JP3348997B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
に関し、特に、キャパシタ素子と抵抗素子とを含む半導
体集積回路(IC)の製造方法に関するものである。
i基板−シリコン酸化膜−上部電極からなるMOS構造
のものが通常用いられている。しかし、前記シリコン酸
化膜の誘電率は約3.8と小さく、単位面積当たりの容
量値を大きくするために誘電率が約7.8と大きいシリ
コン窒化(SiN)膜を用いたMIS型キャパシタ素子
が提案されている。また、抵抗素子として電圧依存性の
小さい多結晶シリコンを用いたものも広く使用されてい
る。
とを含むICの製造方法を、図8乃至図15より説明す
る。図8に示されるように、P型シリコン基板101に
下部電極となるN+領域102を形成した後、通常のL
OCOS技術を用いてフィールド酸化膜103を形成す
ると共に、キャパシタ形成領域104およびトランジス
タ形成領域(図示せず)を画成する。基板表面に薄い酸
化膜105を形成した後、フィールド酸化膜103を含
む基板表面上に多結晶シリコン層106を被着し、所望
の抵抗値が得られるように、該多結晶シリコン層106
に所定の不純物をイオン注入する(図9)。しかる後、
フィールド酸化膜103上の多結晶シリコン層106に
抵抗素子を形成するためのレジストパターン107を設
ける(図10)。
いて多結晶シリコン層106をエッチング後、レジスト
パタ−ン107を除去して抵抗素子108を形成する
(図11)。基板表面からN+領域102上の薄い酸化
膜105を選択的に除去後、基板表面上に前記した誘電
率の大きいSiN膜109を被着し(図12)、キャパ
シタ形成領域104にレジストパターン110を形成す
る(図13)。次いで、レジストパターン110をマス
クとしてSiN膜109を除去して、キャパシタ形成領
域104にキャパシタ素子の絶縁膜となるSiN膜11
1を形成する(図14)。抵抗素子108に酸化膜11
2を形成後、SiN膜111上に上部電極である多結晶
シリコン層113を通常の方法により形成してデバイス
を完成する(図15)。
は、抵抗素子108およびSiN膜111は別個の工程
により形成されるので、レジスト膜に対するパターニン
グ工程が増加する。また、抵抗素子108の表面は露出
しているので、基板101に対して例えば、ゲート酸化
膜を形成するような酸化処理をする際、抵抗素子108
の表面は酸化されてその層厚が変化し、抵抗値にバラツ
キが生じる。
至図19に示される方法も既に提案されている。まず、
図8に示されるような下部電極となるN+領域102
と、フィールド酸化膜103と、キャパシタ形成領域1
04とを有するP型シリコン基板101を用意する。基
板表面に薄い酸化膜105を形成し、N+領域102上
の薄い酸化膜105を選択的に除去した後、フィールド
酸化膜103を含む基板表面上に誘電率の大きいSiN
膜109を被着する(図16)。そのSiN膜109上
に多結晶シリコン層114を形成し、所望の抵抗値が得
られるように多結晶シリコン層114に所定の不純物を
イオン注入する(図17)。しかる後、キャパシタ形成
領域104にキャパシタ素子の上部電極を形成すると共
に、フィールド酸化膜103上に抵抗素子を形成するた
め、多結晶シリコン層114上にレジストパターン11
5および116をそれぞれ設ける(図18)。これらレ
ジストパターンをマスクとして多結晶シリコン層114
およびSiN膜109を同時にパターニングし、キャパ
シタ素子111、該キャパシタ素子111の上部電極1
17、抵抗素子118及びSiN膜109´とを形成す
る(図19)。
14およびSiN膜109は同時に除去され、レジスト
膜に対するパターニング工程は省略される。しかしなが
ら、キャパシタ素子における上部電極117と抵抗素子
118は同時に不純物が拡散されるため、抵抗値によっ
ては不純物濃度が比較的小さいので、上部電極117の
抵抗が大きくなる。逆に上部電極117の低抵抗化のた
め不純物濃度を大きくすると、イオン注入によりSiN
膜109は損傷を受けて誘電体絶縁膜としての信頼性が
失われてしまうと同時に、抵抗素子118の抵抗値も小
さくなり問題がある。また前述した方法と同様に、抵抗
素子118の表面は露出しているので、基板101に対
して例えば、ゲート酸化膜を形成するような酸化処理を
する際、前記抵抗素子118の表面は酸化されてその層
厚が変化し、抵抗値にバラツキが生じる。
した従来の欠点を解消したキャパシタ素子と抵抗素子と
を含む半導体集積回路(IC)の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
の製造方法は、半導体基板上に形成された絶縁膜上に不
純物を含む多結晶シリコン層を形成する工程と、上記多
結晶シリコン層上にSiN膜を形成する工程と、上記S
iN膜上にキャパシタ素子および抵抗素子を形成するた
めのレジストパタ−ンを形成する工程と、上記レジスト
パタ−ンを用いて、上記SiN膜及び多結晶シリコン層
を順次パタ−ニングする工程を含む。
SiN膜は多結晶シリコン層上に形成される。従って、
多結晶シリコン層に不純物を添加する際に生じる恐れの
ある下地膜の損傷は、上記SiN膜に関係しない。つま
り、上記SiN膜の信頼性を損なうことがない。また、
抵抗素子となる多結晶シリコン層は、上記SiN膜によ
り被覆されているため、その後の酸化工程により層厚の
変化を招くことない。従って、抵抗素子の抵抗値のバラ
ツキを抑制することができる。
図6により説明する。まず、P型シリコン基板11に下
部電極となるN+領域12を形成した後、LOCOS技
術を用いてフィールド酸化膜13を形成すると共に、キ
ャパシタ形成領域14およびトランジスタ形成領域(図
示しない)を画成する(図1)。基板表面に薄い酸化膜
15を形成した後、N+領域12上の薄い酸化膜15を
選択的に除去する。その後、フィールド酸化膜13を含
む基板表面上に多結晶シリコン層16を約400nmの
厚さに被着し、所望の抵抗値が得られるように該多結晶
シリコン層16に所定の不純物、例えばリン或いはボロ
ンをイオン注入する(図2)。しかる後、多結晶シリコ
ン層16上に誘電率の大きいSiN膜17を約25nm
の厚さに被着する(図3)。
し、該レジストにリソグラフィ及びエッチングを施し
て、キャパシタ素子を形成するためのレジストパタ−ン
18及び抵抗素子を形成するためのレジストパタ−ン1
9を形成する(図4)。それらレジストパタ−ン18、
19をマスクに用いてSiN膜17及び多結晶シリコン
層16を順次エッチング後、レジストパタ−ン18、1
9を除去して、キャパシタ素子20及び多結晶シリコン
層16´とSiN膜17´及び抵抗素子21とを形成す
る(図5)。つぎに、例えばゲ−ト酸化を行った後、キ
ャパシタ素子20の上部電極となる多結晶シリコン層2
2をMOSのゲ−トと同時に形成する。なお、この間の
熱工程により多結晶シリコン層16は、その内部にN+
領域12から不純物が拡散し、低抵抗となる(図6)。
に、多結晶シリコン層16を基板11上に被着した後に
イオン注入しているが、多結晶シリコン層16を被着す
る際に添加することも可能である。またその後に抵抗素
子21となる部分のみにイオン注入して、抵抗値を調整
することも可能である。更に、抵抗素子21に不純物を
イオン注入して、抵抗値の調整をすることも可能であ
る。
抵抗素子21とを同時に形成するため、パタ−ニング工
程が1回であり加工工程を減らすことができる。また、
多結晶シリコン層16の表面を耐酸化性のあるSiN膜
17で被覆した後、パタ−ニング行い抵抗素子21を形
成するため、抵抗素子21の表面は、後の酸化工程例え
ばゲ−ト酸化膜形成工程において酸化されることがな
い。よって、抵抗素子21の膜厚の変化による抵抗値の
バラツキを抑えることができる。更に、本構造のキャパ
シタ素子20であれば、その下部に多結晶シリコン層1
6´が設けられているが、N+領域から多結晶シリコン
層16´に不純物が拡散されるため抵抗値を小さくする
ことができる。
照して説明する。但し、第1の実施例と異なる部分のみ
を説明する。同図によれば、シリコン基板11の表面に
選択的にフィ−ル酸化膜13を形成後、該フィ−ルド酸
化膜13上にキャパシタ素子を形成する。第1の実施例
ではN++領域12上にキャパシタ素子を形成してお
り、そのN+領域12をキャパシタ素子の下部電極とし
ている。本実施例では、多結晶シリコン層16´をキャ
パシタ素子の下部電極としている。
装置であっても、第1の実施例と同様にキャパシタ素子
と抵抗素子とを同時に形成すること可能であり、同様の
効果を得ることができる。
キャパシタ素子及び多結晶シリコン抵抗素子を精度よ
く、工程の増加させることなく形成することができる。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
る。
面図である。
面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
ールド酸化膜、14…キャパシタ形成領域、15…薄い
酸化膜、16…多結晶シリコン層、17…SiN膜、1
8,19…レジストパタ−ン、20…キャパシタ素子、
21…抵抗素子、22…多結晶シリコン層。
Claims (4)
- 【請求項1】 キャパシタ素子の下部電極となる拡散層
を有する半導体基板に素子領域を画成する絶縁膜を形成
する工程と、 上記半導体基板上に抵抗素子の抵抗値を決定する 不純物
を含む多結晶シリコン層を形成する工程と、 上記多結晶シリコン層上に耐酸化性絶縁膜を形成する工
程と、 上記耐酸化性絶縁膜上に上記キャパシタ素子及び上記抵
抗素子を形成するためのレジストパターンを形成する工
程と、 上記レジストパターンを用いて、上記耐酸化性絶縁膜及
び上記多結晶シリコン層を順次パターニングして上記拡
散層上にキャパシタ素子部及び上記絶縁膜上に抵抗素子
部を同時に形成する工程と、パターニングした上記耐酸化性絶縁膜上に上記キャパシ
タ素子の上部電極となる多結晶シリコン層を形成する工
程と を具備する半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 上記耐酸化性絶縁膜はSiN膜であるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 上記多結晶シリコン層に含まれる不純物
はイオン注入により添加されることを特徴とする請求項
1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 上記拡散層から上記多結晶シリコン層に
不純物が拡散して上記キャパシタ素子の下部電極の一部
となることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製
造方法。
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