JP3336660B2 - 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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JP3336660B2 JP04410593A JP4410593A JP3336660B2 JP 3336660 B2 JP3336660 B2 JP 3336660B2 JP 04410593 A JP04410593 A JP 04410593A JP 4410593 A JP4410593 A JP 4410593A JP 3336660 B2 JP3336660 B2 JP 3336660B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り、特にBiCMOS等に使用するMIS容量の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】バイポーラとCMOS同一基板に共存さ
せたBiCMOS、LSI等のICでは、MIS(Met
al Insulator Semiconductor)容量の構造として、図
4に示すようにシリコンエピタキシャル層1とアルミニ
ウム(Al)膜8bとの間に絶縁物としての窒化膜(S
iN膜)5を挟む構造が知られている。このような構造
のMIS容量は、基板側の寄生容量が大きくなる問題が
発生した。
【0003】そのため、図4(b)に示すように、シリ
コンエピタキシャル層1上にLOCOS等の酸化膜3を
設け、その上方に多結晶シリコン(poly−Si)膜
4a、SiN膜5及びAl膜8bからなるMIS容量が
形成された構造が考えられた。なお、図4(a)中9及
び10はN+層及びN+プラグ層である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4(b)に示したM
IS構造の実際の面積は、poly−Si膜4aとMI
S窓開けパターンとの形成位置によって決定される。従
って、そのとMIS容量は、poly−Si膜4aとM
IS窓開けパターンの位置合わせずれや、MIS窓開け
エッチング、従ってBPSG等の層間膜6のウェットエ
ッチングのばらつき等によりばらついてしまう。
【0005】また、図4(b)に示したBiCMOSの
エミッタpoly−Siをそのままエミッタ電極(Al
電極)8aの取り出しとして用いているため電極取り出
しまでの距離が大きくなり、従って抵抗が大きくなり、
トランジスタの周波数特性を劣化させる。
【0006】そこで、本発明は上記課題を考慮して、寄
生容量の影響が微小で、しかもばらつきが小さく、精度
の良いMIS容量を有する半導体装置の製造方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、シリコン層
上に酸化膜を形成する工程と、酸化膜上に第1導電材料
を堆積した後、当該第1導電材料を所定の形状にパター
ンニングして第1導電膜を形成する工程と、第1導電膜
が形成されたシリコン層上の全面に第1絶縁膜を形成し
た後、該第1導電膜上の第1絶縁膜の一部に開口を形成
する工程と、開口が形成された第1絶縁膜上に第2導電
材料を堆積した後、当該第2導電材料を反応性イオンエ
ッチング処理して当該第1絶縁膜の開口上に第2導電膜
をパターン形成する工程と、第2導電膜がパターン形成
されたシリコン層上の全面にMIS容量の絶縁材として
作用する第2絶縁膜を形成した後、該第2絶縁膜上に第
3絶縁膜を形成する工程と、第1導電膜上の第3絶縁
膜、第2絶縁膜及び第1絶縁膜を選択的に順次除去して
コンタクトホールを形成する工程と、第2導電膜上方の
第3絶縁膜を除去する工程と、第2導電膜上方で第3絶
縁膜が除去されたシリコン層上の全面に第3導電材料を
堆積させた後、当該第3導電材料を所定の形状にパター
ンニングしてコンタクトホール及び第2導電膜上方に第
3導電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によって解決される。
【0008】
【0009】
【作用】本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、
図1に示すように、LOCOS酸化膜等の厚い酸化膜2
2上に、第2poly−Si膜(第2導電膜)26、S
iN膜(第2絶縁膜)28及びAl膜(第3導電膜)3
1bから成るMIS容量が形成されしかも、そのMI
S容量を決定するSiN膜28下の第2poly−Si
膜26の面積が反応性イオンエッチング(RIE)処理
により自動的に決定するようになされる。 従って、寄生
容量の影響が微小で、しかも、ばらつきが少ないMIS
容量を備えた半導体装置を製造することができる。この
第2poly−Si膜26の面積は、poly−Siを
残す部分にマスク等を形成してRIE等によりエッチン
グ処理する高精度のパターニングによって形成すること
ができるため、MIS容量がばらつきが少なく、精度も
良好となる。しかも、MIS容量の誘電膜となる第2の
絶縁膜の耐圧を向上させることができる。
【0010】しかも、第2の半導体装置によれば、Al
電極31aは、例えば高濃度のリンをドープしたゲート
poly−Si(第1poly−Si膜24)を用
ことができるため、電極取り出しまでの抵抗を低く抑え
ることができ、周波数特性の劣化が抑えられる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
【0012】図1は、本発明に係るBiCMOSのMI
S容量の構造の一実施例を示す断面図であり、図2
(a)〜図3(b)は図1に示したMIS容量部位の製
造工程断面図である。
【0013】図1に示すように、本実施例のMIS容量
の構造は、シリコン(Si)エピタキシャル層21、そ
の上に約500nmの厚さのLOCOS酸化膜22、更
にその上に約400nmの厚さの第1poly−Si膜
24が設けられており、更に約100nmの厚さのSi
2膜25、エミッタpoly−Siを兼用する第2p
oly−Si膜26、SiN膜28、層間膜(BPSG
膜)30、そしてAl電極31a、Al膜31bが設け
られている。
【0014】すなわち、本実施例では、30nmの厚さ
のSiN膜28を挟むAl膜31bと第2poly−S
i膜26とでMIS容量が形成されている。このような
MIS容量は、パターニングにより得られた第2pol
y−Si膜26の面積によって決定されるが、poly
−Siのパターンは高精度に作られるため、高精度のM
IS容量を得ることができる。しかも、電極の取り出し
(引き出し)にゲートpoly−Siを兼用する第1p
oly−Si膜24を用いる構造となっている。
【0015】次に、図2及び図3を用いて、本発明に係
る図1で示したMIS構造を製造するための工程を説明
する。まず、図2(a)に示すように、シリコンエピタ
キシャル層21上に数百nm、例えば500nmのLO
COS酸化膜22を形成し、次に減圧CVD法によって
約400nmの厚さにpoly−SiをLOCOS酸化
膜22上に堆積し、RIEを用いたエッチングによりゲ
ートpoly−Siを兼用する第1poly−Si膜2
4を形成する。なお、この第1poly−Si膜24に
は高濃度のリン(P)がドープされている。
【0016】次に、図2(b)に示すように、TEOS
(テトラエチルオルソシラン)を分解してCVD法によ
り約100nmの厚さにSiO2膜25を堆積形成した
後、エミッタ電極形成部に開口25aを形成する。
【0017】次に、図2(c)に示すように、全面に減
圧CVD法により約100nmの厚さにpoly−Si
を堆積し、RIEを用いたエッチングにより開口25a
を埋め込むように、エミッタpoly−Siを兼用した
第2poly−Si膜26を形成する。本実施例のMI
S容量は、このRIEパターニングによって得られた第
2poly−Si膜26の面積によってほぼ決定される
が、RIEパターニングは所定のパターンに対して高精
度のパターンを得ることができる。
【0018】次に、図3(a)に示すように、MIS容
量の絶縁体(insulator)として約30nmの厚さのS
iN膜28を減圧CVD法により全面に形成し、更にそ
の上に約600nmの厚さのBPSGからなる層間膜3
0をCVD法により形成する。
【0019】次に、図3(b)に示すように、BPSG
膜30にRIEによってAlとのコンタクトホール32
を形成し、BPSGのリフロー後にウェットエッチによ
ってMIS容量形成のための窓開けを行う。なお、この
窓開けのためのエッチングではBPSGの下地がSiN
であるために、RIEは不適でウェットエッチが必須で
ある。
【0020】次に、図1に示したように、Alをスパッ
タしパターニングすることによってAl電極31a、M
IS容量部のAl膜31bを形成して、BiCMOS構
造でのMIS容量を実現できる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の製造方法によれば、シリコン層上に形成された
厚い酸化膜上に第2導電膜、第2絶縁膜及び第3導電膜
から成るMIS容量が形成され、しかも、そのMIS容
量を構成する第2の導電膜の面積を反応性イオンエッチ
ング(RIE)処理により自動的に決定するようになさ
れる。従って、寄生容量の影響が微小で、しかもばらつ
きが少ないMIS容量を製造することができる。
【0022】更に、本発明によれば、第3の導電材料と
して高濃度のリン等の不純物をドープしたゲートpol
y−Siを用いることができるため、電極取り出しまで
の寄生抵抗を低く抑えることができ、それにより周波数
特性の劣化を抑制することができる。
【0023】更にまた、本発明によれば、第2の導電材
料の反応性イオンエッチング処理の際に、第2導電膜と
して残す部分にマスク等を形成する方法を採れるので、
第2の導電膜(エミッタpoly−Si)と第2の絶縁
膜(絶縁層)との界面を、RIE等によるダメージを与
えずに形成することができる。これにより、MIS容量
の誘電体膜として使用する部分の第2の絶縁膜の耐圧を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置のMIS容量の一実施
例断面図である。
【図2】図1に示したMIS容量の製造工程断面図
(I)である。
【図3】図1に示したMIS容量の製造工程断面図(I
I)である。
【図4】従来のMIS容量を説明するための断面図であ
る。
【符号の説明】
1,21 シリコンエピタキシャル層 2,3,22 LOCOS酸化膜 4a,4b poly−Si膜 5,28 SiN膜 6,30 層間膜(BPSG等) 9 N+層 10 N+プラグ層 24 第1poly−Si膜 26 第2poli−Si膜 31a Al電極 31b Al膜 32 コンタクトホール
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/822 H01L 21/8249 H01L 27/04 H01L 27/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン層上に酸化膜を形成する工程
    と、 前記酸化膜上に第1導電材料を堆積した後、当該第1導
    電材料を所定の形状にパターンニングして第1導電膜を
    形成する工程と、 前記第1導電膜が形成された前記シリコン層上の全面に
    第1絶縁膜を形成した後、該第1導電膜上の第1絶縁膜
    の一部に開口を形成する工程と、 前記開口が形成された第1絶縁膜上に第2導電材料を堆
    積した後、当該第2導電材料を反応性イオンエッチング
    処理して当該第1絶縁膜の開口上に第2導電膜をパター
    ン形成する工程と、 前記第2導電膜がパターン形成された前記シリコン層上
    の全面にMIS容量の絶縁材として作用する第2絶縁膜
    を形成した後、該第2絶縁膜上に第3絶縁膜を形成する
    工程と、 前記第1導電膜上の前記第3絶縁膜、第2絶縁膜及び第
    1絶縁膜を選択的に順次除去してコンタクトホールを形
    成する工程と、 前記第2導電膜上方の第3絶縁膜を除去する工程と、 前記第2導電膜上方で第3絶縁膜が除去された前記シリ
    コン層上の全面に第3導電材料を堆積させた後、当該第
    3導電材料を所定の形状にパターンニングして前記コン
    タクトホール及び第2導電膜上方に第3導電膜を形成す
    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
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