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JP2001223334A - 半導体装置製造方法および半導体装置 - Google Patents

半導体装置製造方法および半導体装置

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JP2001223334A
JP2001223334A JP2000032063A JP2000032063A JP2001223334A JP 2001223334 A JP2001223334 A JP 2001223334A JP 2000032063 A JP2000032063 A JP 2000032063A JP 2000032063 A JP2000032063 A JP 2000032063A JP 2001223334 A JP2001223334 A JP 2001223334A
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JP
Japan
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film
semiconductor device
resistor
semiconductor
laminated
Prior art date
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Abandoned
Application number
JP2000032063A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Yatabe
茂 谷田部
Yasuo Ebuchi
渕 康 男 江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2000032063A priority Critical patent/JP2001223334A/ja
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の抵抗素子および容量素子の材料
を共通化するとともの製造工程の簡易化を図ったもので
ある。 【解決手段】 本発明は半導体素子12を有する半導体
基板11の上面に誘電体膜33、第1の抵抗体膜34あ
るいは第2の抵抗体膜43、誘電体膜42、第1の抵抗
体膜41を順に積層し、この誘電体膜33、第1の抵抗
体膜34あるいは第2の抵抗体膜43、誘電体膜42、
第1の抵抗体膜41からなる積層膜で容量素子36、4
6を形成するとともにこれら積層膜の抵抗体膜を抵抗素
子に形成したことから各膜が共通化できるために製造方
法が共通化できるので半導体製造工程を簡略にすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置製造装方
法および半導体装置に係り、特に、容量素子と抵抗素子
とを備えた半導体装置製造装方法および半導体装置に関
する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般の
半導体装置10は図13に示すようにSi等の半導体基板
11が備えられ、この半導体基板11の一部にMOSFET型
等の半導体素子12を形成している。
【0003】この半導体素子12のソース電極13、ゲ
ート酸化膜14を取り付けたゲート電極15、ドレイン
電極16には配線17a、17b、17cが備えられ、こ
れらの配線シリコン酸化膜18上に形成した抵抗素子と
なる抵抗体膜19の配線20a、20bまたは容量素子と
なる誘電体膜21に取り付けた金属電極22a、22bに
接続した配線23a、23bに直列あるいは並列に接続し
出力等を制御するようにしている。
【0004】ところで、この抵抗体膜19には化学気相
成長法により形成した多結晶シリコン等が用いられ、ま
た、誘電体膜21には化学気相成長法により形成したシ
リコン窒化物等が用いられていた。
【0005】そのため、抵抗体膜と誘電体膜との材料が
異なるために、これらの成膜方法、加工方法も異なる。
それゆえ、これらの抵抗体膜と誘電体膜とを備える半導
体装置の製造工程が2工程になる外、基板の清浄等の他
の作業が加わり、工程が煩雑になると言う問題があっ
た。
【0006】そこで、本発明は抵抗体膜、誘電体膜等の
材料を共通化するとともにそれらの成膜、加工等の製造
工程の煩雑化を防止するようにした半導体装置製造方法
を得ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1、2の発明は半
導体素子を有する半導体基板の上面に誘電体膜、第1の
抵抗体膜あるいは第2の抵抗体膜、誘電体膜、第1の抵
抗体膜を順に積層し、この誘電体膜、第1の抵抗体膜あ
るいは第2の抵抗体膜、誘電体膜、第1の抵抗体膜から
なる積層膜で容量素子を形成するとともにこれら積層膜
の抵抗体膜を抵抗素子に形成したことから各膜が共通化
できるために製造方法が共通化できるので半導体製造工
程を簡略にすることができる。
【0008】請求項3、4、5、6の発明は誘電体膜に
は反応性スパッタリング法により形成したタンタルまた
はチタンを主成分とした金属酸化物により構成し、抵抗
体膜には反応性スパッタリング法により形成したタンタ
ルまたはチタンを主成分とした金属窒化物により構成し
たことから各膜の材料が共通化できとともに製造方法も
共通化できるので半導体製造工程を更に簡略化すること
ができる。
【0009】請求項7、8発明は半導体素子を有する半
導体基板の上面に積層した抵抗体膜と、この抵抗体膜の
上面に積層した誘電体膜と、この誘電体膜の上面に積層
した抵抗体膜と、これらの誘電体膜、抵抗体膜の積層膜
により形成した容量素子と、前記抵抗体膜により形成し
た抵抗素子等により形成したから各膜が共通化できる。
【0010】請求項9、10の発明は誘電体膜と抵抗体
膜の主要組成となる金属の種類を同一として、その金属
の酸化物を誘電体膜に、その金属の窒化物を抵抗体膜と
することから誘電体膜と抵抗体膜の材料が共通化できる
ため半導体製造工程を大幅に簡略化できる。
【0011】さらに、タンタルまたはチタンを主要組成
となる金属とすることで、これらの酸化物が誘電体膜、
窒化物が抵抗体膜となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明半導体装置製造方法お
よび半導体装置の実施の形態について説明する。
【0013】まず、図1ないし図6により本発明半導体
製造方法および半導体装置の第1の実施の形態について
説明する。
【0014】本発明半導体装置30は基本的には図13
で示した従来の半導体装置10とほぼ同様であるから従
来の半導体装置10と同一の部分は同一符号を付して説
明する。
【0015】この半導体装置30には図2で示すように
Si等の基板11が備えられ、その上面に絶縁性を確保す
るための酸化膜18を介して下部電極32を形成するよ
うにしている。
【0016】この下部電極32を含む酸化膜18の上面
には図3に示すようにタンタルをターゲットとにしこれ
をアルゴンと酸素とを導入した雰囲気中でスパッタリン
グすることによりタンタル酸化物33を形成するように
なっている。
【0017】このタンタル酸化物33の上面にはタンタ
ルをそのままターゲットとしこれをアルゴンと窒素とを
導入した雰囲気中でスパッタリングすることにより第1
の抵抗体膜となるタンタル窒化物34を形成するように
なっている。
【0018】これらタンタル酸化物33、タンタル窒化
物34は図4に示すようにパターニングする。このよう
に形成した右部のタンタル窒化物34の上面には図5に
示すように金属部材を積層し上部電極35を形成しこれ
らにより容量素子36を構成するようになっている。
【0019】この半導体素子12、タンタル酸化物33
およびタンタル窒化物34等の上部にはこれらを電気的
機械的に保護するため、図6に示すように、電極32、
35等に対応する開口38が開けられた絶縁膜37が形
成され、これにアルミニューム等よりなる電極配線39
a、39b、39c、44a、44bおよび45a、45bを
形成し相互に接続し半導体装置30を構成するようにな
っている。
【0020】このようにして形成した半導体装置30は
抵抗素子の抵抗体膜となるタンタル窒化物34、容量素
子36の誘電体膜となるタンタル酸化物33がそれぞれ
のタンタルを基礎材料としこれにアルゴンと酸素、窒素
を用いたものであるから材料が共通化できる。
【0021】また、抵抗素子の抵抗体膜となるタンタル
窒化物34、容量素子36の誘電体膜となるタンタル酸
化物がスパッタリング時に導入するガスである酸素、窒
素を入れ替えることによりほぼ同一雰囲気中で形成され
るものであるから製造工程が簡易化できる。
【0022】そのうえ、抵抗体膜となるタンタル窒化物
34が誘電体膜となるタンタル酸化物33を覆うことに
なるからタンタル窒化物34が一種のバリア層となり誘
電体タンタル酸化物33の酸素が半導体素子12等に拡
散するのを防止する。
【0023】そのため、半導体素子12が酸素により劣
化されないことから品質のよい半導体装置を極めて容易
に製造することができる。
【0024】つぎに、図7ないし図12により本発明半
導体製造方法および半導体装置の第2の実施の形態につ
いて説明する。
【0025】第2の実施の形態は第1の実施の形態をさ
らに改良したもので基本的には図1等で示した第1の実
施の形態で示した半導体装置30の製造方法とほぼ同様
である。
【0026】したがって第2の実施の形態の本発明導体
装置40を第1の実施の形態の半導体装置30と同一の
部分は同一符号を付して説明する。
【0027】この半導体装置40には図8で示すように
Si等の基板11が備えられ、その上面に酸化膜18を介
して下部電極32を形成するようにしている。この下部
電極32を含む酸化膜31の上面には図9に示すように
タンタルをターゲットとしこれをアルゴンと窒素との雰
囲気中でスパッタリングすることにより第1の抵抗体膜
となるタンタル窒化物41を形成するようになってい
る。
【0028】このタンタル窒化物41の上面にはタンタ
ルをそのままターゲットにしこれをアルゴンと酸素との
雰囲気中でスパッタリングすることによりタンタル酸化
物42を形成するようになっている。
【0029】この誘電体膜42の上面にはさらにタンタ
ルをそのままターゲットとしこれをアルゴンと窒素との
雰囲気中でスパッタリングすることにより第2の抵抗体
膜となるタンタル窒化物43を形成するようになってい
る。
【0030】これらタンタル窒化物41、タンタル酸化
物42、タンタル窒化物43を図10に示すようにパタ
ーニングする。このように形成したタンタル窒化物43
の上面には図11に示すように金属部材を積層し上部電
極35を形成しこれらにより容量素子46を構成するよ
うになっている。
【0031】この半導体素子12、タンタル窒化物4
1、タンタル酸化物42およびタンタル窒化物43等の
上部には図12に示すようにこれらを電気的機械的に保
護するため、電極32、35等に対応する開口38が開
けられた絶縁膜37が形成され、これにアルミニューム
等よりなる電極配線39a、39b、39c、44a、44
bおよび45a、45bを形成し相互に接続して図7に示
すように半導体装置40を構成するようになっている。
【0032】このようにして製造した半導体装置装置4
0は第1の実施の形態と同様にほぼ同一の材料によりほ
ぼ同一の工程により製造できるから製造が極めて簡単に
なる。
【0033】それにくわえ、容量素子46のタンタル酸
化物42が上下のタンタル窒化物41と43により包ま
れるからこれがバリア層として働きタンタル酸化物42
の酸素を半導体素子12等に拡散するのをほぼ完全に防
止する。
【0034】そのため、半導体素子12を酸素により劣
化させない半導体装置40を製造することができる。そ
れゆえ、品質の高い半導体装置40を共通化した材料に
より単純な工程により製造することができる。
【0035】なお、本発明の各実施の形態ではタンタル
をスパッタリングしてタンタル酸化物の誘電体膜、タン
タル窒化物の抵抗体膜を形成したがチタンを用いチタン
酸化物の誘電体膜、チタン窒化物の抵抗体膜を用いても
よい。
【0036】さらに、本実施の形態では金属窒化物の膜
を形成した後に金属酸化膜を重ねて形成したが金属窒化
物の膜を形成した後に金属窒化物の表面を酸化処理する
ことで上層に金属酸化膜を備えた金属窒化物の膜を得て
もよい。
【0037】さらに、本実施例の半導体素子としてMOSF
ET型トランジスタを例として説明したがバイポーラトラ
ンジスタや他の半導体素子であってもよい。さらに、本
実施例では半導体素子、容量素子、抵抗素子となる抵抗
膜等を同一の層に形成したが半導体素子より上層に容量
素子、抵抗素子となる抵抗体膜等を形成してもよい。
【0038】さらに、本発明の容量素子、抵抗素子とな
る抵抗体膜は上記実施例に限らず要旨を変更しない範囲
で種々の形態の半導体装置に適用してもよい。
【0039】さらに、本実施例の抵抗体膜の抵抗値が容
量素子の電極として適した低い抵抗値であれば、この抵
抗体膜をそのまま容量素子の電極として用いてもよい。
【0040】さらに、本実施例では抵抗体膜、誘電体膜
を用いて抵抗素子、容量素子を形成する例を示したがこ
れら膜間に付着力改善等のために層間膜を挿入してもよ
い。
【0041】
【発明の効果】各請求項の発明は半導体素子を有する半
導体基板の上面に誘電体膜、第1の抵抗体膜あるいは第
2の抵抗体膜、誘電体膜、第1の抵抗体膜を順に積層
し、この誘電体膜、第1の抵抗体膜あるいは第2の抵抗
体膜、誘電体膜、第1の抵抗体膜からなる積層膜で容量
素子を形成するとともにこれら積層膜の抵抗体膜を抵抗
素子に形成したことから各膜が共通化できるために製造
方法が共通化できるので半導体製造工程を簡略にするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明半導体装置製造方法および半導体装置の
第1の実施の形態の最終工程を断面で示す説明図。
【図2】本発明半導体装置製造方法および半導体装置の
第1の実施の形態の第1の工程を断面で示す説明図。
【図3】本発明半導体装置製造方法および半導体装置の
第1の実施の形態の第2の工程を断面で示す説明図。
【図4】本発明半導体装置製造方法および半導体装置の
第1の実施の形態の第3の工程を断面で示す説明図。
【図5】本発明半導体装置製造方法および半導体装置の
第1の実施の形態の第4の工程を断面で示す説明図。
【図6】本発明半導体装置製造方法および半導体装置の
第1の実施の形態の第5の工程を断面で示す説明図。
【図7】本発明半導体装置製造方法および半導体装置の
第2の実施の形態の最終工程を断面で示す説明図。
【図8】本発明半導体装置製造方法および半導体装置の
第2の実施の形態の第1の工程を断面で示す説明図。
【図9】本発明半導体装置製造方法および半導体装置の
第2の実施の形態の第2の工程を断面で示す説明図。
【図10】本発明半導体装置製造方法および半導体装置
の第2の実施の形態の第3の工程を断面で示す説明図。
【図11】本発明半導体装置製造方法および半導体装置
の第2の実施の形態の第4の工程を断面で示す説明図。
【図12】本発明半導体装置製造方法および半導体装置
の第2の実施の形態の第5の工程を断面で示す説明図。
【図13】従来の半導体装置製造方法および半導体装置
の最終工程を断面で示す説明図。
【符号の説明】
10、30、40 半導体装置 11 半導体基板 12 半導体素子 19、34、41、43 抵抗体膜 21、33、42 誘電体膜 36、46 容量素子 37 絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 AC07 AC09 AC15 AR06 AR07 AR18 EZ14 EZ20 5F048 AA09 AC10

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子を有する半導体基板の上面に誘
    電体膜、第1の抵抗体膜を順に積層し、 この誘電体膜、第1の抵抗体膜からなる積層膜を容量素
    子として形成するとともに抵抗体膜を抵抗素子として形
    成する、 ことを特徴とする半導体装置製造方法。
  2. 【請求項2】半導体素子を有する半導体基板の上面に第
    2の抵抗体膜、誘電体膜、第1の抵抗体膜を順に積層
    し、 この第2の抵抗体膜、誘電体膜、第1の抵抗体膜からな
    る積層膜を容量素子として形成するとともに誘電体膜上
    に形成された第1の抵抗体膜を抵抗素子として形成す
    る、 ことを特徴とする半導体装置製造方法。
  3. 【請求項3】誘電体膜は金属酸化物により形成し、 第1および第2の抵抗体膜は金属窒化物により形成し、 たことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置
    製造方法。
  4. 【請求項4】金属酸化物、金属窒化物の主要組成はタン
    タルまたはチタンであることを特徴とする請求項3記載
    の導体装置製造方法。
  5. 【請求項5】金属酸化物は酸素を導入した反応性スパッ
    タリング法により形成され、 金属窒化物は窒素を導入した反応性スパッタリング法に
    より形成され、 たことを特徴とする請求項3または4記載の半導体装置
    製造方法。
  6. 【請求項6】導入するガスの組成を変えることにより金
    属酸化物または金属窒化物を形成することを特徴とする
    請求項5記載の半導体装置製造方法。
  7. 【請求項7】半導体素子を有する半導体基板の上面に積
    層した誘電体膜と、 この誘電体膜の上面に積層した第1の抵抗体膜と、 これらの誘電体膜、第1の抵抗体膜の積層膜により形成
    した容量素子と、 前記抵抗体膜により形成した抵抗素子と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】半導体素子を有する半導体基板の上面に積
    層した第2の抵抗体膜と、 この抵抗体膜の上面に積層した誘電体膜と、 この誘電体膜の上面に積層した第1の抵抗体膜と、 これら第2の抵抗体膜、誘電体膜、第1の抵抗体膜の積
    層膜により形成した容量素子と、 第1の抵抗体膜により形成した抵抗素子と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
  9. 【請求項9】誘電体膜は金属酸化物により形成し、第1
    および第2の抵抗体膜は金属窒化物により形成したこと
    を特徴とする請求項7または8記載の半導体装置。
  10. 【請求項10】金属酸化物、金属窒化物の主要組成はタ
    ンタルまたはチタンであることを特徴とする請求項9記
    載の半導体装置。
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Cited By (4)

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