JPH06291262A - 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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JPH06291262A
JPH06291262A JP9878893A JP9878893A JPH06291262A JP H06291262 A JPH06291262 A JP H06291262A JP 9878893 A JP9878893 A JP 9878893A JP 9878893 A JP9878893 A JP 9878893A JP H06291262 A JPH06291262 A JP H06291262A
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film
conductive film
electrically conductive
insulating film
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Hiroyuki Miwa
浩之 三輪
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高性能なBiCMOSLSI等にキャパシタ
を付加するにあたり、その性能向上を大幅な工程の増加
無しに実現する方法を開発し、高性能、低コストのBi
CMOSLSI等の実現を図ることができる半導体装置
の製造方法を提供する。 【構成】 第一の絶縁膜上に第一の電気伝導膜6,60
を形成する工程と、前記第一の電気伝導膜を加工する工
程と、第二の絶縁膜11を形成する工程と、第一の電気
伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設ける工程と、誘電
膜18を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高精度容量を含む半導
体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来技術及びその欠点】近年、LSIの更なる大規模
化、高性能化が要求され、その中でCMOSの高集積、
低消費電力性とBIP(バイポーラトランジスタ)の高
速性の長所を兼ね備えたBiCMOSLSIが注目され
ている。
【0003】特に、高性能を要求される分野では、最先
端のMOS技術とBIP技術を一体化することが必要に
なり、MOS構造としては、いわゆるLDD構造が、B
IP構造としては、いわゆるダブルポリシリコン構造が
採用されることになる。
【0004】従来のBiCMOSLSI製造プロセスを
図2ないし図5を用いて詳細に説明すると、次のとおり
である。本図はダブルポリシリコン構造のバイポーラト
ランジスタとPチャネルMOSトランジスタ部のシリコ
ン基板の上部断面図である。
【0005】図2を参照する。基板1のバイポーラトラ
ンジスタ部にN+ 埋め込み層2及び拡散層を形成する。
本埋め込み層2及び拡散層はNPNトランジスタのコレ
クタ取り出しとして機能する。次に素子分離のためのL
OCOS酸化膜3及びP+ 拡散層4を形成した後に、ゲ
ート酸化膜5を形成する。LOCOS酸化膜3としては
400〜500nmの、ゲート酸化膜5は10〜20n
mの膜厚を形成する。その後、CVDにより全面に10
0〜200nm程度の膜厚の第1層のPolySi6を
形成した後、バイポーラトランジスタ部のベース、エミ
ッタ形成部分のPolySi6/ゲート酸化膜5積層膜
を、既存のドライエッチング技術で開口する。
【0006】このようにPolySi膜6は前記開口形
成時、ゲート酸化膜5の保護膜として機能する。従っ
て、ゲート酸化膜5を開口する際のレジスト剥離工程に
て、ゲート酸化膜が汚染されることによる耐圧不良等の
発生を防止できる。
【0007】次に図3を参照する。CVDにより100
〜200nmの膜厚の第2層PolySi7を形成す
る。先の、CVDPolySi6と合わせて、Poly
Si膜厚の合計は、300〜400nmとなる。
【0008】MOSトランジスタ部のゲート電極部にN
+ イオン注入を、バイポーラトランジスタ部のベース電
極形成部分にP+ イオン注入を行った後、MOSのゲー
ト電極、バイポーラトランジスタ部のベース電極を残
し、既存のドライエッチング技術にて前記PolySi
7を加工する。次にMOS部にP- イオン注入を行い、
LDD拡散層8を形成する。その後、CVDにより20
0〜400nmの膜厚のSiO2 を形成し、既存のドラ
イエッチング技術にて異方性エッチングすることにより
LDD用SiO2 スペーサ9を形成する。
【0009】この時、バイポーラトランジスタのベー
ス、エミッタ形成領域は、PolySiで被覆されてい
ることで、異方性エッチングにてLDD用SiO2 スペ
ーサ9を形成する際、保護することが可能となりオーバ
ーエッチングにさらされることがない。従って、RIE
ダメージに起因する素子の劣化、歩留まりの低下等の問
題は発生しない。次にMOS部にP+ イオン注入を行
い、ソース、ドレイン拡散層10を形成する。
【0010】次に図4を参照する。CVDにより300
〜400nmの膜厚のSiO2 11を形成した後、バイ
ポーラトランジスタのベース、エミッタ形成領域のSi
211/PolySi7積層膜を既存のドライエッチ
ング技術でエッチング除去する。
【0011】その後、CVDにより400〜600nm
の膜厚のSiO2 を形成し、既存のドライエッチング技
術にて異方性エッチングすることにより、エミッタ、ベ
ース電極分離用SiO2 スペーサ12を形成する。
【0012】次に、CVDによりエミッタ形成用Pol
ySi13を形成し、既存のドライエッチング技術にて
加工する。前記PolySi13へのイオン注入及び拡
散により、ベース15及びエミッタ14を形成する。こ
の時の熱処理により、同時にベース取り出し電極からP
+ 拡散しグラフトベース16を形成すると共に、MOS
部ソース、ドレイン拡散層10を活性化させる。
【0013】次に図5を参照する。CVDにより300
〜400nmの膜厚のSiO2 17を形成した後、既存
の配線技術を用いて各電極を形成する。(図示せず。)
【0014】一方、近年、バイポーラECLゲートの高
速、低消費化を図る技術として注目されているActi
ve pull−down回路等への適用の観点から、
従来のBiCMOSLSIに高精度の容量を付加したい
要請があり、この場合単位面積あたりの容量値の大きさ
と制御性の良さから、SiNを誘電体として用いたMI
Sキャパシタが有望である。BiCMOSLSIに高精
度の容量を付加したプロセスの従来例を図6ないし図8
を用いて説明する。図6ないし図8は、MISキャパシ
タとチャネルMOSトランジスタ部のシリコン基板の上
部断面図である。
【0015】図6を参照する。本図は前記説明した図2
から図4に対応する。本例では、MISキャパシタ形成
部にはN+ 拡散層2aが形成されている。
【0016】図7を参照する。MISキャパシタ形成部
のSiO2 11を既存のドライエッチング技術でエッチ
ング除去する。その後、CVDにより30〜60nmの
膜厚のSiNを形成し、既存のドライエッチング技術に
て加工することによりMISキャパシタ形成部にSiN
18を残存させる。これにより図7の構造とする。次
に、図8に示すように、CVDにより300〜400n
mの膜厚のSiO217を形成する。その後、既存の配
線技術を用いて各電極を形成する。(図示せず。)
【0017】しかしながら、前記方法には、以下の問題
点が存在する。 MISキャパシタ用の誘電膜18が基板Si1と接続
されており、この部分が寄生容量として作用し、容量の
絶対値制御性の悪化や、基板バイアス依存性、周波数特
性の悪化を招く。 電極形成工程において、MIS SiN18上のコン
タクトを、その他のコンタクトと別途形成することが必
要である(図8参照)。これは、既存のドライエッチン
グ技術にては、SiN18との高選択比を有したSiO
2 エッチング条件が無く、MIS SiN18上のコン
タクト開口にはHF系の溶液エッチングを用いることが
必要となり、微細加工に適さないためである。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明は高性能なBi
CMOSLSI等の半導体装置にキャパシタを付加する
にあたり、その性能向上を大幅な工程の増加無しに実現
する方法を提供することで、高性能、低コストのBiC
MOSLSI等の実現を図ることができる半導体装置の
製造方法を得んとするものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】本出願の請求項1の発明
は、第一の絶縁膜上に第一の電気伝導膜を形成する工程
と、前記第一の電気伝導膜を加工する工程と、第二の絶
縁膜を形成する工程と、第一の電気伝導膜上の第二の絶
縁膜に開口部を設ける工程と、誘電膜を形成する工程と
を含む半導体装置の製造方法であって、これにより上記
課題を達成するものである。
【0020】本出願の請求項2の発明は、第一の絶縁膜
上に第一の電気伝導膜を形成する工程と、前記第一の電
気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜を形成する工
程と、第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設
ける工程と、誘電膜を形成する工程と、第二の電気伝導
膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であっ
て、これにより上記課題を達成するものである。
【0021】本出願の請求項3の発明は、第一の絶縁膜
上に第一の電気伝導膜を形成する工程と、前記第一の電
気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜を形成する工
程と、第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設
ける工程と、第二の電気伝導膜を形成する工程と、誘電
膜を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法であっ
て、これにより上記課題を達成するものである。
【0022】本出願の請求項4の発明は、第一の絶縁膜
上に第一の電気伝導膜を形成する工程と、前記第一の電
気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜を形成する工
程と、第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設
ける工程と、第二の電気伝導膜を形成する工程と、前記
第二の電気伝導膜の表面を平坦化する工程と、誘電膜を
形成する工程とを含む半導体装置の製造方法であって、
これにより上記課題を達成するものである。
【0023】本出願の請求項5の発明は、第一の絶縁膜
上に第一の電気伝導膜を形成する工程と、前記第一の電
気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜を形成する工
程と、第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設
ける工程と、第二の電気伝導膜を形成する工程と、誘電
膜を形成する工程と、第三の電気伝導膜を形成する工程
とを含む半導体装置の製造方法であって、これにより上
記課題を達成するものである。
【0024】本出願の請求項6の発明は、第一の絶縁膜
上に第一の電気伝導膜を形成する工程と、前記第一の電
気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜を形成する工
程と、第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設
ける工程と、第二の電気伝導膜を形成する工程と、前記
第二の電気伝導膜の表面を平坦化する工程と、誘電膜を
形成する工程と、第三の電気伝導膜を形成する工程を含
む半導体装置の製造方法であって、これにより上記課題
を達成するものである。
【0025】本出願の請求項7の発明は、第一の電気伝
導膜もしくは第二、第三の電気伝導膜の少なくとも一方
をMOSトランジスタのゲート電極と同時に形成するこ
とを特徴とする請求項1ないし6のいずれか記載の半導
体装置の製造方法であって、これにより上記課題を達成
するものである。
【0026】本出願の請求項8の発明は、第一の電気伝
導膜もしくは第二、第三の電気伝導膜の少なくとも一方
をバイポーラトランジスタのベース電極と同時に形成す
ることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか記載の
半導体装置の製造方法であって、これにより上記課題を
達成するものである。
【0027】本出願の請求項9の発明は、第一の電気伝
導膜もしくは第二、第三の電気伝導膜の少なくとも一方
をバイポーラトランジスタのエミッタ電極と同時に形成
することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか記載
の半導体装置の製造方法であって、これにより上記課題
を達成するものである。
【0028】本出願の請求項10の発明は、第一の電気
伝導膜もしくは第二、第三の電気伝導膜をPolySi
及びPolySiをを含む積層膜とした請求項1ないし
6のいずれか記載の半導体装置の製造方法であって、こ
れにより上記課題を達成するものである。
【0029】本出願の請求項11の発明は、第一の電気
伝導膜もしくは第二、第三の電気伝導膜をa−Si及び
a−Siを含む積層膜とした請求項1ないし6のいずれ
か記載の半導体装置の製造方法であって、これにより上
記課題を達成するものである。
【0030】
【作 用】本発明によれば、BiCMOSLSIに高精
度のキャパシタを付加するに際し、プロセスの大幅な追
加修正無しにこれを実現できる。具体的には、 (1)キャパシタ下部電極を、絶縁膜上に形成された電
気伝導膜とし、かつ前記電気伝導膜をMOSのゲート電
極形成用のPolySi等と兼用するようにできる。 (2)キャパシタの取り出し電極をバイポーラトランジ
スタのベース、エミッタ電極形成用のPolySi等と
兼用することで、工程の追加無しにこれを行うことが可
能ならしめられる。
【0031】更に、同時に (3)キャパシタ下部電極表面の凹凸を減少し、容量値
のバラツキを減少することを同時に実現することが可能
である。
【0032】即ち、本発明の方法によれば、BiCMO
SLSIにプロセスの大幅な追加修正無しに、高精度の
キャパシタを付加することが可能となった。これによ
り、工程の追加によるコストアップが最低限となり、低
コスト、高性能LSIが実現可能となった。
【0033】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を図1を用い
て説明する。本図は、MISキャパシタとチャネルMO
Sトランジスタ部のシリコン基板の上部断面図である。
バイポーラトランジスタ形成部分は図2ないし図5の従
来例と同様であり、省略した。
【0034】図1(a)を参照する。バイポーラトラン
ジスタ部にN+ 埋め込み層及び拡散層を形成する。本埋
め込み層及び拡散層はNPNトランジスタのコレクタ取
り出しとして機能する(図示せず)。次に素子分離のた
めのLOCOS酸化膜3及びP+ 拡散層を形成した後に
ゲート酸化膜5を形成する。LOCOS酸化膜3として
は400〜500nmの、ゲート酸化膜5は10〜20
nmの膜厚で形成する。その後、CVDにより全面に1
00〜200nm程度の膜厚のPolySi6を形成
し、バイポーラトランジスタ部のベース、エミッタ形成
部分のPolySi6/ゲート酸化膜5積層膜を、既存
のドライエッチング技術で開口する。この時、Poly
Si膜6は前記開口形成時、ゲート酸化膜の保護膜5と
して機能する。従って、ゲート酸化膜5を開口する際の
レジスト剥離工程にて、ゲート酸化膜が汚染されること
がなく、耐圧不良等の発生を防止できる。
【0035】CVDにより100〜200nmの膜厚の
PolySiを形成する。先の、PolySiCVDと
合わせてPolySi膜厚の合計は、300〜400n
mとなる。
【0036】更に、必要に応じてゲート電極の抵抗を下
げる目的で、CVDにより全面に100〜200nm程
度の膜厚のW等の高融点金属のシリサイド膜60を形成
する。
【0037】MOSのゲート電極部にN+ イオン注入
を、バイポーラトランジスタ部のベース電極形成部分に
+ イオン注入を行った後、キャパシタ下部電極、MO
Sのゲート電極、バイポーラトランジスタ部のベース電
極(図示せず)を残し、既存のドライエッチング技術に
て前記PolySi6もしくはPolySi6/シリサ
イド60積層構造を加工する。
【0038】次に図1(b)を参照する。図1(b)の
ように、MOS部にP- イオン注入を行い、LDD拡散
層8を形成する。その後、CVDにより200〜400
nmの膜厚のSiO2 を形成し、既存のドライエッチン
グ技術にて異方性エッチングすることによりLDD用S
iO2 スペーサ9を形成する。
【0039】次にMOS部にP+ イオン注入を行い、ソ
ース、ドレイン拡散層10を形成する。
【0040】その後、CVDにより300〜400nm
の膜厚のSiO2 11を形成した後、バイポーラトラン
ジスタのベース、エミッタ形成領域のSiO2 /Pol
ySi積層膜を既存のドライエッチング技術でエッチン
グ除去する。
【0041】その後、CVDにより400〜600nm
の膜厚のSiO2 を形成し、既存のドライエッチング技
術にて異方性エッチングすることによりエミッタ、ベー
ス電極分離用SiO2 スペーサを形成する。
【0042】次に、図1(c)に示すように、キャパシ
タ形成領域のSiO2 膜11を既存のリソグラフィ及び
ドライエッチング技術にて開口した後、CVDにより3
0〜60nmの膜厚のSiNを形成し、既存のドライエ
ッチング技術にて加工することによりMISキャパシタ
形成部にSiN18を残存させる。
【0043】その後、CVDによりエミッタ形成用Po
lySi13を形成し、既存のドライエッチング技術に
て加工する。このPolySi13はバイポーラトラン
ジスタ部のエミッタ電極と共にキャパシタ部の上部電極
として機能する。
【0044】前記PolySiへのイオン注入及び拡散
によりベース及びエミッタを形成する。この時の熱処理
により、同時にベース取り出し電極からP+ を拡散しグ
ラフトベースを形成すると共に、MOS部ソース、ドレ
イン拡散層を活性化させる。ここまでの工程でバイポー
ラ部は、図4と同様の構造になる。
【0045】CVDにより300〜400nmの膜厚の
SiO2 を形成した後、既存の配線技術を用いて各電極
を形成する(図示せず)。この時、キャパシタ電極部は
従来と異なり、PolySi13で被覆されているた
め、電極窓形成時の異方性エッチング時にSiN18が
エッチングされることがなくなり、他の電極と同時形成
が可能となる。
【0046】上記実施例では、キャパシタ誘電膜を、P
olySiもしくはPolySi/シリサイド積層構造
の上に直接CVDした(図1(b))が、この場合 (1)キャパシタ下部電極の凹凸が容量バラツキの原因
となる。 (2)シリサイド上にキャパシタ誘電膜を堆積する際の
熱ストレスでシリサイド剥離が発生することがある。
【0047】この改善策として、 キャパシタ誘電膜を堆積する前にポリッシュ等の方法
で下部電極を平坦化する。 キャパシタ誘電膜を堆積する前に電気伝導膜を低温で
堆積しシリサイド膜を被覆する 方法を採用すれば良い。特にの電気伝導膜として、a
−Si膜を用いると、低温堆積を可能とすると共に、表
面凹凸発生が抑制される長所があり好ましい。
【0048】なお、工程によっては、上記電気伝導膜を
バイポーラ部のベース取り出し電極、あるいはエミッタ
取り出し電極と兼用できることは言うまでも無い。
【0049】本実施例によれば、BiCMOSLSIに
高精度のキャパシタを付加するに際し、 (1)キャパシタ下部電極を、絶縁膜上に形成された電
気伝導膜とし、かつ前記電気伝導膜をMOSのゲート電
極形成用のPolySi等と兼用し、高性能、低コスト
を同時に実現できた。 (2)キャパシタの取り出し電極をバイポーラトランジ
スタのベース、エミッタ電極形成用のPolySi等と
兼用することで、工程の追加無しに行い、かつキャパシ
タ絶縁膜を前記PolySi等で被覆することで、電極
窓形成時の異方性エッチング時にキャパシタ絶縁膜がエ
ッチングされることを防止し、他の電極との同時形成が
可能となった。 (3)キャパシタ下部電極表面の凹凸を減少し、容量値
のバラツキを減少することを同時に実現する手段を提供
することが可能となる。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば、高性能なBiCMOS
LSI等にキャパシタを付加するにあたり、その性能向
上を大幅な工程の増加無しに実現し、高性能、低コスト
のBiCMOSLSI等を実現できる半導体装置の製造
方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の工程を示す。
【図2】従来例の工程を示す(1)。
【図3】従来例の工程を示す(2)。
【図4】従来例の工程を示す(3)。
【図5】従来例の工程を示す(4)。
【図6】従来例の工程を示す(1)。
【図7】従来例の工程を示す(2)。
【図8】従来例の工程を示す(3)。
【符号の説明】
6,60 第一の電気伝導膜 11 第二の絶縁膜 18 誘電膜

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第一の絶縁膜上に第一の電気伝導膜を形成
    する工程と、 前記第一の電気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜
    を形成する工程と、 第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設ける工
    程と、誘電膜を形成する工程とを含む半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】第一の絶縁膜上に第一の電気伝導膜を形成
    する工程と、 前記第一の電気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜
    を形成する工程と、 第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設ける工
    程と、誘電膜を形成する工程と、第二の電気伝導膜を形
    成する工程を含む半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】第一の絶縁膜上に第一の電気伝導膜を形成
    する工程と、 前記第一の電気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜
    を形成する工程と、 第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設ける工
    程と、第二の電気伝導膜を形成する工程と、誘電膜を形
    成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】第一の絶縁膜上に第一の電気伝導膜を形成
    する工程と、 前記第一の電気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜
    を形成する工程と、 第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設ける工
    程と、第二の電気伝導膜を形成する工程と、前記第二の
    電気伝導膜の表面を平坦化する工程と、 誘電膜を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】第一の絶縁膜上に第一の電気伝導膜を形成
    する工程と、 前記第一の電気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜
    を形成する工程と、 第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設ける工
    程と、第二の電気伝導膜を形成する工程と、誘電膜を形
    成する工程と、第三の電気伝導膜を形成する工程を含む
    半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】第一の絶縁膜上に第一の電気伝導膜を形成
    する工程と、 前記第一の電気伝導膜を加工する工程と、第二の絶縁膜
    を形成する工程と、 第一の電気伝導膜上の第二の絶縁膜に開口部を設ける工
    程と、第二の電気伝導膜を形成する工程と、前記第二の
    電気伝導膜の表面を平坦化する工程と、誘電膜を形成す
    る工程と、第三の電気伝導膜を形成する工程を含む半導
    体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】第一の電気伝導膜もしくは第二、第三の電
    気伝導膜の少なくとも一方をMOSトランジスタのゲー
    ト電極と同時に形成することを特徴とする請求項1ない
    し6のいずれか記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】第一の電気伝導膜もしくは第二、第三の電
    気伝導膜の少なくとも一方をバイポーラトランジスタの
    ベース電極と同時に形成することを特徴とする請求項1
    ないし6のいずれか記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】第一の電気伝導膜もしくは第二、第三の電
    気伝導膜の少なくとも一方をバイポーラトランジスタの
    エミッタ電極と同時に形成することを特徴とする請求項
    1ないし6のいずれか記載の半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】第一の電気伝導膜もしくは第二、第三の
    電気伝導膜をPolySiまたはPolySiをを含む
    積層膜とした請求項1ないし6のいずれか記載の半導体
    装置の製造方法。
  11. 【請求項11】第一の電気伝導膜もしくは第二、第三の
    電気伝導膜をa−Siまたはa−Siを含む積層膜とし
    た請求項1ないし6のいずれか記載の半導体装置の製造
    方法。
JP9878893A 1993-01-30 1993-03-31 半導体装置の製造方法 Pending JPH06291262A (ja)

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JP9878893A JPH06291262A (ja) 1993-03-31 1993-03-31 半導体装置の製造方法
KR1019940001626A KR940018967A (ko) 1993-01-30 1994-01-29 반도체장치 및 그 제조방법
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