at the time of impurity introduction into the polysilicon film 11 and a heat treatment by a process step after the introduction. A phenomenon occurs in which impurities in 11 diffuse and redistribute into sacrificial oxide film 9.
【0006】このことを積極的にトランジスタのしきい
値制御に用いる方法が特開平05−121735号公報
に開示されており、そこでは水素雰囲気中で不純物の酸
化膜中における拡散を増速させている。また、周辺のシ
リコン酸化膜への不純物の拡散を防止する方法として、
特開平10−303410号公報に開示されている方法
では、P型ポリシリコンゲート電極中のボロンが周囲の
シリコン酸化膜中に拡散してゲート電極が空乏化するの
を防止するため、バリア層としてシリコン窒化膜でポリ
シリコンゲート電極の上部及び側面部を覆う方法が提案
されている。しかしながら、この方法では、ポリシリコ
ン下部からシリコン基板へ不純物が拡散していくのを防
止することができない。Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-121735 discloses a method of positively using this for controlling the threshold value of a transistor, in which diffusion of impurities in an oxide film is accelerated in a hydrogen atmosphere. I have. Also, as a method of preventing diffusion of impurities into the peripheral silicon oxide film,
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303410, the barrier layer is used as a barrier layer in order to prevent boron in the P-type polysilicon gate electrode from diffusing into the surrounding silicon oxide film and depleting the gate electrode. A method of covering an upper portion and a side portion of a polysilicon gate electrode with a silicon nitride film has been proposed. However, this method cannot prevent the diffusion of impurities from the lower portion of the polysilicon to the silicon substrate.
【0007】従来の2層ポリシリコンプロセスの場合、
下部電極11a用のポリシリコン膜11への不純物導入
時あるいはその後の熱処理時に、図1(B)に示される
ように、シリコン基板1とポリシリコン膜11との間に
は比較的薄い犠牲酸化膜9が存在するだけなので、容易
にシリコン基板1側に不純物が導入されてしまう。この
意図しない不純物導入によって、後に形成されるMOS
トランジスタのしきい値がばらつくという問題が発生す
る。In the case of a conventional two-layer polysilicon process,
As shown in FIG. 1B, a relatively thin sacrificial oxide film is formed between the silicon substrate 1 and the polysilicon film 11 during the introduction of impurities into the polysilicon film 11 for the lower electrode 11a or during the subsequent heat treatment. Since only 9 exists, impurities are easily introduced into the silicon substrate 1 side. By the unintended impurity introduction, a MOS formed later is formed.
There is a problem that the threshold value of the transistor varies.
【0008】そこで本発明は、MOSトランジスタとポ
リシリコン−層間絶縁膜−ポリシリコン構造からなる容
量素子とを混載する半導体装置の製造方法において、ポ
リシリコン膜からMOSトランジスタ領域への意図しな
い不純物の拡散を防止して、MOSトランジスタのしき
い値ばらつきの小さい半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とするものである。Therefore, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device in which a MOS transistor and a capacitance element having a polysilicon-interlayer insulating film-polysilicon structure are mixedly mounted. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which the variation in the threshold value of a MOS transistor is small by preventing the above.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様は、
同一基板上に少なくともMOSトランジスタとポリシリ
コン−層間絶縁膜−ポリシリコン構造からなる容量素子
とを含む半導体装置を製造する方法であって、以下の工
程(A)から工程(D)によって容量素子を形成する。
(A)MOSトランジスタ領域上を覆い、素子分離領域
に開口をもつ耐酸化性の素子分離用パターニング膜を用
いて素子分離領域を形成した後、素子分離用パターニン
グ膜を残した状態で、半導体基板上に、容量素子を構成
する下部電極用の第1のポリシリコン膜を形成する工
程、(B)第1のポリシリコン膜に不純物の導入及びパ
ターニングを施して、素子分離領域上に容量素子の下部
電極を形成する工程、(C)下部電極の表面に、容量素
子を構成する層間絶縁膜を形成する工程、(D)下部電
極上に層間絶縁膜を介して容量素子の上部電極を形成す
る工程。According to a first aspect of the present invention, there is provided:
A method of manufacturing a semiconductor device including at least a MOS transistor and a polysilicon-interlayer insulating film-capacitor having a polysilicon structure on the same substrate, wherein the capacitor is formed by the following steps (A) to (D). Form.
(A) After forming an element isolation region using an oxidation-resistant element isolation patterning film having an opening in the element isolation region, covering the MOS transistor region, the semiconductor substrate is left in a state where the element isolation patterning film is left. A step of forming a first polysilicon film for a lower electrode constituting a capacitor element thereon, and (B) introducing an impurity into the first polysilicon film and patterning the same to form a capacitor element on the element isolation region. Forming a lower electrode, (C) forming an interlayer insulating film constituting the capacitor on the surface of the lower electrode, and (D) forming an upper electrode of the capacitor on the lower electrode via the interlayer insulating film. Process.
【0010】素子分離用パターニング膜を残した状態
で、容量素子を構成する下部電極用の第1のポリシリコ
ン膜を形成するので、MOSトランジスタの活性領域
(MOSトランジスタ領域)の半導体基板と第1のポリ
シリコンとの間には素子分離用パターニング膜が残存し
ている。その結果、第1のポリシリコン膜に不純物の導
入を施す際に、第1のポリシリコン膜から半導体基板側
へ不純物が拡散しても、残存する素子分離用パターニン
グ膜が不純物の半導体基板への拡散を防止するので、M
OSトランジスタの活性領域への意図しない不純物の拡
散を防止することができる。Since the first polysilicon film for the lower electrode constituting the capacitive element is formed with the patterning film for element isolation left, the semiconductor substrate of the active region (MOS transistor region) of the MOS transistor and the first polysilicon film are formed. A patterning film for element isolation remains between the polysilicon and the polysilicon. As a result, when the impurity is introduced into the first polysilicon film, even if the impurity diffuses from the first polysilicon film to the semiconductor substrate side, the remaining element isolation patterning film is not doped into the semiconductor substrate. M to prevent diffusion
Unintended diffusion of impurities into the active region of the OS transistor can be prevented.
【0011】本発明の第2の態様は、以下の工程(A)
から工程(E)によって容量素子を形成する半導体装置
の製造方法である。(A)MOSトランジスタ領域上を
覆う素子分離用パターニング膜を用いて素子分離領域を
形成し、素子分離用パターニング膜を除去した後、少な
くともMOSトランジスタ領域上に、MOSトランジス
タ領域への不純物の拡散を防止する下地膜を形成する工
程、(B)半導体基板上に、容量素子を構成する下部電
極用の第1のポリシリコン膜を形成する工程、(C)第
1のポリシリコン膜に不純物の導入及びパターニングを
施して、素子分離領域上に容量素子の下部電極を形成す
る工程、(D)下部電極の表面に、容量素子を構成する
層間絶縁膜を形成する工程、(E)下部電極上に層間絶
縁膜を介して容量素子の上部電極を形成する工程。In a second aspect of the present invention, the following step (A)
The method is a method for manufacturing a semiconductor device in which a capacitive element is formed from step (E) to step (E). (A) An element isolation region is formed using an element isolation patterning film covering the MOS transistor region, and after the element isolation patterning film is removed, diffusion of impurities into the MOS transistor region is performed at least on the MOS transistor region. Forming a base film to be prevented, (B) forming a first polysilicon film for a lower electrode constituting a capacitor on a semiconductor substrate, and (C) introducing impurities into the first polysilicon film. And forming a lower electrode of the capacitive element on the element isolation region by patterning, (D) forming an interlayer insulating film constituting the capacitive element on the surface of the lower electrode, and (E) forming a lower electrode on the lower electrode. Forming an upper electrode of the capacitive element via an interlayer insulating film;
【0012】素子分離用パターニング膜を除去した後、
少なくともMOSトランジスタ領域上に下地膜を形成す
るので、MOSトランジスタの活性領域の半導体基板と
第1のポリシリコンとの間には下地膜が存在する。その
結果、第1のポリシリコン膜に不純物の導入を施す際
に、第1のポリシリコン膜から半導体基板側へ不純物が
拡散しても、下地膜が不純物の半導体基板への拡散を防
止するので、MOSトランジスタの活性領域への意図し
ない不純物の拡散を防止することができる。また、下地
膜はパターン化されていないので、急峻な段差がなく、
第1のポリシリコン膜のパターン化の際にポリシリコン
膜の残渣が生じにくい。After removing the patterning film for element separation,
Since the base film is formed at least on the MOS transistor region, the base film exists between the semiconductor substrate and the first polysilicon in the active region of the MOS transistor. As a result, when impurities are introduced into the first polysilicon film, even if the impurities diffuse from the first polysilicon film toward the semiconductor substrate, the base film prevents the impurities from diffusing into the semiconductor substrate. In addition, unintended diffusion of impurities into the active region of the MOS transistor can be prevented. Also, since the underlying film is not patterned, there is no steep step,
During the patterning of the first polysilicon film, a residue of the polysilicon film hardly occurs.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】第1の態様の製造方法において、
素子分離用パターニング膜はシリコン窒化膜層を含んで
いることが好ましい。さらに、容量素子を構成する層間
絶縁膜はシリコン酸化膜であって、工程(C)は、層間
絶縁膜を形成する前に、素子分離用パターニング膜を除
去してMOSトランジスタ領域の表面を露出させる工程
を含み、層間絶縁膜の形成時に、MOSトランジスタ領
域の表面にMOSトランジスタのゲート酸化膜用のシリ
コン酸化膜を同時に形成することが好ましい。その結
果、製造工程を削減することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the manufacturing method according to the first aspect,
The patterning film for element isolation preferably includes a silicon nitride film layer. Further, the interlayer insulating film forming the capacitive element is a silicon oxide film. In the step (C), before forming the interlayer insulating film, the patterning film for element isolation is removed to expose the surface of the MOS transistor region. It is preferable that a silicon oxide film for a gate oxide film of a MOS transistor is simultaneously formed on the surface of the MOS transistor region when the interlayer insulating film is formed. As a result, the number of manufacturing steps can be reduced.
【0014】さらに、素子分離用パターニング膜は下層
がシリコン酸化膜、上層がシリコン窒化膜の積層膜であ
って、工程(C)は、素子分離用パターニング膜を除去
する際に、素子分離用パターニング膜のシリコン窒化膜
のみを除去した後、MOSトランジスタ領域に残存する
素子分離用パターニング膜のシリコン酸化膜をしきい値
制御用の不純物注入の保護膜として、シリコン酸化膜を
介して、MOSトランジスタ領域に不純物注入を施す工
程を含むことが好ましい。その結果、製造工程を削減す
ることができる。Further, the element isolation patterning film is a laminated film of a silicon oxide film as a lower layer and a silicon nitride film as an upper layer. In the step (C), when the patterning film for element isolation is removed, the patterning for element isolation is performed. After removing only the silicon nitride film of the film, the silicon oxide film of the element isolation patterning film remaining in the MOS transistor region is used as a protective film for impurity implantation for threshold value control via the silicon oxide film through the silicon oxide film. It is preferable to include a step of implanting impurities into the substrate. As a result, the number of manufacturing steps can be reduced.
【0015】さらに、工程(D)は、半導体基板上に、
上部電極用の第2のポリシリコン膜を形成し、その第2
のポリシリコン膜に不純物の導入及びパターニングを施
して上部電極を形成する工程を含み、第2のポリシリコ
ン膜にパターニングを施す際に、ゲート酸化膜用のシリ
コン酸化膜を含む領域上に、第2のポリシリコン膜から
なるMOSトランジスタ用のゲート電極パターンを形成
することが好ましい。その結果、製造工程を削減するこ
とができる。Further, the step (D) includes the steps of:
Forming a second polysilicon film for the upper electrode;
Forming an upper electrode by introducing an impurity into the polysilicon film and patterning the upper electrode. When patterning the second polysilicon film, a step of forming an upper electrode on a region including a silicon oxide film for a gate oxide film is performed. It is preferable to form a gate electrode pattern for a MOS transistor made of the second polysilicon film. As a result, the number of manufacturing steps can be reduced.
【0016】第2の態様の製造方法において、下地膜
は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又は下層がシリ
コン酸化膜、上層がシリコン窒化膜の積層膜のいずれか
であることが好ましい。シリコン酸化膜の場合はその膜
厚を不純物の染み出し拡散距離に対して十分大きくする
ことが好ましい。さらに、容量素子を構成する層間絶縁
膜はシリコン酸化膜であって、工程(D)は、層間絶縁
膜を形成する前に、下地膜を除去してMOSトランジス
タ領域の表面を露出させる工程を含み、層間絶縁膜の形
成時に、MOSトランジスタ領域の表面にMOSトラン
ジスタのゲート酸化膜用のシリコン酸化膜を同時に形成
することが好ましい。その結果、製造工程を削減するこ
とができる。In the manufacturing method according to the second aspect, it is preferable that the underlying film is any one of a silicon oxide film and a silicon nitride film, or a laminated film of a lower silicon oxide film and an upper silicon nitride film. In the case of a silicon oxide film, it is preferable to make the thickness sufficiently large with respect to the diffusion distance of the impurity seeping out. Further, the interlayer insulating film constituting the capacitive element is a silicon oxide film, and the step (D) includes a step of removing a base film and exposing a surface of the MOS transistor region before forming the interlayer insulating film. When forming the interlayer insulating film, it is preferable to simultaneously form a silicon oxide film for a gate oxide film of the MOS transistor on the surface of the MOS transistor region. As a result, the number of manufacturing steps can be reduced.
【0017】下地膜は、下層がシリコン酸化膜、上層が
シリコン窒化膜の積層膜であって、工程(D)は、下地
膜を除去する際に、下地膜のシリコン窒化膜のみを除去
した後、MOSトランジスタ領域に残存する下地膜のシ
リコン酸化膜をしきい値制御用の不純物注入の保護膜と
して、シリコン酸化膜を介して、MOSトランジスタ領
域に不純物注入を施す工程を含むことが好ましい。その
結果、製造工程を削減することができる。The underlying film is a laminated film in which the lower layer is a silicon oxide film and the upper layer is a silicon nitride film. In the step (D), when the underlying film is removed, only the underlying silicon nitride film is removed. Preferably, the method further includes a step of implanting impurities into the MOS transistor region via the silicon oxide film using the underlying silicon oxide film remaining in the MOS transistor region as a protective film for impurity implantation for controlling a threshold value. As a result, the number of manufacturing steps can be reduced.
【0018】さらに、工程(E)は、半導体基板上に、
上部電極用の第2のポリシリコン膜を形成し、その第2
のポリシリコン膜に不純物の導入及びパターニングを施
して上部電極を形成する工程を含み、第2のポリシリコ
ン膜にパターニングを施す際に、ゲート酸化膜用のシリ
コン酸化膜を含む領域上に、第2のポリシリコン膜から
なるMOSトランジスタ用のゲート電極パターンを形成
することが好ましい。その結果、製造工程を削減するこ
とができる。Further, the step (E) includes the steps of:
Forming a second polysilicon film for the upper electrode;
Forming an upper electrode by introducing an impurity into the polysilicon film and patterning the upper electrode. When patterning the second polysilicon film, a step of forming an upper electrode on a region including a silicon oxide film for a gate oxide film is performed. It is preferable to form a gate electrode pattern for a MOS transistor made of the second polysilicon film. As a result, the number of manufacturing steps can be reduced.
【0019】[0019]
【実施例】図2は、本発明にかかる半導体装置の製造方
法の第1の態様の一実施例を示す工程断面図である。た
だし、以下に示す実施例は本発明にかかる半導体装置の
製造方法を限定するものではなく、特許請求の範囲に記
載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行なうこ
とができる。FIG. 2 is a process sectional view showing an embodiment of the first aspect of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. However, the embodiments described below do not limit the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and various modifications can be made within the scope of the present invention described in the claims.
【0020】(A)シリコン基板1上に、LOCOS膜
形成用の素子分離用パターニング膜を構成する、例えば
膜厚が25nmのバッファ酸化膜3及び膜厚が100n
mのシリコン窒化膜5をMOSトランジスタ領域上に形
成した後、通常のLOCOS膜法を用いて、例えば膜厚
が450nmのLOCOS膜7を形成する。 (B)LOCOS膜7の形成時に用いたバッファ酸化膜
3及びシリコン窒化膜5を残した状態で、引き続いて2
層ポリシリコン容量素子の下部電極となるポリシリコン
膜21をCVD法により例えば350nmの膜厚で形成
する。(A) A buffer oxide film 3 having a film thickness of 25 nm and a film thickness of 100 n are formed on a silicon substrate 1 to form a patterning film for element isolation for forming a LOCOS film.
After the m silicon nitride film 5 is formed on the MOS transistor region, a LOCOS film 7 having a thickness of, for example, 450 nm is formed using a normal LOCOS film method. (B) With the buffer oxide film 3 and the silicon nitride film 5 used when forming the LOCOS film 7 remaining,
A polysilicon film 21 serving as a lower electrode of the layered polysilicon capacitor is formed with a thickness of, for example, 350 nm by a CVD method.
【0021】(C)不純物拡散技術を用いて、ポリシリ
コン膜21に、例えば40keVのエネルギー、5×1
015cm-2のドーズ量の条件でリンの注入を行ない、1
×1020cm-3の濃度にリンを導入する。この時、リン
をポリシリコン膜21中に拡散させるために、通常90
0度程度の熱処理を施す。従来技術では、この熱処理時
に、リンがシリコン基板1のMOSトランジスタの活性
領域へ拡散し、MOSトランジスタのしきい値をバラツ
かせる要因となっていたが、この実施例では、MOSト
ランジスタ領域上にバッファ酸化膜3及びシリコン窒化
膜5を残存させているので、従来技術のようにリンの拡
散がシリコン基板1にまで達することがなく、MOSト
ランジスタのしきい値のバラツキを抑えることができ
る。そして、フォトリソグラフィー技術及びパターンニ
ング技術を用いて、LOCOS膜7上に容量素子の下部
電極21aを形成する。(C) An energy of, eg, 40 keV, 5 × 1 is applied to the polysilicon film 21 by using an impurity diffusion technique.
Phosphorus is implanted under the condition of a dose of 0 15 cm -2 ,
Phosphorus is introduced at a concentration of × 10 20 cm -3 . At this time, in order to diffuse phosphorus into the polysilicon film 21, 90
A heat treatment of about 0 degrees is performed. In the prior art, at the time of this heat treatment, phosphorus diffuses into the active region of the MOS transistor on the silicon substrate 1 and causes a variation in the threshold value of the MOS transistor. Since the oxide film 3 and the silicon nitride film 5 are left, the diffusion of phosphorus does not reach the silicon substrate 1 unlike the prior art, and the variation in the threshold value of the MOS transistor can be suppressed. Then, the lower electrode 21a of the capacitor is formed on the LOCOS film 7 by using a photolithography technique and a patterning technique.
【0022】(D)MOSトランジスタの活性領域上の
バッファ酸化膜3及びシリコン窒化膜5をエッチング技
術によって除去する。この時、シリコン窒化膜5はドラ
イエッチング法を用いて除去してもよいし、ウェットエ
ッチング法を用いて選択的に除去してもよい。また、シ
リコン窒化膜5のみを除去した後、バッファ酸化膜3を
介して、MOSトランジスタの活性領域となるシリコン
基板1の領域に、しきい値制御用のイオン注入を施し、
その後、バッファ酸化膜3を除去してもよい。(D) The buffer oxide film 3 and the silicon nitride film 5 on the active region of the MOS transistor are removed by an etching technique. At this time, the silicon nitride film 5 may be removed using a dry etching method or may be selectively removed using a wet etching method. After removing only the silicon nitride film 5, ion implantation for threshold control is performed on the region of the silicon substrate 1 serving as an active region of the MOS transistor via the buffer oxide film 3,
Thereafter, the buffer oxide film 3 may be removed.
【0023】(E)熱処理を施して、下部電極21aの
露出している表面に、例えば30nmの膜厚で層間絶縁
膜23を形成するとともに、MOSトランジスタの活性
領域のシリコン基板1表面に、例えば15nmの膜厚で
ゲート酸化膜用のシリコン酸化膜25を形成する。 (F)シリコン基板1上に、容量素子の上部電極及びM
OSトランジスタのゲート電極となるポリシリコン膜2
7をCVD法により例えば350nmの膜厚で堆積す
る。(E) A heat treatment is performed to form an interlayer insulating film 23 with a thickness of, for example, 30 nm on the exposed surface of the lower electrode 21a and, for example, on the surface of the silicon substrate 1 in the active region of the MOS transistor. A silicon oxide film 25 for a gate oxide film is formed to a thickness of 15 nm. (F) The upper electrode of the capacitive element and M
Polysilicon film 2 serving as gate electrode of OS transistor
7 is deposited to a thickness of, for example, 350 nm by the CVD method.
【0024】(G)不純物拡散技術よって、ポリシリコ
ン膜27に、例えば40keVのエネルギー、5×10
15cm-2のドーズ量の条件でリンの注入を行ない、1×
10 20cm-3の濃度にリンを導入した後、フォトリソグ
ラフィー工程及びエッチング工程を経て、下部電極21
a上に層間絶縁膜23を介して上部電極27aを形成
し、下部電極21a−層間絶縁膜23−上部電極27a
からなる2層ポリシリコン容量素子をLOCOS膜7上
に形成する。また、上部電極27aの形成と同時に、M
OSトランジスタの活性領域上に、シリコン酸化膜25
を介して、ゲート電極パターン27bを形成する。(G) Polysilicon by impurity diffusion technology
The energy of 40 keV, 5 × 10
Fifteencm-2The phosphorus is implanted under the condition of the dose amount of 1.times.
10 20cm-3After introducing phosphorus to a concentration of
After a roughing process and an etching process, the lower electrode 21
upper electrode 27a is formed on interlayer insulating film 23 via interlayer insulating film 23
Lower electrode 21a-interlayer insulating film 23-upper electrode 27a
A two-layer polysilicon capacitor composed of LOCOS film 7
Formed. Further, simultaneously with the formation of the upper electrode 27a, M
A silicon oxide film 25 is formed on the active region of the OS transistor.
, A gate electrode pattern 27b is formed.
【0025】次に、ゲート電極27b下を除くシリコン
酸化膜25を除去してゲート酸化膜25aを形成し、拡
散層の形成などを行なって、MOSトランジスタを形成
する。下部電極21aの最終的なシート抵抗値(単位面
積あたりの抵抗値)は15Ω/□以下となる。以上によ
って、下部電極21a−層間絶縁膜23−上部電極27
aからなる、下部電極21aの不純物濃度が高濃度で電
圧依存性の少ない2層ポリシリコン容量素子と、しきい
値バラツキの小さいMOSトランジスタを同一シリコン
基板1上に形成することができる。さらに、バッファ酸
化膜3及びシリコン窒化膜5を残すだけであるので、工
程数を増加させずに実現できる。Next, the gate oxide film 25a is formed by removing the silicon oxide film 25 except under the gate electrode 27b, and a diffusion layer is formed to form a MOS transistor. The final sheet resistance (resistance per unit area) of the lower electrode 21a is 15Ω / □ or less. As described above, the lower electrode 21a-the interlayer insulating film 23-the upper electrode 27
A two-layer polysilicon capacitor element made of a and having a lower electrode 21a having a high impurity concentration and a low voltage dependency and a MOS transistor having a small threshold variation can be formed on the same silicon substrate 1. Further, since only the buffer oxide film 3 and the silicon nitride film 5 are left, the present invention can be realized without increasing the number of steps.
【0026】図3は、本発明にかかる半導体装置の製造
方法の第2の態様の一実施例を示す工程断面図である。 (A)シリコン基板1上に、通常のLOCOS膜法を用
いてLOCOS膜7を形成した後、例えばウェットエッ
チングによって、LOCOS膜法で用いたバッファ酸化
膜とシリコン窒化膜の積層膜からなる素子分離パターン
膜を除去する。 (B)熱酸化処理によって、シリコン基板1上に、膜厚
が11±1nmのシリコン酸化膜からなる犠牲酸化膜2
9を形成し、さらにその上に、LPCVD(Low Pressu
re CVD)法によって、膜厚が100±10nmのシ
リコン窒化膜30を形成する。本発明の第2の態様にか
かる下地膜は、この実施例では犠牲酸化膜29とシリコ
ン窒化膜30によって構成される。 (C)さらにシリコン窒化膜30上に、LPCVD法に
よって、2層ポリシリコン容量素子の下部電極となるポ
リシリコン膜31をCVD法により例えば350nmの
膜厚で形成する。FIG. 3 is a process sectional view showing an embodiment of the second aspect of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. (A) After a LOCOS film 7 is formed on a silicon substrate 1 by using a normal LOCOS film method, for example, by wet etching, an element isolation composed of a stacked film of a buffer oxide film and a silicon nitride film used in the LOCOS film method is used. The pattern film is removed. (B) A sacrificial oxide film 2 made of a silicon oxide film having a thickness of 11 ± 1 nm on the silicon substrate 1 by a thermal oxidation process.
9 and then LPCVD (Low Pressu
A silicon nitride film 30 having a thickness of 100 ± 10 nm is formed by a re-CVD method. The underlayer film according to the second aspect of the present invention comprises a sacrificial oxide film 29 and a silicon nitride film 30 in this embodiment. (C) Further, on the silicon nitride film 30, a polysilicon film 31 to be a lower electrode of the two-layer polysilicon capacitance element is formed with a thickness of, for example, 350 nm by the CVD method.
【0027】(D)不純物拡散技術を用いて、ポリシリ
コン膜31に、例えば40keVのエネルギー、5×1
015cm-2のドーズ量の条件でリンの注入を行ない、1
×1020cm-3の濃度にリンを導入する。この時、リン
をポリシリコン膜21中に拡散させるために、通常90
0度程度の熱処理を施す。従来技術では、この熱処理時
に、リンがシリコン基板1のMOSトランジスタ領域へ
拡散し、MOSトランジスタのしきい値をバラツかせる
要因となっていたが、この実施例では、MOSトランジ
スタ領域上に、下地膜としての犠牲酸化膜29及びシリ
コン窒化膜30を形成しているので、従来技術のように
リンの拡散がシリコン基板1にまでおよぶことがなく、
MOSトランジスタのしきい値のバラツキを抑えること
ができる。(D) An energy of, for example, 40 keV, 5 × 1 is applied to the polysilicon film 31 by using an impurity diffusion technique.
Phosphorus is implanted under the condition of a dose of 0 15 cm -2 ,
Phosphorus is introduced at a concentration of × 10 20 cm -3 . At this time, in order to diffuse phosphorus into the polysilicon film 21, 90
A heat treatment of about 0 degrees is performed. In the prior art, at the time of this heat treatment, phosphorus diffuses into the MOS transistor region of the silicon substrate 1 and causes a variation in the threshold value of the MOS transistor. In this embodiment, however, a base film is formed on the MOS transistor region. Since the sacrificial oxide film 29 and the silicon nitride film 30 are formed as described above, the diffusion of phosphorus does not reach the silicon substrate 1 as in the prior art.
Variations in the threshold value of the MOS transistor can be suppressed.
【0028】そして、フォトリソグラフィー技術を用い
て、容量素子の下部電極を形成する所定の領域のポリシ
リコン膜31上にフォトレジストマスクを形成し、それ
をマスクとしてポリシリコン膜31を選択的にエッチン
グして、LOCOS膜7上に下部電極31aを形成す
る。この時、図2の実施例の工程(C)に示すような、
バッファ酸化膜3及びシリコン窒化膜5による段差は存
在しないので、ポリシリコン膜31のエッチング時の残
渣の発生はない。Then, using a photolithography technique, a photoresist mask is formed on the polysilicon film 31 in a predetermined region where the lower electrode of the capacitor is to be formed, and the polysilicon film 31 is selectively etched using the photoresist mask as a mask. Thus, a lower electrode 31a is formed on the LOCOS film 7. At this time, as shown in step (C) of the embodiment of FIG.
Since there is no step due to the buffer oxide film 3 and the silicon nitride film 5, no residue is generated when the polysilicon film 31 is etched.
【0029】(E)例えば熱リン酸を用いたウェットエ
ッチングによって、下部電極31a下以外の領域に存在
するシリコン窒化膜30を除去する。そして、MOSト
ランジスタのしきい値を所望の値に調整するために、通
常のフォトリソグラフィー工程とイオン注入工程によっ
て、犠牲酸化膜29越しに、MOSトランジスタの活性
領域となるシリコン基板1の領域に不純物イオンを注入
する。その後、例えばフッ酸を用いたウェットエッチン
グによって、下部電極31a下以外の領域に存在する犠
牲酸化膜29を除去し、MOSトランジスタの活性領域
となるシリコン基板1の領域を露出させる。シリコン窒
化膜30をエッチング除去する時に、犠牲酸化膜29
は、熱リン酸によってはほとんど除去されない。したが
って、犠牲酸化膜29の膜厚を薄く形成することがで
き、膜厚バラツキの狭い犠牲酸化膜29越しに、しきい
値制御用の不純物イオンの注入を施すことができ、MO
Sトランジスタのしきい値のバラツキを抑制できる。(E) The silicon nitride film 30 existing in a region other than under the lower electrode 31a is removed by, for example, wet etching using hot phosphoric acid. Then, in order to adjust the threshold value of the MOS transistor to a desired value, an impurity is added to the region of the silicon substrate 1 serving as the active region of the MOS transistor through the sacrificial oxide film 29 by a normal photolithography process and an ion implantation process. Implant ions. Thereafter, the sacrificial oxide film 29 existing in a region other than the region below the lower electrode 31a is removed by, for example, wet etching using hydrofluoric acid, exposing a region of the silicon substrate 1 which becomes an active region of the MOS transistor. When the silicon nitride film 30 is removed by etching, the sacrificial oxide film 29 is removed.
Is hardly removed by hot phosphoric acid. Therefore, the thickness of the sacrificial oxide film 29 can be reduced, and impurity ions for controlling the threshold can be implanted through the sacrificial oxide film 29 having a small thickness variation.
Variations in the threshold value of the S transistor can be suppressed.
【0030】(F)熱処理を施して、下部電極31aの
露出している表面に、例えば30nmの膜厚で層間絶縁
膜33を形成するとともに、MOSトランジスタの活性
領域のシリコン基板1表面に、例えば15nmの膜厚で
ゲート酸化膜用のシリコン酸化膜35を形成する。 (G)シリコン基板1上に、容量素子の上部電極及びM
OSトランジスタのゲート電極となるポリシリコン膜3
7をCVD法により例えば350nmの膜厚で堆積す
る。(F) A heat treatment is performed to form an interlayer insulating film 33 having a thickness of, for example, 30 nm on the exposed surface of the lower electrode 31a, and to form, for example, on the surface of the silicon substrate 1 in the active region of the MOS transistor. A silicon oxide film 35 for a gate oxide film is formed to a thickness of 15 nm. (G) On the silicon substrate 1, the upper electrode of the capacitive element and M
Polysilicon film 3 serving as gate electrode of OS transistor
7 is deposited to a thickness of, for example, 350 nm by the CVD method.
【0031】(H)不純物拡散技術よって、ポリシリコ
ン膜37に、例えば40keVのエネルギー、5×10
15cm-2のドーズ量の条件でリンの注入を行ない、1×
10 20cm-3の濃度にリンを導入した後、フォトリソグ
ラフィー工程及びエッチング工程を経て、下部電極31
a上に層間絶縁膜33を介して上部電極37aを形成
し、下部電極31a−層間絶縁膜33−上部電極37a
からなる2層ポリシリコン容量素子をLOCOS膜7上
に形成する。また、上部電極37aの形成と同時に、M
OSトランジスタの活性領域上に、シリコン酸化膜35
を介して、ゲート電極パターン37bを形成する。(H) Polysilicon by impurity diffusion technology
The energy of 40 keV, for example, 5 × 10
Fifteencm-2The phosphorus is implanted under the condition of the dose amount of 1.times.
10 20cm-3After introducing phosphorus to a concentration of
After a roughing process and an etching process, the lower electrode 31
upper electrode 37a is formed on interlayer insulating film 33 via interlayer insulating film 33
Lower electrode 31a-interlayer insulating film 33-upper electrode 37a
A two-layer polysilicon capacitor composed of LOCOS film 7
Formed. Further, simultaneously with the formation of the upper electrode 37a, M
A silicon oxide film 35 is formed on the active region of the OS transistor.
, A gate electrode pattern 37b is formed.
【0032】次に、ゲート電極27b下を除くシリコン
酸化膜35を除去してゲート酸化膜35aを形成し、拡
散層の形成などを行なって、MOSトランジスタを形成
する。下部電極21aの最終的なシート抵抗値(単位面
積あたりの抵抗値)は15Ω/□以下となる。以上によ
って、下部電極31a−層間絶縁膜33−上部電極37
aからなる、下部電極31aの不純物濃度が高濃度で電
圧依存性の少ない2層ポリシリコン容量素子と、しきい
値バラツキの小さいMOSトランジスタを同一シリコン
基板1上に形成することができる。Next, the silicon oxide film 35 except the portion under the gate electrode 27b is removed to form a gate oxide film 35a, and a diffusion layer is formed to form a MOS transistor. The final sheet resistance (resistance per unit area) of the lower electrode 21a is 15Ω / □ or less. As described above, the lower electrode 31a-the interlayer insulating film 33-the upper electrode 37
A two-layer polysilicon capacitor element made of a and having a lower impurity concentration of the lower electrode 31a with a high concentration and low voltage dependency and a MOS transistor with a small variation in threshold voltage can be formed on the same silicon substrate 1.
【0033】さらに、この実施例によると、ポリシリコ
ン膜31をエッチングする時に残渣が発生せず、製品の
歩留まり低下を防ぐ効果がある。さらに、MOSトラン
ジスタのしきい値制御用のイオン注入に用いる犠牲酸化
膜29の形成を下部電極31aの形成前に行なっている
ので、下部電極31aの形成後に、熱酸化処理及びエッ
チング処理を施する回数を減らす、すなわち、しきい値
制御専用の犠牲酸化膜の形成を省略することができ、下
部電極31aの表面に形成される層間絶縁膜33の表面
の荒れによる2層ポリシリコン容量素子バラツキを低減
できる効果がある。図2の実施例においても、バッファ
酸化膜3をしきい値制御用の犠牲酸化膜として用いれ
ば、下部電極21aの形成後に、熱酸化処理及びエッチ
ング処理を施す回数を減らすことができ、2層ポリシリ
コン容量素子バラツキを低減できる。Further, according to this embodiment, no residue is generated when the polysilicon film 31 is etched, and there is an effect of preventing a decrease in product yield. Further, since the formation of the sacrificial oxide film 29 used for ion implantation for controlling the threshold value of the MOS transistor is performed before the formation of the lower electrode 31a, a thermal oxidation process and an etching process are performed after the formation of the lower electrode 31a. It is possible to reduce the number of times, that is, omit the formation of a sacrificial oxide film exclusively for controlling the threshold value, and to reduce the variation in the two-layer polysilicon capacitance element due to the roughness of the surface of the interlayer insulating film 33 formed on the surface of the lower electrode 31a. There is an effect that can be reduced. Also in the embodiment of FIG. 2, if the buffer oxide film 3 is used as a sacrificial oxide film for controlling the threshold value, the number of times of performing the thermal oxidation process and the etching process after the formation of the lower electrode 21a can be reduced. Variations in polysilicon capacitance elements can be reduced.
【0034】ここでは、ポリシリコン膜31の下地膜と
して、犠牲酸化膜29及びシリコン窒化膜30の積層膜
を用いているが、下地膜はこれに限定されるものではな
く、例えばCVD法によるHTO膜(高温酸化膜)、シ
リコン窒化膜若もくはシリコン酸窒化膜のいずれかによ
って構成される単層膜、又はそれらの積層膜などを用い
ても、残渣発生による製品の歩留まり低下を防止しつ
つ、活性領域シリコン基板へのリンの拡散を防止する効
果がある。また、これらの実施例ではポリシリコン膜中
へのリンの導入方法としてイオン注入を用いているが、
本発明はこれに限定されるものではなく、固相拡散技術
を用いてもよい。Here, a laminated film of the sacrificial oxide film 29 and the silicon nitride film 30 is used as a base film of the polysilicon film 31. However, the base film is not limited to this. Even if a single-layer film composed of any one of a film (high-temperature oxide film), a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, and a laminated film thereof is used, it is possible to prevent a decrease in product yield due to generation of residues. In addition, there is an effect of preventing the diffusion of phosphorus into the active region silicon substrate. In these examples, ion implantation is used as a method for introducing phosphorus into the polysilicon film.
The present invention is not limited to this, and solid phase diffusion technology may be used.
【0035】[0035]
【発明の効果】請求項1の半導体装置の製造方法におい
ては、MOSトランジスタ領域上を覆うLOCOS膜形
成用の素子分離用パターニング膜を用いて素子分離領域
を形成した後、素子分離用パターニング膜を残した状態
で、容量素子を構成する下部電極用の第1のポリシリコ
ン膜を形成し、第1のポリシリコン膜への不純物の導入
時に、第1のポリシリコン膜と半導体基板との間に素子
分離用パターニング膜を残存させるようにしているの
で、第1のポリシリコン膜中から不純物が半導体基板側
へ染み出したとしても、残存する素子分離用パターニン
グ膜が不純物の拡散をブロックするため、MOSトラン
ジスタの活性領域への意図しない不純物の染み出しを防
止することができ、トランジスタの電気的特性のバラツ
キを軽減することができる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, after forming an element isolation region using an element isolation patterning film for forming a LOCOS film that covers the MOS transistor region, the element isolation patterning film is formed. In the remaining state, a first polysilicon film for a lower electrode constituting a capacitive element is formed, and when impurities are introduced into the first polysilicon film, a first polysilicon film is formed between the first polysilicon film and the semiconductor substrate. Since the patterning film for element isolation is made to remain, even if the impurity seeps out of the first polysilicon film toward the semiconductor substrate, the remaining patterning film for element isolation blocks the diffusion of the impurity. It is possible to prevent unintentional seepage of impurities into the active region of a MOS transistor, and to reduce variations in the electrical characteristics of the transistor. Kill.
【0036】請求項2の半導体装置の製造方法において
は、素子分離用パターニング膜は、不純物のブロック能
力の高いシリコン窒化膜層を含んでいるので、第1のポ
リシリコン膜中から半導体基板側への不純物の拡散の防
止能を向上させることができ、MOSトランジスタの電
気的特性のバラツキを一層軽減することができる。請求
項3,8の半導体装置の製造方法においては、容量素子
を構成する層間絶縁膜はシリコン酸化膜であって、層間
絶縁膜と、MOSトランジスタのゲート酸化膜用のシリ
コン酸化膜を同時に形成するようにしているので、製造
工程を削減することができ、かつ2層ポリシリコン容量
素子バラツキを低減できる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, since the patterning film for element isolation includes a silicon nitride film layer having a high impurity blocking ability, the first polysilicon film is moved from the first polysilicon film to the semiconductor substrate side. Of the MOS transistor can be improved, and the variation in the electrical characteristics of the MOS transistor can be further reduced. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third and eighth aspects, the interlayer insulating film forming the capacitive element is a silicon oxide film, and the interlayer insulating film and the silicon oxide film for the gate oxide film of the MOS transistor are formed simultaneously. As a result, the number of manufacturing steps can be reduced, and variations in the two-layer polysilicon capacitance element can be reduced.
【0037】請求項4の半導体装置の製造方法において
は、素子分離用パターニング膜は下層がシリコン酸化
膜、上層がシリコン窒化膜の積層膜であって、素子分離
用パターニング膜のシリコン酸化膜をしきい値制御用の
不純物注入の保護膜として兼用しているので、工程の削
減、ひいてはコストダウンが実現できる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the patterning film for element isolation is a laminated film of a silicon oxide film as a lower layer and a silicon nitride film as an upper layer. Since it is also used as a protective film for impurity injection for controlling the threshold value, the number of steps can be reduced, and the cost can be reduced.
【0038】請求項5,10の半導体装置の製造方法に
おいては、第2のポリシリコン膜をパターニングして、
容量素子の上部電極及びMOSトランジスタのゲート電
極パターンを同時に形成するようにしているので、製造
工程を削減することができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the second polysilicon film is patterned.
Since the upper electrode of the capacitor and the gate electrode pattern of the MOS transistor are formed at the same time, the number of manufacturing steps can be reduced.
【0039】請求項6の半導体装置の製造方法において
は、素子分離用パターニング膜を除去した後、少なくと
もMOSトランジスタ領域上に、MOSトランジスタ領
域への不純物の拡散を防止する下地膜を形成するように
しているので、MOSトランジスタの活性領域の半導体
基板と第1のポリシリコンとの間には下地膜が残存し、
第1のポリシリコン膜に不純物の導入を施す際に、第1
のポリシリコン膜中から不純物が半導体基板側へ染み出
したとしても、残存する素子分離用パターニング膜が不
純物の拡散をブロックするため、MOSトランジスタの
活性領域への意図しない不純物の染み出しを防止するこ
とができ、トランジスタの電気的特性のバラツキを軽減
することができる。According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, after removing the element isolation patterning film, a base film for preventing diffusion of impurities into the MOS transistor region is formed at least on the MOS transistor region. Therefore, a base film remains between the semiconductor substrate in the active region of the MOS transistor and the first polysilicon,
When introducing impurities into the first polysilicon film, the first
Even if an impurity seeps out of the polysilicon film to the semiconductor substrate side, the remaining element isolation patterning film blocks the diffusion of the impurity, thereby preventing unintentional seepage of the impurity into the active region of the MOS transistor. Accordingly, variation in electrical characteristics of the transistor can be reduced.
【0040】請求項7の半導体装置の製造方法において
は、下地膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリ
コン酸窒化膜、又は下層がシリコン酸化膜、上層がシリ
コン窒化膜の積層膜のいずれかであり、シリコン酸化膜
の場合はその膜厚を不純物の染み出し拡散距離に対して
十分大きくするようにしているので、第1のポリシリコ
ン膜中から半導体基板側への不純物の拡散の防止能を向
上させることができ、MOSトランジスタの電気的特性
のバラツキを一層軽減することができる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the base film may be any one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a laminated film of a lower silicon oxide film and an upper silicon nitride film. In the case of a silicon oxide film, the thickness of the silicon oxide film is set to be sufficiently large with respect to the diffusion distance of the impurity seeping out, so that the diffusion of the impurity from the first polysilicon film to the semiconductor substrate side can be prevented. And the variation in the electrical characteristics of the MOS transistor can be further reduced.
【0041】請求項9の半導体装置の製造方法において
は、下地膜は、下層がシリコン酸化膜、上層がシリコン
窒化膜の積層膜であって、下地膜のシリコン酸化膜をし
きい値制御用の不純物注入の保護膜として兼用している
ので、工程の削減、ひいてはコストダウンが実現でき
る。According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the underlying film is a laminated film including a silicon oxide film as a lower layer and a silicon nitride film as an upper layer, and the silicon oxide film as the underlying film is used for controlling a threshold. Since it is also used as a protective film for impurity implantation, the number of steps can be reduced, and the cost can be reduced.
【図1】 MOSトランジスタ及び2層ポリシリコン容
量素子を含む半導体装置の従来の製造方法を示す工程断
面図である。FIG. 1 is a process cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device including a MOS transistor and a two-layer polysilicon capacitor.
【図2】 本発明にかかる半導体装置の製造方法の第1
の態様の一実施例を示す工程断面図である。FIG. 2 shows a first example of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
It is a process sectional view showing an example of an aspect.
【図3】 本発明にかかる半導体装置の製造方法の第2
の態様の一実施例を示す工程断面図である。FIG. 3 shows a second example of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention.
It is a process sectional view showing an example of an aspect.
1 シリコン基板 3 素子分離用パターニング膜用のバッファ酸
化膜 5 素子分離用パターニング膜用のシリコン窒
化膜 7 LOCOS膜 9 バッファ酸化膜 11,21,31 容量素子の下部電極用の
ポリシリコン膜 11a,21a,31a 容量素子の下部電極 13,23,33 容量素子の層間絶縁膜 15 ゲート酸化膜用のシリコン酸化膜 15a ゲート酸化膜 17,27,37 容量素子の上部電極用の
ポリシリコン膜 17a,27a,37a 容量素子の上部電極 29 下地膜用のバッファ酸化膜 30 下地膜用のシリコン窒化膜Reference Signs List 1 silicon substrate 3 buffer oxide film for device isolation patterning film 5 silicon nitride film for device isolation patterning film 7 LOCOS film 9 buffer oxide film 11, 21, 31 polysilicon film for lower electrode of capacitive element 11a, 21a , 31a Lower electrode of capacitive element 13, 23, 33 Interlayer insulating film of capacitive element 15 Silicon oxide film for gate oxide film 15a Gate oxide film 17, 27, 37 Polysilicon film 17a, 27a for upper electrode of capacitive element 37a Upper electrode of capacitive element 29 Buffer oxide film for base film 30 Silicon nitride film for base film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 和巳 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 上田 尚宏 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 貴島 正人 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 5F038 AC03 AC05 AC15 AC18 AV06 EZ13 EZ15 EZ16 EZ20 5F048 AA07 AA09 AC10 BB05 BB14 BD04 BG12 DA09 DA18 DA19 DB04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Kazumi Hara 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stock inside Ricoh Company (72) Naohiro Ueda 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stock Ricoh Company (72) Inventor Masato Takashima 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term (reference) 5R038 AC03 AC05 AC15 AC18 AV06 EZ13 EZ15 EZ16 EZ20 5F048 AA07 AA09 AC10 BB05 BB14 BD04 BG12 DA09 DA18 DA19 DB04
Claims (10)
スタとポリシリコン−層間絶縁膜−ポリシリコン構造か
らなる容量素子とを含む半導体装置を製造する方法にお
いて、以下の工程(A)から工程(D)によって容量素
子を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A)MOSトランジスタ領域上を覆い、素子分離領域
に開口をもつ耐酸化性の素子分離用パターニング膜を用
いて素子分離領域を形成した後、前記素子分離用パター
ニング膜を残した状態で、半導体基板上に、前記容量素
子を構成する下部電極用の第1のポリシリコン膜を形成
する工程、 (B)前記第1のポリシリコン膜に不純物の導入及びパ
ターニングを施して、前記素子分離領域上に前記容量素
子の下部電極を形成する工程、 (C)前記下部電極の表面に、前記容量素子を構成する
層間絶縁膜を形成する工程、 (D)前記下部電極上に前記層間絶縁膜を介して第2の
ポリシリコン膜からなる前記容量素子の上部電極を形成
する工程。1. A method of manufacturing a semiconductor device including at least a MOS transistor and a polysilicon-interlayer insulating film-capacitance element having a polysilicon structure on the same substrate by the following steps (A) to (D). A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a capacitor. (A) After forming an element isolation region by using an oxidation-resistant element isolation patterning film having an opening in the element isolation region and covering the MOS transistor region, a semiconductor is formed while the element isolation patterning film is left. Forming a first polysilicon film for a lower electrode constituting the capacitive element on a substrate; (B) introducing an impurity into the first polysilicon film and patterning the first polysilicon film to form a first polysilicon film on the element isolation region; Forming a lower electrode of the capacitive element, (C) forming an interlayer insulating film constituting the capacitive element on the surface of the lower electrode, (D) interposing the interlayer insulating film on the lower electrode. Forming an upper electrode of the capacitor element made of a second polysilicon film.
ン窒化膜層を含んでいる請求項1に記載の半導体装置の
製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the element isolation patterning film includes a silicon nitride film layer.
て、前記工程(C)は、前記層間絶縁膜を形成する前
に、前記素子分離用パターニング膜を除去して前記MO
Sトランジスタ領域の表面を露出させる工程を含み、前
記層間絶縁膜の形成時に、前記MOSトランジスタ領域
の表面にMOSトランジスタのゲート酸化膜用のシリコ
ン酸化膜を同時に形成する請求項1又は2に記載の半導
体装置の製造方法。3. The method according to claim 2, wherein the interlayer insulating film is a silicon oxide film. In the step (C), the element isolation patterning film is removed before forming the interlayer insulating film.
3. The method according to claim 1, further comprising the step of exposing a surface of the S transistor region, wherein a silicon oxide film for a gate oxide film of the MOS transistor is simultaneously formed on the surface of the MOS transistor region when the interlayer insulating film is formed. A method for manufacturing a semiconductor device.
がシリコン酸化膜、上層がシリコン窒化膜の積層膜であ
って、前記工程(C)は、前記素子分離用パターニング
膜を除去する際に、前記素子分離用パターニング膜のシ
リコン窒化膜のみを除去した後、前記MOSトランジス
タ領域に残存する前記素子分離用パターニング膜のシリ
コン酸化膜をしきい値制御用の不純物注入の保護膜とし
て、前記シリコン酸化膜を介して、前記MOSトランジ
スタ領域に不純物注入を施す工程を含む請求項3に記載
の半導体装置の製造方法。4. The patterning film for element isolation, wherein the lower layer is a laminated film of a silicon oxide film and the upper layer is a laminated film of a silicon nitride film, and in the step (C), when the patterning film for element isolation is removed, After removing only the silicon nitride film of the device isolation patterning film, the silicon oxide film of the device isolation patterning film remaining in the MOS transistor region is used as a protective film for impurity implantation for threshold value control. 4. The method according to claim 3, further comprising a step of implanting impurities into the MOS transistor region through a film.
記上部電極用の第2のポリシリコン膜を形成し、その第
2のポリシリコン膜に不純物の導入及びパターニングを
施して前記上部電極を形成する工程を含み、前記第2の
ポリシリコン膜にパターニングを施す際に、前記ゲート
酸化膜用のシリコン酸化膜を含む領域上に、前記第2の
ポリシリコン膜からなる前記MOSトランジスタ用のゲ
ート電極パターンを形成する請求項1から4のいずれか
に記載の半導体装置の製造方法。5. The step (D) includes: forming a second polysilicon film for the upper electrode on a semiconductor substrate; introducing an impurity into the second polysilicon film; and patterning the second polysilicon film. Forming a second electrode on the region including the silicon oxide film for the gate oxide film when patterning the second polysilicon film. 5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said gate electrode pattern is formed.
スタとポリシリコン−層間絶縁膜−ポリシリコン構造か
らなる容量素子とを含む半導体装置を製造する方法にお
いて、以下の工程(A)から工程(E)によって容量素
子を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A)MOSトランジスタ領域上を覆い、素子分離領域
に開口をもつ耐酸化性の素子分離用パターニング膜を用
いて素子分離領域を形成し、前記素子分離領パターニン
グ膜を除去した後、少なくとも前記MOSトランジスタ
領域上に、前記MOSトランジスタ領域への不純物の拡
散を防止する下地膜を形成する工程、 (B)半導体基板上に、前記容量素子を構成する下部電
極用の第1のポリシリコン膜を形成する工程、 (C)前記第1のポリシリコン膜に不純物の導入及びパ
ターニングを施して、前記素子分離領域上に前記容量素
子の下部電極を形成する工程、 (D)前記下部電極の表面に、前記容量素子を構成する
層間絶縁膜を形成する工程、 (E)前記下部電極上に前記層間絶縁膜を介して前記容
量素子の上部電極を形成する工程。6. A method for manufacturing a semiconductor device including at least a MOS transistor and a polysilicon-interlayer insulating film-capacitive element having a polysilicon structure on the same substrate by the following steps (A) to (E). A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a capacitor. (A) An element isolation region is formed using an oxidation-resistant element isolation patterning film having an opening in the element isolation region, covering the MOS transistor region, and removing the element isolation region patterning film. Forming a base film on the transistor region to prevent diffusion of impurities into the MOS transistor region; (B) forming a first polysilicon film for a lower electrode constituting the capacitive element on the semiconductor substrate (C) a step of introducing an impurity into the first polysilicon film and patterning the same to form a lower electrode of the capacitive element on the element isolation region; and (D) forming a lower electrode on the surface of the lower electrode. Forming an interlayer insulating film constituting the capacitive element; and (E) forming an upper electrode of the capacitive element on the lower electrode via the interlayer insulating film.
ン窒化膜、シリコン酸窒化膜、又は下層がシリコン酸化
膜、上層がシリコン窒化膜の積層膜のいずれかである請
求項6に記載の半導体装置の製造方法。7. The semiconductor according to claim 6, wherein the base film is any one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a stacked film of a silicon oxide film as a lower layer and a silicon nitride film as an upper layer. Device manufacturing method.
て、前記工程(D)は、前記層間絶縁膜を形成する前
に、前記下地膜を除去して前記MOSトランジスタ領域
の表面を露出させる工程を含み、前記層間絶縁膜の形成
時に、前記MOSトランジスタ領域の表面にMOSトラ
ンジスタのゲート酸化膜用のシリコン酸化膜を同時に形
成する請求項6又は7に記載の半導体装置の製造方法。8. The method according to claim 1, wherein the interlayer insulating film is a silicon oxide film. In the step (D), before forming the interlayer insulating film, the base film is removed to expose a surface of the MOS transistor region. 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, further comprising the step of simultaneously forming a silicon oxide film for a gate oxide film of a MOS transistor on the surface of the MOS transistor region when forming the interlayer insulating film.
上層がシリコン窒化膜の積層膜であって、前記工程
(D)は、前記下地膜を除去する際に、前記下地膜のシ
リコン窒化膜のみを除去した後、前記MOSトランジス
タ領域に残存する前記下地膜のシリコン酸化膜をしきい
値制御用の不純物注入の保護膜として、前記シリコン酸
化膜を介して、前記MOSトランジスタ領域に不純物注
入を施す工程を含む請求項7に記載の半導体装置の製造
方法。9. The base film, wherein the lower layer is a silicon oxide film,
The upper layer is a laminated film of a silicon nitride film, and in the step (D), when the underlying film is removed, after removing only the underlying silicon nitride film, the lower layer remaining in the MOS transistor region is removed. 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising a step of implanting an impurity into said MOS transistor region through said silicon oxide film using a silicon oxide film of a ground film as a protective film for impurity implantation for controlling a threshold value. .
前記上部電極用の第2のポリシリコン膜を形成し、その
第2のポリシリコン膜に不純物の導入及びパターニング
を施して前記上部電極を形成する工程を含み、前記第2
のポリシリコン膜にパターニングを施す際に、前記ゲー
ト酸化膜用のシリコン酸化膜を含む領域上に、前記第2
のポリシリコン膜からなる前記MOSトランジスタ用の
ゲート電極パターンを形成する請求項6から9のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。10. The method according to claim 1, wherein the step (E) is performed on a semiconductor substrate.
Forming a second polysilicon film for the upper electrode, introducing impurities into the second polysilicon film and patterning the second polysilicon film to form the upper electrode,
When patterning the polysilicon film, the second silicon oxide film is formed on the region including the silicon oxide film for the gate oxide film.
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein a gate electrode pattern for said MOS transistor is formed of said polysilicon film.
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JP2009238808A (en) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Seiko Npc Corp | Process for fabricating semiconductor integrated circuit device |
JP2010093274A (en) * | 2009-11-18 | 2010-04-22 | Renesas Technology Corp | Semiconductor integrated circuit device, and method of manufacturing the same |
KR101005409B1 (en) * | 2002-12-19 | 2010-12-30 | 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof |
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1999
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