JP3191693B2 - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置の製造方法

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    • H10B20/27ROM only
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置の
製造方法に関し、特にマスクROMの製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】マスクROMは、他のROMと同様に、
NAND型とNOR型に大別される。従来、NOR型の
ROMは高速性に優れるものの集積度をあげることが難
しいとされてきたが、ディジット線を拡散層によって形
成してコンタクトレス化するとともにメモリセルアレイ
内より素子分離領域を排除したフラットNOR型と呼ば
れるROMが開発されたことにより集積度の面で大きく
改善された。
【0003】このフラットNOR型マスクROMの従来
の製造方法について図3および図4(a)〜(d)を参
照して説明する。図3は、フラットNOR型マスクRO
Mのメモリセルアレイ部の平面図、図4(a)〜(d)
は、図3のA−A′線に沿った工程段階毎の断面図であ
る。図3に示すように、p型シリコン基板1上にディジ
ット線を構成するn+ 型拡散層6が、図面上で上下方向
に延びて形成され、これに直交して図面上で左右方向に
ポリサイドなどからなるワード線8が延びる。そしてワ
ード線8の直下のn + 型拡散層6間にメモリセルトラン
ジスタのチャネルが形成される。
【0004】このマスクROMを製造にあたっては、ま
ず図4(a)に示すように、p型シリコン基板1上にパ
ッド酸化膜2、シリコン窒化膜3を順次形成する。次
に、シリコン窒化膜3上に、n+ 型拡散層6の形成領域
に開口を有するレジスト膜4を形成する。次いで、図4
(b)に示すように、レジスト膜4をマスクに異方性エ
ッチングを行ってシリコン窒化膜3を選択的に除去す
る。続いて、レジスト膜4をマスクにn型不純物例えば
ヒ素(As)を注入する。レジスト膜4を除去した後、
シリコン窒化膜3をマスクに選択酸化を行うと、図4
(c)に示すように、ヒ素を含有するフィールド酸化膜
5およびn+ 型拡散層6が形成される。
【0005】次に、シリコン窒化膜3、パッド酸化膜2
を除去した後、露出したシリコン基板上にゲート酸化膜
7を形成する。次に、全面に多結晶シリコン膜、タング
ステンシリサイド(WSi)膜を続けて堆積しパターン
ニングして、図4(d)に示すように、ワード線8を形
成する。ワード線8直下のn+ 型拡散層6間の領域がチ
ャネル領域9となる。この後図示はしないが層間膜を堆
積し、OFFbitにすべきセルトランジスタにp型不
純物例えばボロンを注入し、ROM書き込みを行った後
金属配線を形成すると、従来技術によるチャネル長L、
チャネル幅Wのメモリセルトランジスタを有するフラッ
トNOR型マスクROMが完成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフラッ
トNOR型マスクROMでは、隣接素子間でリークが発
生しやすく、またソース・ドレイン間(n+ 型拡散層
間)でパンチスルーが生じやすいため、メモリセルトラ
ンジスタの最小チャネル長Lminがこれらにより制限
を受ける。そのため、従来のマスクROMではメモリセ
ルの縮小化が困難で高集積化が阻まれていた。したがっ
て、本発明の解決すべき課題は、フラットNOR型マス
クROMにおいて、素子間のリークを抑制できようにし
てリークに起因する誤動作を防止できるようにするとと
もにソース・ドレイン間のパンチスルーを抑制できるよ
うにしてメモリセルトランジスタのLminを向上さ
せ、高集積化を実現できるようにするすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した本発明の課題
は、ディジット線を形成する際のイオン注入用マスクを
を利用して基板と同一導電型の不純物をイオン注入し、
ディジット線の外側に基板と同一導電型の高不純物濃度
領域を形成することにより、解決することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明による半導体記憶装置の製
造方法は、 (1)第1導電型の半導体基板上にパッド酸化膜と耐酸
化性膜とを形成する工程と、 (2)前記半導体基板上に将来ディジット線が形成され
る領域上に開口を有するレジスト膜を形成する工程〔図
1(a)、図2(a)〕と、 (3)前記レジスト膜をマスクに前記耐酸化性膜を選択
的にエッチング除去する工程と、 (4)前記レジスト膜をマスクに前記半導体基板の表面
に第1導電型および第2導電型の不純物を、第1導電型
不純物の飛程(Rp)が第2導電型不純物のそれと同等
か若しくはそれより深くなるとともに第1導電型不純物
が前記半導体基板の法線方向に対して斜めに注入される
ように、注入する工程〔図1(b)、(c);図2
(b)、(c)〕と、 (5)前記レジスト膜を除去し、前記耐酸化性膜をマス
クに熱酸化を行ってフィールド酸化膜を形成した後に、
前記耐酸化性膜およびその下のパッド酸化膜を除去し露
出した半導体基板表面にゲート酸化膜を形成する工程
〔図1(d);図2(d)〕と、 (6)前記ゲート酸化膜および前記選択酸化膜上にディ
ジット線と直交するワード線を形成する工程〔図1
(e);図2(e)〕と、を有することを特徴としてい
る。
【0009】[作用]本発明の半導体記憶装置の製造方
法によれば、同一のレジストマスクを用いてディジット
線となるn+ 型拡散層を形成するイオン注入と、基板と
同一導電型の不純物であるボロンをボロンの飛程Rpが
n型不純物の飛程と同等かそれより深くなるようにイオ
ン注入する。その結果、ボロンの拡散係数の方がn型不
純物のそれより大きいことにより、その後の熱処理を経
ることにより、p+ 型拡散層がn+ 型拡散層を覆うよう
に形成される。そのため、n+ 型拡散層からの空乏層の
延びが抑制され、従ってパンチスルーの発生が抑制さ
れ、メモリセルトランジスタのLminを向上させるこ
とができる。また、新たに形成されたp+ 型拡散層がチ
ャネルストッパとして機能するため素子間のリークを低
減することができる。そして、本発明によるリーク防止
対策並びにパンチスルー抑制対策は、フォトリソグラフ
ィ工程の追加をともなうことなく、単にp型不純物(ボ
ロン)のイオン注入の追加のみで対応することができる
ため、工数増によるコストアップを最小限に抑えること
ができる。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。 [第1の実施例]図1(a)〜(e)は、本発明の第1
の実施例の製造工程を工程順に示した断面図(図3のA
−A′線での断面に相当)である。図1(a)に示すよ
うに、p型シリコン基板1の表面を例えば800〜90
0℃の温度でスチーム酸化することにより、膜厚100
〜250Åのパツド酸化膜2を形成する。続いてLPC
VD(減圧CVD)法により、シリコン窒化膜3を10
00〜2000Åの厚さに堆積する。その後、シリコン
窒化膜3上にフォトリソグラフィ法により、ピッチ0.
4〜0.8μmで、0.2〜0.4μm幅の開口を有す
るレジスト膜4を形成する。
【0011】次に、図1(b)に示すように、レジスト
膜4をマスクに異方性エッチングを施し、シリコン窒化
膜3を選択的に除去する。この時、パッド酸化膜2は、
エッチングの選択比(シリコン窒化膜/パッド酸化膜)
が大きくないために、その残膜がほとんど存在しなくな
る可能性があるが特に問題とはならない。次に、レジス
ト膜4をマスクにn型不純物例えばヒ素を、エネルギ
ー:50〜70keV、ドース:1E15〜4E15c
-2の条件でp型シリコン基板1に対し垂直(注入角度
0゜)に注入する。続いて、図1(c)に示すように、
p型不純物例えばボロン(B)を、エネルギー:60〜
100keV、ドース:2E13〜1E14cm-2の条
件で注入角度0゜で注入する。この時ボロンのRpはヒ
素のRpより同等または深くなるようにする。ここで、
注入イオン種の順序を逆にしてボロンを先に注入するよ
うにすることもできる。
【0012】次に、レジスト膜4を除去した後、シリコ
ン窒化膜3をマスクに例えば850℃のスチーム酸化を
施すと、図1(d)に示すように、フィールド酸化膜5
およびn+ 型拡散層6、p+ 型拡散層10が形成され
る。ここでフィールド酸化膜厚はヒ素ドース1E15c
-2の時、0.1μm程度である。また、ボロンがヒ素
より深く注入され、そしてボロンの拡散係数がヒ素のそ
れより大きいことにより、p+ 型拡散層10は、n+
拡散層6を完全に包囲する形状に形成される。
【0013】次に、図1(e)に示すように、シリコン
窒化膜3、パッド酸化膜2を除去し、熱酸化を行ってゲ
ート酸化膜7を形成する。続いて全面に多結晶シリコン
膜、タングステンシリサイド膜を堆積し、パターニング
を行いディジット線(n+ 型拡散層6)に直交する行い
ワード線8を形成する。この後図示はしないが、層間膜
を堆積しOFFbitにすべきセルトランジスタにp型
不純物例えばボロンを注入しROM書き込みを行った
後、金属配線を形成して、本実施例のフラットNOR型
マスクROMの製造工程を完了する。
【0014】[第2の実施例]図2(a)〜(e)は、
本発明の第2の実施例の製造工程を工程順に示す断面図
である。本実施例の図1に示した第1の実施例と相違す
る点は、図2(c)に示されるボロンのイオン注入工程
において、垂直にイオン注入がなされた第1の実施例の
場合と異なって、ボロンが斜め方向から注入されている
点である。これにより、図2(d)に示されるように、
デイジット線をなすn+ 型拡散層6の側面のみにp+
拡散層10が形成される。そのため、n+ 型拡散層6と
+ 型拡散層10の接触が必要最小限で済むのでデイジ
ット線に付く寄生容量を軽くでき、回路の高速動作が可
能となる。
【0015】注入角度θの範囲としては例えばパツド酸
化膜2の厚さを0.02μm、シリコン窒化膜3の厚さ
を0.12μm、レジスト膜4の厚さを1.0μm、開
口幅を0.4μmとすると、θ=0〜18°の範囲が可
能となり、この中で最適なθを設定することができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
+ 型拡散層がn+ 型拡散層の少なくとも側面を覆うた
め、n+ 型拡散層の空乏層の延びが抑えられパンチスル
ーが抑制される。そのため、メモリセルトランジスタの
Lmimが改善され、セルサイズの縮小化が可能となり
チップの高集積化を実現できる。また、形成されたp+
型拡散層がチャネルストッパとしての機能を果たしてい
るので、リークを抑え誤動作の発生を防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す工程順の断面図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す工程順の断面図。
【図3】従来のフラットNOR型マスクROMの平面
図。
【図4】従来例の工程順の断面図。
【符号の説明】
1 p型シリコン基板 2 パッド酸化膜 3 シリコン窒化膜 4 レジスト膜 5 フィールド酸化膜 6 n+ 型拡散層 7 ゲート酸化膜 8 ワード線 9 チャネル領域 10 p+ 型拡散層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)第1導電型の半導体基板上にパッ
    ド酸化膜と耐酸化性膜とを形成する工程と、 (2)前記半導体基板上に将来ディジット線が形成され
    る領域上に開口を有するレジスト膜を形成する工程と、 (3)前記レジスト膜をマスクに前記耐酸化性膜を選択
    的にエッチング除去する工程と、 (4)前記レジスト膜をマスクに前記半導体基板の表面
    に第1導電型および第2導電型の不純物を、第1導電型
    不純物の飛程(Rp)が第2導電型不純物のそれと同等
    か若しくはそれより深くなるとともに第1導電型不純物
    が前記半導体基板の法線方向に対して斜めに注入される
    ように、注入する工程と、 (5)前記レジスト膜を除去し、前記耐酸化性膜をマス
    クに熱酸化を行ってフィールド酸化膜を形成した後に、
    前記耐酸化性膜およびその下のパッド酸化膜を除去し露
    出した半導体基板表面にゲート酸化膜を形成する工程
    と、 (6)前記ゲート酸化膜および前記選択酸化膜上にディ
    ジット線と直交するワード線を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
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