JP2596182B2 - Mos型読出し専用記憶装置の製造方法 - Google Patents

Mos型読出し専用記憶装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はMOS型読出し専用記憶装置の製造方法に関す
る。
〔従来の技術〕
近年、MOS型読出し専用記憶装置(以降マスクROMと称
す)の集積度は、著しく向上してきたが、最近では、RO
Mデータのコーティング法の制約から、その伸びは鈍化
している。最近のマスクROMは、高集積化が可能な、縦
積み型が主流であり、そのROMデータコーティング法
は、イオン注入によるものがほとんどである。
まず、第2図を参照して従来技術について説明する。
第2図(a)〜(e)の従来の縦積み型マスクROMの
製造方法を説明するための工程別断面図である。
最初に、第2図(a)に示すように、P型シリコン基
板101上に、選択的にゲート酸化膜103及びフィールド酸
化膜102を形成したのち、全面に後工程で示す、埋込酸
化膜のエッチバック阻止膜106としてポリシリコン膜を
形成する。
次に、第2図(b)に示すように、選択的にトレンチ
阻止分離領域108−1〜108−6を形成する。しかるの
ち、基板全面にBPSG等のリフロー性の高い絶縁膜(埋込
み絶縁膜109)を形成し、適当な熱処理を施すことによ
り、トレンチ素子分離領域への絶縁膜の埋込みを行な
う。
次に、第2図(c)に示すように、埋込み絶縁膜109
をポリシリコンと比較して、充分エッチングレートの高
いエッチング条件でエッチバックして表面を後退させ、
エッチバック阻止膜106の途中でとめる。
次に、第2図(d)に示すように、前工程で示したエ
ッチバック阻止膜106を除去したのち、基板全面に、ゲ
ートポリシリコン膜112及びタングステンシリサイド膜1
14を成長する。さらに、本図面では示されていないが、
本図面と平行方向にワード線を形成するための選択除去
を行なう。
次に、第2図(e)に示すように、ROMコードデータ
を書込みを行なう。これは、フォトレジスタ膜115をマ
スクにタングステンシリサイド膜114及びゲートポリシ
リコン膜112を透過させて、P型シリコン基板表面に到
達するエネルギーで例えばP+等のN型不純物のイオン注
入を行なう。通常、タングステンシリサイド膜114とゲ
ートポリシリコン膜112の合計膜厚は、400〜600nm程度
であるため、P+イオン注入の場合は、約500keV程度の加
速エネルギーで注入を行なうことになる。これにより、
P型シリコン基板101表面に、N型のコード注入層120a
が形成される。このとき、フォトレジスト膜115が、ア
ライメントずれを発生すると、隣接するメモリセル領域
へコード注入層120bが形成されることになる。これによ
る不都合について、第3図を用いて説明する。
第3図は、第2図で示した縦積みマスクROMの平面図
である。また、図中A−A線で切断した断面図が第2図
に相当する。
さて、コード注入フォトマスク形成時において、アラ
イメントずれが発生し、隣接したメモリセル領域へ、コ
ード注入層120bが形成される。これにより、本来エンハ
ンスメント型トランジスタであるべきワード線X1とディ
ジット線Y5の交差部にあるメモリセルトランジスタが、
コード注入層120bの存在のために、ディプレション型ト
ランジスタになってしまう。すなわち、この誤書込みに
より、ビット不良となる場合があり歩留り低下の原因と
なる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の読出し専用記憶装置の製造方法は、デ
ータ書込み時のイオン注入を行なうフォトレジスト膜の
マスク形成工程におけるアライメントずれに起因するRO
Mコードの誤書込みが起り、著しく歩留りを低下させる
原因となる。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のMOS型読出し専用記憶装置の製造方法は、素
子分離領域をはさんで隣合うメモリセルトランジスタの
ゲート電極膜厚を相異ならせて形成する工程と、前記ゲ
ート電極の膜厚にそれぞれ対応したエネルギーで少なく
とも2回の不純物イオン注入を行ないデータ書込みを行
なう工程とを有している。
〔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)〜(1)は本発明の一実施例を説明する
ための工程別断面図である。
まず、第1図(a)に示すように、P型シリコン基板
1上に、選択的にフィールド酸化膜2及び第1ゲート酸
化膜3を形成し素子形成領域を区画する。さらに、全面
に第1ゲートポリシリコン膜4,第1酸化シリコン膜5及
びエッチバック阻止膜6を順次形成する。ここで第1ゲ
ートポリシリコン膜4は、CVD法により200〜400nm程度
の膜厚に形成され、またN型不純物としてリン等を拡散
させておく方が好ましい。第1酸化シリコン膜5は、10
0〜300nm程度,エッチバック阻止膜6のポリシリコン膜
は、300〜600nm程度の膜厚が好ましい。
次に、第1図(b)に示すように、フォトレジスト膜
7をマスクに、P型シリコン基板1に到達するトレンチ
素子分離領域8−1〜8−6を形成してメモリセルトラ
ンジスタの拡散層形成領域24−1〜24−5を区画する。
ここで素子分離領域の深さは、P型シリコン基板1表面
より2〜3μmが好ましい。
次に第1図(c)に示すように、全面に、BPSG等のリ
フロー性の高い埋込み絶縁膜9を形成し、適当な熱処理
を施すことにより、トレンチ素子分離領域8を埋込みか
つ、表面を平坦化する。
次に、第1図(d)に示すように、埋込み絶縁膜9を
エッチバックして、エッチバック阻止膜6の膜厚方向に
対して中間位置付近に、埋込み絶縁膜9表面が位置する
ようにする。このとき、埋込み絶縁膜9のエッチバック
方法としては、CF4系のガスによるドライエッチや、バ
ッファードHFによるウェットエッチのどちらを用いても
良い。
次に、第1図(e)に示すように、複数本の拡散層形
成領域24−1〜24−5に対し、一本おきにフォトレジス
ト膜10の開孔25−1〜25−3を形成し、次に、第1図
(f)に示すように、この開孔部のゲートポリシリコン
膜4,第1ゲート酸化膜3及びP型シリコン基板1を除去
する。ここで、開孔部におけるP型シリコン基板1の除
去は、P型シリコン基板1表面から1μm程度の深さが
好ましい。またエッチングガスは、SF6系のガスが好ま
しく、高いエッチングレートも得られる。
次に、第1図(g)に示すように、基板表面を酸化
し、第2ゲート酸化膜11−1〜11−5を形成したのち、
全面に第2のゲートポリシリコン膜12を成長する。ここ
で、第2ゲート酸化膜11−1〜11−5の膜厚は、第1ゲ
ート酸化膜3の膜厚とほぼ、同程度にする。また、第2
ゲートポリシリコン膜12は、第2ゲート酸化膜1−1,11
−3,11−5上の溝を、完全に埋没せしめる程度の膜厚に
成長する。さらに、表面の平坦性を向上させる目的でPS
GやSOGなどの低粘性の塗布膜13を成長する。
次に、第1図(h)に示すように、塗布膜13及び第2
ゲートポリシリコン膜12をエッチバックして、第2ゲー
トポリシリコン膜12の表面が、第1ゲートポリシリコン
膜4の表面位置とほぼ同じになるようにする。これによ
り、第2ゲートポリシリコン膜12の膜厚は1μm程度に
なる。
しかるのち、第1図(i)に示すように、第1ゲート
ポリシリコン膜4上に存在する第2ゲート酸化膜11−2,
11−4を除去したのち、全面に膜厚が100〜300nmのタン
グステンシリサイド膜14を被着する。さらに、図面にお
いては、明示していないが、タングステンシリサイド膜
14,第1ゲートポリシリコン膜4及び第2ゲートポリシ
リコン膜12を選択除去して所望のゲート電極パターンを
形成する。酸化シリコンに対して高い選択比でポリシリ
コンをエッチングできるCCl2F2とSF6の混合ガスを用い
てエッチングをすればよいのである。ゲート電極パター
ニング後、ゲート電極をマスクにしてN型不純物イオン
を注入してソース・ドレイン領域を形成する。
次に、第1図(j)に示すように、ROMコード非注入
領域に、フォトレジスト膜15を選択的に形成し、データ
書込み部には、コード注入用開孔16を形成する。このと
き、ROMコード注入の対象となるメモリセルは、第1ゲ
ートポリシリコン膜4を有するトランジスタであり、RO
Mコードの書込み条件は、第1ゲートポリシリコン膜4
及びタングステンシリサイド膜14の膜厚に依存する。例
えば、第1ゲートポリシリコン膜4,及びタングステンシ
リサイド膜14それぞれの膜厚が300nmの場合、N型不純
物として、31P+イオンを用いると、通常、600keV程度の
注入エネルギーで、1×1013cm-2程度の注入が望まし
い。注入エネルギーは、31P+イオンがタングステンシリ
サイド膜14(膜厚〜300nm)及び第1ゲートポリシリコ
ン膜4(膜厚〜300nm)を透過できる程度で、また、タ
ングステンシリサイド膜14及び第2ゲートポリシリコン
膜12(膜厚〜1μm)を透過してP型シリコン基板1表
面上に注入されない程度でなければならない。従って、
拡散層形成領域24−2,24−4に形成されるメモリセルへ
のデータ書込みは、31P+イオンの場合、600keV程度が好
ましい。さらに、このデータ書込みのイオン注入工程で
は、ROMコード注入の対象となる第1ゲートポリシリコ
ン膜4を有するメモリセルトランジスタとは、トレンチ
素子分離領域を介して隣り合うメモリセルに対して、P
型シリコン基板1上には、注入されないため、第1図
(j)で示すように、コード注入用開孔16のアライメン
トずれに対しては、充分マージンのあるROMコード注入
方式と言える。
次に、第1図(k)に示めすように、ROMコード注入
の対象となる第2ゲートポリシリコン膜12を有するメモ
リセルトランジスタ上に、フォトレジスト膜18を用い
て、選択的にコード注入用開孔19を形成する。ここで、
タングステンシリサイド膜14が膜厚300nm程度、第2ゲ
ートポリシリコン膜12が膜厚1μm程度の場合を例にす
ると、N型不純物として31P+を用いる場合、通常1.3MeV
程度の注入エネルギーで、1×1013cm-2程度の注入が行
なわれる。このとき、隣り合う、第1ゲートポリシリコ
ン膜4を有するメモリセルに対して、注入がなされた場
合、コード注入層、20b,20cが形成される。しかしなが
ら、このコード注入層20b,20cは、充分深い所に形成さ
れるため、トランジスタ特性には、影響を与えない。従
って、コード注入用開孔19のアライメントずれに対し
て、充分マージンがあることがわかる。
最後に、第1図(1)に示すよう、残りの工程(層間
絶縁膜21の形成、アルミニウム配線23−1〜23−6の形
成など)を経て、本発明によるROMデータコーディング
に対して充分マージンのある微細なメモリセルを有する
読出し専用記憶装置が完了する。なお、アルミニウム配
線23−1〜23−5はディジット線Y1〜Y5,アルミニウム
配線23−6は接地線27に相当する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、トレンチ素子分離領
域をはさんで隣合うメモリセルトランジスタのゲート電
極膜厚を異ならせ、さらに、それぞれのゲート電極膜厚
に応じた注入エネルギーで不純物注入を行なってROMコ
ーディング(書き込み)を行なうことにより、ROMコー
ディングマスクのアライメントずれによる誤書込みに対
して充分マージンを得ることが出来るのでMOS型読出し
専用記憶装置の歩留りを改善できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(l)は本発明の一実施例の工程別断面
図、第2図(a)〜(e)は従来例の工程別断面図、第
3図は縦積み型マスクROMを示す平面模式図である。 1,101……P型シリコン基板、2,102……フィールド酸化
膜、3……第1ゲート酸化膜、103……ゲート酸化膜、
4……第1ゲートポリシリコン膜、5……第1酸化膜、
6,106……エッチバック阻止膜、7……フォトレジスト
膜、8−1〜8−6,108−1〜108−6……トレンチ素子
分離領域、9,109……埋込み絶縁膜、10……フォトレジ
スト膜、11−1〜11−5……第2ゲート酸化膜、12……
第2ゲートポリシリコン膜、112……ゲートポリシリコ
ン膜、13……塗布膜、14,114……タングステンシリサイ
ド膜、15,115……フォトレジスト膜、16……コード注入
用開孔部、17……コード注入層、18……フォトレジスト
膜、19……コード注入用開孔、20a,20b,20c,120a,120b
……コード注入層、21……層間絶縁膜、22……コンタク
ト開孔、23−1〜23−6……アルミニウム配線、24−1
〜24−5……拡散層形成領域、25−1〜25−3……フォ
トレジスト膜の開孔、26−1,26−2……コード注入領
域、27……接地線。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】素子分離領域をはさんで隣合うメモリセル
    トランジスタのゲート電極膜厚を相異ならせて形成する
    工程と、前記ゲート電極の膜厚にそれぞれ対応したエネ
    ルギーで少なくとも2回の不純物イオン注入を行ないデ
    ータ書込みを行なう工程とを有することを特徴とするMO
    S型読出し専用記憶装置の製造方法。
  2. 【請求項2】半導体基板に複数のトレンチ素子分離領域
    を形成し、前記トレンチ素子分離領域間の前記半導体基
    板表面領域を一つおきにエッチングすることにより、ゲ
    ート絶縁膜の前記半導体基板表面に対する位置が異なる
    少なくとも2種類のメモリセルトランジスタを形成する
    請求項1記載のMOS型読出し専用記憶装置の製造方法。
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