JP3214445B2 - 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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JP3214445B2 JP13975798A JP13975798A JP3214445B2 JP 3214445 B2 JP3214445 B2 JP 3214445B2 JP 13975798 A JP13975798 A JP 13975798A JP 13975798 A JP13975798 A JP 13975798A JP 3214445 B2 JP3214445 B2 JP 3214445B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法および半導体装置に関し、更に詳しくは、多結晶シ
リコンで抵抗層が形成される半導体装置の製造方法およ
び半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置には、多くの抵抗層が形成さ
れている。高集積化、高密度化のために、抵抗層として
ポリシリコンが用いられている。図15に示すように、
シリコン基板上に形成された絶縁膜101,102上
に、ポリシリコン層103を所望のパターンに形成す
る。そのポリシリコン層103の上に層間絶縁膜106
を形成し、この層間絶縁膜106にコンタクトホールを
開口してポリシリコン層103に接続される配線107
を形成することで、ポリシリコンによる抵抗層103が
構成される。
【0003】このように形成されるポリシリコン抵抗の
値にはばらつきが多いことが、従来から知られている。
このようなばらつきを少なくするようにしたいくつかの
制御方法が、特開平9−232521号で知られてい
る。
【0004】更に、ポリシリコン抵抗中へ上層から水素
原子が拡散するために、ポリシリコンの抵抗値がばらつ
くことも知られている。このような拡散によるばらつき
を防止するために、ポリシリコン層の上面に窒化シリコ
ン膜を形成する技術が知られている。しかし、窒化シリ
コン膜の形成のための高温処理時に、ポリシリコン層に
注入されている接触抵抗を下げるための不純物が、ポリ
シリコン層の抵抗領域にまで拡散する結果、抵抗値にば
らつきが生じる。このようなばらつきを防止する手段
が、特開平9−121024号で知られている。
【0005】ポリシリコン層の抵抗値のばらつきとし
て、他に、コンタクト抵抗のばらつきがある。すなわ
ち、図15に示すように、コンタクトホールの開口をプ
ラズマエッチングにより行う際に、ポリシリコン抵抗層
103へのオーバーエッチングのダメージにより、ポリ
シリコン抵抗層103のコンタクト開口部が削れるため
に、コンタクト抵抗がばらつくという問題が発生してい
た。
【0006】コンタクトホールを開口する際のオーバー
エッチングによるダメージを抑制することにより、ポリ
シリコン層のコンタクト抵抗のばらつきを抑制すること
が望まれる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
技術的背景に基づいてなされたものであり、次のような
目的を達成する。本発明の目的は、ポリシリコン抵抗体
のコンタクト抵抗のばらつきを抑制することができる半
導体装置の製造方法および半導体装置を提供することに
ある。本発明の他の目的は、ポリシリコン抵抗体の層抵
抗のばらつきを抑制することができる半導体装置の製造
方法および半導体装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、基板上に、ポリシリコン抵抗層を形成するス
テップと、前記ポリシリコン抵抗層の上に第1の絶縁膜
を形成するステップと、前記第1の絶縁膜の上に第2の
絶縁膜を形成するステップと、前記第1の絶縁膜および
前記第2の絶縁膜をエッチングにより開口してコンタク
トホールを形成するステップとを備え、前記第1の絶縁
膜は、前記エッチングを行うときに前記ポリシリコン抵
抗層における前記コンタクトホールの開口部の削れが抑
制されるように前記エッチングを行うときのエッチング
レートが前記第2の絶縁膜に比べて1/8以下である。
【0009】本発明の半導体装置の製造方法において、
前記第1の絶縁膜は、例えば窒化膜であることができ
【0010】本発明の半導体装置の製造方法において
前記第2の絶縁膜は、例えば、酸化膜、BSG膜および
BPSG膜のいずれか一つであることができる
【0011】本発明の半導体装置の製造方法は、基板上
に、ポリシリコン抵抗層を形成するステップと、前記ポ
リシリコン抵抗層の上に第1の絶縁膜として窒化膜を形
成するステップと、前記窒化膜の上に、酸化膜、BSG
膜およびBPSG膜のいずれか一つである第2の絶縁膜
を形成するステップと、前記窒化膜および前記第2の絶
縁膜をエッチングにより開口してコンタクトホールを形
成するステップとを備え、前記窒化膜は、前記エッチン
グを行うときに前記ポリシリコン抵抗層における前記コ
ンタクトホールの開口部の削れが抑制されるように前記
エッチングを行うときのエッチングレートが前記第2の
絶縁膜に比べて1/8以下である。
【0012】本発明の半導体装置の製造方法において
前記第1の絶縁膜を形成するステップは、低温アニール
工程を備えている
【0013】本発明の半導体装置の製造方法は、基板上
に、ポリシリコン抵抗層を形成するステップと、前記ポ
リシリコン抵抗層に直接、不純物をイオン注入するステ
ップと、前記不純物がイオン注入されたポリシリコン抵
抗層の上に、低温アニール処理を施しつつ第1の絶縁膜
を形成するステップと、前記第1の絶縁膜の上に第2の
絶縁膜を形成するステップと、前記第1の絶縁膜および
前記第2の絶縁膜をエッチングにより開口してコンタク
トホールを形成するステップとを備え、前記第1の絶縁
膜は、前記エッチングを行うときに前記ポリシリコン抵
抗層における前記コンタクトホールの開口部の削れが抑
制されるように前記エッチングを行うときのエッチング
レートが前記第2の絶縁膜に比べて1/8以下である。
前記第1の絶縁膜は、例えば窒化膜であることができ
る。前記第2の絶縁膜は、例えば、酸化膜、BSG膜お
よびBPSG膜のいずれか一つであることができる。
【0014】前記不純物は、例えばボロンであることが
できる。
【0015】前記不純物は、前記ポリシリコン抵抗層の
層抵抗をコントロールするために注入されることができ
る。
【0016】本発明の半導体装置の製造方法において
前記エッチングは、前記第1の絶縁膜および前記第2の
絶縁膜のエッチング条件が同一なプラズマエッチングで
ある
【0017】前記エッチング条件は、例えば、以下の通
りであることができる。圧力は、30〜40mT、RF
電力は1000〜2000W、ガスは、C が15
〜25sccm、O が10〜15sccm、Arが5
00〜600sccmである。
【0018】上記条件で行われるプラズマエッチングの
エッチングレートは、以下の通りである。BPSG膜は
6000〜8000Å/min、BSG膜は5000〜
8000Å/min、酸化膜は5000〜7000Å/
min、窒化膜は600〜700Å/minである。こ
のように、BPSG膜、BSG膜、酸化膜のいずれに対
しても、窒化膜は、そのエッチングレートが1/8以下
である。
【0019】したがって、第2の絶縁膜(BPSG膜、
BSG膜、酸化膜のいずれか)と、ポリシリコン抵抗層
との間に、窒化膜が存在することによって、ポリシリコ
ン抵抗層のオーバーエッチングを抑制することができ、
コンタクト抵抗のばらつきを抑えることができる。
【0020】本発明の半導体装置の製造方法において
前記ポリシリコン抵抗層の上に前記第1の絶縁膜を形成
する前に、前記ポリシリコン抵抗層の上に酸化膜を形成
するステップを更に備えている
【0021】本発明の半導体装置の製造方法において
前記第1の絶縁膜を形成するステップでは、該第1の絶
縁膜の膜厚を40Å〜200Åに形成する
【0022】本発明の半導体装置の製造方法において
前記酸化膜を形成するステップでは、該酸化膜の膜厚を
200Å〜1000Åに形成する
【0023】本発明の半導体装置の製造方法において
前記ポリシリコン抵抗層を形成するステップでは、該ポ
リシリコン抵抗層の膜厚を1500Å〜3000Åに形
成する
【0024】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明による半導体装置の製造方法の一実施の形態を説明す
る。
【0025】まず、図1から図7を参照して、第1の実
施形態を説明する。
【0026】図1に示すように、半導体基板100上
に、素子分離領域となるフィールド酸化膜101を形成
する。フィールド酸化膜101の膜厚は、2500Å〜
5000Å程度とする。
【0027】次に、図2に示すように、素子領域を形成
した後、半導体基板100およびフィールド酸化膜10
1の上面に、第1層間絶縁膜102を形成する。第1層
間絶縁膜102の膜厚は、1000Å〜2000Å程度
とする。
【0028】次に、図3に示すように、第1層間絶縁膜
102の上面に、ポリシリコン抵抗層103となるポリ
シリコンを1500Å〜3000Å程度の膜厚で成膜す
る。ポリシリコン抵抗層103の層抵抗をコントロール
するために、ポリシリコン抵抗層103にボロンをイオ
ン注入によって注入する。
【0029】次に、図4に示すように、PR(フォトレ
ジスト)とプラズマエッチングによって選択的にポリシ
リコン抵抗層103を形成する。
【0030】次に、図5に示すように、酸化膜104
を、ポリシリコン抵抗層103および第1層間絶縁膜1
02の上面に形成する。酸化膜104の膜厚は、200
Å〜1000Å程度とする。
【0031】酸化膜104の上面に、窒化膜105を形
成する。窒化膜105の膜厚は、40Å〜200Å程度
とする。窒化膜105の成長時には、低温アニール処理
が施される。低温アニール処理によって、ポリシリコン
抵抗層103に注入されたボロンがポリシリコン抵抗層
103中に十分に拡散する効果と、注入時のダメージを
回復する効果があり、ポリシリコン抵抗層103および
コンタクト抵抗のばらつきが低減される。ここで、高温
アニール処理ができない理由は、以下の通りである。ポ
リシリコン抵抗層103の形成前には、トランジスタを
形成しているが、トランジスタのTiSi拡散層は、
高温処理を行うとTiSiが凝集を起こしてしまい、
拡散層抵抗が高くなってしまうためである。
【0032】次に、図6に示すように、窒化膜105の
上面に、第2層間絶縁膜106を形成する。第2層間絶
縁膜106は、例えば、BPSG膜、BSG膜および酸
化膜のいずれかである。
【0033】次いで、PRとプラズマエッチングによっ
て、第2層間絶縁膜106、窒化膜105および酸化膜
104に、コンタクトホール108を開口する。このコ
ンタクトホール108は、ポリシリコン抵抗層103と
の電気的接続を確保するためのものである。
【0034】このときのプラズマエッチングの条件は、
第2層間絶縁膜106、窒化膜105および酸化膜10
4の各膜層で同一であり、以下の通りである。圧力は、
30〜40mT、RF電力は1000〜2000W、ガ
スは、Cが15〜25sccm、Oが10〜1
5sccm、Arが500〜600sccmである。
【0035】上記条件で行われるプラズマエッチングの
エッチングレートは、以下の通りである。BPSG膜は
6000〜8000Å/min、BSG膜は5000〜
8000Å/min、酸化膜5000〜7000Å/m
in、窒化膜は、600〜700Å/minである。
【0036】このように、BPSG膜、BSG膜、酸化
膜のいずれに対しても、窒化膜は、そのエッチングレー
トが1/8以下である。したがって、第2層間絶縁膜1
06(BPSG膜、BSG膜、酸化膜のいずれか)と、
ポリシリコン抵抗層103との間に、窒化膜105が存
在することによって、ポリシリコン抵抗層103のオー
バーエッチングを抑制することができ、コンタクト抵抗
のばらつきを抑えることができる。
【0037】次に、図7に示すように、コンタクトホー
ル108に、第1層配線107を成膜してポリシリコン
抵抗層103との接触をとり、PRとプラズマエッチン
グにより選択的に第1層配線107を形成する。
【0038】本実施形態によれば、コンタクトホール1
08の開口をプラズマエッチングによって行う際に、窒
化膜105の影響によって、ポリシリコン抵抗層103
へのオーバーエッチングのダメージを抑制することがで
きる。これにより、ポリシリコン抵抗層103における
コンタクトホール108の開口部の削れを抑制すること
ができ、ポリシリコン抵抗層103のコンタクト抵抗の
ばらつきを抑制する効果を奏することができる。
【0039】さらに、本実施形態によれば、窒化膜10
5を成長させるときの低温アニールの影響によって、ポ
リシリコン抵抗層103の層抵抗およびコンタクト抵抗
のばらつきを低減する効果を有する。
【0040】次に、図8から図14を参照して、第2の
実施形態について説明する。
【0041】図8に示すように、半導体基板100上
に、素子分離領域となるフィールド酸化膜101を形成
する。フィールド酸化膜101の膜厚は、2500Å〜
5000Å程度とする。
【0042】次に、図9に示すように、素子領域を形成
した後、半導体基板100およびフィールド酸化膜10
1の上面に、第1層間絶縁膜102を形成する。第1層
間絶縁膜102の膜厚は、1000Å〜2000Å程度
とする。
【0043】次に、図10に示すように、第1層間絶縁
膜102の上面に、ポリシリコン抵抗層103となるポ
リシリコンを1500Å〜3000Å程度の膜厚で成膜
する。ポリシリコン抵抗層103の層抵抗をコントロー
ルするために、ポリシリコン抵抗層103にボロンをイ
オン注入によって注入する。
【0044】次に、図11に示すように、PR(フォト
レジスト)とプラズマエッチングによって選択的にポリ
シリコン抵抗層103を形成する。
【0045】次に、図12に示すように、窒化膜105
を、ポリシリコン抵抗層103および第1層間絶縁膜1
02の上面に形成する。窒化膜105の膜厚は、40Å
〜200Å程度とする。窒化膜105の成長時には、低
温処理が施される。
【0046】次に、図13に示すように、窒化膜105
の上面に、第2層間絶縁膜(BSG膜)106を形成す
る。次いで、PRとプラズマエッチングによって、第2
層間絶縁膜106および窒化膜105に、コンタクトホ
ール108を開口する。このコンタクトホール108
は、ポリシリコン抵抗層103との電気的接続を確保す
るためのものである。このときのエッチング条件は、第
1の実施形態と同様である。
【0047】次に、図14に示すように、コンタクトホ
ール108に、第1層配線107を成膜してポリシリコ
ン抵抗層103との接触をとり、PRとプラズマエッチ
ングにより選択的に第1層配線107を形成する。
【0048】本実施形態によれば、第1の実施形態と同
様に、コンタクトホール108の開口をプラズマエッチ
ングによって行う際に、窒化膜105の影響によって、
ポリシリコン抵抗層103へのオーバーエッチングのダ
メージを抑制することができる。これにより、ポリシリ
コン抵抗層103におけるコンタクトホール108の開
口部の削れを抑制することができ、ポリシリコン抵抗層
103のコンタクト抵抗のばらつきを抑制する効果を奏
することができる。
【0049】さらに、本実施形態によれば、窒化膜10
5を成長させるときの低温アニールの影響によって、ポ
リシリコン抵抗層103の層抵抗およびコンタクト抵抗
のばらつきを低減する効果を有する。
【0050】
【発明の効果】本発明による半導体装置の製造方法によ
れば、基板上に、ポリシリコン抵抗層を形成するステッ
プと、前記ポリシリコン抵抗層の上に第1の絶縁膜を形
成するステップと、前記第1の絶縁膜の上に第2の絶縁
膜を形成するステップと、前記第1の絶縁膜および前記
第2の絶縁膜をエッチングにより開口するステップとを
備え、前記第1の絶縁膜は、前記エッチングを行うとき
のエッチングレートが前記第2の絶縁膜に比べて1/8
以下であるため、前記第1の絶縁膜の影響により、エッ
チングする際のオーバーエッチングによるダメージを抑
制でき、ポリシリコン抵抗層のコンタクト抵抗のばらつ
きを抑制することができる。前記第1の絶縁膜として
は、窒化膜が好ましく、第2の絶縁膜としては、酸化
膜、BSG膜およびBPSG膜のいずれかであることが
好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による半導体装置の製造方法の
第1の実施形態の第一の工程を示す断面図である。
【図2】図2は、第1の実施形態の第二の工程を示す断
面図である。
【図3】図3は、第1の実施形態の第三の工程を示す断
面図である。
【図4】図4は、第1の実施形態の第四の工程を示す断
面図である。
【図5】図5は、第1の実施形態の第五の工程を示す断
面図である。
【図6】図6は、第1の実施形態の第六の工程を示す断
面図である。
【図7】図7は、第1の実施形態の第七の工程を示す断
面図である。
【図8】図8は、第2の実施形態の第一の工程を示す断
面図である。
【図9】図9は、第2の実施形態の第二の工程を示す断
面図である。
【図10】図10は、第2の実施形態の第三の工程を示
す断面図である。
【図11】図11は、第2の実施形態の第四の工程を示
す断面図である。
【図12】図12は、第2の実施形態の第五の工程を示
す断面図である。
【図13】図13は、第2の実施形態の第六の工程を示
す断面図である。
【図14】図14は、第2の実施形態の第七の工程を示
す断面図である。
【図15】図15は、従来一般の製造方法により製造さ
れた半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
100 半導体基板 101 フィールド酸化膜 102 第1層間絶縁膜 103 ポリシリコン抵抗層 104 酸化膜 105 窒化膜 106 第2層間絶縁膜 107 第1層配線 108 コンタクトホール

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に、ポリシリコン抵抗層を形成する
    ステップと、 前記ポリシリコン抵抗層の上に第1の絶
    縁膜を形成するステップと、 前記第1の絶縁膜の上に
    第2の絶縁膜を形成するステップと、 前記第1の絶縁膜および前記第2の絶縁膜をエッチング
    により開口してコンタクトホールを形成するステップと
    を備え、前記エッチングは、前記第1の絶縁膜および前記第2の
    絶縁膜のエッチング条件が同一なプラズマエッチングで
    あって、 前記第1の絶縁膜は、前記エッチングを行う
    ときに前記ポリシリコン抵抗層における前記コンタクト
    ホールの開口部の削れが抑制されるように前記エッチン
    グを行うときのエッチングレートが前記第2の絶縁膜に
    比べて1/8以下であることを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  2. 【請求項2】基板上に、ポリシリコン抵抗層を形成する
    ステップと、 前記ポリシリコン抵抗層の上に第1の絶
    縁膜として窒化膜を形成するステップと、 前記窒化膜
    の上に、酸化膜、BSG膜およびBPSG膜のいずれか
    一つである第2の絶縁膜を形成するステップと、 前記窒化膜および前記第2の絶縁膜をエッチングにより
    開口してコンタクトホールを形成するステップとを備
    え、前記エッチングは、前記第1の絶縁膜および前記第2の
    絶縁膜のエッチング条件が同一なプラズマエッチングで
    あって、 前記窒化膜は、前記エッチングを行うときに
    前記ポリシリコン抵抗層における前記コンタクトホール
    の開口部の削れが抑制されるように前記エッチングを行
    うときのエッチングレートが前記第2の絶縁膜に比べて
    1/8以下であることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の半導体装
    置の製造方法において、 前記第1の絶縁膜を形成するステップは、低温アニール
    工程を備えている半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】基板上に、ポリシリコン抵抗層を形成する
    ステップと、 前記ポリシリコン抵抗層に直接、不純物をイオン注入す
    るステップと、 前記不純物がイオン注入されたポリシリコン抵抗層の上
    に、低温アニール処理を施しつつ第1の絶縁膜を形成す
    るステップと、 前記第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成するステッ
    プと、 前記第1の絶縁膜および前記第2の絶縁膜をエッチング
    により開口してコンタクトホールを形成するステップと
    を備え、前記エッチングは、前記第1の絶縁膜および前記第2の
    絶縁膜のエッチング条件が同一なプラズマエッチングで
    あって、 前記第1の絶縁膜は、前記エッチングを行うときに前記
    ポリシリコン抵抗層における前記コンタクトホールの開
    口部の削れが抑制されるように前記エッチングを行うと
    きのエッチングレートが前記第2の絶縁膜に比べて1/
    8以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】基板上に、ポリシリコン抵抗層を形成する
    ステップと、 前記ポリシリコン抵抗層に直接、不純物をイオン注入す
    るステップと、 前記不純物がイオン注入されたポリシリコン抵抗層の上
    に、低温アニール処理を施しつつ、窒化膜である第1の
    絶縁膜を形成するステップと、 前記第1の絶縁膜の上に、酸化膜、BSG膜およびBP
    SG膜のいずれか一つである第2の絶縁膜を形成するス
    テップと、 前記第1の絶縁膜および前記第2の絶縁膜をエッチング
    により開口してコンタクトホールを形成するステップと
    を備え、前記エッチングは、前記第1の絶縁膜および前記第2の
    絶縁膜のエッチング条件が同一なプラズマエッチングで
    あって、 前記第1の絶縁膜は、前記エッチングを行うときに前記
    ポリシリコン抵抗層における前記コンタクトホールの開
    口部の削れが抑制されるように前記エッチングを行うと
    きのエッチングレートが前記第2の絶縁膜に比べて1/
    8以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】請求項1から請求項5のいずれかに記載の
    半導体装置の製造方法において、 前記ポリシリコン抵抗層の上に前記第1の絶縁膜を形成
    する前に、前記ポリシリコン抵抗層の上に酸化膜を形成
    するステップを更に備えたことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  7. 【請求項7】請求項1から請求項6のいずれかに記載の
    半導体装置の製造方法において、 前記第1の絶縁膜を形成するステップでは、該第1の絶
    縁膜の膜厚を40Å〜200Åに形成する半導体装置の
    製造方法。
  8. 【請求項8】請求項6記載の半導体装置の製造方法にお
    いて、 前記酸化膜を形成するステップでは、該酸化膜の膜厚を
    200Å〜1000Åに形成する半導体装置の製造方
    法。
  9. 【請求項9】請求項1から8のいずれかの請求項に記載
    の半導体装置の製造方法において、 前記ポリシリコン抵抗層を形成するステップでは、該ポ
    リシリコン抵抗層の膜厚を1500Å〜3000Åに形
    成する半導体装置の製造方法。
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