JPH04213871A - 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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JPH04213871A
JPH04213871A JP2401429A JP40142990A JPH04213871A JP H04213871 A JPH04213871 A JP H04213871A JP 2401429 A JP2401429 A JP 2401429A JP 40142990 A JP40142990 A JP 40142990A JP H04213871 A JPH04213871 A JP H04213871A
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JP
Japan
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oxide film
substrate
film
polysilicon
silicon oxide
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Withdrawn
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JP2401429A
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English (en)
Inventor
Yasuo Sato
康夫 佐藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に、マスクを用いたイオン注入によりデータ
の書き込みを行うマスクROMの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造分野においては、高集
積化の要請に伴って1チップあたりの素子数の増加が図
られつつある。このような要請に応えて集積密度を上げ
ようとすると、例えばMOSメモリの場合メモリセルア
レイの面積は必然的に縮小化されることになり、半導体
装置を製造する工程で適宜用いられるマスクの位置合わ
せ精度がその高集積化に影響を与えるようになる。この
ような事情は、MOSメモリのうち、製造時にイオン注
入によりデータの書き込みを行うマスクROMの場合に
おいても例外ではない。
【0003】このタイプのマスクROMは、通常、次の
ような工程を経て製造される。まず、p型シリコン基板
上にエンハンスメント型のMOSトランジスタを多数形
成し、次にフォトレジストをそのシリコン基板上の全面
に塗布する。そして、リソグラフィ技術により、データ
をプログラムしたいトランジスタのチャネル部分のフォ
トレジストに窓を開けた後、n型不純物としてのリン又
はヒ素を高エネルギーで選択的にイオン注入し、その部
分のトランジスタをデプレッション型に変化させる。そ
の後、所定の配線及びパッシベーション等を施して工程
を終了する。
【0004】これらの工程のうち、イオン注入を行う工
程でのシリコン基板の平面図及び断面図が図12〜図1
4に示してある。図13及び図14はそれぞれ図12の
C−C線及びD−D線に沿う断面図であり、図中、20
はフィールド領域、21は活性領域、22はゲート電極
領域、23はソースドレイン領域、24はプログラム領
域、30はp型シリコン基板、31はフィールド酸化膜
、32はゲート酸化膜、33はポリシリコンゲート電極
、50はイオン注入用レジストマスクをそれぞれ示して
いる。なお、レジストマスク50に開けた窓51の大き
さは、この工程に至るまでのプロセス変動の最悪値及び
マスクの位置合わせ誤差を許容できる程度の大きさに設
定されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、レジストマ
スク50の窓51がこのような大きさに設定されている
と、図13及び図14に示す状態においてプログラムす
るための高エネルギーでのイオン注入が行われた場合、
本来選択的にイオンが打ち込まれるべきデプレッション
型となるトランジスタのチャネル部52(プログラム領
域24)のみならず、その周辺部分、特にフィールド酸
化膜31の下にまで不純物イオンが打ち込まれることに
なる。
【0006】このようにフィールド酸化膜31の下にま
でイオンが打ち込まれてしまうとすると、マスクの位置
合わせが許容範囲を越えて大きくチャネルの幅方向Wに
ずれてしまった場合(窓51a)には、必然的に隣接す
るトランジスタとの絶縁距離が不足することになるため
、隣接するトランジスタとの間に図12に二点鎖線で示
すような寄生チャネルPが形成され(ビット間リーク電
流の発生)、その結果、本来エンハンスメント型である
はずの隣接トランジスタまでデプレッション化してしま
う虞がある。このような不具合は、従来の工程のままメ
モリセルアレイの面積を縮小化していくにつれてより顕
著に現れる。
【0007】このような問題を解消する単純な手法とし
ては、プロセス変動やマスク合わせ誤差の精度向上が考
えられるが、実際の製造工程で満足な歩留まりを得なが
らの高集積化にはあまり効率的な手法であるとは言えな
い。
【0008】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、マスク合わせずれによる寄
生チャネルの発生を防止しつつプログラムのためのイオ
ン注入を行うことができ、ひいては半導体装置の集積度
をさらに向上させることが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。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、第1伝導型半導体基板上に素子分離絶縁膜
及びゲート絶縁膜を形成する工程と、前記基板上にゲー
ト電極を形成する工程と、前記基板内部に第2伝導型不
純物拡散層を形成する工程と、前記基板上の全面にシリ
コン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜の一
部を除去して前記ゲート電極の上面を露出させる工程と
、前記ゲート電極の露出部分の上にポリシリコンを成長
させる工程と、前記基板に第2伝導型不純物のイオン注
入を行う工程とを有することを特徴とするものである

0010】
【作用】このような製造工程によれば、プログラム領域
への第2伝導型不純物のイオン注入時、素子分離絶縁膜
の上には、シリコン酸化膜とゲート電極の上にさらにポ
リシリコンを成長させて得た厚いポリシリコン層とのい
ずれか一方が形成されている。このため、イオンの打ち
込みを、プログラム領域に位置するシリコン酸化膜、ゲ
ート電極及びゲート絶縁膜からなる多層膜は透過するが
素子分離絶縁膜部分の多層膜は透過しないようなエネル
ギー帯で行えば、マスクの位置合わせ誤差があっても素
子分離絶縁膜の下の基板内部にイオンが打ち込まれるこ
とはなくなる。従って、トランジスタのビット間距離を
短かくしても隣合う活性領域間に寄生チャネルが形成さ
れることがなくなり、半導体装置の集積度をさらに向上
させることができるようになる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は、本発明の一実施例に係る半導体
装置の製造方法により製造されるマスクROMのセルの
平面図、図2〜図6は、図1のA−A線に沿う工程別断
面図、図7〜図11は、図1のB−B線に沿う工程別断
面図である。なお、図12〜図14と同一符号は同じも
のを示している。
【0012】まず、図1中、20は膜厚500〜100
0nm程度のフィールド酸化膜で構成されたフィールド
領域、21は膜厚10〜40nm程度のゲート酸化膜で
構成された活性領域、22は膜厚200〜700nm程
度のポリシリコン膜で構成されたゲート電極領域、23
はリン又はヒ素のn型不純物の拡散層で構成されたソー
スドレイン領域、24はデータ書き込みのためにデプレ
ッション化すべきトランジスタのチャネル部があるプロ
グラム領域をそれぞれ示している。
【0013】次に、このマスクROMの製造プロセスに
ついて、図2〜図6及び図7〜11を参照して説明する
【0014】まず、第1伝導型半導体基板たるp型シリ
コン基板30上のフィールド領域20に、いわゆるLO
COS酸化法により素子分離用のフィールド酸化膜(S
iO2 )31を素子分離絶縁膜として500〜100
0nm厚で選択的に形成し、次いで、シリコン基板30
上の活性領域21に、ゲート絶縁膜として絶縁用の薄い
ゲート酸化膜(SiO2 )32をウェットO2 酸化
法により10〜40nm厚で選択的に形成した後、ゲー
ト電極領域22に、ゲート電極となる200〜700n
m厚のポリシリコン膜33をCVD法、リソグラフィ、
エッチングという一連の処理プロセスにより選択的に形
成する(以上、図2及び図7参照)。
【0015】次いで、図示しないが、シリコン基板30
内部のソースドレイン領域23に、第2伝導型不純物と
してn型不純物たるリン又はヒ素をポリシリコン膜33
をマスクとして熱拡散又はイオン注入により選択的に導
入し、ソースドレイン拡散層を形成する。
【0016】その後、基板全面にシリコン酸化膜(Si
O2 )34をCVD法により300〜1000nm程
度の厚さで形成する(以上、図3及び図8参照)。
【0017】次いで、エッチバック法を用いて、フィー
ルド領域20つまりフィールド酸化膜31部分のポリシ
リコン膜33a(以下、フィールドポリシリコン膜と呼
ぶ。)の上面だけが露出するまでシリコン酸化膜34を
エッチング除去する。具体的には、シリコン酸化膜34
上に図示しないレジストを塗布して平坦な表面とした後
、ドライエッチングにより、シリコン酸化膜34とレジ
ストに対するエッチング速度が同じになるような条件で
、平坦化されたレジストとシリコン酸化膜34の一部と
をフィールドポリシリコン膜33aの上面が露出するま
で同時にエッチングする。これにより、基板表面は、ポ
リシリコン膜33のうちフィールド部分33aだけが露
出した状態で残存シリコン酸化膜34と共に平坦化され
る(以上、図4及び図9参照)。
【0018】その後、フィールドポリシリコン膜33a
上にだけ選択的にポリシリコン35(以下、選択ポリシ
リコン膜と呼ぶ。)を200〜700nm程度成長させ
る。これにより、前工程で形成されたポリシリコン膜3
3と合わせてフィールド酸化膜31上のポリシリコン層
36(以下、フィールドポリシリコン層と呼ぶ。)は、
当初のフィールドポリシリコン膜33aと追加成長分の
選択ポリシリコン膜35とからなり、その膜厚は400
〜1400nmと従来に比べかなり厚くなる(以上、図
5及び図10参照)。
【0019】そして、基板全面にフォトレジストを塗布
した後、リソグラフィ技術により、プログラム領域24
つまりデータ書き込みのためにデプレッション状態にす
べきトランジスタのチャネル領域37の部分のレジスト
に窓38を開けてプログラムするためのイオン注入用の
レジストマスク39を形成し、これをマスクとして、デ
プレッション型トランジスタ形成用のn型不純物、例え
ばリン40を選択的にイオン注入し、その部分のトラン
ジスタをデプレッション化する。なお、レジストマスク
39に開けた窓38の大きさは、前述のように、プロセ
ス変動の最悪値とマスク合わせ誤差を許容できるよう、
プログラム領域24より大きめに設定されている(以上
、図6及び図11参照)。
【0020】その際、イオンの加速エネルギーは、プロ
グラム領域24上に位置するシリコン酸化膜34、ポリ
シリコン膜33及びゲート酸化膜32からなる多層膜は
透過してシリコン基板30内に達しうるが、レジスト部
分の多層膜や、フィールドポリシリコン層36とフィー
ルド酸化膜31からなる多層膜やシリコン酸化膜34と
フィールド酸化膜31からなる多層膜は透過しないよう
なエネルギー帯、例えば100〜300keVに設定す
る。このイオン注入条件によれば、プログラム領域24
にはイオンが打ち込まれるが、その周辺のフィールド酸
化膜31の下にはイオンが打ち込まれないことになる。
【0021】そのため、レジストに開けた窓41が図1
に示すようにチャネルの幅方向Wに大きくずれたとして
も、フィールド酸化膜31の下にはイオンが導入されな
いので、隣接する活性領域21、21間の寄生チャネル
Pの形成がなくなり、ビット間のリーク電流の発生が防
止されることになる。
【0022】その後、図示しないが、所定のビット線等
の配線及びパッシベーションなどを施して工程を終了す
る。
【0023】以上、本実施例によれば、フィールド酸化
膜31上に厚いフィールドポリシリコン層36ないしシ
リコン酸化膜34を形成し、この部分にデプレッション
トランジスタ形成用の不純物イオンが導入されないよう
にしたので、マスク合わせ誤差(特にチャネルの幅方向
Wの誤差)による寄生チャネルPの形成がなくなる。従
って、プロセス変動の最悪値を勘案した場合に寄生チャ
ネルPが形成される限界近くまでトランジスタのビット
間距離を狭めることができ、結果としてメモリの集積度
をさらに向上させることができるようになる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、本発
明の製造方法によれば、プログラム領域に対しその幅方
向にマスク合わせ誤差があっても隣合う活性領域間での
寄生チャネルの発生が防止され得るから、半導体装置の
集積度をさらに向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る半導体記憶装置の製造
方法により製造されるマスクROMのセルの平面図であ
る。
【図2】図1のA−A線に沿う工程断面図である。
【図3】図1のA−A線に沿う工程断面図である。
【図4】図1のA−A線に沿う工程断面図である。
【図5】図1のA−A線に沿う工程断面図である。
【図6】図1のA−A線に沿う工程断面図である。
【図7】図1のB−B線に沿う工程断面図である。
【図8】図1のB−B線に沿う工程断面図である。
【図9】図1のB−B線に沿う工程断面図である。
【図10】図1のB−B線に沿う工程断面図である。
【図11】図1のB−B線に沿う工程断面図である。
【図12】従来技術の説明に供するためのイオン注入工
程でのセルの平面図である。
【図13】図12のC−C線に沿う工程断面図である。
【図14】図12のD−D線に沿う工程断面図である。
【符号の説明】
20…フィールド領域 21…活性領域 22…ゲート電極領域 23…ソースドレイン領域 24…プログラム領域 30…p型シリコン基板(第1伝導型半導体基板)31
…フィールド酸化膜(素子分離絶縁膜)32…ゲート酸
化膜(ゲート絶縁膜) 33…ポリシリコン膜(ゲート電極) 34…シリコン酸化膜 35…ポリシリコン 38…窓 39…レジストマスク 40…イオン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1伝導型半導体基板上に素子分離絶縁膜
    及びゲート絶縁膜を形成する工程と、前記基板上にゲー
    ト電極を形成する工程と、前記基板内部に第2伝導型不
    純物拡散層を形成する工程と、前記基板上の全面にシリ
    コン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜の一
    部を除去して前記ゲート電極の上面を露出させる工程と
    、前記ゲート電極の露出部分の上にポリシリコンを成長
    させる工程と、前記基板に第2伝導型不純物のイオン注
    入を行う工程と、を有することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
JP2401429A 1990-12-11 1990-12-11 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH04213871A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6204540B1 (en) 1998-06-16 2001-03-20 Nec Corporation Memory cell structure of a mask programmable read only memory with ion-implantation stopper films

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6204540B1 (en) 1998-06-16 2001-03-20 Nec Corporation Memory cell structure of a mask programmable read only memory with ion-implantation stopper films

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Effective date: 19980312