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JP2581415B2 - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置の製造方法

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JP2581415B2
JP2581415B2 JP5277883A JP27788393A JP2581415B2 JP 2581415 B2 JP2581415 B2 JP 2581415B2 JP 5277883 A JP5277883 A JP 5277883A JP 27788393 A JP27788393 A JP 27788393A JP 2581415 B2 JP2581415 B2 JP 2581415B2
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JP
Japan
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memory cell
memory device
semiconductor memory
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photoresist
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正男 國頭
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NEC Corp
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Nippon Electric 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

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  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】半導体記憶装置の製造方法に関
し、特にパンチスルーを防止できる半導体記憶装置の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より読出し専用記憶装置は市場から
短納期を要求される傾向が強く、これに対応する為、デ
ータ書き込み工程をできるだけ後工程に設定することが
必要である。NAND型読み出し専用記憶装置では、特
定のメモリセルトランジスタのチャネル領域に不純物を
導入する工程をゲート電極形成後に設けるのが一般的で
ある。図5、図6に従来のNAND型読み出し専用半導
体記憶装置のデータ書き込み工程までを示す。P型半導
体基板101上にNウェル領域102P、ウェル領域1
03を形成し、選択酸化法によりフィールド絶縁膜10
4を形成し、フォトレジスト106をマスクにして周辺
N−chトランジスタのしきい値コントロールの為に例
えばボロンを30keV2.0E12cm-2程度で導入
し、P型注入層107を形成し、同様にフォトレジスト
108をマスクにして周辺P−chトランジスタのしき
い値コントロールの為に例えばボロンを30keV2.
0E12cm-2程度で導入する。
【0003】熱酸化によりゲート絶縁膜105を形成
し、ゲート電極110を0.3μm程度の厚さで形成
後、N型不純物、例えばヒ素を周辺N−ch部とメモリ
セル部に選択的に70keV3.0×1015cm-2程度で
導入し、ソース・ドレイン拡散層111を形成し、続い
てP型不純物、例えばボロンを周辺P−ch部に選択的
に70keV5.0×1015程度導入し、ソース・ドレ
イン拡散層112を形成する。またデータ書き込みには
フォトレジスト113をマスクに、ゲート電極(110
−1,110−3,110−5)から成る特定のメモリ
セル部上からデータ書き込みを行なう。データの書き込
みにはN型不純物例えばリンを360keV5.0×1
13cm-2程度で導入し、P型注入層109を形成する。
【0004】次に図7に示すようにデータの書き込まれ
た電極(110−1及び110−3)を有するメモリセ
ルのコードN型注入層114によりN型不純物がイオン
注入後、層間膜115形成後の熱工程の影響により拡散
し、ゲート電極110−2から成る非書き込みメモリセ
ルでパンチスルー現象が発生し誤読み出しを起こしやす
くなる。これに関する類似の技術である特開昭59−1
21877号には、MIS型トランジスタの製造方法が
記載されているが、データの書き込み工程において、フ
ォトレジストを用い、パンチスルー防止用のイオン注入
を行うものではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
(1) 前述したようにデータの書き込まれたゲート電
極(110−1及び110−3)から成るメモリセルよ
りコードN型注入層114のN型不純物が層間膜115
を形成してからの熱工程の影響により拡散する、またゲ
ート電極110−2から成る非書き込みメモリセルでパ
ンチスルー現象が発生し、誤読み出しを起こしやすくな
る。 (2) 周辺N−ch、周辺P−chのしきい値コント
ロールの為のP型注入層(107,109)はそれぞ
れ、別々のフォトレジスト(106,108)を用いて
導入していた。したがって、読出し専用半導体記憶装置
は市場から短納期を要求される傾向から考えると工程数
が多いのは不向きである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためのもので、データの書き込み工程においてフ
ォトレジストをマスクにして、特定のメモリセルトラン
ジスタのチャネル領域に基板と逆導電型不純物イオンを
導入する工程と、前記フォトレジストの存在するメモリ
トランジスタのチャネル領域と周辺N−ch,P−ch
トランジスタのチャネル領域に基板と同一導電型不純物
イオンを導入する工程とから成るものである。
【0007】
【作用】本発明においては、データの書き込み工程にお
いてフォトレジストをマスクにデータを書き込み、コー
ドN型不純物層を形成後、同一のフォトレジストでP型
不純物層を作ることにより、メモリセル部の非書き込み
トランジスタ防止とパンチスルー防止が可能となり、さ
らに周辺N−chトランジスタと周辺P−chトランジ
スタのしきい値のコントロールも可能となるというもの
である。
【0008】
【実施例】
〔実施例1〕図1、図2を用いて本発明の実施例1につ
いて説明する。図1(a)に示すようにP型半導体基板
1上にイオン注入法によりNウェル領域2、Pウェル領
域3を形成し、選択酸化法によりフィールド絶縁膜4を
形成後、熱酸化によりゲート絶縁膜5を形成する。引き
続きゲート電極6を0.3μm程度の厚さが形成後、n
型不純物、例えばヒ素を周辺N−ch部とメモリセル部
に選択的に70keV、3.0×1015cm-2程度導入
し、ソース・ドレイン拡散層7を形成し、続いてP型不
純物、例えばボロンを周辺P−ch部に選択的に70k
eV5.0×1015cm-2程度導入し、ソース・ドレイン
拡散層8を形成する。次に図1(b)に示すようにフォ
トレジスト9をマスクにデータの書き込みのため、ゲー
ト電極(6−1,6−3,6−5)から成る特定のメモ
リセル(選択メモリセルトランジスタ)部上からデータ
の書き込みを行なう。データの書き込みにはN型不純
物、例えばリンを360keV、5.0×1013cm-2
度で導入し、コードN型注入層10を形成する。
【0009】次に図1(c)に示すようにN型不純物注
入によりデータの書き込みの行なわれなかったメモリセ
ル(非選択メモリセルトランジスタ)のチャネル領域と
周辺N−ch,P−ch部のチャネル領域にP型注入層
11を形成する。P型注入層11の形成にはホウ素イオ
ンを(1×1013cm-2)を用い、このときフォトレジス
ト9、ゲート電極(6−2,6−4)及びゲート絶縁膜
5を透過する程度の深さ1.4μm程度を満足させるた
めのエネルギー(800keV程度)を選択する。また
N型不純物注入によりテータの書き込みの行なわれたメ
モリセルトランジスタのゲート電極(6−1,6−3,
6−5)直下では基板深くにP型注入層11が形成され
るためトランジスタ特性に何ら影響を与えない。
【0010】次に図2(d)に示すように層間膜12を
CVD法で被着したのち熱処理を施してリフローを行な
う。リフロー条件は900℃の窒素雰囲気中で30分程
度である。この熱処理により、データの書き込みに用い
たN型不純物であるリンが熱拡散し、非選択メモリセル
トランジスタのチャネル領域まで広がり、パンチスルー
性を強める。しかしながら非選択メモリセルトランジス
タのチャネル領域に形成したP型注入層が、図3に示す
ようにパンチスルー特性の改善効果を示すため、メモリ
セルのデータは破壊されずにすむ。即ち、図3に、本発
明のパンチスルー特性改善図が示されており、これに
は、横軸がドレイン電圧(V)、縦軸がドレイン電流
(μA)でゲート電圧をDVとした時のドレイン電流・
電圧特性は、ホウ素注入なしのときは非選択トランジス
タのソース・ドレイン間耐圧はパンチスルー耐圧である
のに対し ホウ素800KeV 1×1013cm-2 のと
きは、非選択トランジスタのソース・ドレイン間耐圧は
PN接合耐圧である。
【0011】〔実施例2〕図4は、本発明の第2の実施
例を説明するための断面図である。層間膜12をCVD
法で約8000オングストローム被着した後、処理を施
してリフローを行なう。リフロー条件は900℃の窒素
雰囲気中で30分程度で行ない、そしてコンタクト穴を
形成した後コンタクト穴部分にコンタクトN型注入層1
3、コンタクトP型注入層14を形成する。引き続き第
1の実施例と同様に図4(a)(b)に示したようにフ
ォトレジスト9をマスクに、特定のゲート電極6から成
るメモリセル部上からデータの書き込みを行なう。デー
タの書き込みには層間膜12、ゲート電極(6−1,6
−3,6−5)及びゲート絶縁膜5を透過する程度の深
さ1μm程度を満足させる為のエネルギー(1MeV程
度)でリンを、5.0E13cm-3程度で導入し、コード
注入層10を形成する。次に、その上からP型不純物、
例えばボロンを2MeV1.0E13cm-2程度で導入
し、P型不純物層9を形成する。これにより、層間膜ス
ルーでデータの書き込みと、非書き込みのパンチスルー
防止が出来、TAT短縮と高集積化が可能となる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
データの書き込み工程においてフォトレジストをマスク
にデータを書き込み、コードN型不純物層を形成後、同
一のフォトレジストでP型不純物層を作ることにより、
メモリセル部の非書き込みトランジスタ防止とパンチス
ルー防止が可能となり、さらに周辺N−chトランジス
タと周辺P−chトランジスタのしきい値のコントロー
ルも可能となるものである。そして、コードN型注入層
のN型不純物が層間膜を形成してからの熱工程の影響に
より拡散することがなく、またゲート電極から成る非書
き込みメモリセルでパンチスルー現象が発生することが
なく、誤読み出しを起こすこともない。また、読出し専
用半導体記憶装置は市場から短納期を要求される傾向に
あり、工程数がすくないので、その要求に応じることが
できるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による半導体記憶装置の
製造工程(a)(b)(c)の断面図
【図2】本発明の第1の実施例による半導体記憶装置の
製造工程[図1]に続く(d)の断面図
【図3】本発明のパンチスルー特性改善図
【図4】本発明の第2の実施例による半導体記憶装置の
製造工程断面図
【図5】従来の半導体記憶装置の製造工程(a)(b)
(c)の断面図
【図6】従来の半導体記憶装置の製造工程[図5]に続
く(d)(e)の断面図
【図7】従来の半導体記憶装置の断面図
【符号の説明】
1,101 P型半導体基板 2,102 Nウェル 3,103 Pウェル 4,104 フィールド絶縁膜 5,105 ゲート絶縁膜 6,110 ゲート電極 7,8,111,112 ソース・ドレイン拡散層 9,106,108,113 フォトレジスト 10,114 コードN型注入層 11 P型注入層 12,115 層間膜

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体記憶装置のデータの書き込み工程に
    おいて、フォトレジストを選択的に開孔した特定のメモ
    リセルトランジスタのチャネル領域に基板と逆導電型不
    純物イオンを導入する工程と、前記フォトレジストの存
    在するメモリセルトランジスタのチャネル領域に基板と
    同一導電型不純物イオンを導入する工程を具備すること
    を特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  2. 【請求項2】半導体記憶装置のデータの書き込み工程に
    おいて、フォトレジストを選択的に開孔した特定のメモ
    リセルトランジスタのチャネル領域に基板と逆導電型不
    純物イオンを導入する工程と、前記フォトレジストの存
    在するメモリセルトランジスタのチャネル領域及び周辺
    のN−ch,Pchトランジスタのチャネル領域に基板
    と同一導電型不純物イオンを導入する工程を具備するこ
    とを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
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