技術 半導体メモリの製造方法

0001

本発明は、半導体メモリの製造方法に関し、より詳細には、不揮発性メモリであって、顧客情報データのコードデータの疎及び密に影響されずに、連続してウエハ上にプログラム（書き込まれる）されるマスクＲＯＭ型半導体メモリの製造方法に関するものである。

0002

ＩＣメモリのＲＯＭは、各メモリ情報を固定しておき、読み出し専用に使用するものであるが、セルの情報を書き込み（プログラム）する方法や、消去して変更する方法等によって、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（プログラム可能なＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能なＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能なＰＲＯＭ）等に分類される。

0003

これらの内、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭは、使用時に電源を切っても内容を保持している、読み出し専用を目的に用いられるＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、すなわち、不揮発性メモリと言われているものである。

0004

また、マスクＲＯＭは、修正する必要のない情報データを記録する場合に、メモリ用ＩＣ製造のマスク工程で、その情報データを回路として書き込む、つまり、回路パターンを作成するマスク上に、情報を固定して、書き込むことから、マスクＲＯＭと呼ばれているものであり、高密度化の利点を有するが、各セルの情報を変更、修正することができないものである。

0005

一方、ＰＲＯＭは、ユーザが一度だけ情報を電気的に書き込めるようにしたもので、ＥＰＲＯＭは、ユーザが書き込めて、この情報を紫外線を照射することで消去できるようにしたＲＯＭで、その消去は部分的ではなく、チップの全部のデータを一括して消去されて、ユーザが、再び電気的に情報を書き込むことができる。また、ＥＥＰＲＯＭは、電気的に消去でき、その消去は部分的にできて内容を修正できるものである。

0006

そこで、従来、顧客より得られるＲＯＭコードデータには、様々なパターンがあり、例えば、“１”データか“０”データにより、疎と密を配置するか、１点隣接、２点隣接等を配置していた。

0007

このような場合に、これらのＲＯＭコードデータのコード径寸法をすべて同じにすると、通常、ウエハ上のレジストにコード注入用のパターンを形成する時、近接効果により、疎のデータは、密のデータと比較して所望より小さいパターンに形成されてしまう傾向にある。その結果、コード注入用のパターンが小さいと十分なコードイオン注入がなされず、セルのトランジスタ形成の障害となる傾向があった。

0008

そこで、これらを解消する手段として、データ処理工程において、あらかじめ疎のデータのコード径を大きくしたＥＢ（電子ビーム）露光によりデータを作成し、それを元にマスク製作して、ウエハ上のレジストのコード径を疎と密で合わせるようにしていた。

0009

しかしながら、近年の半導体装置の高集積化、高微細化に伴い要求されるコード径寸法が小さくなるにつれて、疎のデータのコード径の調整量も小さい調整が要求されてきた。ところが、通常、一般的に、データ処理工程では、データのユニットに制限があるため、調整量に限界があった。

0010

以上から、このようにマスクＲＯＭ型半導体メモリは、ウェハ工程の段階で、予めマスク上に情報を書き込み固定されるので、ウェハ工程の段階で、各セルの情報を変更することができないＲＯＭメモリである。

0011

例えば、図５に示す如く、従来では、０．４μｍのコード径寸法を、データ処理工程で疎のデータに補正をする際には、通常、ユニットが０．０２μｍに制限されているため、調整量の限界から連続的に設定できず、０．４４μｍのＥＢデータを作成していた。これを元に、マスクを製作し、このマスクを介して拡散工程で、ウエハ上のレジストにパターンを形成していたのが実状である。

0012

このような場合に、ウエハ上の疎のデータのコード径寸法は０．４２μｍ程度と、所望する狙い目値の０．４０μｍに対して、ユニット制限があるため、一致させることができないという支障を来す傾向にあった。

0013

そこで、本発明の目的は、このようなマスクＲＯＭ型半導体メモリは、ウェハ工程の段階で、マスクに情報を固定して、書き込むので、各セルの情報を変更できない実状下で、上述する従来法における課題であった、この連続的に調整できないコード径寸法を、連続調整可能とするマスクＲＯＭ型半導体メモリの製造方法を提供するものである。

0014

そこで、本発明者は、上述する課題に鑑み、鋭意検討した結果、ＥＢデータの露光装置の機能に着目し、すなわち、ＥＢデータを図形的に見て、データ量の疎及び密によって露光量を変えられることに着目して、ウエハ上に転写させるデーターコード径寸法を、マスク上に形成するデーターコード径寸法との係わりで調整できることを見出して、本発明を完成させるに至った。

0015

すなわち、本発明は、データ処理工程、マスク製造工程及び拡散工程を主工程として、ユーザからの情報データをウエハ上にプログラムさせて成るマスクＲＯＭ型半導体メモリの製造方法であって、本発明によれば、データ処理工程で、顧客の情報データであるＲＯＭコードデータを、ＥＢデータとして加工処理をする。

0016

次いで、マスク製造工程で、このＥＢデータを所定の回路パターンマスク上に、ＥＢデータ露光装置を用いて、このＥＢデータに応じて、その露光量を調整（又は変化）させて回路として印刷をする。

0017

次いで、拡散工程で、このように得られたＥＢデータを回路に印刷されたパターンマスクを介して、ウエハ上にパターンを形成するに際して、このウエハ上に転写された回路パターン上の前記ＥＢデータを拡散させてプログラムすることを特徴とするマスクＲＯＭ型半導体メモリの製造方法である。

0018

これによって、マスク製造工程で、ＥＢデータ露光装置を用いて、情報データをＥＢデータとして所定の回路パターンマスク上に、回路としてプログラムされるに際して、ＥＢデータ露光装置によって、データ量の疎及び密に対応させて、露光量を変化させることができ、この回路パターンマスクを介してウエハ上にプログラムされるデータは、例えば、そのデータ量の疎及び密にかかわらず、同一のコード径の寸法値として形成させることができる。

0019

また、このようにマスクＲＯＭのコードマスクにおいて、データの疎及び密に応じて、そのコード径の寸法をＥＢデータ露光装置の露光量で調整できることから、特に、ウエハ上のレジストのコード径寸法が、疎と密のデータに関係なく、その大きさを連続的に制御でき、各セルに注入されるＲＯＭコードイオンは等しくなり、コード注入量の差によるセルの影響を無くすことができる。

0020

そこで、以下に図１〜４を参照して、本発明によるマスクＲＯＭ型半導体メモリの製造方法の実施の形態について、更に説明する。

0021

既に上述する如く、本発明によるマスクＲＯＭ型半導体メモリを製造するに際して、ＥＢ露光装置の特性を利用することで、ユーザからの情報データを、データ量の疎及び密にかかわらず、同一のコード径寸法で、連続させてプログラムされることを特徴とするものである。

0022

本発明による製造工程は、図１に示す如く、データ処理工程１、マスク製造工程２及び拡散工程３に大別される。顧客より得られるＲＯＭコードデータを、データ処理工程１でＥＢデータに加工処理をし、そのＥＢデータを、ＥＢデータ露光装置を用いてマスク製造工程２において、所定の回路を有するマスクパターン上に印刷させてマスクを製作する。得られたマスクを介して、拡散工程で、例えばイオン注入させ、拡散処理が施されて、ウエハ上に印刷された所定の回路上に、データがプログラムされた半導体チップが得られる。

0023

そこで、本発明において、メモリセルとして、例えばＭＯＳＦＥＴなるメモリセルに、プログラム加工する方法としては、従来から公知である拡散層プログラム方式、コンタクトホールプログラム方式及びイオン注入プログラム方式等を適宜選んで用いることができる。

0024

ここで、拡散層プログラム方式とは、ウエハ（基板）上に定義する拡散層なるマスクでのＦＥＴの有無で“１”又は“０”をプログラムする。また、コンタクトホールプログラム方式とは、ＦＥＴのゲートやドレンの配線用の孔（コンタクトホール）をあけないで、“０”をプログラムする。また、イオン注入プログラム方式とは、チャネルにイオンを注入することにより、ＦＥＴのしきい値電圧を変化させてプログラムする。

0025

また、上述するデータ処理工程で、ＥＢデータに加工処理される顧客情報データであるＲＯＭコードデータには、図３に示す如く、通常、疎なコードデータ［図３の（ａ）参照］及び密なるコードデータ［図３（ｂ）参照］等が混在し、半導体メモリセル部に、物理的に配置される。

0026

そこで、本発明においては、図４にそのコードデータのパターン種として、その区分を模式的に示すことができる。すなわち、注目するコードデータが、疎のパターンとは、その注目コードデータに隣接するデータが無い場合で、密のパターンとは、その注目コードデータに隣接するデータが、８方向全てにある場合で、更にその注目コードデータに隣接するデータが、１方向、２方向、３方向等の場合に相当する半疎のパターンとして１点隣接、２点隣接、３点隣接等を定義することができる。従って、顧客情報データには、疎と密、半疎（１点隣接、２点隣接等）と密、又は疎と半疎と密等の組み合わせパターン種がある。

0027

そこで、上述するデータ処理工程において、ＥＢデータに加工処理されたＲＯＭコードデータが、上述する如く、注目するコードデータのパターン種に対して、本発明においては、密のパターンに対しての近接効果により疎及び半疎（１点隣接パターン）のデータが、密のデータと比較して所望より小さいパターンに形成されないように、防止させることができるのである。

0028

すなわち、本発明おいては、マスク製造工程において、ＥＢデータ露光装置を用いて、上述するパターン種における疎及び半疎のコード径に対して、その露光量を調整させながら、マスク上に注目するコードデータの上述するパターン種中の疎及び半疎のコード径の寸法値を、見掛けコード径の寸法値として、適宜にその大きさを変更させて、ムスク上に形成させることができるのである。

0029

しかも、本発明においては、これらの見掛けコード径の寸法値を、上述するパターン種における密のコード径の寸法値より、大きく形成させることができるのである。

0030

すなわち、後述する実施例の図２に示す如く、このマスク上の値を、疎のパターンの場合には、０．４０μｍ→０．４２μｍに、また半疎（１点隣接）のパターンの場合には、０．４０μｍ→０．４１μｍに、それぞれマスク製造工程で作成されるマスク上に、それぞれの見掛けコード径の寸法値として、密のコード径の寸法値の０．４０μｍよりは大きめの見掛けコード径の寸法値としてマスク上に形成させるものである。

0031

このように、疎又は半疎のコードデータのコード径をマスク製造工程で、大きめにＥＢ露光装置で調整しておくことにより、図２に示す如く、疎、半疎のコードデータを密のコードデータと同等の寸法値としてウエハ上にプログラムすることができるのである。

0032

これにより、従来から課題としていたウエハ上のレジストにコード注入用のパターンを形成する際に、近接効果のため、疎のデータが、密のデータに比べて小さいパターン（コード径寸法値）になることを防止することができる。

0033

以上から、本発明によるマスクＲＯＭ型半導体メモリの製造方法においては、このようにマスク製造工程で、マスク上に形成される上述する見掛けのコード径寸法値が、顧客情報データ中の疎又は半疎のコードデータ径寸法値を、密のコード径寸法値より大きめに調整されたマスクになる。このマスクを、拡散工程で使用して、ウエハ上のレジストにパターン形成する場合に、疎及び半疎が近接効果の影響を受けて縮小しても、ウエハ上には、疎、半疎及び密に関係なく同等径のコード径としてプログラムされる。

0034

また、本発明において、このようにマスク製造工程で、ＥＢ露光装置を用いることにより、上述する露光量を調整するに際して、このＥＢ露光装置の特徴から露光量を経時的に調整される。これにより、上述するマスク上に形成させる疎及び密のコードデータに対する調整を、適宜上述する見掛けコード径寸法値として連続させて調整させることができるのである。

0035

以下に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらにいささかも限定されるものではない。

0036

（実施例１）顧客より得られるコードデータは、図３のように半導体メモリのセル部に物理的に配置される。コードデータの有無は、データが“１”か“０”かで決定される。例えば、“１”データの時はコードデータ有りとし、“０”データの場合はコードデータ無しとなる。従って、データによって疎と密になる場合が存在し得る。ここで、図２に示す如く、疎のデータとは、注目するコードデータに隣接するデータが無い場合で、密のデータは、注目するコードデータに隣接するデータが８方向すべてある場合である。

0037

そこで、図２に示す如く、コードデータのコード径が０．４０μｍの時を考える。データ処理工程で作成されるＥＢデータも疎と密のデータ共に０．４０μｍである。このＥＢデータを、ＥＢデータ露光装置を用いてマスク製作する時に、疎と密のデータで露光量を調整することで、疎のデータを見かけコード径として０．４２μｍと大きめに調整し、密のデータは０．４０μｍとすることができる。

0038

また、露光装置の露光量は時間で調整できるので、コード径寸法は理論上連続的に制御できることになる。

0039

このように疎のデータを０．４２μｍと密のデータに比べて、大きめに調整されたマスクを、拡散工程で使用して、ウエハ上のレジストにパターン形成する場合に用いる。ウエハ上のレジストにパターン形成する時、疎のパターンと密のパターンでレジストの伸縮度が異なるため、近接効果により疎のデータのコード径が他のデータと比較して小さく縮小されても、予め疎のデータのコード径を大きくしたマスクを作っておくことにより、ウエハ上でのコード径寸法を０．４０μｍに合わせることができる。

0040

この場合は、ウエハ上のレジストのコード径寸法が、疎のデータで、０．０２μｍ小さくできることを想定しているので、０．０３μｍ小さくなる場合は、ＥＢデータ露光装置で０．４３μｍのマスクを製作すればよい。

0041

その結果、ウエハ上のレジストのコード径の寸法が、疎と密データに関係なく、大きさを連続的に制御できるので、各セルに注入されるＲＯＭコードイオンは等しくなり、コード注入量の差によるセルの影響を無くすことができる。

0042

更に、注目するコードデータに１点のみ隣接する場合も、露光装置で調整することができる。注目するコードデータに１点のみ隣接する場合を１点隣接と定義する。１点隣接しているコードデータは疎のデータ程ではないが、やはりウエハ上では、レジストのコード径が小さくなる。そこで、この場合もＥＢデータ露光装置で調整することで、マスクのコード径を連続的に設定できて、ウエハ上のコード径寸法をそろえることができる。

0043

例では、１点隣接の補正後寸法を０．４１μｍにしているが、レジスト上のコード径に応じて連続設定が可能である。以上をふまえて、同様に、２点隣接、３点隣接と応用して、ＥＢデータ露光装置でコードデータを連続的に設定することが可能である。

0044

データの疎と密、１点隣接、２点隣接等の半疎と密との判別をするには、あらかじめＥＢデータ上で、それらを判別するフラグを立てておいて、そのフラグをＥＢデータ露光装置で読みとればよい。

0045

例えば、疎の時はフラグ“０”、密では“８”、１点隣接では“１”のように決めておいてＥＢデータ上に記述して、ＥＢデータ露光装置で判別すればよい。

0046

（実施例２）図４に示す如く、ＥＢデータ露光装置が、ユーザからの情報データを、疎と密、１点隣接パターンのコードデータとして、ＥＢデータからパターンを認識して判断し、露光量を調整する場合の実施例である。この場合は、露光装置自体が疎と密のパターンを判断するため、ＥＢデータにフラグを持たせる必要は無いので、データ量を削減できる。

0047

以上をふまえて、同様に、２点隣接、３点隣接と応用して、ＥＢデータ露光装置でコードデータを連続的に設定することが可能である。

0048

本発明のマスクＲＯＭ型半導体メモリの製造方法により、特に、マスク製造工程において、ＥＢ露光装置の特徴を活かすことにより、顧客情報データの疎及び／又は半疎と密のコードデータのパターン種において、疎及び半疎のコード径寸法値を、その露光量を調整させて、容易に、しかも、連続的に調整させることができて、疎及び密に係る近接効果の影響を受けずに、ウエハ上に情報データをプログラムすることができる。

0049

また、このような従来からの課題であった疎と密とのパターンによる近接縮小化の問題が無くなり、特に疎と密データに関係なく、連続して調整されることから、各メモリセルに注入されるＲＯＭコードイオンを等しくすることができる。

0050

これにより、従来法のコード注入量の差によるメモリセルの影響を無くすこととができるマスクＲＯＭ型半導体メモリの製造方法を提供できる。

0051

図１本発明によるマスクＲＯＭ型半導体メモリの製造工程を表すブロック工程図である。
図２本発明の実施例による各製造工程で発生する形成情報の状況を表す図である。
図３本発明における疎及び密のコードデータの模式パターン図を示す。
図４本発明の他の実施例による各製造工程で発生する形成情報の状況を表す図である。
図５従来法による各製造工程で発生する形成情報の状況を表す図である。