JP3245942B2 - 2層配線構造のマスクromのプログラム方法 - Google Patents

2層配線構造のマスクromのプログラム方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2層配線構造のマスク
ROMのプログラム方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の2層配線構造のマスクROMのプ
ログラム方法を、図3のプログラム工程図により説明す
る。図3の(1)に示すように、半導体基板31上に、
マスクROM32の複数のメモリトランジスタ33を形
成する。その後例えば化学的気相成長法によって、上記
各メモリトランジスタ33を覆う状態に、第1の層間絶
縁膜34を成膜する。
【0003】次いで通常の配線形成を行う。まず通常の
ホトリソグラフィーとエッチングとによって、例えばメ
モリトランジスタ33のソース・ドレイン領域35上に
おける上記第1の層間絶縁膜34にコンタクトホール3
6を形成する。その後、例えばスパッタ法によって、コ
ンタクトホール36の内部と上記第1の層間絶縁膜34
上とに1層目の配線形成層(37)を成膜する。次いで
通常のホトリソグラフィーとエッチングとによって、上
記1層目の配線形成層(37)で1層目の配線38を形
成する。その後例えば化学的気相成長法によって、1層
目の配線38を覆う状態に、第2の層間絶縁膜39を成
膜する。
【0004】次いで図3の(2)に示す如く、通常のレ
ジスト塗布技術によって、上記第2の層間絶縁膜39上
にレジスト膜よりなるイオン注入マスク40を形成す
る。次いで通常のホトリソグラフィー技術によって、プ
ログラムを行うメモリトランジスタ33のゲート41上
のイオン注入マスク40に開口42を設ける。その後通
常のイオン注入法によって、上記第1,第2の層間絶縁
膜34,39を通して上記ゲート41に、プログラム用
の不純物として、例えばホウ素(B+)を導入する。こ
のときのイオン注入エネルギーを例えば400keV
設定する。その後、アッシャー処理等によって、イオン
注入マスク40を除去する。そして通常の配線形成技術
によって、2層目の配線(図示せず)を形成する。この
ようにして、マスクROM32のプログラムが行われ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記プ
ログラム方法では、プログラムを行うためのイオン注入
を第1,第2の層間絶縁膜を通して行う。このため、メ
モリトランジスタのゲートにプログラム用の不純物を高
エネルギーで注入しなければならない。この結果、当該
ゲートに正確なドーズ量でプログラム用の不純物を注入
することが困難になる。したがって、メモリトランジス
タの電気的特性がばらつくので、読み出し性能が低下す
る。またマスクROMにプログラムを行うためだけに、
イオン注入マスクを形成するホトリソグラフィー工程を
行わなければならない。このため、TAT(TurnAround
Time)が長くなる。
【0006】本発明は、短いTATでプログラム精度に
優れた2層配線構造のマスクROMのプログラム方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた方法である。すなわち、第1の工
程で、基板にマスクROMのメモリトランジスタを形成
した後、当該メモリトランジスタを覆う状態に第1の層
間絶縁膜を成膜する。次いで第1の層間絶縁膜上に1層
目の配線を形成した後、第1の層間絶縁膜上に1層目の
配線を覆う第2の層間絶縁膜を成膜する。その後第2の
工程で、メモリトランジスタのゲート上の第2の層間絶
縁膜を除去して、さらに絶縁性を確保できる厚さを残し
第1の層間絶縁膜を薄膜化する。あるいはメモリトラ
ンジスタのゲート上において絶縁性を確保できる厚さを
残して第2の層間絶縁膜を薄膜化する。その後第3の工
程で、上記ゲートにプログラム用の不純物を導入して、
当該メモリトランジスタにプログラムを行う方法であ
る。
【0008】その上、上記第2の工程では、メモリトラ
ンジスタのゲート上の第2の層間絶縁膜を除去してさら
に絶縁性を確保できる厚さを残して第1の層間絶縁膜を
薄膜化すると同時に2層目の配線を形成するためのコン
タクトホールを設ける、あるいはメモリトランジスタの
ゲート上において絶縁性を確保できる厚さを残して第2
の層間絶縁膜を薄膜化すると同時に2層目の配線を形成
するためのコンタクトホールを設ける工程を行う。
【0009】
【作用】上記方法によれば、メモリトランジスタのゲー
ト上の第2の層間絶縁膜を除去してさらに絶縁性を確保
できる厚さを残して第1の層間絶縁膜を薄膜化するか、
あるいはメモリトランジスタのゲート上において絶縁性
を確保できる厚さを残して第2の層間絶縁膜を薄膜化す
るので、プログラム用の不純物が低いエネルギーでゲー
トに導入される。このため、プログラム用の不純物の導
入量を精度良く制御することが可能になるので、その導
入量はほぼ設計値になる。その上、上記第2の工程を、
2層目の配線を形成するためのコンタクトホールを設け
る工程と同時に行うことにより、コンタクトホールを設
けるためのホトリソグラフィーとプログラムを行う不純
物を導入するためマスクを形成するホトリソグラフィー
とが同時に行える。このため、TAT(Turn Around
Time)が短縮される。
【0010】
【実施例】本発明の実施例を図1に示すプログラム工程
図により説明する。図では、一例として、2層配線構造
のマスクROMを示す。まず図1の(1)に示す第1の
工程を行う。この工程では、図に示すように、通常のプ
ロセスによって、半導体基板11にマスクROM12の
複数のメモリトランジスタ13を形成する。その後各メ
モリトランジスタ13を覆う状態に、第1の層間絶縁膜
14を形成する。この第1の層間絶縁膜14は例えば2
層よりなる。当該第1の層間絶縁膜14の下層は、例え
ばプラズマによる化学的気相成長(以下CVDと記す)
法によって、窒化シリコン(SiN)膜15を、例えば
50nmの厚さに成膜することにより形成する。また当
該第1の層間絶縁膜14の上層は、例えばプラズマCV
D法によって、窒化シリコン膜15の上面に、ホウ素リ
ンシリケートガラス(BPSG)16を、例えば500
nmの厚さに成膜することにより形成する。
【0011】次いでホトリソグラフィーとエッチングと
によって、上記第1の層間絶縁膜14の所定の位置にコ
ンタクトホール17を形成する。続いて例えば通常のス
パッタ法によって、上記第1の層間絶縁膜14と上記コ
ンタクトホール17の内部とに、1層目の配線形成膜
(18)を、例えばアルミニウム合金膜で成膜する。そ
の後ホトリソグラフィーとエッチングとによって、1層
目の配線形成膜(18)の不要な部分を除去して1層目
の配線19を形成する。
【0012】次いで例えば反応ガスにテトラエトキシシ
ラン(TEOS)を用いた熱分解法によるCVD法によ
って、上記1層目の配線19を覆う状態に、第2の層間
絶縁膜20の下層を形成する。この下層は、例えば酸化
シリコン(SiO2 )膜21を200nmの厚さに形成
する。さらにこの上層は、例えば通常のプラズマCVD
法によって、例えば厚さが200nmのリンシリケート
ガラス(PSG)膜22で形成する。
【0013】続いて図1の(2)に示す第2の工程を行
う。この工程では、通常のレジスト塗布技術によって、
上記第2の層間絶縁膜20の上面に、レジストよりなる
エッチングマスク23を形成する。そしてホトリソグラ
フィーによって、プログラムを行うメモリトランジスタ
13のゲート24上におけるエッチングマスク23に開
口25を形成する。その後例えば等方性エッチングによ
って、上記PSG膜22の2点鎖線で示す部分を、いわ
ゆるテーパエッチングして除去する。この等方性エッチ
ングは、例えばフッ化水素酸(HF+H2 O)中に所定
時間浸漬して行う。
【0014】その後例えば異方性エッチングによって、
酸化シリコン膜21の1点鎖線で示す部分を除去する。
この異方性エッチングは、例えば反応ガスにトリフルオ
ロメタン(CHF3 )またはオクタフルオロシクロブタ
ン(C4 8 )等を用いた反応性イオンエッチング(R
IE)によって行う。このとき、第1の層間絶縁膜14
の上層側の酸化シリコン膜16の破線で示す部分を除去
してもよい。ただしゲート24上における絶縁性が確保
できる厚さに、第1の層間絶縁膜14を残しておく。
【0015】その後図1の(3)に示すように、第3の
工程を行う。この工程では、上記エッチングマスク23
をイオン注入マスク26にし、通常のイオン注入法によ
って、上記ゲート24にプログラム用の不純物を導入す
る。プログラム用の不純物には例えばホウ素(B+ )を
用い、このときのイオン注入エネルギーを例えば300
keVに設定する。そして当該メモリトランジスタ13
にプログラムを行う。上記の如くして、2層配線構造の
マスクROM12のプログラムが終了する。
【0016】上記説明したプログラム方法では、メモリ
トランジスタ13のゲート24上の第2の層間絶縁膜2
0を除去してさらにその下の第1の層間絶縁膜14を薄
膜化したので、プログラム用の不純物を低いエネルギー
(イオン注入エネルギー)で導入することが可能にな
る。このため、プログラム用の不純物の導入量(イオン
注入のドーズ量)のばらつきが低減される。
【0017】上記実施例では、メモリトランジスタ13
のゲート24上の第2の層間絶縁膜20を除去してさら
にその下の第1の層間絶縁膜14を薄膜化したが、第2
の層間絶縁膜20を薄膜化する、または除去するだけで
も、イオン注入エネルギーを低減することが可能にな
る。よって、イオン注入のドーズ量のばらつきが低減さ
れる。
【0018】また図2に示す如く、上記実施例の第1の
工程を行った後の第2の工程において、エッチングマス
ク23に開口25を形成するとともに、当該エッチング
マスク23に2層目の配線(図示せず)を形成するため
のコンタクトホール形成用の開口27を形成する。その
後例えば等方性エッチングによって、PSG膜22の2
点鎖線で示す部分をいわゆるテーパエッチングして除去
する。続いて例えば異方性エッチングによって、酸化シ
リコン膜21の1点鎖線で示す部分を除去する。このよ
うにして、ゲート24上の第2の層間絶縁膜20が除去
される。それとともに2層目の配線(図示せず)を形成
するためのコンタクトホール28が形成される。このと
き、PSG膜22が等方性エッチングされるので、コン
タクトホール28の上部側はテーパ形状になる。またコ
ンタクトホール28の底部にエッチング残りが生じるの
を防ぐために、通常オーバエッチングを行う。このた
め、ゲート24上の第1の層間絶縁膜14の上層の一部
分が除去される。その後前記図1の(3)で説明した第
3の工程を行う。
【0019】上記方法では、ゲート24上の第1,第2
の層間絶縁膜14,20を薄くする工程と2層目の配線
を形成するためのコンタクトホール28を形成する工程
とを同時に行える。すなわち、コンタクトホール28を
形成する工程のホトリソグラフィーと第1,第2の層間
絶縁膜14,20を薄くする工程のホトリソグラフィー
とを兼ねて行える。したがって、TAT(Turn Around
Time)は短縮される。
【0020】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
メモリトランジスタのゲート上の第2の層間絶縁膜を除
去してさらに絶縁性を確保できる厚さを残して第1の層
間絶縁膜を薄膜化するか、あるいはメモリトランジスタ
のゲート上において絶縁性を確保できる厚さを残して
2の層間絶縁膜を薄膜化するので、低いエネルギーでゲ
ートにプログラム用の不純物を導入できる。このため、
プログラム用の不純物の導入量のばらつきが低減され
て、不純物の導入量がほぼ設計値通りになる。よって、
メモリトランジスタの電気的特性が高められて、メモリ
トランジスタのプログラム特性の向上が図れる。また不
純物を導入するときに用いるイオン注入マスクを形成す
る第2の工程を、2層目の配線を形成するためのコンタ
クトホールを形成する工程と同時に行えるので、それぞ
れの工程で行うホトリソグラフィーを兼ねることが可能
になる。このため、TAT(Turn Around Time)を短
縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のプログラム工程図である。
【図2】別の実施例のプログラム方法の説明図である。
【図3】従来例のプログラム工程図である。
【符号の説明】
11 半導体基板 12 マスクROM 13 メモリトランジスタ 14 第1の層間絶縁膜 19 1層目の配線 20 第2の層間絶縁膜 24 ゲート 26 イオン注入マスク 28 コンタクトホール
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/768 H01L 27/112

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2層配線構造のマスクROMのプログラ
    ム方法であって、 基板にマスクROMのメモリトランジスタを形成した
    後、各メモリトランジスタを覆う状態に第1の層間絶縁
    膜を成膜し、次いで前記第1の層間絶縁膜上に1層目の
    配線を形成した後、前記第1の層間絶縁膜上に前記1層
    目の配線を覆う第2の層間絶縁膜を成膜する第1の工程
    と、 前記メモリトランジスタのゲート上における、前記第2
    の層間絶縁膜を除去してさらに絶縁性を確保できる厚さ
    を残して前記第1の層間絶縁膜を薄膜化すると同時に、
    2層目の配線を形成するためのコンタクトホールを設け
    、あるいは絶縁性を確保できる厚さを残して前記第2
    の層間絶縁膜を薄膜化すると同時に、2層目の配線を形
    成するためのコンタクトホールを設ける第2の工程と、 前記ゲートにプログラム用の不純物を導入して、当該メ
    モリトランジスタにプログラムを行う第3の工程とより
    なることを特徴とする2層配線構造のマスクROMのプ
    ログラム方法。
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