JPS63229846A - 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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JPS63229846A
JPS63229846A JP62066562A JP6656287A JPS63229846A JP S63229846 A JPS63229846 A JP S63229846A JP 62066562 A JP62066562 A JP 62066562A JP 6656287 A JP6656287 A JP 6656287A JP S63229846 A JPS63229846 A JP S63229846A
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JP
Japan
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oxide film
polysilicon
semiconductor device
gate
thickness
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Pending
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JP62066562A
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English (en)
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Noboru Sato
昇 佐藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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〕 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に積層構造の
ポリシリコン薄膜を電極とした容量素子を備えた半導体
装置の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の半導体装置は、第4図(a)、第4図(
b)に示す様に製造される。(第4図(b)は第4図(
a)の部分拡大をした断面図である。1MOS型トラン
ジスタのゲート酸化膜68を形成し、その後置1のポリ
シリコン薄膜49をCVD法によシ堆積し、MOS型ト
ランジスタのゲート電極および容量素子の第1の電極を
形成し、続いて容量素子の銹電体材料として、シリコン
酸化膜52を熱酸化法により形成する。このとき、MO
S型トランジスタのゲート電極として用いる第1のポリ
シリコン薄膜49も同時に熱酸化される。
続いて、容量素子の第2の電極として用いる第2のポリ
シリコン薄膜51をCVD法により堆積し、容量素子を
構成する。
その後、熱酸化された第1のポリシリコン薄膜49をマ
スクとして、ソースおよびドレインをイオン注入法によ
り形成し、さらにその後高濃度PSG35および低濃度
PEG 37をCVD法により連続で堆積し、層間絶縁
膜を形成する。続いて、コンタクトホールを開口し、ア
ルミニウム46の電極を形成し、半導体装置を完成1−
ていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述した従来の半導体装置の製造方法では、容量素子の
誘電体材料と17で用いる熱酸化膜を形成する際、MO
S型トランジスタのゲート電極として用いる第1のポリ
シリコン薄膜も同時に酸化され、第4図(b)内に示す
様に、ゲート電極である第1のポリシリコン薄膜49の
エツジ部でポリシリコン薄膜の酸化が増進され、結果と
してMOS型トランジスタのソースおよびドレイン拡散
層近傍62(ゲート酸化膜厚不変部6]の周囲)でゲー
ト酸化膜68の厚さが厚くなり、相互コンダクタンスg
mが低下すると供に、第1のポリシリコン薄膜中に添加
されたリンネ細物濃度の分散等によりシリコン酸化膜厚
が分散し、結果として相互コンダクタンスgmが不安定
となり、微細化プロセスに於ける高速化という点で大き
な欠点となる。
また、同一半導体基板上に形成された容量素子の単位面
積当りの容量値を拡散工程中で補正する場合は、容量素
子の誘電体材料であるポリシリコン酸化膜厚を調整し、
規定の容量値を得る訳であるが、− 従来の半導体装置の製造方法では、容量値を補正するた
めに、ポリシリコン酸化膜厚を可変することにより、M
OS型トランジスタのゲート電極に用いているポリシリ
コン酸化膜厚も同時に可変するため、MOS型トランジ
スタのソースおよびドレイン形成をゲートポリシリコン
のセルファライン構造で形成する場合は、ゲートポリシ
リコン幅、即ちMOS型トランジスタのチャンネル長り
が変化し、結果としてトランジスタ特性が変動し、微細
化デバイスに於ては大きな欠点となる。
本発明の目的は、前記欠点が解決され、相互コンダクタ
ンスを安定KL、微細デバイスが容易にできるようにし
た半導体装置の製造方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の構成は、同一半導体基板上に形成された積層構
造の第1、第2のポリシリコン薄膜を形成するMOS型
の半導体装置の製造方法において、前記第1のポリシリ
コン酸化膜と、前記半導体基板上に形成するMOS型ト
ランジスタのゲート酸化膜とを同時に形成することを特
徴とする。。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図(a)乃至第1図げ)は本発明の第1の実施例を
示すポリシリコン2層構造を有する静電容量素子内蔵の
半導体装置の製造方法を各工程順に示す断面図である。
まず、第1図(a)では、P型シリコン基板21K、写
真蝕刻法により選択的にP型ウェル22およびN型ウェ
ル23を順次形成し、その後P型シリコン基板21上に
シリコン酸化膜24を400乃至600X形成し、続け
てCVD法により、シリコン窒化膜25を1000乃至
1500A程度堆撰し、写真蝕刻法により、選択的にシ
リコン窒化膜25を開口する。
次に第1図(h)図では、写真蝕刻法により選択的にビ
型導電層26をイオン注入により形成し、フォトレジス
トを除去する。その後、シリコン窒化膜25をマスクと
して、選択酸化を施し、シリコン酸化膜27を形成する
第1図(e)では、シリコン酸化膜28.24およびシ
リコン窒化膜25を除去し、その後200乃至3001
程度のシリコン酸化膜38を形成12、ポリシリコン薄
膜29をCVD法により4000乃至6000A被着す
る。その後900乃至950℃の温度で、ポリシリコン
のシート抵抗が、10乃至16Ω/ロ程度となる様に、
ポリシリコン薄膜29にリン拡散を行なう。
その後、第1図(d1図に示す様に、写真蝕刻法を用い
て、ポリシリコン薄膜29をパターンニングし、シリコ
ン酸化膜28を除去する。
しかる後、熱酸化法(Cより、600℃乃至1150℃
の温度で、MOS型トランジスタのゲート酸化W 38
 aを300乃至600A形成すると供に、容量素子の
ポリシリコン酸化膜38bを400乃至1200Aで同
時に形成し、続けてゲートイオン注入を施す。
次に、第1図(61図に示す通り、ポリシリコン薄膜3
1をCVD法により堆積し、写真蝕刻法によリパターン
ニングし、MOS型トランジスタのソースおよびドレイ
ンをイオン注入法により形成する。
その後、高濃度PSG35を、7000乃至10000
A8度堆積し、続けて写真蝕刻法によりコンタクトパタ
ーンを形成し7、ドライエツチングによりコンタクトホ
ールを開口する。
続いて、第1図げ)に示す様に、低濃度PSG37をC
vD法Ki、3000乃至7000A程度堆積し、写真
蝕刻法によりパターンニングし、第2のコンタクトホー
ルを開口する。しかる後、アルミニウム36をスパッタ
法例より、0.8乃至1.3μm程度被着し、続けてパ
ターンニングし、アルミアロイを施し完成する。
第2図(a)乃至第2図げ)は本発明の第2の実施例の
半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
本実施例は、ポリシリコン薄膜のフローティング・ゲー
トを有するEPROM素子内蔵の半導体装置の製造方法
である。第2図(a)、第2図(b)は、それぞれ第1
図(a)、第1図(b)と同様の製造方法により形成し
ている。第2図(a)において、P型シリコン基板】上
に、写真蝕刻法により選択的にP型ウェル2.N型ウェ
ル3を形成し、P型シリコン基板1上にシリコン酸化膜
4を400〜600X形成し、CVD法により、シリコ
ン窒化膜5を1000〜1500A堆積し、これを選択
的に開口する。
次に第2図(b)では、写真蝕刻法により、選択的にP
+型導電層6をイオン注入により形成し、フォトレジス
トを除去する。シリコン窒化膜5をマスクとして酸化し
、シリコン酸化膜7を形成する。
第2図(C)は第2図(b)に続いて、第2図(b)の
シリコン酸化膜4,8およびシリコン窒化膜5を除去し
、Pウェル2の領域に形成されるEFROMのゲートシ
リコン酸化膜18を熱酸化法により、400乃至600
Aの厚さで形成し続けて、CVD法により第1のポリシ
リコン薄膜9を4000乃至6000A堆檀し、その後
900乃至950℃の温度で、ポリシリコンのシート抵
抗が10乃至16Ω/ロ程度となる様に、このポリシリ
コン薄膜9にリン拡散を行なう。
その後第2図(d)に示す様K、ポリシリコン薄、嘆9
を写真蝕刻法によりパターンニングし、ポリシリコンパ
ターンを形成し、続いてシリコン酸化膜18を除去する
次に、熱酸化法により600℃乃至1150℃の温度で
、HO8型トランジスタのゲート酸化膜19aを30O
A乃至600八程度形成すると供K、EPROM素子の
ポリシリコン酸化膜196を400乃至1200A同時
に形成し、しかる後ゲートイオン注入を施す。
その後、第2図(e)に示す様に、ポリシリコン薄膜1
1をCVD法により堆積し、その後900乃至950℃
の温度でポリシリコンのシート抵抗が10乃至16Ω/
ロ程度となる様、ポリシリコン薄膜」1にリン拡散を行
なう。
しかる後、EFROM素子部について写真蝕刻法を用い
て、パターンニングし、ポリシリコン薄膜9、Ilbお
よびシリコン凍化Jt’J12をドライエツチング法を
用いてエツチングする。
その後、周辺回路部のMOS型トランジスタのゲートポ
リシリコン薄膜11aをパターンニングし、ドライエツ
チング法を用いてエツチングし、続けてソースおよびド
レインをイオン注入法により形成する。その後、BPS
G薄膜15をCVD法で堆積し、続いて写真蝕刻法を用
いてコンタクトホールを開口する。
しかる後、第2図(f)に示す様に、アルミニウム16
をスパッタ法により0.8乃至1.3μmW度堆積し、
写真蝕刻法によシパターンニングし、アルミアロイを施
し完成する。
前記実施例は次のよう々特徴がある。
第1に、MOS型トランジスタのゲニトボリシリコンを
酸化しないため、ゲートポリシリコンとゲート酸化膜接
触部のソースおよびドレイン近傍のゲート酸化膜厚が厚
くなることがない。このため、MOS型トランジスタの
相互コンダクタンスの変動が極めて小さく安定したデバ
イスを製造することが可能となる。
第2に、MOS型トランジスタと容量素子が同一基板上
に形成されたデバイスに於て、従来の半導体装置の製造
方法では、酸化時間を可変して、容量素子のシリコン酸
化膜厚を調整し、単位面積当りの容量値を補正していた
が、このときMOS型トランジスタのゲートポリシリコ
ンも酸化されるため、実効的なチャンネル長りが変動す
るのに対し、本実施例ではMOS型トランジスタのゲー
ト酸化膜および容量素子の第1のポリシリコン酸化を同
時に形成し、その後にゲートポリシリコンおよび容量素
子の第2のポリシリコンを堆積することによシ、ゲート
ポリシリコンの酸化を行なわないと同時に、容量素子の
容量値を補正する際には、シリコン基板とポリシリコン
の酸化速度差を利用し、酸化温度および時間を可変して
、ゲート酸化膜厚を一定に保ちながら、容量素子の誘電
体材料であるポリシリコン酸化膜厚を調整することがで
きる。
尚、前記実施例において、容量素子の単位面債尚υの容
量値補正を行なう際は、ポリシリコン酸化およびMOS
型トランジスタのゲート酸化膜形成方法として、酸化温
度を600℃乃至1150℃の範囲で可変し、シリコン
基板上のゲート酸化膜厚を一定に保ちながら容量素子の
ポリシリコン酸化膜厚を調整することKより、MOS型
トランジスタの特性を変化させることなく容量素子の単
位面積当りの容量補正を行なうことが可能となる。
このとき、酸化温度が1150℃以上では、シリコン基
板とポリシリコン薄膜上の酸化膜厚比が小さくなるため
、容量素子の膜厚調整が困難となることから、この範囲
では単位面積当りの容量値調整が事実上不可能となる。
また、酸化温度が600℃以下では、ゲート酸化膜の界
面準位が高くなると共に、ピンホール等の発生も一段と
顕著になるため、MOS型トランジスタのゲート酸化膜
として用いることはできない。
〔発明の効果〕
以上説明し7たように1本発明によれば、次のような効
果がある。
(イ)容量素子の誘電体材料であるポリシリコン酸化と
MOS型トランジスタのゲート酸化を同時に行ない、そ
の後容量素子の第2ポリシリコン薄膜形成とMOS型ト
ランジスタのゲートポリシリコン薄膜形成を同時に行な
うことにより、前記ポリシリコン薄膜を酸化することが
ないため、MOS型トランジスタのソースおよびドレイ
ン近傍のゲート酸化膜厚が変化することがない。このた
め、初期に形成したゲート酸化膜厚で安定であり、MO
S型トランジスタの相互コンダクタンスgmが低するこ
とがなく、かつ安定であシ、微細化プロセスに於ける高
速化という点で大きな利点となる。
(ロ)拡散工程中で容量素子の単位面積当りの容量値を
補正する場合、第1のポリシリコン酸化膜厚を可変する
訳であるが、この際ポリシリコン酸化およびMOS型ト
ランジスタのゲート酸化方法として、第3図に示す様に
、酸化温度を600℃乃至1150℃範囲で可変し、半
導体基板上のゲート酸化膜厚を一定に保ちながら、容量
素子のポリシリコン酸化膜厚を調整することにより、M
OS型トランジスタのFET特性を変化することなく、
容量素子の単位面積当怜の容量値を可変することが可能
となるという大きな利点を有する。
前記(イ)、(ロ)に述べた様に、本発明によれば、微
細化デバイスのMOS型トランジスタのFET特性等の
デバイス特性を向上させることが可能で、高集積化およ
び高速化デバイスが実現できると供に、拡散工程中で容
量値の補正が容易に可能なことから、高精度な容量素子
を形成することが可能であり、また半導体装置に位相補
正容量素子および発振回路用の容量素子を内蔵すること
ができ、高精度で安価な半導体装置を提供することが可
能となる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(al乃至第1図(flは本発明の第1の実施例
の半導体装置の製造方法を工程順に示した断面図、第2
図(al乃至@2図(f)は本発明の第2の実施例の半
導体装置の製造方法を工程順に示す断面図、第3図は結
晶シリコン基板およびポリシリコンの酸化膜厚比を縦軸
、酸化温度を横軸に示した特性図、第4図(al、第4
図(b)は従来の静電容量素子内蔵の半導体装置の製造
方法を示す断面図である。 1、21.41・・・・・・P壓シリコン基板、2,2
2゜42・・・・・・P型ウェル、  3.23.43
・・・・・・N型ウェル、6,26,56,13,33
.53・・・・・・P+型導電層、14、34.54・
・・・・・N+型導電層、15・・・・・・BPSG膜
、5,25・・・・・・シリコン窒化膜、9.11.2
9゜31.49.51・・・・・・ポリシリコン薄膜、
4.7.8゜12、24.27.28.32.47.5
2.18.38・・・・・・シリコン酸化膜、37・・
・・・・低濃度PSG、35・・・・・・高濃度PSG
、16,36.46・・・・・・アルミニウム、62・
・・・・・ゲート駿化膜厚権加部、61・・・・・・ゲ
ート酸化膜厚不変部。 代理人 弁理士  内 原   晋 ・・−゛・1、 
 −1゜ 51図 L、8   tθ   /、2    /、4   /
、1   1B    /デ  どθ鐙嶋カb表駁冬メ
/J−’(外〕 箔3圧 循4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同一半導体基板上に形成された積層構造の第1、
    第2のポリシリコン薄膜を形成するMOS型の半導体装
    置の製造方法に於て、前記第1のポリシリコン酸化膜と
    、前記半導体基板上に形成するMOS型トランジスタの
    ゲート酸化膜とを同時に形成することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  2. (2)第1のポリシリコン酸化膜が、その酸化温度を6
    00℃乃至1150℃の範囲で可変し、半導体基板上の
    ゲート酸化膜の厚さを一定に保ちながら、前記第1のポ
    リシリコン酸化膜の厚さを可変する特許請求の範囲第(
    1)項記載の半導体装置の製造方法。
JP62066562A 1987-03-19 1987-03-19 半導体装置の製造方法 Pending JPS63229846A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6155957A (ja) * 1984-08-27 1986-03-20 Toshiba Corp 半導体記憶装置
JPS61207077A (ja) * 1985-03-12 1986-09-13 Seiko Instr & Electronics Ltd 半導体不揮発性メモリ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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