JPH08330511A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
半導体装置とその製造方法Info
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Abstract
体装置との製造方法に関し、製造プロセスにおいて付加
工程を低減することができ、活性領域にMOSトランジ
スタ、フィールド酸化膜上にキャパシタを有する半導体
装置を提供することである。 【構成】 主表面を有する半導体基板と、前記半導体基
板の主表面に形成され、活性領域を画定するフィールド
酸化膜と、前記活性領域上に形成され、ゲート酸化膜と
第1多結晶Si層を含む絶縁ゲート構造と、前記フィー
ルド酸化膜上に形成され、前記第1多結晶Si層とほぼ
同じ厚さの第2多結晶Si層を含むキャパシタ下部電極
と、前記第1多結晶Si層と前記第2多結晶Si層との
表面に形成された絶縁膜と、前記第1多結晶Si層と前
記第2多結晶Si層との表面の絶縁膜の側壁上に形成さ
れたサイドウォール導電体領域と、前記第2多結晶Si
層の上部表面上に形成され、前記導電体領域と同一材料
で形成されたキャパシタ上部電極とを含む。
Description
方法に関し、特にMOSトランジスタとキャパシタを含
む半導体装置とその製造方法に関する。
Sトランジスタを、フィールド酸化膜上にキャパシタを
形成する場合がある。キャパシタの下部電極はMOSト
ランジスタのゲート電極と同一プロセスで形成する。キ
ャパシタのキャパシタ誘電体膜と上部電極とはMOSト
ランジスタの製造プロセス以外の追加工程で作成する。
従って、通常のデジタルIC製造工程と較べると、少な
くとも、誘電体膜製作工程、上部電極層製作工程、パタ
ーニング工程が付加されることとなる。
域にMOSトランジスタ、フィールド酸化膜上にキャパ
シタを有するアナログICの製造においては、キャパシ
タ作成用に付加工程を必要とし、製造コストを上昇させ
ていた。
加工程を低減することができ、活性領域にMOSトラン
ジスタ、フィールド酸化膜上にキャパシタを有する半導
体装置を提供することである。
ランジスタ、フィールド酸化膜上にキャパシタを有し、
新規な構造を有する半導体装置を提供することである。
本発明の他の目的は、少ない製造工程を用い、活性領域
にMOSトランジスタ、フィールド酸化膜上にキャパシ
タを形成することのできる半導体装置の製造方法を提供
することである。
主表面を有する半導体基板と、前記半導体基板の主表面
に形成され、活性領域を画定するフィールド酸化膜と、
前記活性領域上に形成され、ゲート酸化膜と第1多結晶
Si層を含む絶縁ゲート構造と、前記フィールド酸化膜
上に形成され、前記第1多結晶Si層とほぼ同じ厚さの
第2多結晶Si層を含むキャパシタ下部電極と、前記第
1多結晶Si層と前記第2多結晶Si層との表面に形成
された絶縁膜と、前記第1多結晶Si層と前記第2多結
晶Si層との表面の絶縁膜の側壁上に形成されたサイド
ウォール導電体領域と、前記第2多結晶Si層の上部表
面上に形成され、前記導電体領域と同一材料で形成され
たキャパシタ上部電極とを含む。
上にゲート酸化膜とフィールド酸化膜を有する半導体基
板上に多結晶ないしアモルファスSi層を堆積する工程
と、前記多結晶ないしアモルファスSi層をパターニン
グし、ゲート酸化膜上にゲート電極、フィールド酸化膜
上にキャパシタ下部電極を形成する工程と、前記ゲート
電極および前記キャパシタ下部電極の表面上に絶縁膜を
形成する工程と、前記絶縁膜を覆って半導体基板上に導
電体層を堆積する工程と、前記導電体層をマスクを用い
て異方性エッチングし、前記ゲート電極および前記キャ
パシタ下部電極の側壁上にサイドウォール領域、前記キ
ャパシタ下部電極の上方にキャパシタ上部電極を残すエ
ッチング工程とを含む。
タ下部電極とを同一工程の絶縁膜で覆い、サイドウォー
ルスペーサをキャパシタ上部電極と同一工程で作成する
ことにより、製造工程を低減することができる。
マスク形成工程を付加することにより、フィールド酸化
膜上キャパシタを形成することができる。絶縁膜形成工
程は熱酸化によって実行することができる。
する。図1(A)に示すように、Si半導体基板1の主
表面上に、フィールド酸化膜2およびゲート酸化膜3を
形成する。たとえば、半導体基板1表面上にバッファ酸
化膜を形成し、その上に窒化膜を堆積する。窒化膜をパ
ターニングした後、選択酸化を行なうことにより、所望
厚さのフィールド酸化膜2を形成する。窒化膜を除去し
た後、バッファ酸化膜を除去し、新たにゲート酸化膜3
を熱酸化によって形成してもよい。また、窒化膜を除去
した後、バッファ酸化膜を除去せずそのままゲート酸化
膜3として用いてもよい。
ルド酸化膜2を形成した半導体基板1表面上に、シラン
等のSi原料を用いたCVDにより、多結晶Si層4を
厚さ約200〜400nm堆積する。なお、多結晶Si
の代わりにアモルファスSiを堆積し、後の加熱工程に
おいて多結晶Siに変換してもよい。Si層の上にさら
に高融点金属シリサイド層を形成し、ポリサイド構造と
することもできる。また、W、Mo、Ta等の高融点金
属やそのシリサイド等の酸化できる導電材でゲート電極
を形成してもよい。
トレジスト層をスピンコートし、露光、現像することに
よってレジストパターン5a、5bを作成する。このレ
ジストパターン5a、5bは、それぞれMOSトランジ
スタのゲート電極、フィールド酸化膜上のキャパシタの
下部電極に対応する形状を有する。
ン5a、5bをエッチングマスクとし、異方性エッチン
グ、例えばCl2 +O2 混合ガス、CF4 ガス、SF6
ガス等をエッチングガスとして用い、反応性イオンエッ
チング(RIE)により多結晶Si膜4をエッチングす
る。このようにして、ゲート電極となる多結晶Si層4
a、キャパシタ下部電極となる多結晶Si層4bを形成
し、その後レジストパターン5a、5bを酸素プラズマ
によるアッシング、剥離液によるウェット処理等によっ
て除去する。
ングしたゲート電極4aおよびフィールド酸化膜2をマ
スクとし、不純物をイオン注入することにより、MOS
トランジスタのLDD領域6を形成する。半導体基板1
がp型の場合、LDD領域6は軽くn型にドープされた
領域とする。
形成されたゲート電極4a、キャパシタ下部電極4bの
表面上にキャパシタ用誘電体膜となる絶縁膜を形成す
る。たとえば、キャパシタ誘電体膜として厚さ50〜1
00nm程度の酸化Si膜を必要とする場合、半導体基
板を加熱し、ウェット雰囲気中で熱酸化することによ
り、多結晶Si層4a、4bの表面上にシリコン酸化膜
9a、9bを形成する。
酸化膜3が形成されているため、また、単結晶Siは多
結晶Siよりも酸化速度が遅いため、LDD領域6の上
に形成される酸化膜9cはその厚さが多結晶Si層上の
酸化膜9a、9bと較べて薄い。800〜900℃のウ
ェット酸化においては、多結晶Siの酸化膜厚は単結晶
Siの酸化膜厚の5〜10倍程度となる。なお、フィー
ルド酸化膜2はその厚さが数百nmと厚いため、このウ
ェット酸化によってはほとんど厚さは変化しない。
を用いることもできる。ゲート電極としてSi以外の酸
化できる導電材を用いた場合も表面に酸化膜が形成され
る。次に、図2(D)に示すように、半導体基板表面上
に、たとえば厚さ200〜400nmを有する第2の多
結晶Si層11を前述と同様のCVDにより堆積する。
多結晶Si層上に高融点金属やそのシリサイドを積層し
てもよい。また、W等の高融点金属やそのシリサイド等
の導電材で多結晶Si層11を置換してもよい。
物をイオン注入し、所望の導電性を与える。多結晶Si
層11の平坦部分は所望のドーズ量で不純物が添加され
る。不純物の添加は、POCl3 を用いた熱拡散法で行
っても良い。
のホトレジスト層をスピンコートし、露光、現像するこ
とによってキャパシタの上部電極に対応するレジストパ
ターン12を作成する。
合ガス、CF4 ガス、SF6 ガス等をエッチングガスと
したRIEにより、多結晶Si層11を異方性エッチン
グする。この異方性エッチングにおいて、LDD領域6
上のSi酸化膜9c、ゲート電極4a上のSi酸化膜9
a、フィールド酸化膜2、キャパシタ下部電極4b上の
Si酸化膜9bはエッチストッパとして機能する。
電極4b側壁上には多結晶Si領域11a、11bがサ
イドウォールスペーサとして残る。また、レジストパタ
ーン12下にはキャパシタ上部電極となる多結晶Si層
11が残る。その後、レジストパターン12はアッシン
グ等によって除去する。残った多結晶Si層11の表面
を酸化してもよい。
型不純物をイオン注入し、ゲート電極4a両側にソース
/ドレイン領域12、13を作成する。このイオン注入
により、キャパシタ上部電極やサイドウォールスペーサ
となる多結晶Si層11の上部も同時にドープされる。
MOSトランジスタ、フィールド酸化膜上にキャパシタ
を作成することができる。その後、通常の工程を用い、
層間絶縁膜や配線層を形成する。
晶Siによって形成した場合、作成されるキャパシタの
容量−電圧特性は極性によらず対称的なものとすること
ができる。なお、キャパシタの上部電極が下部電極より
も小さい場合を図示したが、キャパシタの上部電極が下
部電極よりも大きいものであってもよい。この場合に
は、図2(F)の工程後、ゲート電極上の酸化膜9aを
除去し、高融点金属シリサイドをさらに堆積し、ポリサ
イドゲート電極とすることもできる。
ンジスタと1つのキャパシタを作成する場合を図示した
が、実際のアナログICにおいてはCMOS回路を採用
することが多い。
示す。p- 型Si基板21の表面に、p型ウェル22、
n型ウェル23を作成する。その後、Si基板表面上に
フィールド酸化膜24を選択酸化によって作成する。フ
ィールド酸化膜24は、p型ウェル22内およびn型ウ
ェル23内にそれぞれ活性領域を画定する。p型ウェル
22にはnチャネルMOSトランジスタ、n型ウェル2
3内にはpチャネルMOSトランジスタを作成する。
域上にはゲート酸化膜26が形成され、その上に多結晶
Siのゲート電極25n、25pが形成される。なお、
これらのゲート電極と同時に、フィールド酸化膜24の
広い領域上にキャパシタ下部電極25cが形成される。
これらの多結晶Si領域25n、25p、25cの表面
上には、厚さ50〜100nm程度のSi酸化膜27が
形成されている。さらに、これらの多結晶Si領域25
n、25p、25cの側壁上には、多結晶Siのサイド
ウォールスペーサ28n、28p、28dが形成されて
いる。キャパシタ下部電極25cの上部表面のSi酸化
膜27上には、サイドウォールスペーサと同一工程で形
成された多結晶Siのキャパシタ上部電極28cが作成
されている。これらの構造は、nチャネルMOSトラン
ジスタ、pチャネルMOSトランジスタに、図1、図2
を参照して説明した工程と同様の共通の工程で作成する
ことができる。
のソース/ドレイン領域29n、29pがイオン注入に
よって形成される。このイオン注入を行なう際には、イ
オン注入用のレジストマスクを形成し、所望領域にのみ
イオン注入を行なう。
うように、SiO2 、ホスホシリケートガラス(PS
G)、ボロホスホシリケートガラス(BPSG)等で形
成された層間絶縁膜30が形成されている。ソース/ド
レイン領域およびキャパシタ上部電極に対応する位置
に、コンタクトホールが形成され、電極32n、32
p、32cが形成され、ソース/ドレイン領域29n、
29p、キャパシタ上部電極28cにそれぞれ接続され
る。図示しないが、キャパシタ下部電極25cの延長部
分にもコンタクトホールを介して電極が形成される。
4が形成されている。なお、この層間絶縁膜34にビア
ホールを形成し、さらに上部配線層を形成することもで
きる。このようにして、フィールド酸化膜上にキャパシ
タを有するCMOSアナログICを作成することができ
る。
ーサを多結晶Siで作成することにより、キャパシタ上
部電極作成用工程を簡単化することができる。なお、サ
イドウォールスペーサおよびキャパシタ上部電極を多結
晶Si以外の導電材料で形成することも可能である。ま
た、同等の工程、構造により、デジタルIC等の他の半
導体装置を作成することもできる。
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
活性領域にMOSトランジスタ、フィールド酸化膜上に
キャパシタを有する半導体装置を簡略化した工程で製造
することができる。
を説明するための半導体基板の断面図である。
を説明するための半導体基板の断面図である。
図である。
ト酸化膜、 4 多結晶Si層(ゲート電極、キャパシ
タ下部電極)、 5 レジストパターン、 6LDD領
域、 9 酸化膜、 11 多結晶Si層(サイドウォ
ールスペーサ、キャパシタ上電極)、 12 レジスト
パターン
Claims (4)
- 【請求項1】 主表面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の主表面に形成され、活性領域を画定す
るフィールド酸化膜と、 前記活性領域上に形成され、ゲート酸化膜と第1多結晶
Si層を含む絶縁ゲート構造と、 前記フィールド酸化膜上に形成され、前記第1多結晶S
i層とほぼ同じ厚さの第2多結晶Si層を含むキャパシ
タ下部電極と、 前記第1多結晶Si層と前記第2多結晶Si層との表面
に形成された絶縁膜と、 前記第1多結晶Si層と前記第2多結晶Si層との表面
の絶縁膜の側壁上に形成されたサイドウォール導電体領
域と、 前記第2多結晶Si層の上部表面上に形成され、前記導
電体領域と同一材料で形成されたキャパシタ上部電極と
を含む半導体装置。 - 【請求項2】 前記絶縁膜はSiの熱酸化膜であり、前
記導電体は多結晶Si、高融点金属、または高融点金属
シリサイドである請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 主表面上にゲート酸化膜とフィールド酸
化膜を有する半導体基板上に多結晶ないしアモルファス
Si層を堆積する工程と、 前記多結晶ないしアモルファスSi層をパターニング
し、ゲート酸化膜上にゲート電極、フィールド酸化膜上
にキャパシタ下部電極を形成する工程と、 前記ゲート電極および前記キャパシタ下部電極の表面上
に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜を覆って半導体基板上に導電体層を堆積する
工程と、 前記導電体層をマスクを用いて異方性エッチングし、前
記ゲート電極および前記キャパシタ下部電極の側壁上に
サイドウォール領域、前記キャパシタ下部電極の上方に
キャパシタ上部電極を残すエッチング工程とを含む半導
体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記絶縁膜を形成する工程は熱酸化工程
を含み、前記導電体層を堆積する工程は多結晶Siない
しアモルファスSiをCVDで堆積する工程を含む請求
項3記載の半導体装置の製造方法。
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Applications Claiming Priority (1)
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JP7130793A JPH08330511A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 半導体装置とその製造方法 |
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JP2004004980A Division JP2004153297A (ja) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | 半導体装置とその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH08330511A true JPH08330511A (ja) | 1996-12-13 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP7130793A Pending JPH08330511A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 半導体装置とその製造方法 |
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JP (1) | JPH08330511A (ja) |
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