JPH05308126A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05308126A
JPH05308126A JP4109415A JP10941592A JPH05308126A JP H05308126 A JPH05308126 A JP H05308126A JP 4109415 A JP4109415 A JP 4109415A JP 10941592 A JP10941592 A JP 10941592A JP H05308126 A JPH05308126 A JP H05308126A
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conductivity type
well
polysilicon
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貴久 右田
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    • H01L21/8248Combination of bipolar and field-effect technology
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices

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  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】メモリセルをN型領域で囲んで電気的に分離し
て耐α線強度を向上させたSRAMにおいて、製造工程
途上のチャージアップによるメモリセルの特性変動や破
壊を防ぐ。 【構成】P型シリコン基板1にN- 型埋込層2を形成し
たのち、P+ 型埋込層3を形成する。つぎに素子分離用
のN+ 型埋込層4およびフィールド酸化膜7を形成した
のちゲート酸化膜8を形成する。つぎにP+ 型拡散層1
0を形成したのち、メモリセル部と周辺部のPウェル6
とを接続するポリシリコン9およびゲート電極9aを形
成する。つぎにN+ 型のソース11およひドレイン12
を形成する。つぎに層間絶縁膜13を形成したのち、S
RAMの高抵抗素子となるポリシリコン14を形成す
る。つぎに表面保護膜15を形成する。拡散工程が完了
したら、レーザーなどを照射して開口に露出したポリシ
リコン9の一部を溶断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
Bi−CMOS集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】SRAM(static random
access memory)は、大容量化・高速化
が進んでおり、その両方の性質を備えたBi−CMOS
−SRAMが注目されている。
【0003】メモリセルの高集積化が進むにつれて、記
憶ノードの容量が小さくなって、耐α線強度が低下す
る。記憶ノードにα線が入射したとき誤動作するソフト
エラーが発生する。
【0004】従来のSRAMについて、図3を参照して
説明する。
【0005】はじめにP型シリコン基板1に選択的に燐
を注入量(ドース)1〜5×1013cm-2イオン注入し
たのち、、1200℃の高温でアニールしてN- 型埋込
層2を形成する。つぎにN- 型埋込層2の表面に硼素を
注入量(ドース)5×1013〜1×1014cm12イオン
注入してP+ 型埋込層3を形成する。このときP型シリ
コン基板1とP+ 型埋込層3との間のN- 型埋込層2の
厚さは約4〜5μmとなっている。
【0006】つぎに絶縁分離帯となるP型シリコン基板
1とN- 型埋込層2との境界に砒素を選択的にイオン注
入してN+ 型埋込層4を形成する。つぎにN型エピタキ
シャル層5を成長させたのち、P+ 型埋込層3に達する
Pウェル6を形成する。つぎにLOCOS法により、素
子間分離用のフィールド酸化膜7を形成する。
【0007】つぎに素子領域には厚さ15〜20nmの
ゲート酸化膜8を形成したのち、ポリシリコンからなる
ゲート電極9aを形成する。つぎにゲート電極9aおよ
びフィールド酸化膜7をマスクとして砒素を注入量(ド
ース)5×1015cm-2イオン注入してNチャネルMO
SFETのソース11およびドレイン12を形成する。
【0008】このように、N- 型埋込層2を設けること
によりα線によるメモリセル部のソフトエラーを低減さ
せることができる。通常記憶ノードのソース11および
ドレイン12にα線が入射すると、約30μmの深さに
侵入して、その軌跡に沿って電子−正孔対が発生する。
ドリフトや拡散によって電荷が記憶ノードに吸収されて
データが破壊される。
【0009】そこでN- 型埋込層2を形成してメモリセ
ルをN型領域で囲むことにより、電荷がN- 型埋込層2
に吸収され、耐α線強度が向上してソフトエラー率を低
減させることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】イオン注入やプラズマ
エッチングなど製造工程において、シリコン基板表面に
電荷が発生する。ところが耐α線強度を向上させるた
め、メモリセル部はN- 型埋込層、N+ 型埋込層、N型
エピタキシャル層に囲まれてP型シリコン基板1から電
気的に絶縁分離されている。そのため電荷を逃がすこと
ができない。
【0011】N- 型埋込層が形成されているので、電荷
が蓄積されてNチャネルMOSFETのしきい値が変動
する。最悪の場合にはゲート酸化膜を破壊するなど、特
性劣化を引き起こしていた。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、一導電型半導体基板の一主面の一部に第1の
低濃度逆導電型層を形成する工程と、前記半導体基板の
一主面および前記第1の逆導電型層表面にそれぞれ第2
および第3の高濃度一導電型層を形成する工程と、前記
半導体基板の一主面と前記第1の逆導電型層との境界に
第4の高濃度一導電型層を形成する工程と、全面に逆導
電型エピタキシャル層を成長したのち、前記第2および
第3の一導電型層に達する第1および第2の一導電型ウ
ェルを形成する工程と、前記第1のウェルと前記第2の
ウェルとを絶縁分離するフィールド酸化膜を形成したの
ち、全面にゲート酸化膜を形成してから前記第1および
第2のウェルに接続する開口を形成する工程と、前記ゲ
ート酸化膜上でゲート電極となり、さらに延長して前記
第1のウェルに接続する第1のポリシリコン配線およ
び、前記第1のウェルから前記第2のウェルに接続する
第2のポリシリコン配線を形成する工程と、拡散工程終
了後に前記第1のポリシリコン配線および前記第2のポ
リシリコン配線の一部を除去する工程とを含むものであ
る。
【0013】
【実施例】本発明の第1の実施例について、図1(a)
および(b)を参照して説明する。
【0014】はじめに図1(a)に示すように、P型シ
リコン基板1のメモリセル予定領域に燐を注入量(ドー
ス)1〜5×1013cm-2イオン注入したのち、120
0℃でアニールしてN- 型埋込層2を形成する。つぎに
メモリセル予定領域およびその周囲に硼素を注入量5×
1013〜1×1014cm-2イオン注入したのち、アニー
ルしてP+ 型埋込層3を形成する。つぎに素子分離領域
のP型シリコン基板1とN- 型埋込層2との境界に砒素
をイオン注入してN+ 型埋込層4を形成する。
【0015】つぎにLOCOS法により、素子間分離用
のフィールド酸化膜7を形成したのち、素子領域に厚さ
15〜20nmのゲート酸化膜8を形成する。つぎにゲ
ート酸化膜8を選択エッチングしたところにP型シリコ
ン基板1と接続するためのP+ 型拡散層10を形成す
る。つぎにポリシリコンを堆積してから選択エッチング
して、N- 型埋込層2上のメモリセル部と周辺部のPウ
ェル6とを接続するポリシリコン9およびポリシリコン
ゲート電極9aを形成する。つぎにソース11およびド
レイン12を形成する。
【0016】つぎに図1(b)に示すように、層間絶縁
膜13を形成したのち、コンタクトを開口する。つぎに
コンタクトを介してゲート電極9aに接続するSRAM
の高抵抗素子となるポリシリコン14を形成する。
【0017】つぎに表面保護膜15を形成したのち、ボ
ンディングパッド部(図示せず)およびポリシリコン9
のところに開口を形成する。拡散工程が完了したら、レ
ーザーなどを照射して表面保護膜15の開口に露出した
ポリシリコン9の一部を溶断する。
【0018】メモリセル部と周辺回路部とを接続するポ
リシリコンとゲート電極とは独立して形成することがで
きる。一方、メモリセル部のワード線やグランド線を延
長して周辺回路部のPウェルと接続して、拡散工程が完
了してから溶断することにより、チップ面積を縮小する
ことができる。
【0019】つぎに本発明の第2の実施例について、図
2(a)および(b)を参照して説明する。
【0020】第1の実施例では第1のポリシリコンを用
いて、メモリセル部とその周辺のPウェルを接続する配
線およびゲート電極を形成した。一方、第2の実施例で
はメモリセルの高抵抗を構成する第2のポリシリコンを
用いて、メモリセル部とその周辺のPウェルを接続する
配線およびゲート電極を形成する。
【0021】はじめに図2(a)に示すように、ゲート
酸化膜8を形成するところまでは第1の実施例と同様で
ある。つぎにP+ 型拡散層10に接続するポリシリコン
9およびゲート電極9aを形成する。
【0022】つぎに図2(b)に示すように、層間絶縁
膜13を堆積したのち、ゲート電極9aとPウェル6の
+ 型拡散層10とを接続するためのコンタクトを開口
する。つぎに第2のポリシリコン14を形成して、メモ
リセル部のゲート電極9aとその周辺のポリシリコン9
とを接続する。
【0023】そのあと拡散工程が完了してから、表面保
護膜15を堆積したのち開口を形成し、ゲート酸化膜9
aまたはPウェル6に接続する第2のポリシリコン14
の一部を、レーザーなどを照射して開口に露出したポリ
シリコン9の一部を溶断する。
【0024】メモリセル部と周辺回路部とを接続するポ
リシリコンとゲート電極とは別工程で形成することがで
きる。一方、メモリセル部のワード線やグランド線を延
長して周辺回路部のPウェルと接続して、拡散工程が完
了してから溶断することにより、チップ面積を縮小する
ことができる。
【0025】
【発明の効果】メモリセル部のゲート電極またはPウェ
ルからポリシリコン配線を延長して、周辺回路部のPウ
ェルで半導体基板と接続して、イオン注入やプラズマエ
ッチングによって発生する電荷を半導体基板へ逃がす。
拡散工程が完了してからレーザー光などによりポリシリ
コン配線を溶断する。
【0026】その結果、NチャネルMOSFETのしき
い値電圧の変動や、ゲート酸化膜の破壊などの問題を解
決することができた。半導体集積回路の製品歩留が約1
0%向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
【図2】本発明の第2の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
【図3】従来のSRAMを示す断面図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 N- 型埋込層 3 P+ 型埋込層 4 N+ 型埋込層 5 N型エピタキシャル層 6 Pウェル 7 フィールド酸化膜 8 ゲート酸化膜 9 ポリシリコン 9a ゲート電極 10 P+ 型拡散層 11 ソース 12 ドレイン 13 層間絶縁膜 14 ポリシリコン 15 表面保護膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/11 9274−4M H01L 21/94 A 8728−4M 27/10 381

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型半導体基板の一主面の一部に第
    1の低濃度逆導電型層を形成する工程と、前記半導体基
    板の一主面および前記第1の逆導電型層表面にそれぞれ
    第2および第3の高濃度一導電型層を形成する工程と、
    前記半導体基板の一主面と前記第1の逆導電型層との境
    界に第4の高濃度一導電型層を形成する工程と、全面に
    逆導電型エピタキシャル層を成長したのち、前記第2お
    よび第3の一導電型層に達する第1および第2の一導電
    型ウェルを形成する工程と、前記第1のウェルと前記第
    2のウェルとを絶縁分離するフィールド酸化膜を形成し
    たのち、全面にゲート酸化膜を形成してから前記第1お
    よび第2のウェルに接続する開口を形成する工程と、前
    記ゲート酸化膜上でゲート電極となり、さらに延長して
    前記第1のウェルに接続する第1のポリシリコン配線お
    よび、前記第1のウェルから前記第2のウェルに接続す
    る第2のポリシリコン配線を形成する工程と、拡散工程
    終了後に前記第1のポリシリコン配線および前記第2の
    ポリシリコン配線の一部を除去する工程とを含む半導体
    装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 一導電型半導体基板の一主面の一部に第
    1の低濃度逆導電型層を形成する工程と、前記半導体基
    板の一主面および前記第1の逆導電型層表面にそれぞれ
    第2および第3の高濃度一導電型層を形成する工程と、
    前記半導体基板の一主面と前記第1の逆導電型層との境
    界に第4の高濃度一導電型層を形成する工程と、全面に
    逆導電型エピタキシャル層を成長したのち、前記第2お
    よび第3の一導電型層に達する第1および第2の一導電
    型ウェルを形成する工程と、前記第1のウェルと前記第
    2のウェルとを絶縁分離するフィールド酸化膜を形成し
    たのち、全面にゲート酸化膜を形成してから前記第1の
    ウェルに接続する開口を形成する工程と、前記ゲート酸
    化膜上のポリシリコンゲート電極および前記第1のウェ
    ルに接続する第1のポリシリコン配線を形成する工程
    と、全面に層間絶縁膜を形成したのち、前記ゲート電極
    および前記第1のポリシリコン配線に接続する開口を形
    成する工程と、前記ゲート電極から前記第1のポリシリ
    コン配線に接続する第2のポリシリコン配線を形成する
    工程と、拡散工程終了後に前記第2のポリシリコン配線
    の一部を除去する工程とを含む半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 第2の一導電型ウェルにメモリセルを形
    成する請求項1および請求項2記載の半導体装置の製造
    方法。
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