JPH10125864A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH10125864A JPH10125864A JP9273083A JP27308397A JPH10125864A JP H10125864 A JPH10125864 A JP H10125864A JP 9273083 A JP9273083 A JP 9273083A JP 27308397 A JP27308397 A JP 27308397A JP H10125864 A JPH10125864 A JP H10125864A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 キャパシタの下部電極やポリシリコン抵抗を
形成する第１ポリシリコン層パターンの抵抗値変動を大
幅に減少させることができ、かつ工程を簡単にすること
ができる半導体装置の製造方法を提供すること。 【解決手段】 第１ポリシリコン層１３を形成した後、
バッファ酸化膜の形成を省略して、ボトム酸化膜１５を
第１ポリシリコン層１３上に形成し、このボトム酸化膜
１５を介して第１ポリシリコン層１３に不純物をイオン
注入した後、ボトム酸化膜１５上に第１シリコン窒化膜
１６を形成する。その後、第１シリコン窒化膜１６とボ
トム酸化膜１５および第１ポリシリコン層１３をパター
ニングして、キャパシタの下部電極と誘電体膜、および
ポリシリコン抵抗とその上の絶縁膜を形成する。
形成する第１ポリシリコン層パターンの抵抗値変動を大
幅に減少させることができ、かつ工程を簡単にすること
ができる半導体装置の製造方法を提供すること。 【解決手段】 第１ポリシリコン層１３を形成した後、
バッファ酸化膜の形成を省略して、ボトム酸化膜１５を
第１ポリシリコン層１３上に形成し、このボトム酸化膜
１５を介して第１ポリシリコン層１３に不純物をイオン
注入した後、ボトム酸化膜１５上に第１シリコン窒化膜
１６を形成する。その後、第１シリコン窒化膜１６とボ
トム酸化膜１５および第１ポリシリコン層１３をパター
ニングして、キャパシタの下部電極と誘電体膜、および
ポリシリコン抵抗とその上の絶縁膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上にキ
ャパシタやポリシリコン抵抗を形成する工程を有する半
導体装置の製造方法に関する。
ャパシタやポリシリコン抵抗を形成する工程を有する半
導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置においては、半導体基板上に
キャパシタを形成することが行われており、その際、キ
ャパシタの下部電極形成用ポリシリコンを用いて同時に
ポリシリコン抵抗を形成することも行われている。
キャパシタを形成することが行われており、その際、キ
ャパシタの下部電極形成用ポリシリコンを用いて同時に
ポリシリコン抵抗を形成することも行われている。
【０００３】図５ないし図７は、半導体基板上にキャパ
シタとポリシリコン抵抗を形成する従来の方法を示す工
程断面図である。まず、図５（ａ）に示すように、シリ
コン基板１１の表面に選択的にフィールド酸化膜１２を
形成する。次に、フィールド酸化膜１２上を含む基板１
１上の全面にポリシリコンを堆積させて第１ポリシリコ
ン層１３を形成する。その後、図５（ｂ）に示すよう
に、第１ポリシリコン層１３上の全面にバッファ酸化膜
１４を熱酸化成長させる。
シタとポリシリコン抵抗を形成する従来の方法を示す工
程断面図である。まず、図５（ａ）に示すように、シリ
コン基板１１の表面に選択的にフィールド酸化膜１２を
形成する。次に、フィールド酸化膜１２上を含む基板１
１上の全面にポリシリコンを堆積させて第１ポリシリコ
ン層１３を形成する。その後、図５（ｂ）に示すよう
に、第１ポリシリコン層１３上の全面にバッファ酸化膜
１４を熱酸化成長させる。
【０００４】次に、図５（ｃ）に示すように、バッファ
酸化膜１４を介して第１ポリシリコン層１３に不純物イ
オンを注入する。その後、図６（ａ）に示すように、バ
ッファ酸化膜１４を全面エッチングして除去する。
酸化膜１４を介して第１ポリシリコン層１３に不純物イ
オンを注入する。その後、図６（ａ）に示すように、バ
ッファ酸化膜１４を全面エッチングして除去する。
【０００５】次いで、図６（ｂ）に示すように、第１ポ
リシリコン層１３の上面全体にボトム酸化膜１５を熱酸
化成長させ、さらにその上に図６（ｃ）に示すようにシ
リコン窒化膜１６を堆積させる。その後、シリコン窒化
膜１６上に、キャパシタの下部電極と誘電体膜、および
ポリシリコン抵抗とその上の絶縁膜をパターニングする
ためのフォトレジストパターン１７を形成する。
リシリコン層１３の上面全体にボトム酸化膜１５を熱酸
化成長させ、さらにその上に図６（ｃ）に示すようにシ
リコン窒化膜１６を堆積させる。その後、シリコン窒化
膜１６上に、キャパシタの下部電極と誘電体膜、および
ポリシリコン抵抗とその上の絶縁膜をパターニングする
ためのフォトレジストパターン１７を形成する。
【０００６】次いで、フォトレジストパターン１７をマ
スクとして、シリコン窒化膜１６、ボトム酸化膜１５お
よび第１ポリシリコン層１３を図７（ａ）に示すように
パターニングすることにより、第１ポリシリコン層パタ
ーン１３ａからなるポリシリコン抵抗１８とその上の絶
縁膜１９（ボトム酸化膜パターン１５ａとシリコン窒化
膜パターン１６ａからなる）、および第１ポリシリコン
層パターン１３ａからなるキャパシタの下部電極とその
上の誘電体膜（ボトム酸化膜パターン１５ａとシリコン
窒化膜パターン１６ａからなる）を形成する。ただし、
図では、ポリシリコン抵抗部分のみを示し、キャパシタ
の下部電極部分は図示していない。
スクとして、シリコン窒化膜１６、ボトム酸化膜１５お
よび第１ポリシリコン層１３を図７（ａ）に示すように
パターニングすることにより、第１ポリシリコン層パタ
ーン１３ａからなるポリシリコン抵抗１８とその上の絶
縁膜１９（ボトム酸化膜パターン１５ａとシリコン窒化
膜パターン１６ａからなる）、および第１ポリシリコン
層パターン１３ａからなるキャパシタの下部電極とその
上の誘電体膜（ボトム酸化膜パターン１５ａとシリコン
窒化膜パターン１６ａからなる）を形成する。ただし、
図では、ポリシリコン抵抗部分のみを示し、キャパシタ
の下部電極部分は図示していない。
【０００７】その後、フォトレジストパターン１７を除
去した後、ポリシリコン抵抗１８およびキャパシタの下
部電極上を含む基板１１上の全面に図７（ａ）に示すよ
うに第２ポリシリコン層２０を形成する。そして、この
第２ポリシリコン層２０を図示しないフォトレジストパ
ターンをマスクにパターニングすることにより、図示し
ないキャパシタの誘電体膜上にキャパシタの上部電極
（図示せず）を形成し、同時に図７（ｂ）に示すように
基板１１上などにゲート電極２０ａを形成する。
去した後、ポリシリコン抵抗１８およびキャパシタの下
部電極上を含む基板１１上の全面に図７（ａ）に示すよ
うに第２ポリシリコン層２０を形成する。そして、この
第２ポリシリコン層２０を図示しないフォトレジストパ
ターンをマスクにパターニングすることにより、図示し
ないキャパシタの誘電体膜上にキャパシタの上部電極
（図示せず）を形成し、同時に図７（ｂ）に示すように
基板１１上などにゲート電極２０ａを形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のよう
な従来の製造方法では、キャパシタの下部電極あるいは
ポリシリコン抵抗１８として使用される第１ポリシリコ
ン層パターン１３ａの抵抗値が大きく変動し、良好なキ
ャパシタの下部電極あるいはポリシリコン抵抗１８を安
定して形成できない問題点があった。
な従来の製造方法では、キャパシタの下部電極あるいは
ポリシリコン抵抗１８として使用される第１ポリシリコ
ン層パターン１３ａの抵抗値が大きく変動し、良好なキ
ャパシタの下部電極あるいはポリシリコン抵抗１８を安
定して形成できない問題点があった。
【０００９】この点を詳述すると、第１ポリシリコン層
パターン１３ａは、図８（ａ）に示す第１ポリシリコン
層１３の全面形成、バッファ酸化膜１４の熱酸化形成、
不純物のイオン注入工程、図８（ｂ）に示すバッファ酸
化膜１４のエッチング除去工程、図８（ｃ）に示すボト
ム酸化膜１５の熱酸化形成、シリコン窒化膜１６の形成
工程、パターニング工程を経て形成されるが、図８
（ａ）に示すように、バッファ酸化膜１４の形成の際、
下部の第１ポリシリコン層１３に、大きさや場所が不規
則に粒界酸化３１が生じる。そして、イオン注入後、バ
ッファ酸化膜１４をエッチング除去すると、図８（ｂ）
に示すように第１ポリシリコン層１３に粒界酸化跡にピ
ット３２が生じ、しかもこのピット３２は前記エッチン
グによって前記粒界酸化３１の大きさより大きく生じ、
その後、図８（ｃ）に示すようにボトム酸化膜１５を熱
酸化形成すると、第１ポリシリコン層１３には、バッフ
ァ酸化膜１４形成時より激しく不規則に粒界酸化３３が
生じる。そして、この粒界酸化３３により、第１ポリシ
リコン層パターン１３ａの抵抗値が、同一ウエハ内で、
あるいはウエハ別、ロット別で大きく変動することにな
る。
パターン１３ａは、図８（ａ）に示す第１ポリシリコン
層１３の全面形成、バッファ酸化膜１４の熱酸化形成、
不純物のイオン注入工程、図８（ｂ）に示すバッファ酸
化膜１４のエッチング除去工程、図８（ｃ）に示すボト
ム酸化膜１５の熱酸化形成、シリコン窒化膜１６の形成
工程、パターニング工程を経て形成されるが、図８
（ａ）に示すように、バッファ酸化膜１４の形成の際、
下部の第１ポリシリコン層１３に、大きさや場所が不規
則に粒界酸化３１が生じる。そして、イオン注入後、バ
ッファ酸化膜１４をエッチング除去すると、図８（ｂ）
に示すように第１ポリシリコン層１３に粒界酸化跡にピ
ット３２が生じ、しかもこのピット３２は前記エッチン
グによって前記粒界酸化３１の大きさより大きく生じ、
その後、図８（ｃ）に示すようにボトム酸化膜１５を熱
酸化形成すると、第１ポリシリコン層１３には、バッフ
ァ酸化膜１４形成時より激しく不規則に粒界酸化３３が
生じる。そして、この粒界酸化３３により、第１ポリシ
リコン層パターン１３ａの抵抗値が、同一ウエハ内で、
あるいはウエハ別、ロット別で大きく変動することにな
る。
【００１０】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するもので、その目的は、第１ポリシリコン層パターン
の抵抗値変動を減少させることにより、安定して歩留り
良く良好なキャパシタ下部電極やポリシリコン抵抗を形
成することができ、かつ工程の短縮を図ることができる
半導体装置の製造方法を提供することにある。
するもので、その目的は、第１ポリシリコン層パターン
の抵抗値変動を減少させることにより、安定して歩留り
良く良好なキャパシタ下部電極やポリシリコン抵抗を形
成することができ、かつ工程の短縮を図ることができる
半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、基板上の全面に第１ポリシリコン層を形成
する工程と、前記第１ポリシリコン層上に第１誘電物質
層を形成する工程と、前記第１誘電物質層を介して前記
第１ポリシリコン層に不純物をイオン注入する工程と、
前記第１誘電物質層上に第２誘電物質層を形成する工程
と、前記第２誘電物質層、前記第１誘電物質層ならびに
前記第１ポリシリコン層をパターニングして、これら３
層からなるパターンを形成する工程と、前記３層パター
ン上を含む前記基板上の全面に第２ポリシリコン層を形
成する工程と、前記第２ポリシリコン層をパターニング
する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製
造方法とする。
に本発明は、基板上の全面に第１ポリシリコン層を形成
する工程と、前記第１ポリシリコン層上に第１誘電物質
層を形成する工程と、前記第１誘電物質層を介して前記
第１ポリシリコン層に不純物をイオン注入する工程と、
前記第１誘電物質層上に第２誘電物質層を形成する工程
と、前記第２誘電物質層、前記第１誘電物質層ならびに
前記第１ポリシリコン層をパターニングして、これら３
層からなるパターンを形成する工程と、前記３層パター
ン上を含む前記基板上の全面に第２ポリシリコン層を形
成する工程と、前記第２ポリシリコン層をパターニング
する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製
造方法とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に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実施の形態を詳細に説明す
る。なお、以下の説明において、従来と同一部分には従
来と同一符号を付す。図１ないし図３は本発明の実施の
形態を示す工程断面図である。本発明の実施の形態で
は、まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１１
の表面に選択的にフィールド酸化膜１２を形成する。次
に、フィールド酸化膜１２上を含む基板１１上の全面に
ポリシリコンを２０００±２００Åの厚さに堆積させて
第１ポリシリコン層１３を形成する。その後、図１
（ｂ）に示すように、第１ポリシリコン層１３上の全面
に第１誘電物質層としてボトム酸化膜１５を６０〜８０
Åの厚さに熱酸化形成する。
よる半導体装置の製造方法の実施の形態を詳細に説明す
る。なお、以下の説明において、従来と同一部分には従
来と同一符号を付す。図１ないし図３は本発明の実施の
形態を示す工程断面図である。本発明の実施の形態で
は、まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１１
の表面に選択的にフィールド酸化膜１２を形成する。次
に、フィールド酸化膜１２上を含む基板１１上の全面に
ポリシリコンを２０００±２００Åの厚さに堆積させて
第１ポリシリコン層１３を形成する。その後、図１
（ｂ）に示すように、第１ポリシリコン層１３上の全面
に第１誘電物質層としてボトム酸化膜１５を６０〜８０
Åの厚さに熱酸化形成する。
【００１３】次に、図２（ａ）に示すように、ボトム酸
化膜１５を介して第１ポリシリコン層１３に不純物イオ
ン（７５ＡＳ+ ）を７０ｋｅＶ、２．０Ｅ１５の濃度で
注入する。その後、図２（ｂ）に示すように、ボトム酸
化膜１５上の全面に第２誘電物質層としてシリコン窒化
膜１６を２００〜２５０Åの厚さに堆積させる。その
後、シリコン窒化膜１６上に、キャパシタの下部電極と
誘電体膜、およびポリシリコン抵抗とその上の絶縁膜を
パターニングするためのフォトレジストパターン１７を
形成する。
化膜１５を介して第１ポリシリコン層１３に不純物イオ
ン（７５ＡＳ+ ）を７０ｋｅＶ、２．０Ｅ１５の濃度で
注入する。その後、図２（ｂ）に示すように、ボトム酸
化膜１５上の全面に第２誘電物質層としてシリコン窒化
膜１６を２００〜２５０Åの厚さに堆積させる。その
後、シリコン窒化膜１６上に、キャパシタの下部電極と
誘電体膜、およびポリシリコン抵抗とその上の絶縁膜を
パターニングするためのフォトレジストパターン１７を
形成する。
【００１４】次いで、フォトレジストパターン１７をマ
スクとして、シリコン窒化膜１６、ボトム酸化膜１５お
よび第１ポリシリコン層１３の３層を図３（ａ）に示す
ようにパターニングすることにより、第１ポリシリコン
層パターン１３ａからなるポリシリコン抵抗１８とその
上の絶縁膜１９（ボトム酸化膜パターン１５ａとシリコ
ン窒化膜パターン１６ａからなる）、および第１ポリシ
リコン層パターン１３ａからなるキャパシタの下部電極
とその上の誘電体膜（ボトム酸化膜パターン１５ａとシ
リコン窒化膜パターン１６ａからなる）を形成する。た
だし、図では、ポリシリコン抵抗部分のみを示し、キャ
パシタの下部電極部分は図示していない。
スクとして、シリコン窒化膜１６、ボトム酸化膜１５お
よび第１ポリシリコン層１３の３層を図３（ａ）に示す
ようにパターニングすることにより、第１ポリシリコン
層パターン１３ａからなるポリシリコン抵抗１８とその
上の絶縁膜１９（ボトム酸化膜パターン１５ａとシリコ
ン窒化膜パターン１６ａからなる）、および第１ポリシ
リコン層パターン１３ａからなるキャパシタの下部電極
とその上の誘電体膜（ボトム酸化膜パターン１５ａとシ
リコン窒化膜パターン１６ａからなる）を形成する。た
だし、図では、ポリシリコン抵抗部分のみを示し、キャ
パシタの下部電極部分は図示していない。
【００１５】その後、フォトレジストパターン１７を除
去した後、ポリシリコン抵抗１８およびキャパシタの下
部電極上（３層パターン上）を含む基板１１上の全面に
図３（ａ）に示すように第２ポリシリコン層２０を形成
する。そして、この第２ポリシリコン層２０を図示しな
いフォトレジストパターンをマスクにパターニングする
ことにより、図示しないキャパシタの誘電体膜上にキャ
パシタの上部電極（図示せず）を形成し、同時に図３
（ｂ）に示すように基板１０上などにゲート電極２０ａ
を形成する。
去した後、ポリシリコン抵抗１８およびキャパシタの下
部電極上（３層パターン上）を含む基板１１上の全面に
図３（ａ）に示すように第２ポリシリコン層２０を形成
する。そして、この第２ポリシリコン層２０を図示しな
いフォトレジストパターンをマスクにパターニングする
ことにより、図示しないキャパシタの誘電体膜上にキャ
パシタの上部電極（図示せず）を形成し、同時に図３
（ｂ）に示すように基板１０上などにゲート電極２０ａ
を形成する。
【００１６】その後は、前記フォトレジストパターンを
除去した後、図３（ｃ）に示すように基板１１上の全面
に絶縁膜２１を形成し、コンタクトホールを開孔し、メ
タルの蒸着とエッチングを行って電極２２を形成する。
除去した後、図３（ｃ）に示すように基板１１上の全面
に絶縁膜２１を形成し、コンタクトホールを開孔し、メ
タルの蒸着とエッチングを行って電極２２を形成する。
【００１７】なお、以上の方法において、シリコン窒化
膜１６形成後、その上に第３誘電物質層として酸化膜を
形成してもよい。
膜１６形成後、その上に第３誘電物質層として酸化膜を
形成してもよい。
【００１８】そして、以上の方法においては、ボトム酸
化膜１５をイオン注入時のバッファ酸化膜として利用し
たので、バッファ酸化膜の形成と、バッファ酸化膜のエ
ッチング除去を省略することができ、工程が簡単にな
る。また、バッファ酸化膜を省略すれば、酸化膜の形
成、酸化膜のエッチング除去、酸化膜の形成を繰り返す
ことにより第１ポリシリコン層１３中の粒界酸化がより
不規則により激しくなることを防止できるから、この第
１ポリシリコン層１３で形成されるキャパシタの下部電
極とポリシリコン抵抗１８（第１ポリシリコン層パター
ン１３ａ）の抵抗値変動を小さくすることができる。
化膜１５をイオン注入時のバッファ酸化膜として利用し
たので、バッファ酸化膜の形成と、バッファ酸化膜のエ
ッチング除去を省略することができ、工程が簡単にな
る。また、バッファ酸化膜を省略すれば、酸化膜の形
成、酸化膜のエッチング除去、酸化膜の形成を繰り返す
ことにより第１ポリシリコン層１３中の粒界酸化がより
不規則により激しくなることを防止できるから、この第
１ポリシリコン層１３で形成されるキャパシタの下部電
極とポリシリコン抵抗１８（第１ポリシリコン層パター
ン１３ａ）の抵抗値変動を小さくすることができる。
【００１９】図４は、本発明の方法と従来の方法でキャ
パシタの下部電極を形成した場合の抵抗値の変動具合を
示す。Ｒ１は従来の方法を示し、抵抗値の変動幅が広
く、かつ全体的に単位面積当たりの抵抗が大きい。これ
に対して、Ｒ２の本発明の場合は、抵抗値の変動幅が狭
く、かつ単位面積当たりの抵抗が小さい。ただし、抵抗
値は第１ポリシリコン層に対する不純物イオン注入量に
より調節できる。
パシタの下部電極を形成した場合の抵抗値の変動具合を
示す。Ｒ１は従来の方法を示し、抵抗値の変動幅が広
く、かつ全体的に単位面積当たりの抵抗が大きい。これ
に対して、Ｒ２の本発明の場合は、抵抗値の変動幅が狭
く、かつ単位面積当たりの抵抗が小さい。ただし、抵抗
値は第１ポリシリコン層に対する不純物イオン注入量に
より調節できる。
【００２０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体装置の製造方法によれば、第１ポリシリコン層パタ
ーンの抵抗値変動を大幅に減少させて、良好なキャパシ
タ下部電極やポリシリコン抵抗、ひいては半導体素子を
安定して歩留り良く形成することができ、しかも工程の
短縮を図って工程の単純化および製造時間の短縮が可能
となる。
導体装置の製造方法によれば、第１ポリシリコン層パタ
ーンの抵抗値変動を大幅に減少させて、良好なキャパシ
タ下部電極やポリシリコン抵抗、ひいては半導体素子を
安定して歩留り良く形成することができ、しかも工程の
短縮を図って工程の単純化および製造時間の短縮が可能
となる。
【図１】本発明による半導体装置の製造方法の実施の形
態を示す工程断面図。
態を示す工程断面図。
【図２】同じく本発明の実施の形態を示し、図１に続く
工程を示す工程断面図。
工程を示す工程断面図。
【図３】同じく本発明の実施の形態を示し、図２に続く
工程を示す工程断面図。
工程を示す工程断面図。
【図４】本発明と従来の方法とによる抵抗値の変動具合
を示す特性図。
を示す特性図。
【図５】従来の製造方法を示す工程断面図。
【図６】同じく従来の方法を示し、図５に続く工程を示
す工程断面図。
す工程断面図。
【図７】同じく従来の方法を示し、図６に続く工程を示
す工程断面図。
す工程断面図。
【図８】従来の方法の問題点を説明するための断面図。
１１ シリコン基板 １３ 第１ポリシリコン層 １５ ボトム酸化膜 １６ シリコン窒化膜 １３ａ 第１ポリシリコン層パターン
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上の全面に第１ポリシリコン層を形
成する工程と、 前記第１ポリシリコン層上に第１誘電物質層を形成する
工程と、 前記第１誘電物質層を介して前記第１ポリシリコン層に
不純物をイオン注入する工程と、 前記第１誘電物質層上に第２誘電物質層を形成する工程
と、 前記第２誘電物質層、前記第１誘電物質層ならびに前記
第１ポリシリコン層をパターニングして、これら３層か
らなるパターンを形成する工程と、 前記３層パターン上を含む前記基板上の全面に第２ポリ
シリコン層を形成する工程と、 前記第２ポリシリコン層をパターニングする工程とを具
備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記第１誘電物質層は酸化膜であり、前記第２
誘電物質層は窒化膜であることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記第２誘電物質層の形成後、その上面に第３
誘電物質層を形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記第３誘電物質層は酸化膜であることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
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|---|---|
| JPH10125864A true JPH10125864A (ja) | 1998-05-15 |
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-
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- 1997-10-09 US US08/947,948 patent/US6130138A/en not_active Expired - Lifetime
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