JPH02187061A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH02187061A
JPH02187061A JP748189A JP748189A JPH02187061A JP H02187061 A JPH02187061 A JP H02187061A JP 748189 A JP748189 A JP 748189A JP 748189 A JP748189 A JP 748189A JP H02187061 A JPH02187061 A JP H02187061A
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JP
Japan
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film
dielectric film
conductive
dielectric
conductor
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JP748189A
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Toshiharu Takaramoto
敏治 宝本
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ICに設ける容量素子の構造と製造方法に関し、導電体
膜を重ね合わせて容量素子を小型化し、ICの高集積化
に役立たせることを目的とし、構造は、第1導電体膜と
第2導電体膜との間に誘電体膜を介在させた容量素子構
造であって、背面で導出配線が接続する前記第1導電体
膜または第2導電体膜のコンタクト部に相対する前記誘
電体膜部分の膜厚が他の誘電体膜部分の膜厚より厚く構
成されている容量素子を設けていることを特徴とする。
製造方法として2通りが考えられ、■多結晶シリコン膜
からなる第1導電体膜の表面に選択的に誘電体膜の膜厚
よりも厚い膜厚の酸化シリコン膜を形成し、次いで、熱
酸化して誘電体膜を生成し、次いで前記厚い膜厚の酸化
シリコン膜部分の第2導電体膜の背面に導出配線をコン
タクトする。あるいは、■多結晶シリコン膜からなる第
1導電体膜に部分的に不純物イオンを注入し、次いで、
熱酸化して前記第1導電体膜に酸化シリコン膜からなる
誘電体膜を生成し、同時に前記不純物イオンの注入部分
に該誘電体膜の膜厚よりも厚い膜厚の酸化シリコン膜か
らなる誘電体膜を増速酸化によって生成し、次いで前記
厚い膜厚の酸化シリコン膜部分の第2導電体膜の背面に
導出配線をコンタクトする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置およびその製造方法にかかり、その
うち特にIC(半導体集積回路)に設ける容量素子の構
造とその製造方法に関する。
ICにはトランジスタのような能動素子の他、容量素子
(キャパシタ)や抵抗素子のような受動素子が設けられ
ており、このような受動素子もICの集積度向上のため
に小型化することが重要である。
〔従来の技術〕
第4図はICに設ける従来の容量素子の構造概要図を示
しており、1は半導体基板、2はSi0g膜(絶縁膜)
、3は容量素子の導電性多結晶シリコン膜からなる第1
導電体膜、4はSiO□膜からなる誘電体膜(第1導電
体膜と第2導電体膜との間に介在する重ね合わせ部分)
、5は導電性多結晶シリコン膜からなる第2導電体膜、
6はSiO□膜、7はPSG (燐シリケートガラス)
膜からなる絶縁膜、8は第1導電体膜からの導出配vA
(AI配線)、9は第2導電体膜からの導出配線(AI
配線)である。通常、容量素子はこのように基板上に平
坦に形成されることが多い。
次の第5図(a)〜(d)はその従来の容量素子の形成
方法の工程順断面図を示しており、順を追って説明する
と、 第5図(a)参照;半導体基板1上の5iO1膜2(膜
厚6000人)の上に、燐をドープした導電性多結晶シ
リコン膜(膜厚4000人)をCVD (化学気相成長
)法で被着し、RIE(リアクティブイオンエツチング
)法でエツチングし、パターンニングして第1導電体膜
3を形成する。
第5図(b)参照;次いで、1ooo〜1100°C5
数分間酸化雰囲気中で導電性多結晶シリコン膜の表面を
熱酸化して、膜厚500人のSi0g膜4(誘電体膜)
を生成する。なお、この誘電体膜としてはSin。
膜の他、Si3 Na  (窒化シリコン)膜を用いる
場合もある。
第5図(C)参照;次いで、その上に燐をドープした導
電性多結晶シリコン膜(膜厚4000人)をCVD法で
被着し、RIE法でエツチングしパターンニングして第
2導電体膜5を形成する。
第5図(d)参照;次いで、第2導電体膜5(導電性多
結晶シリコン膜)の表面を熱酸化して、Sin。
膜6を生成し、更に、PSG膜7(膜厚1μm程度)を
CVD法で被着する。
しかる後、第1導電体膜3と第2導電体膜5とが積層さ
れていない部分のそれらの導電体膜3゜5部分のPSG
膜、SiO□膜を窓あけし、^l(アルミニウム)膜を
被着し、導出配線8,9をパターンニングして第3図の
ように完成させる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、このように第1導電体膜3と第2導電体膜5
とが積層されていない部分に導出配線8゜9を形成する
理由は、例えば、第1導電体膜上に誘電体膜を介して上
層の第2導電体膜を完全に積層した場合、第2導電体膜
上に被覆したPSG膜。
5iozW4を導出配線を形成するためにエツチングし
て窓あけすると、第2導電体膜の窓部分直下の裏側の誘
電体膜部分にエツチングダメージが生じて、第1導電体
膜と第2導電体膜の間で耐圧不良やリーク電流が生じる
という問題が起こるからである。例えば、正常ならば4
0Vの耐圧をもった容量素子が10〜20V程度の耐圧
に低下する。
本発明はこのような欠点を解消させ、第1導電体膜上に
第2導電体膜を完全に積層して、その背面に導出配線を
接続しても容量素子の特性劣化が起こらず、従って、導
電体膜を重ね合わせて容量素子を小型化することを目的
とした構造と製造方法を提案するものである。
〔課題を解決するための手段〕
その課題は、第1導電体膜と第2導電体膜との間に誘電
体膜を介在させた容量素子構造であって、背面で導出配
線が接続する前記第1導電体膜または第2導電体膜のコ
ンタクト部に相対する前記誘電体膜部分の膜厚が他の誘
電体膜部分の膜厚より厚く構成されている容量素子を設
けている半導体装置によって解決される。
その製造方法としては、■予め第1導電体膜の表面に選
択的に誘電体膜の膜厚よりも厚い膜厚の酸化シリコン膜
を形成し、次いで、熱酸化して誘電体膜を生成し、次い
で前記厚い膜厚の酸化シリコン膜部分の第2導電体膜の
背面に導出配線をコンタクトする方法、あるいは、■多
結晶シリコン膜からなる第1導電体膜に部分的に不純物
イオンを注入し、次いで、熱酸化して前記第1導電体膜
に酸化シリコン膜からなる誘電体膜を生成し、同時に前
記不純物イオンの注入部分に該誘電体膜の膜厚よりも厚
い膜厚の酸化シリコン膜からなる誘電体膜を増速酸化に
よって生成し、次いで前記厚い膜厚の酸化シリコン膜部
分の第2導電体膜の背面に導出配線をコンタクトする方
法の2通りがある。
〔作 用〕
本発明は、背面で導出配線を接続する導電体膜のコンタ
クト部の窓面下の誘電体膜部分を厚く形成し、エツチン
グしても耐圧不良やリーク電流が生じないようにする。
そうすれば、導電体膜を積層し、その背面より導出配線
を導出して容量素子を小型にできる。
〔実 施 例〕
以下に図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第1図は本発明にかかる容量素子の構造概要図を示して
おり、11は半導体基板、 12は5in2膜(絶縁膜
)、13は第1導電体膜、15は第2導電体膜、16は
SiO□膜、17はPSG膜、18は第1導電体膜から
の導出配線(^l配線)、19は第2導電体膜からの導
出配線(AI配線)で、2oはSi0g膜からなる誘電
体膜の膜厚の厚い部分(膜厚1ooo人)。
21はSi0g膜からなる誘電体膜の膜厚の薄い部分(
膜厚500人)である。
このように、導出配線19のコンタクト部Cの背面の誘
電体膜部分20を厚く構成すれば、誘電体膜のエツチン
グダメージによる耐圧不良やリーク電流が解消される。
且つ、この誘電体膜は従来の位置ずれさせた構造では、
誘電体膜に角部(コーナ一部)が存在する(第4図参照
;矢印で示す)ために、その部分での誘電体膜の膜厚精
度が低下し、また、角部に電界が集中して耐圧不良が発
生し易いといった問題が起こっていたが、本発明にかか
る容量素子の構造では誘電体膜が平坦に形成され2るた
め、そのような角部における膜厚の変動や耐圧不良が解
消されて容量素子が高品質化される。
次に、本発明にかかる容量素子の製造方法を説明すると
、第2図(a)〜(e)は本発明にかかる形成方法(1
)の工程順断面図である。
このような誘電体膜の膜厚の厚い部分20と誘電体膜の
膜厚の薄い部分21を形成するためには、第1導電体膜
13の形成後、膜厚の厚い誘電体膜を形成し、それをパ
ターンニングして導出配線19のコンタクト部Cの背面
にのみ誘電体膜の膜厚の厚い部分20を残こし、次に、
膜厚の薄い誘電体膜21を全面に被着する方法が一般的
な形成方法である。なお、そのSiO□膜からなる誘電
体膜は熱酸化して生成しても良いし、また、CVD法で
被着しても良い。
順を追って説明すると、 第2図(a)参照:従来法と同様に、半導体基板11の
Sin、膜12(膜厚6000人)上に、燐をドープし
た導電性多結晶シリコン膜(膜厚4000人)をCVD
法で被着し、RIE法で垂直にエツチングし、パターン
ニングして第1導電体膜13を形成する。
第2図℃)参照;次いで、全面にCVD法によってSi
O2膜20(膜厚1000人)を被着する。
第2図(C)参照;次いで、パターンニングして第1導
電体膜13上の所定位置のみに選択的に5iCh膜20
を残存させて、他を除去する。
第2図(d)参照;次いで、温度1000〜1100°
Cの酸化雰囲気中で導電性多結晶シリコン膜の表面を熱
酸化して、キャパシタの誘電体膜になる薄いSing膜
21(膜厚500人)を生成する。
第2図(e)参照;次いで、その上に燐をドープした導
電性多結晶シリコン膜(膜厚4000人)をCVD法で
被着し、RIE法でエツチングしパターンニングして第
2導電体膜15を形成し、その第2導電体膜の表面を熱
酸化してSin、膜16を生成する。
しかる後、PSG膜17(膜厚1μm程度)をCVD法
で被着し、次に、第2導電体膜15からの導出配線のコ
ンタクト部Cを厚いSin、膜20上に形成して第2導
電体膜15からの導出配線19 (Al膜)を作成し、
また、第1導電体膜13からの導出配線のコンタクト部
を窓あけして導出配線18 (At膜)を形成して第1
図のように完成させる。
また、第3図(a)〜(d)は本発明にかかる形成方法
(If)の工程順断面図である。上記の形成方法は工程
が増加するが、それに対して本形成方法は簡略化される
形成方法であり、以下に順を追って説明する。
第3図(a)参照;従来法と同様に、半導体基板11の
Sin、膜12(膜厚6000人)上に、燐をドープし
た導電性多結晶シリコン膜(膜厚4000人)をCVD
法で被着し、RIE法で垂直にエツチングし、パターン
ニングして第1導電体膜13を形成する。
第3図(b)参照;次いで、導出配線のコンタクト部の
背面となる部分に、予め燐イオンを注入しておく。
第3図(C)参照;次いで、温度1000〜1100°
Cの酸化雰囲気中で導電性多結晶シリコン膜の表面を熱
酸化する。そうすると、燐イオンの注入部分は増速酸化
されて膜厚の厚い誘電体膜20が生成され、他の部分に
は膜厚の薄い誘電体膜21が生成され、且つ、上記のイ
オン注入量を選択すれば誘電体膜の膜厚の厚い部分20
を膜厚1000人とし、薄い部分21を膜厚500人と
することができる。
第3図(d)参照;次いで、その上に燐をドープした導
電性多結晶シリコン膜(膜厚4000人)をCVD法で
被着し、RIE法でエツチングしパターンニングして第
2導電体膜15を形成し、その第2導電体膜の表面を熱
酸化してSing膜16を生成する。
しかる後、PSG膜17(膜厚1μm程度)をCVD法
で被着した後、第2導電体膜15からの導出配線のコン
タクト部Cと第1導電体膜13からの導出配線のコンタ
クト部を窓あけし、Al膜からなる導出配線18.19
を形成して第1図のように完成させる。この形成方法に
よれば、第2図に説明した方法より簡単に作成すること
ができる。
なお、この第3図(C)で説明した増速酸化法において
、燐イオンを注入する代わりに、シリコンイオンを注入
して多結晶シリコンの結晶性を破壊して増速酸化する方
法を採っても良い。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば導電体
膜を重ね合わせて容量素子を小型化しても、容量素子の
特性は低下せず、従って、ICの高集積化に顕著に寄与
させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる容量素子の構造概要図、第2図
は本発明にかかる形成方法(1)の工程順断面図、 第3図は本発明にかかる形成方法(n)の工程順断面図
、 第4図は従来の容量素子の構造概要図、第5図は従来の
形成方法の工程順断面図である。 図において、 12はSing 1,11は半導体基板、 2゜ 3.13は第1導電体膜、 4はSi0g膜(誘電体膜)、 5.15は第2導電体膜、6゜ 7.17はPSG膜、 8、 9.18.19は導出配線、 20は厚いSi0g膜(厚い誘電体膜)21は薄いSi
0g膜(薄い誘電体膜)Cはコンタクト部 を示している。 16はSing 第 図 43消4t@! 従濠、、l、?f′fハ端遣磯零口 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電体膜と第2導電体膜との間に誘電体膜を
    介在させた容量素子構造であって、 背面で導出配線が接続する前記第1導電体膜または第2
    導電体膜のコンタクト部に相対する前記誘電体膜部分の
    膜厚が他の誘電体膜部分の膜厚より厚く構成されている
    容量素子を設けてなることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)多結晶シリコン膜からなる第1導電体膜の表面に
    選択的に誘電体膜の膜厚よりも厚い膜厚の酸化シリコン
    膜を形成し、次いで、熱酸化して前記第1導電体膜全面
    に酸化シリコン膜からなる誘電体膜を生成し、次いで第
    2導電体膜を形成し、前記厚い膜厚の酸化シリコン腰部
    分の該第2導電体膜の背面に導出配線をコンタクトする
    工程が含まれてなることを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  3. (3)多結晶シリコン膜からなる第1導電体膜に部分的
    に不純物イオンを注入し、次いで、熱酸化して前記第1
    導電体膜に酸化シリコン膜からなる誘電体膜を生成し、
    同時に前記不純物イオンの注入部分に該誘電体膜の膜厚
    よりも厚い膜厚の酸化シリコン膜からなる誘電体膜を増
    速酸化によって生成し、次いで第2導電体膜を形成し、
    該厚い膜厚の誘電体膜部分の該第2導電体膜の背面に導
    出配線をコンタクトする工程が含まれてなることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5374578A (en) * 1992-02-25 1994-12-20 Ramtron International Corporation Ozone gas processing for ferroelectric memory circuits
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