JPH0487370A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0487370A JPH0487370A JP2204855A JP20485590A JPH0487370A JP H0487370 A JPH0487370 A JP H0487370A JP 2204855 A JP2204855 A JP 2204855A JP 20485590 A JP20485590 A JP 20485590A JP H0487370 A JPH0487370 A JP H0487370A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
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- H01L29/66575—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B20/00—Read-only memory [ROM] devices
- H10B20/27—ROM only
- H10B20/30—ROM only having the source region and the drain region on the same level, e.g. lateral transistors
- H10B20/38—Doping programmed, e.g. mask ROM
- H10B20/383—Channel doping programmed
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- Semiconductor Memories (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にデータ書き
込みを製造工程の後期に設定することによって納期の短
縮化が可能なマスクROMの製造に関する。
込みを製造工程の後期に設定することによって納期の短
縮化が可能なマスクROMの製造に関する。
(ロ)従来の技術
一般に、マスクROMにおいて、メモリーセル部のトラ
ンジスタはあらかじめ同一しきい値に設定されており、
この後データに応じて選択的に所定のイオンをゲート電
極下のチャンネル領域に注入し、上記とは異なるしきい
値、例えばしきい値を上げることによってオン状態のト
ランジスタをオフ状態に変化さけることによって書き込
みがおこなわれる。また、しきい値を下げる場合もある
。
ンジスタはあらかじめ同一しきい値に設定されており、
この後データに応じて選択的に所定のイオンをゲート電
極下のチャンネル領域に注入し、上記とは異なるしきい
値、例えばしきい値を上げることによってオン状態のト
ランジスタをオフ状態に変化さけることによって書き込
みがおこなわれる。また、しきい値を下げる場合もある
。
さらにデータ書き込みは、納期短縮のために半導体製造
工程の後期に設定され、ゲート電極上を眉間絶縁膜で覆
った状態や、あるいは層間絶縁膜及び保護膜を順次積層
することによりこれらで覆った状態で所定のイオンを注
入することによってなされる。
工程の後期に設定され、ゲート電極上を眉間絶縁膜で覆
った状態や、あるいは層間絶縁膜及び保護膜を順次積層
することによりこれらで覆った状態で所定のイオンを注
入することによってなされる。
(ハ)発明が解決しようとする課題
しかしながら、ゲート電極、層間絶縁膜、保護膜等は各
々製造工程上の膜厚ばらつきをもつ。しかも、多層構造
全体としての膜厚ばらつきはさらに大きくなる。このた
め一定の厚さを想定して打ち込まれるイオンは安定して
ゲート電極下のチャンネル領域に到達せず、結果として
所定のしきい値が安定して得られず、動作上問題か生じ
ることになる。
々製造工程上の膜厚ばらつきをもつ。しかも、多層構造
全体としての膜厚ばらつきはさらに大きくなる。このた
め一定の厚さを想定して打ち込まれるイオンは安定して
ゲート電極下のチャンネル領域に到達せず、結果として
所定のしきい値が安定して得られず、動作上問題か生じ
ることになる。
すなわち、一般に、ゲート電極上を絶縁膜が覆った状態
のままで所定のイオンをゲート電極下のチャンネル領域
に注入する際、一定の厚さを想定して打ち込まれる1段
注入の場合のチャンネル部分の最適な注入プロファイル
を実現するためには、第8図に示すような注入曲線Mが
挙げられる。
のままで所定のイオンをゲート電極下のチャンネル領域
に注入する際、一定の厚さを想定して打ち込まれる1段
注入の場合のチャンネル部分の最適な注入プロファイル
を実現するためには、第8図に示すような注入曲線Mが
挙げられる。
第8図において、横軸Xは深さを示し、X=0はチャン
ネル表面を示す。また、縦軸は不純物濃度を示し、チャ
ンネル表面での濃度Co (−〇−aりをコントロール
することによってしきい値を決定する事かできる。また
、符号tはチャンネル上のゲート絶縁膜IO1その直上
のゲート電極5および絶縁膜3.4の各膜厚の合計の厚
みを示す(第1図参照)。この場合の一定の厚さtはt
=T。
ネル表面を示す。また、縦軸は不純物濃度を示し、チャ
ンネル表面での濃度Co (−〇−aりをコントロール
することによってしきい値を決定する事かできる。また
、符号tはチャンネル上のゲート絶縁膜IO1その直上
のゲート電極5および絶縁膜3.4の各膜厚の合計の厚
みを示す(第1図参照)。この場合の一定の厚さtはt
=T。
である。
この方法を用いると、厚みtとしてT。よりも小さなT
、を有する薄い膜の場合、第9図に示すように、不純物
はSi基板l中に深く注入され、基板1表面の濃度(C
□。)が薄くなったり、厚みtとしてT。よりも大きな
T、を有する厚い膜の場合、第10図に示すように、不
純物はSi基板l中にほとんど到達しないようになった
りしてチャンネル部へ到達する不純物量を一定にできず
、所定のしきい値を安定して得ることはできない。
、を有する薄い膜の場合、第9図に示すように、不純物
はSi基板l中に深く注入され、基板1表面の濃度(C
□。)が薄くなったり、厚みtとしてT。よりも大きな
T、を有する厚い膜の場合、第10図に示すように、不
純物はSi基板l中にほとんど到達しないようになった
りしてチャンネル部へ到達する不純物量を一定にできず
、所定のしきい値を安定して得ることはできない。
これらの厚みの大小により表面濃度はCm1nからCm
axの間で変化し、それに応じてしきい値は大きく変化
することになる。
axの間で変化し、それに応じてしきい値は大きく変化
することになる。
従来、この問題を−避けるためゲート電極上の層間絶縁
膜あるいは保護膜をエツチング除去してから注入する方
法や層間絶縁膜を薄くして注入する方法がとられてきた
。しかしながらこの方法ではゲート電極上の絶縁膜が薄
くなり、信頼性上の問題が生じる。しかも、単に絶縁膜
を薄くするだけでは膜厚ばらつきに対する根本的な解決
方法とは言えない。
膜あるいは保護膜をエツチング除去してから注入する方
法や層間絶縁膜を薄くして注入する方法がとられてきた
。しかしながらこの方法ではゲート電極上の絶縁膜が薄
くなり、信頼性上の問題が生じる。しかも、単に絶縁膜
を薄くするだけでは膜厚ばらつきに対する根本的な解決
方法とは言えない。
(ニ)課題を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するためになされものであり
、MO5型マスクROMにおいてメモリーセル部となる
トランジスタのしきい値電圧をイオン注入で相違させる
ことによりデータを書き込む方式のROMを含む半導体
装置の製造方法でありて、前記トランジスタのゲート電
極上を層間絶縁膜あるいは眉間絶縁膜及び保護膜からな
る絶縁膜が覆った状態のままで所定のイオンを複数段の
エネルギーで注入して、しきい値電圧を安定して変化さ
せるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法
が提供される。
、MO5型マスクROMにおいてメモリーセル部となる
トランジスタのしきい値電圧をイオン注入で相違させる
ことによりデータを書き込む方式のROMを含む半導体
装置の製造方法でありて、前記トランジスタのゲート電
極上を層間絶縁膜あるいは眉間絶縁膜及び保護膜からな
る絶縁膜が覆った状態のままで所定のイオンを複数段の
エネルギーで注入して、しきい値電圧を安定して変化さ
せるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法
が提供される。
すなわち、この発明は、注入プロファイルが平坦になる
ように複数の注入エネルギーを選び、度に注入すること
によって、膜厚にばらつきが生じてもチャンネル部へ到
達する不純物量を一定にでき、したがって安定なしきい
値を得ようとするものである。
ように複数の注入エネルギーを選び、度に注入すること
によって、膜厚にばらつきが生じてもチャンネル部へ到
達する不純物量を一定にでき、したがって安定なしきい
値を得ようとするものである。
(ホ)作用
本発明によれば、ゲート電極上の絶縁膜が厚いままでイ
オン注入でき、従って信頼性に問題が生じるような変更
をすることもなく、また膜厚にばらつきが生じても安定
なしきい値を得ることができることから、データ書き込
みを製造工程の後期に設定でき、マスクROMの納期を
短くできる。
オン注入でき、従って信頼性に問題が生じるような変更
をすることもなく、また膜厚にばらつきが生じても安定
なしきい値を得ることができることから、データ書き込
みを製造工程の後期に設定でき、マスクROMの納期を
短くできる。
(へ)実施例
以下、図に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。
なお、これによってこの発明は限定を受けるしのではな
い。
い。
この実施例において、絶縁膜を介してチャネル領域に所
定のイオンを複数段のエネルギーで注入する際、注入対
象である装置は、 (1)装置の絶縁膜が層間絶縁膜からなる場合、(11
)装置の絶縁膜が眉間絶縁膜と保護膜からなる場合の2
つのタイプに分けられる。
定のイオンを複数段のエネルギーで注入する際、注入対
象である装置は、 (1)装置の絶縁膜が層間絶縁膜からなる場合、(11
)装置の絶縁膜が眉間絶縁膜と保護膜からなる場合の2
つのタイプに分けられる。
上記(1)のタイプの装置は、例えば、本実施例では、
〜1500人厚の上層ポリシリコン(pot−Si)と
〜2000人厚の下層タングステンシリサイド(WSf
)からなる二層構造のゲート電極と、5000人〜80
00人厚の眉間絶縁膜(この際、層間絶縁膜は下層のB
PSG膜と上層のNSG膜とから構成される)を有する
。
〜1500人厚の上層ポリシリコン(pot−Si)と
〜2000人厚の下層タングステンシリサイド(WSf
)からなる二層構造のゲート電極と、5000人〜80
00人厚の眉間絶縁膜(この際、層間絶縁膜は下層のB
PSG膜と上層のNSG膜とから構成される)を有する
。
また、上記(11)のタイプの装置は、上記ゲート電極
、層間絶縁膜に、さらに、膜厚4000人〜6000人
のP型SiN膜(保護膜)を有する。
、層間絶縁膜に、さらに、膜厚4000人〜6000人
のP型SiN膜(保護膜)を有する。
以下、注入エネルギーを2段階に分けて注入する2段注
入の場合について実施例を説明する。
入の場合について実施例を説明する。
まず、第1図に示すように、通常工程によりトランジス
タを形成する。トランジスタ形成後フォトリソグラフィ
により特定のトランジスタ上のみ開口し、イオン注入し
、しきい値を設定する。この例では1B゛を注入し、し
きい値を高くする方法について述べる。”B”はゲート
電極5、層間絶線膜3、保護膜4を通して注入される。
タを形成する。トランジスタ形成後フォトリソグラフィ
により特定のトランジスタ上のみ開口し、イオン注入し
、しきい値を設定する。この例では1B゛を注入し、し
きい値を高くする方法について述べる。”B”はゲート
電極5、層間絶線膜3、保護膜4を通して注入される。
この時チャンネル部分の最適な注入プロファイルは、第
2図に示すように、一定の厚さt(−To)を想定して
打ち込まれるイオンの注入曲線Aのごと〈従来の一段注
入で用いた異なる2つの注入曲線M、、M、を重ね合わ
せたものになっており、曲線Aのupperfaceが
曲線Mの頂点部分Cに比してほぼフラットな部分Pを幅
広な幅Wで有する。
2図に示すように、一定の厚さt(−To)を想定して
打ち込まれるイオンの注入曲線Aのごと〈従来の一段注
入で用いた異なる2つの注入曲線M、、M、を重ね合わ
せたものになっており、曲線Aのupperfaceが
曲線Mの頂点部分Cに比してほぼフラットな部分Pを幅
広な幅Wで有する。
そのため、厚みtとしてT。よりも小さなT、を有する
薄い膜の(i)のタイプの装置の場合には、第3図に示
すように、曲線Aが深さ方向(X<O)に平行移動した
形の曲線A1になっており、しかもフラット部分Pがチ
ャネル部分およびSi基板中に含まれる注入プロファイ
ルとなっている。
薄い膜の(i)のタイプの装置の場合には、第3図に示
すように、曲線Aが深さ方向(X<O)に平行移動した
形の曲線A1になっており、しかもフラット部分Pがチ
ャネル部分およびSi基板中に含まれる注入プロファイ
ルとなっている。
また、厚みtとしてT。よりも大きなT、を有する厚い
膜の(11)のタイプの装置(第1図参照)の場合には
、第4図に示すように、曲線Aが深さ方向とは反対の方
向(X>O)に平行移動した形の曲線A、になっており
、しかもフラット部分Pがチャンネル部分およびSi基
板中に含まれる注入プロファイルとなっている。
膜の(11)のタイプの装置(第1図参照)の場合には
、第4図に示すように、曲線Aが深さ方向とは反対の方
向(X>O)に平行移動した形の曲線A、になっており
、しかもフラット部分Pがチャンネル部分およびSi基
板中に含まれる注入プロファイルとなっている。
上記(1)の際の2段注入条件としては、第1段注入で
描画される注入曲線M1において、注入エネルギー:
300Kev 〜450Kevが好ましく、第2段で注
入される注入曲線M、において、注入エネルギー: 4
50Kev 〜600Kevであり、しかも第1段と第
2段では10QKev以上はなれた注入エネルギー差で
もって注入するのが好ましい。
描画される注入曲線M1において、注入エネルギー:
300Kev 〜450Kevが好ましく、第2段で注
入される注入曲線M、において、注入エネルギー: 4
50Kev 〜600Kevであり、しかも第1段と第
2段では10QKev以上はなれた注入エネルギー差で
もって注入するのが好ましい。
また、両回線M 1. M 2において、注入量は同じ
に設定され、その値は、8xlO”〜3xlO”1on
s/cm″が好ましい。
に設定され、その値は、8xlO”〜3xlO”1on
s/cm″が好ましい。
一方、上記(11)の際は、注入曲線M、の注入エネル
ギーとして60QKev〜700Kevか好ましく、注
入曲線M、では700Kev〜900Kevが好ましい
。また、両回線M、9M、において、注入量は同じに設
定され、その値は上記(i)のタイプと同じ8xlO”
〜3 X 10 ”1ons/ am”が好まし−)。
ギーとして60QKev〜700Kevか好ましく、注
入曲線M、では700Kev〜900Kevが好ましい
。また、両回線M、9M、において、注入量は同じに設
定され、その値は上記(i)のタイプと同じ8xlO”
〜3 X 10 ”1ons/ am”が好まし−)。
このように本実施例では、マスクROMをつくる工程で
、データ書き込み注入を2段の注入エネルギーで分けて
注入することにより、チャンネル上の絶縁膜等の厚さに
影響されることなく安定な書き込みをおこなうことがで
き、安定した所望のしきい値を得ることができる。
、データ書き込み注入を2段の注入エネルギーで分けて
注入することにより、チャンネル上の絶縁膜等の厚さに
影響されることなく安定な書き込みをおこなうことがで
き、安定した所望のしきい値を得ることができる。
なお、本実施例では、2段注入のものを示したが、注入
エネルギーを3段階に分けて第5〜7図に示すように、
第1段、第2段および第3段のそれぞれの注入で描画さ
れる注入曲線Ms、M−およびM、の重ね合わせで描画
される曲線Bを注入プロファイルとして用いれば、薄い
t (= T I < T O)の場合の曲線B1や、
厚いt (= T ! > T o )の場合の曲線B
、でも濃度がほぼ一定の平坦な部分Qが間隔L(>W)
と広くとれることになり、膜厚の変化に対する表面濃度
(チャンネル濃度)の変化をより小さくでき、対応する
しきい値の変化も小さく安定できる。
エネルギーを3段階に分けて第5〜7図に示すように、
第1段、第2段および第3段のそれぞれの注入で描画さ
れる注入曲線Ms、M−およびM、の重ね合わせで描画
される曲線Bを注入プロファイルとして用いれば、薄い
t (= T I < T O)の場合の曲線B1や、
厚いt (= T ! > T o )の場合の曲線B
、でも濃度がほぼ一定の平坦な部分Qが間隔L(>W)
と広くとれることになり、膜厚の変化に対する表面濃度
(チャンネル濃度)の変化をより小さくでき、対応する
しきい値の変化も小さく安定できる。
(ト)発明の効果
以上のようにこの発明によれば、半導体製造工程の後期
のゲート電極上がゲート電極におけるチャンネル上方の
絶縁膜によって厚く覆われていてもデータ書込み注入を
複数段の注入エネルギーで分けて注入することにより、
濃度がほぼ一定の平坦な部分が大きくとれることになり
、膜厚の変化に対する表面濃度の変化を小さくでき、対
応するしきい値の変化も小さくでき、イオン注入により
安定してデータ書き込みが行える。その結果、納期の短
いマスクROMの製造が可能となる。
のゲート電極上がゲート電極におけるチャンネル上方の
絶縁膜によって厚く覆われていてもデータ書込み注入を
複数段の注入エネルギーで分けて注入することにより、
濃度がほぼ一定の平坦な部分が大きくとれることになり
、膜厚の変化に対する表面濃度の変化を小さくでき、対
応するしきい値の変化も小さくでき、イオン注入により
安定してデータ書き込みが行える。その結果、納期の短
いマスクROMの製造が可能となる。
第1図はこの発明の一実施例を説明するために用いたM
OS型マスクROMの構成説明図、第2〜4図はこの発
明の一実施例を説明するだめの2段注入工程のプロファ
イルを示す図、第5〜7図はこの発明の他の実施例を説
明するための3段注入工程のプロファイルを示す図、第
8〜10図は従来例の1段注入工程のプロファイルを示
す図である。 l・・・・・・St基板、 2・・・・・・ソース、ドレイン傾城、3・・・・・・
層間絶縁膜、4・・・・・保護膜、5・・・・・・ゲー
ト電極、6・・・・・・メタル配線、7・・・・・−フ
ォトレジスト、 8・・・・・・データ書き込み不純物注入領域。 第4図 第5図 第6図 濯ご (x)→ 第2図 第3図 jRゴ六 ノ零ヒ (X)→ 第7図 第8図 第9図 j采さ (X)→ #E10図
OS型マスクROMの構成説明図、第2〜4図はこの発
明の一実施例を説明するだめの2段注入工程のプロファ
イルを示す図、第5〜7図はこの発明の他の実施例を説
明するための3段注入工程のプロファイルを示す図、第
8〜10図は従来例の1段注入工程のプロファイルを示
す図である。 l・・・・・・St基板、 2・・・・・・ソース、ドレイン傾城、3・・・・・・
層間絶縁膜、4・・・・・保護膜、5・・・・・・ゲー
ト電極、6・・・・・・メタル配線、7・・・・・−フ
ォトレジスト、 8・・・・・・データ書き込み不純物注入領域。 第4図 第5図 第6図 濯ご (x)→ 第2図 第3図 jRゴ六 ノ零ヒ (X)→ 第7図 第8図 第9図 j采さ (X)→ #E10図
Claims (1)
- 1、MOS型マスクROMにおいてメモリーセル部とな
るトランジスタのしきい値電圧をイオン注入で相違させ
ることによりデータを書き込む方式のROMを含む半導
体装置の製造方法であって、前記トランジスタのゲート
電極上を層間絶縁膜あるいは層間絶縁膜及び保護膜から
なる絶縁膜が覆った状態のままで所定のイオンを複数段
のエネルギーで注入して、しきい値電圧を安定して変化
させるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2204855A JPH0487370A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 半導体装置の製造方法 |
US07/737,029 US5219776A (en) | 1990-07-30 | 1991-07-29 | Method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2204855A JPH0487370A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0487370A true JPH0487370A (ja) | 1992-03-19 |
Family
ID=16497515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2204855A Pending JPH0487370A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5219776A (ja) |
JP (1) | JPH0487370A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100232196B1 (ko) * | 1996-04-04 | 1999-12-01 | 김영환 | 반도체 소자 제조방법 |
JP2000049238A (ja) * | 1998-07-29 | 2000-02-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | 不揮発性半導体記憶装置の製造方法 |
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