JP3201432B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP3201432B2
JP3201432B2 JP19510692A JP19510692A JP3201432B2 JP 3201432 B2 JP3201432 B2 JP 3201432B2 JP 19510692 A JP19510692 A JP 19510692A JP 19510692 A JP19510692 A JP 19510692A JP 3201432 B2 JP3201432 B2 JP 3201432B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dose
oxide film
ion implantation
gate oxide
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP19510692A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0645541A (en
Inventor
健至 萩原
健司 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP19510692A priority Critical patent/JP3201432B2/en
Publication of JPH0645541A publication Critical patent/JPH0645541A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3201432B2 publication Critical patent/JP3201432B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ROM形成、ウェル形成、チャネ
ルドープ形成を行うのに中ドーズ量のイオン注入技術が
利用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a medium dose ion implantation technique has been used for forming a ROM, a well, and a channel dope.

【0003】図6(a)〜(b)は従来の半導体素子の
製造工程例の図であり、この半導体素子の製造方法につ
いて以下簡単に説明する。
FIGS. 6A and 6B are views showing an example of a conventional manufacturing process of a semiconductor device. A method of manufacturing the semiconductor device will be briefly described below.

【0004】まず、図6(a)のようにシリコン基板1
に素子分離層酸化膜2を従来の形成方法で生成する。次
に砒素イオンを用いて加速エネルギー100keV、ド
ーズ量1×1013〜5×1014/cm2の範囲の任意の
ドーズ量で注入工程を行い、N-領域3を形成する。引
き続いて図6(b)のように1050℃で、N2/O2
圧酸化(分圧比30%)でゲート酸化膜4を形成する。
その後は、LPCVD法を用いて、多結晶シリコン膜5
を成長させ、ゲートとなるべき部分のみ残してパターン
ニングして多結晶シリコン電極を作製する。以下は、通
常の製造工程によりMOSキャパシタを作製する。
[0004] First, as shown in FIG.
Next, an element isolation layer oxide film 2 is formed by a conventional forming method. Next, an implantation step is performed using arsenic ions at an acceleration energy of 100 keV and an arbitrary dose in the range of 1 × 10 13 to 5 × 10 14 / cm 2 to form the N region 3. Subsequently, as shown in FIG. 6B, a gate oxide film 4 is formed at 1050 ° C. by N 2 / O 2 partial pressure oxidation (partial pressure ratio 30%).
Thereafter, the polycrystalline silicon film 5 is formed by LPCVD.
Is grown, and patterning is performed to leave only a portion to be a gate, thereby producing a polycrystalline silicon electrode. Hereinafter, a MOS capacitor is manufactured by a normal manufacturing process.

【0005】ここにおいて、ディプレッショントランジ
スタの特性として要求されることとしてなるべく多くの
電流をとりだすことがある。砒素ドーズ量を5×1014
/cm2以上の領域では、高ドーズでのイオン注入によ
る結晶欠陥が発生する。このため砒素イオンのドーズ量
は1×1013〜5×1014/cm2の任意のドーズ量で
行われている。しかし、我々は中ドーズ量でのイオン注
入がゲート酸化膜の信頼性と密接な関係を持つことを見
いだし、ドーズ量の制御が重要であることをつきとめ
た。すなわち、ドーズ量を増していくとことにより、結
晶欠陥が発生したり、増速酸化に伴う膜厚の変動に起因
したトランジスタの特性変化を導くこと、分離層酸化膜
2のエッジ付近の部分において発生するストレスの影響
などが半導体素子に悪影響を与えることを明らかにし
た。そのため、イオン注入時のドーズ量を広い範囲で用
いると、ゲート酸化膜の信頼性に悪影響を及ぼす。
Here, as much as required as a characteristic of the depletion transistor, as much current as possible may be taken out. Arsenic dose 5 × 10 14
/ Cm 2 or more, crystal defects occur due to ion implantation at a high dose. For this reason, the dose of arsenic ions is set at an arbitrary dose of 1 × 10 13 to 5 × 10 14 / cm 2 . However, we have found that moderate dose ion implantation has a close relationship with the reliability of the gate oxide, and found that dose control is important. That is, by increasing the dose, a crystal defect is generated or a change in the characteristics of the transistor is caused due to a change in the film thickness due to the accelerated oxidation. In the portion near the edge of the isolation oxide film 2, It has been clarified that the influence of the generated stress has an adverse effect on the semiconductor device. Therefore, if the ion implantation dose is used in a wide range, the reliability of the gate oxide film is adversely affected.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造工程で
はイオン注入のドーズ量を1×1013〜5×1014/c
2の任意としていたため特定のイオン注入により結晶
欠陥や損傷が発生し、ゲート酸化膜の絶縁破壊特性の劣
化を引き起こしていた。よって従来はその半導体素子の
特性の電気測定を行うと、例えば、絶縁耐圧測定を行う
と、砒素イオン注入において、そのドーズ量が5×10
13/cm2である場合、あるいはその付近である場合に
は、耐圧の劣化が顕著に見られる。
In the above-mentioned conventional manufacturing process, the dose of ion implantation is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 / c.
Since the value of m 2 was arbitrarily set, crystal defects and damage occurred due to specific ion implantation, and the dielectric breakdown characteristics of the gate oxide film were degraded. Therefore, conventionally, when an electrical measurement of the characteristics of the semiconductor element is performed, for example, when a withstand voltage measurement is performed, the dose amount is 5 × 10
In the case of 13 / cm 2 or in the vicinity thereof, deterioration of the withstand voltage is remarkably observed.

【0007】また、砒素イオン注入において、そのドー
ズ量が5×1013/cm2である場合、あるいはその付
近である場合には、微小なストレス電流を印加していっ
たとき、絶縁破壊に至る電荷量は約1C/cm2という
低い値となり、実使用に耐えないという問題があった。
In addition, in the case of arsenic ion implantation, if the dose is 5 × 10 13 / cm 2 or in the vicinity thereof, when a minute stress current is applied, dielectric breakdown may occur. The charge amount is as low as about 1 C / cm 2 , and there is a problem that it cannot withstand actual use.

【0008】また、従来はイオン注入種として燐を用い
て半導体素子を形成する場合、そのドーズ量が1×10
14/cm2、あるいはその付近のドーズ量を用いると、
破壊耐圧が約4MV/cmとなり低い値となる。
Conventionally, when a semiconductor element is formed using phosphorus as an ion implantation species, the dose amount is 1 × 10
Using a dose of 14 / cm 2 or near,
The breakdown voltage is about 4 MV / cm, which is a low value.

【0009】また、従来の例においてイオン注入種とし
てBを用いて作製された半導体素子の場合、ボロンドー
ズ量が1×1014/cm2、あるいはその付近のドーズ
量を用いると、やはり破壊耐圧が約4MV/cmとなり
低い値となる。
Also, in the case of a semiconductor device manufactured using B as an ion-implanted species in the conventional example, if the boron dose is 1 × 10 14 / cm 2 or a dose in the vicinity thereof, the breakdown withstand voltage is also increased. It is about 4 MV / cm, which is a low value.

【0010】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ゲート酸化膜の絶縁破壊特性の劣化がなく、かつ十
分なトランジスタ駆動電流を確保したMOSデプレッシ
ョントランジスタを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a MOS depletion transistor which does not deteriorate the dielectric breakdown characteristics of a gate oxide film and ensures a sufficient transistor drive current.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体装置の製造方法は、MOS型デプレッ
ショントランジスタのチャネル領域にイオン注入を行う
工程において、ゲート絶縁膜の絶縁破壊耐圧がドーズ量
の変化に対してほぼ一定となるドーズ量領域で該イオン
注入を行うことを特徴とする。 本発明によれば、ゲート
絶縁膜の信頼性を担保しつつ、多くの電流を取り出すこ
とができるデプレッショントランジスタを形成すること
が可能となる。 特に、ドーズ量は、絶縁破壊耐圧の極小
値を与えるドーズ量よりも大きい領域にある値である
程、その効果は大きい。 もっとも、イオン種がボロンの
場合には、極小値が中ドーズ領域(1E12〜1E15
cm−2)に存在しないので、耐圧が下がり始める直前
のドーズ量を用いることが望まれる。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve this object
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
Ion implantation into the channel region of the transistor
In the process, the breakdown voltage of the gate insulating film
Ions in a dose range that is almost constant with changes in
Injection is performed. According to the invention, the gate
Extracting a large amount of current while ensuring the reliability of the insulating film
Forming a depletion transistor
Becomes possible. In particular, the dose is extremely small in dielectric breakdown voltage.
The value is in the area larger than the dose that gives the value
The greater the effect, the greater the effect. However, if the ion species is boron
In this case, the minimum value is in the middle dose region (1E12 to 1E15).
cm-2), just before the breakdown voltage starts to fall
It is desired to use a dose amount of

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【作用】この製造方法によってイオン注入による結晶欠
陥や損傷が発生あるいは、増加することを防ぎ、ゲート
酸化膜の信頼性の劣化を防ぐことができる。
According to this manufacturing method, generation or increase of crystal defects or damage due to ion implantation can be prevented, and deterioration of the reliability of the gate oxide film can be prevented.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例として、マスクRO
MおよびEPROM内蔵のマイクロコンピューターを例
にとって図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, as one embodiment of the present invention, a mask RO
Description will be made with reference to the drawings, taking a microcomputer having M and EPROM as an example.

【0017】まず、図1(a)のように10〜15Ωの
P型(100)型シリコン基板11上にチャネルストッパ
ーおよび膜厚500nmの素子分離層酸化膜12を10
00℃水蒸気酸化により形成する。次に、EEPROM
のフローティングゲート領域を形成するため、900
℃、塩酸4重量%添加の水蒸気酸化により膜厚40nm
の酸化膜形成を行い、所定の領域にゲート酸化膜13を
形成する。引続きLPCVD法により610℃で燐原子
を2×1020/cm3含有する多結晶シリコン膜を14
00nm形成する。その後、多結晶シリコン膜14を公
知のフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術
を用いてパターンニングし、フローティングゲート電極
4を形成する。その後、マスクROMのトランジスタア
レイのデプレッショントランジスタ部となる所定のトラ
ンジスタ領域にチャネルドープを行う。チャネルドープ
は、砒素イオンをフォトレジストをマスクとして、選択
的に注入する。注入条件は、加速エネルギー100ke
Vで2×1014/cm2のドーズ量である。このように
してN-領域15を形成する。このとき、砒素イオンの
ドーズ量は1〜5×1014/cm2の範囲でなければな
らない。
First, as shown in FIG. 1A, a channel stopper and an element isolation layer oxide film 12 having a thickness of 500 nm are formed on a P-type (100) silicon substrate 11 having a resistance of 10 to 15 Ω.
It is formed by steam oxidation at 00 ° C. Next, the EEPROM
900 to form the floating gate region of
Temperature 40 ℃ by steam oxidation with addition of 4% by weight hydrochloric acid
Is formed, and a gate oxide film 13 is formed in a predetermined region. Subsequently, a polycrystalline silicon film containing 2 × 10 20 / cm 3 of phosphorus atoms was deposited at 610 ° C. by LPCVD.
It is formed to a thickness of 00 nm. After that, the polycrystalline silicon film 14 is patterned using a known photolithography technique and a dry etching technique to form the floating gate electrode 4. Thereafter, channel doping is performed on a predetermined transistor region serving as a depletion transistor portion of the transistor array of the mask ROM. In channel doping, arsenic ions are selectively implanted using a photoresist as a mask. The injection condition is an acceleration energy of 100 ke.
V is a dose of 2 × 10 14 / cm 2 . Thus, N region 15 is formed. At this time, the dose of arsenic ions must be in the range of 1 to 5 × 10 14 / cm 2 .

【0018】図2および図3は砒素イオン注入のドーズ
量に対する絶縁破壊耐圧および絶縁破壊にいたる電荷量
(QBD:Charge to breakdown)の関係を示したもので
ある。絶縁破壊耐圧およびQBDはともにドーズ量が5×
1013/cm2の時に最も劣化する。5×1013/cm2
以下のドーズ量では劣化はおこらない。このため、これ
以下でのドーズ量における使用も可能である。しかしな
がら、本実施例で説明されているデプレッション型MO
Sトランジスタおよびこれを用いたデプレッションマス
クROMでは、その動作速度を向上させるために、チャ
ネル領域の低抵抗化を図ることが必要である。このため
にはドーズ量を本実施例のごとき1〜5×1014/cm
2の高ドーズ量で使用するのがよい。ただし、5×10
14/cm2以上の高ドーズ量では結晶欠陥によるリーク
電流の増加等の問題が生じる。このためドーズ量の上限
を5×1014/cm2としている。ここで、チャネルド
ープを行うイオンのイオン種として砒素の代わりに燐を
用いてもよい。燐をイオン種に用いた場合の、絶縁破壊
耐圧およびQBD特性の燐イオンのドーズ量に対する依存
性も図2および図3に同時に示す。燐イオン注入の場
合、絶縁破壊耐性の最も劣化するドーズ量は砒素に比
べ、やや高くなり、1×1014/cm2程度である。し
たがって、燐をチャネルドープに用いた場合の、イオン
のドーズ量は5〜7×1013/cm2が最適となる。こ
の場合、デプレッショントランジスタの駆動能力はこの
範囲のイオンのドーズ量で十分であり、特に2×1014
/cm2を超える注入ドーズ量は必要ない。
FIGS. 2 and 3 show the relationship between the dose of arsenic ion implantation and the dielectric breakdown voltage and the amount of charge (Q BD : Charge to breakdown) leading to dielectric breakdown. Both the dielectric breakdown voltage and Q BD have a dose of 5 ×
It deteriorates most at 10 13 / cm 2 . 5 × 10 13 / cm 2
No degradation occurs at the following doses. For this reason, it is possible to use a dose below this. However, the depletion type MO described in this embodiment
In an S transistor and a depression mask ROM using the same, it is necessary to lower the resistance of the channel region in order to improve the operation speed. For this purpose, the dose is set to 1 to 5 × 10 14 / cm as in the present embodiment.
It is recommended to use a high dose of 2 . However, 5 × 10
At a high dose of 14 / cm 2 or more, problems such as an increase in leak current due to crystal defects occur. Therefore, the upper limit of the dose is set to 5 × 10 14 / cm 2 . Here, phosphorus may be used instead of arsenic as the ion species of the ions for channel doping. FIGS. 2 and 3 also show the dependence of the dielectric breakdown voltage and Q BD characteristics on the dose of phosphorus ions when phosphorus is used as the ion species. In the case of phosphorus ion implantation, the dose at which the dielectric breakdown resistance is most deteriorated is slightly higher than that of arsenic, and is about 1 × 10 14 / cm 2 . Therefore, when phosphorus is used for channel doping, the ion dose is optimally 5 to 7 × 10 13 / cm 2 . In this case, the driving capability of the depletion transistor is sufficient with the ion dose in this range, and in particular, 2 × 10 14
An implantation dose of more than / cm 2 is not required.

【0019】これら、ROMチャネル部へのイオン注入
に引き続き、図1(b)のように1050℃でN2/O2
分圧酸化(分圧比30%)によりマスクROM部とEP
ROMのコントロールゲート部を同時に酸化し、ゲート
酸化膜16、17を形成する。このとき、マスクROM
部のゲート酸化膜16、17の膜厚は30nm、EPR
OMコントロールゲートの多結晶シリコン膜14上の酸
化膜厚は45nmとなる。
Following the ion implantation into the ROM channel, N 2 / O 2 at 1050 ° C. as shown in FIG.
Mask ROM and EP by partial pressure oxidation (partial pressure ratio 30%)
The control gate portions of the ROM are simultaneously oxidized to form gate oxide films 16 and 17. At this time, the mask ROM
The gate oxide films 16 and 17 have a thickness of 30 nm and an EPR
The oxide film thickness of the OM control gate on the polycrystalline silicon film 14 is 45 nm.

【0020】次にマスクROM部およびEPROMのコ
ントロールゲート電極となる多結晶シリコン膜18、1
9を形成する。多結晶シリコン膜18、19の膜厚は4
00nmとし、それに燐原子を2×1020/cm2含ん
だ状態で堆積させている。この多結晶シリコン膜18、
19を選択的にエッチングしてROM部のゲートとコン
トロールゲートの多結晶シリコン電極を形成する(図1
(c))。
Next, the polycrystalline silicon films 18 and 1 serving as control gate electrodes of the mask ROM and EPROM are formed.
9 is formed. The thickness of the polycrystalline silicon films 18 and 19 is 4
The thickness is set to 00 nm, and phosphorus atoms are deposited in a state containing 2 × 10 20 / cm 2 . This polycrystalline silicon film 18,
19 is selectively etched to form polycrystalline silicon electrodes for the gate of the ROM section and the control gate (FIG. 1).
(C)).

【0021】その後、すべてのトランジスタのソース・
ドレイン領域を形成するため、砒素イオンを選択的に注
入する。この時の注入条件は、加速エネルギー40ke
Vでドーズ量4×1015/cm2である。これによって
+領域20を形成する。以上のようにして形成された
マスクROM部を有するEPROM内蔵マイコンを作製
する。
Thereafter, the source of all the transistors
Arsenic ions are selectively implanted to form a drain region. The injection conditions at this time are as follows: acceleration energy 40 ke
V is a dose of 4 × 10 15 / cm 2 . Thus, an N + region 20 is formed. A microcomputer with a built-in EPROM having the mask ROM section formed as described above is manufactured.

【0022】なお、上記実施例においてシリコン基板1
1をP型、ソース・ドレイン領域としてP型拡散層を形
成すれば、マスクROM部のデプレッショントランジス
タ用のチャネルドープにボロンのイオン注入を用いるこ
とができる。この場合の絶縁破壊耐性等についても図2
および図3に同時に示す。
In the above embodiment, the silicon substrate 1
If a P-type diffusion layer is formed with 1 as a P-type and a source / drain region, boron ion implantation can be used for channel doping for a depletion transistor in a mask ROM portion. FIG. 2 also shows the dielectric breakdown resistance and the like in this case.
3 and FIG.

【0023】我々の、調査結果に依れば、ボロンのイオ
ン注入を行なった場合、ドーズ量が5×1014/cm2
で、絶縁破壊耐性がもっとも劣化することがわかる。従
って、ボロンイオンのドーズ量としては5×1013〜1
×1014/cm2を用いればよい。
According to our investigation results, when boron ion implantation is performed, the dose amount is 5 × 10 14 / cm 2.
It can be seen that the insulation breakdown resistance is most deteriorated. Therefore, the dose amount of boron ions is 5 × 10 13 to 1
× 10 14 / cm 2 may be used.

【0024】なお、チャネルドープには使用されること
はまれであるが、N型イオン種としてアンチモン、P型
イオン種としてBF2を用いた場合にも同様に、絶縁破
壊耐性が劣化する特定のドーズ量が観察される。アンチ
モンの場合、絶縁破壊耐性の劣化は3〜5×1013/c
2付近で生じ、BF2の場合は7〜1×1014/cm 2
付近で生ずる。従って、これらのイオン種における最適
ドーズ量はアンチモンが7〜1×1014/cm2、BF2
が2〜3×1014/cm2となる。
It is to be used for channel doping.
Although rare, antimony and P-type N-type species
BF as ion speciesTwoSimilarly, when using
A certain dose at which the puncture resistance deteriorates is observed. Anti
In the case of MON, the degradation of dielectric breakdown resistance is 3 to 5 × 1013/ C
mTwoOccurs near the BFTwo7-1 × 10 in case of14/ Cm Two
Occurs near. Therefore, the optimal
The dose is 7 to 1 × 10 for antimony.14/ CmTwo, BFTwo
Is 2-3 × 1014/ CmTwoBecomes

【0025】以上のように作製された本実施例の半導体
素子について電気測定を行った結果の例を以下に示す。
The following is an example of the results of electrical measurements performed on the semiconductor device of this example manufactured as described above.

【0026】 図5は本実施例に基づきマスクROM形
成のイオン注入種として燐のドーズ量5×1014/cm
2および5×1013/cm2で注入を行った場合と、従来
例のごときドーズ量1×1014/cm2および1×10
13/cm2でイオン注入を行った場合のROM部のデプ
レッショントランジスタのゲート酸化膜のTDDB測定
の結果である。ドーズ量が1×1014/cm2では明ら
かにTDDB特性は劣化している。また、QBDは約4桁
劣化し、劣化の分布も真性破壊ではなく、偶発破壊モー
ドとなる。
FIG . 5 shows a dose of 5 × 10 14 / cm of phosphorus as an ion implantation species for forming a mask ROM based on this embodiment .
2 and 5 × 10 13 / cm 2 , and doses of 1 × 10 14 / cm 2 and 1 × 10
It is a result of TDDB measurement of the gate oxide film of the depletion transistor in the ROM part when the ion implantation is performed at 13 / cm 2 . When the dose is 1 × 10 14 / cm 2 , the TDDB characteristics are clearly deteriorated. Further, the Q BD deteriorates by about four digits, and the distribution of the deterioration is not the intrinsic destruction but the accidental destruction mode.

【0027】すなわち、本発明の実施例により、形成し
たマスクROMのゲート酸化を行った場合、初期不良は
5%以下であり、絶縁破壊するまでに酸化膜中の絶縁破
壊までにに流れ込む総電荷量QBDは10C/cm2以上
という高い値となる。このトランジスタを従来技術で形
成したものでは、初期不良は20%であり、総電荷量Q
BDは10-2C/cm2以下という非常に低い値となるこ
とが判明し、本発明の有効性が確認される。
That is, according to the embodiment of the present invention, when the gate oxidation of the formed mask ROM is performed, the initial failure is 5% or less, and the total charge flowing before the dielectric breakdown in the oxide film before the dielectric breakdown occurs. The amount Q BD is a high value of 10 C / cm 2 or more. When this transistor is formed by a conventional technique, the initial failure is 20%, and the total charge Q
BD was found to be a very low value of 10 −2 C / cm 2 or less, confirming the effectiveness of the present invention.

【0028】本実施例ではいずれのイオン注入種におい
ても、上限のドーズ量を5×1015/cm2としている
が、これ以上のドーズ量においては高ドーズ量のイオン
注入に伴う結晶欠陥の発生や、増速酸化によるゲート酸
化膜の厚膜化などの問題が発生するため、これ以上の高
ドーズの使用は好ましくない。
In this embodiment, the upper limit of the dose is 5 × 10 15 / cm 2 for any of the ion-implanted species. In addition, problems such as an increase in the thickness of the gate oxide film due to the accelerated oxidation occur, so that use of a higher dose than this is not preferable.

【0029】また、本実施例のごときイオン注入範囲に
おける使用では問題はないが、従来法のごとき、任意の
イオンドーズ量を用いる場合にはさらに絶縁破壊特性に
悪影響を及ぼす場合がある。これらROM形成のための
イオン注入は本実施例では、シリコン基板1に直接イオ
ン注入を行なっており、さらにその後続いてゲート酸化
が行われている。しかしながら、これらROM形成のた
めのイオン注入を酸化膜を通してイオン注入したり、ゲ
ート酸化の前に犠牲酸化やアニールが行われる場合があ
る。そのうち、イオン注入後の犠牲酸化やアニールは、
ゲート酸化膜の絶縁破壊耐性を劣化させる特定のイオン
のドーズ量では、その後のゲート酸化で形成するゲート
酸化膜の絶縁破壊に関する信頼性を悪化させる。
Although there is no problem in the use in the ion implantation range as in this embodiment, when an arbitrary ion dose is used as in the conventional method, the dielectric breakdown characteristics may be further adversely affected. In the present embodiment, the ion implantation for forming the ROM is performed by directly implanting ions into the silicon substrate 1 and subsequently performing gate oxidation. However, the ion implantation for forming the ROM may be performed through an oxide film, or sacrificial oxidation or annealing may be performed before the gate oxidation. Among them, sacrificial oxidation and annealing after ion implantation
The specific ion dose that deteriorates the dielectric breakdown resistance of the gate oxide film deteriorates the reliability of the gate oxide film formed by the subsequent gate oxidation with respect to the dielectric breakdown.

【0030】 図4は砒素イオン注入後に犠牲酸化、ア
ニールと犠牲酸化を行ったのち、ゲート酸化を行った場
合のゲート酸化膜のTDDB特性である。これらの結果
からもわかるように、ゲート酸化膜形成前の熱処理は絶
縁破壊信頼性を悪化させる。このように、これらのもの
は絶縁破壊特性の不安定性として作用する。このため本
実施例のごとき各イオン種に対し、最適なイオンのドー
ズ量を用いることで高信頼性であり高安定性、高性能の
ゲート酸化膜およびROMを形成することが必要であ
る。
FIG . 4 shows the TDDB characteristics of the gate oxide film when sacrificial oxidation, annealing and sacrificial oxidation are performed after arsenic ion implantation, and then gate oxidation is performed. As can be seen from these results, the heat treatment before the gate oxide film is formed deteriorates the dielectric breakdown reliability. Thus, they act as instability of the dielectric breakdown properties. Therefore, it is necessary to form a gate oxide film and ROM having high reliability, high stability, and high performance by using an optimum ion dose for each ion species as in this embodiment.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は、イオン注入の際のドーズ量を
限定し、ゲート酸化膜を形成することにより、ゲート酸
化膜の信頼性の劣化を防ぐことができる優れた半導体素
子を作製することができる。
According to the present invention, an excellent semiconductor device capable of preventing the deterioration of the reliability of a gate oxide film by forming a gate oxide film by limiting a dose during ion implantation. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例における半導体素子の製造方
法の工程順断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view in the order of steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】ゲート酸化膜の絶縁破壊耐圧のイオン注入依存
性を示す図
FIG. 2 is a diagram showing the dependency of the dielectric breakdown voltage of a gate oxide film on ion implantation.

【図3】ゲート酸化膜のQBD特性のイオン注入依存性を
示す図
FIG. 3 is a diagram showing the ion implantation dependency of the QBD characteristics of a gate oxide film.

【図4】本発明の製造方法により作製した半導体素子の
TDDB特性を示す図
FIG. 4 is a diagram showing TDDB characteristics of a semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention.

【図5】ゲート酸化膜のTDDB特性のイオン注入依存
性および犠牲酸化、アニール依存性を示す図
FIG. 5 is a diagram showing the dependence of TDDB characteristics of a gate oxide film on ion implantation, sacrificial oxidation, and annealing.

【図6】従来の半導体素子の製造方法の工程順断面図FIG. 6 is a sectional view of a conventional method for manufacturing a semiconductor device in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 シリコン基板 12 酸化膜 13 ゲート酸化膜 14 多結晶シリコン膜 15 N-領域 16、17 ゲート酸化膜 18、19 多結晶シリコン膜 20 N+領域Reference Signs List 11 silicon substrate 12 oxide film 13 gate oxide film 14 polycrystalline silicon film 15 N region 16, 17 gate oxide film 18, 19 polycrystalline silicon film 20 N + region

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−177064(JP,A) 特開 平4−61163(JP,A) 特開 昭63−229849(JP,A)Continuation of the front page (56) References JP-A-3-177064 (JP, A) JP-A-4-61163 (JP, A) JP-A-62-229849 (JP, A)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 MOS型トランジスタのゲート酸化膜下
のシリコン材料に、1×1013〜5×1014/cm2
ドーズ量のイオン注入を行う半導体装置の製造方法であ
って、あらかじめ シリコン材料に所定のドーズ量でイオン注入
したゲート酸化膜を形成して測定されたドーズ量
ート酸化膜の破壊耐圧との関係に基づいて、 該ゲート酸化膜の絶縁破壊耐圧が該ドーズ量の変化に対
してほぼ一定となるドーズ量領域で該イオン注入を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
To 1. A silicon material under a gate oxide film of MOS type transistor, a 1 × 10 13 ~5 × 10 14 / The method of manufacturing a semiconductor device which performs a dose of ion implantation cm 2, pre-silicon material to be measured by forming a gate oxide film after the ion implantation at a predetermined dose was a dose and gain
Based on the relationship between the breakdown voltage of over gate oxide film, a semiconductor dielectric breakdown voltage of the gate oxide film and performing the ion implantation at a substantially constant and becomes the dose area with respect to the change of the dose Device manufacturing method.
【請求項2】 該イオン注入を行った後、1000℃以
上の熱処理を行う工程を更に備えた請求項1記載の半導
体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of performing a heat treatment at a temperature of 1000 ° C. or more after the ion implantation.
【請求項3】 該ドーズ量は、該絶縁破壊耐圧の極小値
を与えるドーズ量よりも大きい領域にある値であること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the dose is a value in a region larger than a dose that gives the minimum value of the dielectric breakdown voltage.
【請求項4】 該イオン注入のイオン種がボロンであ
り、該ドーズ量は該絶縁破壊耐圧の極小値を与えるドー
ズ量よりも小さい領域にある値であることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the ion species used for the ion implantation is boron, and the dose is a value in a region smaller than the dose that gives the minimum value of the dielectric breakdown voltage. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 基板上にマスクROMとEEPROMと
を同時に形成する半導体装置の製造方法であって、マス
クROMにおけるデプレッショントランジスタ部のチャ
ネル領域に該イオン注入を行った後、1050℃以上で
熱酸化してマスクROM部のゲート酸化膜とEEPRO
Mのコントロールゲート部のゲート酸化膜とを同時に形
成する工程を備えた請求項1から4の何れかに記載の半
導体装置の製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device in which a mask ROM and an EEPROM are simultaneously formed on a substrate, wherein said ion implantation is performed in a channel region of a depletion transistor portion in the mask ROM, and then thermal oxidation is performed at 1050 ° C. or higher. The gate oxide film of the mask ROM and the EEPROM
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of simultaneously forming a gate oxide film of an M control gate portion.
JP19510692A 1992-07-22 1992-07-22 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP3201432B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19510692A JP3201432B2 (en) 1992-07-22 1992-07-22 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19510692A JP3201432B2 (en) 1992-07-22 1992-07-22 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0645541A JPH0645541A (en) 1994-02-18
JP3201432B2 true JP3201432B2 (en) 2001-08-20

Family

ID=16335616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19510692A Expired - Fee Related JP3201432B2 (en) 1992-07-22 1992-07-22 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3201432B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010018728A (en) * 1999-08-21 2001-03-15 김영환 Method of manufacturing mask rom
JP2007067068A (en) 2005-08-30 2007-03-15 Fujitsu Ltd Method of manufacturing semiconductor device
JP5135004B2 (en) * 2008-02-29 2013-01-30 株式会社東芝 Nonvolatile semiconductor memory device and depletion type MOS transistor

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0645541A (en) 1994-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR970000536B1 (en) Field effect transistor and manufacturing method thereof
EP0495650B1 (en) Method of fabricating field-effect transistor
KR100304678B1 (en) Process for fabricating semiconductor device with field effect transistor changeable in threshold voltage with hydrogen ion after formation of wirings
JPH08222645A (en) Method for forming lightly doped drain region
JPH04286154A (en) Manufacture of field efect transistor and bipolar transistor structure, manufacture of integrated circuit, manufacture of semiconductor device and manufacture of semiconductor structure
JP3201432B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
EP1403930A2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6027965A (en) Method of manufacturing an integrated circuit with MOS transistors having high breakdown voltages, and with precision resistors
JPH11135655A (en) Manufacture of p-channel intrinsic mos transistor
JP2001176986A (en) Method for producing semiconductor device
JP3200978B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH06252345A (en) Manufacture of semiconductor integrated circuit
JP2880885B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same
JP3480500B2 (en) Semiconductor element forming method
JPH05121432A (en) Semiconductor integrated circuit element
KR970005147B1 (en) Semiconductor memory device
JPH0555204A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH04255234A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH06112477A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH04179162A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPS60133755A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH036844A (en) Manufacture of semiconductor integrated circuit
JP2000138347A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0338749B2 (en)
JP2000114396A (en) Manufacture of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080622

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090622

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees