JPS58148448A - 半導体romの製造方法 - Google Patents

半導体romの製造方法

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JPS58148448A
JPS58148448A JP57031927A JP3192782A JPS58148448A JP S58148448 A JPS58148448 A JP S58148448A JP 57031927 A JP57031927 A JP 57031927A JP 3192782 A JP3192782 A JP 3192782A JP S58148448 A JPS58148448 A JP S58148448A
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JP
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diffusion
source
forming
mask
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JP57031927A
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English (en)
Inventor
Yasushi Higuchi
安史 樋口
Tetsuo Fujii
哲夫 藤井
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Read Only Memory (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、製造過程でデータを書き込み設定するマス
クROMのような半導体ROMの製造方法に関する。
従来、MI8半導体装置において、マスクROMを構成
するには、一般的に半導体基板に形成された拡散領域と
蒸着等によって形成された金属との接続を行なうか否か
1;よって、データの書き込みを行なうようにしている
。すなわち、金属とMI8)ランジスタの拡散領域とを
接続するコンタクト穴を形成するか否かによって、デー
タノ母ターンとなるROMの目を形成するものである。
しかし、現在のように高m積密度化が要求されるように
なってくると、上記のようにコンタクト穴によってRO
Mの目を形成するような手段では、各記憶素子部の占有
面積が大きくなり、藁巣槓化のために大きな障害となる
このような点を改善する手段として、NチャンネルE/
D M O8において久のようなことが考えられている
。すなわち、半導体基板上にダート酸化膜を形成した後
に、そのダート下のチャンネル部分に対して、ソース、
ドレインと14[1性の不純物イオンを選択的に注入し
、その後2;r−)&属・ダターンを形成する。そして
、その彼にソース、ドレイン拡散領域を形成し、さらに
コンタクト穴形成、配線金鵬層の諏看、/ヤターン形成
を行なってマスクROMを形成する。
しかし、このような手段で製造したのでは、ROMの目
の変更が頻繁に行なわれるような場ROMの製造工程の
初期的段階で行なわれるものであるため、大きな問題が
存在するようになる。すなわち、記憶データの変更に伴
なうROMの目の変更要求に対して、速やかに追従する
ことが困難となり、納期的な問題も付随発生する。
この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、充分
に高集積化の要求に対して応答できるようにすると共に
、記憶設定データの変更があるような場合でも、これに
対して充分追従することができるようにするマスクRO
Mのような半導体ROMの製造方法を提供しようとする
ものである。
すなわち、この発明に係る製造方法は、半導体基板の表
面にr−)絶縁膜を形成し、且っr−ト金属パターンを
形成した後に、このr−)金属ノ譬ターン相互間に不純
物を導入してソース。
ドレイン領域となる第1の拡散層を形成してエンへンス
メント型トランゾスタあるいはディプレッション型トラ
ンジスタによる記憶素子部を形成するものであり、さら
に選択されたソース。
ドレイン領域に上記不純物より拡散係数の大きい不純物
を導入して、上記トランジスタをrイデレツション型あ
るいはエンへンスメント温のトランジスタに変更してR
OMの目を形成するようにしたものである。
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。こ
の実施例はNチャンネル型集積回路による場合を示すも
ので、まず41図に示すようにP型テロ 〜10Qm(
100)結晶面を有する単結晶シリコンによる半導体基
板11の表面上に、200〜100OAの熱酸化膜12
を形成する。そして、この熱酸化!s12上に、窒化シ
リコン膜13を形成するもので、この窒化シリコン膜1
3はMO8)ランジスタ等となるべき活性(上領域14
を残して部分的に除去する。
この窒化シリコン膜13の除去された活性化領域以外の
部分には、ボロンを注入し、寄生MO8効果による反転
防止のためのチャンネルストツノ譬15を形成するう ここで、上記窒化シリコン膜IJは、フォトレジストを
マスクとして、プレオン系のがスによるプラズマエツチ
ングによって、上記活性化領域14を残して除去するよ
うにすればよい。
上記窒化v9コン膜13は、半導体基板11の熱酸化に
対して耐酸化性マスクとして作用するもので、この窒化
Vリコン膜13をマスクとして熱酸化を行なう選択酸化
によって、第2図に示すようにフィールド酸化lll1
gを形成する。
そして、上記窒化シリコンHxsおよび熱酸化膜12を
除去する。この場合、上記フィール−酸化111gの厚
さは、0.7〜1.2ハ程實であれば充分である。
このように窒化シリコンMillおよび熱酸化mxxを
除去した後、フィールド酸化膜1eの領域以外の部分、
すなわち活性化領域14の熱酸化を行ない、5oo〜1
000Aの二酸化Vリコン膜によるダート絶縁gzyを
形成する。このダート絶−al[J7kl:はリンまた
はヒ素の高濃度にドープした多結晶シリコンを、例えば
頗圧式CVD法により0.3〜0.4μ態の厚さで全面
に成長させる。そして、記憶素子を構成するMOS)ラ
ンジスタのゲート部分および配線層となるべき部分をレ
ジストによって選択的に覆い、そのレジストの存在しな
い部分の多結晶シリコンをフレオン系ガスによるプラズ
マエツチングによって除去し、多結晶シリコンによるデ
ート金属パターンIJを形成する。この?−)金属パタ
ーン18の材料としては、その他に高融点金属であるタ
ングステン、そりブデy4、またはそれらのシリナイド
等が使用できる。
このように形成されたr−)金属/4ターン18の表面
には、第3図に示すように熱酸化により500〜100
0人の二酸化シリコン膜19を形成し、またこの?−)
金属ノぐターン18をマスクとして半導体基板11にヒ
素のイオンを注入し、MOS)ランジスタの、ソース、
ドレインとな+#41の拡散層20を形成する。尚、こ
こではダート絶縁膜12を残した状態でイオン注入し第
1の拡散層20を形成するようにしたが。
これは第1の拡散層2oを形成する領域の半導体基板1
1を露出して行なってもよい。
そして、このように構成された半導体基板11の表面郡
全体に、300−1000ムの窒化シリコン膜21を形
成する。
次に、@4図に示すように窒化シリコン1i11[21
の上にフォトレジストによるレジストパターンマスク2
2を形成する。ここで、3個に分割して示したダート金
属ツヤターン1jそれぞれに対応して、工yへンスメン
トfJMO8トラ7ジXりが形成されるもので、誓き込
みデータに対応して中央のr−)金属ノ母ターン18を
rイデレッVヨンgMO8)ランジスタに変更し、RO
Mの目を形成するものと仮定した場合、上記レジストパ
ターンマスク22において、このグイ!レツνヨンff
1M08)ランゾスタにt”更すべき領域に対応して開
口2Jが形成される。
そして、このようなレジストパターンマスク22の開口
2′3に対応して、窒化シリコンH21および二酸化シ
リコン膜19、さらにダート絶縁膜11をエツチング除
去する。
次に、k、に2レジストノぐターンマスクj j ヲ除
去し、その後に勇5図に示すように、全面に層間絶縁膜
として4〜16重量%程度のリンを含むP8Glll[
ff14を0.5〜1.5声−、IiKの厚さで形成す
る。そして、レジストマスクを用いてP 8 GFiX
24をエツチングし、コンタクト部に対応して開口部2
5を形成する。この開口部25は後工程で金属配線が施
されるものであるが、この配線を断線事故等から防止す
るためにリフロー技術によって900〜1100℃程度
で熱処理し、開口部25の段差部を図のようになめらか
にする。
このように熱処理を行なうと、上記窒化シリコン模21
等の除去されたディブレラv*ymMO8)ランジスタ
とすべき部分のソース、ドレイン領域に、psGJ[j
Jを拡散源としてリンを拡散し、第2のソース、ドレイ
ンとなる第2の拡散層26が形成される。この場合、ヒ
素の拡散による′#41のソース、ドレインとなる察1
の拡散層20に対して、リンを拡散した@2の拡散層2
1は、リンとヒ素の拡散係数の差から@2の拡散層26
が深く形成される。この場合、同時にリンによる深い第
2の拡散層26は横方向にも拡散する。
ここで、先に析出した窒化v IJコン膜21は。
P5Gjlj(のエツチング6二際してストツ/骨とし
て作用し、またリフロー熱処理に際しても、例えばスチ
ーム中で行なった場合には半導体基板11およびダート
金属〕譬ターンIJに対して、耐酸化性マスクとして作
用する。
尚、P8Gl[jJのリフローが比較的低い温度、ある
いは短時間で行なわれて、リンによる第2の拡散層z6
が充分深くならない場合には、PaG膜24を形成して
後に、熱処理によってあらかじめ深い拡散層26を形成
するようにしてもよい。
そして、このように深い@2の拡散層2dの形成された
MOS)ランジスタは、チャンネル長が短かくなり、シ
ョニトチャンネル効畢によつてスレッシュホールド[圧
力低下し、エンハンスメント型MO8)ランジスタがデ
ィプレッション型MO8)ランジスタに変更されるよう
になる、ここで、このソースとドレインとがさらに近接
して短絡導通する状態となったとしても、ROMの機能
とからは問題がない。
そして、第6図に示すように上記P2O膜24の開口部
25に対応してレジストマスクを用いてエツチングし、
窒化シリコン膜21およびr−ト絶縁膜17を除去して
コンタクト孔21を形成し、1〜2%のシリコンを含ん
だアルミニウムを析出して、所望の・臂ターンの配線金
属層28を形成し、その後ノ臂ツシペーション用膜とし
てプラズマデIジション1−より析出した窒化シリコン
膜29を形成してマスクROMを完成するウ 上記実施例は、ROMの記憶素子となるべきMOS)ラ
ンジスタを、あらかじめエンハンスメント型に形成して
おき、その一部を書考込みデータに応じてデイデレツン
ヨン型に変更して情報を書き込み設定する場合について
示した。
しかし、これは逆にあらかじめROMの記憶素子部をデ
イデレツンヨン温M08トランジスタで構成し、これを
沓き込み情報にもとづきエンハンスメント[MOS)ラ
ンジスタさ一変更するようにしてもよい。
このような場合は、まず@1図乃至W2B図に示した1
実施例と同様に半導体基板11に対してダート絶縁膜1
1%f−)金属ノ臂ターン18、二酸化シリコン膜19
、窒化シリコン膜21を形成し、ソース、ドレインとな
る$1の拡散−20を形成する。この場合、構成される
MO8トランジスタは、デイグレツV′″−IVli1
gユするもので、その手段としてはf−)絶縁y14x
rを形成した後にリンやヒ素のイオン注入を行ない、ス
レッシュホールド電圧を下げる手段、あるいはショート
チャンネル効果を利用してスレッシュホールド電圧を下
げる方法がある。ここで、ショートチャンネル効果を利
用する場合について説明すると、まずe−)金属パター
ン18の幅、すなわちデート長をショートチャンネル効
果が生ずるような長さに形成する。そして、前実施例と
同様に多結晶シリコンのダート金員パターン18の表面
に二酸化シリコン膜1gを形成し、ヒ素のイオン注入に
より!81のソース。
ドレインとなる′@1の拡散層20を形成し、窒化シリ
コン11.21を形成するものである。
次に第7図に示スようにレジストノ母ターンマスク3゛
Qを形成するもので、このマスク30にはエンハンスメ
ント型に形成すべきM08トランジスタ(この場合は両
端に位置するもの)領域に対応して開口31m、Jlb
が形成される。
そして、$8図に示すようにこのマスク30のtUU3
31a、31bからエンへンスメント屋トランジスタと
すべきM08トランジスタのソース領域に、@1の拡散
層20とは異種性でしかも拡散係数の大きい不純物、例
えば−ロンをイオン注入により打込む。その後、熱処理
を行なうことによって第2の拡散43j1m、32bを
形成するもので、この場合拡散係数の差によっていわゆ
るD8A(D目fused 8elf Aligfi)
 Il造となる。すなわち、この@2の拡散層321゜
Jjbを有するMOS)ランジスタのチャンネル部の不
純物濃度は高くなり、スレッシュホールド電圧が1昇し
てエンハンスメントfiMO8トランジスタを構成する
ようになる。
次に、前記l@5図および@6図の場合と同僚にして第
9図および@10図に示すように、PEG膜24を形成
し、配線金属層28、窒化シリコン膜29を形成するも
ので、この場合窒化シリコン膜21が全面に存在するた
め、半導体基板11に対するリンの拡散は行なわれない
纂7図乃至@10図において@1図乃至@6図と同一部
分は同一符号を付して示し、その説明は省略した。
尚、以1の実施例ではNチャラネ4MO8の場合につい
て説明したが、これはP−MOS。
C−MOSにおいても、また他の半導体装置においても
同僚に実施できるものである。
以とのようにこの発明によれば、あらかじめ設定される
第1のソース、ドレインとなる浅い@1の拡散層に対し
て、不純物の拡散係数の差を利用して深い第2の拡散層
を選択的に形成し、情報を書き込み設定するようにする
うすなわち、1記第2の拡散層によって、M08トラン
ジスタのチャンネル長を同極性不純物により短かくした
り、またチャンネルの異極性不純物濃プをとげたりして
、スレッシュホールド0電圧を変化させて情報の書き込
み設定が行なわれる。
したがって、特にROMの目としての面積を必要とする
ことなくROMの構成できるものであり、高集積化に対
して非常に効果的なものとすることができる。また、こ
のROMの目の齋き込み工程は、デート金属パターンを
形成したff1(7)’7エハーデロセスの後期で実行
するものであるため、書き込みデータの変更に対して効
果的に追従することが可能であり、特にウェハーゾロセ
スの長いC−MO8集積回路においてその効果は著るし
いものである。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至@6図はこの発明の一実施例に係る半導体R
OMの製造過程を願?X説明するための断面構成図、@
7図乃至WIO図はこの発明の他の実施例の製造過程を
説明する図である。 11・・・半導体基板、14・・・活性化領域、1r・
・・?−)絶縁膜、18・・・r−)金w4/ぐターン
、19・・・二酸化vリコン狭、XO・・・@1の拡散
層(ソース、ドレイン)、21・・・窒化シリコン換、
22・・・レジストノダターンマスク、24・・・P2
O3[(層間絶縁層)、26.321 、JJb・@2
慮敗層、28・・・配線金属層つ 出−人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 13WJ 第4図 第5図 第61i I711

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  半導体基板の活性化領域にr−)絶縁膜を形
    成する手段と、このr−)絶縁膜上にy−ト配線となる
    デート金属パターンを形成する手段と、このダート金属
    ノlターン相互間に不純物を導入しソース、ドレイン領
    域となる第1の拡散層を形成する手段と、選択されたソ
    ース、ドレイン領域に対応する開口を有するマスクを形
    成する手段と、このマスクの開口を介して丘記第1の拡
    散層の不純物より拡散係数の大なる不純物を導入し第2
    の拡散層を形成する手段とを具備したことを特徴とする
    半(体ROMの製造方法。 12)を記ソース、ドレイン領域に対応する県1の拡散
    層で二ンへンスメント蓋トランジスタな*成し、粥2の
    拡散層を形・成する不純物を且記纂1の拡散11iの拡
    散不純物を同極性として、第2の拡散層に対応してfイ
    プレツVヨン型トランジスタを構成させるようにした特
    許請求の範囲@1項記載の製造方法。 (3)1記ソース、ドレイン領域に対応する第1の拡散
    層でデイデレツViy型トランジスタを構成し、′@2
    の拡散層を形成する不純物を1紀@1の拡散層の拡散不
    純物と異極性としで、第2の拡散層に対応してエン^ン
    スメント型トランジスタを構成させるよう:二した特許
    請求の範l@1項記載の製造方法、
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