JPS61174744A - 集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

集積回路装置およびその製造方法

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JPS61174744A
JPS61174744A JP60015874A JP1587485A JPS61174744A JP S61174744 A JPS61174744 A JP S61174744A JP 60015874 A JP60015874 A JP 60015874A JP 1587485 A JP1587485 A JP 1587485A JP S61174744 A JPS61174744 A JP S61174744A
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polycrystalline silicon
upper electrode
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circuit device
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置に関し、特に容量素子を備
える集積回路装置およびその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体集積回路装置内に形成される容量素子とし
て例えば第3図に示すようなものが知られている。この
容量素子は半導体基板1上に形成された厚い絶縁膜2上
に下部電極の多結晶シリコン導11層3と薄い多結晶シ
リコン酸化[4と上部電極の多結晶シリコン導電層5と
が順次積層されて容量素子を構成し、上部電極上に仮着
形成された絶縁膜7に開孔部6を設けて金属配線8と接
続されて集積回路装置を構成している。この容量素子は
、容量素子の下部電極と半導体基板とが厚い絶縁膜で隔
てられているので下部電極と半導体基板間で形成される
容量値は微小であるから、半導体基板電位の影響を受け
ない容量素子を得ることが出来る。
しかしながら、従来は上部電極の多結晶シリコン層5と
金属配線8との接続のための開孔部6は大さく形成さ扛
ていたので、上部電極と金属配線の電気的接続をとる友
めのアロイ工程において、通常アルミニウムで形成さn
る金属配線8から上部電極の多結晶シリコン層5に大量
のアルミニウムが供給される。このためアロイスパイク
が生じ、上部電極の多結晶シリコン層5をつき破シ、多
結晶シリコン酸化@4にダメージを生じさせやすい欠点
があった〇 また0、絶縁膜7に開孔部6tl−形成する際、フッ化
水素酸系の工、チング液を用いるため、上部電極の多結
晶シリコン層上も上記7.化水素酸にしばらくさらされ
る。その後、金属配線8を形成するが、微量な7.化水
素酸に上部電極の多結晶シリコン層の粒界全通シ、多結
晶シリコン酸化膜4に到達し酸化膜にダメージを与える
。特に従来は上部電極の多結晶シリコン層5と金属配線
8との接続のための開孔部6はコンタクト抵抗低減、電
界の均一性を前原してできるだけ大きく形成でれている
ので、工、チンダ液による影響を受けやすく、製品の歩
留シや信頼性を低下させる欠点があったO 本発明は、以上述べた従来の欠点をなくした容量素子を
備える集積回路装置およびその製造方法を提供するもの
でbる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の集積回路装置は、半導体基板の一声面に形成さ
れた下部電極と、前記下部電極上に絶縁FAヲ介して形
成された多結晶シリコン導電層の上部電極とからなる容
量素子を備え、前記上部電極上に複数個の開孔部のある
絶縁膜を介して金属配線を有し、前記上部電極と前記金
属配線が前記開孔部において電気的に接続されているこ
とt−特徴とする。
本発明の集積回路装置の製造方法は、半導体基板の一主
面に下部電極を形成する工程と、前記下部電極上に絶縁
膜を形成する工程と、前記下部電極上に前記絶縁膜を介
して上部電極となる多結晶シリコン導電層を形成する工
程と、前記上部電極および下部電極を覆う絶縁膜を形成
する工程と、前記上部電極となる多結晶シリコン導電層
上面を覆う絶縁膜に7.化水素酸系の工、チンダ液を用
いたエッチング法により複数個の開孔部を形成する工程
と、前記開孔部を含む絶縁膜上に所定形状の金属配線を
被着する工程を含むことを特徴とする0 〔実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第1図(a) 、 (b)はそれぞれ本発明の一実施
例の縦断面図および平面図でおる。第1図(a)におい
てシリコン基板1の一主面上に厚い酸化膜2が有シ、こ
の上に所定形状の多結晶シリコン導電層3が有り、この
多結晶シリコン導電1ii3は周辺部の電極引出部上の
絶縁膜7に設けられた開孔部を介して金属配線13と接
続されている。
多結晶シリコン導電層3表面を覆っている薄い多結晶シ
リコンの酸化膜4を介して多結晶シリコン導電層5が有
り、前記多結晶シリコン層3,5と多結晶シリコンの酸
化膜4とで容量素子を構成している。多結晶シリコン導
電層5上には絶縁膜7が有シ、複数個の開孔部6が設け
られている。
この複数個の開孔部6は第1図(b)の平面図に示され
ているように多結晶シリコン層5上にほぼ均一に分布す
るように配置されている。これらの開孔部6によって多
結晶シリコン層5は金属配線8と電気的に接続されて集
積回路装置を構成する。
以上に示すような容量素子がシリコンゲートMO8LS
Iの製造工程中どのように形成されるかをさらに詳しく
第2図の工程断面図を参照して説明する。まず第2図(
atに示すように、P型シリコン基板1の一主面上のチ
ャンネルスト、パー領域9にボロン注入を行なった後、
周知のLOGO8技術によシトランジスタ領域に薄いゲ
ート酸化膜10フイールド領域に100OA程度の厚い
酸化膜2を形成する。
次に第2図(b)に示すように、第1の多結晶シリコン
導電層3t−600OA程度の厚さに形成し、パターニ
ングする事で、ゲート電極3′および容量素子の下部電
極3“き形成する。さらに900℃〜1150°C程度
のスチーム酸化ないしドライ酸化で容量素子の絶縁膜4
を形成する。
次に第2図(c)に示すように、第2の多結晶シリコン
層5を300OA程度の厚さに成長させ、ボロン注入で
所定の導電層(100Ω/l]〜IMΩ10)にし、上
記第2の多結晶シリコン層5をパターニングして抵抗5
′および容量素子の上部電極5“を形成する。
続いて第2図(d)K示すように、抵抗5′の上面にイ
オン注入に対するマスク層11を形成したのち、ヒ素(
As )ないしリン(P)のイオン注入を行な素子の上
部電極)5“の導電度向上を図る0次に第2図(e)に
示すように、絶縁膜7を常圧CVD(化学気相成長)で
100OOA程度被着させる。
さらに本発明の特徴であるところの複数個の開孔s6を
第2の多結晶シリコン層(容量素子の上部電極)5″上
の絶縁膜10に開孔する。同時に第1の多結晶シリコン
層(容量素子の下部電極)3“へのコンタクト、MOS
)ランジスタのソース・ドレイン層12へのコンタクト
、抵抗(第2の多結晶シリコン層)5“へのコンタクト
を開孔する。
最後に金属層t−Eガン蒸着法ないしスバ、り法で1.
0〜1.3μm程度成長させ、パターニングを行ない、
金属配線8を形成して容量素子、抵抗、MO8ト2ンジ
スタを完成させる。
ところで第2の多結晶シリコンN(容量素子の上部電極
)への複数個の開孔部は第1図(b)の平面図かられか
るように正方形であり、開孔部1個当りの開孔面積は約
12μml〜42μm2である0また開孔部の配置およ
び数は、必要な容量値によシ第2の多結晶シリコン層(
容量素子の上部電極)の面積は異なるため特定できない
が、第2の多結晶シリコン層の7fI積約102μm”
〜100”μml当9開孔部1伽の割合いで、はぼ均−
良く複数個が互に間隔をもって配置されている。との開
孔部の配置条件で金属配線と第2の多結晶シリコン導電
層との間のコンタクト抵抗および電界の均一性に特に問
題はなく、任意の周波数に対して安定な容量が得られた
また、開孔部の形成方法は、通常CF4を生成分とする
ガスを用い、几IE(リアクティブイオンエツチング)
法で絶縁膜7をドライエ、チングする。次に7.化水素
酸でバラツキある絶縁膜7の残D−eウェ、トエ、チン
グする。開孔部にきわめて微量の7.化水素酸が残るが
、容量素子の耐圧劣化が生じるほど影譬はない。
前記実施例では半導体基板を被榎する酸化膜上に容量素
子を形成し九いわゆる70一テイングMO8容量素子の
場合について説明したが、本発明は半導体基板自体を下
部電極とするようなMO8容量素子にも適用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の集積回路装置は、容量素子
の上部11極となる多結晶シリコン導電層と、絶縁膜を
介して多結晶シリコン導電層上く形成された所定形状の
金属配線とが絶縁膜に形成された互いに間隔をもって配
置された複数個の開孔部で電気的に接続された構成であ
る。そのため、金属配線から微細な開孔部を通して上部
電極の多結晶シリコン層に供給される金属量は一定の限
度内に抑えられるので、アロイ工程におけるアロイスパ
イクの発生がなく、製品の歩留り、信頼性が向上する。
また、開孔部が小さいため、開孔時にフッ化水素酸系の
工、チング液を使用しても、工、チング液の影響を受け
に<<、容量素子の耐圧劣化が生じなくなる。
この結果について具体的に説明する。第4図及び第5図
は従来及び本発明による容量素子の絶縁耐圧の基数分布
を示したものである。横軸は耐圧の電界強If (MV
/cR) 、縦軸は各耐圧の容量素子の個数を示した。
酸化膜はいずれも温度1150℃、酸素中で9分間多結
晶シリコン膜を熱酸化して形成したものである。第4図
に示した従来例では6MV/cryから2.5MV/c
ryにわたって耐圧強度か弱いものが広くすそを引いて
分布している。第5図に示した本発明の例では耐圧強度
は少し落ちているもののピークは非常に鋭くなシ、耐圧
強度が弱いすそ引き部分が減少した。従って本発明の製
造方法を用いることによシ製品を高い歩911シで生産
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)および(b)はそれぞれ本発明の集積回路
装置の容量素子部の縦断面図および平面図、第2図(a
)〜(e)は本発明をシリコン基板)MO8集積回路装
置の製法に適用した場合の一実施例を示す製造工程断面
図、第3図(a)および(b)はそれぞれ従来の集積回
路装置の容量素子部の縦断面図および平面図、第4図は
従来の容量素子の耐圧の度数分布、第5図は本発明の容
量素子の耐圧の度数分布である0 1・・・・・・シリコン基板、2・山・・厚い酸化膜、
3゜3′、3“・・・・・・第1の多結晶シリコン層、
4・・・・・・酸化膜、5,5’、5“・・・・・・第
2の多結晶シリコン層、6・・・・°・開孔部、7・・
・・・・絶縁膜、8,13・・・・−・金属配線、9・
・・・・・チャンネルスト、パー領410・・・・・・
ゲート酸化膜、11・・・・・・マスク層、12・・・
・・・ソース・ドレイン層。 弗I紀疎 矩m  軸配酸 、り#晶シリコン ’451  図 第2区

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の一主面に形成された下部電極と、前
    記下部電極上に絶縁膜を介して形成された多結晶シリコ
    ン導電層の上部電極とからなる容量素子を備え、前記上
    部電極上に複数個の開孔部のある絶縁膜を介して金属配
    線を有し、前記上部電極と前記金属配線が前記開孔部に
    おいて電気的に接続されていることを特徴とする集積回
    路装置。
  2. (2)前記絶縁膜の開孔部は正方形で一辺が1μm〜4
    μmであり、かつ上部電極の面積10^2μm^2〜1
    00^2μm^2あたり1個の割合でほぼ均一に配置さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    集積回路装置。
  3. (3)半導体基板の一主面に下部電極を形成する工程と
    、前記下部電極上に絶縁膜を形成する工程と、前記下部
    電極上に前記絶縁膜を介して上部電極となる多結晶シリ
    コン導電層を形成する工程と、前記上部電極および下部
    電極を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記上部電極とな
    る多結晶シリコン導電層上面を覆う絶縁膜にフッ化水素
    酸系のエッチング液を用いたエッチング法により複数個
    の開孔部を形成する工程と、前記開孔部を含む絶縁膜上
    に所定形状の金属配線を被着する工程を含むことを特徴
    とする集積回路装置の製造方法。
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