JP3191694B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に半導体記憶装置に製造に用いて好適な
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4及び図5は、従来のマスクROM等
不揮発性半導体装置の製造方法を製造工程順に模式的に
断面図を示したものである。なお、図4及び図5は単に
図面作成の都合で分図されたものである。
【0003】P型半導体基板101上に、パッド酸化膜
として概ね20nmの厚さのシリコン酸化膜102を形
成し、その上に、概ね120nmの厚さのシリコン窒化
膜103を、メモリセル領域104と、ノギス領域10
5に形成する(図4(a)参照)。
【0004】このシリコン窒化膜103をマスクとし
て、上記領域(メモリセル領域104とノギス領域10
5)以外の部分のP型半導体基板101を酸化して、概
ね400〜500nmの厚さのフィールド酸化膜106
を形成する(図4(b)参照)。
【0005】次に、フォトレジスト107をマスクとし
て、メモリセル領域104とノギス領域105のシリコ
ン窒化膜103を除去し、シリコン窒化膜108を形成
する。マスクを利用し、N型不純物例えばヒ素を70〜
100KeV、1.0〜2.0×1015cm-2程度で導
入し埋込N+拡散層109を形成する(図4(c)参
照)。
【0006】次に、フォトレジスト107を除去した
後、シリコン窒化膜108をマスクとしてメモリセル領
域104とノギス領域を略800〜900℃のH22
囲気で酸化し概ね100〜150nmの厚さのヒ素酸化
膜110を形成する(図4(d)参照)。
【0007】次に、P型不純物例えばボロンを150〜
200KeV、4〜5.0×1013cm-2程度で導入し
Pウェル111を形成し、熱酸化によりゲート酸化膜1
12を形成した後、多結晶シリコン膜113、タングス
テンシリサイド膜114をメモリセル領域104上にパ
ターニングし、ゲート電極を形成する。この時、前記多
結晶シリコン膜113とタングステンシリサイド膜11
4はメモリセル領域104では前工程で形成した埋込N
+拡散層109に対しゲート酸化膜112を介して垂直
に交差するように形成される(図5(e)参照)。
【0008】CVD(化学気相成長)法により、層間膜
を400〜500nm程度被着し、リフローのための熱
処理を略900〜1000℃の窒素雰囲気中で30分程
度行なった後、層間膜115にコンタクト穴118を形
成する(図5(f)参照)。
【0009】次に、フォトレジスト116を用いて、層
間膜115上からデータの書き込みを行う。データの書
き込みにはP型不純物、例えばボロンを300〜400
KeV、1.0〜3.0×1014cm-2程度で導入し、
コードP型注入層117を形成することによって行う
(図5(g)参照)。
【0010】ここで、フォトレジスト116の位置合わ
せは、ノギス領域上105のヒ素酸化膜110で形成さ
れたノギスに合わせるように行われる。
【0011】しかし、ヒ素酸化膜110上には層間膜1
15があるため、目合わせの位置精度が低下する。
【0012】また、埋込N+拡散層109は、後工程の
熱処理の影響で熱拡散することから、Lmin(最小チ
ャネル長)の低下が起こる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の半導体記憶装置の製造方法においては、下記記載
の問題点を有している。
【0014】(1)第1の問題点は、Lminの低下が
生じる、ということである。
【0015】その理由は、埋込N+拡散層形成後の後工
程の熱処理工程で、この拡散層が熱拡散する、ことによ
る。
【0016】(2)第2の問題点は、データ書き込みの
際に用いるフォトレジストの位置合わせ精度が悪い、と
いうことである。
【0017】その理由は、層間膜下のノギスを用いて位
置合わせを行っているためである。
【0018】したがって、本発明は、上記問題点を解消
すべくなされたものであって、その目的は、Lminの
低下を防止すると共に、データ書き込みの際に用いるフ
ォトレジストの位置合わせ精度を向上することを可能と
する半導体記憶装置及びその製造方法を提供することに
ある。
【0019】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、層間膜形成後、
前記層間膜を透過し半導体基板に達するに十分なエネル
ギーで不純物を素子形成領域導入して拡散層を形成
し、前記拡散層形成の際にノギス領域にも前記不純物を
導入し、前記ノギス領域上の前記層間膜を除去して酸化
しノギスパターンを形成し、データ書き込みの際のフォ
トレジスト工程において、前記ノギスパターンを用いて
位置合わせする、ことを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明は、その好ましい実施の形態におい
て、一導電型半導体基板の主表面に約20nmの例えば
酸化シリコンよりなるパッド酸化膜を有する素子形成領
域を形成する工程と、この素子形成領域の間に約500
nmの例えば酸化シリコンよりなる素子分離絶縁膜を有
する素子分離領域を形成する工程と、この素子形成領域
に上記半導体基板と同じ導電型の不純物を、上記絶縁
膜、素子分離絶縁膜を透過して上記半導体基板に達する
のに十分なエネルギーをもって行う第1のイオン注入
と、上記したパッド酸化膜を除去した後、上記素子形成
領域に約15nmの例えば酸化シリコンよりなるゲート
絶縁膜を形成した後、この領域にゲート電極を形成し、
全面に約400nmの例えば多結晶シリコン層から成る
層間膜を被着し、上記素子群領域に半導体基板と逆の導
電型の不純物を、上記層間膜、ゲート電極、ゲート絶縁
膜を透過して半導体基板に達するのに十分なエネルギー
をもって行う第2のイオン注入を行うことにより、第1
のMOSトランジスタを形成する工程と、ノギス領域上
を開口し、酸化することによりノギスを形成する工程
と、このノギスを利用して位置合わせを行い、上記素子
群領域の一部ゲート直下に半導体基板と同じ導電型の不
純物を上記ゲート電極とゲート絶縁膜を透過して、半導
体基板に達するのに十分なエネルギーをもって行うよう
にしたものである。
【0021】本発明の実施の形態によれば、層間膜を透
過させ半導体基板に達する十分なエネルギーでN型不純
物、例えばヒ素を導入し埋込N+拡散層を形成すること
により、Lminの向上が得られる。また、ノギス領域
の上記層間膜を除去し、ノギス領域をヒ素酸化すること
で、後工程のデータ書き込みの際のフォトレジスト工程
の目合せ精度を上げることができる。
【0022】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に説明する。図1〜図3は、本発明の一実施例に
係る半導体記憶装置の製造方法を製造工程順に断面を模
式的に示した図である。なお、図1〜図3は、単に図面
作成の都合で分図されたものである。
【0023】P型半導体基板1上にパッド酸化膜として
概ね20nmの厚さのシリコン酸化膜2を形成し、その
上に概ね120nmの厚さのシリコン窒化膜をメモリセ
ル領域4とノギス領域5に形成する(図1(a)参
照)。
【0024】このシリコン窒化膜3をマスクとして上記
領域以外のP型半導体基板1を酸化して、概ね400〜
500nmの厚さのフィールド酸化膜6を形成する(図
1(b)参照)。
【0025】次に、メモリセル領域4に選択的にP型不
純物例えばボロンを150〜200KeV、3.0〜
5.0×1013cm-2程度で導入することによりPウェ
ル7を形成する(図1(c)参照)。
【0026】シリコン酸化膜2を除去後、熱酸化により
ゲート酸化膜8を形成した後、多結晶シリコン膜9と、
タングステンシリサイド膜10をメモリセル領域4上に
パターニングし、ゲート電極を形成する(図1(d)参
照)。
【0027】次に、CVD法により層間膜11を400
〜500nm程度被着し、リフローのための熱処理を略
900〜1000℃の窒素雰囲気中で30分程度行なっ
た後、層間膜11上にコンタクト穴を形成する(図2
(e)参照)。
【0028】次に層間膜11の上フォトレジスト12を
マスクとして、メモリセル領域4とノギス領域5に、N
型不純物例えばヒ素を、層間膜11とタングステンシリ
サイド膜10、多結晶シリコン膜9を透過させるのに十
分なエネルギー1.0〜1.5MeV、1.0〜2.0
×1015cm-2程度で導入し、埋込N+拡散層13を形
成する。
【0029】このとき、埋込N+拡散層13は、メモリ
セル領域4では前工程で形成したタングステンシリサイ
ド10、多結晶シリコン膜9に対し、ゲート酸化膜8を
介して垂直に交差するように形成される。(図2(f)
参照)。
【0030】CVD法によりシリコン窒化膜を10〜1
5nm被着し、フォトレジスト14をマスクとして、ノ
ギス領域5上のシリコン窒化膜15、層間膜16を除去
する(図2(g)参照)。
【0031】ついで、フォトレジスト14を除去した
後、ノギス領域4を略800〜900℃のH22雰囲気
で酸化し、概ね100nmの厚さのヒ素酸化膜17を形
成する(図2(h)参照)。
【0032】次に、シリコン窒化膜15を除去した後、
フォトレジスト18をマスクとして、層間膜16上から
データの書き込みを行う。データの書き込みにはP型不
純物、例えばボロンを300〜400KeV、1.0〜
3.0×1014cm-2程度で導入しコードP型注入層1
9を形成することによって行う(図3(i)参照)。
【0033】ここで、フォトレジスト18の目合わせ
は、層間膜16が除去されたノギス領域5のヒ素酸化膜
17に合わせて行われるため、本実施例は、上記した従
来技術よりも位置精度が上がるという利点を有してい
る。
【0034】また、埋込N+拡散層13は、層間膜11
形成後に導入されるため、後工程での不純物の熱拡散を
押さえることが可能とされ、Lminの向上が得られ
る。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。
【0036】(1)本発明の第1の効果は、Lminを
向上させることができ、今後の微細化技術に好適とされ
る、ということである。
【0037】その理由は、本発明においては、層間膜リ
フロー後に埋込N+拡散層を形成しており、このため拡
散層の熱拡散を抑えることができる、ことによる。
【0038】(2)本発明の第2の効果は、コード書き
込み工程のフォトレジストの位置合わせの精度を向上す
る、ということである。
【0039】その理由は、本発明においては、層間膜を
除去したヒ素酸化膜から成るノギスを用いたことによ
り、位置合わせ精度が向上しているためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を製造工程順に模式的に示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を製造工程順に模式的に示す断面図である(図1の続
き)。
【図3】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法
を製造工程順に模式的に示す断面図である(図2の続
き)。
【図4】従来技術の半導体装置の製造方法を製造工程順
に模式的に示す断面図である。
【図5】従来技術の半導体装置の製造方法を製造工程順
に模式的に示す断面図である(図4の続き)。
【符号の説明】
1、101 P型半導体基板 2、102 シリコン酸化膜 3、15、103、108 シリコン窒化膜 4、104 メモリセル領域 5、105 ノギス領域 6、106 フィールド酸化膜 7、111 Pウェル 8、112 ゲート酸化膜 9、113 多結晶シリコン膜 10、114 タングステンシリサイド膜 11、16、115 層間膜 12、14、18、107、116 フォトレジスト 13、109 埋込N+拡散層 17、110 ヒ素酸化膜 19、117 コードP型注入層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8246 H01L 27/112

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】層間膜形成後、前記層間膜を透過し半導体
    基板に達するに十分なエネルギーで不純物を素子形成領
    域に導入して拡散層を形成し、前記拡散層形成の際にノ
    ギス領域にも前記不純物を導入し、 前記ノギス領域上の前記層間膜を除去して酸化しノギス
    パターンを形成し、 データ書き込みの際のフォトレジスト工程において、前
    記ノギスパターンを用いて位置合わせすることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】(a)一導電型半導体基板の主表面にパッ
    ド酸化膜を有する素子形成領域を形成する工程と、 (b)前記素子形成領域の間に素子分離領域を形成する
    工程と、 (c)前記素子形成領域に前記半導体基板と同じ導電型
    の不純物を、前記パッド酸化膜、素子分離絶縁膜を透過
    して前記半導体基板に達するのに十分なエネルギーをも
    って行う第1のイオン注入と、 (d)前記パッド酸化膜除去後、前記素子形成領域にゲ
    ート絶縁膜を形成した後、前記領域にゲート電極を形成
    し、全面に層間膜を被着し、前記素子群領域に前記半導
    体基板と逆導電型の不純物を、前記層間膜、ゲート電
    極、ゲート絶縁膜を透過して前記半導体基板に達するの
    に十分なエネルギーをもって行う第2のイオン注入を行
    うことにより、第1のMOSトランジスタを形成する工
    程と、 (e)ノギス領域上を開口し、酸化することによりノギ
    スを形成する工程と、 (f)前記ノギスを利用して位置合わせを行い、前記素
    子群領域の一部のゲート直下に前記半導体基板と同じ導
    電型の不純物を前記ゲート電極とゲート絶縁膜を透過し
    て、前記半導体基板に達するのに十分なエネルギーをも
    って行う第3のイオン注入を行う工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記半導体基板が、P型、第1のイオン注
    入はボロン、第2のイオン注入はヒ素、第1のMOSト
    ランジスタはNチャネル型、第3のイオン注入は、ボロ
    ンであることを特徴とする請求項記載の半導体装置の
    製造方法。
  4. 【請求項4】前記ゲート電極と第2のイオン注入によっ
    てできた拡散層が、垂直に交差することを特徴とする請
    求項記載の半導体装置の製造方法。
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