JPH10223842A - Semiconductor integrated circuit and manufacturing method thereof - Google Patents
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- JPH10223842A JPH10223842A JP2796797A JP2796797A JPH10223842A JP H10223842 A JPH10223842 A JP H10223842A JP 2796797 A JP2796797 A JP 2796797A JP 2796797 A JP2796797 A JP 2796797A JP H10223842 A JPH10223842 A JP H10223842A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路お
よびその製造方法に関するものであり、特に抵抗体や電
極として活用するポリシリコン膜の代用として特性の優
れたシリコン膜を用いるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and a method for manufacturing the same, and more particularly to a method using a silicon film having excellent characteristics as a substitute for a polysilicon film used as a resistor or an electrode.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般にICは、電流検出のために電圧を
発生させており、この電圧を発生させるために抵抗体を
内蔵している。一方、抵抗体としては、拡散領域を用い
た拡散抵抗とポリシリコンを使ったポリシリコン抵抗体
がある。しかし、近年の高集積化に伴い、以下のメリッ
トを有するため、ポリシリコン抵抗体が着目されるよう
になってきた。2. Description of the Related Art Generally, an IC generates a voltage for detecting a current, and has a built-in resistor for generating the voltage. On the other hand, as a resistor, there are a diffusion resistor using a diffusion region and a polysilicon resistor using polysilicon. However, with the recent high integration, the following merits have been obtained, and therefore, a polysilicon resistor has been attracting attention.
【0003】第1のメリットは、シュリンクである。拡
散抵抗は分離領域で囲まれたアイランドの中に形成する
必要があるが、ポリシリコン抵抗体は、不要である。し
かもポリシリコン抵抗体は、絶縁層上の任意の位置に配
置でき、空いたスペースに作り込むことができる事がで
き、その分ICのシュリンクが可能となる。第2のメリ
ットは、寄生効果の抑制である。P+型の分離領域の形
成によりPN接合部に寄生容量が発生するが、ポリシリ
コン抵抗体では、分離領域を用いないためこの寄生容量
が発生せず、寄生容量による回路への影響が無くなる。[0003] The first advantage is shrinkage. Diffusion resistors must be formed in islands surrounded by isolation regions, but polysilicon resistors are not required. In addition, the polysilicon resistor can be arranged at an arbitrary position on the insulating layer and can be formed in an empty space, so that the IC can be shrunk accordingly. A second advantage is suppression of parasitic effects. Although the formation of the P + type isolation region causes a parasitic capacitance at the PN junction, this parasitic capacitance does not occur in the polysilicon resistor because the isolation region is not used, and the influence of the parasitic capacitance on the circuit is eliminated.
【0004】これらの理由により、ポリシリコン抵抗体
を採用したものが数多くあるが、その一例として、図1
6にその構造を示す。1はP型半導体基板に積層された
N型エピタキシャル層で、この層にはP型の拡散領域2
が形成され、絶縁膜3を介してポリSi膜5が形成され
ている。ここで符号3はSi酸化膜である。更にパシベ
ーションとして層間絶縁樹脂層6を介してアルミニウム
電極7が設けられている。[0004] For these reasons, there are many devices using a polysilicon resistor. As an example, FIG.
Fig. 6 shows the structure. Reference numeral 1 denotes an N-type epitaxial layer laminated on a P-type semiconductor substrate, and a P-type diffusion region 2
Is formed, and a poly-Si film 5 is formed via an insulating film 3. Here, reference numeral 3 denotes a Si oxide film. Further, an aluminum electrode 7 is provided as a passivation via an interlayer insulating resin layer 6.
【0005】ここでは、プラスの温度係数の拡散抵抗と
マイナスの温度特性のポリSiが並列に接続し温度係数
の小さい抵抗体を実現している。しかし温度補償を考え
ない場合は、拡散抵抗をポリSi抵抗体の下に形成せ
ず、スペースの空いた部分や絶縁膜3,4の上に、また
MOSやBi−CMOS等ではLOCOS酸化膜の上に
配置されている。Here, a diffusion resistor having a positive temperature coefficient and poly-Si having a negative temperature characteristic are connected in parallel to realize a resistor having a small temperature coefficient. However, when temperature compensation is not considered, the diffusion resistance is not formed below the poly-Si resistor, but is formed on a space or on the insulating films 3 and 4 or in a LOCOS oxide film in MOS or Bi-CMOS. Is placed on top.
【0006】また成膜は、LPCVDを活用し、シラン
ガスが絶縁膜3に付着した際、ポリシリコンとなる温度
で、つまり約620度程度で成膜される。このポリシリ
コン表面を電子顕微鏡で見ると、グレインが観察でき、
程度の差はあるが、やや大きいものでその径が約500
Åである。一方、LOCOS酸化膜や図16の絶縁膜の
上にコンデンサを形成するものもある。まずこれらの絶
縁膜の上に電極として活用するポリシリコン膜が形成さ
れ、この上に誘電体材料であるシリコン窒化膜が設けら
れ、この上に上層電極としてポリシリコン膜が設けら
れ、更にAl電極が設けられ、コンデンサとして構成さ
れている。この構造は、図1のコンデンサと類似してお
り、LOCOS酸化膜の上に配置されたシリコン窒化膜
12が無いものである。The film is formed at a temperature at which polysilicon is formed when silane gas adheres to the insulating film 3 by utilizing LPCVD, that is, at about 620 ° C. When this polysilicon surface is observed with an electron microscope, grains can be observed,
There is a difference, but the diameter is about 500
Å. On the other hand, there is a type in which a capacitor is formed on a LOCOS oxide film or the insulating film of FIG. First, a polysilicon film to be used as an electrode is formed on these insulating films, a silicon nitride film as a dielectric material is provided thereon, a polysilicon film is provided thereon as an upper layer electrode, and an Al electrode is further provided. Are provided, and are configured as capacitors. This structure is similar to the capacitor of FIG. 1 except that there is no silicon nitride film 12 disposed on the LOCOS oxide film.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】前者のポリシリコンを
抵抗体として活用する場合、拡散抵抗から比べると、工
程が増えるためかバラツキが大きくなる問題が発生し
た。つまり形成予定の前記ICが複数形成されるウェハ
を多数枚実装したボードをポリシリコン層の成膜室(L
PCVD等)に挿入し、成膜するが、ポリシリコン抵抗
体のウェハ間でのバラツキ、ウェハ内でのポリシリコン
抵抗体のバラツキ、IC内でのポリシリコン抵抗体のバ
ラツキが大きい事が判った。そのため、抵抗値の許容範
囲から逸脱するICが数多く発生し、歩留まりを低下さ
せていた。In the case where the former polysilicon is used as a resistor, there has been a problem that the number of steps is increased or the variation is increased as compared with a diffusion resistor. In other words, a board on which a number of wafers on which a plurality of ICs to be formed are formed is mounted is placed in a polysilicon layer deposition chamber (L
PCVD, etc.), and the film is formed. It was found that the variation of the polysilicon resistor between wafers, the variation of the polysilicon resistor in the wafer, and the variation of the polysilicon resistor in the IC were large. . As a result, a large number of ICs deviating from the allowable range of the resistance value are generated, and the yield is reduced.
【0008】後者のコンデンサ電極としてポリシリコン
を活用する場合、前述したポリシリコンのバラツキか
ら、コンデンサの抵抗分がバラつき、結局コンデンサの
特性をバラつかせる原因となっていた。また誘電体層の
保護としてシリコン窒化膜の上にポリシリコン膜を被覆
している。この技術(特開昭62−163356号)で
は、ポリシリコンにカバーされSi窒化膜の保護が完全
であるように見えるが、Si窒化膜の形成後、膜厚制御
のためにこの膜をエッチングすると、この構造的に弱い
ところが積極的に除去され(Si窒化膜の中間生成物
は、フッ酸で簡単に除去されてしまう)、大きなピンホ
ールを形成し、酸化工程を経てもピンホールによっては
埋まらなかったり、ピンホールが小さすぎで酸化が進ま
なかったりする。また前記ウィークスポットが点在した
りすることになる。従って上層に形成した導電材(ここ
ではポリSi層)と下層電極が短絡したり、膜質が劣化
したりする問題があった。In the latter case where polysilicon is used as the capacitor electrode, the resistance of the capacitor varies due to the above-described variation in polysilicon, which eventually causes the characteristics of the capacitor to vary. In addition, a polysilicon film is coated on the silicon nitride film to protect the dielectric layer. In this technique (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-163356), it seems that the protection of the Si nitride film is completely covered by the polysilicon, but after the formation of the Si nitride film, the film is etched to control the thickness. This weak point in the structure is positively removed (the intermediate product of the Si nitride film is easily removed with hydrofluoric acid), and a large pinhole is formed. Or the pinholes are too small and oxidation does not proceed. In addition, the weak spots are scattered. Therefore, there has been a problem that the conductive material formed in the upper layer (here, the poly-Si layer) and the lower electrode are short-circuited or the film quality is deteriorated.
【0009】またポリSiの代わりにSi酸化膜をSi
窒化膜の上にCVDで成膜し、TRのエミッタ、ベース
およびコレクタのコンタクト孔を開ける際に、Si酸化
膜を取り除くプロセスもある。つまりSi窒化膜はSi
酸化膜で保護されているが、コンデンサの容量値が低下
するために、この酸化膜を完全に取り除く必要があり、
若干のオーバーエッチする必要がある。結局Si窒化膜
はエッチングガスやエッチング液に晒され、前記ウィー
クスポットが積極的にエッチングされ、耐圧等の特性劣
化につながる問題があった。Further, instead of poly-Si, an Si oxide film is
There is also a process of forming a film on a nitride film by CVD and removing the Si oxide film when opening contact holes for the emitter, base and collector of the TR. That is, the Si nitride film is Si
Although it is protected by an oxide film, it is necessary to completely remove this oxide film because the capacitance value of the capacitor decreases,
Some over-etching is needed. Eventually, the Si nitride film is exposed to an etching gas or an etchant, so that the weak spot is positively etched, which causes a problem of deteriorating characteristics such as withstand voltage.
【0010】つまりエッチングや熱酸化により未反応の
Siが絶縁層に成って特性が向上されるのではなく、か
えって特性を悪化させることが判った。また熱処理が加
わることにより、Si−O−Nが一部は、SiO2に、
また一部がSi窒化膜の中間生成物に成ったりしてウィ
ークスポットが増大し、エッチング工程により、ピンホ
ールが形成されてしまう問題があった。That is, it has been found that the characteristics are not improved because the unreacted Si becomes an insulating layer by etching or thermal oxidation, and the characteristics are rather deteriorated. In addition, by the heat treatment, a part of Si-ON becomes SiO2,
In addition, there is a problem that weak spots increase due to the partial formation of an intermediate product of the Si nitride film and pinholes are formed by the etching process.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は斯上した課題に
鑑みてなされ、第1に、絶縁膜上に設けられたシリコン
窒化膜と、このシリコン窒化膜上に設けられ、アモルフ
ァスシリコン膜を熱処理して得られる所定の抵抗値を有
するシリコン膜と、前記シリコン膜と電気的に接続され
た一対の電極とを有する事で解決するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems. First, a silicon nitride film provided on an insulating film and an amorphous silicon film provided on the silicon nitride film are provided. The problem is solved by having a silicon film having a predetermined resistance value obtained by heat treatment and a pair of electrodes electrically connected to the silicon film.
【0012】後述するが、シリコン膜の付着温度を横軸
に示す図5や図6のように、低温でアモルファスシリコ
ンを付け、これをアニーリングして活用すると、シート
抵抗値も低く、バラツキの無いものが実現できた。しか
もこのシリコン膜の下地としてシリコン窒化膜を用いる
と更に向上することが判った。図7に示すように、線幅
10から50μm程度では、高抵抗(High R)で
下地がシリコン酸化膜のもの(一番上のグラフ)と下地
がシリコン窒化膜のもの(上から2番目のグラフ)で
は、8%のバラツキが5%に低下している。また低抵抗
(Low R)では、5%が2%以下になっている。As will be described later, as shown in FIG. 5 and FIG. 6 in which the deposition temperature of the silicon film is plotted on the horizontal axis, if amorphous silicon is applied at a low temperature and then annealed and used, the sheet resistance value is low and there is no variation. Things have been realized. In addition, it was found that the use of a silicon nitride film as a base of the silicon film further improved the performance. As shown in FIG. 7, when the line width is about 10 to 50 μm, the resistance is high (High R) and the base is a silicon oxide film (top graph) and the base is a silicon nitride film (second graph from the top). In the graph), the variation of 8% is reduced to 5%. In the case of low resistance (Low R), 5% is 2% or less.
【0013】第2に、絶縁膜上に設けられたシリコン窒
化膜と、このシリコン窒化膜上に設けられ、アモルファ
スシリコン膜を熱処理して得られるコンデンサの下層電
極となるシリコン膜と、このシリコン膜上に設けられた
コンデンサの誘電体層となるシリコン窒化膜と、このシ
リコン窒化膜と電気的に接続されたコンデンサの上層電
極とを有する事で解決するものである。Second, a silicon nitride film provided on the insulating film, a silicon film provided on the silicon nitride film and serving as a lower electrode of a capacitor obtained by heat-treating the amorphous silicon film, and a silicon film The problem is solved by having a silicon nitride film which is provided as a dielectric layer of the capacitor provided above and an upper electrode of the capacitor electrically connected to the silicon nitride film.
【0014】第1の手段をコンデンサの電極に応用した
もので、アモルファスシリコンを熱処理したシリコン膜
により電極の抵抗値を下げ、かつバラツキを抑制し、し
かも下地により更にこれらの特性を向上させることがで
きる。第3の手段は、誘電体材料の保護膜として前記シ
リコン膜を活用するものであり、このシリコン膜の成膜
温度がポリシリコン膜の成膜温度から比べると100度
も低く、この成膜に於ける誘電体材料の劣化を抑制でき
るものである。またシリコン膜は、抵抗値も低く形成で
きるため、電極としての機能の向上が実現でき、コンデ
ンサの特性を向上させることができる。The first means is applied to an electrode of a capacitor. A silicon film obtained by heat-treating amorphous silicon lowers the resistance value of the electrode, suppresses variations, and further improves these characteristics by using a base. it can. The third means utilizes the silicon film as a protective film of a dielectric material. The film formation temperature of this silicon film is 100 degrees lower than the film formation temperature of the polysilicon film. It is possible to suppress the deterioration of the dielectric material at the time. Further, since the silicon film can be formed with a low resistance value, the function as an electrode can be improved, and the characteristics of the capacitor can be improved.
【0015】第4の手段は、シリコン膜の製造方法であ
り、絶縁層上に形成されたシリコン窒化膜上にアモルフ
ァス形成温度でシリコン層を形成し、前記シリコン層に
不純物を導入した後、前記シリコン層の表面粗度を実質
維持しながら熱処理して前記不純物を拡散し、この拡散
されたシリコン層を抵抗体として活用するもので、この
シリコン膜の抵抗値を下げることができ、更には下地が
シリコン窒化膜であるため更にバラツキを抑えることが
できる。A fourth means is a method for manufacturing a silicon film. The method includes forming a silicon layer on a silicon nitride film formed on an insulating layer at an amorphous formation temperature, and introducing impurities into the silicon layer. The impurity is diffused by heat treatment while substantially maintaining the surface roughness of the silicon layer, and the diffused silicon layer is used as a resistor, so that the resistance value of the silicon film can be reduced. Is a silicon nitride film, so that variations can be further suppressed.
【0016】第5の手段は、第4の手段をコンデンサに
応用したもので、絶縁層上に形成されたシリコン窒化膜
上にアモルファス形成温度でシリコン層を形成し、前記
シリコン層に不純物を導入した後、前記シリコン層の表
面粗度を実質維持しながら熱処理して前記不純物を拡散
し、この拡散されたシリコン層を前記コンデンサの下層
電極としてとして活用する事で解決するものである。A fifth means is one in which the fourth means is applied to a capacitor, wherein a silicon layer is formed on a silicon nitride film formed on an insulating layer at an amorphous formation temperature, and impurities are introduced into the silicon layer. Then, a heat treatment is performed while substantially maintaining the surface roughness of the silicon layer to diffuse the impurities, and the diffused silicon layer is used as a lower electrode of the capacitor to solve the problem.
【0017】第6の手段は、このシリコン層をコンデン
サの誘電体であるシリコン窒化膜の保護に活用したもの
であり、ポリシリコンよりも低温度で成膜するためその
分シリコン窒化膜の欠陥誘発を防止できる。以上全ての
手段は、まず絶縁膜上にアモルファス形成温度でシリコ
ン層を形成するものである。A sixth means is to utilize this silicon layer to protect a silicon nitride film which is a dielectric of a capacitor. Since the silicon layer is formed at a lower temperature than polysilicon, the silicon nitride film has a corresponding defect. Can be prevented. In all of the above means, first, a silicon layer is formed on an insulating film at an amorphous formation temperature.
【0018】図6に於いて横軸は、この(アモルファス
状のシリコン層が)成膜される時の温度を示し、これを
熱処理した後、膜のシート抵抗Rsのバラツキを縦軸に
示したものである。つまりアモルファス状のシリコンを
形成する低い温度と、ポリシリコンをダイレクトに付け
るときの高い温度では、そのバラツキが大きく異なる。
ポリシリコンのダイレクト付着(620度)では殆ど3
パーセント以上あるが、アモルファス状のシリコンを付
着するものは、3種類の膜厚(2000Å、3000
Å、4000Å)で実質1%程度である。In FIG. 6, the abscissa indicates the temperature at which the (amorphous silicon layer) is formed, and after heat treatment, the ordinate indicates the variation in the sheet resistance Rs of the film. Things. In other words, there is a large difference between a low temperature at which amorphous silicon is formed and a high temperature at which polysilicon is directly applied.
Almost 3 for direct deposition of polysilicon (620 degrees)
% Or more, but three kinds of film thicknesses (2000Å, 3000
{4000}), which is substantially 1%.
【0019】また表面粗度を電子顕微鏡で観察すると、
ポリシリコンのダイレクト付着では、グレインサイズは
約500Å程度で観察でき、この状態でエッチングされ
るために、グレインバンダリーが積極的にエッチングさ
れる。しかしアモルファスシリコン膜を先ず付けて熱処
理を加えた膜は、電子顕微鏡で観察しても、グレインや
グレインバンダリーが全く観察できない。そのため、パ
ターニングする時のエッチングで、パターンを凸凹にす
る要素(グレインバンダリーをエッチングする)がない
ため、フラットな表面でエッチングでき、バラツキを抑
制させることができる。しかも図5に示すように、低温
度の成膜、つまりアモルファスシリコン膜を付けてか
ら、不純物を導入してアニールする方法は、シート抵抗
も下がることが判った。つまり抵抗体として活用しても
コンデンサとして活用しても特性を向上させることがで
きる。また図7に示すように、下地としてシリコン窒化
膜を用いると更に特性を向上させることができる。When the surface roughness is observed with an electron microscope,
With the direct deposition of polysilicon, the grain size can be observed at about 500 °, and since etching is performed in this state, the grain boundary is positively etched. However, even when the amorphous silicon film is first applied and heat-treated, no grain or grain boundary is observed at all even when observed with an electron microscope. Therefore, in the etching at the time of patterning, there is no element (etching the grain boundary) that makes the pattern uneven, so that etching can be performed on a flat surface and variation can be suppressed. Moreover, as shown in FIG. 5, it has been found that the method of forming a film at a low temperature, that is, forming an amorphous silicon film and then introducing an impurity and annealing the film also lowers the sheet resistance. In other words, the characteristics can be improved whether utilized as a resistor or a capacitor. Further, as shown in FIG. 7, when a silicon nitride film is used as a base, the characteristics can be further improved.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図2から図4に示すものは、膜の変換状態を示す
もので、左側は従来の方法であり、直接ポリシリコンか
らアニールされるものを示し、右側には本発明であるア
モルファスシリコン(以下a−Siと呼ぶ)から熱処理
後までの推移を示した。Embodiments of the present invention will be described below. 2 to 4 show the conversion state of the film, the left side shows the conventional method, which is directly annealed from polysilicon, and the right side shows the amorphous silicon (hereinafter referred to as a) of the present invention. −Si) to after the heat treatment.
【0021】この時の実験フローは、以下の通りであ
る。 A:シリコン基板に約1000Åのシリコン酸化膜を成
長させる。 B:LPCVD装置に実装し、540度、580度、6
00度、620度で、それぞれ100%シランガス(S
iH4)を供給する。またこの時の膜厚は、それぞれ2
000Å、3000Å、4000Åである。The experimental flow at this time is as follows. A: A silicon oxide film of about 1000 ° is grown on a silicon substrate. B: 540 degree, 580 degree, 6 mounted on LPCVD equipment
At 100 degrees and 620 degrees, 100% silane gas (S
iH4). The film thickness at this time is 2
000, 3000, and 4000.
【0022】C:全面にBF2をイオン注入する。60
eV、3×1015 ただし、後述のシート抵抗を更に下げる場合は、a−S
iの膜厚を厚くしたり、電極幅を大きくしたり、または
不純物濃度を高くしたりする必要がある。 D:900度、窒素雰囲気で1時間のアニール。C: BF 2 is ion-implanted over the entire surface. 60
eV, 3 × 10 15 However, in order to further reduce the sheet resistance described later, a−S
It is necessary to increase the film thickness of i, increase the electrode width, or increase the impurity concentration. D: Annealing for 1 hour in a nitrogen atmosphere at 900 degrees.
【0023】E:シート抵抗RSの測定。 前記Bまでの工程を図2、Cの工程が完了した状態を図
3に、Dの工程が完了した状態を図4に、Eの測定結果
を図5(シート抵抗Rs)および図6(シート抵抗のバ
ラツキ)に示した。また図5及び図6の横軸は、Bの工
程の成膜温度を示している。更には、図4の膜をパター
ニングして抵抗体とし、この抵抗体の抵抗値のバラツキ
を測定したものが、図7である。測定数は160であ
る。三角印の点は、下地がシリコン酸化膜で、上の線が
高抵抗(High Rで示し2KΩである)、下の線が
低抵抗(Low Rで示し200Ωである)で、菱形の
点は、下地がシリコン窒化膜で、上の線が前記高抵抗、
下の線が前記低抵抗である。E: Measurement of sheet resistance RS. 2 shows the steps up to B, FIG. 3 shows a state in which the step C is completed, FIG. 4 shows a state in which the step D is completed, and FIG. 5 (sheet resistance Rs) and FIG. (Variation in resistance). The horizontal axis in FIGS. 5 and 6 indicates the film forming temperature in the step B. Further, FIG. 7 shows a pattern obtained by patterning the film of FIG. 4 to form a resistor, and measuring the variation in the resistance value of the resistor. The number of measurements is 160. The triangular points indicate that the base is a silicon oxide film, the upper line is high resistance (2 KΩ indicated by High R), the lower line is low resistance (200 KΩ indicated by Low R), and the rhombic points are The underlying layer is a silicon nitride film, and the upper line is the high resistance,
The lower line is the low resistance.
【0024】測定結果を見ると、成膜温度の低い方が、
シート抵抗が低く且つバラツキも小さいことが判った。
またBの工程での成膜時は、520度から580度程度
(以下低温領域と呼ぶ)では、アモルファスシリコンに
成っている事も判った。また590度から610度の間
を越えた領域(以下高温領域と呼ぶ)は、表面状態が大
きく変化し、ポリシリコンに成っている。およそ580
度程度から600度の間(以下中間領域と呼ぶ)は、ポ
リシリコンとアモルファスシリコンの遷移領域であると
考えられる。Looking at the measurement results, the lower the film forming temperature,
It was found that the sheet resistance was low and the variation was small.
Further, it was also found that when the film was formed in the step B, at about 520 degrees to 580 degrees (hereinafter referred to as a low-temperature region), the film was made of amorphous silicon. Further, a region exceeding 590 degrees to 610 degrees (hereinafter referred to as a high-temperature region) has a greatly changed surface state and is made of polysilicon. About 580
It is considered that a region between about degrees and 600 degrees (hereinafter referred to as an intermediate region) is a transition region between polysilicon and amorphous silicon.
【0025】シリコン膜の表面状態は、低温領域では、
電子顕微鏡(5万倍)で見る限り、図2の右側に示すよ
うに表面の凸凹は殆ど観察できなく、a−Si1が形成
されている。一方高温領域では、図2の左に示すように
やや大きいグレイン2として500Å(径)のポリシリ
コン膜3が観察できる。またグレイン2間にはグレイン
バンダリー4が存在している。The surface condition of the silicon film is as follows:
As can be seen from the electron microscope (magnification: 50,000), as shown on the right side of FIG. 2, unevenness on the surface is hardly observed, and a-Si1 is formed. On the other hand, in the high temperature region, a polysilicon film 3 of 500 ° (diameter) can be observed as a slightly large grain 2 as shown on the left of FIG. A grain boundary 4 exists between the grains 2.
【0026】次にCの工程のイオン注入では、図3の×
印で示したようにフッ化ボロン(BF2+)5がイオン
注入されており、右のa−Si膜と左のポリシリコン膜
の不純物分散状態は、実質同じであると考えられる。こ
こでボロンをイオン注入すると、a−Si膜やポリシリ
コン膜でを突き抜けてしまうため、その表面近傍に入る
サイズの大きなフッ化ボロンを採用した。またAsやS
bイオンも、フッ化ボロンと同様に、深く入らないた
め、採用が可能である。Next, in the ion implantation in the step C, the ion implantation shown in FIG.
As indicated by the mark, boron fluoride (BF2 +) 5 has been ion-implanted, and it is considered that the impurity distribution states of the right a-Si film and the left polysilicon film are substantially the same. Here, if boron ions are implanted, they penetrate through the a-Si film or the polysilicon film, and therefore, boron fluoride having a large size to enter the vicinity of the surface is employed. In addition, As and S
Since b ions do not enter deeply like boron fluoride, they can be employed.
【0027】更にDの工程のアニール工程は、800度
〜1000度程度で、好ましくは900度程度である。
ここでの結果は、予想と違う現象となった。図4の左側
のポリシリコン膜3は、熱処理が加わるために若干グレ
インの径が異なるが、グレインが電子顕微鏡(5000
0倍の倍率)で観察された。しかし図4の右側のa−S
iは、電子顕微鏡(50000倍の倍率)で観察して
も、グレインがあるのかどうか判断できず平坦な膜であ
った。熱処理が加わっているのでa−Siのままとは考
えずらく、つまり二桁または一桁のÅオーダーでポリシ
リコン膜が生成されているか、また実質見ている部分が
単結晶であり、非常にグレインの大きな膜であるかのど
ちからであると判断できる。またグレインバンダリーも
観察できず、前者であればグレインバンダリーは非常に
幅の狭い小さいものが細かく分散されていると考えら
れ、後者であれば、グレインが大きく抵抗体の殆どを1
つのグレインで占め、実質グレインバンダリーが無いと
判断できる。Further, the annealing step in the step D is about 800 to 1000 degrees, preferably about 900 degrees.
The result here was a different phenomenon than expected. Although the grain size of the polysilicon film 3 on the left side of FIG. 4 is slightly different due to the heat treatment, the grain is formed by an electron microscope (5000).
(0x magnification). However, aS on the right side of FIG.
i was a flat film because it was not possible to determine whether there was any grain even when observed with an electron microscope (magnification of 50,000 times). Since the heat treatment has been applied, it is difficult to imagine that the polysilicon film remains as a-Si. That is, the polysilicon film is generated in the order of two digits or one digit, and the part that is substantially observed is a single crystal. It can be determined that the film is from a film having a large grain. In addition, no grain boundary can be observed. In the former case, it is considered that the grain boundary is very narrow and small ones are finely dispersed, and in the latter case, the grain is large and almost all of the resistor is 1%.
It can be determined that there is no real grain boundary in one grain.
【0028】概略、アニール後の膜は、高温領域で、5
00Å程度のグレインが存在しており、表面が荒れてい
るが、低温領域では、表面は高温領域よりも遙かに平坦
な面となっている。つまり、高温領域のポリシリコン膜
をエッチングすると、グレインバンダリーの方がエッチ
ングスピードが早いため、電子顕微鏡で観察すると、表
面が凸凹となって見える。また低温領域のa−Si膜表
面は、殆ど平坦である。これは、高温領域のポリシリコ
ン膜よりも更に細かく多結晶状態に成っていれば、グレ
インが選択エッチングされても実質平坦と見えるし、グ
レインの大きなものが1つか2つで抵抗体となっていれ
ば、グレインバンダリーはポリシリコンと比べ殆ど存在
しないため、エッチングしても、平坦であり、形の整っ
たきれいなパターンを形成できる。ここでエッチングは
異方性ドライエッチングである。In general, the film after annealing is 5 ° C. in a high temperature region.
Grains of about 00 ° exist and the surface is rough, but the surface is much flatter in the low temperature region than in the high temperature region. In other words, when the polysilicon film in the high temperature region is etched, the grain boundary has a higher etching speed, so that the surface looks uneven when observed with an electron microscope. Further, the surface of the a-Si film in the low temperature region is almost flat. This is because if the polycrystalline state is finer than the polysilicon film in the high-temperature region, even if the grains are selectively etched, it looks substantially flat, and one or two grains having a large grain form a resistor. Then, since the grain boundary is almost non-existent in comparison with polysilicon, even if it is etched, it is possible to form a flat, well-shaped and beautiful pattern. Here, the etching is anisotropic dry etching.
【0029】つまり本発明の特徴は、LPCVD装置内
に設けられたウェハに、低温領域でシランガスを流して
a−Si膜を形成し、これに熱処理を加えながら不純物
を拡散させ、この膜を抵抗体としてまたコンデンサの電
極として活用することである。この膜は、前述したよう
にシート抵抗のバラツキが少なく、しかも表面状態が実
質a−Siと区別付かない程の平坦な膜になるため、所
定の形状にエッチングしても表面に凸凹のない精度の高
いエッチング加工ができる。従ってシート抵抗のバラツ
キが少ないこと、形状が正確にエッチングできることの
2点により、抵抗体の抵抗値のバラツキは、格段に減少
する。また図5に示すように、低温領域におけるシート
抵抗の値を下げることができ、より電極に近い材料とし
て活用することができる。That is, the feature of the present invention is that an a-Si film is formed on a wafer provided in an LPCVD apparatus by flowing a silane gas in a low temperature region, and impurities are diffused while heat treatment is performed on the a-Si film. It is to be used as a body and as an electrode of a capacitor. As described above, this film has a small variation in sheet resistance and is a flat film whose surface state is substantially indistinguishable from a-Si. High etching process. Therefore, the variation of the resistance value of the resistor is remarkably reduced due to the two points that the variation of the sheet resistance is small and that the shape can be accurately etched. Further, as shown in FIG. 5, the value of the sheet resistance in the low temperature region can be reduced, and it can be used as a material closer to the electrode.
【0030】また、誘電体層として、シリコン窒化膜を
採用し、このシリコン窒化膜の形成後、非酸化雰囲気で
直ちにアモルファスシリコン層を形成すれば、シリコン
窒化膜表面が色々な雰囲気に晒されず、しかも高温度が
加わらず約100度程度下げることができるので、その
分欠陥や酸化膜の誘発のない良質な膜を最後まで維持さ
せる事ができる。If a silicon nitride film is adopted as the dielectric layer and an amorphous silicon layer is formed immediately in a non-oxidizing atmosphere after the formation of the silicon nitride film, the surface of the silicon nitride film is not exposed to various atmospheres. In addition, since the temperature can be lowered by about 100 degrees without the application of a high temperature, a high-quality film free of defects and oxide films can be maintained to the end.
【0031】更には、絶縁層の上にアモルファスシリコ
ン層を形成し、前記アモルファスシリコン層に不純物を
導入した後、表面粗度を実質維持しながら熱処理により
前記不純物を拡散し、前記シリコン層をコンデンサの下
層電極として活用すると、前述したようにアモルファス
シリコンは、ポリシリコンよりもシート抵抗値を下げら
れるため、ベースやエミッタの不純物導入工程を兼用し
ても、よりその抵抗値を下げることができる。また表面
の粗度が良いため、この上に形成するシリコン窒化膜の
膜質を向上させることができる。しかもこの良質の膜の
上にポリシリコンを載せれば、更にポリシリコンの膜質
を改善することができる。Furthermore, after forming an amorphous silicon layer on the insulating layer, introducing impurities into the amorphous silicon layer, the impurities are diffused by heat treatment while substantially maintaining the surface roughness, and the silicon layer is formed as a capacitor. When used as a lower layer electrode, as described above, amorphous silicon can lower the sheet resistance value compared to polysilicon, so that the resistance value can be further reduced even if the step of introducing impurities into the base and the emitter is also used. In addition, since the surface has good roughness, the quality of the silicon nitride film formed thereon can be improved. Moreover, if polysilicon is placed on this high quality film, the film quality of polysilicon can be further improved.
【0032】また図7に示すように、下地によりバラツ
キが大きく変化し、下地にシリコン窒化膜を採用するこ
とで抵抗値のバラツキを抑えることができる。図7の線
幅が10から50μm程度の範囲に於いて、高抵抗は、
8%のバラツキが5%に低下している。また低抵抗で
は、5%が2%以下になっている。このシリコン窒化膜
は、膜質自体が密でフラットな表面となるため、この上
のシリコン膜が良好に付けられるのだと考えられる。As shown in FIG. 7, the variation greatly varies depending on the base, and the use of a silicon nitride film as the base can suppress the variation in the resistance value. When the line width of FIG. 7 is in the range of about 10 to 50 μm, the high resistance is
The variation of 8% is reduced to 5%. In the case of low resistance, 5% is 2% or less. Since the silicon nitride film itself has a dense and flat surface, it is considered that the silicon film thereon can be satisfactorily applied.
【0033】以上説明した理由により、下地としてシリ
コン窒化膜を用い、その上にシリコン層を形成し、抵抗
体やコンデンサの下層電極として活用した半導体集積回
路を図1に示す。半導体層10の上には絶縁膜11が形
成されている。この絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、
BIPで用いる厚い酸化膜やMOSやBi−CMOSで
用いるLOCOS酸化膜である。この絶縁膜の一部に
は、下地膜としてシリコン窒化膜12が設けられてい
る。ここでシリコン窒化膜は、抵抗体とコンデンサが一
緒に載せられた連続の膜でも良いし、別々に分離されて
いても良い。しかしシリコン窒化膜は、熱膨張率の違い
から歪みを与えるため、その厚みおよび面積はできるだ
け小さい方が好ましい。そのため、シリコン窒化膜の膜
厚が1000Åを越えるようであればそれぞれが載置で
きる最小限の面積で分離した方がよい。また厚みが20
0から600Å程度であれば、歪みも少なく連続であっ
ても良い。FIG. 1 shows a semiconductor integrated circuit in which a silicon nitride film is used as a base and a silicon layer is formed thereon for use as a lower electrode of a resistor or a capacitor for the reasons described above. An insulating film 11 is formed on the semiconductor layer 10. This insulating film is a silicon oxide film,
A thick oxide film used in BIP and a LOCOS oxide film used in MOS and Bi-CMOS. A silicon nitride film 12 is provided as a base film on a part of the insulating film. Here, the silicon nitride film may be a continuous film in which a resistor and a capacitor are mounted together, or may be separated separately. However, since the silicon nitride film gives distortion due to the difference in the coefficient of thermal expansion, it is preferable that the thickness and the area be as small as possible. Therefore, if the thickness of the silicon nitride film exceeds 1000 °, it is better to separate the silicon nitride films with the minimum area where they can be mounted. In addition, the thickness is 20
If the angle is about 0 to 600 °, distortion may be small and continuous.
【0034】この下地膜12の上には、前述した方法に
よりシリコン膜13、14が設けられている。シリコン
膜13は、下層の電極として活用するため、高濃度に不
純物がドープされている。またシリコン膜14は、所定
の抵抗値を実現するために、やや低めにドープされてい
る。シリコン膜13、14の表面には酸化膜15が設け
られており、サイドウォールも形成され、前記シリコン
膜13、14を覆うように第2層目の比較的厚いシリコ
ン酸化膜16が設けられ、下層電極13のコンタクト
孔、誘電体層17の形成領域である開口部、抵抗体の電
極18、19のコンタクト孔が開けられている。誘電体
層の形成領域には、シリコン窒化膜17とシリコン膜2
0が設けられている。更に電極21、22、18、19
が設けられている。ここでシリコン膜20も、前述した
方法により形成されているが、ポリシリコン膜であって
も良い。The silicon films 13 and 14 are provided on the base film 12 by the above-described method. The silicon film 13 is heavily doped with impurities to be used as a lower electrode. In addition, the silicon film 14 is slightly doped to achieve a predetermined resistance value. An oxide film 15 is provided on the surfaces of the silicon films 13 and 14, a sidewall is also formed, and a second relatively thick silicon oxide film 16 is provided so as to cover the silicon films 13 and 14. A contact hole of the lower electrode 13, an opening serving as a region for forming the dielectric layer 17, and contact holes of the electrodes 18 and 19 of the resistor are formed. The silicon nitride film 17 and the silicon film 2 are formed in the region where the dielectric layer is formed.
0 is provided. Further, the electrodes 21, 22, 18, 19
Is provided. Here, the silicon film 20 is also formed by the method described above, but may be a polysilicon film.
【0035】次に半導体集積回路の製造方法を説明して
ゆく。図8から図15の全ての図面は、左からN型MO
S、NPNトランジスタ、コンデンサおよび抵抗体が形
成されるように図示されている。まずP型の半導体基板
70には、予定のP+型の埋込み層71、N+型の埋込
み層72およびP+型の下側分離領域73の不純物がド
ープされ、この上にN型のエピタキシャル層74が積層
される。そしてこれらの不純物は、この積層時または別
途加えられる熱処理によりエピタキシャル層74の上方
に拡散される。更にエピタキシャル層74を酸化して、
数千Åのシリコン酸化膜75を成長させる。この膜75
は、以後のイオン注入用のマスクとして活用される。こ
のシリコン酸化膜75には、予定のN型MOSのP+型
ウェル76および予定の上側の分離領域77に対応する
部分が開口されており、この開口部にはウェル76に必
要な濃度でボロンイオンが注入されている。更に、分離
領域77に対応する部分が開口するようにレジスト78
が覆われ、再度ボロンが分離領域77にイオン注入され
ている。(図8参照) 続いて、下側の分離領域73と上側の分離領域77が重
畳するように熱拡散が行われ、前記酸化膜75を取り除
いている。以下LOCOS酸化膜の形成であり、そのた
め500Å程度の酸化膜79が生成される。更に予定の
LOCOS酸化膜80の形成領域を除いた部分に耐酸化
膜であるシリコン窒化膜81が付着される。(図9参
照) 続いてLOCOS酸化が行われる。約1000度の熱酸
化により、約7000Åから10000Å程度の厚みの
LOCOS酸化膜80が生成される。この後酸化膜79
が取り除かれ、再度薄い酸化膜(ゲート絶縁膜82)が
500Å程度生成される。Next, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit will be described. 8 to 15 are N-type MOs from the left.
S, NPN transistors, capacitors and resistors are shown as being formed. First, a P-type semiconductor substrate 70 is doped with impurities of a predetermined P + -type buried layer 71, an N + -type buried layer 72, and a P + -type lower isolation region 73, on which an N-type epitaxial layer 74 is formed. It is laminated. These impurities are diffused above the epitaxial layer 74 by the heat treatment during the lamination or separately. Further oxidizing the epitaxial layer 74,
Thousands of silicon oxide films 75 are grown. This film 75
Is used as a mask for subsequent ion implantation. In the silicon oxide film 75, a portion corresponding to the planned P + type well 76 of the N-type MOS and the planned upper isolation region 77 is formed. Boron ion is formed in the opening at a concentration required for the well 76. Has been injected. Further, the resist 78 is opened so that a portion corresponding to the isolation region 77 is opened.
And boron is ion-implanted into the isolation region 77 again. (See FIG. 8) Subsequently, thermal diffusion is performed so that the lower isolation region 73 and the upper isolation region 77 overlap each other, and the oxide film 75 is removed. The following is the formation of a LOCOS oxide film, and thus an oxide film 79 of about 500 ° is generated. Further, a silicon nitride film 81, which is an anti-oxidation film, is attached to a portion excluding a region where the planned LOCOS oxide film 80 is to be formed. (Refer to FIG. 9) Subsequently, LOCOS oxidation is performed. LOCOS oxide film 80 having a thickness of about 7000 to 10,000 degrees is generated by thermal oxidation at about 1000 degrees. After this, the oxide film 79
Is removed, and a thin oxide film (gate insulating film 82) is again formed at about 500 °.
【0036】続いて全面に下地となるシリコン窒化膜8
3が約400Åで被着され、好ましくはコンデンサと抵
抗体の被着領域にのみ残るようにパターニングされる。
続いて抵抗体用の膜が形成される。ここではこの抵抗体
膜もa−Siで形成されている。前記工程まで形成され
たウェハが、ウェハボードに載せられ、LPCVD装置
に装着される。この装置からは、a−Si形成用のガス
(ここでは100%シランガスであるが、この限りでは
ない)が流され、成膜温度520度〜580度、好まし
くは540度から560度程度の成膜温度でa−Si8
4がウェハ全面に形成される。このウェハには、前記C
の工程のように、BF2がイオン注入で導入され、N2
雰囲気、約900度でアニールされてから、抵抗体とし
ての形状にパターニングされる。(図10参照) 前述したように、従来のポリシリコンとは異なり、シー
ト抵抗も低く、且つグレインが判らないほど膜表面の凸
凹が少ないため、これをエッチングしても表面粗度が小
さく、きれいな形状でパターニングでき、抵抗値のバラ
ツキを格段に抑制できる特徴を有する。しかも下地がシ
リコン窒化膜であるために更に膜特性は向上している。Subsequently, an underlying silicon nitride film 8 is formed on the entire surface.
3 is deposited at about 400 DEG and is preferably patterned so as to remain only in the area where the capacitors and resistors are applied.
Subsequently, a film for the resistor is formed. Here, this resistor film is also formed of a-Si. The wafer formed up to the above process is mounted on a wafer board and mounted on an LPCVD apparatus. A gas for forming a-Si (100% silane gas in this case, but not limited thereto) is flowed from this apparatus, and a film forming temperature of 520 to 580 degrees, preferably about 540 to 560 degrees is formed. A-Si8 at film temperature
4 is formed on the entire surface of the wafer. This wafer contains the C
BF2 is introduced by ion implantation and N2
After being annealed in an atmosphere at about 900 degrees, it is patterned into a shape as a resistor. (Refer to FIG. 10) As described above, unlike conventional polysilicon, the sheet resistance is low, and the surface roughness of the film is so small that no grain can be recognized. It has the feature that it can be patterned in a shape and the variation of the resistance value can be remarkably suppressed. In addition, the film characteristics are further improved because the underlayer is a silicon nitride film.
【0037】続いて、若干酸化してゲート絶縁膜82を
更に成長させた後、全面にゲート電極用のシリコン膜を
a−Siが形成されるようにLPCVD法で形成し、P
OCl3を使い、a−Siに不純物を付け、更に熱処理
により拡散させる。その後、ゲート、ゲートラインおよ
びコンデンサの下層電極85の形状にパターニングし、
酸化させて酸化膜86を生成させる。(図11参照) 続いてNMOSのソース−ドレイン部が露出されたホト
レジよりなるマスクを使い、Pイオンをイオン注入し、
ゲート87のサイドウォール88付けのために、150
0Å程度の酸化膜を全面に付け、エッチバックしてサイ
ドウォール88を形成する。以下の熱処理により低濃度
のソース89、ドレイン90が形成されている。(図1
2参照) 続いて、NPNトランジスタのベース領域91が露出す
るようにホトレジストを付着し、ベース91の不純物で
あるボロンイオンを注入する。更にNMOSのソースド
レイン領域、トランジスタのエミッタ、コレクタコンタ
クトの領域が露出したホトレジスト92を被覆し、As
をイオン注入する。(図13参照) 続いて熱処理を経てトランジスタのベースコンタクトに
対応する領域が開口されたレジストをマスクとして、ボ
ロンをイオン注入し、レジストの除去後、全面にBPS
G膜93を成膜する。この頃には、高濃度のソース9
4,ドレイン95、エミッタ領域96、ベースコンタク
ト領域97、コレクタコンタクト領域98が熱拡散さ
れ、形成されている。そしてコンデンサの誘電体形成領
域に対応する膜93をエッチングし、ここにシリコン窒
化膜99、a−Si膜100を形成する。その後、コン
タクトを開口する。(図14参照) 最後に図15のように、このコンタクト孔に電極を形成
する。実際は、この上にパッシベーション膜等が積層さ
れ、ICチップが完成するが、説明は省略する。Subsequently, after slightly oxidizing and further growing the gate insulating film 82, a silicon film for a gate electrode is formed on the entire surface by LPCVD so that a-Si is formed.
Impurities are added to a-Si using OCl3, and further diffused by heat treatment. After that, the gate, the gate line and the capacitor are patterned into the shape of the lower electrode 85,
Oxidation forms oxide film 86. (See FIG. 11) Subsequently, P ions are ion-implanted using a mask made of a photoresist with the source-drain portions of the NMOS exposed.
In order to attach the sidewall 88 of the gate 87, 150
An oxide film of about 0 ° is formed on the entire surface and etched back to form a sidewall 88. A low concentration source 89 and drain 90 are formed by the following heat treatment. (Figure 1
Subsequently, a photoresist is attached so that the base region 91 of the NPN transistor is exposed, and boron ions as impurities of the base 91 are implanted. Further, a photoresist 92 exposing the source / drain region of the NMOS, the emitter and the collector contact of the transistor is covered, and As
Is ion-implanted. Subsequently, boron is ion-implanted using a resist in which a region corresponding to the base contact of the transistor is opened through a heat treatment as a mask, and after removing the resist, BPS is applied to the entire surface.
A G film 93 is formed. By this time, high concentration source 9
4, a drain 95, an emitter region 96, a base contact region 97, and a collector contact region 98 are formed by thermal diffusion. Then, the film 93 corresponding to the dielectric formation region of the capacitor is etched, and a silicon nitride film 99 and an a-Si film 100 are formed thereon. After that, the contact is opened. (See FIG. 14) Finally, as shown in FIG. 15, an electrode is formed in this contact hole. Actually, a passivation film or the like is laminated thereon to complete the IC chip, but the description is omitted.
【0038】コンデンサの下層電極85、上層電極10
0は、前述したように低温領域で全面にa−Siを形成
し、その後、不純物をドープした後、a−Siの表面粗
度を維持しながら拡散も兼ねたアニーリングを行う。図
5にも示したように、シート抵抗値を下げることができ
るので、より電極としての機能を高めることができる。
またゲート電極の不純物の導入工程、また拡散領域への
不純物導入工程を利用して濃度を高めているが、不純物
濃度は予め決められている。従ってこの予め決められて
いる濃度でも、シート抵抗は、従来のポリシリコン膜を
形成するよりもその抵抗値を下げることができ、電極と
しての機能を高めることができる。またコンデンサは、
特性としてQを測定する。このQは、コンデンサに発生
する抵抗分で、そのQの値を下げるが、抵抗値が下がる
分Qの特性を高めることができる。The lower electrode 85 and the upper electrode 10 of the capacitor
In the case of No. 0, as described above, a-Si is formed on the entire surface in the low temperature region, and then, after doping with impurities, annealing is performed while also performing diffusion while maintaining the surface roughness of a-Si. As shown in FIG. 5, since the sheet resistance can be reduced, the function as an electrode can be further enhanced.
Further, the concentration is increased by using a step of introducing an impurity into the gate electrode and a step of introducing an impurity into the diffusion region, but the impurity concentration is predetermined. Therefore, even at this predetermined concentration, the sheet resistance can be lower than that of the conventional polysilicon film, and the function as an electrode can be enhanced. The capacitor is
Q is measured as a characteristic. The Q is a resistance generated in the capacitor, and the value of the Q is reduced. However, the characteristic of the Q can be enhanced by the reduction in the resistance.
【0039】また下層電極85の膜質は、平坦であるた
めに、この上に形成するシリコン窒化膜99の膜質を向
上させることができ、その結果、この上に載せられるa
−Si98の膜質を更に向上させることができる。しか
も下地の影響により更に向上する。ここで図10、図1
1の工程に於いて、シリコン窒化膜83とシリコン膜8
4,85をLPCVDで連続して成膜し、ゲート電極、
ゲートラインおよび下層電極85の電極郡と抵抗体84
で別々にイオン注入を行い、不純部濃度を制御しても良
い。Further, since the film quality of the lower electrode 85 is flat, the film quality of the silicon nitride film 99 formed thereon can be improved. As a result, a
-The film quality of Si98 can be further improved. In addition, it is further improved by the influence of the base. Here, FIG. 10, FIG.
In step 1, the silicon nitride film 83 and the silicon film 8
4,85 are continuously formed by LPCVD, and a gate electrode,
Gate line and electrode group of lower layer electrode 85 and resistor 84
May be performed separately to control the impurity concentration.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、第1
に、このシリコン窒化膜上に設けられ、アモルファスシ
リコン膜を熱処理して得られるシリコン膜を抵抗体とし
て用いると、シート抵抗のバラツキ、抵抗体の抵抗値の
バラツキが抑制され、歩留まりを向上させることができ
る。As is clear from the above description, the first
In addition, when a silicon film provided on this silicon nitride film and obtained by heat-treating an amorphous silicon film is used as a resistor, variations in sheet resistance and variations in resistance value of the resistor are suppressed, and the yield is improved. Can be.
【0041】第2に、シリコン窒化膜上に設けられ、ア
モルファスシリコン膜を熱処理して得られるシリコン膜
をコンデンサの下層電極として活用することで、電極の
抵抗値をより下げ、かつバラツキを抑制させることがで
きる。しかも下地により更にこれらの特性を向上させる
ことができ、コンデンサの歩留まりを向上させることが
できる。Second, by utilizing the silicon film provided on the silicon nitride film and obtained by heat-treating the amorphous silicon film as the lower electrode of the capacitor, the resistance value of the electrode is further reduced and the variation is suppressed. be able to. In addition, these characteristics can be further improved by the base, and the yield of the capacitor can be improved.
【0042】第3に、誘電体材料の保護膜として前記シ
リコン膜を活用すると、このシリコン膜の成膜温度が低
いため、この成膜に於ける誘電体材料の劣化を抑制でき
る。またシリコン膜は、抵抗値も低く形成できるため、
電極としての機能向上が実現でき、コンデンサの特性を
向上させることができる。第4に、シリコン膜の製造方
法であり、絶縁層上に形成されたシリコン窒化膜上にア
モルファス形成温度でシリコン層を形成し、前記シリコ
ン層に不純物を導入した後、前記シリコン層の表面粗度
を実質維持しながら熱処理して前記不純物を拡散し、こ
の拡散されたシリコン層を抵抗体として活用すると、こ
のシリコン膜の抵抗値を下げることができ、更には下地
がシリコン窒化膜であるため更にバラツキを抑えること
ができる。Third, if the silicon film is used as a protective film for the dielectric material, the film forming temperature of the silicon film is low, so that the deterioration of the dielectric material during the film formation can be suppressed. Also, since the silicon film can be formed with a low resistance value,
The function as an electrode can be improved, and the characteristics of the capacitor can be improved. Fourth, a method of manufacturing a silicon film is to form a silicon layer on a silicon nitride film formed on an insulating layer at an amorphous formation temperature, and to introduce impurities into the silicon layer. When the impurity is diffused by performing a heat treatment while maintaining the temperature substantially, and the diffused silicon layer is used as a resistor, the resistance value of the silicon film can be reduced. Further, since the underlying layer is a silicon nitride film, Further, variation can be suppressed.
【0043】第5に、第4の手段をコンデンサに応用し
たもので、絶縁層上に形成されたシリコン窒化膜上にア
モルファス形成温度でシリコン層を形成し、前記シリコ
ン層に不純物を導入した後、前記シリコン層の表面粗度
を実質維持しながら熱処理して前記不純物を拡散し、こ
の拡散されたシリコン層を前記コンデンサの下層電極と
して活用すると、コンデンサの特性を向上させることが
できる。Fifth, the fourth means is applied to a capacitor, and a silicon layer is formed on a silicon nitride film formed on an insulating layer at an amorphous formation temperature and impurities are introduced into the silicon layer. If the impurity is diffused by heat treatment while substantially maintaining the surface roughness of the silicon layer, and the diffused silicon layer is used as a lower electrode of the capacitor, the characteristics of the capacitor can be improved.
【0044】第6に、このシリコン層をコンデンサの誘
電体であるシリコン窒化膜の保護に活用したものであ
り、ポリシリコンよりも低温度で形成するためその分シ
リコン窒化膜の欠陥誘発を防止でき、コンデンサの誘電
体膜の特性を劣化させることなく維持させることができ
る。Sixth, the silicon layer is used to protect a silicon nitride film which is a dielectric of a capacitor. Since the silicon layer is formed at a lower temperature than polysilicon, it is possible to prevent the silicon nitride film from being induced by defects. In addition, the characteristics of the dielectric film of the capacitor can be maintained without deteriorating.
【図1】本発明の半導体集積回路を説明する断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor integrated circuit of the present invention.
【図2】本発明のa−Siと従来のポリSi膜が付いた
時の状態を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a state where a-Si of the present invention and a conventional poly-Si film are attached.
【図3】図2の2種類の膜にイオン注入をした時の状態
を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state when ions are implanted into two types of films in FIG. 2;
【図4】図3の2種類の膜をアニールしたときの状態を
説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state when the two types of films of FIG. 3 are annealed.
【図5】本発明と従来の抵抗膜のシート抵抗を説明をす
る図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the sheet resistance of the present invention and a conventional resistive film.
【図6】図5のシート抵抗のバラツキを説明する図であ
る。FIG. 6 is a diagram illustrating a variation in sheet resistance in FIG. 5;
【図7】下地をシリコン酸化膜とシリコン窒化膜に分
け、抵抗体の抵抗値のバラツキを調べた図である。FIG. 7 is a diagram in which a base is divided into a silicon oxide film and a silicon nitride film, and variations in resistance values of resistors are examined.
【図8】本発明の製造方法を説明する半導体集積回路の
断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit illustrating a manufacturing method of the present invention.
【図9】本発明の製造方法を説明する半導体集積回路の
断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit illustrating a manufacturing method of the present invention.
【図10】本発明の製造方法を説明する半導体集積回路
の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit illustrating a manufacturing method of the present invention.
【図11】本発明の製造方法を説明する半導体集積回路
の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit illustrating a manufacturing method of the present invention.
【図12】本発明の製造方法を説明する半導体集積回路
の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit illustrating a manufacturing method of the present invention.
【図13】本発明の製造方法を説明する半導体集積回路
の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit illustrating a manufacturing method of the present invention.
【図14】本発明の製造方法を説明する半導体集積回路
の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit illustrating a manufacturing method of the present invention.
【図15】本発明の製造方法を説明する半導体集積回路
の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit illustrating a manufacturing method of the present invention.
【図16】従来の抵抗体を説明する断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a conventional resistor.
Claims (6)
の絶縁膜上に設けられたシリコン窒化膜と、このシリコ
ン窒化膜上に設けられ、アモルファスシリコン膜を熱処
理して得られる所定の抵抗値を有するシリコン膜と、前
記シリコン膜と電気的に接続された一対の電極とを少な
くとも有する事を特徴とする半導体集積回路。1. An insulating film formed on a surface of a semiconductor layer, a silicon nitride film provided on the insulating film, and a predetermined resistor provided on the silicon nitride film and obtained by heat-treating an amorphous silicon film. A semiconductor film having at least a silicon film having a value and a pair of electrodes electrically connected to the silicon film.
の絶縁膜上に設けられたシリコン窒化膜と、このシリコ
ン窒化膜上に設けられ、アモルファスシリコン膜を熱処
理して得られるコンデンサの下層電極となるシリコン膜
と、このシリコン膜上に設けられたコンデンサの誘電体
層となるシリコン窒化膜と、こ誘電体層となるシリコン
窒化膜と電気的に接続されたコンデンサの上層電極と、
前記シリコン膜と電気的に接続された電極とを有する事
を特徴とする半導体集積回路。2. An insulating film formed on a surface of a semiconductor layer, a silicon nitride film provided on the insulating film, and a lower layer of a capacitor provided on the silicon nitride film and obtained by heat-treating an amorphous silicon film. A silicon film serving as an electrode, a silicon nitride film serving as a dielectric layer of the capacitor provided on the silicon film, and an upper electrode of the capacitor electrically connected to the silicon nitride film serving as the dielectric layer;
A semiconductor integrated circuit having an electrode electrically connected to the silicon film.
記上層電極との間には、アモルファスシリコン膜を熱処
理して得られるシリコン膜が設けられている請求項2記
載の半導体集積回路。3. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein a silicon film obtained by heat-treating an amorphous silicon film is provided between the silicon nitride film serving as the dielectric layer and the upper electrode.
シリコン窒化膜上にアモルファス形成温度でシリコン層
を形成し、前記シリコン層に不純物を導入した後、前記
シリコン層の表面粗度を実質維持しながら熱処理して前
記不純物を拡散し、この拡散されたシリコン層を抵抗体
として活用することを特徴とした半導体集積回路の製造
方法。4. A method for forming a silicon layer at an amorphous formation temperature on a silicon nitride film formed on an insulating layer of a semiconductor integrated circuit, introducing impurities into the silicon layer, and then substantially reducing the surface roughness of the silicon layer. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, characterized in that the impurity is diffused by heat treatment while maintaining the impurity, and the diffused silicon layer is used as a resistor.
シリコン窒化膜上にアモルファス形成温度でシリコン層
を形成し、前記シリコン層に不純物を導入した後、前記
シリコン層の表面粗度を実質維持しながら熱処理して前
記不純物を拡散し、この拡散されたシリコン層を前記コ
ンデンサの下層電極としてとして活用する事を特徴とし
た半導体集積回路の製造方法。5. A method for forming a silicon layer at an amorphous formation temperature on a silicon nitride film formed on an insulating layer of a semiconductor integrated circuit, introducing impurities into the silicon layer, and subsequently reducing the surface roughness of the silicon layer. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, characterized in that the impurity is diffused by heat treatment while maintaining the same, and the diffused silicon layer is used as a lower electrode of the capacitor.
窒化膜であり、このシリコン窒化膜の形成後、非酸化雰
囲気で直ちにアモルファスシリコン層を形成する請求項
5記載の半導体集積回路の製造方法。6. The method according to claim 5, wherein the dielectric layer of the capacitor is a silicon nitride film, and the amorphous silicon layer is formed immediately after the formation of the silicon nitride film in a non-oxidizing atmosphere.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2796797A JPH10223842A (en) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | Semiconductor integrated circuit and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2796797A JPH10223842A (en) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | Semiconductor integrated circuit and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10223842A true JPH10223842A (en) | 1998-08-21 |
Family
ID=12235672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2796797A Pending JPH10223842A (en) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | Semiconductor integrated circuit and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10223842A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014209506A (en) * | 2013-04-16 | 2014-11-06 | ローム株式会社 | Semiconductor device, and method of manufacturing the same |
WO2021205879A1 (en) * | 2020-04-08 | 2021-10-14 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
-
1997
- 1997-02-12 JP JP2796797A patent/JPH10223842A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014209506A (en) * | 2013-04-16 | 2014-11-06 | ローム株式会社 | Semiconductor device, and method of manufacturing the same |
WO2021205879A1 (en) * | 2020-04-08 | 2021-10-14 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
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