JPH0818006A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPH0818006A
JPH0818006A JP14415194A JP14415194A JPH0818006A JP H0818006 A JPH0818006 A JP H0818006A JP 14415194 A JP14415194 A JP 14415194A JP 14415194 A JP14415194 A JP 14415194A JP H0818006 A JPH0818006 A JP H0818006A
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film
electrode
semiconductor substrate
main surface
integrated circuit
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JP14415194A
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Shuichi Shimizu
修一 清水
Hiromi Inagawa
浩巳 稲川
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体集積回路装置の歩留まりを高める。 【構成】半導体基板1の第1領域の主面上に下層電極3
A、誘電体膜4A、上層電極5Aの夫々を順次積層した
容量素子Cと、前記半導体基板1の第2領域の主面に構
成された能動素子(電界効果トランジスタQ)若しくは他
の受動素子とを有する半導体集積回路装置の製造方法に
おいて、前記容量素子Cの形成工程を能動素子若しくは
他の受動素子の形成工程よりも前に位置づける。また、
前記容量素子Cの下層電極3A、誘電体膜4A、上層電
極5Aの夫々は同一の成膜装置で連続的に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に、半導体基板の第1領域の主面上に下層電
極、誘電体膜、上層電極の夫々を順次積層した容量素子
と、前記半導体基板の第2領域の主面に構成された能動
素子若しくは他の受動素子とを有する半導体集積回路装
置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置として、例えば同一
基板上に容量素子及び電界効果トランジスタを塔載した
マイクロ波集積回路装置(Microwave Integrated Ci
rcuit)がある。この種のマイクロ波集積回路装置は、製
造プロセスにおいて、電界効果トランジスタを形成した
後、容量素子を形成している。以下、マイクロ波集積回
路装置の一般的な製造プロセスについて、図9乃至図1
1(各製造工程毎に示す要部断面図)を用いて説明す
る。
【0003】まず、GaAsからなる化合物半導体基板
1Aの主面上にn型エピタキシャル層1Bを成長させた
半導体基板1を用意する。
【0004】次に、前記半導体基板1の能動素子形成領
域の主面上にソース電極6A及びドレイン電極6Bを形
成する。
【0005】次に、図9に示すように、前記ソース電極
6Aとドレイン電極6Bとの間の半導体基板1の主面上
に、ゲート電極7を形成する。この工程により、n型エ
ピタキシャル層1Bをチャネル形成領域として使用する
電界効果トランジスタQが形成される。
【0006】次に、前記ソース電極6A上、ドレイン電
極6B上及びゲート電極7上を含む半導体基板1の主面
上に層間絶縁膜2を形成する。
【0007】次に、図10に示すように、前記半導体基
板1の容量素子形成領域の主面上に層間絶縁膜2を介在
して容量素子の下層電極3Aを形成する。
【0008】次に、前記下層電極3A上を含む半導体基
板1の主面上に容量素子の誘電体膜4Aを形成する。
【0009】次に、図11に示すように、前記誘電体膜
4A上に上層電極5Aを形成する。この工程により、半
導体基板1の容量素子形成領域の主面上に層間絶縁膜2
を介在して下層電極3A、誘電体膜4A、上層電極5A
の夫々を順次積層した容量素子Cが形成される。
【0010】この後、抵抗素子やインダクター等の受動
素子を形成し、これらの素子間を配線で結線することに
より、マイクロ波集積回路装置はほぼ完成する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前述のマ
イクロ波集積回路装置について、以下の問題点を見出し
た。
【0012】前記マイクロ波集積回路装置の製造プロセ
スにおいて、層間絶縁膜2を形成する前の半導体基板1
の容量素子形成領域の主面上には、電界効果トランジス
タQの形成時に発生した異物やゴミ等が付着する。この
異物やゴミ等により層間絶縁膜2に段差が形成される。
このため、層間絶縁膜2上に形成される下層電極3A、
誘電体膜4A、上層電極5Aの夫々の膜質が低下し、容
量素子Cの不良を招く要因となるので、マイクロ波集積
回路装置の歩留まりが低下する。電界効果トランジスタ
Qの形成時に発生する異物やゴミ等は、半導体基板1の
容量素子形成領域の主面上に、層間絶縁膜2を介在しな
いで、直接、容量素子Cを形成した場合においても同様
に容量素子Cの不良を招く要因となる。
【0013】また、容量素子Cの下層電極3A、誘電体
膜4A、上層電極5Aの夫々は、異なる成膜装置で形成
される。これは、成膜装置から他の成膜装置に半導体基
板1を移動(搬送)させなければならない。このため、半
導体基板1の移動(搬送)時、下層電極3A上及び誘電体
膜4A上に異物、ゴミ等が付着し、容量素子Cの不良を
招く要因となるので、マイクロ波集積回路装置の歩留ま
りが低下する。
【0014】本発明の目的は、容量素子と能動素子若し
くは他の受動素子とを有する半導体集積回路装置の歩留
まりを高めることが可能な技術を提供することにある。
【0015】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
【0016】
【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。
【0017】(1)半導体基板の主面上に下層電極、誘
電体膜、上層電極の夫々を順次積層した容量素子と、前
記半導体基板の第2領域の主面に構成された能動素子若
しくは他の受動素子とを有する半導体集積回路装置の製
造方法において、前記容量素子の形成工程を能動素子若
しくは他の受動素子の形成工程よりも前に位置づける。
【0018】(2)前記容量素子の下層電極、誘電体
膜、上層電極の夫々を同一の成膜装置で連続的に形成す
る。
【0019】
【作用】上述した手段(1)によれば、容量素子が形成さ
れる半導体基板の第1領域の主面上に能動素子及び他の
受動素子の形成で付着する異物やゴミ等を排除できるの
で、異物やゴミ等による容量素子の不良を防止できる。
この結果、半導体集積回路装置の歩留まりを高めること
ができる。
【0020】上述した手段(2)によれば、下層電極上及
び誘電体膜上に半導体基板の移動で付着する異物やゴミ
等を排除できるので、異物やゴミ等による容量素子の不
良を防止できる。この結果、半導体集積回路装置の歩留
まりを高めることができる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の構成について、マイクロ波集
積回路装置に本発明を適用した一実施例とともに説明す
る。
【0022】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
【0023】本発明の一実施例であるマイクロ波集積回
路装置の概略構成を図1(要部断面図)に示す。
【0024】図1に示すように、本実施例のマイクロ波
集積回路装置は、GaAsからなる化合物半導体基板1
Aの主面上にn型エピタキシャル層1Bを成長させた半
導体基板1を主体にして構成される。
【0025】前記半導体基板1の能動素子形成領域(第
2領域)の主面には、能動素子として例えば電界効果ト
ランジスタQが構成される。この電界効果トランジスタ
Qは、主に、チャネル形成領域として使用するn型エピ
タキシャル層1B、ソース電極6A、ドレイン電極6B
及びゲート電極7で構成される。
【0026】前記ソース電極6A、ドレイン電極6Bの
夫々はn型エピタキシャル層1Bの主面上に形成され
る。ソース電極6A、ドレイン電極6Bの夫々は、n型
エピタキシャル層1Bの主面側から例えばAuGe膜、
Ni膜、Au膜の夫々を順次積層した積層膜で構成され
る。AuGe膜は、n型エピタキシャル層1Bとのオー
ミックコンタクト特性を高める目的で形成される。Au
膜は、このソース電極6A、ドレイン電極6Bの夫々に
接続される配線とのオーミックコンタクト特性を高める
目的で形成される。ソース電極6A、ドレイン電極6B
の夫々は、層間絶縁膜2で互いに電気的に分離される。
【0027】前記ゲート電極7は例えばW膜、WSix膜
等のショットキー接合金属膜で形成される。つまり、電
界効果トランジスタQはショットキー接合型で構成され
る。このゲート電極7は、層間絶縁膜2でソース電極6
A、ドレイン電極6Bの夫々と電極的に分離される。
【0028】前記ソース電極6Aには層間絶縁膜9に形
成された接続孔9Cを通して配線10Cが電気的に接続
される。ドレイン電極6Bには層間絶縁膜9に形成され
た接続孔9Dを通して配線10Dが電気的に接続され
る。
【0029】前記半導体基板1の容量素子形成領域(第
1領域)の主面上には層間絶縁膜2を介在して容量素子
Cが構成される。この容量素子Cは層間絶縁膜2の主面
側から下層電極3A、誘電体膜4A、上層電極5Aの夫
々を順次積層した積層構造で構成される。下層電極3A
は例えばMo膜、TiW膜、WSix膜等の高融点金属膜
で形成される。誘電体膜4Aは、酸化珪素膜に比べて誘
電率の高い例えば窒化珪素膜(Si24)、タンタルオキ
サイド(Ta25)膜等の絶縁膜で形成される。
【0030】前記下層電極3Aには、開口8内の層間絶
縁膜9に形成された接続孔9Aを通して配線10Aが電
気的に接続される。上層電極5Aには層間絶縁膜9に形
成された接続孔9Bを通して配線10Bが電気的に接続
される。
【0031】このように構成されるマイクロ波集積回路
装置は、同一基板に容量素子C及び電界効果トランジス
タQを塔載する。
【0032】次に、前記マイクロ波集積回路装置の製造
方法について、図2乃至図8(各製造工程毎に示す要部
断面図)を用いて説明する。
【0033】まず、GaAsからなる化合物半導体基板
1Aの主面上にn型エピタキシャル層1Bを成長させた
半導体基板1を用意する。
【0034】次に、図2に示すように、前記n型エピタ
キシャル層1Bの主面上に層間絶縁膜2を形成する。層
間絶縁膜2は、例えばCVD法で堆積した酸化珪素膜で
形成され、300[nm]程度の膜厚で形成される。
【0035】次に、成膜装置としてスパッタ装置を使用
し、図3に示すように、前記層間絶縁膜2の主面上に下
層電極材3、誘電材4、上層電極材5の夫々を順次積層
する。下層電極材3A、上層電極材5Aの夫々は例えば
Mo膜、TiW膜、WSix膜等の高融点金属膜で形成さ
れ、200[nm]程度の膜厚で形成される。誘電材3
は、酸化珪素膜に比べて誘電率の高い例えば窒化珪素膜
(Si24)、タンタルオキサイド(Ta25)膜等の絶縁
膜で形成され、200[nm]程度の膜厚で形成され
る。この下層電極材3、誘電材4、上層電極材5の夫々
は、同一のスパッタ装置で連続的に形成されるので、下
層電極材3上及び誘電材4上に、成膜装置から他の成膜
装置に半導体基板1を移動(搬送)させる時に付着する異
物やゴミ等の発生がない。なお、下層電極材3、誘電材
4、上層電極材5の夫々を連続的に形成する成膜装置と
してはCVD装置を使用してもよい。
【0036】次に、前記上層電極材5、誘電材4、下層
電極材3の夫々に順次パターンニングを施し、図4に示
すように、半導体基板1の容量素子形成領域の主面上に
下層電極材3からなる下層電極3A、誘電材4からなる
誘電体膜4A、上層電極材5からなる上層電極5Aの夫
々を形成する。この工程により、半導体基板1の容量素
子形成領域の主面上に層間絶縁膜2を介在して下層電極
3A、誘電体膜4A、上層電極5Aの夫々を順次積層し
た容量素子Cが形成される。このパターンニング工程は
例えばCF4 を用いたドライエッチング法で行う。
【0037】次に、前記半導体基板1の能動素子形成領
域の主面上にソース電極6A、ドレイン電極6Bの夫々
をリフトオフ法で形成する。ソース電極6A、ドレイン
電極6Bの夫々は、半導体基板1の主面側から例えばA
uGe膜、Ni膜、Au膜の夫々を順次積層した積層膜
で形成される。AuGe膜は例えばAuに12[重量
%]のGeを添加した共晶合金膜で形成され、50[n
m]程度の膜厚で形成される。Ni膜は例えば30[n
m]程度の膜厚で形成される。Au膜は例えば200
[nm]程度の膜厚で形成される。
【0038】次に、図5に示すように、前記ソース電極
6Aとドレイン電極6Bとの間の半導体基板1の主面上
にゲート電極7をリフトオフ法で形成する。このゲート
電極7は例えばW膜、WSix膜等のショットキー接合金
属膜で形成され、500[nm]程度の膜厚で形成され
る。
【0039】次に、前記上層電極5A、誘電体膜4Aの
夫々にパターンニングを施し、図6に示すように、下層
電極3Aの一部の表面を露出させた開口8を形成する。
このパターンニング工程は、例えばCF4 ガスを用いた
ドライエッチング法で行う。
【0040】次に、前記開口8内の下層電極3A上を含
む半導体基板1の主面上に層間絶縁膜9を形成する。こ
の層間絶縁膜9は例えばCVD法で堆積した酸化珪素膜
で形成され、500[nm]程度の膜厚で形成される。
【0041】次に、前記層間絶縁膜9にパターンニング
を施し、図7に示すように、下層電極3Aの一部の表面
を露出させた接続孔9A、上層電極5Aの一部の表面を
露出させた接続孔9B、ソース電極6Aの一部の表面を
露出させた接続孔9C、ドレイン電極6Bの一部の表面
を露出させた接続孔9Dの夫々を形成する。このパター
ンニング工程は、例えばCHF3 ガスを用いたドライエ
ッチング法で行う。
【0042】次に、図8に示すように、前記接続孔9A
内の下層電極3A上、接続孔9B内の上層電極5A上、
接続孔9C内のソース電極6A上及び接続孔9D内のド
レイン領域6B上を含む半導体基板1の主面上に配線材
10を形成する。この配線材10は、例えば蒸着法でT
i膜、Pt膜、Au膜の夫々を順次積層した積層膜で形
成される。
【0043】次に、前記配線材10にパターンニングを
施し、図1に示すように、配線材10からなる配線10
A、10B、10C、10Dの夫々を形成することによ
り、本実施例のマイクロ波集積回路装置はほぼ完成す
る。
【0044】このように、本実施例によれば、下記の作
用効果が得られる。
【0045】容量素子Cの形成工程を電界効果トランジ
スタQの形成工程よりも前に位置づけることにより、半
導体基板1の容量素子形成領域(第1領域)の主面上に電
界効果型トランジスタQの形成工程で付着する異物やゴ
ミ等を排除できるので、異物やゴミ等による容量素子C
の不良を防止できる。この結果、マイクロ波集積回路装
置の歩留まりを高めることができる。
【0046】また、容量素子Cの下層電極3A、誘電体
膜4A、上層電極5Aの夫々を同一の成膜装置で連続的
に形成することにより、成膜装置から他の成膜装置に半
導体基板1を移動(搬送)させる時に付着する異物やゴミ
等を排除できるので、異物やゴミ等による容量素子Cの
不良を防止できる。この結果、半導体集積回路装置の歩
留まりを高めることができる。
【0047】また、容量素子Cの下層電極3A、上層電
極5Aの夫々をMo膜、TiW膜、WSix膜等の高融点
金属膜で形成することにより、容量素子Cの耐熱性が向
上するので、容量素子Cを形成した後、半導体基板1の
主面に不純物を導入して形成された半導体領域の熱拡散
処理(例えば800〜1000℃)を行うことができ
る。この結果、容量素子Cを形成した後、半導体領域を
ソース領域及びドレイン領域とする電界効果トランジス
タ、半導体領域で構成される拡散抵抗素子、半導体領域
で構成されるダイオート素子等を形成することができ
る。
【0048】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
【0049】例えば、本発明は、半導体基板の主面上に
層間絶縁膜を介在しないで直に容量素子を構成した半導
体集積回路装置に適用できる。
【0050】また、本発明は、容量素子と、半導体基板
の主面に不純物を導入して形成されるダイオード素子、
バイポーラトランジスタ等の能動素子とを有する半導体
集積回路装置に適用できる。
【0051】また、本発明は、容量素子と、半導体基板
の主面に不純物を導入して形成される抵抗素子(拡散抵
抗素子)とを有する半導体集積回路装置に適用できる。
【0052】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0053】半導体集積回路装置の歩留まりを高めるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるマイクロ波集積回路装
置の概略構成を示す要部断面図。
【図2】前記マイクロ波集積回路装置の製造方法を説明
するための要部断面図。
【図3】前記マイクロ波集積回路装置の製造方法を説明
するための要部断面図。
【図4】前記マイクロ波集積回路装置の製造方法を説明
するための要部断面図。
【図5】前記マイクロ波集積回路装置の製造方法を説明
するための要部断面図。
【図6】前記マイクロ波集積回路装置の製造方法を説明
するための要部断面図。
【図7】前記マイクロ波集積回路装置の製造方法を説明
するための要部断面図。
【図8】前記マイクロ波集積回路装置の製造方法を説明
するための要部断面図。
【図9】従来のマイクロ波集積回路装置の製造方法を説
明するための要部断面図。
【図10】従来のマイクロ波集積回路装置の製造方法を
説明するための要部断面図。
【図11】従来のマイクロ波集積回路装置の製造方法を
説明するための要部断面図。
【符号の説明】
1…半導体基板1、2…層間絶縁膜、3A…下層電極、
4A…誘電体膜、5A…上層電極、6A…ソース電極、
6B…ドレイン電極、7…ゲート電極、8…開口、9…
層間絶縁膜、9A,9B,9C,9D…接続孔、10
A,10B,10C,10D…配線。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の第1領域の主面上に下層電
    極、誘電体膜、上層電極の夫々を順次積層した容量素子
    と、前記半導体基板の第2領域の主面に構成された能動
    素子若しくは他の受動素子とを有する半導体集積回路装
    置の製造方法において、前記容量素子の形成工程を能動
    素子若しくは他の受動素子の形成工程よりも前に位置づ
    けたことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記容量素子の下層電極、誘電体膜、上
    層電極の夫々は同一の成膜装置で連続的に形成されるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 前記容量素子の下層電極、上層電極の夫
    々は、高融点金属膜で形成されることを特徴とする請求
    項1又は請求項2に記載の半導体集積回路装置の製造方
    法。
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