JPS59195859A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS59195859A
JPS59195859A JP6926183A JP6926183A JPS59195859A JP S59195859 A JPS59195859 A JP S59195859A JP 6926183 A JP6926183 A JP 6926183A JP 6926183 A JP6926183 A JP 6926183A JP S59195859 A JPS59195859 A JP S59195859A
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JP
Japan
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capacitor
oxide film
polysilicon
lower electrode
capacitance
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JP6926183A
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English (en)
Inventor
Noriaki Okada
憲明 岡田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8221Three dimensional integrated circuits stacked in different levels

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、多結晶シリコンからなる下部電極−誘電体
絶縁膜層−上部電極構造のキヤ・ンシタを有する半導体
装置の製造方法に関するものである。
(従来技術) 上記のようなキャパシタを有する従来の半導体装置の製
造方法全第1図を参照して説明する。
−まず、半導体基板10表面に公知の技術によって選択
的に厚いフィールド酸化膜2を形成することにより、そ
の基板1上をフィールド領域(フィールド酸化膜2が形
成された部分)とアクティブ領域(MO8F′ETを形
成する部分)とに分ける。
次に、アクティブ領域の基板1表面にダート酸化膜3を
成長させ、次いで多結晶シリコン(以下ポリシリコンと
いう)4を全面に成長させる。しかる後、オキシ塩化リ
ンなどの不純物5を公知の技術によりポリシリコン4番
こ拡散させる。(第1図(aノ参照ン 続いて、写真飾刻法によってポリシリコン4をノ々ター
ニングすることにより、小さい容量を持つキャノfシタ
の下部電極6と、大きい容量を持つキャパシタの下部電
極7全フイールド酸化膜2上にポリシリコン4によって
、またダート電極8をダート酸化M3上にポリシリコン
4によって形成する。その後、酸素雰囲気tこよって熱
酸化を施すことによシ、下部電極6,7上にそれぞれの
キャパシタの誘電体層9.10i形成する。この時、ダ
ート電極8上にも酸化膜(誘電体層)11が形成される
(第1図(b)参照)。
次に、ポリシリコン12を全面に成長させ、下部電極用
のポリシリコン4と同様に不純物13を拡散させる(第
1図(e)参照)。
続いて、フォトリソ(写真飾刻法)によってポリシリコ
ン12′に一パターニングすることjこよシ、%−?ヤ
/<? シタの上部電極14.15iポリシリコン12
によって形成する。ここで、上部電極14:15は、下
部電極6,7の上に、一部がフィールド酸化膜2上に位
置するようにずれて形成される。
しかる後、上部電極14.15をエツチングの保護マス
クとして不必要な部分の誘電体層9.lOおよび酸化膜
3,11を除去する。その後、再び熱酸化を行い素子全
体の保護酸化膜16を作る。
次に、公知の技術によってMOSFET−の拡散領域1
7.18−iアクティブ領域の半導体基板lに形成し、
その後リンシリカガラス(以下PSGという)19を全
面に気相成長させる。そして、そのPSGI 9および
保護酸化膜16に各電極おLび各拡散領域を取出すため
の開孔を施した後、小さい容量を持つキャパシタの上部
電極14および下部電極6、大きい容量を持つキャパシ
タの上部電極15および下部電極?、MOSFETのダ
ート電極8および拡散領域17.18e配線するための
金属層(7′CとえばAA)20を形成する。(第1図
(W参照) 以上のような方法においては、小さい容量のキャノ9シ
タと大きい容量のキャパシタとで下部電極の材料が同じ
であシ、かつその下部電極に含まれる不純物も同じであ
るから、それらを酸化して得られるキヤ・9シタの誘電
体層9,1oも、小さい容’ft ノキャパシタと大き
い容量のキャパシタトチ膜厚が等しい。したがって、大
きい容量と小さい容量を同−千導体基板l上に形成する
場合、大きい容量を持つキャパシタは、小さい容量を持
つキヤ・そシタよりも面積を大きくしなければならない
よって、精度が得られないはがシか、これらキヤ(発明
の目的) この発明は上記の点に鑑みなされたもので、大きい容量
のキャパシタを小型にして、小さい容量のキャノeシタ
とともに同一半導体基板上に形成することができる半導
体装置の製造方法全提供することを目的とする。
(実施例) 以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第2図はこの発明の第1の実施例を説明するための図で
ある。この図1こ示すように、第1の実施例では、まず
、半導体基板31の表面に公知の技術によって選択的に
厚いフィールド酸化膜32を形成することに、Cシ、そ
の基板31上をフィールド領域(フィールド酸化膜32
が形成されfc部分)とアクティブ領域(MOS FE
T ’e影形成る部分)とに分ける。次に、アクティブ
領域の基板31表面にダート酸化膜33を成長させ、次
いで多結晶シリコン(以下ポリシリコンという)34を
全面に成長させる。しかる後、ポリシリコン340大き
い容量を持つキャパシタの下部電極ができる部分を酸化
膜またはレジスト35で覆う。そして、その状態で、ポ
リシリコン34の小さい容量を持つキャパシタの下部電
極ができる部分に、オキシ塩化リンまたはリンイオンな
どの不純物36を公知の技術によって拡散させる。(第
2図(a)参照)この時、不純物36の量は、キャパシ
タ下部電極を酸化した時に、不純物が拡散されているキ
ャパシタの下部電極と、不純物が拡散されていない下部
電極とで誘電体層があらかじめ決められた割合で成長さ
れるように決定することが重要である。
この第1の実施例では、不純物が拡散されているキャパ
シタの下部電極の誘電体〜の膜厚が、拡散されていない
キャノRシタの下部電極の誘電体層の膜厚の2倍になる
ようζこ第3図(不純物を拡散させていないポリシリコ
ンと拡散させたポリシリコンのシート抵抗に対する酸化
膜厚比を示す)より決定した。したがって、この時の不
純物が拡散された部分のポリシリコン34(不純物が拡
散されているキャノぐシタの下部電極)のシート抵抗は
45り、である。
続いて、公知の技術によってポリシリコン34をノ9タ
ーニングすることにより、小さい容量を持つキヤ・母シ
タの下部電極37と、大きい容量を持りキャ/?シタの
下部電極38をフィールド酸化膜32上にポリシリコン
34によって、またダート電極39をy−ト酸化膜33
上にポリシリコン34によって形成する。その後、酸素
芥囲気によって熱酸化を施すことによシ、下部電極37
.38上にそれぞれのキャi4シタの誘電体層(誘電体
絶縁膜層)40.41を形成する。この時、小さい容量
を持つキヤ・々シタの誘電体層40を膜厚1000^と
すれば、第3図より、大きい容量をもつキャパシタの誘
電体層41は500Aとなる。また、この熱酸化時、ダ
ート電極39上にも酸化膜(誘電体層)42が形成され
る。(第2図(b)参照)次に、大きい容量を持つキャ
i4シタの下部電極38に選択的にイオン注入技術によ
シ誘電体層41を介して不純物を打込む。ここで、不純
物は、/JSさい容量を持つキャパシタの下部電極37
番こ含まれる不純物と同様の性質を持つ不純物、たとえ
ばリンイオンであシ、これが: X 1016cm−”
 ・tons打込まれる。そして、それにより、大きい
容量を持つキャパシタの下部電極38に導電性が持たせ
られる。
次に、ポリシリコン43を全面に成長させ、これに、オ
キシ塩化リンなどの不純物44を拡散させる(第2図(
C)参照)。
そして、しかる後は従来技術と同様にして各キャノ+シ
タの上部電極45.46の形成、不必要な部分の誘電体
層40.41および酸化膜33.42の除去、保護酸化
膜47の形成、MOS FETの拡散領域48,490
形成、PSG50の形成、コンタクト孔の形成、配線金
属51の形成を行う(第2図(d)参照)。
以上のように第1の実施例では、不純物を拡散させたポ
リシリコン下部電極と、不純物を拡散させないポリシリ
コン下部電極の酸化時の誘電体層の成長速度の違いを利
用して、大きい容量を持つキャパシタの下部電極38上
に薄く誘電体層41を形成するようにしたので、大きい
容量のキヤ・ぐシタを小型にして、小さい容量のキヤ、
eシタとともに同一半導体基板31上に形成できる。し
たがって、容量精度が向上するとともに、キャパシタの
占有面積が少なくなシ、欠陥率の低下、ひいては素子の
歩留りの同上を図ることができる。
第4図はこの発明の第2の実施例を説明するための図で
ある。この図に示すように、第2の実施例では、まず、
半導体基板610表面に公知の技術によって選択的に厚
いフィールド酸化J摸62*形成することによシ、その
基板61上をフィールド領域とアクティブ領域に分ける
。次に、アクティブ領域の基板61表面にダート酸化膜
631c成長させ、次いで多結晶シリコン(以下ポリシ
リコンという)64を全面に成長させる。しかる後オキ
シ塩化リン′!!:たはリンイオンなどの不純物65を
ポリシリコンロ4の全面に拡散させる。(第4図(a)
参照) 続いて、ポリシリコンロ4金・母ターニングすることに
より、小さい容量を持つキャi4シタの下部電極66と
、大きい容量を持つキャノやシタの下部電極67をフィ
ールド酸化膜62上にポリシリコンロ4によって、また
ゲート電極68をダート酸化M63上にポリシリコンロ
4によって形成する。
その後、熱酸化処理を施すことにより、下部電極66゜
67上に誘電体層(酸化膜)69.70を形成する。こ
の時、ダート電極68上にも酸化膜71が形成される。
なお、誘電体層69,70の膜厚は700Aとした。(
第4図(b)参照)しかる後、小さい容量を持つキャノ
4シタの誘電体層69上およびアクティブ領域の酸化膜
63゜71上をレジスト72で覆った状態で酸化膜(誘
電体層)の選択的除去を行うことにより、大きい容量を
もつキヤ・ぐシタの下部電極67上の誘電体層70を除
去する(第4図(C)参照)。
続いて、レジスト72を除去した上で、再び酸化処理を
行う。この酸化処理により、大きい容量を持つキャノぐ
シタの下部電極67上に、同キ′ヤパシタ用の薄い誘電
体層73が形成される。この時、小さい容量を持つキャ
パシタの誘電体層69は膜厚が若干増え、正規の厚さと
なる。(第4図(中参照) 次に、ポリシリコン74を全面に成長させ、これに、不
純物65と同様の性X−+持つ不純物75を拡散させる
(第4図(d)参照)。
ぞして、しかる後は’71ff 1の実施例と同様にし
て各キャノソシタの上部電極7’6.77の形成、不必
要な部分の誘電体層69.73および酸化膜63゜71
の除去、保護酸化膜78の形成、MOSFETの拡散領
域79’、80の形成、PSG81の形成、コンタクト
孔の形成、配線金属82の形成を行う(第4図(e)参
照)。
この第2の実施例においても、大きい容量を持つキャパ
シタの誘電体層は薄く形成される。したがって、第1の
実施例と同様に大きい容量のキヤ・ぐシタを小型に形成
でき、容量精度が向上するなどの効果を得ることができ
る。
(発明の効果) 以上詳述したようにこの発明の方法では、複数の下部電
極上に厚さを変えて誘電体絶縁展層を形成するようにし
たので、誘電体絶縁膜層が厚い容量の小さいキヤijシ
タと同様に小型にして、容量の大きいキャパシタを形成
することができる。したがって、容量精度が同上すると
ともに、キャパシタの占有面積が少なくなシ、欠陥率の
低下、ひいては素子の歩留りの向上を達成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体装置の製造方法を説明するための
断面図、第2図はこの発明の半導体装置の製造方法の第
1の実施例全説明するための断面図、第3図は不純物を
拡散させていないポリシリコンと拡散させたポリシリコ
ンのシート抵抗に対する酸化膜厚比を示す特性図、第4
図はこの発明の第2の実施例を説明するための断面図で
ある。 34 ’t 64・・・多結晶シリコン、35・・・酸
化膜またはレノスト、36.65・・・不純物、37,
38゜66.67・・・下部電極、40,41,69,
70゜73・・・誘電体層、72・・レジスト、45.
46 。 76.77・・・上部電極。 特許出願人  沖電気工業株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多結晶シリコンからなる複数の下部電極を形成す
    る工程と、その複数の下部電極上に厚い誘電体絶縁膜層
    と薄い誘電体絶縁膜層とを選択的に形成する工程と、そ
    の誘電体絶縁膜層を挾んで前記各下部電極上に上部電極
    を形成する工程とからなる半導体装置の製造方法。
  2. (2)厚い誘電体絶縁膜層と薄い誘電体絶縁膜層を形成
    する工程は、下部電極の多結晶シリコンに選択的に不純
    物を拡散し、その後酸化することにより、異なる膜厚の
    誘電体絶縁膜層を得ることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)厚い誘電体絶縁膜層と薄い誘電体絶縁膜層を形成
    する工程は、下部電極の多結晶シリコンに均一に酸化膜
    を成長後、選択的にその酸化膜を除去し、再度酸化する
    ことによシ異なる膜厚の誘電体絶縁膜層を得ることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造
    方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0183623A2 (en) * 1984-11-28 1986-06-04 Fairchild Semiconductor Corporation Precision high-value MOS capacitors
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CN108091694A (zh) * 2016-11-14 2018-05-29 瑞萨电子株式会社 半导体器件及其制造方法

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