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JPS602778B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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JPS602778B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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Publication number
JPS602778B2
JPS602778B2 JP56172788A JP17278881A JPS602778B2 JP S602778 B2 JPS602778 B2 JP S602778B2 JP 56172788 A JP56172788 A JP 56172788A JP 17278881 A JP17278881 A JP 17278881A JP S602778 B2 JPS602778 B2 JP S602778B2
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JP
Japan
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rom
integrated circuit
nitride film
semiconductor integrated
circuit device
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JP56172788A
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JPS5875866A (en
Inventor
勇夫 本間
悟 大浦
賢二 安西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
    • H10P95/90Thermal treatments, e.g. annealing or sintering

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、MNOS構造の半導体集積回路装置(以下
ICという)の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement of a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as IC) having an MNOS structure.

従来のMNOS構造の金属膜ゲートCMOSICのRO
M(謙出専用メモリ)部につき、第1図、第2図を参照
して説明する。第1図、第2図において、1はN型半導
体基体、、はP‐ウェル拡散層、3はフィールド酸化膜
、4はゲート領域、5はゲート酸化膜、6はN+型ソー
ス拡散領域、7はN十型ドレィン拡散領域、8はP+型
チャネルストッバ領域、9はソース拡散層コンタクトホ
ール、10はドレイン拡散層コンタクトホール、11は
イオン汚染を防ぐための窒化膜、12はアルミニウム膜
などの金属膜からなる電極配線である。そして、第1図
の×(左右)方向にライン状に延びる前記ソースおよび
ドレィン拡散領域6および7と、大部分がY(上下)方
向にライン状に延びる電極配線12との立体交差部に前
記ゲート領域4を形成することによりROMを構成して
いる。前記ROMの書込みは、ゲート形リングラフィ時
にマスクによって書込むマスク書込み方式と、ゲートを
全ビット形成した後にイオンィンプランテーションなど
により、不必要なゲート部の不純物を高濃度にするイオ
ンインプランテーション書込み方式などがある。0 ま
た、ICの大規模化に伴い、ROM容量も大きくなり、
ROM部面積が大きくなる。
RO of metal film gate CMOSIC with conventional MNOS structure
The M (private memory) section will be explained with reference to FIGS. 1 and 2. 1 and 2, 1 is an N-type semiconductor substrate, , is a P-well diffusion layer, 3 is a field oxide film, 4 is a gate region, 5 is a gate oxide film, 6 is an N+ type source diffusion region, 7 1 is an N0-type drain diffusion region, 8 is a P+-type channel stopper region, 9 is a source diffusion layer contact hole, 10 is a drain diffusion layer contact hole, 11 is a nitride film to prevent ion contamination, and 12 is an aluminum film, etc. This is an electrode wiring made of a metal film. The source and drain diffusion regions 6 and 7 extending linearly in the x (left and right) direction in FIG. A ROM is configured by forming the gate region 4. Writing to the ROM is performed using a mask writing method in which data is written using a mask during gate-type phosphorography, and an ion implantation method in which unnecessary impurities in the gate portion are high-concentrated by ion implantation after all gate bits are formed. There are methods etc. 0 Also, as ICs become larger, ROM capacity also increases.
The area of the ROM section becomes larger.

MNOS構造のICにおいて、ROM部面積が大きくな
ると、ROM周辺部と中央部とで、ゲートしきい値VT
と相互コンダクタンスgmの値が異なってくる。つ夕ま
り、V.値、gm値がROM周辺部ではROM以外の領
域の値と一致するが、ROM周辺部からの距離が600
〜800〃を越えた中央領域でのVT値、母m値は一般
に周辺部より小さくなる。この原因は、MOSトランジ
スタのゲート酸化膜と半導体領域ひとの界面において配
線金属膜の蒸着時に電子ビームまたはスパッタによるダ
メージを受けて特性が変化するためである。前記ダメー
ジは、その後の工程で水素日2を含む雰囲気で熱処理を
することにより除去している。すなわち、前記熱処理に
より、窒化膜はこれの性質から水素イオンを通しにくい
が、窒化膜のないコンタクトホールなどから水素イオン
が入り込んで、特性を回復し、コンタクト周辺のVT,
gmを安定にしていると考えられる。したがって、前述
した構成の第1図、第2図のROM部は、窒化膿にコン
タクトホールなどの穴をあげる部分がない領域が大面積
である場合には、水素イオンによるアニールができない
部分が発生し、このためにROM中央部のVT,gm値
が周辺部と異なり、ICの電源電圧変動マージンが低下
するという欠点があった。この発明は、窒化膜にコンタ
クトホールなどの穴をあげる部分がない領域に、電気的
端子取出しとは関係のないダミーコンタクトを設けて穴
をあげるなどにより、前記領域の少なくとも一部の窒化
膜を除去して、前述した従来のものの欠点を解消できる
、半導体集積回路装置を提供することを目的としている
In an IC with an MNOS structure, when the ROM area increases, the gate threshold voltage VT increases between the ROM peripheral area and the central area.
and the value of mutual conductance gm becomes different. That evening, V. The gm value in the ROM peripheral area matches the value in the area other than the ROM, but the distance from the ROM peripheral area is 600 mm.
The VT value and m value in the central region exceeding ~800 are generally smaller than those in the peripheral region. The reason for this is that the interface between the gate oxide film of the MOS transistor and the semiconductor region is damaged by an electron beam or sputtering during deposition of a wiring metal film, resulting in a change in characteristics. The damage is removed by heat treatment in an atmosphere containing hydrogen in a subsequent process. That is, due to the heat treatment, hydrogen ions enter through the contact hole where there is no nitride film, although hydrogen ions do not easily pass through the nitride film due to its nature, and the characteristics are restored and the VT around the contact,
It is thought that gm is stabilized. Therefore, in the ROM part of FIGS. 1 and 2 with the above-described configuration, if the area where there is no hole such as a contact hole in the nitrided pus is large, there will be a portion that cannot be annealed with hydrogen ions. However, for this reason, the VT and gm values at the center of the ROM are different from those at the periphery, resulting in a disadvantage that the power supply voltage fluctuation margin of the IC is reduced. In the present invention, at least part of the nitride film in the area is removed by providing a dummy contact unrelated to electrical terminal extraction in an area where there is no hole such as a contact hole in the nitride film and making the hole. It is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device that can eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional device.

以下、この発明の実施例につき図を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第3図、第4図はこの発明の第1実施例によるMNOS
構造の金属膜ゲートCMOSICのROM部を示す。第
3図、第4図において、21はN型半導体基体、22は
N型半導体基体21の表面部に形成したP‐ウェル拡散
層、23はこの拡散層22の表面を覆うフィールド酸化
膜、24はゲート領域、25はN+型ソース拡散領域、
26はN+型ドレィン拡散領域であり、前記ソースおよ
びドレィン拡散領域25および26は第3図のX(左右
)方向にライン状に延びている。27はソースおよびド
レィン拡散領域25および26間に設けたP+型チャネ
ルストッパ拡散領域、28はソース拡散コンタクトホー
ル、29はドレィン拡散コンタクトホール、3川まフィ
ールド酸化膜23の表面を覆うイオン汚染防止用の窒化
膿であり、前記コンタクトホール28,29は窒化膜3
0上からフィールド酸化膜23の下面に達している。
FIGS. 3 and 4 show an MNOS according to the first embodiment of the present invention.
The ROM part of the metal film gate CMOSIC structure is shown. 3 and 4, 21 is an N-type semiconductor substrate, 22 is a P-well diffusion layer formed on the surface of the N-type semiconductor substrate 21, 23 is a field oxide film covering the surface of this diffusion layer 22, and 24 is a P-well diffusion layer formed on the surface of the N-type semiconductor substrate 21. 25 is a gate region, 25 is an N+ type source diffusion region,
26 is an N+ type drain diffusion region, and the source and drain diffusion regions 25 and 26 extend linearly in the X (left and right) direction in FIG. 27 is a P+ type channel stopper diffusion region provided between source and drain diffusion regions 25 and 26; 28 is a source diffusion contact hole; 29 is a drain diffusion contact hole; The contact holes 28 and 29 are filled with nitride film 3.
0 to the bottom surface of the field oxide film 23.

31はアルミニウム膜などの金属膜からなる電極配線で
あり、大部分が第3図のY(上下)方向にライン状に延
びている。
Reference numeral 31 denotes an electrode wiring made of a metal film such as an aluminum film, and most of it extends in a line shape in the Y (vertical) direction in FIG.

なお、以上のように構成されたROM部は第1図、第2
図に示すものと同様であるが、第3図、第4図にはゲー
ト酸化膜を図示してない。32はROM部の周辺に配穀
された拡散層のコンタクトであり、電極配線31のソー
ス拡散層コンタクトホール28、ドレィン拡散層コンタ
クトホール29部およびゲート電極ラインに接続されて
いる。
The ROM section configured as described above is shown in Figures 1 and 2.
Although it is similar to that shown in the figures, the gate oxide film is not shown in FIGS. 3 and 4. Reference numeral 32 denotes a contact of a diffusion layer distributed around the ROM section, and is connected to the source diffusion layer contact hole 28, the drain diffusion layer contact hole 29 portion of the electrode wiring 31, and the gate electrode line.

そして、この第1実施例では、ROM中央領域に、電機
的端子取出しとは関係のないダミーコンタクト33を形
成することにより、窒化膿3川こ穴が形成してある。
In this first embodiment, a nitrided pus 3 hole is formed in the central region of the ROM by forming a dummy contact 33 which has nothing to do with electrical terminal extraction.

さらに、前述のようなROM部を形成した後の滴時に水
素を含む雰囲気で熱処理を行ったものである。以上のよ
うに構成された第1実施例のICは、ROM部の周辺に
は拡散層のコンタクト32が配設されているため、RO
M周辺から600〜800山程内側のMOSトランジス
タまでは特性が安定している。
Furthermore, after forming the ROM part as described above, heat treatment was performed in an atmosphere containing hydrogen. In the IC of the first embodiment configured as described above, since the contact 32 of the diffusion layer is provided around the ROM section, the RO
The characteristics are stable from the periphery of M to the MOS transistors located about 600 to 800 mounds inside.

また、従来のものはしROM部の一辺が1200ム以上
の場合には、ROM周辺からの水素イオンのアニールを
施しても、VT,母mが異なったMOSトランジスタの
領域ができてしまうが、第1実施例のものは、ROM中
央領域に1個のダミーコンタクト33を設けたもので、
この部分から前記熱処理によって水素が入り込み、一辺
が1200仏〜2400Aの大きさのROMを内蔵して
いるICにおいて、ROM全領域の特性を均一にできる
。また、ダミーコンタクト33はP−ウェル拡散層のグ
ラウンド電位をより均一にするために金属配線31によ
りグラウンド端子に拙線することができる。そして、ダ
ミーコンタクトは、ROMの面積が若干が大きくなるだ
けで、IC製造時における工程の追加を行うことなく、
簡単に行える。なお、ROMの一辺が2400ム以上の
ICの場合には、1200叫こ1個の割合で複数個のダ
ミーコンタクトを設ければよい。以上説明したように、
この発明の第1実施例では、ICのROM部のように窒
化膜で覆われた領域が大面積になる場合に、1200仏
などの適切な間隔でダミーコンタクトを入れて窒化膿に
穴をあげ、窒化膿がない部分を設けたので、ダミーコン
タクトのコンタクトホールから水素アニール時に水素イ
オンが入り込み、コンタクトホール周辺部のMOSトラ
ンジスタのV,,gmを安定な状態にすることができる
In addition, if one side of the conventional ROM part is 1200 μm or more, even if hydrogen ions from the periphery of the ROM are annealed, regions of MOS transistors with different VT and m are created. In the first embodiment, one dummy contact 33 is provided in the central region of the ROM.
Hydrogen enters from this portion through the heat treatment, and the characteristics of the entire ROM area can be made uniform in an IC incorporating a ROM with a side size of 1,200 to 2,400 A. Further, the dummy contact 33 can be connected to the ground terminal by the metal wiring 31 in order to make the ground potential of the P-well diffusion layer more uniform. The dummy contact only slightly increases the area of the ROM, and does not require any additional steps during IC manufacturing.
It's easy to do. In the case of an IC having a ROM of 2400 μm or more on a side, a plurality of dummy contacts may be provided at a ratio of 1×1200 μm. As explained above,
In the first embodiment of the present invention, when the area covered with a nitride film is large, such as the ROM part of an IC, dummy contacts are inserted at appropriate intervals such as 1200 mm to make holes in the nitride. Since a portion free of nitrided pus is provided, hydrogen ions enter from the contact hole of the dummy contact during hydrogen annealing, making it possible to stabilize V, gm of the MOS transistor around the contact hole.

そして、ダミーコンタクトは、個数の多い方がROM全
体のVT,gm値が均一なるが、集積度が低下するので
、コンタクトホールからの水素アニールの効果がなくな
る長さの2倍弱のピッチで挿入するのが最適であり、大
容量のROM全額城にわたり、VT,gm値を均一にで
き、動作の安定性および信頼性の向上をはかることがで
きる。第5図、第6図はこの発明の第2実施例によるR
OM部を示す。
The larger the number of dummy contacts, the more uniform the VT and gm values for the entire ROM will be, but the degree of integration will be lower, so insert them at a pitch that is slightly less than twice the length at which the hydrogen annealing effect from the contact hole is no longer effective. It is optimal to do so, and the VT and gm values can be made uniform over a large capacity ROM, and the stability and reliability of operation can be improved. FIGS. 5 and 6 show R according to the second embodiment of the present invention.
The OM part is shown.

この実施例ではダミーコンタクトを設ける代りに、RO
M中央領域41以外の部分をホトレジストなどでカバレ
ージし、配線金属をマスクとして、金属配線31間の部
分の窒化膿30だけを除去して、これにフィールド酸化
膜23に達する穴42を作ったものである。なお、第2
実施例の前述した以外の構成は、第1実施例のものとほ
ぼ同様であるから、第5図、第6図中の第3図、第4図
と対応する部分に第3図、第4図の符号と同符号をつけ
て説明を省略する。そして、第2実施例のICは前述し
た第1実施例のものと同様な効果が、集積度を低下させ
ることなく得られる。なお、この発明は、ROM中央領
域の窒化膜の全部を除去するようにしてもよい。
In this embodiment, instead of providing a dummy contact, the RO
The part other than the M central region 41 is covered with photoresist or the like, and using the wiring metal as a mask, only the nitrided pus 30 in the area between the metal wirings 31 is removed, and a hole 42 reaching the field oxide film 23 is made therein. It is. In addition, the second
The configuration of the embodiment other than those described above is almost the same as that of the first embodiment, so the parts corresponding to FIGS. 3 and 4 in FIGS. The same reference numerals as those in the figure are used to omit the explanation. The IC of the second embodiment can provide the same effects as those of the first embodiment described above without reducing the degree of integration. Note that in the present invention, the entire nitride film in the central region of the ROM may be removed.

前述したように、この発明によるMNOS構造のICは
、窒化膜のコンタクトホールなどの穴をあげる部分がな
い領域の少なくとも一部の室化膜を除去してあることに
より、大容量のものでも、動作の安定性および信頼性を
向上させることができる効果があり、マイクロコンピュ
ータ、時計、計側器などに用いるICに利用してとくに
有効である。
As mentioned above, the MNOS structure IC according to the present invention has a large capacity because at least part of the nitride film is removed in areas where there are no holes such as contact holes in the nitride film. It has the effect of improving operational stability and reliability, and is particularly effective when used in ICs used in microcomputers, watches, timing devices, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例のMNOS構造の金属膜ゲートCMOS
ICのROM部を示す平面図、第2図は第1図のローロ
線部の断面図、第3図はこの発明の一実施例によるIC
のROM部を示す平面図、第4図は第3図のW−W線部
の断面図、第5図はこの発明の他の実施例によるICの
ROM部を示す平面図、第6図は第5図のW−の線部の
断面図である。 1,21・・・N型半導体基体、2,22・・・P‐ウ
ェル拡散層、3,23・・・フィールド酸化膜、4,2
4・・・ゲート領域、5・・・ゲート酸化膜、6,25
・・・N+型ソース拡散領域、7,26・・・N+型ド
レィン拡散領域、8,27・・・P十型チャネルストッ
パ拡散領域、9,28・・・ソース拡散層コンタクトホ
ール、10,29・・・ドレィン拡散層コンタクトホー
ル、11,30・・・室化膿、12,31・・・電極配
線、32・・・拡散層コンタクト、33・・・ダミーコ
ンタクト、41・・・ROM中央領域、42・・・穴。 第2図第1図 第8図 第4図 第5図 第6図
Figure 1 shows a conventional metal film gate CMOS with MNOS structure.
FIG. 2 is a plan view showing the ROM section of the IC, FIG. 2 is a sectional view of the Rolo wire section in FIG. 1, and FIG.
4 is a sectional view taken along the line WW in FIG. 3, FIG. 5 is a plan view showing the ROM portion of an IC according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line W- in FIG. 5. FIG. 1, 21... N-type semiconductor substrate, 2, 22... P-well diffusion layer, 3, 23... Field oxide film, 4, 2
4... Gate region, 5... Gate oxide film, 6, 25
. . . N+ type source diffusion region, 7, 26 . . . N + type drain diffusion region, 8, 27 . ...Drain diffusion layer contact hole, 11, 30... Chamber suppuration, 12, 31... Electrode wiring, 32... Diffusion layer contact, 33... Dummy contact, 41... ROM central region, 42...hole. Figure 2 Figure 1 Figure 8 Figure 4 Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 MNOS構造の半導体集積回路装置において、窒化
膜にコンタクトホールなどの穴をあける部分がない領域
の少なくとも一部の窒化膜を除去してあることを特徴と
する半導体集積回路装置。 2 電気的端子取出しとは関係のないダミーコンタクト
を設けて穴をあけることにより、一部の窒化膜を除去し
てある特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置
。 3 配線金属をマスクとして窒化膜を除去した特許請求
の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。
[Scope of Claims] 1. A semiconductor integrated circuit device having an MNOS structure, characterized in that at least part of the nitride film in a region where there is no part for forming a contact hole or the like in the nitride film has been removed. Device. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a portion of the nitride film is removed by providing a dummy contact unrelated to electrical terminal extraction and making a hole. 3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the nitride film is removed using the wiring metal as a mask.
JP56172788A 1981-10-30 1981-10-30 Semiconductor integrated circuit device Expired JPS602778B2 (en)

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