JPS6022355A - シリコンゲ−トmos集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents

シリコンゲ−トmos集積回路装置及びその製造方法

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JPS6022355A
JPS6022355A JP58131408A JP13140883A JPS6022355A JP S6022355 A JPS6022355 A JP S6022355A JP 58131408 A JP58131408 A JP 58131408A JP 13140883 A JP13140883 A JP 13140883A JP S6022355 A JPS6022355 A JP S6022355A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
oxide film
layer
capacitive element
silicon layer
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JP58131408A
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Makio Beppu
別府 牧夫
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0688Integrated circuits having a three-dimensional layout
    • 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

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、シリコングー)MO8O8集積回路装置上の
製造方法に関するものである。
〔従来技術〕
従来、シリコンゲートMO8集積回路に於ける内蔵され
る容量素子は、MOSト9ンジスタのゲート酸化膜を誘
電体膜として構成されていた。即ち、ゲート酸化膜を誘
電体膜とし、上部電極を不純物を含んだ多結晶シリコン
層、下部電極を、シリコン基板と同一、又は反対導電型
の高濃度の不純物層で構成されていた。
前記の構造によると、下部電極用電気的にシリコン基板
と全く同一の電位、あるいは異なる不純物層の接合を介
し、電気的に分離されてbる。
一方、シリコン基板それ自体は、通常、集積回路の共通
電源として用いられている。
ところで、回路技術的に言って集積回路の容量素子を、
電気的に共通電源と分離して使用する必要がある場合が
多いが、従来構造では、静電容量としての一方の電極が
、シリコン基板、−即ち共通電源と全く同一電位か、電
気的に分離されて込る場合でも、前記一方の電極がシリ
コン基板と反対導電型の不純物層であり、シリコン基板
との分離は異なる導電型の不純物層の接合のみであるた
め。
電源に対して接合容量を持つばかりでなく、接合を流れ
る漏洩電流が存在し、内蔵される容量素子として共通電
源から完全に分離することは不可能である。
第1図(a)〜[d)は、従来の内蔵される容量素子を
持つシリコングー)MOB集積回路装置の一例及びその
製造方法を説明するための工程順に示した断面図である
第1図(a)に示すように、シリコン基板lの表面に、
素子分離の為のフィールド領域を規定する4oooA以
上の膜厚を有するシリコン酸化膜よりなるフィールド酸
化膜2を形成する。その後、比較的薄Ln1000Å以
下の膜厚のシリコン酸化膜よりなるゲート酸化膜3及び
容量素子の誘電体膜3′を形成する。次いで容量素子f
、影形成る領域に、イオン注入技術等を用い選択的にシ
リコン基板と反対導電型の不純物を導入し不純物層15
t−形成する。
第1図(b)に示すように、cvD技術、あるいはCV
D技術と熱拡散やイオン注入技術等を用いて、不純物を
含んだ多結晶シリコン層16を形成する。
次に、第1図(C)に示すように1通常のlホInソゲ
2フイ技術を用いて、容量素子の上部電極を構成する多
結晶シリコン層17、MOS)ランジスタのゲート電極
5及び多結晶シリコン配線4を形成後、更に、熱拡散あ
るいはイオン注入技術を用いて、MOB)ランジスタの
ンース及びドレイン拡散層7,8.容量素子の下部電極
を構成する不純物層15と、金属配線との電気的接触を
得る為の不純物層18を形成する。
次いで、第1図(傳に示すように多結晶シリコン層4.
5.17及び、不純物層7. 8. 18の表面を不活
性化する為、熱酸化技術等を用いて薄い数百〜数千人程
度のシリコン酸化膜20を形成する。次いで、CVD技
術等を用いて、シリコン酸化膜あるいは、リンを含んだ
シリコン酸化膜で。
層間絶縁膜21を形成後、金属配線と、各不純物層及び
多結晶シリコン層との電気的接触を得る為のコンタクト
ホール12,22.23を設ける。
次いで、金属配WI113を形成する。
上述の従来構造による払容量素子は、第1図(C)に示
すように、上部電極を構成する多結晶シリコン層17.
誘電体膜を構成するシリコン酸化膜19、及び下部電極
を構成する不純物層15で出来ている。下部電極の不純
物層15は、シリコン基板1と反対導電駁である為、シ
リコン基板lと直流的に分離する事はある程度可能であ
るが、いわゆる、接合に逆電圧を印加した場合の少数キ
ャリアによる逆方向電流が流れる。又、交流信号等時間
的に変化する電圧を印加した場合、上記接合に存在する
接合容量の為、シリコン基板1に信号の一部が伝わる事
になり、容量素子として、シリコy基板11即ち、集積
回路の共通電源と完全に分離する事は不可能となる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記問題点を解決し、共通電源から完
全に分離された内蔵される容量素子を持つシリコンゲー
トMO8集積回路装置及びその製造方法を提供すること
にある。
〔発明の構成〕
本発明の第1の発明のシリコングー)MUB集積回路装
置は、ゲート電極及び配線が多結晶シリコンよりなり、
かつ容量素子を含むシリコンゲー)MO8集積回路装置
において、シリコン基板主表面に形成された素子分離領
域のフィールド酸化膜上に形成された容量素子の下部電
極を構成する不純物を含む第1多結晶シリコン層と、該
第1多結晶シリコン上に形成された容量素子の誘電体膜
を構成するシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜上に形
成された容量素子の上部電極t−構成する不純物を含む
第2の多結晶シリコン層と、核第2P多結晶シリコン層
に金属配線を形成する金属層が電気的に接触して構成さ
れる。
また、本発明の第2の発明のシリコンゲート開O8集積
回路装置の製造方法は、半導体基板の主表面上に選択的
に形成されたゲート酸化膜とフィールド酸化膜の一部に
ゲート電極、配線及び容量素子の下部電極用の第1多結
晶シリコン層を形成する工程と、該第1多結晶シリコン
層の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記容量
素子の下部電極を構成する@11p多結晶シリコン層上
の領域に選択的に第21多結晶シリコン層を形成する工
程と、該多結晶シリコン層上にリンガラス層を形成する
工程と、該リンガラス層より第2多結晶シリコン層に不
純物としてリンを導入する工程とを含んで構成される。
〔実施例の説明〕
次に、本発明の実施例について5図面を参照して説明す
る。
第2図(a)〜(d)は本発明の一実施例の構造並びに
その製造方法を説明するために工程順に示した断面図で
ある。
第2図(a)に示すように、従来知られている技術によ
りシリコン基板1上に4000Å以上の厚さのフィール
ド酸化膜2及びトランジスタの1000Å以下の薄いゲ
ート酸化膜3を形成する。
次に、表面に多結晶シリコン層を付着させ、エツチング
して多結晶シリコン配線4.トランジスタのゲート電極
5と共にフィールド酸化膜2上に容量素子の下部電極を
構成する多結晶シリコン層6を形成する。次にトランジ
スタのソース、ドレイン領域の7及び8を形成する。こ
のとき多結晶シリコン層6には不純物が導入され導電性
が増大する。
次に第2図(b)に示すように熱酸化技術を用いて。
多結晶シリコン層60表面に比較的膜厚の薄い1000
λ以下のシリコン酸化膜9th成する5次いで%CVD
技術を用いて、多結晶シリコン層6の領域に選択的に不
純物を含まない厚さ数千Å以下の多結晶シリコン層10
t−形成する。多結晶シリコン層lOは容量素子に於け
る上部電極e[成するつ 次に、第2図(C)に示すように、CYD技術を用いて
、比較的高濃度の7モルパーセント以上のリンを含むリ
ンガラス層11を被着する。その後。
不活性ガス中で約800℃以上の熱処理を行なうと、リ
ンガラス層11中に含まれるリンが多結晶シリコン層l
Oの中に導入され、多結晶シリコン層10を導体とする
ことができる。
次に、第2図(ψに示すように、金属配線との電気的接
触を得るためのコンタクトホール12,24を設けるが
、このとき同図に示すように、容量素子の上部電極上の
コンタクトホール24は容量素子の領域のほぼ全域にわ
たり穴あけを行っても、上部電極の多結晶シリコン層l
Oが存在するため、コンタクトホール24を設ける際、
エツチング液等の影響を受け誘電体t−構成するシリコ
ン酸化膜9が誘電体としての膜質が劣化することはない
上部電極10のほぼ全面にわたり、ピンタクトホール2
4t−設け、上部電極10を金属配線14で被うことは
1時として容量素子の直列抵抗を減少し、誘電体損失角
を減少せしめる為に有効である。
コ、ンタクトホール12,24を形成後、金属配線13
.14を設ける。
以上で容量素子を内蔵するシリコンゲート開O8集積回
路装置は完成する。
本−実施例により形成された内蔵される容量素子は第2
図(d)に示すように、下部電極を構成する不純物を含
む第1多結晶シリコン層6は一絶縁膜であるフィールド
酸化膜2上に形成され、誘電体膜9は第1多結晶シリコ
ン層の表面を薄く酸化することにより形成され、更に上
部電極として不純物を含む第2多結晶シリコン層10が
形成され、更に第2多結晶シリコン層lO上に金属層1
4が接完全に絶縁されて込るので、電源に対する漏洩電
流は無視できる。また下部電極である第1多結晶シリコ
/層6とシリコン基板lとの静電容量は。
誘電体が4000Å以上の厚いフィールド酸化膜2であ
るため殆んど無視できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、共通電源から完
全に分離された内蔵される容量素子を持つシリコングー
)M08集積回路装置が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は、従来の内蔵される容量素子を
持つシリコングー)ML)8集積回路装置の一例及びそ
の製造方法を説明するための工程順に示した断面図、第
2図(a)〜(傳は本発明の一実施例の構造並びにその
製造方法を説明するために工程順に示した断面図である
。 1・・・・・・シリコン基板、2・・・・・・フィール
ド酸化膜。 3・・・・・・ゲート酸化膜、4・・・・・・多結晶シ
リコン配線、5・・・・・・ゲート電極、6・・・・・
−下部電極用多結晶シリコyJ 7.s・・・・・・ソ
ース又はドレイン領域、9・・・・・・誘電体膜(シリ
コン酸化膜ハ 1o・・・用上耶電極用多結晶シリコン
層(第2多結晶シリコン層八11・−・・・・高濃度リ
ンガラス層、12・・・・・・コンタクトホール、13
・・・・・・金属配線、14・・・・・・上部電極上の
金属配線、15・・・・・・下部電極不純物層、16・
−・・・・多結晶シリコン層、17・・・−・・上部電
極、18・・・・・・下部電極と金属配線を結ぶ不純物
層、19・・・・・・誘電体膜、20・・・用シリコン
酸化膜、21・旧・・CvD、8iUz 、22・・・
・・・下部電極へのコンタクトホール、23・・・・・
・上部電極へのコンタクトホーAI、24・・・・・・
上部電極へのコンタクトホール(本発明)6 代理人 弁理士 内 原 =、北::’j:、、 >。 目・ °1 半1別 taノ /J /7 / 綽2回 rρノ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1〕 ゲート電極及び配線が多結晶シリコンよりなり
    、かつ容量素子を含むシリコングー)MO8集積回路装
    置にお匹て、シリコン基板主表面に形成された素子分離
    領域のフィールド酸化膜上に形成された容量素子の下部
    電極を構成する不純物を含む第1多結晶シリ゛コン層と
    、該第1多結晶シリコン上に形成された容量素子の誘電
    体膜を構成するシリコン酸化膜と、該シリコン酸 3゜
    化膜上に形成された容量素子の上部電極を構成する不純
    物を含む第2多結晶シリコン層と、該第2多結晶シリコ
    ン層に金属配線を形成する金 2属層が電気的に接触し
    ていることを特徴とするシリコンゲートMO8集積回路
    装置。 2)半導体基板の主表面上に選択的に形成されたゲート
    酸化膜とフィールド酸化膜の一部にゲート電極、配線及
    び容量素子の下部電極用の第1多結晶シリコン層を形成
    する工程と、該第1多結晶シリコン層の表面にシリコン
    酸化膜を形成する工程と、前記容量素子の下部電極を構
    成する第1多結晶シリコン層上の領域に選択的に第2多
    結晶シリコン層を形成する工程と、該多結晶シリコン層
    上にリンガラス層を形成する工程と、該リンガ2ス層よ
    り第2多結晶シリコン層に不純物としてリンを導入する
    工程とを含むことを特徴とするシリコンゲートMO8集
    積回路装置の製造方法。
JP58131408A 1983-07-19 1983-07-19 シリコンゲ−トmos集積回路装置及びその製造方法 Pending JPS6022355A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5057447A (en) * 1990-07-09 1991-10-15 Texas Instruments Incorporated Silicide/metal floating gate process
US5108941A (en) * 1986-12-05 1992-04-28 Texas Instrument Incorporated Method of making metal-to-polysilicon capacitor
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JPS518881A (en) * 1974-07-10 1976-01-24 Sanyo Electric Co Mos gatahandotaishusekikairo

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