JPS6335107B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 次の工程から成るMOSトランジスタおよび
電圧不変コンデンサを有する半導体デバイスの製
造方法、 シリコン基板上に、この基板の導電形とは反対
の導電形を有する所定の拡散領域対と、これら拡
散領域に隣接するフイールド酸化物領域とを形成
する工程と、 前記対の拡散領域間のゲート領域内と前記フイ
ールド酸化物領域上の所定領域内とに、導電材料
の層を形成する工程と、 前記拡散領域と、前記フイールド酸化物領域と
を含む前記基板を、燐ドープ酸化物の層で被覆す
る工程と、 所定の拡散領域に対して整列されたコンタクト
領域と、前記フイールド酸化物上の前記導電材料
の層の所定のコンデンサ領域とを含む開口を、前
記燐ドープ酸化物の層に形成する工程と、 前記開口での鋭い縁部を変形させるために酸素
雰囲気中で加熱することによつて前記燐ドープ酸
化物をリフローし、同時に前記コンタクト領域お
よびコンデンサ領域間に薄い酸化物層を成長させ
る工程と、 前記コンタクト領域内の薄い酸化物層を除去す
る工程と、 前記コンタクト領域および前記コンデンサ領域
内に金属の層を設け、これによりコンデンサの上
側導体極板を形成する工程。

２ 前記薄い酸化物層の厚さを650〜750Åとした
請求の範囲第１項に記載の方法。

３ 多結晶シリコンを有する前記導電材料の層
が、3500〜4500Åの範囲の厚さを有する請求の範
囲第１項に記載の方法。

４ 前記コンタクト領域内の薄い酸化物層の除去
を、燐ドープ酸化物に開口をもともと形成するた
めのマスクの開口よりもわずかに大きいコンタク
ト領域用の開口を有するマスクによつて行う請求
の範囲第１項に記載の方法。

本発明の背景 本発明は、電圧不変コンデンサ素子を有する集
積回路半導体デバイス、特にこのようなデバイス
を製造する方法に関するものである。

一定種類の比較的大きい集積回路では、論理部
または記憶部に用いる多数のトランジスタに加え
て、多数の電圧不変コンデンサを設ける必要があ
る。たとえば、符号器―復号器回路のようなデジ
タルデータ伝送および通信装置に用いられるマイ
クロプロセツサまたはデバイスのような集積回路
において、アナログ―デジタルおよび／またはデ
ジタル―アナログ変換器は、多数のコンデンサよ
り成るコンデンサのはしごにより形成される。こ
れらコンデンサのすべては、厳しい公差範囲内で
仕様に合うような寸法で作らなければならない。

これまでは、多数のトランジスタより成る集積
回路に必要なコンデンサ素子を設けるためには、
外部コンデンサ素子を形成するのに別個の製造工
程が必要であつた。このことは、このような集積
回路のコストを非常に増大させた。さらに、工程
の複雑さのために達成される生産高に悪影響を与
え、および大きな面積の集積回路チツプが必要と
された。本発明は、この問題に対し解決を与える
ものである。

発明の要約 したがつて、本発明の１つの目的は、多数のト
ランジスタおよびコンデンサを有する集積回路デ
バイスを製造するための新規かつ改善された工程
を提案することにある。

本発明の他の目的は、多数のコンデンサを有す
るMOS形集積回路デバイスを製造する方法を提
案することにある。この場合、コンデンサの誘電
体層は、MOS素子のための製造工程の間に、酸
化物再成長によつて形成される。

本発明のさらに他の目的は、多数のトランジス
タと比較的大きなコンデンサとを有するMOS形
集積回路デバイスを製造する方法を提案すること
にある。前記コンデンサの特定設計の静電容量
は、感知しうるほどには供給電圧によつて変化し
ない。

本発明の原理によれば、トランジスタおよび多
数のコンデンサを有する集積半導体デバイスは、
まず初めに、通常の製造工程によつて作られる。
たとえば、Ｎチヤンネルデバイスについては、Ｐ
ドープ基板を通常の方法で区画しかつ処理して、
N⁺拡散領域およびフイールド酸化物領域を設け
る。多結晶シリコンを、Ｎチヤンネルトランジス
タのゲート領域内に、および前記フイールド酸化
物領域の上側表面上の所定領域内にも形成する。
この段階で、デバイスを、燐ドープ酸化物〔バポ
クス（vapox）〕の層で普通に被覆する。

基本的なシリコンゲート工程の間に、ホトレジ
スト材料のコンタクトマスクを、紫外光に対して
普通に用いて、燐ドープ酸化物がその後にエツチ
ング除去されるゲート領域およびコンタクト領域
を定める。このエツチング工程の後には、酸化物
縁部はほとんど垂直であり、コーナは非常に鋭い
ので、金属を続いてデポジツトする場合に、良好
な金属被覆工程が得られない。これら縁部を除去
し、および良好な金属被覆工程を可能にするため
にこれまでに用いられてきた方法は、酸化物をわ
ずかに溶融させる温度にウエフアを加熱すること
であつた。このいわゆる“リフロー（reflow）”
工程は、酸化物質上に傾斜縁部および丸いコーナ
を生成する。本発明では、リフロー工程の前に、
コンタクトマスクを用いてコンデンサが形成され
る領域を定めてエツチング除去する。前述のリフ
ロー工程は制御された周囲温度レベルで行われる
ので、鋭い酸化物縁部は丸くなり且つ滑らかにさ
れるだけでなく、コンデンサを形成するコンタク
トマスクによつて指示されるフイールド酸化物領
域内に薄い酸化物層が形成される。その後に、他
の特大形のコンタクトマスクを用いて、所望のコ
ンタクト領域内の酸化物を除去しながら、コンデ
ンサ領域内の薄い酸化物層を保持する。

このようにしてコンデンサ領域内に保持された
薄い酸化物は、続いてデポジツトされる金属層と
MOSデバイスの多結晶シリコンゲートとの間に
必要な誘電体を形成する。その結果、物理的寸法
および電気的特性を、所望の精密な公差内で予め
定め且つ制御することのできる電気的に有効なコ
ンデンサが得られる。しかも、多数のMOSトラ
ンジスタを有する同一チツプ上にこのようなコン
デンサを形成する方法は、普通の製造方法と完全
に両立する。

本発明の他の目的、効果および特徴を、図面基
づく以下の詳細な説明によつて明らかにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理に基づいて形成される
工程における部分的に完成した半導体デバイスの
一部の正面図、第２図は、コンタクト領域および
コンデンサ領域を露出させるために除去されたホ
トレジスト材料の上側層部分を示す第１図に類似
の図、第３図は、コンタクト領域およびコンデン
サ領域内の薄い酸化物層を示す第２図に類似の
図、第４図は、コンデンサが適切な箇所に完成さ
れたときの半導体デバイスの同一部分を示す第１
図に類似の図である。

実施例の詳細な説明 図面に関し、第１図はコンタクト用の金属層を
設ける前の製造途中のＮチヤンネルMOSデバイ
ス１０の一部を断面で示す。この段階までの半導
体構造の製造工程は周知であり、通常の技術を用
いて達成することができる。図示のように、シリ
コン基板１２は、代表的には、多結晶シリコンゲ
ート１８を有するMOSデバイスのソースおよび
ドレインを形成する離間したN⁺拡散領域１４お
よび１６を有している。前記シリコンゲート１８
は、MOSデバイスのソース領域とドレイン領域
との間に延在している。基板上でMOS素子を分
離するのは、比較的厚いフイールド酸化物領域２
０である。この酸化物領域は、3500〜4500Åの範
囲の厚さを有する多結晶シリコン層２２により被
覆されている。N⁺拡散領域と多結晶ゲートとフ
イールド酸化物層とを含むこの段階でのチツプ領
域全体を被覆するのは、燐ドープ酸化物（バポク
ス）の他の層２４である。この層は、基板表面を
露出させて各MOSデバイスに金属コンタクトを
設けるために、一定の箇所で除去しなければなら
ない。したがつて、重合ホトレジスト材料の他の
層２６を、バポクス層２４上に形成する。通常の
技術を用いて、選択領域に未重合ホトレジストを
形成することによつて、前記ホトレジスト層２６
をコンタクトマスクに変える。したがつて、適切
なエツチング剤によつてこれら選択領域のバポク
スを除去して、MOSデバイスコンタクト領域を
得ることができる。本発明によれば、フイールド
酸化物領域の多結晶シリコン層上にコンデンサを
形成するために、コンタクトマスクを未重合領域
で形成する。

このようにして前述のエツチング工程の後に、
N⁺拡散領域１６上に比較的小さいコンタクト開
口２８と、露出された多結晶層２２に対して比較
的大きい開口３０とを有する第２図に示す構造が
得られる。この段階で、エツチング工程は、開口
２８および３０のためのバポクス層のエツチング
除去された境界上に鋭い縁部を生成する。コンタ
クト領域のこれらの鋭い縁部は、不所望である。
その理由は、これら鋭い縁部が、良好な金属被覆
工程を妨げ、続いてデポジツトされた金属内に割
れ目または不連続部を生じるからである。

本発明集積回路デバイスの各コンデンサの誘電
体層を形成するためには、リフローサイクルを行
う。この工程の間、チツプ全体を、酸素雰囲気中
で1070℃周辺の温度に加熱する。この段階で、第
３図に示すように、開口２８および３０内の露出
領域内に薄い酸化物層３２および３４が成長す
る。酸化物層３４は、最終的にはコンデンサの中
間誘電体層を形成する。

熱量、換言すれば熱供給の時間および温度を制
御することによつて、絶縁層３４の厚さを所望の
範囲（たとえば650〜750Å）に制御することがで
きる。

前述のリフローサイクルが終了すると、金属を
デポジツトする前にMOSコンタクト領域から酸
化物層３２を除去することが必要である。したが
つて、コンタクトマスク上のコンタクト開口に対
する開口または形状よりもわずかに大きい（たと
えば一辺あたり１ミクロン）開口または形状を有
する他のマスクが用いられる。この後者のマスク
は、薄い誘電体層３４が形成されたコンデンサ領
域に対し開口を有していない。したがつて、この
後者のマスクを用いる場合には、すべてのMOS
コンタクト領域から酸化物層３２が除去され、そ
の後に、デバイスは金属化に対して準備される。

通常の技術によつて、金属化マスク（図示せ
ず）を用いて金属層をデポジツトし、N⁺拡散領
域上の開口２８に金属コンタクト３６を形成し、
薄い誘電体層上に金属極板３８を形成してコンデ
ンサを完成する（第４図参照）。したがつて、コ
ンデンサは、頂部金属層３８と、薄い中間誘電体
層３４と、ポリシリコンの底部導電層２２とを具
えている。頂部層に延在する適切なコンタクトま
たはリードは図示していないが、どこにでも適宜
に設けることができる。普通の方法で供給される
保護パシベーシヨン層４０でデバイス全体を被覆
する。

前述したところから、本発明は、MOSトラン
ジスタおよび電圧不変コンデンサを有する半導体
デバイスを製造する高効率的かつ経済的な前記を
提案することは明らかである。このように、本発
明は、大きなコンデンサ配列を用いる、論理、記
憶、アナログ―デジタル（またはこの逆）能力が
必要とされる多数の多重機能チツプを経済的に製
造する問題を解決する。

本発明に関する当業者によれば、構成上の変
更、本発明の非常に異なる実施例および適用を、
本発明の精神およびその範囲から逸脱することな
く提案することができる。この明細書における開
示および記述は、純粋に実例的なものであり、い
かなる意味においても限定されるものではない。