JP2000196016A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
導体装置及びその製造方法において、反射防止膜による
絶縁不良を防止するとともに、スペーサ形成時まで反射
防止膜を残し、スペーサ形成時のエッチング工程におい
てMOSトランジスタ及び容量素子にダメージを与える
ことを回避する。 【解決手段】 半導体基板11上にシリコン膜14を形
成し、その上にシリコン酸化膜及び多結晶シリコン膜を
形成する。そして、多結晶シリコン膜をパターニングし
て容量上部電極16aを形成した後、シリコン酸化膜を
パターニングして、容量上部電極16aの下に容量上部
電極16aよりも大きい形状の容量誘電体膜15aを形
成する。次いで、全面に反射防止膜(シリコンリッチな
シリコン窒化膜)を形成し、フォトリソグラフィにより
シリコン膜14をパターニングして、容量下部電極及び
トランジスタのゲート電極を形成する。
Description
ィ工程における加工精度を向上させるために反射防止膜
を形成する工程を有する半導体装置の製造方法及びその
製造方法により形成された半導体装置に関し、特に半導
体基板に容量素子及びトランジスタを集積化した半導体
装置及びその製造方法に関する。
(Metal Oxide Semiconductor )トランジスタを有する
半導体装置の従来の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
OS(Local Oxidation of Silicon)法により、半導体
基板61の素子分離領域にフィールド酸化膜62を形成
する。また、熱酸化法により、半導体基板61のトラン
ジスタ形成領域の表面にゲート酸化膜63を形成する。
量素子の下部電極(以下、容量下部電極という)及びト
ランジスタのゲート電極となる多結晶シリコン膜64を
形成し、この多結晶シリコン膜64に高濃度に不純物を
導入して導電性を付与する。
素子の誘電体膜(以下、容量誘電体膜という)となるシ
リコン酸化膜65を形成し、その上に容量素子の上部電
極(以下、容量上部電極という)となる多結晶シリコン
膜66を形成する。そして、この多結晶シリコン膜66
に不純物を高濃度に導入して導電性を付与する。
シリコン膜66の上に、容量上部電極の形状を画定する
ためのレジストパターン67を形成する。そして、この
レジストパターン67をマスクとして多結晶シリコン膜
66及びシリコン酸化膜65をエッチングすることによ
り、容量誘電体膜65a及び容量上部電極66aを形成
する。その後、レジストパターン67を除去する。
基板61の上側全面に反射防止膜68を形成し、この反
射防止膜68により多結晶シリコン膜64及び容量上部
電極66aを覆う。そして、この反射防止膜61の上に
フォトレジストを塗布し、該フォトレジストを露光及び
現像処理して、容量下部電極及びMOSトランジスタの
ゲート電極の形状を画定するためのレジストパターン6
9を形成する。
て反射防止膜68及び多結晶シリコン膜64をエッチン
グすることにより、図12(b)に示すように、容量下
部電極64a及びゲート電極64bを形成する。その
後、レジストパターン69を除去した後、半導体基板6
1のゲート電極64bの両側部分に不純物を浅くかつ低
濃度にイオン注入して、LDD(Lightly Dopes Drain)
拡散層70を自己整合的に形成する。
ン酸化膜を厚く形成し、このシリコン酸化膜を異方性エ
ッチングする。これにより、図13(a)に示すよう
に、容量下部電極64aの側方、容量上部電極66aの
側方及びゲート電極64bの側方のみにシリコン酸化膜
が残存して、スペーサ71が形成される。その後、半導
体基板61のゲート電極64bの両側部分に不純物を比
較的高濃度にイオン注入して、MOSトランジスタのソ
ース及びドレインとなる不純物拡散領域72を自己整合
的に形成する。
上部電極66a、容量下部電極64a及びゲート電極6
4bの上の反射防止膜68を除去する。その後、層間絶
縁膜及び配線(いずれも図示せず)を形成して、容量素
子とLDD構造のMOSトランジスタとを有する半導体
装置が完成する。
り一層の高集積化が要望されており、それに伴ってMO
Sトランジスタのゲート電極等も微細化される傾向にあ
る。そのために、フォトリソグラフィ工程で使用される
光源として、KrF光源やArF光源が用いられるよう
になった。また、これらの光源を使用したときに有効な
反射防止膜として、シリコンリッチなシリコン窒化膜又
はシリコン酸窒化膜が使用される。
窒化膜やシリコン酸窒化膜は、絶縁性が十分とはいえな
い。半導体基板にトランジスタしか形成しないときはス
ペーサを形成した後に全ての反射防止膜を除去してしま
うため問題となることはないが、前述したように容量素
子を形成する場合は、図13(b)に示すように容量上
部電極66aの側方に反射防止膜68が必然的に残存す
る。このため、この反射防止膜68がシリコンリッチな
シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる場合、反射
防止膜68を介して容量素子の上部電極66aと下部電
極64aとの間で電流リークが発生したり、耐圧不良の
原因となる。
8を除去してしまうことも考えられる。シリコン窒化膜
又はシリコン酸窒化膜の除去は、一般的に熱リン酸を用
いたウェットエッチングにより行われる。しかし、スペ
ーサ71を形成する前にシリコン窒化膜又はシリコン酸
窒化膜からなる反射防止膜68を除去しようとすると、
エッチング時に、ポリシリコンからなる容量上部電極6
6a、容量下部電極64a及びゲート電極64b等にダ
メージを与えたり、半導体基板61のMOS界面を汚染
して、トランジスタの特性や容量素子の特性が低下する
おそれが有り、好ましくない。また、反射防止膜68を
スペーサ形成時まで残しておくことは、スペーサ形成時
の異方性エッチングにおいてトランジスタ及び容量への
ダメージを軽減する効果も期待できて都合がよい。従っ
て、反射防止膜はスペーサ形成後に除去することが好ま
しい。
る絶縁不良を防止するとともに、スペーサ形成時まで反
射防止膜を残し、スペーサ形成時のエッチング工程にお
いてMOSトランジスタ及び容量素子にダメージを与え
ることが回避できる半導体装置及びその製造方法を提供
することを目的とする。
例示するように、容量素子と電界効果型トランジスタと
を備えた半導体装置において、前記容量素子が、半導体
基板(11)の上に絶縁膜(12)を介して形成された
容量下部電極(14a)と、前記容量下部電極(14
a)の上に形成された容量誘電体膜(15a)と、前記
容量誘電体膜(15a)の上に、該容量誘電体膜(15
a)よりも小さい形状に形成された容量上部電極(16
a)と、少なくとも、前記上部電極(16a)の外側に
露出した前記容量誘電体膜(15a)上に形成された反
射防止膜(19)とにより構成されていることを特徴と
する半導体装置により解決する。
うに、容量素子とトランジスタとを備えた半導体装置の
製造方法において、半導体基板11の上に第1の絶縁膜
(12,13)を形成する工程と、前記第1の絶縁膜
(12,13)の上に第1の導電膜(14)を形成する
工程と、前記第1の導電膜(14)の上に第2の絶縁膜
(15)を形成する工程と、前記第2の絶縁膜(15)
の上に第2の導電膜(16)を形成する工程と、前記第
2の導電膜(16)をパターニングして容量素子の上部
電極(16a)を形成する工程と、前記第2の絶縁膜
(15)をパターニングして前記上部電極(16a)の
下に前記容量素子の誘電体膜(15a)を、前記上部電
極(16a)よりも大きい形状に形成する工程と、前記
半導体基板(11)の上側全面に反射防止膜(19)を
形成する工程と、前記反射防止膜(19)の上にフォト
レジストを塗布し、該フォトレジストを露光及び現像処
理して、前記容量素子の下部電極及び前記トランジスタ
のゲート電極の形状を画定するレジストパターン(2
0)を形成する工程と、前記レジストパターン(20)
をマスクとして前記反射防止膜(19)及び第1の導電
膜(14)をパターニングし、前記容量素子の下部電極
(14a)及び前記トランジスタのゲート電極(14
b)を形成する工程と、前記レジストパターン(20)
を除去した後、前記容量素子の上部電極(16a)及び
前記トランジスタのゲート電極(14b)の上に残存す
る前記反射防止膜(19)を除去する工程と、前記半導
体基板(11)の前記ゲート電極(14b)の両側部分
に不純物を導入して、前記トランジスタのソース及びド
レイン(23)を形成する工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法により解決する。
ように、容量素子とトランジスタとを備えた半導体装置
の製造方法において、半導体基板(41)の上に絶縁膜
(42,43)を形成する工程と、前記絶縁膜(42,
43)の上に非晶質シリコン又は多結晶シリコンからな
るシリコン膜(44)を形成する工程と、前記シリコン
膜(44)の前記容量素子の誘電体膜形成領域に不純物
を選択的に導入する工程と、前記シリコン膜(44)の
表面を熱酸化させて、前記不純物を導入した部分に他の
部分よりも厚い酸化膜(46a)を形成する工程と、前
記半導体基板(41)の上側全面に導電膜(47)を形
成する工程と、前記導電膜(47)をパターニングして
前記容量素子の上部電極(47a)を形成するととも
に、前記熱酸化で形成した酸化膜(46,46a)のう
ち前記不純物が導入された部分(46a)を前記容量素
子の誘電体膜として残し、他の部分(46)の酸化膜を
除去する工程と、前記半導体基板(41)の上側全面に
反射防止膜(49)を形成する工程と、前記反射防止膜
(49)の上にフォトレジストを塗布し、該フォトレジ
ストを露光及び現像処理して、前記容量素子の下部電極
及び前記トランジスタのゲート電極の形状を画定するレ
ジストパターン(50)を形成する工程と、前記レジス
トパターン(50)をマスクとして前記シリコン膜(4
4)及び前記反射防止膜(49)をパターニングし、前
記容量素子の下部電極(44a)及び前記トランジスタ
のゲート電極(44b)を形成する工程と、前記上部電
極(47a)及び前記ゲート電極(44b)の上に残存
する前記反射防止膜(49)を除去する工程と、前記半
導体基板(41)の前記ゲート電極(44b)の両側部
分に不純物を導入して、前記トランジスタのソース及び
ドレイン(52)を形成する工程とを有することを特徴
とする半導体装置の製造方法により解決する。
なる第2の絶縁膜の上に第2の導電膜を形成し、この第
2の導電膜をパターニングして、容量素子の上部電極を
形成する。その後、前記第2の絶縁膜をパターニングし
て、上部電極の下に該上部電極よりも大きい形状の誘電
体膜を形成する。次いで、誘電体膜の下方の導電膜をパ
ターニングして、容量素子の下部電極を形成する。
よりも大きい形状に形成するので、下部電極の上方に絶
縁性が低い反射防止膜が残存しても、誘電体膜により上
部電極と下部電極との間の絶縁性が確保される。
ゲート電極の側方に絶縁性のスペーサが形成される。こ
の場合、容量素子の上部電極及び下部電極の側方にも必
然的にスペーサが形成される。前記誘電体膜の大きさ
は、このスペーサの幅と露光時の位置合わせ精度とを考
慮して決めることが好ましい。
ートとなる第1の導電膜、並びに容量素子の上部電極と
なる第2の導電膜は、例えばノンドープの非晶質シリコ
ン又は多結晶シリコンからなるシリコン膜を形成した後
に、このシリコン膜に不純物を導入することにより導電
性を付与することにより形成する。また、第1の導電膜
及び第2の導電膜は、不純物が導入されたシリコンを堆
積させて形成してもよい。
しては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリ
コン酸化膜とシリコン窒化膜との積層体、及びタンタル
酸化膜等の高誘電体膜を用いることができる。
てKrF光源又はArF光源を使用する場合、反射防止
膜として、シリコン膜、シリコンリッチなシリコン窒化
膜、シリコンリッチなシリコン酸窒化膜などを使用する
ことができる。反射防止膜として機能するためには、屈
折率が2.3以上であることが必要になる。通常のシリ
コン窒化膜(絶縁性良好な膜)は屈折率が約2.0(±
0.1)であるのに対し、屈折率が2.3以上のシリコ
ン窒化膜又はシリコン酸窒化膜ならばKrFやArF光
源に対する反射防止膜として十分に機能する。また、シ
リコンのみからなる膜を反射防止膜として使用すること
も可能である。シリコンのみからなる膜の場合、屈折率
は3.8となる。
リッチなシリコン窒化膜、又はシリコンリッチなシリコ
ン酸窒化膜を用いた場合、反射防止膜はリン酸又はリン
酸混合液を使用してウェットエッチングにより除去する
ことができる。
ては、絶縁膜の上に非晶質シリコン又は多結晶シリコン
からなるシリコン膜を形成し、このシリコン膜に不純物
を選択的に導入した後、シリコン膜の表面を熱酸化させ
る。不純物が導入された部分は他の部分よりも酸化レー
トが高くなり、その結果不純物が導入された部分に他の
部分よりも厚い酸化膜が形成される。
素子の上部電極を形成するとともに、不純物が導入され
たなかった部分の酸化膜を除去する。これにより、上部
電極の下側に残った酸化膜が容量素子の誘電体膜とな
る。次いで、前記シリコン膜をパターニングして、容量
素子の下部電極を形成する。
りも大きい形状の誘電体膜が存在するので、上部電極の
側方に反射防止膜が残っても、上部電極と下部電極との
間の絶縁性を確保することができる。
て、添付の図面を参照して説明する。
の第1の実施の形態の半導体装置の製造方法を工程順に
示す断面図である。
S法により、半導体基板11の素子分離領域に、厚さが
約300nmのフィールド酸化膜12を形成する。ま
た、熱酸化法により、半導体基板11のトランジスタ形
成領域上に、厚さが約50nmのゲート酸化膜13を形
成する。その後、CVD(Chemical Vapor Depositio
n)法により、半導体基板11の上側全面にノンドープ
多結晶シリコンを堆積させて、厚さが約150nmの多
結晶シリコン膜14を形成する。そして、この多結晶シ
リコン膜14にN型不純物であるリンを例えば気相拡散
によって導入し、多結晶シリコン膜14に導電性を付与
する。
量素子の誘電体膜となるシリコン酸化膜15を約30n
mの厚さに形成する。このシリコン酸化膜15は、例え
ば約750〜800℃の温度条件でCVD法により形成
することができる。また、容量素子の誘電体膜は、上記
のシリコン酸化膜15に替えて、シリコン窒化膜、又は
シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造としても
よい。また、容量素子の誘電体膜として、タンタル酸化
膜等の高誘電体膜を使用することもできる。
5の上にノンドープ多結晶シリコンを堆積させ、厚さが
約150nmの多結晶シリコン膜16を形成する。そし
て、この多結晶シリコン膜16にリンを導入して導電性
を付与する。なお、本実施の形態においては、上述の如
くシリコン膜14,16を多結晶シリコンにより形成す
るが、シリコン膜14,16を非晶質シリコンにより形
成してもよい。また、CVD法により、基板11の上側
に不純物が導入された多結晶又は非晶質シリコン膜を成
長させることにより、導電性シリコン膜を形成してもよ
い。更に、これらの多結晶シリコン又は非晶質シリコン
の膜と他の導電膜(金属膜等)との積層構造としてもよ
い。
膜16の上に、容量上部電極の形状を画定するためのレ
ジストパターン17を形成する。そして、このレジスト
パターン17をマスクとして、シリコン膜16をドライ
エッチングし、容量上部電極16aを形成する。シリコ
ン膜16のドライエッチングには、例えば塩素系ガス
(Cl2 /O2 )又はHBrガスを使用する。その後、
レジストパターン17を除去する。
電極16aを覆うレジストパターン18を形成する。こ
の場合、容量上部電極16aのエッジとレジストパター
ン18のエッジとの間隔(水平方向の間隔)は、後述す
るスペーサ22の幅とフォトリソグラフィ工程のマスク
位置合わせ精度とを合わせた値以上の値とする。例え
ば、容量上部電極16aのエッジとレジストパターン1
8のエッジとの間隔は1μm程度とする。
して、シリコン酸化膜15を、例えばフッ酸系のウェッ
トエッチングによって除去する。これにより、レジスト
パターン18の下方に残存したシリコン酸化膜15が容
量誘電体膜15aとなる。その後、レジストパターン1
8を除去する。
板11の上側全面に、反射防止膜として、シリコンリッ
チなシリコン窒化膜19をプラズマCVD法によって約
30nmの厚さに形成する。そして、このシリコン窒化
膜19の上にフォトレジストを塗布し、該フォトレジス
トをKrF光源又はArF光源を用いた露光機で選択露
光した後、現像処理して、容量下部電極及びトランジス
タのゲート電極の形状を画定するためのレジストパター
ン20を形成する。
コンリッチなシリコン窒化膜に替えて、シリコン膜又は
シリコンリッチなシリコン酸窒化膜を使用することがで
きる。シリコン窒化膜及びシリコン酸窒化膜は、いずれ
もシリコン含有量が多くなると屈折率が大きくなる。シ
リコンリッチなシリコン窒化膜とは、屈折率が2.3〜
3.8のシリコン窒化膜をいう。また、シリコンリッチ
なシリコン酸窒化膜とは屈折率が2.3〜3.8のシリ
コン酸窒化膜をいう。
て異方性ドライエッチングを施し、図3(a)に示すよ
うに、シリコン窒化膜19及び多結晶シリコン膜14を
パターニングする。このとき、シリコン酸化物からなる
容量誘電体膜15aをハードマスクとして、自己整合的
に容量下部電極14aが形成される。その後、レジスト
パターン20を除去する。そして、半導体基板11のゲ
ート電極14bの両側部分に不純物を浅くかつ低濃度に
導入して、LDD拡散層21を形成する。
板11の上側全面に厚さが約150nmのシリコン酸化
膜を形成し、リアクティブイオンエッチングによる異方
性エッチングを施すことによって、シリコン酸化物から
なるスペーサ22をトランジスタのゲート電極14bの
側方、容量上部電極16aの側方、及び容量下部電極1
4aの側方にそれぞれ形成する。
は、リン酸混合液)によるウェットエッチングを施し
て、半導体基板11の上側に露出しているシリコン窒化
膜19を除去する。その後、半導体基板11のゲート電
極14bの両側部分に不純物を導入して、MOSトラン
ジスタのソース及びドレインとなる不純物拡散領域23
を自己整合的に形成する。
配線(いずれも図示せず)等を形成する。これにより、
容量素子とLDD構造のMOSトランジスタとを有する
半導体装置が完成する。
6aの側方に、容量上部電極16aと接触するシリコン
リッチなシリコン窒化膜19が残るが、このシリコン窒
化膜19と容量下部電極14aとの間には容量誘電体膜
15aが介在する。このため、容量上部電極16aと容
量下部電極14aとの間の絶縁性が確実に確保され、耐
圧不良や電流リークの発生を防止することができる。ま
た、スペーサ22を形成するときには多結晶シリコンか
らなる上部電極16a、下部電極14a及びゲート電極
14bがシリコン窒化膜(反射防止膜)19で覆われて
いるので、リン酸を用いたウェットエッチング時にこれ
らの上部電極16a、下部電極14a及びゲート電極1
4bがダメージを受けることが回避される。
の第2の実施の形態の半導体装置の製造方法を工程順に
示す断面図である。
説明したのと同様の工程を経て、図5(a)に示すよう
に、半導体基板11の上にフィールド酸化膜12、ゲー
ト酸化膜13、多結晶シリコン膜14、シリコン酸化膜
及び容量上部電極16aを形成し、前記シリコン酸化膜
の上にレジストパターン18を形成する。そして、この
レジストパターンをマスクとして前記シリコン酸化膜を
パターニングし、容量誘電体膜15aを形成する。
5(b)に示すように、半導体基板11の上側全面に反
射防止膜としてシリコンリッチなシリコン窒化膜31を
形成する。そして、このシリコン窒化膜31の上にフォ
トレジストを塗布し、該フォトレジストをKrF又はA
rF光源を用いた露光機で選択露光し、その後現像処理
して、容量下部電極及びゲート電極の形状を画定するた
めのレジストパターン32を形成する。この場合、レジ
ストパターン32は、そのエッジが容量誘電体膜15a
のエッジよりも若干外側に位置するように設定する。
てシリコン窒化膜31及び多結晶シリコン膜14をエッ
チングして、図6(a)に示すように、容量下部電極1
4a及びゲート電極14bを形成する。その後、レジス
トパターン32を除去する。そして、半導体基板11の
デート電極14bの両側部分に不純物を浅くかつ低濃度
に導入して、LDD拡散領域33を形成する。
aをハードマスクに容量下部電極14aを形成したのに
対し、本実施の形態では、上述の如く、レジストパター
ン32をマスクとして容量下部電極14a及びゲート電
極14bを形成する。
板11の上側全面に、CVD法により厚さが約150n
mのシリコン酸化膜を形成し、そのシリコン酸化膜をリ
アクティブイオンエッチングにより異方性エッチングし
て、シリコン酸化物からなるスペーサ34を、ゲート電
極14bの側方と、容量上部電極16aの側方と、容量
下部電極14aの側方とにそれぞれ形成する。
るウェットエッチングにより、半導体基板11の上側に
露出しているシリコン窒化膜31を除去する。そして、
半導体基板11のゲート電極14bの両側部分に不純物
を導入して、トランジスタのソース及びドレインとなる
不純物拡散領域35を自己整合的に形成する。その後、
公知の方法により層間絶縁膜及び配線(図示せず)を形
成する。これにより、容量素子とMOSトランジスタと
を有する半導体装置が完成する。
6aの側部に容量上部電極16aと接触したシリコンリ
ッチなシリコン窒化膜31(反射防止膜)が残存する。
しかし、このシリコン窒化膜31と容量下部電極14a
との間には容量誘電体膜15a(シリコン酸化膜)が介
在するするため、第1の実施の形態と同様に、容量上部
電極16aと容量下部電極14aとの間の絶縁性が確保
され、耐圧不良や電流リークの発生を防止するという効
果が得られる。また、スペーサ34を形成するときには
多結晶シリコンからなる上部電極16a、下部電極14
a及びゲート電極14bがシリコン窒化膜(反射防止
膜)31で覆われているので、リン酸を用いたウェット
エッチング時にこれらの上部電極16a、下部電極14
a及びゲート電極14bがダメージを受けることを回避
できる。
の第3の実施の形態の半導体装置の製造方法を工程順に
示す断面図である。
板41の上に素子分離のためのフィールド酸化膜42を
約300nmの厚さに形成する。また、フィールド酸化
膜42に囲まれた半導体基板41の表面を熱酸化法によ
り酸化させて、厚さが約50nmのゲート酸化膜43を
形成する。
ンドープ多結晶シリコン膜44を約150nmの厚さに
形成させる。そして、多結晶シリコン膜44の上に、容
量下部電極を形成すべき部分が開口されたレジストパタ
ーン45を形成する。
部を介して、多結晶シリコン膜44に、例えばN型不純
物であるリンを約1015〜1016個cm-2の濃度でイオ
ン注入する。その後、レジストパターン45を除去す
る。このとき、トランジスタを形成する際のゲート電極
となる部分にもレジストパターン45の開口部を設けて
おき、その部分の多結晶シリコン膜44にもN型不純物
を導入する。なお、N型MOSトランジスタとP型MO
Sトランジスタでゲート電極部分に導入する不純物のタ
イプを変えるデュアルゲートトランジスタを形成する場
合には、N型MOSトランジスタのゲート電極となる部
分のみにレジストパターン45の開口部を設けること
で、その部分の多結晶シリコン膜44にN型不純物を導
入し、P型MOSトランジスタのゲート電極となる領域
には別途レジスト等をマスクとしてP型不純物をその部
分の多結晶シリコン膜44に選択的に導入すればよい。
多結晶シリコン膜44の表面を熱酸化させて、シリコン
酸化膜43を形成する。このとき、図8(b)に示すよ
うに、多結晶シリコン膜44のうちリンがイオン注入さ
れた領域では、不純物を導入した部分の酸化レートが高
くなるいわゆる増速酸化現象により、他の領域よりもシ
リコン酸化膜が厚く形成される。例えば、不純物が導入
されたところには厚さが約50nmのシリコン酸化膜4
6aが形成され、その他の部分では厚さが約5nmのシ
リコン酸化膜46が形成される。なお、熱処理時の温度
が高温であると増速酸化現象が現われにくくなるため、
熱処理時の温度は900℃以下とすることが好ましい。
にノンドープ多結晶シリコン膜47を形成する。このと
きの成膜条件は、多結晶シリコン膜44のときと同様で
ある。そして、この多結晶シリコン膜47の全体に、例
えばN型不純物であるリンを約1015〜1016個cm-2
の濃度でイオン注入して導電性を付与する。
量上部電極の形状を画定するためのレジストパターン4
8を形成する。このレジストパターン48は、シリコン
酸化膜46aの上方にシリコン酸化膜46aよりも若干
小さなサイズで形成する。
て多結晶シリコン膜47をエッチングすることにより、
図9(a)に示すように、容量上部電極47aを形成す
る。その後、希釈フッ酸を使用して、増速酸化現象によ
り厚く形成された部分のシリコン酸化膜46aが残り、
他の部分のシリコン酸化膜46が除去される条件でシリ
コン酸化膜46をエッチングする。これにより残存した
シリコン酸化膜46aが容量誘電体膜(以下、容量誘電
体膜46aという)となる。
防止膜として、プラズマCVD法により、厚さが約30
nmのシリコンリッチなシリコン窒化膜49を形成す
る。そして、このシリコン窒化膜49の上にフォトレジ
ストを塗布し、該フォトレジストをKrF光源又はAr
F光源を用いた露光機で選択露光した後、現像処理し
て、容量下部電極及びトランジスタのゲート電極の形状
を画定するためのレジストパターン50を形成する。
てシリコン窒化膜49及び多結晶シリコン膜44を異方
性ドライエッチングし、図9(b)に示すように、容量
下部電極44a及びゲート電極44bを形成する。その
後、レジストパターン50を除去する。
基板41に不純物を浅くかつ低濃度に導入してLDD拡
散層を形成する。そして、半導体基板41の上側全面
に、CVD法によって厚さが約150nmのシリコン酸
化膜を形成し、このシリコン酸化膜に対しリアクティブ
イオンエッチングによる異方性エッチングを施すことに
より、ゲート電極44bの側方、容量上部電極47aの
側方及び容量下部電極44aの側部にそれぞれスペーサ
51を形成する。
よるウェットエッチングを施して、半導体基板41の上
側に露出しているシリコン窒化膜49を除去する。その
後、ゲート電極44b及びその両側のスペーサ51をマ
スクとしてゲート電極44bの両側部分の半導体基板4
1に不純物を高濃度にイオン注入してトランジスタのソ
ース及びドレインとなる不純物拡散領域52を形成す
る。そして、公知の方法により層間絶縁膜及び配線等を
形成する。これにより、容量素子及びMOSトランジス
タを有する半導体装置が完成する。
下には反射防止膜(シリコン窒化膜49)が残存するこ
とになるが、容量誘電体膜46aがスペーサ51の外側
まで延在するために、容量上部電極47aと容量下部電
極44aとの間の絶縁性が確保される。このため、本実
施の形態においても、第1及び第2の実施の形態と同様
の効果が得られる。
1.3V程度の低電圧で駆動するようになってきた。こ
のように低電圧で駆動するトランジスタの場合、P型M
OSトランジスタ及びN型MOSトランジスタの特性を
よくするために、P型MOSトランジスタのゲート電極
にはP型不純物を導入し、N型MOSトランジスタのゲ
ート電極にはN型不純物を導入することが一般的であ
る。このようなトランジスタを作製する場合、まず、ノ
ンドープのシリコン膜を形成し、N型不純物及びP型不
純物をそれぞれシリコン膜に選択的に導入する工程が必
要になる。本実施の形態においては、トランジスタのゲ
ート電極となる部分にN型不純物又はP型不純物を導入
する際に、同時に容量誘電体膜を形成する部分にも不純
物を導入する。これにより、製造工程数の増加が回避さ
れる。
容量素子の誘電体膜をその上の上部電極よりも大きい形
状に形成するので、容量素子の下部電極の上方に絶縁性
が低い反射防止膜が残存しても、誘電体膜により上部電
極と下部電極との間の絶縁性が確保される。これによ
り、絶縁不良を回避することができる。また、反射防止
膜をスペーサ形成時まで残すことができるので、スペー
サ形成時のエッチング工程において、MOSトランジス
タ及び容量素子にダメージを与えることを回避できる。
リコン膜を形成し、このシリコン膜の容量素子の誘電体
膜形成領域に不純物を選択的に導入した後、シリコン膜
の表面を熱酸化させ、前記不純物を導入した部分に他の
部分よりも厚いシリコン酸化膜を形成する。そして、こ
のシリコン酸化膜を、容量素子の誘電体膜とする。シリ
コン膜に不純物を導入する工程は、例えばMOSトラン
ジスタのゲート電極となる部分に不純物を導入する工程
と同時に行うことができる。これにより、製造工程の増
加が回避される。
の製造方法を示す断面図(その1)である。
の製造方法を示す断面図(その2)である。
の製造方法を示す断面図(その3)である。
の製造方法を示す断面図(その4)である。
の製造方法を示す断面図(その1)である。
の製造方法を示す断面図(その2)である。
の製造方法を示す断面図(その3)である。
の製造方法を示す断面図(その1)である。
の製造方法を示す断面図(その2)である。
装置の製造方法を示す断面図(その3)である。
断面図(その1)である。
断面図(その2)である。
断面図(その3)である。
膜、 14a,44a,64a 容量下部電極、 14b,44b ゲート電極、 15,65 シリコン酸化膜、 15a,65a 容量誘電体膜、 16a,47a,66a 容量上部電極、 19,31,68 シリコン窒化膜(反射防止膜)、 22,34,51,71 スペーサ、 46a シリコン酸化膜(容量下部電極)。
Claims (11)
- 【請求項1】 容量素子と電界効果型トランジスタとを
備え、 前記容量素子が、半導体基板の上に絶縁膜を介して形成
された容量下部電極と、 前記容量下部電極の上に形成された容量誘電体膜と、 前記容量誘電体膜の上に、該容量誘電体膜よりも小さい
形状に形成された容量上部電極と、 少なくとも、前記上部電極の外側に露出した前記容量誘
電体膜上に形成された反射防止膜とにより構成されてい
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記反射防止膜が、屈折率2.3以上の
シリコン膜、シリコン窒化膜及びシリコン酸窒化膜のい
ずれか1種からなることを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置。 - 【請求項3】 半導体基板の上に第1の絶縁膜を形成す
る工程と、 前記第1の絶縁膜の上に第1の導電膜を形成する工程
と、 前記第1の導電膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程
と、 前記第2の絶縁膜の上に第2の導電膜を形成する工程
と、 前記第2の導電膜をパターニングして容量素子の上部電
極を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜をパターニングして前記上部電極の下
に前記容量素子の誘電体膜を、前記上部電極よりも大き
い形状に形成する工程と、 前記半導体基板の上側全面に反射防止膜を形成する工程
と、 前記反射防止膜の上にフォトレジストを塗布し、該フォ
トレジストを露光及び現像処理して、前記容量素子の下
部電極及びトランジスタのゲート電極の形状を画定する
レジストパターンを形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして前記反射防止膜及
び前記第1の導電膜をパターニングし、前記容量素子の
下部電極及び前記トランジスタのゲート電極を形成する
工程と、 前記レジストパターンを除去した後、前記容量素子の上
部電極及び前記トランジスタのゲート電極の上に残存す
る前記反射防止膜を除去する工程と、 前記半導体基板の前記ゲート電極の両側部分に不純物を
導入して、前記トランジスタのソース及びドレインを形
成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項4】 前記容量素子の下部電極及び前記トラン
ジスタのゲート電極を形成する工程と、前記反射防止膜
を除去する工程との間に、前記上部電極及び前記下部電
極の側方、並びに前記ゲート電極の側方に、それぞれ絶
縁性のスペーサを形成する工程を有することを特徴とす
る請求項3に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記第1の導電膜及び前記第2の導電膜
は、非晶質シリコン又は多結晶シリコンからなることを
特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記フォトレジストの露光に、KrF光
源又はArF光源を使用することを特徴とする請求項3
に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記反射防止膜として、屈折率が2.3
以上のシリコン膜、シリコン窒化膜及びシリコン酸窒化
膜のいずれか1種を用いることを特徴とする請求項3に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 半導体基板の上に絶縁膜を形成する工程
と、 前記絶縁膜の上に非晶質シリコン又は多結晶シリコンか
らなるシリコン膜を形成する工程と、 前記シリコン膜の容量素子誘電体膜形成領域に不純物を
選択的に導入する工程と、 前記シリコン膜の表面を熱酸化させて、前記不純物を導
入した部分に他の部分よりも厚い酸化膜を形成する工程
と、 前記半導体基板の上側全面に導電膜を形成する工程と、 前記導電膜をパターニングして前記容量素子の上部電極
を形成するとともに、前記熱酸化で形成した酸化膜のう
ち前記不純物が導入された部分を前記容量素子の誘電体
膜として残し、他の部分の酸化膜を除去する工程と、 前記半導体基板の上側全面に反射防止膜を形成する工程
と、 前記反射防止膜の上にフォトレジストを塗布し、該フォ
トレジストを露光及び現像処理して、前記容量素子の下
部電極及びトランジスタのゲート電極の形状を画定する
レジストパターンを形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして前記シリコン膜及
び前記反射防止膜をパターニングし、前記容量素子の下
部電極及び前記トランジスタのゲート電極を形成する工
程と、 前記上部電極及び前記ゲート電極の上に残存する前記反
射防止膜を除去する工程と、 前記半導体基板の前記ゲート電極の両側部分に不純物を
導入して、前記トランジスタのソース及びドレインを形
成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項9】 前記容量素子の下部電極及び前記トラン
ジスタのゲート電極を形成する工程と、前記反射防止膜
を除去する工程との間に、前記上部電極及び下部電極の
側方、並びに前記ゲート電極の側方に、それぞれ絶縁性
のスペーサを形成する工程を有することを特徴とする請
求項8に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 前記フォトレジストの露光に、KrF
光源又はArF光源を使用することを特徴とする請求項
8に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項11】 前記反射防止膜として、屈折率が2.
3以上のシリコン膜、シリコン窒化膜及びシリコン酸窒
化膜のいずれか1種を用いることを特徴とする請求項8
に記載の半導体装置の製造方法。
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