JPS6312390B2 - - Google Patents

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JPS6312390B2
JPS6312390B2 JP57105537A JP10553782A JPS6312390B2 JP S6312390 B2 JPS6312390 B2 JP S6312390B2 JP 57105537 A JP57105537 A JP 57105537A JP 10553782 A JP10553782 A JP 10553782A JP S6312390 B2 JPS6312390 B2 JP S6312390B2
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JP
Japan
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oxide film
gate oxide
film
region
forming
Prior art date
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JP57105537A
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Japanese (ja)
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JPS58223370A (en
Inventor
Yoichi Ichikawa
Kenji Anzai
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B41/00Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、MNOS(金属−窒化膜−酸化物−
半導体)構造の半導体装置の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides MNOS (metal-nitride film-oxide)
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a semiconductor structure.

緻密な窒化膜(Si3N4膜)を有するMNOS構造
を有するMOS型半導体装置は、たとえば、MOS
型半導体ROM装置に多く使用されている。
MNOS構造は一般のMOS構造に比べて汚染など
に強く、回路の信頼度が高いことは周知の通りで
ある。
A MOS type semiconductor device having an MNOS structure with a dense nitride film (Si 3 N 4 film) is, for example, a MOS
It is often used in type semiconductor ROM devices.
It is well known that the MNOS structure is more resistant to contamination than the general MOS structure, and has higher circuit reliability.

また、集積回路の製造において、電極配線金属
の蒸着工程でゲート領域の半導体基板とゲート酸
化膜の界面にダメージをうけることも周知の通り
であるが、一般的には、H2を含む雰囲気中でア
ニールすることでダメージの回復をはかることも
周知の通りである。
Furthermore, in the manufacturing of integrated circuits, it is well known that the interface between the semiconductor substrate and the gate oxide film in the gate region is damaged during the vapor deposition process of electrode wiring metal, but generally, the interface between the semiconductor substrate and the gate oxide film in the gate region is damaged. It is also well known that damage can be recovered by annealing.

上記Si3N4膜で覆われているMNOS構造の集積
回路では、Si3N4膜がH2の浸透をも阻止してしま
い、MOSトランジスタのダメージの回復がされ
にくい。
In an integrated circuit having an MNOS structure covered with the Si 3 N 4 film, the Si 3 N 4 film also blocks the penetration of H 2 , making it difficult to recover from damage to the MOS transistor.

しかし、Si3N4膜のないコンタクトホールを通
つてH2が入り込むために、コンタクトホール近
傍のMOSトランジスタはダメージの回復をする
が、コンタクトホールから距離の離れたMOSト
ランジスタ、たとえば、ROM部のようにかなり
の面積にわたりコンタクトホールがなくSi3N4
で被われているMNOS構造の集積回路では、コ
ンタクトホールから0.1〜0.2mm以上の距離を離れ
たゲート(MOSトランジスタ)は、H2を含む雰
囲気のアニールだけではダメージを完全に除去す
ることができない。
However, since H 2 enters through the contact hole without a Si 3 N 4 film, the MOS transistor near the contact hole recovers from damage, but the MOS transistor far away from the contact hole, for example in the ROM part, In an integrated circuit with an MNOS structure, which has no contact hole and is covered with a Si 3 N 4 film over a considerable area, the gate (MOS transistor) located at a distance of 0.1 to 0.2 mm or more from the contact hole is exposed to H 2 . The damage cannot be completely removed only by annealing in a containing atmosphere.

コンタクトホールに近いROM周辺部とコンタ
クトホールから離れたROM中央部とでゲートし
きい値電圧VTと相互コンダクタンスgnに差が生
じ、集積回路の電源電圧マージンが低下するとい
う欠点があつた。
There is a drawback that a difference occurs in the gate threshold voltage V T and mutual conductance g n between the peripheral part of the ROM near the contact hole and the central part of the ROM away from the contact hole, resulting in a reduction in the power supply voltage margin of the integrated circuit.

この発明は、上記従来の欠点を解決するために
なされたもので、MNOS構造の集積回路のROM
部の特性向上を期するとともに、MOS形集積回
路に広範囲に利用できる半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned conventional drawbacks, and it is a ROM of an integrated circuit with an MNOS structure.
The purpose of this invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can be widely used in MOS type integrated circuits, while also aiming to improve the characteristics of semiconductor devices.

以下、この発明の半導体装置の製造方法の実施
例について図面に基づき説明する。第1図から第
8図はこの発明の第1の実施例の工程説明図であ
り、MNOS構造のN型シリコン基板を用いたN
チヤンネルROM半導体装置の工程断面図を示す
ものであり、以下工程順に説明する。
Embodiments of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 8 are process explanatory diagrams of the first embodiment of the present invention, in which an N-type silicon substrate with an MNOS structure is used.
This is a cross-sectional view of the process of a channel ROM semiconductor device, and will be explained below in order of process.

第1図はN型シリコン基板1の表面に酸化膜2
を約7000Å型成し、フオトエツチング技術、イオ
ン注入技術、熱拡散技術などを応用して、P-
エル3を形成し、次に第2図に示すP+チヤンネ
ルストツパ領域4を形成する。
Figure 1 shows an oxide film 2 on the surface of an N-type silicon substrate 1.
A P - well 3 is formed by applying a photoetching technique, an ion implantation technique, a thermal diffusion technique, etc., and then a P + channel stopper region 4 shown in FIG. 2 is formed.

次に、第3図に示すMOSトランジスタのN+
ース・ドレイン領域5およびクロスアンダ拡散層
6をP-ウエル3に形成する。次に第4図に示す
MOSトランジスタのゲート酸化膜7を酸化膜2
を除去して約800Å形成する。
Next, N + source/drain regions 5 and cross-under diffusion layers 6 of the MOS transistor shown in FIG. 3 are formed in the P - well 3. Next, it is shown in Figure 4.
The gate oxide film 7 of the MOS transistor is replaced with the oxide film 2
is removed to form about 800 Å.

次に、第5図に示すSi3N4膜8をCVD技術を用
いて、酸化膜2およびゲート酸化膜7上に約450
Å形成する。これにフオトエツチング技術により
コンタクトホール9を開け、第6図に示す電極配
線金属をスパツタおよび蒸着法により約1.0〜
1.1μm厚に形成し、フオトエツチング技術により
配線パターン10を形成する。
Next, using CVD technology, a Si 3 N 4 film 8 shown in FIG.
Å form. A contact hole 9 is made in this by photo-etching technique, and the electrode wiring metal shown in Fig. 6 is formed by sputtering and vapor deposition.
A wiring pattern 10 is formed using a photo-etching technique.

このとき、配線パターン10はゲート領域とで
きるかぎりの拡散抵抗領域が覆われるように作図
しておく。Hイオンを注入することによる拡散抵
抗の変化を防止するためである。また、P-ウエ
ル3およびP+チヤンネルストツパ領域4の拡散
抵抗の変化の防止として、配線パターン10の形
成後、フオトリソ技術によりレジストなどのイオ
ンインプラテーシヨンマスクを使用することもあ
る。
At this time, the wiring pattern 10 is drawn so as to cover the gate region and as much of the diffused resistance region as possible. This is to prevent changes in diffusion resistance due to implantation of H ions. Further, in order to prevent changes in the diffusion resistance of the P - well 3 and the P + channel stopper region 4, an ion implantation mask such as a resist may be used after the wiring pattern 10 is formed by photolithography.

次に、第7図に示すようにHイオン、たとえば
H+、H+ 2、H+ 3イオン11を注入する。注入条件
は70〜100Kev、4〜10×1014IONS/cm2とする。
Next, as shown in Figure 7, H ions, e.g.
H + , H + 2 and H + 3 ions 11 are implanted. The injection conditions are 70 to 100 Kev and 4 to 10×10 14 IONS/cm 2 .

次に、第8図に示すように、400℃以上でアニ
ールを行い、ウエハ表面に注入されたHイオン1
2をシリコン基板とゲート酸化膜の界面に作用さ
せる。このときのアニールの雰囲気は危険なH2
をさけ、不活性ガスのみとしてもよい。
Next, as shown in Figure 8, annealing is performed at 400°C or higher, and H ions 1
2 is applied to the interface between the silicon substrate and the gate oxide film. The annealing atmosphere at this time is dangerous H2
Avoid using only inert gas.

以上、NチヤンネルROMの実施例について述
べたが、もちろんこれ以外の半導体装置、たとえ
ばCMOSにおいても同様に適用できることは明
らかである。
Although the embodiment of the N-channel ROM has been described above, it is obvious that the present invention can be similarly applied to other semiconductor devices, such as CMOS.

以上説明したように、第1の実施例では
MNOS構造のROM半導体装置の製造工程におい
て、配線金属をパターン形成した後にHイオンを
ウエハ全体にイオン注入しアニールすることで、
Si3N4膜に覆われたROM領域のMOSトランジス
タのVT、gn値を向上させ、ウエナ全体の値を均
一にでき、電源電圧のマージンの向上と品質の向
上をはかることができる。
As explained above, in the first embodiment
In the manufacturing process of MNOS structure ROM semiconductor devices, H ions are implanted into the entire wafer and annealed after patterning the wiring metal.
It is possible to improve the V T and g n values of the MOS transistor in the ROM area covered with the Si 3 N 4 film, make the values uniform across the entire wafer, and improve the power supply voltage margin and quality.

上記第1の実施例は配線パターン10を形成後
にシリコン基板の表面に直接Hイオンを注入する
工程を説明したが、第9図に示すごとくN型シリ
コン基板1の表面に熱酸化膜2を形成したフオト
エツチング技術、イオン注入技術、熱拡散技術、
CVD技術を応用して、P-ウエル3、P+チヤンネ
ルストツパ領域4、N+ソース・ドレイン領域5、
P-拡散抵抗領域3a、P+拡散抵抗領域5a、ゲ
ート酸化膜7、Si3N4膜8、コンタクトホール9
を処理して、次に電極配線金属をスパツタおよび
蒸着法により約1μ形成し、フオトエツチング技
術を用いて配線パターン10を形成する。
In the first embodiment described above, the process of directly implanting H ions into the surface of the silicon substrate after forming the wiring pattern 10 was explained, but as shown in FIG. 9, a thermal oxide film 2 is formed on the surface of the N-type silicon substrate 1. photoetching technology, ion implantation technology, thermal diffusion technology,
By applying CVD technology, P - well 3, P + channel stopper region 4, N + source/drain region 5,
P - diffused resistance region 3a, P + diffused resistance region 5a, gate oxide film 7, Si 3 N 4 film 8, contact hole 9
Then, an electrode wiring metal is formed to a thickness of about 1 μm by sputtering and vapor deposition, and a wiring pattern 10 is formed by photoetching.

次に、第10図に示すように、P-ウエル3、
P+チヤンネルストツパ領域4の拡散抵抗の変化
の防止としてフオトレジストをコーテイングし、
さらにフオトエツチング技術を用いてROM上部
のフオトレジストを除去しイオンインプランテー
シヨンマスク10aを形成する。
Next, as shown in FIG. 10, P - well 3,
To prevent changes in the diffusion resistance of the P + channel stopper region 4, photoresist is coated.
Further, the photoresist on the upper part of the ROM is removed using a photoetching technique to form an ion implantation mask 10a.

次に、Hイオン11を70〜100Kev、4〜10×
1014IONS/cm2注入を行う。次に第11図に示すよ
うフオトレジストを除去し、400℃以上でH2を含
む雰囲気中でアニールを行う。
Next, H ion 11 is 70-100Kev, 4-10×
Perform 10-14 IONS/ cm2 injection. Next, as shown in FIG. 11, the photoresist is removed and annealing is performed at 400° C. or higher in an atmosphere containing H 2 .

以上のように、この発明の半導体装置の製造方
法によれば、半導体基板上にゲート酸化膜形成お
よびSi3N4膜を形成後、電極配線金属を形成して
所定の配線パターンを形成した後、Hイオンを注
入してHイオンを半導体基板とゲート酸化膜の界
面に作用するようにしたので、MNOS構造の集
積回路のROM部の特性向上と安定性をはかれる
利点がある。これにともない、マイコン時計メモ
リなどの大容量のROMを内蔵したMOS形集積回
路に広く利用することができる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after forming a gate oxide film and a Si 3 N 4 film on a semiconductor substrate, forming an electrode wiring metal and forming a predetermined wiring pattern, , H ions are implanted so that they act on the interface between the semiconductor substrate and the gate oxide film, which has the advantage of improving the characteristics and stability of the ROM section of the MNOS structure integrated circuit. As a result, it can be widely used in MOS integrated circuits with built-in large-capacity ROM, such as microcomputer clock memories.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第8図はこの発明の半導体装置の
製造方法の一実施例の工程断面図、第9図ないし
第11図はそれぞれこの発明の半導体装置の製造
方法の他の実施例の工程断面図である。 1…N型シリコン基板、2…熱酸化膜、3…
P-ウエル、3a…P-拡散抵抗領域、4…P+チヤ
ンネルストツパ領域、5…N+ソース・ドレイン
領域、5a…P+拡散抵抗領域、6…N+クロスア
ンダ拡散領域、7…ゲート酸化膜、8…Si3N4
膜、9…コンタクトホール、10…配線パター
ン、10a…イオンプラテーシヨンマスク、11
…Hイオン、12…Hイオン注入領域。
1 to 8 are process sectional views of one embodiment of the semiconductor device manufacturing method of the present invention, and FIGS. 9 to 11 are process sectional views of other embodiments of the semiconductor device manufacturing method of the present invention, respectively. It is a diagram. 1...N-type silicon substrate, 2...thermal oxide film, 3...
P - well, 3a...P - diffused resistance region, 4...P + channel stopper region, 5...N + source/drain region, 5a...P + diffused resistance region, 6...N + cross-under diffusion region, 7...gate Oxide film, 8...Si 3 N 4
Film, 9... Contact hole, 10... Wiring pattern, 10a... Ion plateation mask, 11
...H ion, 12...H ion implantation region.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体基板に形成したウエルにチヤンネルス
トツパ領域およびMOSトランジスタのソース・
ドレイン領域を形成した後にこのMOSトランジ
スタのゲート酸化膜を形成する工程と、このゲー
ト酸化膜上にSi3N4膜を形成する工程と、上記ゲ
ート酸化膜上に電極配線金属を形成してゲート領
域および拡散抵抗領域を可及的に覆うごとくに配
線パターンを形成する工程と、上記配線パターン
をマスクとしてHイオンを上記ゲート酸化膜と半
導体基板の界面近傍に注入する工程とよりなる半
導体装置の製造方法。
1 A channel stopper region and a source/MOS transistor region are formed in a well formed in a semiconductor substrate.
After forming the drain region, a step of forming a gate oxide film of this MOS transistor, a step of forming a Si 3 N 4 film on this gate oxide film, and a step of forming an electrode wiring metal on the gate oxide film to form a gate oxide film. and a step of injecting H ions into the vicinity of the interface between the gate oxide film and the semiconductor substrate using the wiring pattern as a mask. Production method.
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