JPH0494570A

JPH0494570A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0494570A
Application number: JP2212513A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Aoki; 仁志青木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-08-11
Filing date: 1990-08-11
Publication date: 1992-03-26
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JP2650775B2

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】（イ）産業上の利用分野この発明は半導体装置の製造方法に関する。さらに詳し
くは、マスクＲＯルｆの製造方法に関する。

（ロ）従来の技術従来から、各々のＭＯ５Ｉ−ランノスタのチャンネル領
域の一端側と他端側にお；する不純物濃度か各々独立に
制御され几２ビット情報記憶型マスクＲＯＭ用メモリセ
ルが知られており、その−例としてＤ　Ｓ　Ａ　（Ｄｉ
ｆｆｕｓｉｏｎ　５ｅｌｆ　Ａｌｉｇｎｅｄ）構造を用
いたものがある。

このメモリセルは、（イ）半導体基板上にソース・ドレ
イン拡散用マスク（ゲート電極ら利用できる）を形成し
、基板と異なる導電型の不純物拡散を行って、ソース・
トレイン領域を作る工程、（［＋）次にソース・ドレイ
ン拡散用マスクを残したまま、情報書き込み用マスクパ
ターンを形成し、基板と同じ導電型の不純物をイオン注
入して後の熱処理を通ることにより、ソース・ドレイン
部から張り出した形の高濃度部をチャンネル端部に形成
する工程を通じて製造され、これらの工程によってチャ
ンネル部の表面濃度を非対称にしＭｏＳトランジスタの
導電特性に方向性を持たせたものである。

すなわち、ソース側のみに高濃度チャンネル部かめる場
合、しきい値はその表面濃度に応じて高くなるが、高濃
度領域かドレイン側にある場合は高濃度領域か空乏層内
にほとんと含まれてしまいチャンネル領域の表面ａ変は
ほとんど変わらないため、ｖｔｈは低いままとなる。

これによって■左右のソース・トレイン領域の左右いず
れにも高濃度領域がない、■左側のみにある、■右側の
みにある、■左右両側にある、の４種類のメモリセルト
ランジスタが構成でき、ソース・ドレイン部は読み出す
方向によってソースとしてもトレインとしても用いるこ
とができる。

従って、２方向から読み出すことにより、■とちらの方
向に対してもＯＮとなる状態、■（高濃度領域のある）
左側を、ソースとして用いることによりＯＦＦとなり、
ドレインとして用いることによりＯＮとなる状態、■Ｃ
高濃度領域のある）右側をトレインとして用いることに
よりＯＮとなり、ソースとして用いることによりＯＦＦ
となる状態、■左右どちらにも高濃度領域がありどちら
の方向で読み出す場合らＯＦＦとなる状態、の４つの状
態を適宜設定することかできる。すなわち、１つのメモ
リセルトランジスタで２ビットの情報（００−Ｏｌ−１
０−１１）を記憶でき、それにより、マスクＲＯ’ｖ１
のさらなる高集積化を図ろうとするものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題かかる方法で得られた２ビット情報記憶型の各メモリセ
ルトランジスタで記憶データのセンスを確実に行うｆコ
めには、片側に高ａ度領域かある場合のトランジスタの
順方向と逆方向導電特性差が十分大きくなる必要がある
。

すなわち、ソース側に高濃度領域がめる場合、トランジ
スタのしきい値電圧が十分高くなるだけの高濃度が必要
であり、逆に高濃度領域側をドレインとした場合、高濃
度領域が空乏層中に十分歯まれ、しきい値に影響を与え
ないことが必要である。これらは相反する現象でありい
ずれをも満足する状態とするためには高濃度領域の延び
量が非常に精密に制御されかつ、濃度分布が急峻である
ことか必要である。

しかしながら、従来の方法においては、前述のごとく、
情報書き込み不純物のチャンネル領域端部への導入が、
熱処理による横方向への拡散によって行われているため
、その濃度分布が緩やかで急峻性に欠くものであった。

その結果、記憶データの読み出し特性が不充分となり、
この問題が２ビット情報記憶型のマスクＲＯＭにおける
一つの障害となっていた。

この発明は、かかる問題を解消すべくなされたものであ
り、チャンネル領域の両端への不純物濃度の制御を高い
急峻性でかつ正確に行なうことかでき、それにより読み
出し特性に優れたマスクＲＯＭを製造できる方法を提供
しようとするらのである。

（ニ）課題を解決するための手段かくしてこの発明によれば、チャンネル領域の一端側と
他端側における不純物濃度が各々独立して制御された２
ビット情報記憶型のトランジスタ素子を複数基板上に構
成してマスクＲＯＭを作製することからなり、上記チャ
ンネル領域の一端側及び／又は他端側の不純物１度の制
御が、チャンネル領域上にマスクか配設された状態で不
純物イオンをイオン注入することによらて行われ、この
イオン注入が、上記マスクの一端側及び／又は他端側か
ら、不純物イオンを各々基板の垂線に対して３０〜６０
°の傾斜角でチャンネル方向へ傾斜して照射することに
よって行なわれることを特徴とする半導体装置の製造方
法か提供される。

この発明は、チャンネル領域の端部へ濃度急峻性に優れ
た高濃度領域を熱処理を行なうことなく形成、確保すべ
く、特定の傾斜角（３０〜６０°）での不純物イオンの
イオン照射によるイオン注入を用いる手段を講じたもの
である。

なお、不純物導入による情報記録にかかる傾斜角の大き
なイオン注入を用いることは知られていない。

この発明においては、まず、半導体基板に、ソース・ド
レイン領域が形成され、その間でチャンネル領域が設定
される。ここでソース・ドレイン領域の形成は、チャン
ネル領域上に適当なマスクを形成した状態でイオン注入
によって行なうのか適している。この際のイオン注入は
、基板と逆導電型の不純物イオンを、■無傾斜（傾斜角
０°）イオン照射によりイオン注入するが、■所定の臨
界角（通常、７°程度）のイオン照射を行なう場合には
、基板を回転（通常０．１〜２回転／秒）させてイオン
注入を行なうことが好ましい。かかるいずれかのイオン
注入により、チャンネル領域左右に位置するソース・ド
レイン領域の非対称性か排除され、読み出し特性の更な
る向上の点で一つの好ましい態様である。なお、マスク
は、最終的にゲート電極となりうる金属膜で構成しても
よく、他のマスク材（例えばシリコン酸化膜やシリコン
窒化膜）で構成してもよい。

このようにしてチャンネル領域が形成された基板に対し
、３０〜６０°、好ましくは４５〜６０°の大傾斜角度
のイオン注入が行なわれる。ここで、一端側及び他端側
へのイオン照射の傾斜はいずれもチャンネル方向への傾
斜を示し、従って照射方向は一端側と他端側では対称と
なる。

かかるイオン注入は一端側のみ、他端側のみ又は両端に
各々個別的に行なわれ、イオン注入を行なわないトラン
ジスタ素子と共に、各トランジスタ素子に２ビット情報
か記憶、確保されることとなる。

上記イオン注入は、基板と逆導電型の不純物イオンを用
いて行なわれ、そのマスク、照射条件等は、通常の不純
物イオン注入に採用されているらのを適用することがで
きる。

（ホ）作用この発明の方法によれば大傾斜角のイオン照射によるイ
オン注入が行なわれることにより、チャンネル領域の一
端及び／又は他端に、高濃度でかつ濃度分布が急峻な不
純物イオン領域が形成される。従って、一端側にのみ情
報書き込みを行ったトランジスタの順方向と逆方向特性
差を大きくすることが可能となり、２ビット情報記憶型
マスクＲＯＭのデータ読出し特性が向上する。

（へ）実施例以下、この発明を添付図面により、さらに詳しく説明す
る。

第１図）よ（ａ）は、チャンネル領域の一端（右側）の
みに高濃度不純物領域を形成する工程を示す構成説明図
である。

まず、この工程においてＰ型シリコン（１００）半導体
基板１上に酸化膜２が形成され、その上の所定の位置に
、後工程でゲート電極（ＷＳｉ／　ｐｏｌｙ−８１電極
）となるソース・ドレイン形成用マスク３が形成される
。次いで無傾斜イオン照射法（Ａｓイオン照射）により
、マスク３の両側に同形状のソース・ドレイン領域４ａ
、４ｂが対称性良く形成される。なお、７°の臨界角で
基板を回転（２回転／秒）させてイオン照射を行なった
場合にも対称性の良好なソース・ドレイン領域が得られ
る。

この状態で、左側のソース・ドレイン領域４ｂの上面を
レジスト層５で被覆した後、約４５°の角度の傾斜角（
α）で不純物イオンを照射する。ここで、照射条件は以
下の通りである。

注入イオン：Ｂ。

エネルギ：　５０〜８０ｋｅＶ注入密度：　８Ｘ　ｔｏ”〜３ｘ　１０１４ｃｍ”かか
る照射によりチャンネル領域６側にズレＬ形態の不純物
領域７が形成され、その左側領域はチャンネル領域の右
端に位置して、情報書き込み不純物領域７ａを構成する
。これにより、チャンネル領域の右側端部のみに高濃度
不純物領域が形成されることとなる。

第１図（ｂ）は、同じくチャンネル領域の他端（左側）
のみに高濃度不純物領域を形成する工程を示すものであ
る。このように左側のみに高濃度不純物領域を形成する
ためには、右側のソース・トレイン領域４＆の上面をレ
ノスト層５で被覆した後、前記と逆方向の傾斜角で不純
物イオンを照射することにより行なわれ、それにより、
第１図（ａ）とは逆パターンの情報書き込み不純物領域
７ｂが構成される。なお、第１図（ａ）と（ｂ）の工程
を共に行なうことにより両端に情報書き込み不純物領域
が形成されたトランジスタ素子が得られる。

比較のため、従来の方法の例を第２図に示す。

この場合は情報書き込みイオン注入は０°〜７゜の注入
角で行っており、チャンネル領域６に情報書き込み不純
物領域７を延ばす方法として熱処理拡散のみを利用して
行っている。

この発明の方法と従来法の差は主にチャンネル部にでき
る情報書き込み不純物の濃度分布にある。

第３図に二の差を示した。この発明の方法ではチャンネ
ル部への不純物導入を主にイオン注入角によって制御し
、その後の熱処理を抑えて不純物濃度分布を急峻ｔもの
としており従来法の熱処理によってチャンネル部に不純
物を導入する方法に比べて２ヒツトメモリセルトランジ
スタの特性か改善できｐ・このようにこの発明の方法によれば、チャンネル領域端
部に不純物濃度分布の急峻な高濃度不純物領域を簡便か
つ正確に形成することが可能となる。

なお、この発明の方法によれば、さらにＭＯＳトランジ
スタ素子を構成する際のマスク合わせの余裕を拡大化す
ることもできる。この点について、第４図（ａ）〜（ｄ
）に基づいて説明するユ第４図（ａ）及び（ｂ）は、こ
の発明の方法において、各々マスクとなるレジスト層５
か左側及び右側にズレ几際に形成される不純物領域７を
示すものである。一方、第４図（ｃ）及び（ｄ）は、第
２図に対応する従来法において、マスクとなるレジスト
層５が左側及び右側にズした際の状態を示すものである
。

このように従来法においては、情報書き込み用の不純物
が全く入らない（第４図（Ｃ））あるいは不純物を入れ
たくない隣接トランジスタに不純物が入ってしまう（第
４図（ｄ））場合が生じている。

これに対し、同程度のズレが生じて乙、この発明の方法
によれば、大きな問題を生じることなく不純物導入によ
る２ビット情報の書き込みを達成できることが判る。

（ト）発明の効果この発明の方法によれば、記憶データの読出し特性が改
善された２ヒツト情報記憶型のマスクＲＯＭを効率良く
作製することができる。さらに、情報書き込み工程のマ
スク合わせ余裕が広がること、マスク寸法に最小寸法を
使う必要がないことなどの利点も有し、メモリーセルの
高集積化の観点からその有用性は極めて大なるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、各々この発明の製造方法の工
程を示す構成説明図、第２図は従来の製造方法を示す第
１図は（ａ）、（ｂ）相当図、第３図は、この発明の製
造方法で得られたチャンネル領域の情報書き込み不純物
濃度の分布を従来法に対比して示す模式図、第４図（ａ
）、（ｂ）は、この発明の製造工程のマスクズレに係る
一態様、第４図（ｃ）（ｄ）は、従来法のマスクズレに
係る一態様を示す構成説明図である。７ｉＬ、７ｂ・・・・・・情報書き込み不純物領域。ｌ・・・・・・ンリコン半導体基板、２・・・・・・酸
化膜、３・・・・・・ソース・ドレイン形成用マスク、
４ａ、４ｂ・・・・・・ソース・ドレイン領域、５・・
・・・・レジスト層、６・・・・・チャンネル領域、　　　　７・・・・・不
純物領域、′７Ｓ１図第２図ア図 θ＼らのｆ巨難Ｕ）Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

１、チャンネル領域の一端側と他端側における不純物濃
度が各々独立して制御された２ビット情報記憶型のトラ
ンジスタ素子を複数基板上に構成してマスクＲＯＭを作
製することからなり、上記チャンネル領域の一端側及び
／又は他端側の不純物濃度の制御が、チャンネル領域上
にマスクが配設された状態で不純物イオンをイオン注入
することによって行われ、このイオン注入が、上記マス
クの一端側及び／又は他端側から、不純物イオンを各々
基板の垂線に対して３０〜６０゜の傾斜角でチャンネル
方向へ傾斜して照射することによって行なわれることを
特徴とする半導体装置の製造方法。