JPH11145404A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH11145404A
JPH11145404A JP32706897A JP32706897A JPH11145404A JP H11145404 A JPH11145404 A JP H11145404A JP 32706897 A JP32706897 A JP 32706897A JP 32706897 A JP32706897 A JP 32706897A JP H11145404 A JPH11145404 A JP H11145404A
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resistance
polysilicon layer
oxide film
film
resistance element
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JP32706897A
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Susumu Inoue
晋 井上
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 半導体装置における抵抗値の異なる複数の抵
抗素子の形成工程で、MOSFETの不純物拡散層への
イオン注入工程の利用により、工数を増加させずに効率
よく素子の抵抗値制御できる半導体装置とその製造方法
を提供する。 【解決手段】 半導体基板1上に素子分離用LOCOS
2とnMOSFET100、及びLOCOS2上に抵抗
値の異なる第1と第2の抵抗素子RH,RLが形成され
る。各抵抗素子はドープドポリSi層3a,3bと該層
表面に形成されたSiO,SiN,SiOからなる
ONO積層膜13a,13bを有する第1抵抗素子RH
はONO積層膜13aを介してnイオンが注入される
と、ONO積層膜中の窒化膜のN原子が第1ポリSi層
3aにノックオンされてシート抵抗が増大するが、第2
抵抗素子RLはマスクにより不純物が注入されないた
め、第1抵抗素子が第2抵抗素子より抵抗値が高くな
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、MOSFETを含
む半導体装置およびその製造方法に関するものであり、
特に、複数の抵抗素子およびキャパシタを含む半導体装
置およびその製造方法に関する。
【0002】
【背景技術】近年、電子機器の発展に伴い、半導体装置
においては、特定用途向けのIC,LSI、すなわちA
SIC(Application Specific
IC)の開発が活発に進められている。このような半導
体装置においては、小型化,多機能型が急激に進んでお
り、ASICの高性能化,高集積化が期待されている。
【0003】ASICは種々の回路機能ブロックに分割
されており、チップの高集積化とともに、回路の多様化
が要求される。このため、前記回路を構成する抵抗素子
やキャパシタに対しても、各々抵抗値および容量値の多
様化が求められている。
【0004】抵抗素子を形成する技術として、たとえ
ば、特開昭61−242058号公報には、フィールド
酸化膜表面に形成されたポリシリコン層中に、不純物を
イオン注入によってドープして、ポリシリコン抵抗を形
成する技術が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、抵抗
値の異なる複数の抵抗素子を有する半導体装置におい
て、前記抵抗素子における抵抗値の制御を、例えばMO
SFETの不純物拡散層のイオン注入工程を利用するこ
とにより、工数を増加させることなく2種類以上の抵抗
値を有する抵抗素子を有する半導体装置およびその製造
方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項6に係る半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に形成された素子分離用
酸化膜上に、不純物を含むポリシリコン層を形成した後
パターニングを行って、複数のポリシリコン層を形成
し、次いで、該ポリシリコン層の各表面に、少なくとも
シリコン酸化膜および窒化膜を含む積層膜を形成して、
複数の抵抗素子を形成する工程と、第1の抵抗素子に
は、前記積層膜を介してさらに不純物がイオン注入さ
れ、かつ、第2の抵抗素子には、マスクによって不純物
がイオン注入されない工程と、を含み、前記第1の抵抗
素子は前記第2の抵抗素子より高い抵抗値を有する。
【0007】この製造方法においては、不純物を含むポ
リシリコン層(ドープドポリシリコン層)上に、シリコ
ン酸化膜および窒化膜を含む積層膜(以下、これを「O
N積層膜」という)を形成してなる複数の抵抗素子のう
ち、少なくともひとつの抵抗素子については、前記ON
積層膜を介してさらに不純物をイオン注入することによ
り第1の抵抗素子が形成される。一方、それ以外の抵抗
素子については、マスクによって不純物がドープドポリ
シリコン層にイオン注入されないようにすることによ
り、第2の抵抗素子が形成される。
【0008】このように形成された抵抗素子において
は、前記第1の抵抗素子は前記第2の抵抗素子より高い
抵抗値を有する。ON積層膜を介して不純物がイオン注
入された抵抗素子がそうでない抵抗素子より高い抵抗値
を有する理由は、イオン注入によってON積層膜を構成
する窒化膜中のN+がドープドポリシリコン層にノック
オンされることにより、ドープドポリシリコン層の抵抗
値が上昇することによると考えられる。
【0009】このように、本発明によれば、ON積層膜
を介するイオン注入の有無によって抵抗値の異なる抵抗
素子を簡易な方法で製造することができる。
【0010】そして、前記ON積層膜を介する不純物の
イオン注入工程は、MOSFETのソース領域およびド
レイン領域を構成する不純物拡散層を形成するためのイ
オン注入工程と同時に行われることが望ましい。この不
純物拡散層を形成するためのイオン注入工程を利用する
ことにより、特にイオン注入工程を増やすことなく、本
発明を達成できる。
【0011】また、前記積層膜は、シリコン酸化膜/窒
化膜/シリコン酸化膜からなる積層膜(以下、これを
「ONO積層膜」という)構造を有することが望まし
い。このONO積層膜は、キャパシタを形成する際に必
要となる。つまり、キャパシタの場合には、耐圧および
誘電率の点から、窒化膜、たとえばシリコン窒化膜をシ
リコン酸化膜で挟むONO積層膜が一般的に用いられ
る。したがって、抵抗素子と共にキャパシタを含む半導
体装置の場合には、キャパシタの製造プロセスと同一の
工程で前記ON積層膜を形成することができる。そのた
め、本発明は、前記素子分離用酸化膜上に、前記抵抗素
子と同じ工程によって、キャパシタが形成される半導体
装置の製造方法に好ましく適用される。
【0012】そして、前記キャパシタは、不純物を含む
第1のポリシリコン層(ドープドポリシリコン層)、シ
リコン酸化膜/窒化膜/シリコン酸化膜からなるONO
積層膜、および不純物を含む第2のポリシリコン層を堆
積して形成される。
【0013】請求項7に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に形成された素子分離用酸化膜上に、不純
物を含むポリシリコン層を形成した後パターニングを行
って、複数のポリシリコン層を形成し、次いで、一部の
ポリシリコン層の表面に、少なくともシリコン酸化膜お
よび窒化膜を含む積層膜を有する第1の抵抗素子を形成
し、かつ、一部のポリシリコン層の表面に前記積層膜を
形成しない第2の抵抗素子を形成する工程と、第1およ
び第2の抵抗素子に、共に不純物がイオン注入される工
程と、を含み、前記第1の抵抗素子は前記第2の抵抗素
子より高い抵抗値を有する。
【0014】この製造方法が上記請求項6に係る発明と
異なる点は、ON積層膜を有する抵抗素子と有しない抵
抗素子とに対し、さらにイオン注入を行う点である。す
なわち、この製造方法においては、ドープドポリシリコ
ン層上にON積層膜を形成してなる抵抗素子について、
前記ON積層膜を介してさらに不純物をイオン注入する
ことにより第1の抵抗素子が形成される。また、ドープ
ドポリシリコン層上にON積層膜を形成しない抵抗素子
について、さらに不純物をイオン注入することにより第
2の抵抗素子が形成される。
【0015】このように形成された抵抗素子において
は、前記第1の抵抗素子は前記第2の抵抗素子より高い
抵抗値を有する。ON積層膜を介して不純物がイオン注
入された抵抗素子がそうでない抵抗素子より高い抵抗値
を有する理由は、前記発明と同様に、イオン注入によっ
てON積層膜を構成する窒化膜中のN+がドープドポリ
シリコン層にノックオンされることにより、ドープドポ
リシリコン層の抵抗値が上昇することによると考えられ
る。また、ON積層膜を有さない第2の抵抗素子につい
ては、不純物のイオン注入によって、さらにドープドポ
リシリコン層の不純物濃度が高くなって抵抗値が小さく
なる。
【0016】このように、本発明によれば、ON積層膜
の有無によって抵抗値の異なる抵抗素子を簡易な方法で
製造することができる。
【0017】そして、不純物のイオン注入工程は、上記
請求項6の発明と同様に、MOSFETのソース領域お
よびドレイン領域を構成する不純物拡散層を形成するた
めのイオン注入工程と同時に行われることが望ましい。
この不純物拡散層を形成するためのイオン注入工程を利
用することにより、特にイオン注入工程を増やすことな
く、本発明を達成できる。
【0018】また、前記積層膜は、上記請求項6の発明
と同様に、ONO積層膜構造を有することが望ましい。
その理由については、請求項6の発明と同様なので、詳
細な説明を省略する。そして、本発明は、前記素子分離
用酸化膜上に、前記抵抗素子と同じ工程によって、キャ
パシタが形成される半導体装置の製造方法に好ましく適
用される。
【0019】本発明においては、もちろん、請求項6お
よび7を組み合わせることもできる。すなわち、ON積
層膜を介してドープドポリシリコン層へ不純物をイオン
注入した抵抗素子、マスクによりドープドポリシリコン
層への不純物の注入を阻止した抵抗素子、およびON積
層膜を有さないドープドポリシリコン層へ不純物を注入
した抵抗素子を組み合わせることにより、抵抗値の異な
る少なくとも3種の抵抗素子を形成することができる。
【0020】本発明の製造方法によれば、以下の半導体
装置を製造できる。
【0021】請求項1の半導体装置は、半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された、素子形成領域とそれ以
外の領域とを分離する素子分離用酸化膜と、前記素子形
成領域に形成されたMOSFETと、前記素子分離用酸
化膜上に形成された、抵抗値の異なる少なくとも2種の
第1および第2の抵抗素子と、を含み、前記抵抗素子
は、不純物を含むポリシリコン層と、このポリシリコン
層の表面に形成され、少なくともシリコン酸化膜および
窒化膜を含む積層膜とを有し、前記第1の抵抗素子は、
前記積層膜を介して不純物がイオン注入され、前記第2
の抵抗素子は、前記積層膜を介して不純物がイオン注入
されず、前記第1の抵抗素子は前記第2の抵抗素子より
高い抵抗値を有する。
【0022】請求項2の半導体装置は、半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された、素子形成領域とそれ以
外の領域とを分離する素子分離用酸化膜と、前記素子形
成領域に形成されたMOSFETと、前記素子分離用酸
化膜上に形成された、抵抗値の異なる少なくとも2種の
第1および第2の抵抗素子と、を含み、前記第1の抵抗
素子は、不純物を含むポリシリコン層と、このポリシリ
コン層の表面に形成され、少なくともシリコン酸化膜お
よび窒化膜を含む積層膜とを有し、前記第2の抵抗素子
は、不純物を含むポリシリコン層を有し、前記第1およ
び第2の抵抗素子は、共に不純物がイオン注入され、前
記第1の抵抗素子は前記第2の抵抗素子より高い抵抗値
を有する。
【0023】本発明の半導体装置は、前記素子分離用酸
化膜上に、さらにキャパシタが形成されることが望まし
い。そして、前記キャパシタは、不純物を含む第1のポ
リシリコン層(ドープドポリシリコン層)、ONO積層
膜、および不純物を含む第2のポリシリコン層を含む。
【0024】これらの半導体装置によれば、抵抗値の異
なる複数の抵抗素子およびキャパシタを、前記素子分離
領域に形成することができるので、半導体装置において
使用していない領域を使用することができ、特に占有面
積を増加させることなく、前記抵抗素子およびキャパシ
タを形成することができる。
【0025】本発明は、nMOSFET,pMOSFE
Tはもちろん、CMOS,BiCMOSなどのMOSF
ETを含む半導体装置に広く適用できる。
【0026】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)実施の形態1で
は、抵抗素子へのイオン注入工程を、nMOSFETに
おけるn型拡散層形成工程と兼用して行うことにより、
高抵抗値を有する第1の抵抗素子RHの抵抗値を制御し
た場合の半導体装置およびその製造方法について説明す
る。
【0027】図1は、実施の形態1にかかる半導体装置
を模式的に示す断面図である。この半導体装置において
は、シリコン基板1にnMOSFET100および素子
分離領域にLOCOS2が形成されており、前記LOC
OS2上には高抵抗値を有する第1の抵抗素子RH,低
抵抗値を有する第2の抵抗素子RLおよびキャパシタC
が形成されている。
【0028】前記抵抗素子RH,RLは、それぞれ不純物
がドープされた第1のポリシリコン層3a,3bおよび
前記第1のポリシリコン層(ドープドポリシリコン層)
3a,3b上に形成されたONO積層膜(シリコン酸化
膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜)13a,13b
によって構成されている。
【0029】また、前記キャパシタCは、第1のポリシ
リコン層3cおよび前記第1のポリシリコン層3c上に
形成されたONO積層膜(シリコン酸化膜/シリコン窒
化膜/シリコン酸化膜)13cおよび第2のポリシリコ
ン層8cによって構成されている。
【0030】一方、MOSFET形成領域には、n型拡
散層からなるソース領域10nSおよびドレイン領域1
0nDが形成されており、前記ソース領域10nSおよ
びドレイン領域10nDにはさまれて、ゲート酸化膜2
2nb上にゲート電極Gnが形成されている。
【0031】そして、後述する製造方法により、nMO
SFET100の拡散層形成工程においては、イオンの
打ち込みを、nMOSFET100の形成領域だけでな
く、抵抗素子形成領域へも部分的に行うことにより、高
抵抗値を有する第1の抵抗素子RHにおける抵抗値の制
御がなされている。このことにより、例えば、第1の抵
抗素子RHは約300オーム、低抵抗値の第2の抵抗素
子RLは約100オームを有するように形成されてい
る。
【0032】そして、前記抵抗素子RH,RL,ゲート電
極Gn,キャパシタCを覆うようにして層間絶縁膜とし
てのBPSG層11が形成されている。前記BPSG層
11上に、前記ゲート酸化膜22nbを介して、前記n
型拡散層10nS,10nDと接続された、金属配線層
12a,12bが形成されている。
【0033】図3(a)〜(c),図4(d)〜
(f),図5(g)〜(i)に、実施の形態1の半導体
装置の製造工程の概略について示す。なお、前記LOC
OSの形成以前の一般的な工程、例えば、ウエル形成工
程等の製造工程については説明および図示を省略する
が、2重ウエルまたは3重ウエル等の構造を有する半導
体装置を形成することももちろん可能である。
【0034】シリコン基板1上に、一般的な選択酸化に
よりLOCOS2が形成されており、MOSFET形成
領域には犠牲酸化膜22aが形成されている。さらに、
前記LOCOS2を含むウエハ上に、一般的な減圧CV
D法によりポリシリコン層が形成され、その後このポリ
シリコン層にリンをイオン注入によってドープし、第1
のポリシリコン層3が形成される。そして、全面にレジ
スト4を塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニ
ングされたレジスト4a,4b,4cを、抵抗素子
H,RLおよびキャパシタCの形成領域上に残す(図3
(a))。
【0035】次に、前記レジスト4a,4b,4cをマ
スクとして、ドライエッチングを行うことによって、前
記第1のポリシリコン層3をパターニングし、高抵抗素
子RH形成用の第1のポリシリコン層3a,低抵抗素子
L形成用の第1のポリシリコン層3b,キャパシタC
形成用の第1のポリシリコン層3cを形成する。その
後、前記レジスト4a,4b,4cを剥離し、窒素零回
気にてアニールを行う(図3(b))。
【0036】次に、約1000°Cにて表面酸化を行っ
て、前記第1のポリシリコン層3a,3b,3c上にシ
リコン酸化膜5a,5b,5cを形成する。さらに、閾
値電圧を制御するために、前記素子形成領域にイオン注
入を行うことでチャネルドープを行う(図3(c))。
【0037】そして、前記第1のポリシリコン層3a,
3b,3c表面に、それぞれシリコン窒化膜を減圧CV
D法により形成し、図示しないレジストを塗布してフォ
トリソグラフィーを行い、さらにドライエッチングによ
りパターニングを行ってシリコン窒化膜6a,6b,6
cを形成する(図4(d))。
【0038】そして、図示しないが、ウエハ全面に対し
てフッ化水素にて洗浄を行うことで犠牲酸化膜22aを
除去する。その後、ウエハ全面に減圧CVD法によりポ
リシリコン層を形成した後、前記ポリシリコン層に対し
て熱酸化を行い、さらにフォトリソグラフィおよびドラ
イエッチングを行うことで、ゲート酸化膜22nbの形
成、および前記シリコン窒化膜6a,6b,6c上への
シリコン酸化膜5d,5e,5fの形成を行い、ONO
積層膜13a,13b,13cを形成する。この工程に
おいて、低抵抗値を有する第2の抵抗素子RLが形成さ
れる(図4(e))。
【0039】次いで、前記nMOSFET形成領域のゲ
ート酸化膜22nb上に、減圧CVD法にてウエハ全面
に第2のポリシリコン層8を形成し、その後、レジスト
を塗布してフォトリソグラフィーにより、前記レジスト
をゲート電極形成領域およびキャパシタ形成領域に残し
た状態でパターニングして、レジスト7G,7Cを形成
する(図4(f))。
【0040】更に、前記レジスト7G,7Cをマスクと
して、第2のポリシリコン層8をドライエッチングする
ことにより、ゲート電極8Gを形成すると共に、キャパ
シタ形成領域におけるシリコン酸化膜5f上に第2のポ
リシリコン層8Cを形成する。この工程により、キャパ
シタCを形成することができる。ここで、前記第2のポ
リシリコン層8の代わりに、タングステンなどの高融点
金属のポリサイド層を形成することもできる(図5
(g))。
【0041】次に、レジストを全面に塗布し、フォトリ
ソグラフィーにより、前記第2の抵抗素子RL,キャパ
シタC上に、パターニングされたレジスト9を残し、n
MOSFET形成領域に、前記レジスト9をマスクとし
て、例えばヒ素を打ち込む。このことによって、前記レ
ジストに覆われていない領域に対して、n+イオンの注
入が行なわれ、nMOSFET100用のソース,ドレ
イン領域としてのn型拡散層10nS,10nDが形成
される。さらにそれと同時に、抵抗素子RH形成領域に
前記n+イオンの注入が行われる。この工程により、高
抵抗値を有する第1の抵抗素子RHが形成される。この
ように、n型拡散層10nS,10nD形成用のイオン
打ち込みが、第2の抵抗素子RLと第1の抵抗素子RH
抵抗値に差を与えることとなる(図5(h))。
【0042】そして、前記n型拡散層10nS,10n
Dのためのアニールをする。次に、ウエハ全面にBPS
G層を常圧CVD法にて形成し、フォトリソグラフィー
とドライエッチングにより、所定位値にコンタクトホー
ルを有するBPSG層11を形成する。そして、前記n
型拡散層10nS,10nD上の前記ゲート酸化膜22
nbと接触させて、金属配線層12a,12bをスパッ
タ,フォトリソグラフィー,ドライエッチングにより所
定パターンで形成することで、実施の形態1の半導体装
置が形成される(図5(i))。
【0043】このように、本実施の形態の半導体装置に
おける抵抗素子RH,RLの形成工程においては、第1の
抵抗素子RHの抵抗値の制御のためのイオン打ち込み工
程を、nMOSFET100におけるn型拡散層10n
S,10nDの形成工程と兼用して行うことができるた
め、特定の工程を追加せずに、効率よく抵抗値制御を行
うことができるものである。
【0044】また、前記第2の抵抗素子RLの抵抗値
は、第1のポリシリコン層3における不純物濃度に依存
するものであり、前記第1の抵抗素子RHの抵抗値は、
第1のポリシリコン層3における不純物濃度に加えて、
n型拡散層形成用のイオン注入に依存するものである。
【0045】ここで注目すべきことは、nMOSFET
100のn型不純物層形成領域へのn+イオン注入と同
時にイオン注入を行った第1の抵抗素子RHのほうが、
このn+イオンをドープしない第2の抵抗素子RLより抵
抗値が高いことである。その理由は、抵抗素子RHを構
成する第1のポリシリコン層3aの表面にONO積層膜
13aが形成されていることによる。より具体的には、
図5(h)に示すように、ONO積層膜13aを介して
第1の抵抗素子形成領域にn+イオンが注入されると、
ONO積層膜13aを構成するシリコン窒化膜の窒素原
子が第1のポリシリコン層(ドープドポリシリコン層)
3aにノックオンされてドープドポリシリコン層のシー
ト抵抗が増大するものと考えられる。
【0046】第1の抵抗素子RHおよび第2の抵抗素子
Lの抵抗値は、第1のポリシリコン層3a,3bの不
純物濃度やソース,ドレイン領域のための不純物拡散層
の形成において行われる不純物濃度に依存するが、たと
えば、図3(a)に示す第1のポリシリコン層3におけ
るリンの打ち込みを35keVでドーズ量6×1015
cm2で行い、ソース,ドレイン領域を構成する不純物
層のイオン注入においてヒ素を50keVで6×1015
/cm2のドーズ量で注入した場合には、第1の抵抗素
子RHは数百、たとえば約300オームであり、第2の
抵抗素子RLは約100オームであった。
【0047】このように本実施の形態の半導体装置によ
れば、素子形成領域として使用していなかった素子分離
領域を使用して、抵抗素子,キャパシタを形成してい
る。そして、回路設計に応じて、抵抗値の異なる前記抵
抗素子RH,RLを必要に応じ組み合わせることで、半導
体チップに対する占有面積の少ない抵抗素子を低コスト
で実現することができる。
【0048】(実施の形態2)図6は、本実施の形態の
半導体装置を模式的に示す断面図である。図3(a)〜
(c),図4(d)〜(f),図7(g)〜(i)は、
実施の形態2の半導体装置の製造工程の概略について示
す。本実施の形態が前記実施の形態1と異なるのは、M
OSFETがn型ではなくp型である点である。そし
て、第2のポリシリコン層8の形成工程(図4(f))
までは実施の形態1と同様であるため、ここでは詳細な
説明を省略し、主として、図7(g)〜(i)の工程に
ついて説明する。
【0049】図4(e)の工程にて、第1のポリシリコ
ン層(ドープドポリシリコン層)3a,シリコン酸化膜
5a,シリコン窒化膜6a,シリコン酸化膜5dの積層
構造を有し、かつ低抵抗値を有する抵抗素子RLが形成
される。
【0050】図4(f)の工程にて、レジスト7G,7
Cをマスクとして、第2のポリシリコン層8をドライエ
ッチングすることにより、図7(a)に示すように、ゲ
ート電極8Gを形成すると共に、キャパシタ形成領域に
おけるシリコン酸化膜5f上に第2のポリシリコン層8
Cを形成する。この工程により、キャパシタCが形成さ
れる(図7(g))。
【0051】その後、レジストを再度塗布し、フォトリ
ソグラフィーにより、前記抵抗素子RLおよびキャパシ
タC上にパターニングされたレジスト9a,9bを残
し、前記レジスト9a,9bをマスクとして、pMOS
FET形成領域およびONO積層膜13bに対して、例
えばフッ化ボロンBF2 +を打ち込む。このことによっ
て、前記pMOSFETのp型拡散層形成領域にp+
オンの注入が行われ、pMOSFET200のソース,
ドレイン領域としてのp型拡散層10pS,10pDが
形成される。さらにそれと同時に、前記ONO積層膜1
3bにp+イオンの注入が行われる。この工程により、
高抵抗値を有する第1の抵抗素子RHが形成される。そ
のため、p型拡散層10pS,10pD形成用のイオン
打ち込みが、第2の抵抗素子RLと第1の抵抗素子RH
抵抗値に差を与えることとなる(図7(h))。
【0052】そして、前記p型拡散層10pS,10p
Dのためのアニールをする。次に、BPSG層を常圧C
VD法にて形成し、フォトリソグラフィーとドライエッ
チングにより、所定パターンのコンタクトホールを有す
るBPSG層11を形成する。そして、前記p型拡散層
10pS,10pD上の前記ゲート酸化膜22pbと接
触させて、金属配線層12a,12bを形成すること
で、実施の形態2の半導体装置が形成される。(図7
(i))。
【0053】このように、本実施の形態においては、極
性が異なるものの、基本的には実施の形態1と同様の作
用効果を有する。
【0054】すなわち、半導体装置における抵抗素子R
H,RLの形成工程においては、第1の抵抗素子RHの抵
抗値の制御のためのイオン打ち込み工程を、pMOSF
ET200におけるp型拡散層10pS,10pDの形
成工程と兼用して行うことができるため、特定の工程を
追加せずに、効率よく抵抗値制御を行うことができるも
のである。
【0055】また、前記第2の抵抗素子RLの抵抗値
は、第1のポリシリコン層3における不純物濃度に依存
するものであり、前記第1の抵抗素子RHの抵抗値は、
第1のポリシリコン層3における不純物濃度に加えて、
p型拡散層形成用のイオン注入に依存するものである。
【0056】そして、pMOSFET200のp型不純
物層形成領域へのイオン注入と同時にイオン注入を行っ
た第1の抵抗素子RHのほうが、このイオンをドープし
ない第2の抵抗素子RLより抵抗値が高い。その理由
は、抵抗素子RHを構成する第1のポリシリコン層3a
の表面にONO積層膜13bが形成されていることによ
る。より具体的には、図7(h)に示すように、ONO
積層膜13bを介して第1の抵抗素子形成領域にp+
オンが注入されると、ONO積層膜13bを構成するシ
リコン窒化膜の窒素原子が第1のポリシリコン層3aに
ノックオンされてシート抵抗が増大するものと考えられ
る。
【0057】第1の抵抗素子RHおよび第2の抵抗素子
Lの抵抗値は、第1のポリシリコン層3a,3bの不
純物濃度やソース,ドレイン領域のための不純物拡散層
の形成において行われる不純物濃度に依存するが、たと
えば、図3(a)に示す第1のポリシリコン層3におけ
るリンの打ち込みを35keVでドーズ量6×1015
cm2で行い、ソース,ドレイン領域を構成する不純物
層のイオン注入においてホウ素を50keVで4×10
15/cm2のドーズ量で注入した場合には、第1の抵抗
素子RHは数百〜数千、たとえば約1000オームであ
り、第2の抵抗素子RLは約100オームであった。
【0058】このように本実施の形態の半導体装置によ
れば、素子形成領域として使用していなかった素子分離
領域を使用して、抵抗素子,キャパシタを形成してい
る。そして、回路設計に応じて、抵抗値の異なる前記抵
抗素子RH,RLを必要に応じ組み合わせることで、半導
体チップに対する占有面積の少ない抵抗素子を低コスト
で実現することができる。
【0059】(実施の形態3)実施の形態3では、抵抗
素子へのイオン注入工程を、nMOSFETにおけるn
型拡散層形成工程と兼用して行うことにより、高抵抗値
を有する第1の抵抗素子RHの抵抗値を制御した場合の
半導体装置およびその製造方法について説明する。
【0060】本実施の形態は、ONO積層膜の有無によ
って抵抗素子の抵抗値を制御する点で、前記実施の形態
1と異なる。
【0061】図8は、実施の形態3にかかる半導体装置
を模式的に示す断面図である。この半導体装置において
は、シリコン基板1にnMOSFET300および素子
分離領域にLOCOS2が形成されており、前記LOC
OS2上には高抵抗値を有する第1の抵抗素子RH,低
抵抗値を有する第2の抵抗素子RLおよびキャパシタC
が形成されている。
【0062】前記第1の抵抗素子RHは、不純物がドー
プされた第1のポリシリコン層3aおよびこの第1のポ
リシリコン層3a上に形成されたONO積層膜(シリコ
ン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜)13aに
よって構成されている。前記第2の抵抗素子RLは、不
純物がドープされた第1のポリシリコン層3bおよびこ
の第1のポリシリコン層3b上に形成されたシリコン酸
化膜5bによって構成されている。
【0063】また、前記キャパシタCは、第1のポリシ
リコン層3cおよび前記第1のポリシリコン層3c上に
形成されたONO積層膜(シリコン酸化膜/シリコン窒
化膜/シリコン酸化膜)13cおよび第2のポリシリコ
ン層8cによって構成されている。
【0064】一方、MOSFET形成領域には、n型拡
散層からなるソース領域10nSおよびドレイン領域1
0nDが形成されており、前記ソース領域10nSおよ
びドレイン領域10nDにはさまれて、ゲート酸化膜2
2nb上にゲート電極Gnが形成されている。
【0065】そして、後述する製造方法により、nMO
SFET300の拡散層形成工程においては、イオンの
打ち込みを、nMOSFET300の形成領域だけでな
く、抵抗素子形成領域へも行うことにより、高抵抗値を
有する第1の抵抗素子RHおよび第2の抵抗素子RLにお
ける抵抗値の制御がなされている。このことにより、例
えば、第1の抵抗素子RHは約300オーム、第2の抵
抗素子RLは50〜100オームを有するように形成さ
れている。
【0066】そして、前記抵抗素子RH,RL,ゲート電
極GnおよびキャパシタCを覆うようにして層間絶縁膜
としてのBPSG層11が形成されている。前記BPS
G層11上に、前記ゲート酸化膜22nbを介して、前
記n型拡散層10nS,10nDと接続された、金属配
線層12a,12bが形成されている。
【0067】図3(a)〜(c),図9(d)〜
(f),図10(g)〜(i)に、実施の形態3の半導
体装置の製造工程の概略について示す。
【0068】図3については、前記実施の形態1と同様
なので、詳細な説明を省略する。すなわち、図3(a)
で示す工程では、ウエハ上に第1のポリシリコン層3が
形成され、そして、パターニングされたレジスト4a,
4b,4cが、抵抗素子RH,RLおよびキャパシタCの
形成領域上に形成される。
【0069】図3(b)で示す工程では、前記第1のポ
リシリコン層3をパターニングし、高抵抗素子RH形成
用の第1のポリシリコン層3a,低抵抗素子RL形成用
の第1のポリシリコン層3b,キャパシタC形成用の第
1のポリシリコン層3cが形成される。
【0070】図3(c)で示す工程では、約1000°
Cにて表面酸化を行って、前記第1のポリシリコン層
(ドープドポリシリコン層)3a,3b,3c上にシリ
コン酸化膜5a,5b,5cが形成される。
【0071】そして、ウエハ上にシリコン窒化膜を減圧
CVD法により形成し、図示しないレジストを塗布して
フォトリソグラフィーを行い、さらにドライエッチング
によりパターニングを行って、前記第1のポリシリコン
層3aおよび3c表面に、シリコン窒化膜6aおよび6
cを形成する(図9(d))。
【0072】そして、図示しないが、ウエハ全面に対し
てフッ化水素にて洗浄を行うことで犠牲酸化膜22aを
除去する。その後、ウエハ全面に減圧CVD法によりポ
リシリコン層を形成した後、前記ポリシリコン層に対し
て熱酸化を行い、さらにフォトリソグラフィおよびドラ
イエッチングを行うことで、ゲート酸化膜22nbの形
成、および前記シリコン窒化膜6a,6c上へのシリコ
ン酸化膜5d,5fの形成を行い、ONO積層膜13
a,13cを形成する(図9(e))。
【0073】次いで、減圧CVD法にてウエハ全面に第
2のポリシリコン層8を形成し、その後、レジストを塗
布してフォトリソグラフィーにより、前記レジストをゲ
ート電極形成領域およびキャパシタ形成領域に残した状
態でパターニングして、レジスト7G,7Cを形成する
(図9(f))。
【0074】更に、前記レジスト7G,7Cをマスクと
して、第2のポリシリコン層8をドライエッチングする
ことにより、ゲート電極8Gを形成すると共に、キャパ
シタ形成領域におけるシリコン酸化膜5f上に第2のポ
リシリコン層8Cを形成する。この工程により、キャパ
シタCを形成することができる。ここで、前記第2のポ
リシリコン層8の代わりに、タングステンなどの高融点
金属のポリサイド層を形成することもできる(図10
(g))。
【0075】次に、レジストを全面に塗布し、フォトリ
ソグラフィーにより、前記キャパシタC上にレジスト9
を残し、このレジスト9をマスクとして、例えばヒ素を
打ち込む。このことによって、前記レジストに覆われて
いない領域に対して、n+イオンの注入が行なわれ、n
MOSFET100用のソース,ドレイン領域としての
n型拡散層10nS,10nDが形成される。さらにそ
れと同時に、抵抗素子形成領域に前記n+イオンの注入
が行われる。この工程により、高抵抗値を有する第1の
抵抗素子RHおよび低抵抗値を有する第2の抵抗素子RL
が形成される(図10(h))。そして、n型拡散層1
0nS,10nD形成用のイオン注入が、第2の抵抗素
子RLと第1の抵抗素子RHの抵抗値に差を与えることと
なる。すなわち、第1の抵抗素子RHは、ONO積層膜
13aを有するために、イオン注入によってシリコン窒
化膜6a中の窒素原子が第1のポリシリコン層3aにノ
ックオンされることにより、このポリシリコン層3aの
抵抗値が上がる。これに対し、第2の抵抗素子RLは、
イオン注入によって第1のポリシリコン層3aのn型不
純物濃度がさらに高くなり、抵抗値は下がる。
【0076】そして、前記n型拡散層10nS,10n
Dのためのアニールをする。次に、ウエハ全面にBPS
G層を常圧CVD法にて形成し、フォトリソグラフィー
とドライエッチングにより、所定位値にコンタクトホー
ルを有するBPSG層11を形成する。そして、前記n
型拡散層10nS,10nD上の前記ゲート酸化膜22
nbと接触させて、金属配線層12a,12bを所定パ
ターンで形成することで、実施の形態1の半導体装置が
形成される(図10(i))。
【0077】このように、本実施の形態の半導体装置に
おける抵抗素子RH,RLの形成工程においては、抵抗素
子RH,RLの抵抗値の制御のためのイオン打ち込み工程
を、nMOSFET100におけるn型拡散層10n
S,10nDの形成工程と兼用して行うことができるた
め、特定の工程を追加せずに、効率よく抵抗値制御を行
うことができるものである。
【0078】また、前記抵抗素子RH,RLは第1のポリ
シリコン層3における不純物濃度に加えて、n型拡散層
形成用のイオン注入に依存するものである。
【0079】そして、前述したように、nMOSFET
100のn型不純物層形成領域へのn+イオン注入と同
時にイオン注入を行うことにより、イオン注入のない場
合に比べて、第1の抵抗素子RHはより高い抵抗値を有
し、第2の抵抗素子RLはより低い抵抗値を有する。す
なわち、抵抗素子RHを構成する第1のポリシリコン層
3aの表面にONO積層膜13aが形成されていること
により、ONO積層膜13aを介して第1の抵抗素子形
成領域にn+イオンが注入されると、ONO積層膜13
aを構成するシリコン窒化膜の窒素原子が第1のポリシ
リコン層3aにノックオンされてシート抵抗が増大する
ものと考えられる。第2の抵抗素子RLは、n+イオンが
注入されると、第1のポリシリコン層3aのn型不純物
濃度がさらに高くなり、シート抵抗が下がる。
【0080】第1の抵抗素子RHおよび第2の抵抗素子
Lの抵抗値は、第1のポリシリコン層3a,3bの不
純物濃度やソース,ドレイン領域のための不純物拡散層
の形成において行われる不純物濃度に依存するが、たと
えば、図3(a)に示す第1のポリシリコン層3におけ
るリンの打ち込みを35keVでドーズ量6×1015
cm2で行い、ソース,ドレイン領域を構成する不純物
層のイオン注入においてヒ素を50keVで6×1015
/cm2のドーズ量で注入した場合には、第1の抵抗素
子RHは数百、たとえば約300オームであり、第2の
抵抗素子RLは約50〜100オームであった。
【0081】このように本実施の形態の半導体装置によ
れば、素子形成領域として使用していなかった素子分離
領域を使用して、抵抗素子,キャパシタを形成してい
る。そして、回路設計に応じて、抵抗値の異なる前記抵
抗素子RH,RLを必要に応じ組み合わせることで、半導
体チップに対する占有面積の少ない抵抗素子を低コスト
で実現することができる。
【0082】本発明の半導体装置は、ASICにおける
マクロ・セル、たとえば、オペアンプ等のアナログ用I
Cにおける抵抗素子として適用することができる。図2
にオペアンプの回路構成の一例について示す。この例
は、単なる適用例にすぎず、本発明の半導体装置は各種
の回路に適用できることはもちろんである。
【0083】図2に示すオペアンプにおいては、マイナ
ス入力端子Iおよび出力端子O間に並列接続されたキャ
パシタC1と抵抗素子R1を含むとともに、入力端子I
とオペアンプOPのマイナス入力端子間に設けられた抵
抗素子R2と、オペアンプOPのプラス入力端子と接地
電源Vss間に設けられた抵抗素子Rsとを含む。ここ
で、前記抵抗素子R1,R2として、本発明の抵抗素子
L,RHを適用し、キャパシタC1として、本発明のキ
ャパシタを適用することにより、オペアンプOPを構成
することができる。すなわち、オペアンプOPの出力電
圧は、マイナス端子に印加される電圧と、プラス端子に
印加される電圧との差電圧により形成されるので、前記
抵抗素子R1,R2の抵抗値、キャパシタC1の容量値
を調整することにより前記出力電圧を調整することがで
きる。
【0084】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施の形態1のnMOSFET、
抵抗素子およびキャパシタを有する半導体装置の断面構
造を示す要部概略図である。
【図2】本発明の半導体装置の適用例としてのオペアン
プの概略回路図である。
【図3】(a)〜(c)は、本発明による実施の形態1
の半導体装置の製造プロセスを模式的に示す断面図であ
る。
【図4】(d)〜(f)は、図3に引き続いて行われる
半導体装置の製造プロセスを模式的に示す断面図であ
る。
【図5】(g)〜(i)は、図4に引き続いて行われる
半導体装置の製造プロセスを模式的に示す断面図であ
る。
【図6】本発明による実施の形態2のpMOSFET、
抵抗素子およびキャパシタを有する半導体装置の断面構
造を示す要部概略図である。
【図7】(g)〜(i)は、本発明による実施の形態2
の半導体装置の製造プロセスを模式的に示す断面図であ
る。
【図8】本発明による実施の形態3のnMOSFET、
抵抗素子およびキャパシタを有する半導体装置の断面構
造を示す要部概略図である。
【図9】(d)〜(f)は、本発明による実施の形態3
の半導体装置の製造プロセスを模式的に示す断面図であ
る。
【図10】(g)〜(i)は、図9に引き続いて行われ
る半導体装置の製造プロセスを模式的に示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 LOCOS 3,3a,3b,3c 第1のポリシリコン層 4a,4b,4c,7C,7G,9 レジスト 5a,5b,5c,5d,5e,5f シリコン酸化膜 6a,6b,6c シリコン窒化膜 8,8C 第2のポリシリコン層 10nS,10nD,10pS,10pD ソース,ド
レイン領域 11 BPSG層 12a,12b 金属配線層 13a,13b,13c ONO積層膜 22a 犠牲酸化膜 22nb,22pb ゲート酸化膜 Gn,Gp ゲート電極 RH 高抵抗値を有する第1の抵抗素子 RL 低抵抗値を有する第2の抵抗素子 C キャパシタ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板上に形成された、素子形成領域とそれ以
    外の領域とを分離する素子分離用酸化膜と、 前記素子形成領域に形成されたMOSFETと、 前記素子分離用酸化膜上に形成された、抵抗値の異なる
    少なくとも2種の第1および第2の抵抗素子と、を含
    み、 前記抵抗素子は、不純物を含むポリシリコン層と、この
    ポリシリコン層の表面に形成され、少なくともシリコン
    酸化膜および窒化膜を含む積層膜とを有し、 前記第1の抵抗素子は、前記積層膜を介して不純物がイ
    オン注入され、前記第2の抵抗素子は、前記積層膜を介
    して不純物がイオン注入されず、 前記第1の抵抗素子は前記第2の抵抗素子より高い抵抗
    値を有する半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板と、 前記半導体基板上に形成された、素子形成領域とそれ以
    外の領域とを分離する素子分離用酸化膜と、 前記素子形成領域に形成されたMOSFETと、 前記素子分離用酸化膜上に形成された、抵抗値の異なる
    少なくとも2種の第1および第2の抵抗素子と、を含
    み、 前記第1の抵抗素子は、不純物を含むポリシリコン層
    と、このポリシリコン層の表面に形成され、少なくとも
    シリコン酸化膜および窒化膜を含む積層膜とを有し、前
    記第2の抵抗素子は、不純物を含むポリシリコン層を有
    し、 前記第1および第2の抵抗素子は、共に不純物がイオン
    注入され、 前記第1の抵抗素子は前記第2の抵抗素子より高い抵抗
    値を有する半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、 前記積層膜は、シリコン酸化膜/窒化膜/シリコン酸化
    膜の構造を有する半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、 前記素子分離用酸化膜上に、さらにキャパシタが形成さ
    れた半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、 前記キャパシタは、不純物を含む第1のポリシリコン
    層、シリコン酸化膜/窒化膜/シリコン酸化膜からなる
    積層膜、および不純物を含む第2のポリシリコン層を含
    む半導体装置。
  6. 【請求項6】 半導体基板上に形成された素子分離用酸
    化膜上に、不純物を含むポリシリコン層を形成した後パ
    ターニングを行って、複数のポリシリコン層を形成し、
    次いで、該ポリシリコン層の各表面に、少なくともシリ
    コン酸化膜および窒化膜を含む積層膜を形成して、複数
    の抵抗素子を形成する工程と、 第1の抵抗素子には、前記積層膜を介して不純物がイオ
    ン注入され、かつ、第2の抵抗素子には、マスクによっ
    て不純物がイオン注入されない工程と、を含み、 前記第1の抵抗素子は前記第2の抵抗素子より高い抵抗
    値を有する半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 半導体基板上に形成された素子分離用酸
    化膜上に、不純物を含むポリシリコン層を形成した後パ
    ターニングを行って、複数のポリシリコン層を形成し、
    次いで、一部のポリシリコン層の表面に、少なくともシ
    リコン酸化膜および窒化膜を含む積層膜を有する第1の
    抵抗素子を形成し、かつ、一部のポリシリコン層の表面
    に前記積層膜を有しない第2の抵抗素子を形成する工程
    と、 第1および第2の抵抗素子に、共に不純物がイオン注入
    される工程と、を含み、 前記第1の抵抗素子は前記第2の抵抗素子より高い抵抗
    値を有する半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項6または7において、 前記不純物がイオン注入される工程は、MOSFETの
    ソース領域およびドレイン領域を構成する不純物拡散層
    を形成するためのイオン注入工程と同時に行われる半導
    体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項6ないし8のいずれかにおいて、 前記積層膜は、シリコン酸化膜/窒化膜/シリコン酸化
    膜の構造を有することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  10. 【請求項10】 請求項6ないし9のいずれかにおい
    て、 前記素子分離用酸化膜上に、前記抵抗素子の形成工程と
    同じ工程を経て、さらにキャパシタが形成される半導体
    装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 請求項10において、 前記キャパシタは、不純物を含む第1のポリシリコン
    層、シリコン酸化膜/窒化膜/シリコン酸化膜からなる
    積層膜、および不純物を含む第2のポリシリコン層を堆
    積して形成される半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010093274A (ja) * 2009-11-18 2010-04-22 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置及びその製造方法
KR101005409B1 (ko) * 2002-12-19 2010-12-30 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 반도체 집적 회로 장치 및 그 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101005409B1 (ko) * 2002-12-19 2010-12-30 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 반도체 집적 회로 장치 및 그 제조 방법
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