JPH1050941A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造方法

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JPH1050941A
JPH1050941A JP20254196A JP20254196A JPH1050941A JP H1050941 A JPH1050941 A JP H1050941A JP 20254196 A JP20254196 A JP 20254196A JP 20254196 A JP20254196 A JP 20254196A JP H1050941 A JPH1050941 A JP H1050941A
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JP
Japan
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film
forming
insulating film
electrode
silicon nitride
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Application number
JP20254196A
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English (en)
Inventor
Masashige Aoyama
将茂 青山
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比抵抗の小さいゲート電極とアルミ電極とで
容量素子を形成することにより高特性の容量素子を簡単
な工程で組み込むこと。 【解決手段】 ポリシリコン層/シリサイド膜/TEO
S膜を積層し、その上にシリコン窒化膜を形成する。同
時にパターニングしてゲート電極21と容量素子の下部
電極22を形成する。電気接続が必要な部分のシリコン
窒化膜19とTEOS膜を除去する。層間絶縁膜29を
形成し、コンタクトホール形成と同時に容量素子の開口
部分31も形成する。アルミ材料により電極32を形成
し、同時に容量素子の上部電極32cを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MOS型集積回路
に比較的大容量の容量素子を簡素な工程で組み込むこと
ができる半導体集積回路の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路に組み込む容量素子として最も
簡便な構造はPN接合を用いる構造であるが、得られる
容量値が小さいため、例えば特許公開平成03−691
52号に記載されているように、酸化膜を用いるMOS
型、シリコン窒化膜を用いるMIS型、対向電極として
両方とも電極配線材料を用いるMIM型の構成が考えら
れている。
【0003】MOS及びMIS型の構成は、図7(A)
に示すように、N+拡散層1を下部電極としてその上に
シリコン窒化膜2を形成し、その上に上部電極3を形成
した構成である。MIM型の構成は、図7(B)に示す
ように、電極配線層の一部を下部電極4としその上にシ
リコン窒化膜5を形成し、更にその上に電極配線層にて
上部電極6を形成したものである。
【0004】これらの容量素子は、たとえばスイッチト
キャパシタフィルタ回路用として、マイコン、ロジック
等のデジタルLSIにも組み込みたい要求が強い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ますま
す複雑化・高集積化するLSIプロセスの中でこのよう
な容量素子を組み込むことは、プロセスを更に複雑化す
るという欠点がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
の課題に鑑み成されたもので、ゲート電極材料を形成す
る材料を堆積し、その上に容量素子の誘電体薄膜材料を
形成する工程と、前記ゲート電極材料と前記誘電体薄膜
薄膜材料をパターニングしてゲート電極と前記容量素子
の下部電極を形成する工程と、前記容量素子の誘電体薄
膜の一部を開口する工程と、層間絶縁膜を形成し、コン
タクトホール及び前記容量素子の誘電体薄膜の表面を露
出する開口を形成する工程と、第1層目の電極配線を形
成し、同時に前記容量素子の上部電極を形成する工程と
を具備することにより、工程を簡略化し且つ高特性の容
量素子を形成するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態を図
面を参照しながら詳細に説明する。先ず図1(A)を参
照して、不純物濃度が1E15程度のP型の単結晶シリ
コン基板11を準備する。基板11表面を初期酸化して
酸化膜を形成し、その上にホトレジスト膜を塗布し、露
光、現像によりレジストマスクを形成する。その上から
リンをイオン注入する。同様にレジストマスクを形成
し、ボロンをイオン注入する。イオン注入した不純物を
熱拡散することにより、基板11の表面にN型のウェル
領域12とP型のウェル領域13を形成する。
【0008】図1(B)を参照して、表面を清浄化して
から膜厚数百オングストロームの酸化膜を形成し、その
上にCVD法によりシリコン窒化膜を堆積する。これを
パターニングして耐酸化膜40を形成する。チャンネル
ストップ領域の形成などを行った後、基板11全体を数
時間熱酸化することにより素子分離用のLOCOS酸化
膜14を形成する。
【0009】図2(A)を参照して、耐酸化膜を除去
し、LOCOS酸化膜14で囲まれた素子領域表面の酸
化膜を除去し、その表面を再度酸化して清浄な膜厚15
0Å程度のゲート酸化膜15を形成する。その上にCV
D法により連続的にポリシリコン、タングステンやチタ
ンなどの高融点金属、TEOS酸化膜を順次堆積し、6
00〜700℃の熱処理によりポリシリコンと金属とを
反応させてシリサイド膜とし、ゲート電極15としてポ
リシリコン膜16/シリサイド膜17/TEOS膜18
の3層構造を得る。膜厚は順に、1000Å、1000
Å、200Å程度である。シリサイドはタングステン、
チタンなどの高融点金属である。
【0010】更にCVD法によりTEOS膜18の上に
膜厚400Å程度のシリコン窒化膜19を形成する。図
2(B)を参照して、シリコン窒化膜19の上にレジス
トマスク20を形成し、シリコン窒化膜19、TEOS
膜18、シリサイド膜17、およびポリシリコン層16
を順にエッチングする。このエッチングは同一異方性ド
ライエッチング装置内でのガスの切替により処理が可能
であり、シリコン窒化膜19除去用のCF4ガス系の雰
囲気、次いでTEOS膜18除去用のCHF3ガス系の
雰囲気、シリサイド膜17除去用のCl2ガス系の雰囲
気、そしてポリシリコン層16除去用のCl2ガス系の
雰囲気に順次切り替えることでパターニングできる。こ
れで素子領域上にはゲート電極21を、容量素子形成部
分には下部電極22を、LOCOS酸化膜上にはポリシ
リコン配線23を各々形成する。
【0011】図3(A)を参照して、反対導電型の素子
をレジストマスクで被覆し、ゲート電極をマスクとして
リンをイオン注入することによりNチャンネルMOSの
N−ソース・ドレイン領域24を、レジストマスクを変
更して同じくボロンをイオン注入することによりPチャ
ンネルMOSのP+ソース・ドレイン領域25を形成す
る。
【0012】図3(B)を参照して、ゲート電極21を
被覆するように全面にCVD法によりNSG膜を堆積
し、これを異方性で全面エッチバックすることによりゲ
ート電極21の両脇にスペーサ26を形成する。容量素
子の下部電極22とポリシリコン配線23の両脇にも同
様にしてスペーサ26が形成される。図4(A)を参照
して、PチャンネルMOSの領域をレジストマスクで被
覆し、スペーサ26をマスクとしてリンをイオン注入す
ることによりNチャンネルMOSのN+ソース・ドレイ
ン領域27を形成する。
【0013】図4(B)を参照して、全体にイオン注入
した不純物を活性化させるための熱処理を与えた後、基
板条にレジストマスク28を形成し、容量素子の下部電
極22の表面の一部を開口する。必要に応じてポリシリ
コン配線23の表面も開口する。そして下部電極22表
面のシリコン窒化膜19とTEOS膜18を順にエッチ
ングしてシリサイド膜17を露出する。
【0014】図5(A)を参照して、レジストマスク2
8を除去し、全面にNSG膜とBPSG膜を順にCVD
堆積して層間絶縁膜29を形成する。全体を熱処理して
BPSG膜のフロー処理を行い、層間絶縁膜29表面を
平坦化する。図5(B)を参照して、層間絶縁膜29の
上にレジストマスク30を形成し、層間絶縁膜28を開
口してコンタクトホールを形成する。この時下部電極2
2上のシリコン窒化膜19の大部分を露出するような開
口部31も形成する。
【0015】図6を参照して、レジストマスク30を除
去し、アルミシリコンのスパッタ堆積とパターニングに
より各電極32を形成する。ポリシリコン配線23表面
では電極32aが先の工程で形成したの開口部分を通し
てシリコン窒化膜19とTEOS膜18下のシリサイド
膜17にコンタクトすることで電気接続を得る。容量素
子部分では、開口31を被覆する電極32bが上部電極
となり、その下のシリコン窒化膜19とTEOS膜18
の両方が誘電体薄膜となる。また、電極32cは先の工
程で形成したの開口部分を通してシリコン窒化膜19と
TEOS膜18下のシリサイド膜17にコンタクトする
ことで下部電極22との電気接続を得る。
【0016】上記の本発明によれば、ゲート電極21の
形成と同時に容量素子の下部電極22を、アルミ電極3
2の形成と同時に上部電極32cを形成するので、工程
を簡素化することができる。また、下部電極22として
シリサイド膜17を、上部電極32bとしてアルミ配線
材料を用いることができるので、容量素子の直列抵抗を
極めて小さくすることが可能である。
【0017】さらに、ゲート電極21の上にもシリコン
窒化膜19を残しておくことにより、スペーサ26形成
時の全面エッチバック時からその下のTEOS膜18を
保護することができる。全面エッチバックでTEOS膜
18が削られないので、膜厚を厚くする必要が無く、例
えば数百オングストロームと薄くできる。容量素子にお
いては、シリコン窒化膜19とTEOS膜18との両方
が誘電体膜となるり、TEOS膜18はシリコン窒化膜
19に比べて誘電率が半分しか無いので、TEOS膜1
8を薄くすることにより、容量素子の単位面積当たりの
容量値を大きくすることができる。
【0018】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によれば、
ポリサイド構造のポリシリコン層を下部電極22、アル
ミ電極を上部電極32cとして構成するので、工程を簡
素かできる利点を有する。また、ポリシリコン層を用い
る場合に比べて素材の比抵抗が小さい材料を用いること
ができるので、容量素子の直列抵抗を大幅に減じること
ができる利点を有する。
【0019】さらに、誘電体膜の一部にTEOS膜18
を用いるものの、その膜厚を極めて薄くできるので、単
位面積当たりの容量値が大きな素子を組み込むことが可
能である利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための断面図である。
【図2】本発明を説明するための断面図である。
【図3】本発明を説明するための断面図である。
【図4】本発明を説明するための断面図である。
【図5】本発明を説明するための断面図である。
【図6】本発明を説明するための断面図である。
【図7】従来例を説明するための断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体層の表面を選択酸化し
    てLOCOS絶縁膜を形成する工程と、 前記LOCOS酸化膜で囲まれた前記一導電型の半導体
    層の表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の上に、多結晶シリコン層を形成する
    工程と、 前記多結晶シリコン層の上にシリコン窒化膜を形成する
    工程と、 前記シリコン窒化膜と前記多結晶シリコン層をパターニ
    ングして前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を、前記LO
    COS絶縁膜上に容量素子の下部電極と誘電体薄膜を形
    成する工程と、 イオン注入により前記シリコン窒化膜で被覆されたゲー
    ト電極をマスクとして前記一導電型半導体層の表面に逆
    導電型の低濃度ソース・ドレイン領域を形成する工程
    と、 絶縁膜を堆積し、これをエッチバックすることで前記シ
    リコン窒化膜で被覆されたゲート電極の脇にスペーサを
    形成する工程と、 前記スペーサをマスクとしてイオン注入により高濃度ソ
    ース・ドレイン領域を形成する工程と、 前記容量素子の誘電体薄膜の一部を除去する工程と、 層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜に素子間接続用のコンタクトホールおよ
    び前記容量素子の誘電体薄膜の表面を露出する開口部を
    形成する工程と、 金属材料を堆積して前記容量素子の上部電極と各素子の
    接続電極を形成する工程と、を具備することを特徴とす
    る半導体集積回路の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記ゲート電極が、多結晶シリコン、シ
    リサイド膜、およびTEOS膜の積層構造を具備し、且
    つ前記TEOS膜と前記シリコン窒化膜の積層構造を誘
    電体薄膜とすることを特徴とする請求項1記載の半導体
    集積回路の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100317128B1 (ko) * 1999-11-30 2001-12-24 오길록 전계 효과 트랜지스터 및 그 제조 방법
US6531746B2 (en) 1999-11-30 2003-03-11 Nec Corporation Semiconductor device with high-speed switching circuit implemented by MIS transistors and process for fabrication thereof
US6808973B2 (en) 2002-01-31 2004-10-26 Renesas Technology Corp. Manufacturing method of semiconductor device
JP2009290027A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Rohm Co Ltd 半導体装置およびその製造方法、および光変調装置およびその製造方法

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