JPS6298660A - 半導体装置 - Google Patents

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〕 本発明は半導体装Ｕ、特に多層配線を有する半導体装置
における容す形成技術に関する。

〔背景技術〕

ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集私回路装首に内蔵する容量素
子は大別して（１）半導体基体内に不純物拡散されたｐ
ｎ接合を利用する接合容量、　（２１半導体基体の表面
にシリコン酸化膜（ｓｉｏ２）を介してアルミニウム等
の金属膜を重ねるＭＯ８容量がある。

ＭＯ８容量の変形としてたとえば日経マグロウヒル社発
行日経エレクトロニクス１９８２年１１２５日号によれ
ば、ｉ！化膜の代りにシリコン窒化膜（８１３Ｎ４　）
を用いた容量が紹介されている。

この場合、　Ｓｉ、Ｎ、は高い誘電率を有することＫよ
り、高効率の容量が得られるが、第１／ｉｌｊ配線に使
用されるＡ２膜と拡散層との間で容＋ｉを形成するため
、（１）チップ面積が大きくなる。（２）拡散層と基体
との間に寄生の接合容量が発生する。（３１片方の電極
となる拡散層の横方向のシリーズ抵抗が大きくなる等の
問題がある。

この他に多層配線における第１層配線のＡＡ膜の上に薄
い誘電体膜を介して第２層配線のＡＡ膜を重ねるＭＩＭ
（金属・絶縁物・金属）型容量が木願発明者等てよって
提案されている。しがし。

この場合、第１層のＡ、ｅ膜は硬い下地基板ないし下地
のＳｉｎ、膜の上に形成されるが、Ａ、、ｅ膜面にヒル
ロックスと称する０、５〜１．５μｍの突起物が発生し
やすく、この上に形成される誘電体膜が薄い場合にこの
ヒルロソクスが突きぬけで上下の電極が短絡するという
問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記した問題を克服するためになされたもので
ある。

本発明の一つの目的は下地構造とは無関係でチップ上に
占有面積を大穴くとらない容ｔを提供することＫある。

本発明の他の一つの目的はヒルロックの影響のない容量
を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本発明の記述および添付図面からあきらかになろう。

〔発明の概要〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、半導体基体上に配線下地膜又は配線層間膜と
してポリイミド系樹脂などの有機被膜が形成されたもの
において、この有機被膜の上に形成されたｌＩＣ１ｉｌ
［低比抵抗ポ’Ｊ　Ｓ　ｉ　（シリコン）膜と、このポ
リシリコン膜の上に形成された薄い誘電体膜及びこの誘
電体膜上に形成された第２１！極ＡＡ（アルミニウム）
膜とによって容量が構成されたものである。ポリＳｉを
第１電極とすることで薄い誘電体膜であってもＡ２の場
合のようなヒルロックの発生がな（、又１層間用の有機
樹脂膜の上に容量を形成することによりチップ上で占め
る面積を低減した高容量を得ることになり、前記発明の
目的を達成できる。

〔実施例〕

第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、多層配線構造の半導体装置の一部として容′ｉｋを
形成するプロセスを示す工程断面図である。

（１）　　シリコン半導体基体１上に藁１ｍの配線３を
形成する。

第１図に示すように上記半導体基体１はその表面にトラ
ンジスタ等の素子１４に選択拡散により形成したもので
あって、その表面に酸化膜（Ｓｔｅｍ）２を有し、上記
素子に接続するＡ２電極又はＡＡかもなる第１層配線３
を有するものである。

（２）第１層配線３を覆い、第２図に示すように全面に
有機被膜４を形成する。この有機被膜は高耐熱性のポリ
イミド系高分子樹脂であって、たとえば芳香族ジアミン
と芳香族テトラカルボン酸二無水物とを反応して得られ
ろポリイミド系樹脂のプレポリマー液を配線の形成され
た基板表面にスピンナ塗布した後、溶媒成分を蒸発させ
、２００〜３００℃で熱処理して重合硬化させるもので
ある。

（３）有機絶縁膜４上にポリＳｉ膜５．６．１５を第３
図に示すように形成する。

このポリＳｉ膜はｓｔｃ−ｇ４．５ｉＨｉの熱分解又　
・は還元法等によりＳｔを堆積することにより厚さ１μ
ｍ程度の被膜に形放し、ホトエツチングにより第３図に
示すように所要とするパターンに形成する。このうち、
ポリＳｉ膜５はｐｎ接合ダイオードとして使用さねる部
分であり、ポリＳｉ膜６は容量の第１電弥となる部分で
あり、又、ポリＳｉ膜１５は抵抗となる部分である。

（４）第４図に示すよう圧ポリＳｉ膜５の一部をマスク
材７で覆った状態でヒ素、リン等の不純物をドープする
ことにより、ポリＳｉ膜５の他部及びポリＳｉ膜６，１
５の全部をｎ　型化するとともに低比抵抗化する。

（５）同様にマスク材を用いてポリＳｉ膜５の一部＋ をｐ　型化しこの後全面に誘′１体膜８を形成する。

（第５図） この誘電体膜８はたとえばプラズマナイトライド・Ｐ−
８ｔＮ（誘電率ε＝６．７）、プラズマシリコン酸化膜
Ｐ−８ｉＯ（ε＝４．０−４．３　）、ナイトライドＳ
　ｉ　ｓ　Ｎ４　（ε＝７．０）Ｙ使用し、その厚さは
１００〜１００ＯＡとする。

（６）全面にポリイミド樹脂などの第２層目の有機被膜
９を虫取し、ホトエツチングによってダイオードや抵抗
の電極取出しのためのスルーホール１゜及び容量の第２
電俊形成のための上記誘電体膜が露出するスルーホール
１１をあける。（第６図）（７１Ａ石をスパッタし、ホ
トエッチにより不要部を除去することにより、ｐｎ接合
ダイオード及び抵抗の電極１２及び容量の第２電榛１３
を形成する。

以上により３層配線構造の一部にｐｎ接合ダイオード（
第２層）抵抗及び２層との間に容量を形成することがで
きた。

〔発明の効果〕

以上実施例で述べた本発明によねば、下記のように効果
が得られる。

（１）多層配線構造では、通常第１層配線は各素子から
の電極取出しのため配線密度が犬ぎく、ここに容ｔを入
れる余地は少ない。一方、第２層以上の配線は第１層配
線に比して配線密度はそれほど大でなく、第２層、第３
層で容量をつくる場合、下地の素子構造に影響を与える
ことなく広い面積で容量が得られる。

（２）柔軟にして平坦化した有機被膜の上に第１１！優
であるポリＳｉ層を形成し、この上に誘電体薄膜を形成
するので、硬質な無機被膜上にＡｎ薄膜を形成する場合
のようにヒルロックスを生じることなく、高容量が得ら
れる。

（３）容量の電極となるポリＳｉ膜は、ポリＳｉ利用接
合ダイオードやポリＳｉ抵抗と同じ工程で形成すれば特
にプロセスの増加は少ナイ。

（４）有機被膜にポリイミド系樹脂を使うことにより、
５００℃の高温に耐えることのできる容量とすることが
できる。

以上本発明によってなされた発明は上記実施例に限定さ
れるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
が可能である。

たとえば、ポリＳｉ膜はＭＯＳＦＥＴのゲートとして利
用し、セルファライン化による微小ＭＯ３ＩＣを構成す
ることができる。

あるいは、２層のポリＳｉ配線、２層のＡＪ３配線を使
用したＥＰＲＯＭにおいてポリＳｉ配線の−ｍと容量と
に形成することにより前記の効果が得られる。

〔利用分野〕

本発明は有機絶縁膜を使用した多層配線構造を有する半
導体ＲＩＭの全てに応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示す多層配線構
造に容量を形成するプロセスの工程断面図である。 １・・８１半導体基体、２・・・酸化膜、３・・・第１
層Ａ−ｅ配線、４・・・第１屑有機被膜（ポリイミド系
高分子樹脂）、５・・・ポリＳ１膜（ダイオード）、６
・・・ポリＳｉ膜（容量の第１電極）、７・・・マスク
材。 ８・・・誘電体膜、９・・・第２屑有機被膜、１０・１
１・・スルーホール、１２　・接合ダイオードのＡｎ［
極、１３　・容量の第２電極、１４・・素子、１５・・
・ポリＳｉ抵抗。 代理人　弁理士　　小　川　勝　男 竿１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基体上に配線下地膜又は層間膜として有機絶
   縁膜が形成されたものにおいて、この有機絶縁膜上に形
   成されたポリシリコンからなる導体膜と、このポリシリ
   コン導体膜上に形成された薄い誘電体膜及び、この誘電
   体膜上に形成された金属からなる導体膜とで容量が構成
   されていることを特徴とする半導体装置。 ２、上記有機絶縁膜はポリイミド系樹脂からなる特許請
   求の範囲第１項に記載の半導体装置。