JP3148602B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、更に詳しく述べるとMOSトランジスタと
共にスイッチトキャパシタフィルタ(SCF)用のキャ
パシタを形成する技術である。
【0002】
【従来の技術】一般に、ポリシリコン層の2層構造を使
用した容量形成は、大きな容量が得られ、電圧依存性や
ヒステリシスがないことから特性が安定しているため、
スイッチトキャパシタフィルタ(SCF)の形成に適し
ている。以下、従来のスイッチトキャパシタフィルタ用
のキャパシタの形成について、例えばLDD(Ligh
tly Doped Drain)構造を使用している半
導体装置の製造方法を示す図7乃至図12を基に説明す
る。
【0003】図7に示すように半導体基板51上にLO
COS酸化膜52を形成した後に、全面にポリシリコン
膜53を形成する。そして、該ポリシリコン膜53にN
型不純物を注入して導電性を持たせる。次に、図示しな
いレジスト膜をマスクとして前記ポリシリコン膜53を
エッチングして、図8に示すようにMOSトランジスタ
用のゲート電極53Aと前記LOCOS酸化膜52上に
スイッチトキャパシタフィルタ用の第1のキャパシタ電
極53Bを形成する。続いて、ゲート電極53Aをマス
クとして低濃度のN型不純物を注入して該ゲート電極5
3Aの両端に隣接するN- 型拡散層54を形成する。
【0004】次に、図9に示すようにゲート電極53A
の両側壁部にサイドスペーサ55を形成した後に、基板
全面におよそ200Åの膜厚のSiO2 膜56を形成
し、高濃度のN型不純物を注入してN+ 型拡散層57を
形成する。尚、このときのSiO2 膜56の膜厚は、拡
散層57形成時に注入する不純物によるゲート電極53
Aの突き抜け防止に必要な膜厚であると共に後述するキ
ャパシタ61の容量値及びキャパシタ特性に大きくかか
わる。
【0005】続いて、図10に示すように前記SiO2
膜56上にシリコン窒化膜(SiN)58を形成し、パ
イロ酸化してSiO2 膜59を形成する。そして、全面
にポリシリコン膜60を形成した後に、N型不純物を注
入して導電性を持たせる。次に、前記第1のキャパシタ
電極53Bの上方に図示しないレジスト膜を形成し、該
レジスト膜をマスクとしてエッチングして、図11に示
すように前記LOCOS酸化膜52上に第1のキャパシ
タ電極53B、SiO2 膜56B、シリコン窒化膜58
B、SiO2 膜59B及び第2のキャパシタ電極60B
から成るスイッチトキャパシタフィルタ(SCF)用の
キャパシタ61を形成する。尚、ここではキャパシタ6
1用の絶縁膜としてSiO2 膜56B、シリコン窒化膜
58B、SiO2 59Bの3層構造としているが、これ
に限らずSiO2 膜の1層構造でも良いが、周知の通り
3層構造の方がキャパシタの絶縁膜耐圧を向上させるこ
とができる。
【0006】続いて、図12に示すように全面にSiO
2 膜62を形成した後に、例えばBPSG膜から成る層
間絶縁膜63を形成する。このようなLDD構造を使用
しているデバイスに2層のポリシリコン膜から成るキャ
パシタを形成するプロセスでは、前述したように拡散層
57形成時に注入する不純物がゲート電極53Aを突き
抜けないように形成するSiO2 膜56をキャパシタ6
1の絶縁膜として兼用して工程の削減をはかるという利
点があったが、突き抜け防止用に所定の膜厚が必要とな
り、必要以上に薄くすることができず、容量値が律速さ
れること、キャパシタ特性を制御できないという欠点が
あった。これは、デザインルールがサブミクロンの半導
体装置に搭載されるMOSキャパシタにおいて、その容
量不足が顕著であった。また、小容量では大面積のキャ
パシタが必要となるため、チップサイズが大きくなって
いた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明はMO
Sトランジスタとスイッチトキャパシタフィルタ用のキ
ャパシタを形成する際に、容量値が律速されないこと、
及び電気的特性を制御できるキャパシタを形成すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の半導体
装置の製造方法は、半導体基板上にLOCOS酸化膜を
形成した後に、MOSトランジスタ形成領域上にゲート
電極及び前記LOCOS酸化膜上にキャパシタを形成す
る工程と、前記ゲート電極をマスクとして不純物イオン
を注入して該ゲート電極の両端に隣接する拡散層を形成
した後に、全面に層間絶縁膜を形成する工程とを有する
ものである。
【0009】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にLOCOS酸化膜を形成した後に、MO
Sトランジスタ形成領域上にゲート電極及び前記LOC
OS酸化膜上にキャパシタを形成する工程と、前記ゲー
ト電極をマスクとして低濃度の不純物イオンを注入して
該ゲート電極の両端に隣接する低濃度の拡散層を形成
し、続いて前記ゲート電極の両側壁部にサイドスペーサ
を形成した後に全面にSiO2 膜を形成する工程と、前
記ゲート電極及びサイドスペーサをマスクとして高濃度
の不純物イオンを注入して前記サイドスペーサに隣接す
る高濃度の拡散層を形成した後に、全面に層間絶縁膜を
形成する工程とを有するものである。
【0010】更に、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にLOCOS酸化膜を形成した後に、全面
にポリシリコン膜を形成し、前記ポリシリコン膜をレジ
スト膜をマスクとしてエッチングしてMOSトランジス
タ形成領域上にゲート電極及び前記LOCOS酸化膜上
に第1のキャパシタ電極を形成する工程と、全面にSi
O2 膜とシリコン窒化膜とSiO2 膜及びポリシリコン
膜を積層形成した後に、前記第1のキャパシタ電極上方
にレジスト膜を形成して該レジスト膜をマスクとして前
記ポリシリコン膜とSiO2 膜とシリコン窒化膜とSi
O2 膜を順次エッチングして前記ゲート電極を露出させ
ると共に前記第1のキャパシタ電極上にSiO2 膜とシ
リコン窒化膜とSiO2 膜から成る絶縁膜を介して第2
のキャパシタ電極を形成する工程と、前記ゲート電極を
マスクとして低濃度の不純物イオンを注入して該ゲート
電極の両端に隣接する低濃度の拡散層を形成し、前記ゲ
ート電極の両側壁部にサイドスペーサを形成した後に全
面にSiO2 膜を形成する工程と、前記ゲート電極及び
サイドスペーサをマスクとして高濃度の不純物イオンを
注入して前記サイドスペーサに隣接する高濃度の拡散層
を形成した後に、全面に層間絶縁膜を形成する工程とを
有するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法におけるスイッチトキャパシタフィルタ用のキャパ
シタの形成について、例えば、LDD(Lightly
DopedDrain)構造を使用している半導体装
置の製造方法を示す図1乃至図6を基に説明する。
【0012】先ず、図1に示すように半導体基板1上に
LOCOS酸化膜2を形成した後に、全面にポリシリコ
ン膜3を形成する。そして、該ポリシリコン膜3にN型
不純物を注入して導電性を持たせる。次に、図示しない
レジスト膜をマスクとして前記ポリシリコン膜3をエッ
チングして、図2に示すようにMOSトランジスタ用の
ゲート電極3Aと前記LOCOS酸化膜2上にスイッチ
トキャパシタフィルタ用の第1のキャパシタ電極3Bを
形成する。続いて、全面に前述した従来のキャパシタ6
1の容量値を左右するSiO2 膜56の膜厚(およそ2
00Å)に比して充分に薄い、およそ50乃至100Å
の膜厚のSiO2 膜4を形成し、該SiO2 膜4上にお
よそ100Åの膜厚のシリコン窒化膜(SiN)5を形
成し、更にパイロ酸化しておよそ100Åの膜厚のSi
O2 膜6を形成する。これにより、従来のキャパシタ6
1に比して後述する本発明のキャパシタ8の容量値は格
段と向上すると共に、キャパシタ特性を制御できる。
【0013】そして、図3に示すように全面にポリシリ
コン膜7を形成した後に、N型不純物を注入して導電性
を持たせる。次に、前記第1のキャパシタ電極3Bの上
方に図示しないレジスト膜を形成し、該レジスト膜をマ
スクとして周知の技術により前記ポリシリコン膜7、S
iO2 膜6、シリコン窒化膜5及びSiO2 膜4をそれ
ぞれ連続してエッチングして、図4に示すように前記L
OCOS酸化膜2上に第1のキャパシタ電極3B、Si
O2 膜4B、シリコン窒化膜5B、SiO2 膜6B及び
第2のキャパシタ電極7Bから成るスイッチトキャパシ
タフィルタ(SCF)用のキャパシタ8を形成する。続
いて、ゲート電極3Aをマスクとして低濃度のN型不純
物として例えば、リンイオン(31P+ )をおよそ加速電
圧30KeV、注入量1E13/cm2(1E13は、
1掛ける10の13乗の意である。以下、同様であ
る。)の条件で注入して該ゲート電極3Aの両端に隣接
するN- 型拡散層9を形成する。
【0014】続いて、図5に示すようにゲート電極3A
の両側壁部にサイドスペーサ10を形成した後に、基板
全面におよそ200Åの膜厚のSiO2 膜11を形成
し、高濃度のN型不純物として例えばヒ素イオン(75A
s+ )をおよそ加速電圧70乃至80KeV、注入量5
E15/cm2 の条件で注入してN+ 型拡散層12を形
成する。
【0015】次に、図6に示すように全面に例えばBP
SG膜から成る層間絶縁膜13を形成する。このよう
に、従来ではLDD構造を形成する際の拡散層57の形
成時に注入する不純物がゲート電極53Aを突き抜けな
いように形成したSiO2 膜56をスイッチトキャパシ
タフィルタ(SCF)用のキャパシタ61の絶縁膜に兼
用しているために膜厚の厚みに制限を受け、そのため律
速されていた容量値を、本発明ではキャパシタ8の形成
をLDD構造形成工程前に独立して行うようにしたた
め、SiO2 膜4の膜厚を独立して調整できるので、大
幅な容量増大がはかれると共に、キャパシタ特性の制御
が自由にできる。
【0016】尚、本発明はLDD構造の半導体装置の製
造方法に限られることはなく、MOSトランジスタと共
にキャパシタを形成するものであれば適用される。
【0017】
【発明の効果】以上、本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、MOSトランジスタの形成と独立してスイッチ
トキャパシタフィルタ(SCF)用のキャパシタの形成
を行うようにしたため、キャパシタの容量値を任意に設
定できると共に、両キャパシタ電極間の絶縁膜としての
SiO2 膜、シリコン窒化膜及びSiO2 膜構造の膜厚
と膜質に依存して変わる電荷保持特性、リーク特性、絶
縁膜耐圧等のキャパシタ特性を任意に設定することがで
きる。
【0018】また、LDD構造を使用しているプロセス
のデバイス構造を変更することなしに、簡単なプロセス
・フローでスイッチトキャパシタフィルタ(SCF)用
のキャパシタを形成することができると共に、サブ・ミ
クロン・デバイスにふさわしい容量の増大が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造方法を示す第1の断
面図である。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法を示す第2の断
面図である。
【図3】本発明の半導体装置の製造方法を示す第3の断
面図である。
【図4】本発明の半導体装置の製造方法を示す第4の断
面図である。
【図5】本発明の半導体装置の製造方法を示す第5の断
面図である。
【図6】本発明の半導体装置の製造方法を示す第6の断
面図である。
【図7】従来の半導体装置の製造方法を示す第1の断面
図である。
【図8】従来の半導体装置の製造方法を示す第2の断面
図である。
【図9】従来の半導体装置の製造方法を示す第3の断面
図である。
【図10】従来の半導体装置の製造方法を示す第4の断
面図である。
【図11】従来の半導体装置の製造方法を示す第5の断
面図である。
【図12】従来の半導体装置の製造方法を示す第6の断
面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/04 H01L 21/822 H01L 21/8238 H01L 27/092

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にLOCOS酸化膜を形成
    した後に全面にポリシリコン膜を形成する工程と、 前記ポリシリコン膜をレジスト膜をマスクとしてエッチ
    ングしてMOSトランジスタ形成領域上にゲート電極及
    び前記LOCOS酸化膜上に第1のキャパシタ電極を形
    成する工程と、 全面にSiO 2 膜とシリコン窒化膜とSiO 2 膜及びポリ
    シリコン膜を積層形成する工程と、 前記第1のキャパシタ電極上方にレジスト膜を形成して
    該レジスト膜をマスクとして前記ポリシリコン膜とSi
    2 膜とシリコン窒化膜とSiO 2 膜を順次エッチングし
    て前記ゲート電極を露出させると共に前記第1のキャパ
    シタ電極上にSiO 2 膜とシリコン窒化膜とSiO 2 膜か
    ら成る絶縁膜を介して第2のキャパシタ電極を形成する
    工程と、 前記ゲート電極をマスクとして低濃度の不純物イオンを
    注入して該ゲート電極の両端に隣接する低濃度の拡散層
    を形成する工程と、 前記ゲート電極の両側壁部にサイドスペーサを形成した
    後に全面にSiO 2 膜を形成する工程と、 前記ゲート電極及びサイドスペーサをマスクとして高濃
    度の不純物イオンを注入して前記サイドスペーサに隣接
    する高濃度の拡散層を形成する工程と、 全面に層間絶縁膜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。
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