JPH06132490A - Semiconductor element and fabrication thereof - Google Patents

Semiconductor element and fabrication thereof

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JPH06132490A
JPH06132490A JP28136592A JP28136592A JPH06132490A JP H06132490 A JPH06132490 A JP H06132490A JP 28136592 A JP28136592 A JP 28136592A JP 28136592 A JP28136592 A JP 28136592A JP H06132490 A JPH06132490 A JP H06132490A
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JP
Japan
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film
insulating film
electrode
drain
source
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Application number
JP28136592A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Yasuda
武 安田
Toshiaki Kitahara
敏昭 北原
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Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce the area of an MIM capacitor by forming source-drain-gate electrodes on the main surface of a semi-insulating GaAs substrate at a FET part whereas forming an underlying electrode of AuGe/Ni/Au simultaneously with formation of source-drain electrodes on the main surface of the semi- insulating GaAs substrate at a capacitor part. CONSTITUTION:A FET part 2 is constituted of a source region 4 and a drain region 5, an n-type channel region 6 extending between the pair of regions, a source electrode 10 and a drain electrode 11 provided on the source region 4 and the drain region 5, and a gate electrode 12 provided on the channel region 6. At a capacitor part 3, an underlying electrode 20 is provided on the main surface of a semi-insulating GaAs substrate 1. The underlying electrode 20 is formed of an AuGe/Ni/Au film simultaneously with formation of the source- drain-gate electrodes 10, 11, 12. This structure decreases the area of the capacitor part 3 and presents a high capacity MIM capacitor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子、特に金属−
絶縁物−金属(MIM)の三層構造で構成されるMIM
容量を有する半導体素子およびその製造方法に係わり、
たとえば、容量を内在したGaAsICに適用して有効
な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device, particularly a metal
Insulator-MIM (MIM) three-layer structure
The present invention relates to a semiconductor device having a capacitance and a manufacturing method thereof,
For example, the present invention relates to a technique effectively applied to a GaAs IC having a built-in capacitance.

【0002】[0002]

【従来の技術】低雑音,高遮断周波数、高出力等の特長
を有するマイクロ波トランジスタとして、閃亜鉛鉱型結
晶構造の基体を基にして形成された砒化ガリウム電界効
果トランジスタ(GaAs−FETと略す。) が広く知
られている。また、このGaAs−FETの一つとし
て、ショットキー障壁ゲート形電界効果トランジスタ
(MESFETとも称する。)が知られている。MES
FETは、n導電型の能動領域主面に設けられたオーミ
ック接触構造のソース・ドレイン電極と、その中間に一
つあるいは二つ設けられたショットキー接合構造のゲー
ト電極とからなり、シングルゲート構造あるいはデユア
ルゲート構造を構成している。
2. Description of the Related Art As a microwave transistor having features such as low noise, high cutoff frequency, and high output, a gallium arsenide field effect transistor (abbreviated as GaAs-FET) formed based on a substrate having a zinc blende type crystal structure. .) Is widely known. A Schottky barrier gate type field effect transistor (also called MESFET) is known as one of the GaAs-FETs. MES
The FET is composed of a source / drain electrode having an ohmic contact structure provided on the main surface of an n-conductive type active region and one or two gate electrodes having a Schottky junction structure provided in the middle thereof, and has a single gate structure. Alternatively, it constitutes a dual gate structure.

【0003】通信用広帯域低雑音GaAsICには、こ
れらGaAs−MESFETが組み込まれている。通信
用広帯域低雑音GaAsICについては、たとえば、電
子情報通信学会「電子情報通信学会技術研究報告」、1
985年1月22日発行、SSD84−106、P24
〜P31に記載されている。この文献に記載されている
民生用GaAs広帯域低雑音増幅ICにおいては、FE
TはAlゲートプレーナー構造となるとともに、ゲート
とドレイン間には抵抗とショットキー容量が直列に組み
込まれている。また、ソース・ドレイン電極はAuGe
系で形成されているとともに、層間絶縁膜はPSG膜で
形成されている旨記載されている。
These GaAs-MESFETs are incorporated in a broadband low noise GaAs IC for communication. For the broadband low-noise GaAs IC for communication, see, for example, "Technical Report of IEICE Technical Report", 1
Published January 22, 985, SSD84-106, P24
~ P31. In the consumer-use GaAs broadband low-noise amplifier IC described in this document, FE
T has an Al gate planar structure, and a resistor and a Schottky capacitor are incorporated in series between the gate and the drain. The source / drain electrodes are AuGe.
It is described that the interlayer insulating film is formed of a PSG film as well as being formed of a system.

【0004】一方、GaAsICにおいて、MIM容量
で容量を形成したものがある。たとえば、「MMIC:
GaAs FETs and HEMTs」Peter
HLadbroke Director,Gabs
Code Ltd,Artech House,Bos
ton and London 1989年発行、P2
9〜P53には、MMICにおける受動部品について記
載されている。また、この文献のP29には、MESF
ET,ダイオード,抵抗,MIM容量等が図示されてい
るとともに、P46にはMIM容量の解説がなされてい
る。
On the other hand, there is a GaAs IC in which a capacitance is formed by an MIM capacitance. For example, "MMIC:
GaAs FETs and HEMTs "Peter
HLadbroke Director, Gabs
Code Ltd, Arttech House, Bos
ton and London 1989, P2
9 to P53 describe passive components in MMIC. Further, in P29 of this document, MESF
The ET, the diode, the resistor, the MIM capacitance and the like are shown, and the explanation of the MIM capacitance is given in P46.

【0005】他方、日本エス・エス・ティ株式会社発行
「solid state tecnology日本
版」1989年1月号、P21〜P24には、半絶縁ア
ンドープGaAs基板を用いて形成したMMICにおい
て、200nmの厚さのSi34 をMIM容量の絶縁
体として使用した例が示されている。
On the other hand, "solid state technology Japan edition", issued by Nippon SST Co., Ltd., January 1989, P21 to P24, MMIC formed using a semi-insulating undoped GaAs substrate has a thickness of 200 nm. An example of using Si 3 N 4 as an insulator of MIM capacitor is shown.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】容量内蔵型のGaAs
ICにおいては、容量としてMIM容量が採用されてい
る。たとえば、図9は本出願人開発によるGaAsIC
の要部を示す図であるが、単一の半導体基板にFETと
MIM容量が組み込まれている。すなわち、このGaA
sICは、半絶縁性GaAs基板1の主面にFET部2
と容量部3を隣接させた構造となっている。FET部2
は、n+ 型層からなるソース領域4およびドレイン領域
5と、この一対の領域間に延在するn型層からなるチャ
ネル領域6と、前記ソース領域4およびドレイン領域5
上に設けられるソース電極10およびドレイン電極11
と、前記チャネル領域6上に設けられたゲート電極12
とからなっている。前記ソース電極10およびドレイン
電極11は、AuGe/Ni/Auからなる膜で構成さ
れ、それぞれソース領域4およびドレイン領域5にオー
ミックに接触している。また、前記ゲート電極12は、
Al膜で構成され、チャネル領域6とショットキー障壁
接合を形成している。また、前記半絶縁性GaAs基板
1の主面には、前記ソース電極10,ドレイン電極1
1,ゲート電極12を電気的に分離するPSG膜15か
らなる絶縁膜が設けられている。また、このPSG膜1
5,ソース電極10,ドレイン電極11,ゲート電極1
2を被うように、PSG膜16が設けられている。ま
た、このPSG膜16上にはAlからなる配線層17が
設けられている。この配線層17の形成時、前記PSG
膜16にあらかじめ設けられたコンタクト用のスルーホ
ールにもAlが充填される結果、それぞれの配線層17
はソース電極10,ドレイン電極11,ゲート電極12
に電気的に接触する。一方、前記容量部3にあっては、
前記半絶縁性GaAs基板1の主面に下層電極20が設
けられるとともに、この下層電極20上に容量絶縁膜2
1,上層電極22が設けられ、MIM容量が形成されて
いる。前記容量絶縁膜21は、FET部2において形成
されるPSG膜16であり、上層電極22はFET部2
において形成される配線層17と同時に形成される。
PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION GaAs with a built-in capacitor
In the IC, the MIM capacitance is adopted as the capacitance. For example, FIG. 9 shows a GaAs IC developed by the present applicant.
FIG. 9 is a view showing the main part of FIG. 1, in which the FET and the MIM capacitor are incorporated in a single semiconductor substrate. That is, this GaA
The sIC is composed of a semi-insulating GaAs substrate 1 with a FET portion 2 on the main surface.
And the capacitance part 3 are adjacent to each other. FET part 2
Is a source region 4 and a drain region 5 made of an n + type layer, a channel region 6 made of an n type layer extending between the pair of regions, the source region 4 and the drain region 5.
Source electrode 10 and drain electrode 11 provided on top
And the gate electrode 12 provided on the channel region 6.
It consists of The source electrode 10 and the drain electrode 11 are made of a film made of AuGe / Ni / Au and are in ohmic contact with the source region 4 and the drain region 5, respectively. In addition, the gate electrode 12 is
It is composed of an Al film and forms a Schottky barrier junction with the channel region 6. The source electrode 10 and the drain electrode 1 are formed on the main surface of the semi-insulating GaAs substrate 1.
1. An insulating film made of a PSG film 15 that electrically separates the gate electrode 12 is provided. In addition, this PSG film 1
5, source electrode 10, drain electrode 11, gate electrode 1
The PSG film 16 is provided so as to cover 2. A wiring layer 17 made of Al is provided on the PSG film 16. When the wiring layer 17 is formed, the PSG
As a result of filling the contact through holes previously provided in the film 16 with Al, the respective wiring layers 17 are formed.
Is a source electrode 10, a drain electrode 11, a gate electrode 12
Electrical contact. On the other hand, in the capacitance section 3,
A lower layer electrode 20 is provided on the main surface of the semi-insulating GaAs substrate 1, and a capacitive insulating film 2 is formed on the lower layer electrode 20.
1, the upper layer electrode 22 is provided, and the MIM capacitor is formed. The capacitance insulating film 21 is the PSG film 16 formed in the FET part 2, and the upper layer electrode 22 is the FET part 2
It is formed simultaneously with the wiring layer 17 formed in.

【0007】このような構造のMIM容量においては、
前記容量絶縁膜21の厚さは、FET部2におけるPS
G膜16の厚さによって決定される。破壊耐量等の観点
からPSG膜16の厚さは決定され、たとえば7000
Å前後の厚さが採用される。容量は容量絶縁膜(誘電
体)の誘電率が高い程大きくなる。また、容量は容量絶
縁膜の厚さに反比例し面積に比例する。前記のように、
誘電率が3.9となるPSG膜を厚さ7000Åとした
MIM容量の場合、0.5PFの容量を得るためには、
電極(上・下層電極)の面積は約1万μm2 となり、半
導体素子面積に対する容量部分の面積の占める割合が大
きくなってしまう。このため、このような構造のMIM
容量を組み込んだ半導体素子は、そのサイズの小型化が
図り難くなる。
In the MIM capacitor having such a structure,
The thickness of the capacitance insulating film 21 is PS in the FET portion 2.
It is determined by the thickness of the G film 16. The thickness of the PSG film 16 is determined from the viewpoint of breakdown resistance and the like.
Å The thickness before and after is adopted. The capacitance increases as the dielectric constant of the capacitance insulating film (dielectric) increases. The capacitance is inversely proportional to the thickness of the capacitive insulating film and proportional to the area. As mentioned above,
In the case of a MIM capacitor having a PSG film with a dielectric constant of 3.9 and a thickness of 7,000 Å, in order to obtain a capacitance of 0.5PF,
The area of the electrodes (upper and lower layer electrodes) is about 10,000 μm 2 , and the ratio of the area of the capacitor portion to the area of the semiconductor element becomes large. Therefore, the MIM having such a structure
It is difficult to reduce the size of a semiconductor device incorporating a capacitor.

【0008】容量の増大を図るためには、誘電率が高い
絶縁膜を使用するとともに、かつ絶縁膜を薄くすること
が望ましい。従来では、前記文献にも示されているよう
に、PSG膜の誘電率3.9に対して、誘電率が7と大
きいSi3 4 (ナイトライド)が使用されている。
In order to increase the capacitance, it is desirable to use an insulating film having a high dielectric constant and to make the insulating film thin. Conventionally, as shown in the above document, Si 3 N 4 (nitride) having a large permittivity of 7 is used with respect to the permittivity of 3.9 of the PSG film.

【0009】そこで、本発明者等においても、前記Ga
AsICにおいて容量の増大を図るため、容量絶縁膜を
FET部の絶縁膜と共用しないこととし、容量絶縁膜を
厚さ2000Å程度のプラズマナイトライド膜(P−S
iN膜)で形成することを試みた。図10がその構造で
ある。前記GaAsICの場合、下層電極20はAuG
e/Ni/Auとなっていて、直接プラズマによってS
iN膜を形成すると、AuとSiが反応してしまい好ま
しくない。このため、前記P−SiN膜を形成する前
に、反応阻止が起きないようにCVD法によって厚さ1
000Å程度のPSG膜からなる反応阻止膜25を形成
した。また、容量部3においては、前記反応阻止膜25
上に部分的に厚さ2000Å程度のプラズマナイトライ
ド膜(P−SiN膜)からなる高誘電体膜26を設け
た。そして、FET部2において配線層17を設ける際
同時に容量部3においてMIM容量の上層電極22を設
けるために、容量部のPSG膜16にコンタクト用のス
ルーホールを形成し、このスルーホール部分にAlを設
けることによって上層電極22を形成する方法を開発し
た。
Therefore, the inventors of the present invention have also used the Ga
In order to increase the capacity of the AsIC, the capacity insulating film is not shared with the insulating film of the FET section, and the capacity insulating film is a plasma nitride film (PS) having a thickness of about 2000Å.
It was attempted to form with an iN film). FIG. 10 shows the structure. In the case of the GaAs IC, the lower electrode 20 is AuG.
e / Ni / Au, and S directly by plasma
When the iN film is formed, Au reacts with Si, which is not preferable. Therefore, before forming the P-SiN film, a thickness of 1 is formed by a CVD method so that reaction inhibition does not occur.
A reaction blocking film 25 made of a PSG film of about 000Å was formed. In addition, in the capacitance portion 3, the reaction blocking film 25
A high dielectric film 26 made of a plasma nitride film (P-SiN film) having a thickness of about 2000 Å is partially provided on the top. Then, at the same time when the wiring layer 17 is provided in the FET portion 2, a through hole for contact is formed in the PSG film 16 of the capacitance portion in order to provide the upper layer electrode 22 of the MIM capacitance in the capacitance portion 3, and Al is formed in this through hole portion. A method of forming the upper electrode 22 by providing the above has been developed.

【0010】しかし、この製造方法では、FET部2に
おけるソース電極10,ドレイン電極11,ゲート電極
12上の絶縁膜の総和は、前記反応阻止膜25とPSG
膜16との和となるのに対して、容量部3の高誘電体膜
26の上の絶縁膜の厚さはPSG膜16だけとなり、同
一工程でスルーホールを形成すると、容量部3において
は高誘電体膜26がエッチングされて所望の容量が得ら
れなくなる。このため、FET部2におけるスルーホー
ル形成工程と、容量部3におけるスルーホール形成工程
は分けて行わなければならず、生産コストの高いホトリ
ソグラフィ工程が増えてしまう。
However, in this manufacturing method, the sum of the insulating films on the source electrode 10, the drain electrode 11 and the gate electrode 12 in the FET portion 2 is the reaction blocking film 25 and the PSG.
In contrast to the sum of the film 16, the thickness of the insulating film on the high dielectric film 26 of the capacitor section 3 is only the PSG film 16, and if a through hole is formed in the same step, The high dielectric film 26 is etched and the desired capacitance cannot be obtained. Therefore, the through hole forming process in the FET part 2 and the through hole forming process in the capacitor part 3 must be performed separately, and the photolithography process with high production cost will increase.

【0011】本発明の目的は、MIM容量の面積の縮小
化が達成できる半導体素子の製造技術を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a technique for manufacturing a semiconductor device capable of reducing the area of the MIM capacitor.

【0012】本発明の他の目的は、MESFETおよび
MIM容量の形成における工程数の低減による半導体素
子の製造コストの低減にある。本発明の前記ならびにそ
のほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添
付図面からあきらかになるであろう。
Another object of the present invention is to reduce the manufacturing cost of a semiconductor device by reducing the number of steps in forming MESFETs and MIM capacitors. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、本発明の半導体素子はG
aAs−MESFETのソース・ドレイン間にMIM容
量を直列に有する回路構成となるとともに、FET部に
おいては半絶縁性GaAs基板の主面にソース・ドレイ
ン・ゲート電極を有し、容量部においては半絶縁性Ga
As基板の主面に前記ソース・ドレイン電極の形成時同
時に形成されるAuGe/Ni/Auからなる下層電極
を有した構造となっている。FET部においては、前記
ソース・ドレイン・ゲート電極はCVDPSG膜からな
る反応阻止膜およびCVDPSG膜からなる主絶縁膜で
被われるとともに、この主絶縁膜および反応阻止膜にス
ルーホールコンタクト部が設けられ、配線層はそれぞれ
ソース・ドレイン・ゲート電極に電気的に接触してい
る。また、容量部においては、前記下層電極上には容量
絶縁膜と、この容量絶縁膜上に設けられる上層電極が形
成されている。前記容量絶縁膜は下層が前記反応阻止膜
となり、上層がプラズマナイトライド膜からなる高誘電
体膜となっている。また、上層電極は前記容量絶縁膜上
に設けられた容量絶縁膜上絶縁膜にスルーホールを設け
るとともに、このスルーホール部分に設けられた配線層
によって形成されている。前記容量絶縁膜上絶縁膜は前
記高誘電体膜上に設けられたダミー絶縁膜と、このダミ
ー絶縁膜上に設けられた主絶縁膜とからなっている。ま
た、前記ダミー絶縁膜は前記反応阻止膜と同じ厚さのC
VDPSG膜で形成されている。
The outline of the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, the semiconductor device of the present invention is G
The circuit structure has an MIM capacitance in series between the source and drain of the aAs-MESFET, and the FET portion has a source / drain / gate electrode on the main surface of the semi-insulating GaAs substrate and the capacitor portion is semi-insulating. Sex Ga
The structure is such that the lower surface electrode made of AuGe / Ni / Au is formed on the main surface of the As substrate at the same time when the source / drain electrodes are formed. In the FET part, the source / drain / gate electrodes are covered with a reaction blocking film made of a CVDPSG film and a main insulating film made of a CVDPSG film, and a through hole contact part is provided in the main insulating film and the reaction blocking film. The wiring layers are in electrical contact with the source / drain / gate electrodes, respectively. Further, in the capacitance part, a capacitance insulating film and an upper layer electrode provided on the capacitance insulating film are formed on the lower layer electrode. The capacitive insulating film has a lower layer serving as the reaction blocking film and an upper layer serving as a high dielectric film made of a plasma nitride film. The upper layer electrode is formed by providing a through hole in the insulating film on the capacitive insulating film provided on the capacitive insulating film and a wiring layer provided in the through hole portion. The insulating film on the capacitive insulating film is composed of a dummy insulating film provided on the high dielectric film and a main insulating film provided on the dummy insulating film. In addition, the dummy insulating film is made of C having the same thickness as the reaction blocking film.
It is formed of a VDPSG film.

【0014】このような半導体素子においては、その製
造にあっては、半絶縁性GaAs基板の主面にAuGe
/Ni/Auを選択的に形成して、FET部においては
ソース・ドレイン電極を形成するとともに、容量部にお
いては下層電極を形成する。ついで、FET部において
ゲート電極を形成する。つぎに、半絶縁性GaAs基板
の主面全域に厚さ1000Å程度のCVDPSG膜から
なる反応阻止膜,厚さ2000Å程度のプラズマナイト
ライド膜からなる高誘電体膜,前記反応阻止膜と同じ厚
さとなるCVDPSG膜からなるダミー絶縁膜を形成す
る。つぎに、選択エッチングによって前記下層電極上の
前記高誘電体膜およびダミー絶縁膜を前記下層電極上に
のみ形成する。つぎに、半絶縁性GaAs基板1の主面
側全体にCVDPSG膜からなる厚さ6000Å程度の
主絶縁膜を設ける。つぎに、FET部のソース・ドレイ
ン・ゲート電極上および容量部のダミー絶縁膜上に同時
処理によってスルーホールを設ける。つぎに、前記主絶
縁膜上にAlを蒸着した後選択エッチングを行い、ソー
ス・ドレイン・ゲート電極に接続される配線層および前
記高誘電体膜上に形成される上層電極を形成する。さら
に、前記主絶縁膜上にAlを主体とする金属膜をスパッ
タ等によって設けるとともに、この膜を選択的にエッチ
ングしてソース・ドレイン・ゲート電極に繋がる配線層
および前記高誘電体膜上に設けられる上層電極を形成す
る。
In the manufacture of such a semiconductor device, AuGe is formed on the main surface of the semi-insulating GaAs substrate.
/ Ni / Au is selectively formed to form source / drain electrodes in the FET part and lower layer electrodes in the capacitor part. Then, a gate electrode is formed in the FET section. Next, a reaction blocking film made of a CVDPSG film having a thickness of about 1000Å, a high dielectric film made of a plasma nitride film having a thickness of about 2000Å, and the same thickness as the reaction blocking film are formed on the entire main surface of the semi-insulating GaAs substrate. A dummy insulating film made of the CVDPSG film is formed. Next, the high dielectric film and the dummy insulating film on the lower electrode are formed only on the lower electrode by selective etching. Next, a main insulating film made of a CVDPSG film having a thickness of about 6000 Å is provided on the entire main surface side of the semi-insulating GaAs substrate 1. Next, through holes are provided on the source / drain / gate electrodes of the FET section and on the dummy insulating film of the capacitor section by simultaneous processing. Next, after Al is vapor-deposited on the main insulating film, selective etching is performed to form a wiring layer connected to the source / drain / gate electrodes and an upper layer electrode formed on the high dielectric film. Further, a metal film mainly composed of Al is provided on the main insulating film by sputtering or the like, and this film is selectively etched to be provided on the wiring layer connected to the source / drain / gate electrodes and the high dielectric film. An upper layer electrode is formed.

【0015】[0015]

【作用】上記した手段によれば、本発明のMIM容量を
有するGaAsICを構成する半導体素子にあっては、
MIM容量の容量絶縁膜としてPSG膜と、このPSG
膜よりも誘電率が約1.8倍と高いプラズマナイトライ
ド膜とを使用するとともに、前記PSG膜は1000Å
程度、プラズマナイトライド膜は2000Å程度と薄く
なっていることから、電極面積が10000μm2 程度
の場合、MIM容量は約1.65PFと高くなる。ま
た、本発明の半導体素子においては、容量絶縁膜上絶縁
膜の厚さと、ソース・ドレイン・ゲート電極上の絶縁膜
の厚さを同じにしていることから、ソース・ドレイン・
ゲート電極上の絶縁膜にスルーホールを形成する場合、
前記容量絶縁膜上絶縁膜にもスルーホールを形成でき、
かつその後の配線層形成によるソース・ドレイン・ゲー
ト電極に繋がる配線層およびMIM容量の上層電極が同
時に形成できることから、半導体素子の製造コストの低
減を図ることができる。
According to the above-mentioned means, in the semiconductor element constituting the GaAsIC having the MIM capacitance of the present invention,
A PSG film as a capacitance insulating film for the MIM capacitor, and this PSG film
A plasma nitride film having a dielectric constant about 1.8 times higher than that of the film is used, and the PSG film is 1000 Å
On the other hand, since the plasma nitride film is as thin as about 2000 Å, the MIM capacitance is as high as about 1.65 PF when the electrode area is about 10000 μm 2 . Further, in the semiconductor element of the present invention, since the thickness of the insulating film on the capacitor insulating film and the thickness of the insulating film on the source / drain / gate electrodes are the same,
When forming a through hole in the insulating film on the gate electrode,
Through holes can also be formed in the insulating film on the capacitor insulating film,
Further, since the wiring layer connected to the source / drain / gate electrodes and the upper electrode of the MIM capacitor can be simultaneously formed by the subsequent wiring layer formation, the manufacturing cost of the semiconductor element can be reduced.

【0016】[0016]

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。図1は本発明の容量内蔵型GaAsICを
構成する半導体素子の要部を示す断面図、図2〜図8は
同じく半導体素子の製造各工程における断面図であっ
て、図2は不純物が選択的にイオン注入されたウエハの
断面図、図3はソース電極,ドレイン電極,ゲート電
極,下層電極が設けられたウエハの断面図、図4は主面
に反応阻止膜および高誘電体膜ならびにダミー絶縁膜が
重ねて形成されたウエハの断面図、図5はダミー絶縁膜
および高誘電体膜が選択的にエッチングされたウエハの
断面図、図6は主面に主絶縁膜が設けられたウエハの断
面図、図7はFET部および容量部においてスルーホー
ルが形成されたウエハの断面図、図8は配線層および上
層電極が設けられたウエハの断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a semiconductor element that constitutes a GaAs IC with a built-in capacitor of the present invention, FIGS. 2 to 8 are cross-sectional views in each step of manufacturing the semiconductor element, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a wafer in which ions are implanted into the substrate, FIG. 3 is a cross-sectional view of a wafer provided with a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, and a lower layer electrode, and FIG. FIG. 5 is a sectional view of a wafer in which films are stacked, FIG. 5 is a sectional view of a wafer in which a dummy insulating film and a high dielectric film are selectively etched, and FIG. 6 is a wafer in which a main insulating film is provided on a main surface. FIG. 7 is a sectional view of a wafer in which through holes are formed in the FET section and the capacitor section, and FIG. 8 is a sectional view of a wafer in which a wiring layer and an upper layer electrode are provided.

【0017】この実施例では、GaAs−MESFET
のゲートとドレイン間にMIM容量が直列に組み込まれ
た容量内蔵GaAsICに本発明を適用した例について
説明する。このGaAsICを構成する半導体素子(以
下、チップとも称する。)は、図1に示されるように、
半絶縁性GaAs基板1の主面にFET部2と容量部3
を隣接させた構造となっている。FET部2は、n+
層からなるソース領域4およびドレイン領域5と、この
一対の領域間に延在するn型層からなるチャネル領域6
と、前記ソース領域4およびドレイン領域5上に設けら
れるソース電極10およびドレイン電極11と、前記チ
ャネル領域6上に設けられたゲート電極12とからなっ
ている。前記ソース電極10およびドレイン電極11
は、厚さ4500ÅのAuGe/Ni/Auからなる膜
で構成され、それぞれソース領域4およびドレイン領域
5にオーミックに接触している。また、前記ゲート電極
12は、Alを主体とする金属膜で構成され、チャネル
領域6とショットキー障壁接合を形成している。
In this embodiment, a GaAs-MESFET is used.
An example in which the present invention is applied to a GaAs IC with a built-in capacitor in which an MIM capacitor is serially incorporated between the gate and the drain will be described. As shown in FIG. 1, a semiconductor element (hereinafter, also referred to as a chip) that constitutes the GaAs IC is
The FET part 2 and the capacitor part 3 are formed on the main surface of the semi-insulating GaAs substrate 1.
It has a structure that is adjacent to. The FET portion 2 includes a source region 4 and a drain region 5 made of an n + -type layer, and a channel region 6 made of an n-type layer extending between the pair of regions.
And a source electrode 10 and a drain electrode 11 provided on the source region 4 and the drain region 5, and a gate electrode 12 provided on the channel region 6. The source electrode 10 and the drain electrode 11
Is composed of a film of AuGe / Ni / Au having a thickness of 4500Å, and is in ohmic contact with the source region 4 and the drain region 5, respectively. The gate electrode 12 is made of a metal film mainly containing Al and forms a Schottky barrier junction with the channel region 6.

【0018】一方、容量部3においては、前記半絶縁性
GaAs基板1の主面に下層電極20が設けられてい
る。この下層電極20は前記ソース・ドレイン・ゲート
電極10,11,12と同時に形成される。したがっ
て、この実施例では下層電極20は、厚さ4500Åの
AuGe/Ni/Auからなる膜で構成されている。
On the other hand, in the capacitor section 3, a lower layer electrode 20 is provided on the main surface of the semi-insulating GaAs substrate 1. The lower layer electrode 20 is formed at the same time as the source / drain / gate electrodes 10, 11 and 12. Therefore, in this embodiment, the lower electrode 20 is composed of a film of AuGe / Ni / Au having a thickness of 4500Å.

【0019】また、前記半絶縁性GaAs基板1の主面
には、前記ソース電極10,ドレイン電極11,ゲート
電極12および下層電極20を電気的に分離するCVD
によるPSG膜(CVDPSG膜)15からなる絶縁膜
が設けられている。このPSG膜15は、4500Å程
度の厚さとなっている。また、前記PSG膜15,ソー
ス電極10,ドレイン電極11,ゲート電極12および
下層電極20を被うように、1000Å程度の厚さのC
VDPSG膜からなる反応阻止膜25が設けられてい
る。
Further, on the main surface of the semi-insulating GaAs substrate 1, CVD for electrically separating the source electrode 10, the drain electrode 11, the gate electrode 12 and the lower layer electrode 20 is performed.
An insulating film made of a PSG film (CVDPSG film) 15 is provided. The PSG film 15 has a thickness of about 4500Å. Further, a C film having a thickness of about 1000Å is formed so as to cover the PSG film 15, the source electrode 10, the drain electrode 11, the gate electrode 12 and the lower layer electrode 20.
A reaction blocking film 25 made of a VDPSG film is provided.

【0020】また、容量部3においては、前記反応阻止
膜25上に前記下層電極20に対応して厚さ2000Å
のプラズCVDによるプラズママナイトライド膜(P−
SiN膜)からなる高誘電体膜26が設けられている。
この高誘電体膜26上にはMIM容量の上層電極22が
形成されている。この上層電極22は、容量絶縁膜21
上の絶縁膜、すなわち高誘電体膜26上の容量絶縁膜上
絶縁膜31にスルーホールを設けるとともに、その後A
lを主体とする金属をスパッタしかつパターニングして
形成した配線層(金属膜)、すなわちスルーホールコン
タクト部によって形成されている。前記容量絶縁膜上絶
縁膜31は、前記高誘電体膜26上に設けたCVDPS
G膜からなるダミー絶縁膜32と、このダミー絶縁膜3
2上に設けられるCVDPSG膜からなる主絶縁膜33
とからなっている。
In the capacitance part 3, a thickness of 2000Å is formed on the reaction blocking film 25 in correspondence with the lower layer electrode 20.
Plasma nitride film (P-
A high dielectric film 26 made of a SiN film) is provided.
The upper layer electrode 22 of the MIM capacitor is formed on the high dielectric film 26. The upper layer electrode 22 is a capacitor insulating film 21.
A through hole is formed in the upper insulating film, that is, in the upper insulating film 31 of the capacitor insulating film on the high dielectric film 26.
It is formed by a wiring layer (metal film) formed by sputtering and patterning a metal mainly consisting of l, that is, a through hole contact portion. The insulating film 31 on the capacitive insulating film is formed by CVDPS provided on the high dielectric film 26.
Dummy insulating film 32 made of G film and this dummy insulating film 3
Main insulating film 33 made of CVDPSG film provided on
It consists of

【0021】前記主絶縁膜33は厚さ6000Å程度の
CVDPSG膜で形成されている。この主絶縁膜33は
ソース・ドレイン・ゲート電極10,11,12等を被
う反応阻止膜25上にも設けられている。FET部にお
いては、前記主絶縁膜33上にAlを主体とする金属か
らなる配線層17が設けられている。そして、これらの
配線層17は、前記主絶縁膜33および反応阻止膜25
に設けられたスルーホールに充填されたAlを主体とす
る金属によるスルーホールコンタクト部を介して、それ
ぞれソース・ドレイン・ゲート電極10,11,12に
電気的に接続されている。前記配線層17および上層電
極22は厚さ0.5μm程度となっている。
The main insulating film 33 is formed of a CVDPSG film having a thickness of about 6000Å. The main insulating film 33 is also provided on the reaction blocking film 25 covering the source / drain / gate electrodes 10, 11, 12 and the like. In the FET section, a wiring layer 17 made of a metal mainly containing Al is provided on the main insulating film 33. The wiring layer 17 is formed by the main insulating film 33 and the reaction blocking film 25.
Are electrically connected to the source / drain / gate electrodes 10, 11 and 12, respectively, through through-hole contact portions made of a metal mainly containing Al, which are filled in the through-holes. The wiring layer 17 and the upper electrode 22 have a thickness of about 0.5 μm.

【0022】この実施例では、これが本発明の特徴の一
つであるが、FET部2におけるスルーホール形成と、
容量部3におけるスルーホール形成を同一の工程、すな
わち同一処理によって形成することである。そこで、こ
の実施例では、FET部2におけるスルーホールを形成
する絶縁膜の厚さと、容量部3におけるスルーホールを
形成する絶縁膜(容量絶縁膜上絶縁膜31)の厚さを同
一寸法にするとともに、それぞれの絶縁膜を全てCVD
PSG膜で形成している。FET部2においてスルーホ
ールを形成する絶縁膜は、厚さ1000Å程度のCVD
PSG膜からなる反応阻止膜25と、この反応阻止膜2
5上に設けられる厚さ6000Å程度のCVDPSG膜
からなる主絶縁膜33とで形成されている。また、容量
部3においてスルーホールを形成する絶縁膜は、CVD
PSG膜からなるダミー絶縁膜32と、このダミー絶縁
膜32上に設けられる厚さ6000Å程度のCVDPS
G膜からなる主絶縁膜33とで形成されている。したが
って、前記ダミー絶縁膜32の厚さは1000Å程度と
される。
In this embodiment, this is one of the features of the present invention.
The through-holes are formed in the capacitor section 3 in the same process, that is, in the same process. Therefore, in this embodiment, the thickness of the insulating film forming the through hole in the FET part 2 and the thickness of the insulating film forming the through hole in the capacitor part 3 (capacitor insulating film upper insulating film 31) are made the same. In addition, all the respective insulating films are CVD
It is formed of a PSG film. The insulating film forming the through holes in the FET part 2 is formed by CVD with a thickness of about 1000Å.
Reaction blocking film 25 made of PSG film and this reaction blocking film 2
5 and a main insulating film 33 made of a CVDPSG film having a thickness of about 6000 Å. Further, the insulating film forming the through hole in the capacitor 3 is formed by CVD.
A dummy insulating film 32 made of a PSG film and a CVDPS having a thickness of about 6000Å provided on the dummy insulating film 32.
And a main insulating film 33 made of a G film. Therefore, the thickness of the dummy insulating film 32 is set to about 1000Å.

【0023】また、この半導体素子の表面はパッシベー
ション膜35で被われている。
The surface of this semiconductor element is covered with a passivation film 35.

【0024】つぎに、図2〜図8を参照しながら、この
ような半導体素子の製造方法について説明する。最初に
図2に示されるように、化合物半導体薄板(ウエハ)4
0が用意される。このウエハ40は半絶縁性GaAs基
板1からなっている。また、このウエハ40は選択的な
拡散処理によって、FET部2においてはn+ 型のソー
ス領域4,ドレイン領域5およびn型のチャネル領域6
が形成される。
Next, a method of manufacturing such a semiconductor device will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, a compound semiconductor thin plate (wafer) 4
0 is prepared. This wafer 40 comprises a semi-insulating GaAs substrate 1. Further, the wafer 40 is subjected to a selective diffusion process in the FET portion 2 so as to have the n + type source region 4, the drain region 5 and the n type channel region 6.
Is formed.

【0025】つぎに、図3に示されるように、リフトオ
フ法によってFET部2においてはソース電極10,ド
レイン電極11が形成されるとともに、容量部3におい
ては下段のMIM容量の下層電極20が形成される。す
なわち、半絶縁性GaAs基板1の主面には厚さ450
0Å程度のCVDPSG膜15が設けられる。その後、
このPSG膜15上には選択的に図示しないホトレジス
ト膜が設けられるとともに、このホトレジスト膜上には
AuGe,Ni,Auが順次蒸着される。このAuGe
/Ni/Auの層は約4500Åの厚さとなる。つい
で、前記ホトレジスト膜を除去することにより、ソース
電極10,ドレイン電極11,下層電極20が形成され
ることになる。その後、前記ホトレジスト膜は除去され
るとともに、同様のリフトオフ法によって厚さ5000
Å程度のゲート電極12が形成される。このゲート電極
12は、前記チャネル領域6上に形成されるとともに、
チャネル領域6との間にショットキー接合を構成してい
る。
Next, as shown in FIG. 3, the source electrode 10 and the drain electrode 11 are formed in the FET part 2 by the lift-off method, and the lower layer electrode 20 of the lower MIM capacitor is formed in the capacitor part 3. To be done. That is, the thickness of the main surface of the semi-insulating GaAs substrate 1 is 450
A CVDPSG film 15 of about 0Å is provided. afterwards,
A photoresist film (not shown) is selectively provided on the PSG film 15, and AuGe, Ni, and Au are sequentially deposited on the photoresist film. This AuGe
The / Ni / Au layer is about 4500Å thick. Then, the source electrode 10, the drain electrode 11, and the lower layer electrode 20 are formed by removing the photoresist film. Then, the photoresist film is removed, and a thickness of 5000 is formed by the same lift-off method.
The gate electrode 12 of about Å is formed. The gate electrode 12 is formed on the channel region 6 and
A Schottky junction is formed with the channel region 6.

【0026】つぎに、図4に示すように、ウエハ40の
主面にはCVD法によって厚さ1000Å程度のPSG
膜からなる反応阻止膜(CVDPSG膜)25が形成さ
れる。また、この反応阻止膜25上には、プラズマCV
D法によってプラズマナイトライド膜(P−SiN膜)
からなる厚さ2000Å程度の高誘電体膜(P−SiN
膜)26が形成される。さらに、このP−SiN膜26
上にはCVDPSG膜からなる厚さ1000Å程度のダ
ミー絶縁膜32が形成される。前記ダミー絶縁膜32は
前記反応阻止膜25と同じ厚さに形成される。
Next, as shown in FIG. 4, a PSG having a thickness of about 1000Å is formed on the main surface of the wafer 40 by the CVD method.
A reaction blocking film (CVDPSG film) 25 made of a film is formed. Further, plasma CV is formed on the reaction blocking film 25.
Plasma nitride film (P-SiN film) by D method
High-dielectric film (P-SiN) with a thickness of about 2000Å
A film) 26 is formed. Further, this P-SiN film 26
A dummy insulating film 32 made of a CVDPSG film and having a thickness of about 1000Å is formed thereon. The dummy insulating film 32 is formed to have the same thickness as the reaction blocking film 25.

【0027】つぎに、図5に示すように、前記ダミー絶
縁膜32上には選択的に図示しないエッチングマスク
(絶縁膜)が形成されるとともに、このエッチングマス
クをマスクとして、露出するダミー絶縁膜32および高
誘電体膜26がエッチングされ、絶縁膜下層電極20上
に反応阻止膜25および高誘電体膜26からなる容量絶
縁膜21が形成される。
Next, as shown in FIG. 5, an etching mask (insulating film) not shown is selectively formed on the dummy insulating film 32, and the dummy insulating film exposed by using the etching mask as a mask. 32 and the high dielectric film 26 are etched, and the capacitance insulating film 21 including the reaction blocking film 25 and the high dielectric film 26 is formed on the insulating film lower layer electrode 20.

【0028】つぎに、図6に示すように、ウエハ40の
主面にはCVDPSG膜からなる厚さ6000Å程度の
主絶縁膜33が形成される。この状態では、FET部2
におけるソース・ドレイン・ゲート電極10,11,1
2上の絶縁膜の厚さは、厚さ1000Å程度のCVDP
SG膜からなる反応阻止膜25と、厚さ6000Å程度
のCVDPSG膜からなる主絶縁膜33の厚さの和、す
なわち7000Å程度となる。また、容量部3における
容量絶縁膜21上の絶縁膜(容量絶縁膜上絶縁膜31)
の厚さは、厚さ1000Å程度のCVDPSG膜からな
るダミー絶縁膜32と、厚さ6000Å程度の主絶縁膜
33の厚さの和、すなわち7000Å程度となり、スル
ーホールを形成する絶縁膜の厚さは、FET部2および
容量部3において同じ厚さに設定されることになる。
Next, as shown in FIG. 6, a main insulating film 33 made of a CVDPSG film and having a thickness of about 6000Å is formed on the main surface of the wafer 40. In this state, the FET section 2
Source / drain / gate electrodes 10, 11, 1 in
The thickness of the insulating film on 2 is CVDP with a thickness of about 1000Å
The sum of the thickness of the reaction blocking film 25 made of the SG film and the thickness of the main insulating film 33 made of the CVDPSG film having a thickness of about 6000Å, that is, about 7,000Å. Further, the insulating film on the capacitive insulating film 21 in the capacitive portion 3 (insulating film 31 on the capacitive insulating film)
Is about the sum of the thickness of the dummy insulating film 32 made of a CVDPSG film having a thickness of about 1000 Å and the main insulating film 33 having a thickness of about 6000 Å, that is, about 7,000 Å, and the thickness of the insulating film forming the through hole. Will be set to the same thickness in the FET portion 2 and the capacitance portion 3.

【0029】つぎに、図7に示すように、常用のホトリ
ソグラフィによってFET部2においては、ソース・ド
レイン・ゲート電極10,11,12に対応してスルー
ホール41,42,43が形成されるとともに、容量部
3においては容量絶縁膜21に対してスルーホール44
が形成される。FET部2および容量部3におけるスル
ーホール形成は、スルーホールを形成する絶縁膜の厚さ
が前述のように同じ厚さげあることから、同一工程で同
一処理によって形成できる。これによって、コストの高
いホトリソグラフィ工程を、FET部2および容量部3
で別々にする必要がないため、製造コストの低減が可能
となる。なお、容量部3において、スルーホール44の
大きさを選択することによって所定のMIM容量を得る
ことができるようになる。
Next, as shown in FIG. 7, through holes 41, 42, 43 are formed in the FET section 2 by the conventional photolithography so as to correspond to the source / drain / gate electrodes 10, 11, 12. At the same time, in the capacitance section 3, a through hole 44 is formed in the capacitance insulating film 21.
Is formed. Through holes can be formed in the FET portion 2 and the capacitor portion 3 in the same process and by the same process because the thickness of the insulating film forming the through hole is the same as described above. As a result, the costly photolithography process can be performed by the FET section 2 and the capacitor section 3.
Since it is not necessary to separate them, it is possible to reduce the manufacturing cost. In the capacitor section 3, it is possible to obtain a predetermined MIM capacity by selecting the size of the through hole 44.

【0030】つぎに、図8に示すように、ウエハ40の
主面に厚さ1.0μm程度のAlを主体とする金属をス
パッタによって形成するとともに、所望のパターンに形
成し、ソース・ドレイン・ゲート電極10,11,12
に繋がる配線層17および容量絶縁膜21上に形成され
る上層電極22を形成する。その後、ウエハ40の主面
にはパッシベーション膜35が形成されるとともに、ウ
エハ40は最終的には縦横に分断され、図1に示すよう
な矩形の半導体素子とされる。
Next, as shown in FIG. 8, a metal having a thickness of about 1.0 μm, which is mainly composed of Al, is formed on the main surface of the wafer 40 by sputtering, and a desired pattern is formed. Gate electrodes 10, 11, 12
An upper electrode 22 is formed on the wiring layer 17 and the capacitive insulating film 21 connected to the. Thereafter, the passivation film 35 is formed on the main surface of the wafer 40, and the wafer 40 is finally divided into vertical and horizontal parts to form a rectangular semiconductor element as shown in FIG.

【0031】[0031]

【発明の効果】(1)本発明の半導体素子にあっては、
MIM容量の容量絶縁膜としてPSG膜と、このPSG
膜よりも誘電率が約1.8倍と高いプラズマナイトライ
ド膜とを使用するとともに、前記PSG膜は1000Å
程度、プラズマナイトライド膜は2000Å程度と薄く
なっていることから、電極面積が10000μm2 程度
の場合、MIM容量は7000ÅのCVDPSG膜を容
量絶縁膜とした場合の0.5PFに比較して約1.65
PFと高くなるという効果が得られる。この結果、高容
量のMIM容量を有する半導体素子を提供することがで
きる。
(1) In the semiconductor device of the present invention,
A PSG film as a capacitance insulating film for the MIM capacitor, and this PSG film
A plasma nitride film having a dielectric constant about 1.8 times higher than that of the film is used, and the PSG film is 1000 Å
Since the plasma nitride film is as thin as about 2000Å, when the electrode area is about 10000 μm 2 , the MIM capacity is about 1 PF compared to 0.5PF when the CVDPSG film with a capacity of 7,000Å is used as the capacity insulating film. .65
The effect of increasing the PF is obtained. As a result, a semiconductor element having a high MIM capacitance can be provided.

【0032】(2)上記(1)により、本発明の半導体
素子はMIM容量の高容量化から、容量部の面積の縮小
化が達成できるという効果が得られる。
(2) According to the above (1), the semiconductor element of the present invention has an effect that the area of the capacitance portion can be reduced because the MIM capacitance is increased.

【0033】(3)上記(1)により、本発明の半導体
素子はMIM容量の高容量化から、容量部の面積の縮小
化が図れ、半導体素子の小型化が達成できるという効果
が得られる。
(3) According to the above (1), the semiconductor element of the present invention has an effect that the area of the capacitance portion can be reduced due to the increase in the MIM capacitance, and the semiconductor element can be miniaturized.

【0034】(4)本発明の半導体素子の製造において
は、容量絶縁膜上絶縁膜の厚さはダミー絶縁膜の採用に
よってソース・ドレイン・ゲート電極上の絶縁膜の厚さ
と同じとなっていることから、ソース・ドレイン・ゲー
ト電極上の絶縁膜にスルーホールを形成する際、同時に
前記容量絶縁膜上絶縁膜にもスルーホールを形成できる
ため、スルーホールの工程が一回で済み、製造コストの
低減が達成できるという効果が得られる。
(4) In the manufacture of the semiconductor device of the present invention, the thickness of the insulating film on the capacitance insulating film is the same as the thickness of the insulating film on the source / drain / gate electrodes due to the use of the dummy insulating film. Therefore, when a through hole is formed in the insulating film on the source / drain / gate electrodes, the through hole can be formed in the insulating film on the capacitance insulating film at the same time, so that the through hole process can be performed only once, and the manufacturing cost can be reduced. It is possible to obtain the effect that the reduction of

【0035】(5)本発明の半導体素子の製造において
は、MESFETのソース・ドレイン電極の形成時に同
時にMIM容量の下層電極を形成すること、MESFE
Tのソース・ドレイン・ゲート電極に繋がる配線層の形
成時に同時にMIM容量の上層電極を形成すること、前
記配線層および上層電極の形成に先立つFET部および
容量部におけるスルーホールの形成を一回の工程で行う
ことによって、MIM容量およびMESFETを有する
半導体素子の製造コストの低減が達成できるという効果
が得られる。
(5) In manufacturing the semiconductor device of the present invention, the lower layer electrode of the MIM capacitor is formed at the same time when the source / drain electrodes of the MESFET are formed.
The formation of the upper layer electrode of the MIM capacitor at the same time when the wiring layer connected to the source / drain / gate electrodes of T is formed, and the formation of the through hole in the FET portion and the capacitance portion prior to the formation of the wiring layer and the upper layer electrode is performed once. By performing the process, it is possible to achieve the effect of reducing the manufacturing cost of the semiconductor element having the MIM capacitance and the MESFET.

【0036】(6)上記(1)〜(5)により、本発明
によれば、容量部の面積が小さくかつ高容量のMIM容
量を有するGaAsICを安価に提供することができる
という相乗効果が得られる。
(6) From the above (1) to (5), according to the present invention, there is a synergistic effect that a GaAs IC having a small capacitance portion area and a high capacitance MIM capacitance can be provided at low cost. To be

【0037】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、
各絶縁膜の厚さは実施例の数値に限定されるものではな
い。また、絶縁膜の材質は他のものでも良い。さらに、
MIM容量の下層電極はAuGe/Ni/Auに限定さ
れるものでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example,
The thickness of each insulating film is not limited to the values in the examples. Also, the material of the insulating film may be another material. further,
The lower electrode of the MIM capacitor is not limited to AuGe / Ni / Au.

【0038】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である容量内
蔵型GaAsICの製造技術に適用した場合について説
明したが、それに限定されるものではない。本発明は少
なくともMIM容量を設ける構造の半導体素子の製造に
は適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the manufacturing technology of the capacity built-in type GaAs IC which is the field of application which is the background of the invention has been described, but the invention is not limited thereto. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to manufacture of a semiconductor device having a structure in which at least MIM capacitors are provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の容量内蔵型GaAsICを構成する半
導体素子の要部を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a semiconductor element which constitutes a GaAs IC with a built-in capacitor according to the present invention.

【図2】本発明の半導体素子の製造において、不純物が
選択的にイオン注入されたウエハを示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a wafer into which impurities are selectively ion-implanted in the production of the semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の半導体素子の製造において、ソース電
極,ドレイン電極,ゲート電極および下層電極が設けら
れたウエハを示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a wafer provided with a source electrode, a drain electrode, a gate electrode and a lower layer electrode in the manufacture of the semiconductor device of the present invention.

【図4】本発明の半導体素子の製造において、主面に反
応阻止膜および高誘電体膜ならびにダミーPSG膜が重
ねて形成されたウエハを示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a wafer in which a reaction blocking film, a high dielectric film and a dummy PSG film are stacked on the main surface in the production of the semiconductor device of the present invention.

【図5】本発明の半導体素子の製造において、ダミーP
SG膜および高誘電体膜が選択的にエッチングされたウ
エハを示す断面図である。
FIG. 5 is a view showing a dummy P in the manufacture of the semiconductor device of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a wafer in which an SG film and a high dielectric film are selectively etched.

【図6】本発明の半導体素子の製造において、主面に主
絶縁膜が設けられたウエハを示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a wafer provided with a main insulating film on its main surface in the production of the semiconductor device of the present invention.

【図7】本発明の半導体素子の製造において、FET部
および容量部にスルーホールが形成されたウエハを示す
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a wafer in which through holes are formed in the FET part and the capacitor part in the manufacture of the semiconductor device of the present invention.

【図8】本発明の半導体素子の製造において、配線層お
よび上層電極が設けられたウエハを示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a wafer provided with a wiring layer and an upper layer electrode in the production of the semiconductor device of the present invention.

【図9】従来の容量内蔵型GaAsICを構成する半導
体素子の要部を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a main part of a semiconductor element that constitutes a conventional GaAs IC with a built-in capacitor.

【図10】本発明者等の開発による容量内蔵型GaAs
ICを構成する半導体素子の要部を示す断面図である。
FIG. 10: GaAs with a built-in capacitor developed by the present inventors
It is sectional drawing which shows the principal part of the semiconductor element which comprises IC.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半絶縁性GaAs基板、2…FET部、3…容量
部、4…ソース領域、5…ドレイン領域、6…チャネル
領域、10…ソース電極、11…ドレイン電極、12…
ゲート電極、15…PSG膜、16…PSG膜、17…
配線層、20…下層電極、21…容量絶縁膜、22…上
層電極、25…反応阻止膜(CVDPSG膜)、26…
高誘電体膜(P−SiN膜)、31…容量絶縁膜上絶縁
膜、32…ダミー絶縁膜、33…主絶縁膜、35…パッ
シベーション膜、40…ウエハ、41,42,43,4
4…スルーホール。
1 ... Semi-insulating GaAs substrate, 2 ... FET part, 3 ... Capacitance part, 4 ... Source region, 5 ... Drain region, 6 ... Channel region, 10 ... Source electrode, 11 ... Drain electrode, 12 ...
Gate electrode, 15 ... PSG film, 16 ... PSG film, 17 ...
Wiring layer, 20 ... Lower layer electrode, 21 ... Capacitance insulating film, 22 ... Upper layer electrode, 25 ... Reaction blocking film (CVDPSG film), 26 ...
High dielectric film (P-SiN film), 31 ... Capacitor insulating film upper insulating film, 32 ... Dummy insulating film, 33 ... Main insulating film, 35 ... Passivation film, 40 ... Wafer, 41, 42, 43, 4
4 ... Through hole.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaAs−MESFETおよびMIM容
量を有し、かつ前記MESFETのソース・ドレイン電
極と前記MIM容量の下層電極が同時形成による同一組
成となるとともに、前記MESFETのソース・ドレイ
ン・ゲート電極にスルーホールコンタクト部を介して接
続される配線層と前記MIM容量の上層電極が同時形成
による同一組成となることを特徴とする半導体素子であ
って、前記MIM容量は容量絶縁膜の上に設けられた容
量絶縁膜上絶縁膜にスルーホールを設け、このスルーホ
ールに埋め込まれた配線層によって上層電極が形成され
ているとともに、前記容量絶縁膜上絶縁膜の厚さと前記
ソース・ドレイン・ゲート電極上の絶縁膜の厚さは同一
寸法となっていることを特徴とする半導体素子。
1. A GaAs-MESFET and a MIM capacitor, wherein the source / drain electrode of the MESFET and the lower electrode of the MIM capacitor have the same composition by simultaneous formation, and the source / drain / gate electrode of the MESFET is formed. A wiring layer connected through a through-hole contact portion and an upper electrode of the MIM capacitor have the same composition by simultaneous formation, and the MIM capacitor is provided on the capacitor insulating film. A through hole is provided in the insulating film on the capacitor insulating film, and an upper layer electrode is formed by the wiring layer embedded in the through hole, and the thickness of the insulating film on the capacitor insulating film and the source / drain / gate electrode The semiconductor element is characterized in that the insulating films have the same thickness.
【請求項2】 前記容量絶縁膜は反応阻止膜と、この反
応阻止膜上に設けられた誘電率の高い高誘電体膜とから
なるとともに、前記ソース・ドレイン・ゲート電極上の
絶縁膜は前記反応阻止膜と、この反応阻止膜上に設けら
れた主絶縁膜とからなり、かつ前記容量絶縁膜上絶縁膜
は前記容量絶縁膜上に設けられかつ前記反応阻止膜と同
じ厚さのダミー絶縁膜と、このダミー絶縁膜上に設けら
れた主絶縁膜とからなっていることを特徴とする請求項
1記載の半導体素子。
2. The capacitance insulating film is composed of a reaction blocking film and a high dielectric film having a high dielectric constant provided on the reaction blocking film, and the insulating film on the source / drain / gate electrodes is formed of the reaction blocking film. A dummy insulating film having a reaction blocking film and a main insulating film provided on the reaction blocking film, wherein the insulating film on the capacitive insulating film is provided on the capacitive insulating film and has the same thickness as the reaction blocking film. The semiconductor element according to claim 1, comprising a film and a main insulating film provided on the dummy insulating film.
【請求項3】 前記MIM容量の下層電極はAuGe/
Ni/Auとなり、上層電極はAlからなっているとと
もに、前記反応阻止膜PSG膜となり、前記高誘電体膜
はプラズマナイトライド膜となり、前記ダミー絶縁膜は
PSG膜となり、前記主絶縁膜はPSG膜となっている
ことを特徴とする請求項2記載の半導体素子。
3. The lower electrode of the MIM capacitor is AuGe /
Ni / Au, the upper electrode is made of Al, the reaction blocking film PSG film, the high dielectric film becomes a plasma nitride film, the dummy insulating film becomes a PSG film, and the main insulating film becomes PSG. The semiconductor element according to claim 2, wherein the semiconductor element is a film.
【請求項4】 GaAs−MESFETおよびMIM容
量を有し、かつ前記MESFETのソース・ドレイン電
極と前記MIM容量の下層電極を同時に形成するととも
に、前記MESFETのソース・ドレイン・ゲート電極
にスルーホールコンタクト部を介して接続される配線層
と前記MIM容量の上層電極を同時に形成することを特
徴とする半導体素子の製造方法であって、前記下層電極
およびソース・ドレイン・ゲート電極上に下層の反応阻
止膜および上層の高誘電体膜からなる容量絶縁膜を設け
るとともに、この容量絶縁膜上に前記反応阻止膜と同じ
厚さのダミー絶縁膜を設ける工程と、前記高誘電体膜お
よびダミー絶縁膜を選択的にエッチングする工程と、露
出した反応阻止膜およびダミー絶縁膜上に主絶縁膜を設
ける工程と、前記ソース・ドレイン・ゲート電極および
前記容量絶縁膜に対してスルーホールを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
4. A source / drain electrode of the MESFET and a lower layer electrode of the MIMFET having a GaAs-MESFET and a MIM capacitance are formed at the same time, and a through-hole contact portion is formed in the source / drain / gate electrode of the MESFET. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that a wiring layer connected via a metal layer and an upper electrode of the MIM capacitor are formed at the same time, and a lower reaction blocking film on the lower electrode and the source / drain / gate electrodes. And a step of providing a capacitive insulating film made of a high dielectric film as an upper layer and providing a dummy insulating film having the same thickness as the reaction blocking film on the capacitive insulating film, and selecting the high dielectric film and the dummy insulating film. Etching, a step of forming a main insulating film on the exposed reaction blocking film and the dummy insulating film, and Forming a through hole in the source / drain / gate electrode and the capacitance insulating film.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6340832B2 (en) 2000-03-28 2002-01-22 Nec Corporation MIM capacitor having reduced capacitance error and phase rotation
CN109860147A (en) * 2019-02-22 2019-06-07 福建省福联集成电路有限公司 A kind of stacked capacitor manufacturing method and semiconductor devices

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