JPH0258266A - 半導体メモリ装置の製造方法 - Google Patents

半導体メモリ装置の製造方法

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JPH0258266A
JPH0258266A JP63208582A JP20858288A JPH0258266A JP H0258266 A JPH0258266 A JP H0258266A JP 63208582 A JP63208582 A JP 63208582A JP 20858288 A JP20858288 A JP 20858288A JP H0258266 A JPH0258266 A JP H0258266A
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polycrystalline
film
high resistance
passivation film
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JP63208582A
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Masataka Shingu
新宮 正孝
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Sony Corp
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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〕 本発明は、半導体メモリ装置の製造方法に関し、特に、
高抵抗負荷型の半導体メモリ装置の製造に適用して有効
なものである。
〔発明の概要〕
本発明は、一対のドライバトランジスタ及び高抵抗半導
体層により構成されたフリップフロップ回路と、一対の
スイッチングトランジスタとによりメモリセルが構成さ
れた半導体メモリ装置の製造方法において、パッシベー
ション膜を形成した後、上記高抵抗半導体層の抵抗値を
測定し、その結果に応じて上記高抵抗半導体層に上記パ
ッシベーション膜を介して不純物をイオン注入すること
により上記高抵抗半導体層の抵抗値を制御するようにし
ている。これによって、半導体メモリ装置の歩留まりの
向上を図ることができる。
〔従来の技術〕
近年、MOSスタティックRAM (Randon+ 
Access Me+wory)においては、高抵抗多
結晶シリコン(Si)負荷型スタティックRAMが主流
となっている。第5図に示すように、この高抵抗多結晶
St負荷型スタティックRAMのメモリセルは、高抵抗
多結晶Si抵抗R,及びドライバトランジスタT1から
成るインバータと高抵抗多結晶Si抵抗R2及びドライ
バトランジスタT2から成るインバータとの2個のイン
バータの一方の出力を他方の入力に接続したフリップフ
ロップ回路と、セル外とのデータのやりとりのためのス
イッチングトランジスタ(アクセストランジスタ)T3
 、Ta とから成る。符号WLはワード線、符号DL
、ff工はデータ線を示す、VCCは電源を表す。
この高抵抗多結晶5ij(薄型スタティックRAMの低
消費電力化を図るためには、周辺回路のCMO3化やメ
モリセルの消費電流の低減が必要である。このメモリセ
ルの消費電流は主として上述の高抵抗多結晶Si抵抗R
,、R,の抵抗値で決定されることから、メモリセルの
消費電流を低減するためにはこの抵抗値をできるだけ高
くするのがよい。しかし、この抵抗値を高くしすぎると
、メモリセル内のリーク電流との兼ね合いでデータ保持
が不可能となり、結果としてスタティックRAMの歩留
まりの低下を招くことになる。従って、高抵抗多結晶S
i抵抗R,、Rzの抵抗値は微妙な制御が必要である。
ところで、従来、これらの高抵抗多結晶St低抵抗+、
Rzの形成は、二層目の多結晶Si膜を形成し、この多
結晶Si膜のうち後に高抵抗多結晶Si抵抗Rr 、R
zとなる部分を除いた部分に不純物をドープした後、こ
れをパターンニングすることに行っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、本発明者の検討によれば、上述の従来のスタテ
ィックRAMの製造方法は、高抵抗多結晶Si抵抗R,
,R,を構成する多結晶Si膜の結晶粒径や眉間絶縁膜
に存在する電荷の制御が不十分であること、この多結晶
Si膜の膜厚やパターン幅のばらつきがあること等の原
因により、スタティックRAM完成後の高抵抗多結晶S
i抵抗R,、R2の抵抗値がばらついてしまう。この結
果、スタティックRAMの歩留まりが低かった。さらに
、半導体基板中の結晶欠陥等に起因するリーク電流値も
製造ロフトによって異なるのが通常であるから、このリ
ーク電流値のレベルに合わせて高抵抗多結晶Si抵抗R
,、R,の抵抗値を制御することができれば、より一層
の歩留まり向上を期待することができる。
従って本発明の目的は、半導体メモリ装置の歩留まりの
向上を図ることができる半導体メモリ装置の製造方法を
提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため、本発明は、一対のドライバト
ランジスタ(T+ 、Tz )及び高抵抗半導体層(R
1、R1)により構成されたフリップフロップ回路と、
一対のスイッチングトランジスタ(’rs 、Ta )
とによりメモリセルが構成された半導体メモリ装置の製
造方法において、パッシベーシヨン膜(16)を形成し
た後、高抵抗半導体層(R,、R1)の抵抗値を測定し
、その結果に応じて高抵抗半導体層(R,、R,)にパ
ッシベーシヨン膜(16)を介して不純物をイオン注入
することにより高抵抗半導体N CR,、RZ )の抵
抗値を制御するようにしている。
〔作用〕
上記した手段によれば、パッシベーション膜(16)が
形成されて半導体メモリ装置が一応完成された後に高抵
抗半導体層(Rt 、Rz )の抵抗値を制御すること
ができるので、このパッシベーション膜(16)が形成
された段階で高抵抗半導体層(R,、R,)の抵抗値が
目標値と異なっていても、最終的にこの抵抗値を目標値
に設定することができる。これによって、この高抵抗半
導体層(Rt 、Rt )の抵抗値が目標値から外れる
ことによる不良を救済することができ、従ってその分だ
け半導体メモリ装置の歩留まりの向上を図ることができ
る。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。この実施例は、高抵抗多結晶Si負荷型スタテ
ィックRAMの製造に本発明を通用した実施例である。
説明の便宜上、まず完成状態における高抵抗多結晶Si
負荷型スタティックRAMの構造について説明する。
第1図Aは本発明の一実施例による高抵抗多結晶Si負
荷型スタティックRAMの平面構造を示し、第1図Bは
第1図AのB −B &?tに沿っての断面図を示す、
この高抵抗多結晶Si負荷型スタティックRAMのメモ
リセルの等価回路は第5図に示す通りである。
第1図A及び第1図Bに示すように、本実施例による高
抵抗多結晶Si負荷型スタティックRAMにおいては、
例えばp型Si基板のような半導体基板1の表面に例え
ば5iOz膜のようなフィールド絶縁膜2が選択的に形
成され、これによって素子間分離が行われている。この
フィールド絶縁膜2で囲まれた活性領域の表面には例え
ばSho□膜のようなゲート絶縁膜3が形成され、この
ゲート絶縁膜3及び上記フィールド絶縁膜2の上にワー
ド線WL及びゲート電極c、 、G!が形成されている
。これらのワード1QWL及びゲート電極G1、G2は
、例えばリン(P)やヒ素(As)のようなn型不純物
をドープした一層目の゛多結晶Si膜、またはこの多結
晶Si膜の上に高融点金属シリサイド膜を重ねたポリサ
イド膜により構成される。
一方、上記フィールド絶縁膜2で囲まれた活性領域中に
は、例えばn・型のソース領域4〜7及びドレイン領域
8〜11が形成されている。このうち、ソース領域4及
びドレイン領域8は上記ゲート電極G1に対して自己整
合的に形成され、ソース領域5及びドレイン領域9は上
記ゲート電極G!に対して自己整合的に形成されている
。また、ソース領域6.7及びドレイン領域10.11
は上記ワード$iWLに対して自己整合的に形成されて
いる。なお、上記ソース領域6及びドレイン領域8は一
体的に形成されている。上記ゲート電極Gl、ソース領
域4及びドレイン領域8により構成されるnチャネルM
ISFETによりドライバトランジスタT1が構成され
ている。同様に、上記ゲート19極G2、ソース領域5
及びドレイン領域9により構成されるnチャネルMIS
FETによりドライバトランジスタTtが構成され、上
記ワード線WL、ソース領域6及びドレイン領域10に
より構成されるnチャネルMISFETによリスインチ
ングトランジスタT、が構成され、上記ワード線WL、
ソース領域7及びドレイン領域11により構成されるn
チャネルMISFETによりスイッチングトランジスタ
T4が構成されている。
符号Cl−C5は上記ゲート絶縁膜3に形成されたコン
タクトホールを示し、いわゆるベリドコンタクト(Bu
ried Contact)用のものである。上記ゲー
ト電極G1の一端はこのコンタクトホールCIを通じて
上記ドレイン領域9にコンタクトしており、他端はコン
タクトホールC2を通じて上記ソース領域7にコンタク
トしている。また、上記ゲート電極G!はコンタクトホ
ールC5を通じて上記ソース領域6にコンタクトしてい
る。符号12は、例えばPやAsのようなn型不純物を
ドープした一層目の多結晶Si膜またはポリサイド膜か
ら成る接地線(ソース線)を示す。この接地線12は上
記コンタクトホールC4を通じて上記ソース領域4にコ
ンタクトしているとともに、上記コンタクトホールC1
を通じて上記ソース領域5にコンタクトしている。
符号13は例えばSiO□膜のような眉間絶縁膜を示す
。この眉間絶縁膜13にはコンタクトホールCh、Cq
が形成されている。また、この眉間絶縁膜13の上には
電源電圧VCC供給用の配線14が形成されており、こ
の配線14は上記コンタクトホールC6を通じて上記ソ
ース領域6に、また上記コンタクトホールC1を通じて
上記ソース領域7にコンタクトしている。この配線14
の途中には高抵抗多結晶St低抵抗+、Rzが形成され
ている。これらの配tlIA14及び高抵抗多結晶St
低抵抗+、Rzは例えば二層目の多結晶Si膜により形
成されている。この配線14を構成する多結晶Si膜に
は例えばリン(P)のようなn型不純物が高濃度にドー
プされており、一方、高抵抗多結晶St低抵抗、 、R
zを構成する多結晶Si膜はノンドープである。
符号15は例えば5iO1膜のような二層目の眉間絶縁
膜を示す、この眉間絶縁MI5の上には、例えばアルミ
ニウム(AI)から成るデータ線DL、■が形成されて
いる。第1図Aから明らかなように、本実施例において
は、これらのデータ線DL、DLは高抵抗多結晶Si抵
抗R,、R,と実質的に重なっていない。符号Cm、C
qは上記層間絶縁膜15.13及びゲート絶縁膜3に形
成されたコンタクトホールを示す。上記データ線DLは
このコンタクトホールC6を通じて上記ドレイン領域1
0にコンタクトしており、また上記データ線■工はこの
コンタクトホールC5を通じて上記ドレイン領域11に
コンタクトしている。符号16はバッジベージ式ン膜を
示す、このパッシベーシヨン膜16は、SiN膜やSi
O!膜、またはこれらを重ねた多層膜から成る。
次に、本実施例による高抵抗多結晶Si負荷型スタティ
ックRAMの製造方法について説明する。
第1図A及び第1図Bに示すように、まず半導体基板I
の表面を選択的に熱酸化してフィールド絶縁膜2を形成
した後、このフィールド絶縁膜2で囲まれた活性領域の
表面を熱酸化してゲート絶縁膜3を形成する。次に、こ
のゲート絶縁膜3及びフィールド絶縁膜2の所定部分を
エツチング除去してコンタクトホールC9〜C2を形成
する。
次に、例えばCVD法により全面に多結晶St膜を形成
した後、この多結晶Si膜の全面に例えばPやAsのよ
うなn型不純物をイオン注入や拡散により高濃度にドー
プして低抵抗化する。この後、この多結晶Si膜をエツ
チングによりパターンニングしてゲート電極G、、G、
、ワード線WL及び接地線12を形成する。なお、これ
らのゲート電極G、 、G、 、ワード線WL及び接地
線12をポリサイド膜により構成する場合には、上述の
多結晶Si膜の上に高融点金属シリサイド膜を形成した
後にパターンニングを行う。
次に、これらのゲート電極G+ 、Gz及びワード線W
Lをマスクとして、フィールド絶縁膜2で囲まれた活性
領域中に例えばAsのようなn型不純物をイオン注入す
ることによりソース領域4〜7及びドレイン領域8〜1
1を形成する。
次に、例えばCVD法により眉間絶縁膜13を全面に形
成した後、この眉間絶縁膜13の所定部分をエツチング
除去してコンタクトホールC8、C7を形成する。次に
、例えばCVD法により全面に二層目の多結晶St膜を
形成した後、この多結晶Si膜のうちの後に高抵抗多結
晶Si抵抗R,、R2となる部分の表面を例えば5if
t膜やレジストで覆い、これをマスクとしてこの多結晶
Si膜に例えばPやAsのようなn型不純物をイオン注
入等により高濃度にドープする。この後、この多結晶S
i膜をエツチングによりパターンニングして配線14及
びこの配線14に接続された高抵抗多結晶Si抵抗Rs
、R□を形成する0次に、例えばCVD法により層間絶
縁膜15を全面に形成した後、この層間絶縁膜15、層
間絶縁膜13及びゲート絶縁膜3の所定部分をエツチン
グ除去してコンタクトホールCm、Cwを形成する6次
に、例えば蒸着法やスパッタ法により全面に例えばA1
膜を形成し、このA1膜をエツチングによりパターンニ
ングしてデータ線DL、D王を形成する。この後、例え
ばCVD法により全面にパッシベーシヨン膜16を形成
する。
以上で目的とする高抵抗多結晶Si負荷型スタティック
RAMが一応完成されるが、本実施例においては、この
段階で高抵抗多結晶Si抵抗R,、R2の抵抗値を測定
する。この場合、スタティックRAMの所定部分にあら
かじめ用意された抵抗値測定用のモニターパターンを用
いて抵抗値を直接測定しても良いし、スタンバイ電流(
待機時消費電流)の測定により抵抗値を間接的に測定し
ても良い。なお、データ保持特性等の測定を併用すると
なお良い。いずれにしても、このようにして高抵抗多結
晶St低抵抗+ 、Rzの抵抗値を測定する。
その測定結果が目標とする範囲内の値であれば問題ない
が、測定結果が目標とする範囲内の値でない場合には、
次のようにして抵抗値の補正を行う。
まず、第1図Bに示すように、高抵抗多結晶St抵抗R
,,R,に対応する部分が開口した所定形状のレジスト
パターン17をリソグラフィーによりパッシベーション
膜16の上に!成した後、このレジストパターン17を
マスクとして、パッシベーション膜16及び層間絶縁膜
15を透過するエネルギーで不純物のイオン注入を行う
。これによって、パッシベーション膜16及び層間絶縁
膜15を介して高抵抗多結晶Si抵抗R,、R,に不純
物がドープされる。次に、レジストパターン17を除去
した後、例えばランプアニールを行うことによりこの注
入不純物を電気的に活性化する。
なお、このアニールは必ずしも行う必要はない。
上述のイオン注入で用いる不純物の種類及びそのドーズ
量は、・高抵抗多結晶Si抵抗R,、R,の抵抗値の測
定結果に応じて次のようにして決められる。
第2図は、高抵抗多結晶Si抵抗R,,R,を構成する
多結晶Si膜中にドープされる不純物がホウ素(B)で
ある場合のB111度と高抵抗多結晶St低抵抗、 、
R,の抵抗値との関係を示す。また、第3図は、高抵抗
多結晶St低抵抗1.R1を構成する多結晶Si膜中に
ドープされる不純物がAsである場合のAs濃度と高抵
抗多結晶Si抵抗R,、R,の抵抗値との関係を示す、
なお、第3図及び第4図に示すデータは、高抵抗多結晶
St低抵抗+、Rtを構成する多結晶Si膜が膜厚20
00人、幅1μm、長さ4μmである場合のデータであ
る。第2図かられかるように、B1度が増えるに従って
高抵抗多結晶Si抵抗R,,R,の抵抗値は単調に減少
する。また、第3図かられかるように、不純物としてA
sを用いた場合には、高抵抗多結晶Si抵抗R+、Rz
の抵抗値はAs濃度が約2 X I Q ”C11−”
で極大値をとる。以上は不純物としてB及びAsを用い
た場合であるが、この不純物としてはPを用いることも
できる。第4図は、高抵抗多結晶St低抵抗、 、R,
を構成する多結晶Si膜にPをエネルギー25keVで
イオン注入した場合におけるPのドーズ量と高抵抗多結
晶Si抵抗R+、Rzの抵抗値との関係を示す。第4図
かられかるように、Pのドーズ量、従って高抵抗多結晶
Si抵抗R,、R2を構成する多結晶Si膜中のPfi
度が増えるとともにこれらの高抵抗多結晶Si抵抗R,
、R,の抵抗値は単調に増加する。なお、第4図に示す
データは、高抵抗多結晶Si抵抗R,,R,を構成する
多結晶Si膜が上述と同様に幅1μm、長さ4μmであ
る場合のデータである。
以上より、高抵抗多結晶Si抵抗R,、R,に不純物を
ドープすることによりその抵抗値の制御が可能であるこ
とがわかるので、これらの第2図〜第4図に示すデータ
に基づいて、高抵抗多結晶Si抵抗R,、R,の抵抗値
を補正するために行うイオン注入の不純物及びドーズ量
を決める。例えば、高抵抗多結晶St低抵抗、 、R,
の抵抗値の測定結果が目標値よりも高い場合には、この
抵抗値を下げる効果のある不純物、すなわちBを不純物
として用いる。そのドーズ量は、高抵抗多結晶Si抵抗
RI、R1の抵抗値の測定結果と目標値との差を補正す
るために必要な不純物量を第3図から計算により求める
ことにより決めることができる。また、高抵抗多結晶S
i抵抗R,、R,の抵抗値の測定結果が目標値よりも低
い場合には、この抵抗値を上げる効果のある不純物、す
なわち例えばPを不純物として用い、そのドーズ量は上
述と同様にして決める。
このようにして、パッシベーション膜16が形成されて
スタティックRAMが一応完成された段階で高抵抗多結
晶Si抵抗R+、Rzの抵抗値が目標値から外れていて
も、その後に行う不純物のイオン注入により高抵抗多結
晶S+低抵抗、、R,の抵抗値を目標値に設定すること
ができる。これによって、高抵抗多結晶Si抵抗R,,
R,の抵抗値が目標値から外れることによる不良を救済
することができるので、その分だけスタティックRAM
の歩留まりの向上を図ることができる。また、このよう
にスタティックRAMが一応完成された後に高抵抗多結
晶Si抵抗R,,R,の抵抗値の制御を行うことができ
るので、半導体基板1中の結晶欠陥等に起因するリーク
電流値のレベルに合わせて高抵抗多結晶Si抵抗R1、
R1の抵抗値を制j211することができる。これによ
って、より一層の歩留まりの向上を図ることができる。
さらにまた、同様な理由により、製造プロセスにおける
各種の条件の制御を緩やかにすることができるので、ス
タティックRAMの製造が容易となる。
以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本発
明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施例においては、レジストパターン1
7をマスクとして不純物をイオン注入しているが、この
レジストパターン17を形成せず、全面に不純物をイオ
ン注入することにより高抵抗多結晶Si抵抗R,,R,
に不純物をドープし、これによってこれらの高抵抗多結
晶Si抵抗R+、R2の抵抗値を制御することも可能で
ある。また、上述の実施例においては、本発明を高抵抗
多結晶Si負荷型スタティックRAMの製造に適用した
場合について説明したが、本発明は、高抵抗多結晶Si
負荷型スタティックRAM以外の半導体メモリ装置の製
造に適用することも可能である。
〔発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、パッシベーション
膜を形成した後、高抵抗半導体層の抵抗値を測定し、そ
の結果に応じて上記高抵抗半導体層に上記パッシベーシ
ョン膜を介して不純物をイオン注入することにより上記
高抵抗半導体層の抵抗値を制御するようにしているので
、半導体メモリ装置が一応完成された後に高抵抗半導体
層の抵抗値を制御することができ、これによって半導体
メモリ装置の歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図Aは本発明の一実施例による高抵抗多結晶Si負
荷型スタティックRAMを示す平面図、第1図Bは第1
図AのB−B線に沿っての断面図、第2図は高抵抗多結
晶Si抵抗を構成する多結晶Si膜中にドープされる不
純物がBである場合の84度と高抵抗多結晶Si抵抗の
抵抗値との関係を示すグラフ、第3図は高抵抗多結晶S
t低抵抗構成する多結晶Si膜中にドープされる不純物
がAsである場合のAs濃度と高抵抗多結晶Si抵抗の
抵抗値との関係を示すグラフ、第4図は高抵抗多結晶S
t低抵抗構成する多結晶Si膜にPをエネルギー25k
eVでイオン注入した場合におけるPのドーズ量と高抵
抗多結晶Si抵抗の抵抗値との関係を示すグラフ、第5
図は高抵抗多結晶Si負荷型スタティックRAMのメモ
リセルの等価回路を示す回路図である。 図面における主要な符号の説明 に半導体基板、 2:フィールド絶縁膜、 4〜7:ソ
ース領域、  8〜11ニドレイン領域、13.15:
眉間絶縁膜、  16:バンシベーシヨンF!、17:
レジストパターン、 WL:ワード線、 G、、Gt 
 :ゲート電極、 DL、汀r::データ線、 T、 
、T、:ドライバトランジスタ、 T、、T、ニスイツ
チングトランジスタ、C8〜C9:コンタクトホール。 代理人   弁理士 杉 浦 正 知

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一対のドライバトランジスタ及び高抵抗半導体層により
    構成されたフリップフロップ回路と、一対のスイッチン
    グトランジスタとによりメモリセルが構成された半導体
    メモリ装置の製造方法において、 パッシベーション膜を形成した後、上記高抵抗半導体層
    の抵抗値を測定し、その結果に応じて上記高抵抗半導体
    層に上記パッシベーション膜を介して不純物をイオン注
    入することにより上記高抵抗半導体層の抵抗値を制御す
    るようにしたことを特徴とする半導体メモリ装置の製造
    方法。
JP63208582A 1988-08-23 1988-08-23 半導体メモリ装置の製造方法 Pending JPH0258266A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04299566A (ja) * 1990-11-28 1992-10-22 Hyundai Electron Ind Co Ltd 高抵抗用多結晶シリコンの抵抗値維持方法
US5334541A (en) * 1991-05-16 1994-08-02 At&T Bell Laboratories Method of fabricating an integrated circuit with lines of critical width extending in the astigmatically preferred direction of the lithographic tool

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