JP3399229B2 - Method for manufacturing read-only semiconductor memory device - Google Patents

Method for manufacturing read-only semiconductor memory device

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JP3399229B2
JP3399229B2 JP12556396A JP12556396A JP3399229B2 JP 3399229 B2 JP3399229 B2 JP 3399229B2 JP 12556396 A JP12556396 A JP 12556396A JP 12556396 A JP12556396 A JP 12556396A JP 3399229 B2 JP3399229 B2 JP 3399229B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、読み出し専用半導
体記憶装置およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a read-only semiconductor memory device and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
のROM容量は近年ますます大きくなる傾向にあり、ま
た、シリコン上にシステムを構築するシステムオンシリ
コンが要求されるため、配線はますます複雑化し、その
多層化が進んでいる。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] The ROM capacity of semiconductors has tended to increase in recent years, and since system-on-silicon for building a system on silicon is required, wiring becomes more complicated. It is becoming more and more multilayered.

【0003】マイクロコントローラに搭載されるマスク
ROM、即ち読み出し専用半導体記憶装置においては、
TAT(turn around time ;プログラム内容が決定し
てから出荷するまでの期間)の短縮及びコストダウンが
大きな課題となっている。マスクROMのプラグラム方
法としては、例えばコンタクトプログラム方式がある。
この方法は、プログラム工程が製造プロセスの最終工程
に近いためTATが短いという利点があるが、一つのト
ランジスタに一つのコンタクトが必要なため、メモリセ
ルの専有面積が大きくなり、経済的に不利である。
In a mask ROM mounted on a microcontroller, that is, a read-only semiconductor memory device,
Shortening TAT (turn around time; period from determination of program contents to shipping) and cost reduction are major problems. As a program method for the mask ROM, there is a contact program method, for example.
This method has the advantage that the TAT is short because the programming step is close to the final step of the manufacturing process, but since one contact is required for one transistor, the occupied area of the memory cell becomes large, which is economically disadvantageous. is there.

【0004】また、イオン注入プログラム方式があり、
デプレッション化方式と高Vth化イオン注入方式があ
る。このうち高Vth化方式は、TATも比較的短く、メ
モリセルサイズも大きくない点で優れている方法であ
る。ところで、メモリセルサイズを更に小さくするた
め、互いに隣接する二つのトランジスタ間の共通の拡散
層に対して一つのコンタクトを設け、自己整合的にコン
タクトを形成した構造がある。この方法では高Vth化イ
オン注入方式が有望である。
There is also an ion implantation program system,
There are a depletion method and a high Vth ion implantation method. Among them, the high Vth method is an excellent method in that the TAT is relatively short and the memory cell size is not large. By the way, in order to further reduce the memory cell size, there is a structure in which one contact is provided to a common diffusion layer between two transistors adjacent to each other and the contact is formed in a self-aligned manner. In this method, a high Vth ion implantation method is promising.

【0005】しかし、金属配線形成後にプログラムのイ
オン注入を行うとAlのEM(エレクトロマイグレーシ
ョン)等の信頼性が劣化するため、十分な活性化ができ
ない。このため、ジャンクション破壊を回復させること
ができず、リ−ク電流が増加しメモリ−の「1」、
「0」判定が困難となる。これにより、半導体装置の信
頼性が低下するという問題があった。
However, if the program ion implantation is performed after the metal wiring is formed, the reliability of Al such as EM (electromigration) is deteriorated, so that the activation cannot be sufficiently performed. Therefore, the junction destruction cannot be recovered, the leak current increases, and the memory "1",
It becomes difficult to determine “0”. As a result, there is a problem that the reliability of the semiconductor device is reduced.

【0006】一方、イオン注入方式では、「1」、
「0」判定を確実に行うためには、オン電流を稼ぐ必要
があり、ゲート幅を大きくするなどの方法があるが、こ
れはセルサイズの増大につながる。また、金属配線後に
プログラムイオン注入を行うためには、図8に示すよう
に、チャネル領域を金属配線が通らない構造とする必要
があり、この場合にもセルサイズが大きくなる。即ち、
図8において、アルミニウム配線層32は、トランジス
タTrのチャネル領域ではなくLOCOS21上に配線
され、隣接する一対のトランジスタ間の拡散領域に形成
されたコンタクトSCに対して出っ張り部32aを介し
て接続されている。
On the other hand, in the ion implantation method, "1",
In order to reliably perform the “0” determination, it is necessary to earn an on-current, and there are methods such as increasing the gate width, which leads to an increase in cell size. Further, in order to perform the program ion implantation after the metal wiring, as shown in FIG. 8, it is necessary to have a structure in which the metal wiring does not pass through the channel region, and in this case as well, the cell size becomes large. That is,
In FIG. 8, the aluminum wiring layer 32 is wired not on the channel region of the transistor Tr but on the LOCOS 21, and is connected to the contact SC formed in the diffusion region between a pair of adjacent transistors via the protrusion 32a. There is.

【0007】更に、プログラム工程を後工程にするほ
ど、プログラムマスクとゲートとの合わせずれが大きく
なることは避けられず、予めマスクずれマージンを見込
むことになり、この場合もセルサイズの拡大につなが
る。以上より、イオン注入によりトランジスタの閾値を
高くする方式では、短TAT化を行うとセルサイズの増
大は免れず、チップコストの増大につながっていた。
Further, it is unavoidable that the misalignment between the program mask and the gate becomes larger as the programming process becomes a later process, and the mask misalignment margin is expected in advance, which also leads to the expansion of the cell size. . As described above, in the method of increasing the threshold value of the transistor by ion implantation, the cell size is inevitably increased when the TAT is shortened, which leads to an increase in chip cost.

【0008】また、チップコストの増大の要因として工
程増の問題があり、従来技術ではプログラム専用マスク
を用いて不純物を導入していたため、フォトレジスト工
程とイオン注入工程の分がマスクROMを形成しない場
合に比べてコスト増となっていた。
Further, there is a problem that the number of processes is increased as a factor of increasing the chip cost. In the prior art, since the impurities are introduced by using the program-dedicated mask, the mask ROM is not formed for the photoresist process and the ion implantation process. The cost increased compared to the case.

【0009】そのため、高い信頼性を確保した上で、よ
りコストダウン及び短TAT化した読み出し専用半導体
記憶装置の開発が望まれていた。本発明は、上記要望に
鑑みなされたもので、プログラムがイオン注入方式であ
りながら高信頼性、低コスト、短TATの読み出し専用
半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
Therefore, there has been a demand for development of a read-only semiconductor memory device which ensures high reliability, further reduces cost and shortens TAT. The present invention has been made in view of the above demands, and an object of the present invention is to provide a read-only semiconductor device having high reliability, low cost, and short TAT even though the program is an ion implantation method, and a manufacturing method thereof.

【0010】[0010]

【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、半導体基板上に電界効果型トランジスタを
構成するゲート電極を形成する工程と、上記ゲート電極
を電極被覆絶縁膜で覆う工程と、上記電極被覆絶縁膜を
エッチングストッパー膜で被覆する工程と、上記エッチ
ングストッパー膜の上層に層間絶縁膜を形成する工程
と、コンタクトホールのパターンと、プログラムすべき
電界効果型トランジスタのチャネル領域に対応する部位
のパターンとを同時に開口するマスクを形成する工程
と、上記マスクを用いるエッチングで、上記電界効果型
トランジスタの拡散層に達するコンタクトホールと、プ
ログラムすべき電界効果型トランジスタのチャネル領域
に対応する部位に対して、上記エッチングストッパー膜
まで達するイオン注入用ホールとを、それぞれ上記層間
絶縁膜に形成する工程と、イオン注入によりプログラム
用不純物を導入する工程と、上記導入した不純物の活性
化を行う工程と、上記コンタクトホールへ配線層を形成
する工程とを有することを特徴とする読み出し専用半導
体記憶装置の製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a field effect transistor on a semiconductor substrate.
Step of forming a constituent gate electrode, and the above gate electrode
The step of covering the electrode coating insulating film with
The step of covering with an etching stopper film and the above etching
Step of forming an interlayer insulating film on the upper layer of the stopper film
And the pattern of contact holes and should be programmed
The part corresponding to the channel region of the field effect transistor
Step of forming a mask that simultaneously opens the pattern
And the etching using the mask, the field effect type
A contact hole reaching the diffusion layer of the transistor
Channel region of field effect transistor to be programmed
For the part corresponding to
Ion implantation holes reaching up to
Program by insulating film formation and ion implantation
Process of introducing impurities for use and activity of the introduced impurities
Process of forming a wiring layer on the contact hole
Read-only semiconductor characterized by having a step of
A method for manufacturing a body storage device is provided.

【0011】上記の本発明の読み出し専用半導体記憶装
置の製造方法は、好適には、上記配線層をイオン注入用
ホールにも形成する。
The above-mentioned read-only semiconductor memory device of the present invention
The manufacturing method of the device is preferably for ion implantation of the wiring layer.
Also formed in the holes.

【0012】本発明の読み出し専用半導体記憶装置の製
造方法で製造された読み出し専用半導体装置は、電界効
果型トランジスタに対してイオン注入することによりプ
ログラムを行う方式の読み出し専用半導体記憶装置であ
り、その電界効果型トランジスタを覆う層間絶縁膜に、
プログラムされた電界効果型トランジスタのチャネル部
に対応する部位に対してイオン注入用ホールが形成され
ていると共に、該トランジスタの拡散層に対してコンタ
クトホールが形成されている構造である。かかる構造
は、トランジスタを覆う層間絶縁膜に対して、イオン注
入によりプログラムを行うホールと、トランジスタの拡
散層と配線層とを接続するためのコンタクトホールとを
一枚のマスクを用いるエッチング工程で同時に形成する
ことにより実現することができる。
Manufacture of a read-only semiconductor memory device of the present invention
The read-only semiconductor device manufactured by the manufacturing method is a read-only semiconductor memory device in which programming is performed by implanting ions into a field effect transistor, and an interlayer insulating film covering the field effect transistor is
In this structure, an ion implantation hole is formed in a portion corresponding to the channel portion of the programmed field effect transistor, and a contact hole is formed in a diffusion layer of the transistor. In such a structure, a hole for programming by ion implantation and a contact hole for connecting a diffusion layer of a transistor and a wiring layer are simultaneously formed in an interlayer insulating film covering a transistor by an etching process using one mask. It can be realized by forming.

【0013】従って、プログラム工程が、コンタクト形
成工程と同じ工程であるので、プログラム専用工程がな
くなり、工程が短縮する。また、配線層は、この層間絶
縁膜にホールを形成した後、コンタクトホールに形成す
ることになるので、アニーリングが配線層に影響を与え
るおそれがないため、十分なアニーリングをすることが
できる。そのため、ジャンクションリークとVthのばら
つきが減少し、読み出しエラーが減り、信頼性が高ま
る。更に、イオン注入する領域、即ちトランジスタのチ
ャネル領域と配線とを重ねることができるため、セルサ
イズが小さくなり、集積度が向上する。加えて、トラン
ジスタを形成した後、このトランジスタにイオン注入す
るため、TATは短い。
Therefore, since the programming process is the same as the contact forming process, there is no dedicated program process and the process is shortened. Further, since the wiring layer is formed in the contact hole after forming the hole in the interlayer insulating film, there is no fear that the annealing will affect the wiring layer, and therefore the sufficient annealing can be performed. Therefore, the junction leak and the variation in Vth are reduced, the read error is reduced, and the reliability is improved. Further, since the region where ions are implanted, that is, the channel region of the transistor and the wiring can be overlapped with each other, the cell size is reduced and the degree of integration is improved. In addition, the TAT is short because ions are implanted into the transistor after the transistor is formed.

【0014】この場合、イオン注入用ホールをトランジ
スタのチャネル領域に対応する部位の層間絶縁膜にエッ
チングで形成するため、トランジスタのゲート電極を覆
う電極被覆絶縁膜に、これをエッチングから保護するエ
ッチングストッパー膜を形成する。
In this case, since the ion implantation hole is formed by etching in the interlayer insulating film at a portion corresponding to the channel region of the transistor, the electrode coating insulating film covering the gate electrode of the transistor is provided with an etching stopper for protecting it from etching. It forms a film.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置及
びその製造方法を、図面に示す実施形態に基づき、詳細
に説明する。言うまでもなく、本発明は以下の形態に限
定されるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. Needless to say, the present invention is not limited to the following modes.

【0016】本実施形態の半導体装置は、トランジスタ
の閾値を高くすることによりプログラムし、互いに隣接
する一対のトランジスタ間の共通拡散層に配線層が自己
整合的に接続された構造のコントローラーに用いるマス
クROMであり、その製造工程を図1〜7を用いて説明
する。
The semiconductor device of the present embodiment is a mask used for a controller having a structure in which a wiring is connected in a self-aligned manner to a common diffusion layer between a pair of transistors adjacent to each other by programming by increasing the threshold value of the transistor. This is a ROM, and its manufacturing process will be described with reference to FIGS.

【0017】図1及び図2は、製造工程のセル平面図で
あり、図2(c)から図2(d)に至る工程の断面図を
図3〜図7に示す。この読み出し専用ROMは、T字型
セルで二つのトランジスタを一つのコンタクトで共有し
ている構造のマスクROMである。
1 and 2 are cell plan views of the manufacturing process, and FIGS. 3 to 7 are sectional views of the process from FIG. 2C to FIG. 2D. This read-only ROM is a mask ROM having a structure in which two transistors are shared by one contact in a T-shaped cell.

【0018】まず、図3に至る工程を説明する。図3〜
図7の(a)は、図2(c)、図2(d)のA−A’線
に沿った断面図であり、プログラムを行わないセルの断
面を示し、(b)は、図2(c)、図2(d)のB−
B’線に沿った断面図で、プログラムを行うセルの断面
図である。
First, the steps leading to FIG. 3 will be described. Figure 3-
7A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIGS. 2C and 2D, showing a cross section of a cell in which programming is not performed, and FIG. (C), B- in FIG. 2 (d)
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line B ′ of the cell for programming.

【0019】図1(a)に示すように、p型半導体基板
10上に窒化珪素膜で活性領域となる領域を保護しなが
ら熱酸化して厚い素子分離酸化膜(LOCOS)21を
形成する。その後、窒化珪素膜を除去した後、図示しな
いゲート酸化膜を形成する。ゲート酸化膜の膜厚は5.
0〜10nm程度である。なお、図1、図2には、一つ
のメモリセルの面積を示すために、セルの境界線bを記
載している。
As shown in FIG. 1A, a thick element isolation oxide film (LOCOS) 21 is formed on the p-type semiconductor substrate 10 by thermal oxidation while protecting a region which becomes an active region with a silicon nitride film. Then, after removing the silicon nitride film, a gate oxide film (not shown) is formed. The thickness of the gate oxide film is 5.
It is about 0 to 10 nm. 1 and 2, a cell boundary line b is shown to show the area of one memory cell.

【0020】次に、図1(b)に示すように、例えば多
結晶シリコン31a、シリサイド31b、酸化シリコン
を堆積した後、パターニングして多結晶シリコンとシリ
サイドから構成されるゲート電極31及びゲート電極の
上のオフセット絶縁膜23を形成する。ゲート長は0.
35μm程度である。そして、n型不純物をイオン注入
してLDD(lightly doped drain )11を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, for example, after depositing polycrystalline silicon 31a, silicide 31b, and silicon oxide, patterning is performed to form a gate electrode 31 and a gate electrode composed of polycrystalline silicon and silicide. An offset insulating film 23 is formed on the above. The gate length is 0.
It is about 35 μm. Then, an n-type impurity is ion-implanted to form an LDD (lightly doped drain) 11.

【0021】その後、図2(c)に示すように、酸化シ
リコンを堆積した後エッチバックすることにより、ゲー
ト電極31の側部にサイドウオール24を形成する。こ
れらのオフセット絶縁膜23とサイドウオール24とが
ゲート電極31を被覆する電極被覆絶縁膜25を構成す
る。サイドウオール24を形成した後、n型不純物を注
入してソース・ドレイン12を形成する。これにより、
トランジスタTr1〜Tr7が形成される。
After that, as shown in FIG. 2C, a side wall 24 is formed on a side portion of the gate electrode 31 by depositing silicon oxide and then etching back. The offset insulating film 23 and the sidewall 24 form an electrode coating insulating film 25 that covers the gate electrode 31. After forming the sidewalls 24, n-type impurities are implanted to form the source / drain 12. This allows
Transistors Tr1 to Tr7 are formed.

【0022】次に、エッチングストッパ膜26を例えば
CVD法により形成する。このエッチングストッパ膜2
6は、ゲート電極被覆絶縁膜25をエッチングから保護
するためのもので、次に形成する層間絶縁膜27とエッ
チング比が異なる材料で構成し、例えばSi3 4 を用
いる。その他、金属酸化物で構成してもよく、例えばア
ルミナ、酸化チタン等を金属膜形成後に酸化する、ある
いは直接金属酸化膜を形成する方法などで形成すること
もできる。膜厚は、80から100nm程度である。そ
の後、層間平坦化膜27を形成する。これは、BPSG
を600nm程度CVDし、リフローあるいはエッチバ
ックにより平坦化を行う。
Next, the etching stopper film 26 is formed by, for example, the CVD method. This etching stopper film 2
Reference numeral 6 is for protecting the gate electrode covering insulating film 25 from etching, and is made of a material having an etching ratio different from that of the interlayer insulating film 27 to be formed next, for example, Si 3 N 4 is used. In addition, it may be composed of a metal oxide, and may be formed by, for example, a method of oxidizing alumina, titanium oxide or the like after forming a metal film, or by directly forming a metal oxide film. The film thickness is about 80 to 100 nm. After that, the interlayer flattening film 27 is formed. This is BPSG
Is subjected to CVD for about 600 nm and flattened by reflow or etch back.

【0023】次いで、この層間絶縁膜に相隣接するトラ
ンジスタ間の共通拡散層に対するコンタクトホールと、
プログラムすべきトランジスタ(ここではTr1)のチ
ャネル領域に対応する箇所にイオン注入用ホールHIと
を形成する工程に入る。層間絶縁膜27上にレジストR
1を塗布した後、レジストのパターニングを行う。この
工程は、図2(c)に示すとおり、コンタクトパターン
3とプログラムパターン5は一つのマスクで形成する。
Next, a contact hole for a common diffusion layer between transistors adjacent to the interlayer insulating film,
The step of forming an ion implantation hole HI at a portion corresponding to the channel region of the transistor (Tr1 in this case) to be programmed is started. Resist R on the interlayer insulating film 27
After applying 1, the resist is patterned. In this step, as shown in FIG. 2C, the contact pattern 3 and the program pattern 5 are formed by one mask.

【0024】ここで、コンタクトマスクはマスクROM
プログラムイオン注入のためのマスクと同一である。マ
スクROMのプログラムパターンはユーザーにより異な
るので、それぞれ異なったマスクを用いる。本発明では
コンタクトマスクと兼用することによってプログラムの
専用工程が不要となる。以上の工程により、図3に示す
構造を得ることができる。
The contact mask is a mask ROM.
It is the same as the mask for programmed ion implantation. Since the program pattern of the mask ROM differs depending on the user, different masks are used. In the present invention, since it also serves as a contact mask, a dedicated process for programming is unnecessary. Through the above steps, the structure shown in FIG. 3 can be obtained.

【0025】その後、図4に示すように、コンタクトエ
ッチングを行う。エッチングはウェット又はドライで行
い、レジストR1との界面にテーパーを形成することが
好ましい。また、このエッチングは、エッチングストッ
パ膜(Si3 4 )26でエッチングを終了する。この
時、少なくともコンタクト底部の、更には露出した全部
のエッチングストッパ膜26をオーバーエッチ、あるい
は別工程のエッチングにより除去する。この場合、コン
タクトホールCHは、一対のトランジスタ間の拡散層に
自己整合的に形成される。また、プログラムするトラン
ジスタTr1のチャネル領域の上の層間絶縁膜26には
イオン注入用のホールHIが形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 4, contact etching is performed. Etching is preferably performed wet or dry to form a taper at the interface with the resist R1. In addition, this etching ends with the etching stopper film (Si 3 N 4 ) 26. At this time, at least the bottom of the contact, and further, all of the exposed etching stopper film 26 is removed by overetching or etching in another step. In this case, the contact hole CH is formed in the diffusion layer between the pair of transistors in a self-aligned manner. Further, a hole HI for ion implantation is formed in the interlayer insulating film 26 above the channel region of the transistor Tr1 to be programmed.

【0026】その後、図5に示すようにプログラムイオ
ン注入を行う。プログラムは、例えばB+ を用い、エネ
ルギー80KeV〜120KeV程度、Dose量5×
10 1 3 〜8×1013cm-2程度である。このとき、同
図の破線Bで示すように、コンタクト部にもプログラム
イオンが注入されるが、エネルギーが高く、Dose量
も多くないのでコンタクト抵抗には影響が無い。
After that, as shown in FIG.
Injection. The program is, for example, B+Using
Lugie 80 KeV to 120 KeV, Dose amount 5 ×
10 13~ 8 × 1013cm-2It is a degree. At this time, the same
As shown by the broken line B in the figure, the contact part is also programmed.
Ions are injected, but the energy is high and the dose is high.
There is not much so there is no effect on contact resistance.

【0027】次に、図6に示すように、レジストR1を
除去し、十分にアニールを行う。アニールは窒素雰囲気
中、摂氏800〜900度で20分から60分程度であ
る。アニールによりプログラムしたトランジスタTr1
のチャネル部分に不純物が拡散して基板と同じ導電形の
不純物拡散層13が導入されて閾値が高くなると共に、
活性化されるため、ドレインジャンクションの欠陥が回
復する。この場合、アニ−ルにより絶縁膜26からのオ
ートドープが起こりコンタクト抵抗が上がるため、アニ
−ル後にコンタクト底部を軽くエッチング除去する。ま
た、コンタクトイオン注入を〜1015cm-2程度行うこ
とにより、十分コンタクトがとれる。
Next, as shown in FIG. 6, the resist R1 is removed, and sufficient annealing is performed. Annealing is performed in a nitrogen atmosphere at 800 to 900 degrees Celsius for about 20 to 60 minutes. Transistor Tr1 programmed by annealing
The impurity is diffused into the channel portion of and the impurity diffusion layer 13 having the same conductivity type as the substrate is introduced to increase the threshold value,
Since it is activated, the defect in the drain junction is recovered. In this case, since the annealing causes auto-doping from the insulating film 26 to increase the contact resistance, the bottom of the contact is lightly removed by etching after the annealing. In addition, contact ion implantation is performed at about 10 15 cm -2, so that sufficient contact can be made.

【0028】その後、図7、図2(d)に示すように金
属配線層32をスパッタリングにより形成し、ビットラ
インを形成する。最後に、図示しないオーバーコートを
形成してパッドを開けることにより、本発明の読み出し
専用半導体装置が完成する。
Thereafter, as shown in FIGS. 7 and 2D, a metal wiring layer 32 is formed by sputtering to form a bit line. Finally, an unillustrated overcoat is formed and the pad is opened to complete the read-only semiconductor device of the present invention.

【0029】このようにして得られた読み出し専用半導
体装置の構造上の特徴は、ゲート電極31を被覆するオ
フセット絶縁膜23とサイドウオール24とで構成され
る電極被覆絶縁膜25を覆い、層間絶縁膜27とエッチ
ング比が異なるエッチングストッパー膜26が形成され
ていること、プログラムすべきトランジスタTr1の上
の層間絶縁膜27に閾値を調整するためのイオン注入用
のホールHIが形成されて、このホールHIに配線層3
2が形成されていること、イオン注入用のホールHI形
成と同じマスクで形成されたコンタクトホールCHが形
成され、このホールCHに配線層32が形成されている
こと、このコンタクトホールCHは、隣接する一対のト
ランジスタ間の共通拡散層12に接続され、自己整合的
に形成されていることなどである。
The structural characteristic of the read-only semiconductor device thus obtained is that it covers the electrode covering insulating film 25 composed of the offset insulating film 23 covering the gate electrode 31 and the side wall 24 and the interlayer insulating film. An etching stopper film 26 having an etching ratio different from that of the film 27 is formed, and an ion implantation hole HI for adjusting a threshold is formed in the interlayer insulating film 27 on the transistor Tr1 to be programmed. Wiring layer 3 on HI
2 is formed, a contact hole CH formed by the same mask as the formation of the hole HI for ion implantation is formed, and the wiring layer 32 is formed in this hole CH. Is connected to the common diffusion layer 12 between the pair of transistors and is formed in a self-aligned manner.

【0030】上記製造方法では、イオン注入方式である
にもかかわらず、コンタクトマスクとプログラムマスク
が一つのマスクでまかなえるためにプログラム専用マス
ク、プログラム専用工程を削減でき、コストダウンでき
る。また、閾値調整用の不純物をイオン注入してから十
分な活性化を行うことにより、ジャンクションリークを
低減させ、信頼性の高いマスクROMを提供できる。か
かる不純物拡散により、イオン注入時の層間膜の膜厚バ
ラツキに対して、十分なマージンをとることが可能であ
る。
In the above-mentioned manufacturing method, since the contact mask and the program mask can be covered by a single mask, it is possible to reduce the program-dedicated mask and the program-dedicated process even though the ion implantation method is used, and the cost can be reduced. Further, by sufficiently implanting the impurities for threshold value adjustment and then activating the impurities, a junction leak can be reduced and a highly reliable mask ROM can be provided. Due to such impurity diffusion, it is possible to take a sufficient margin against the variation in the film thickness of the interlayer film at the time of ion implantation.

【0031】更に、プログラム工程とコンタクト形成工
程を同時にできるため、ゲートを形成する前にプログラ
ムする方法に比べTATの短縮が可能である。しかも、
コンタクトを隣接するトランジスタの間の拡散層に自己
整合的に形成できるため、セルサイズの縮小が可能であ
る。また、配線層をトランジスタのゲート電極の上に形
成することができるため、この点でもセルサイズを縮小
することができる。このセルサイズの縮小に伴い、ゲー
ト幅の拡大が可能であるので、高速読み出しも用途によ
り可能である。
Further, since the programming process and the contact forming process can be performed at the same time, the TAT can be shortened as compared with the method of programming before forming the gate. Moreover,
Since the contact can be formed in a diffusion layer between adjacent transistors in a self-aligned manner, the cell size can be reduced. Further, since the wiring layer can be formed on the gate electrode of the transistor, the cell size can be reduced also in this respect. Since the gate width can be increased with the reduction of the cell size, high-speed reading is possible depending on the application.

【0032】本態様では金属配線を一層としているが、
多層の場合でも層間膜を形成して従来技術で形成できる
ことは言うでもない。また、イオン注入により閾値を高
くするプログラム方式で説明したが、デプレッション型
にする方式でも勿論本発明が適用可能である。更に、上
記読み出し専用半導体装置では、OR形式で説明した
が、AND型でもよい。また更に、コンタクトを自己整
合的に形成する例を説明したが、自己整合的でなくても
よく、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更
が可能である。
In this embodiment, one layer of metal wiring is used.
It goes without saying that even in the case of a multi-layer, an interlayer film can be formed and formed by the conventional technique. Further, although the program method in which the threshold value is increased by ion implantation has been described, the present invention can of course be applied to a depletion type method. Furthermore, although the read-only semiconductor device has been described as an OR type, it may be an AND type. Furthermore, the example in which the contacts are formed in a self-aligned manner has been described, but it is not necessary to be self-aligned, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の読み出し専用半導体装置は、高
信頼性、低コスト、短TAT等の特徴を有する。また、
本発明の読み出し専用半導体装置の製造方法は、高信頼
性、低コスト、短TATの読み出し専用半導体装置を容
易に製造することができる。
The read-only semiconductor device of the present invention has features such as high reliability, low cost, and short TAT. Also,
The method for manufacturing a read-only semiconductor device of the present invention can easily manufacture a read-only semiconductor device having high reliability, low cost, and short TAT.

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

【図1】図1は本発明の実施形態に係る読み出し専用半
導体記憶装置の製造方法の製造工程を示すメモリセル平
面図であり、(a)はLOCOSによる素子分離段階ま
で、(b)はゲート電極形成段階までをそれぞれ示す。
FIG. 1 is a memory cell plan view showing a manufacturing process of a method of manufacturing a read-only semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, (a) is an element isolation stage by LOCOS, and (b) is a gate. The steps up to the electrode formation stage are shown.

【図2】図2は図1の続きの工程を示し、(c)はコン
タクトパターンとプログラムパターンのパターンニング
工程まで、(d)は金属配線形成工程をそれぞれ示す。
FIG. 2 shows a step following that of FIG. 1, (c) showing a patterning step of a contact pattern and a program pattern, and (d) showing a metal wiring forming step.

【図3】図3は本発明の実施形態に係る読み出し専用半
導体記憶装置の製造方法の製造工程を示す概略断面構造
図であり、コンタクトパターンとプログラムパターンの
パターンニング工程までを示し、(a)は、図2(c)
におけるA−A’に沿った断面図、(b)が図2(c)
におけるB−B’線に沿った断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure diagram showing a manufacturing process of a method of manufacturing a read-only semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, showing up to a patterning process of a contact pattern and a program pattern, (a) Is shown in FIG.
2A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【図4】図4は図3の続きの工程を示し、コンタクトホ
ールとプログラムホールの形成工程までを示し、(a)
は、図2(c)におけるA−A’に沿った断面図、
(b)が図2(c)におけるB−B’線に沿った断面図
である。
FIG. 4 shows a step following that of FIG. 3, showing up to the step of forming contact holes and program holes;
Is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
FIG. 2B is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG.

【図5】図5は図4の続きの工程を示し、プログラム不
純物導入工程までを示し、(a)は、図2(c)におけ
るA−A’に沿った断面図、(b)が図2(c)におけ
るB−B’線に沿った断面図である。
5 shows a step following that of FIG. 4, showing up to the step of introducing a program impurity, FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 2C, and FIG. FIG. 2B is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.

【図6】図6は図5の続きの工程を示し、アニールによ
るプログラム不純物の活性化工程までを示し、(a)
は、図2(c)におけるA−A’に沿った断面図、
(b)が図2(c)におけるB−B’線に沿った断面図
である。
FIG. 6 shows a step following that of FIG. 5, showing up to the step of activating program impurities by annealing, (a)
Is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
FIG. 2B is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG.

【図7】図7は図6の続きの工程を示し、金属配線層形
成工程までを示し、(a)は、図2(d)におけるA−
A’に沿った断面図、(b)が図2(d)におけるB−
B’線に沿った断面図である。
FIG. 7 shows a step following that of FIG. 6, showing up to the step of forming a metal wiring layer, wherein FIG. 7A shows a step A- in FIG.
2B is a cross-sectional view taken along the line A ′, and FIG.
It is sectional drawing which followed the B'line.

【図8】図8は従来技術の、イオン注入プログラム方式
による読み出し専用半導体記憶装置のメモリセル平面図
を示す。
FIG. 8 is a plan view of a memory cell of a conventional read-only semiconductor memory device using an ion implantation programming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…基板、11…LDD、12…ソース・ドレイン、
13…プログラム不純物拡散層、21…素子分離絶縁
膜、23…オフセット絶縁膜、24…サイドウオール、
25…電極被覆絶縁膜、26…エッチングストッパー
膜、27…層間絶縁膜、31…ゲート電極、32…配線
層、Tr…トランジスタ、CH…コンタクトホール、H
I…イオン注入用ホール。
10 ... Substrate, 11 ... LDD, 12 ... Source / Drain,
Reference numeral 13 ... Program impurity diffusion layer, 21 ... Element isolation insulating film, 23 ... Offset insulating film, 24 ... Side wall,
25 ... Electrode coating insulating film, 26 ... Etching stopper film, 27 ... Interlayer insulating film, 31 ... Gate electrode, 32 ... Wiring layer, Tr ... Transistor, CH ... Contact hole, H
I ... Hole for ion implantation.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−151781(JP,A) 特開 平5−275654(JP,A) 特開 昭62−200597(JP,A) 特開 平6−260618(JP,A) 特開 平1−282863(JP,A) 特開 平8−46173(JP,A) 特開 平4−304671(JP,A) 特開 平5−283653(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8246 H01L 27/112 Continuation of front page (56) References JP-A-6-151781 (JP, A) JP-A-5-275654 (JP, A) JP-A-62-200597 (JP, A) JP-A-6-260618 (JP , A) JP-A-1-282863 (JP, A) JP-A-8-46173 (JP, A) JP-A-4-304671 (JP, A) JP-A-5-283653 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8246 H01L 27/112

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に電界効果型トランジスタを
構成するゲート電極を形成する工程と、 上記ゲート電極を電極被覆絶縁膜で覆う工程と、 上記電極被覆絶縁膜をエッチングストッパー膜で被覆す
る工程と、 上記エッチングストッパー膜の上層に層間絶縁膜を形成
する工程と、 コンタクトホールのパターンと、プログラムすべき電界
効果型トランジスタのチャネル領域に対応する部位のパ
ターンとを同時に開口するマスクを形成する工程と、 上記マスクを用いるエッチングで、上記電界効果型トラ
ンジスタの拡散層に達するコンタクトホールと、プログ
ラムすべき電界効果型トランジスタのチャネル領域に対
応する部位に対して、上記エッチングストッパー膜まで
達するイオン注入用ホールとを、それぞれ上記層間絶縁
膜に形成する工程と、 イオン注入によりプログラム用不純物を導入する工程
と、 上記導入した不純物の活性化を行う工程と、 上記コンタクトホールへ配線層を形成する工程とを有す
ることを特徴とする読み出し専用半導体記憶装置の製造
方法。
1. A step of forming a gate electrode constituting a field effect transistor on a semiconductor substrate, a step of covering the gate electrode with an electrode coating insulating film, and a step of coating the electrode coating insulating film with an etching stopper film. And a step of forming an interlayer insulating film on the etching stopper film, and a step of forming a mask that simultaneously opens a pattern of contact holes and a pattern of a portion corresponding to a channel region of a field effect transistor to be programmed. And ion implantation for reaching the etching stopper film in the contact hole reaching the diffusion layer of the field effect transistor and the portion corresponding to the channel region of the field effect transistor to be programmed by etching using the mask. Forming a hole and a hole in the interlayer insulating film, respectively. A read-only semiconductor memory device including: a step of introducing a programming impurity by ion implantation; a step of activating the introduced impurity; and a step of forming a wiring layer in the contact hole. Manufacturing method.
【請求項2】上記配線層をイオン注入用ホールにも形成
する請求項記載の読み出し専用半導体記憶装置の製造
方法。
2. A method of manufacturing a read-only semiconductor memory device according to claim 1, wherein also be formed on ion implantation holes the wiring layer.
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