JPH02163964A - 読み出し専用半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

読み出し専用半導体記憶装置の製造方法

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JPH02163964A
JPH02163964A JP63318803A JP31880388A JPH02163964A JP H02163964 A JPH02163964 A JP H02163964A JP 63318803 A JP63318803 A JP 63318803A JP 31880388 A JP31880388 A JP 31880388A JP H02163964 A JPH02163964 A JP H02163964A
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silicon layer
oxide film
layer
film
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices
    • H10B20/27ROM only
    • H10B20/30ROM only having the source region and the drain region on the same level, e.g. lateral transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、読み出し専用半導体記憶装置(以下、RO
Mという)の製造方法に関し、特に、溝分離法によって
素子が分離されたROMの製造方法に関する。
[従来の技術] 近年、ROMのfi1度は著しく向上してきているが、
それにつれて、素子分離法も選択酸化法がら溝分離法へ
と移行しつつある。
従来の溝分離法を用いたROMの製造プロセスは、第4
図(A)〜(E)に示すようになっていた。まず、第4
図(A、 )に示すように、P型半導体基板101上に
、選択酸化法を用いて、所望の領域にフィールド酸化1
11102を形成する。しがるのち、P型半導体基板1
01表面に、200A〜300A程度のパッド酸化膜1
30を形成し、さらに、基板表面に、窒化シリコン11
1106を形成する1次に、フォトレジスト107を用
いて、選択的に溝を開設し、素子分離用溝108を形成
する。
次に、第4図(B)に示すように、素子分離用溝108
の表面を酸化して、溝酸化膜109を形成し、さらに、
リフロー性の高い酸化物を用いて酸化膜131を形成す
る。しかるのち、900’Cから1000℃程度の熱処
理を施すことにより酸化膜131をリフローさせる。こ
こで、リフロー性の高い材料としては、BPSGがよく
用いられている。
次に、第4図(C)に示すように、リフローした酸化膜
131を所望の程度エッチバックして溝内にのみ残存さ
せ、窒化シリコンM106を除去したのち、さらに、パ
ッド酸化wA130を除去する。続いて、第4図(D)
に示すように、基板表面に、ゲート酸化[1103を形
成する。
次に、第4図(E)に示すように基板表面に多結晶シリ
コン層104およびWSi層112を形成する。その後
多結晶シリコン層104およびWSt層112を所望の
形状にバターニングすることにより、ゲート電極を形成
し、さらに、トランジスタのソースおよびドレイン形成
用の不純物イオン注入、並びに、ROMコード形成用の
不純物イオン注入を行う、しかるのち、眉間絶縁膜を形
成し、これにコンタクト孔を設けた後アルミニウム配線
を形成して、一連の製造プロセスは完了する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のROMの製造方法は、第5図に示すよう
な問題点を有している。
すなわち、第5図(A>に示すように、ゲート酸化膜を
形成する酸化雰囲気中で、溝部を充填している埋込み酸
化M131から不純物が蒸発し、これがトランジスタの
チャネル部を形成するシリコン基板表面に対する汚染源
となる。埋込み酸化膜131は、高いリフロー性が要求
されるので、通常、着(P)等を多量に含有している。
そのため、トランジスタのチャネル部およびゲート酸化
膜は燐によって汚染されることになる。
また、第5図(B)に示すように、リフロー性を重視し
て用いられるBPSG等を用いた埋込み酸化膜131は
、正電位にチャージアップしやすく、さらに、実際の使
用状態において、このチャージアップが進行し、溝側部
および溝下部に反転層を発生させる。このため、デイジ
ット線間が短緒することになって、酸化膜131が素子
分離としての機能を果たさなくなることがある。
[問題点を解決するための手段] 本発明によるROMの製造方法は、半導体基板上に、ゲ
ート酸化膜を介して第1の多結晶シリコン層、第1酸化
シリコン膜および窒化シリコン膜を順に形成する工程と
、窒化シリコン膜から半導体基板内部へ到達する複数本
の素子分離用溝を選択的に形成する工程と、該素子分離
用溝表面に酸化シリコン膜を形成する工程と、第2の多
結晶シリコン層によって素子分離用溝内を充填する工程
と、窒化シリコン膜をマスクに第2の多結晶シリコン層
の上部を選択的に酸化したのち、窒化シリコン膜を除去
する工程と、第2の多結晶シリコン層上部の酸化膜上お
よび第1の多結晶シリコン層上に導電層を被着する工程
と、該導電層および第1の多結晶シリコン層とに選択的
エツチングを施して複数本のゲート電極を形成する工程
とを有するものであり、さらに、素子分離用溝内の第2
の多結晶シリコン層と、トランジスタを複数個直列接続
して、形成されるROMセル行のソース領域とを、同一
配線で結線する工程を含むことができる。
[実施例] 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図(A)〜第1図(L)は、本発明の一実施例を示
す工程段階図である。まず、第1図(A)に示すように
、P型半導体基板1上の所望の領域を選択的に酸化する
ことにより、フィールド酸化膜2を形成する0次に、半
導体基板表面に、900℃〜1000℃の酸化雰囲気中
で、膜厚500A程度のゲート酸化[3を形成する。し
かるのち、基板表面に、約5000A程度の多結晶シリ
コン層4を形成し、この多結晶シリコン層4の表面を、
900℃程度の酸化雰囲気で、300人〜500人のマ
スク酸化M5を形成する。さらに、その上に、窒化シリ
コン膜6を形成する0次に、第1図(B)に示すように
、フォトレジスト7をマスクにして、選択的に窒化シリ
コン膜6、マスク酸化M5、多結晶シリコン層4、ゲー
ト酸化膜3およびP型半導体基板にエツチングを施して
素子分離用溝8を形成する0次に、第1図(C)に示す
ように、窒化シリコン膜6をマスクとして、開設した溝
側部表面を酸化して、溝酸化H9を形成する。この講酸
化膜9は、1000℃程度の高温で酸化し、その膜厚は
300八〜500八程度とする。
次に、第1図(D>に示すように、異方性の強いエツチ
ングを行って、素子分離用溝8の底面に形成された渭酸
化膜9を除去し、しかるのち、半導体基板の全面に、埋
込み多結晶シリコン層10を形成して、素子分離用溝8
内を多結晶シリコンで充填する。なお、この埋込み多結
晶シリコン層10は、基板と同一導電型になるよう不純
物を注入してもよい、続いて、窒化シリコン膜6上の多
結晶シリコン層10をエッチバックし、さらに、第1図
(E)に示すように窒化シリコン膜6をマスクとして多
結晶シリコン層を一定量エッチバックする。しかるのち
、基板表面の窒化シリコン膜6をマスクにして埋込み多
結晶シリコン層10の表面および多結晶シリコン層4の
側部を酸化して絶縁酸化WAllを形成する。この絶縁
酸化膜11は、埋込み多結晶シリコン層10上で、マス
ク酸化膜5と比較して十分厚く形成する必要があり、そ
の膜厚は、1000^〜3000Aとなされている0次
に、第1図(F)に示すように、窒化膜6をエツチング
除去したのち、マスク酸化膜5が除去できる程度の湿式
エツチングを施す、ここでのエツチングは、希釈された
弗化水素酸溶液が用いられ、埋込み多結晶シリコン層1
0上に、絶縁酸化膜11が、500A以上残存するよう
にエツチングを行う、しかるのち、基板全面にWSi層
12を被着することにより、ゲート電極材を形成する。
すなわち、WSi層/多結晶シリコン層の二層構造のゲ
ート酸化膜である。
第1図(F)以降の工程については、同図に対して直角
な断面を用いて説明する。
引き続き、第1図(G)に示すように、WSi層12お
よび多結晶シリコン層4を選択的にパタニングして、ゲ
ート電極を形成し、さらに、このゲート電極をマスクに
して、N型不純物、例えば、ヒ素のイオン注入を行い、
N型拡散層13を形成する。しかるのち、マスクを形成
してROMコード形成を行い、その後マスクを除去する
8次に、第1図(H)に示すように、基板全面に第1層
間絶M膜14を形成し、その後、該絶縁膜のメモリセル
アレイのソース側に第1コンタクト15を開孔する。さ
らに、選択的にWSi配線層を形成して、ソース側拡散
層と接触するソース電極16を形成する。このソースを
極16は、後述するように埋込み多結晶シリコン層10
とも電気的に接続されている。最後に、第1図(1)に
示すように、第2層間絶縁B17を形成し、該絶縁膜の
メモリセルアレイのドレイン側に第2コンタクト18を
形成したのち、該コンタクトと接触するアルミニウム配
線19を形成する。
次に、第1図(G)〜(1)の製造工程に対応する、埋
込み多結晶シリコン層10の断面での工程を第1図(J
)〜(L)に示す。
第1図(J)に示されたN型拡散層13の形成工程にお
いて、埋込み多結晶シリコン層10には絶縁酸化膜1」
によってN型不純物は導入されない、第1図(K)に示
す工程では、ソース電極16は埋込み多結晶シリコン層
10と直接接続されるが、第1図(H)を参照して説明
したように、この電極は、メモリセルアレイのソース側
とも接続されている。
本実施例によって製造されたROMの平面図を第2図に
示す、第1図(A)〜(F)は、第2図のA−A&l断
面における、第1図(G)〜(1)は、第2図のG−G
線断面における、そして、第1図(4J)〜(L)は、
第2図のJ−J線断面における製造工程を示す図である
次に、第3図を参照して、本発明の他の実施例について
説明する。この実施例では、高不純物濃度基板20上に
エピタキシャル層21を形成し、素子分離用溝を、高不
純物濃度基板20に到達する深さまで開設し、該渭を埋
込み多結晶シリコン層10で充填している。このように
すれば、より効率的に、基板20を安定した接地電位に
保つことができ、デバイス特性を安定させることができ
る。
[発明の効果) 以上説明したように、本発明は、(1)ゲート酸化膜を
形成し、その上にゲート電極の一部となる第1の多結晶
シリコン層を形成する。 f21半導体基板に素子分離
用溝を形成する、(3)素子分離用溝を第2の多結晶シ
リコン層で充填する、の諸工程を具備するものであるの
で、以下の効果を奏することができる。
■ゲート酸化膜形成時には従来例で示したような汚染源
は存在していないので、チャンネル部およびゲート酸化
膜が汚染されることがなく、安定な特性のトランジスタ
を製造することができる。
■素子分離用溝を充填する物質が多結晶シリコンである
ので、ここに電荷が蓄積されることがなくデイジット線
間の短絡を防止することができる。また、この多結晶シ
リン層と基板とを接続し、さらに、多結晶シリコン層を
ソース電極によって接地するならば、基板に簡単な方法
で接地電位を与えることができ、トランジスタを安定に
動作させることができる。
■ゲート電極の一部となる第1の多結晶シリコン層は、
第2の多結晶シリコンのエッチバック工程の際のスペー
サの役割を果たしているので、この層の存在によって製
造工程の短縮化が達成できる。
【図面の簡単な説明】
第2図は、本発明の一実施例によって製造された半導体
記憶装置の平面図、第1図(A)〜(F)、同(G)〜
(I)および(J)〜(L)は、それぞれ、第2図のA
−A線、G−G線およびJ〜J線断面での工程段階図、
第3図は1本発明の他の実施例によって製造された半導
体記憶装置の断面図、第4図(A)〜(E)は、従来例
の製造工程を示す断面図、第5図(A>、(B)は、従
来例の問題点を説明する断面図である。 1.101・・・・・・P型半導体基板、 2.102
・・・・・・フィールド酸化膜、 3.103・・・・
・・ゲート酸化膜、 4.104・・・・・・多結晶シ
リコン層、5・・・・・・マスク酸化膜、 6.106
・・・・・・窒化シリコン膜、 7.107・・・・・
・フォトレジスト、8.108・・・・・・素子分離用
溝、 9.109・・・・・・湧酸化膜、  10・・
・・・・埋込み多結晶シリコン層、11・・・・・・絶
縁酸化膜、 12.112・・・・・・WSi層513
・・・・・・N型拡散層、 14・・・・・・第1層間
絶縁膜、 15・・・・・・第1コンタクト、 16・
・・・・・・・ソース電極、  17・・・・・・第2
層間絶縁膜、 18・・・・・・第2コンタク1−11
9・・・・・・アルミニウム配線、 20・・・・・・
高不純物濃度基板、 21・・・・・・エピタキシャル
層、  130・・・・・・パッド酸化膜、131・・
・・・・埋込み酸化膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板上にゲート絶縁膜を介して第1の多結晶シリ
    コン層および窒化シリコン膜を形成する工程と、前記窒
    化シリコン膜から半導体基板内部に到達する複数本の素
    子分離用溝を形成する工程と、前記素子分離用溝の内壁
    に酸化膜を形成する工程と、前記素子分離用溝を充填す
    る第2の多結晶シリコン層を形成する工程と、前記窒化
    シリコン膜をマスクとして前記第2の多結晶シリコン層
    の上部に熱酸化膜を形成する工程と、前記窒化シリコン
    膜を除去し前記第2の多結晶シリコン層の上部の前記熱
    酸化膜上および前記第1の多結晶シリコン層上に導電層
    を形成する工程と、前記導電層および前記第1の多結晶
    シリコン層に選択的エッチングを施して複数本のゲート
    電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして
    ソース・ドレイン領域を形成する工程とを具備すること
    を特徴とする読み出し専用半導体記憶装置の製造方法。
JP63318803A 1988-12-17 1988-12-17 読み出し専用半導体記憶装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0736424B2 (ja)

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