半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于通过在平坦的字线上形成起到有源层的功能的第１导电型半导体层，得到高质量的半导体层，得到可靠性高的半导体装置。上述半导体装置如以下那样来构成：依次形成绝缘膜１１、１３、互相平行的多条字线１２、栅绝缘膜１４和第１导电型半导体层１５，绝缘膜１３相对于字线１２的表面，其表面被平坦化，第１导电型半导体层１５中形成由与字线１２交叉且互相平行的多个第２导电型高浓度杂质扩散层２１构成的位线。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，更详细地说，涉及由新的ROM单元阵列结构构成的。迄今为止，作为掩模ROM(MROM)的NOR型存储单元，如图7和图8中所示那样，使用了结构单纯且制造容易的平单元(flat cell)结构。通常将这样的平单元结构的MROM的单位存储单元称为单漏(single drain)型存储单元，该存储单元由MOS晶体管构成，该MOS晶体管由利用包含高浓度杂质的扩散层形成的相邻的2条位线31和与其交叉的由多晶硅膜形成的字线32构成。这样的存储单元用低阈值电压(例如，Vth＝0.5V)或比电源电压高的阈值电压(例如，Vth＝5V，电源电压Vdd＝3V)来进行编程，例如，如图9的等效电路图中所示那样，与选择晶体管QBTOP、QBBOT连接，构成NOR型ROM阵列。一般来说，在亚微米沟道MOSFET中，作为对于短沟道效应及热载流子产生的性能变坏的对策，采用了LDD(轻掺杂漏)结构。但是，LDD结构难以应用于上述那样的平单元结构的存储单元。即，LDD结构可通过下述的工艺来实现在形成了栅电极后，将该栅电极作为掩模来使用，形成低浓度杂质扩散层，再在栅电极上形成了侧壁隔离层(sidewall spacer)后，将该栅电极和侧壁隔离层作为掩模来使用，形成高浓度杂质扩散层。另一方面，在平单元结构中，由于先形成作为位线和源/漏区起作用的高浓度杂质扩散层，再形成字线，使其与该高浓度杂质扩散层交叉，故不能在高浓度杂质扩散层与之后成为沟道的区域之间以自对准方式形成低浓度杂质扩散层。因此，如果打算以自对准的方式相对于高浓度杂质扩散层来形成低浓度杂质扩散层，则除了通常的工序之外，必须有以下一系列的工序，例如①在整个衬底上形成氧化膜，在该氧化膜的成为低浓度杂质扩散层和高浓度杂质扩散层的区域中形成开口；②将氧化膜作为掩模来使用，注入低浓度杂质；③在具有开口的氧化膜上再淀积氧化膜，进行回刻(etchback)，在开口中形成侧壁隔离层；④将该氧化膜和侧壁隔离层作为掩模来使用，注入高浓度杂质；以及⑤以刻蚀方式除去作为掩模使用的氧化膜和侧壁隔离层。再者，随着缩小到亚半微米，高浓度杂质扩散层也缩小，但伴随该缩小，高浓度杂质扩散层的电阻增加。该电阻的增加使构成单元的晶体管的驱动电流减少，使对于MROM的存取时间延迟。作为降低高浓度杂质扩散层、即位线的电阻的方法，通常采用自对准硅化物(salicide)技术，但由于在上述平单元结构的存储单元中，字线在位线上交叉，此外，由于位线上的绝缘膜的厚度与位线区和字线区以外的区域的绝缘膜的厚度相同，故难以应用将字线作为掩模的自对准硅化物技术。此外，作为另外的MROM的NOR型存储单元，在特开平6-291284号公报中提出了如图10(a)～(d)中示出的那种高密度MROM。该MROM中，在形成了高浓度杂质扩散层41作为位线的体硅衬底40上形成栅电极42，在栅电极42上形成硅层，在该硅层43中形成高浓度杂质扩散层43a，由此用接点部44来连接上下的高浓度杂质扩散层41、43a，同时共用栅电极42来谋求高密度化。即，通过以共有栅电极42的方式将平单元结构的MROM与反平单元结构的MROM组合起来，实现了高密度化。但是，即使在该结构的MROM中，也不能适应防止伴随微细化的短沟道效应和降低高浓度杂质扩散层的电阻的要求。按照本专利技术，提供这样一种半导体装置，其结构是这样的依次形成绝缘膜、互相平行的多条字线、栅绝缘膜和第1导电型半导体层，上述绝缘膜相对于上述字线的表面，其表面被平坦化，上述第1导电型半导体层中形成与上述字线交叉且互相平行的多个由第2导电型高浓度杂质扩散层构成的位线。此外，按照本专利技术，提供包含下述的工序的半导体装置的制造方法(a)形成绝缘膜和字线、相对于上述字线的表面使上述绝缘膜的表面平坦化的工序；(b)在这些绝缘膜和字线上形成栅绝缘膜、第1导电型半导体层的工序；(c)在该半导体层上形成与上述字线交叉且互相平行的多个线状绝缘膜的工序；(d)将该线状绝缘膜作为掩模来使用、对半导体层注入第2导电型杂质以形成多个第2导电型低浓度杂质扩散层的工序；(e)在上述线状绝缘膜中形成绝缘性的侧壁隔离层、将这些线状绝缘膜和侧壁隔离层作为掩模来使用、对半导体层注入第2导电型杂质以形成多个第2导电型高浓度杂质扩散层的工序；(f)将上述线状绝缘膜和侧壁隔离层作为掩模来使用、在上述第2导电型高浓度杂质扩散层的表面上形成自对准硅化物膜的工序；以及(g)在包含上述线状绝缘膜和侧壁隔离层的上述半导体层上形成层间绝缘膜的工序。图1是示出作为本专利技术的半导体装置的实施例的反平单元结构的ROM单元阵列的主要部分的概略斜视图。图2是说明图1的反平单元结构的ROM单元阵列的制造工序用的主要部分的概略剖面工序图。图3是说明图1的反平单元结构的ROM单元阵列的制造工序用的主要部分的概略剖面工序图。图4是示出图1的反平单元结构的ROM单元阵列的层叠结构的主要部分的概略斜视图。图5是示出作为本专利技术的半导体装置的另一实施例的反平单元结构的ROM单元阵列的主要部分的概略斜视图。图6是示出图5的反平单元结构的ROM单元阵列的层叠结构的主要部分的概略斜视图。图7是示出作为本专利技术的半导体装置的又一实施例的反平单元结构的ROM单元阵列的主要部分的概略斜视图。图8是示出现有的ROM的单元阵列的主要部分的概略平面图。图9是图8的单元阵列的X-X’线剖面图。图10是包含图8的单元阵列的NOR型ROM的等效电路图。图11是示出现有的另一ROM的单元阵列的主要部分的(a)概略平面图、(b)等效电路图、(c)A-A’线剖面图，(d)C-C’线剖面图。本专利技术的半导体装置主要是依次形成绝缘膜、互相平行的多条字线、栅绝缘膜和第1导电型半导体层而构成的反平单元结构的半导体装置。本专利技术的半导体装置最好在半导体衬底上形成。作为此时的半导体衬底，例如可举出硅、锗等的半导体衬底、GaAs、InGaAs等的化合物半导体等各种衬底。再有，也可在半导体衬底中形成晶体管、电容器、电阻等元件或RAM、ROM、外围电路等的电路。绝缘膜最好如上述那样在半导体衬底上形成，例如，可在半导体衬底的正上方形成，也可作为元件或电路等上的层间绝缘膜来形成，也可作为LOCOS(硅的局部氧化)膜等元件分离膜来形成。关于该绝缘膜的膜厚，可根据层间绝缘膜、元件分离膜等的功能以适当的膜厚来形成，例如，可举出约300～500nm。此外，该绝缘膜也可作为SiO2膜、SiN膜的单层膜或层叠膜来形成。再有，在绝缘膜上形成了下述的字线，但该绝缘膜的一部分配置在字线间，而且相对于字线的表面，其表面进行了平坦化。即，通过将字线埋入该绝缘膜的表面内，该绝缘膜可具有这些表面成为同一的面那样的槽，该绝缘膜也可以是下述的绝缘膜，该绝缘膜由在平坦的单层膜或层叠膜的下层绝缘膜上形成了字线后，层叠埋入字线间的上层绝缘膜，通过对该表面进行回刻被平坦化而形成的上下层构成。在绝缘膜上形成了互相平行的多条字线。字线通常可用作为半导体装置的字线起作用的材料、膜厚、宽度来形成。作为字线的材料，例如可举出铝、铜、银、铂、高熔点金属(钨、钽、钛、钼等)等金属、多晶硅、与高熔点金属的硅化物、多晶硅硅化物(polycide)等。其中，作为能耐高温、传导率低的材料的硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于： 依次形成绝缘膜、互相平行的多条字线、栅绝缘膜和第１导电型半导体层， 上述绝缘膜相对于上述字线的表面，其表面被平坦化，上述第１导电型半导体层中形成与上述字线交叉且互相平行的多个由第２导电型高浓度杂质扩散层构成的位线。

【技术特征摘要】
JP 1998-12-22 364666/981.一种半导体装置，其特征在于依次形成绝缘膜、互相平行的多条字线、栅绝缘膜和第1导电型半导体层，上述绝缘膜相对于上述字线的表面，其表面被平坦化，上述第1导电型半导体层中形成与上述字线交叉且互相平行的多个由第2导电型高浓度杂质扩散层构成的位线。2.如权利要求1中所述的半导体装置，其特征在于在第1导电型半导体层中形成的第2导电型高浓度杂质扩散层间并与该第2导电型高浓度杂质扩散层邻接的区域中形成第2导电型低浓度杂质扩散层。3.如权利要求1或2中所述的半导体装置，其特征在于在第1导电型半导体层中形成的第2导电型高浓度杂质扩散层的表面上形成自对准硅化物膜。4.如权利要求1～3的任一项中所述的半导体装置，其特征在于构成多个单元晶体管，在该多个单元晶体管中，在互相邻接的2个第2导电型高浓度杂质扩散层和与该第2导电型高浓度杂质扩散层交叉的1条字线的交叉部处，将上述2个第2导电型高浓度杂质扩散层定为源/漏区，将该第2导电型高浓度杂质扩散层间的第1导电型半导体层定为沟道区，将上述1条字线定为栅电极，将这些单元晶体管的至少1个的沟道区的第1导电型杂质浓度设定成比第1导电型半导体层的第1导电型杂质浓度高。5.一种半导体装置，其特征在于由层叠多个权利要求1～4的任一项中所述的半导体装置而构成。6.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括(a)形成绝缘膜和字线、相对于上述字线的表面使上述绝缘膜的表面平坦化的工序；(b)在这些绝缘膜和字线上形成栅绝缘膜、第1导电型半导体层的工序；(c)在该半导体层上形成与上述字线交叉且互相平行的多个线状绝缘膜的工序；(d)将该线状绝缘膜作为掩模来使用、对半导体层注入第2导电型杂质以形成多个第2导电型低浓度杂质扩散层的工序；(e)在上述线状绝缘膜中形成绝缘性的侧壁隔离层、将这些线状绝缘膜和侧壁隔离层作为掩模来使用、对半导体层注入第2导电型杂质以形成多个第2导电型高浓度杂质扩散层的工序；(f)将上述线状绝缘膜和侧壁隔离层作为掩模来使用、在上述第2导电型高浓度杂质扩散层的表面上形成自对准硅化物膜的工序；以及(g)在包含上述线状绝缘膜和侧壁隔离层的上述半导体层上形成层间绝缘膜的工序。7.如权利要求6中所述的半导体装置的制造方法，其特征在于在工序(a)中，形成绝缘膜，在该绝缘膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：AO阿丹，
申请(专利权)人：夏普公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]