專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，特別是涉及擴(kuò)散工序中充電 增強(qiáng)的影響成為問題的存儲(chǔ)裝置等的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
在局部電荷蓄積型不揮發(fā)性存儲(chǔ)裝置中通過擴(kuò)散工序中通過充電增強(qiáng)
接受了電荷注入的話，在擴(kuò)散工序結(jié)束后要除去它困難的情況多。為此， 在擴(kuò)散工序中控制向存儲(chǔ)元件部的充電增強(qiáng)影響的技術(shù)增加了重要性。作
為抑制充電增強(qiáng)影響的方法，研究了擴(kuò)散工序中在存儲(chǔ)元件部上連接保護(hù) 元件的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
圖14，表示以前例所示的充電增強(qiáng)影響的抑制方法。如圖14所示，在 布線工序中，在被保護(hù)元件150上通過布線140連接充電增強(qiáng)保護(hù)晶體管 部152。由此，在布線工序后的工序中被保護(hù)元件150的電極上施加正向充 電的情況，同時(shí)在保護(hù)晶體管部152的電極上也施加了正電壓。因此，保 護(hù)晶體管部152導(dǎo)通，充電不會(huì)使被保護(hù)元件150的電極帶電而被村底141 所放電。還有，在被保護(hù)元件150上施加負(fù)充電的情況下，保護(hù)晶體管部 152的源極/漏極擴(kuò)散層和阱擴(kuò)散層成為順向旁通。其結(jié)果，充電不會(huì)使被 保護(hù)元件150的電極帶電而被村底141所放電。
(專利文獻(xiàn)1)日本專利公開2001-57389號(hào)公報(bào)
(發(fā)明所要解決的課題)
然而，在上述以前的技術(shù)中，存在著4呆護(hù)效果只在布線以后才有效的 問題。為此，無法從FEOL電平(FrontEndOfLineLevel)的擴(kuò)散工序中產(chǎn)生 的充電保護(hù)存儲(chǔ)元件。還有，存在著擴(kuò)散工序結(jié)束后無法在被保護(hù)元件上 施加負(fù)向偏壓的問題。
伴隨著存儲(chǔ)元件的精細(xì)化，F(xiàn)EOL電平的擴(kuò)散工序中的充電增強(qiáng)，對(duì)存 儲(chǔ)單元的初期閾值(Vt)的偏差等的影響不能再被忽視。具體的講，伴隨著精 細(xì)化低溫工序變得必要了，但是，由此放電FEOL電平中所蓄積的電荷的 熱處理工序無法再加入。為此，布線工序以后的存儲(chǔ)元件保護(hù)中，充電增 強(qiáng)影響的抑制變得不充分。
還有，由精細(xì)化蓄積電荷的氧化膜-氮化膜-氧化膜(ONO)的膜厚變薄的 話，由電荷注入的初期Vt的變動(dòng)變得容易，例如，ONO膜的膜厚從3nm 降至15nm， FEOL電平在擴(kuò)散工序的充電中，例如IOV程度的電壓只是長(zhǎng) 時(shí)間施加，隨著電荷注入有可能產(chǎn)生初期Vt的變動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，解決上述的以前問題，其目的在于在自FEOL電平的正負(fù)4氐 電壓范圍的擴(kuò)散工序中的充電增強(qiáng)保護(hù)被保護(hù)元件，且，能夠?qū)崿F(xiàn)擴(kuò)散工 序結(jié)束后在被保護(hù)元件上施加驅(qū)動(dòng)被保護(hù)元件所必須的正負(fù)兩極性的高壓 電壓的半導(dǎo)體裝置。
(為解決課題的方法)
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明將半導(dǎo)體裝置，通過與被保護(hù)元件電極 一體形成的保險(xiǎn)膜及襯底連接電極與襯底電連接而構(gòu)成。
具體的講，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置，其特征在于包括形成在半 導(dǎo)體村底上的，具有被保護(hù)元件電極的被保護(hù)元件；具有與半導(dǎo)體村底電 連接的襯底連接電極的襯底連接部；形成在被保護(hù)元件電極和襯底連接電 極之間的，具有流過所規(guī)定的電流而能被切斷的保險(xiǎn)膜的保險(xiǎn)構(gòu)造；另外， 被保護(hù)元件電極、襯底連接電極、及保險(xiǎn)膜，在保險(xiǎn)膜沒有被切斷的狀態(tài) 下，由一體形成的導(dǎo)電膜構(gòu)成。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置，在被保護(hù)元件電極、襯底連接電極及保 險(xiǎn)膜沒有切斷的狀態(tài)下，由一體形成的導(dǎo)電膜形成。為此，從被保護(hù)元件 電極的導(dǎo)電膜形成時(shí)起，避免向被保護(hù)元件的充電增強(qiáng)影響的發(fā)生就成為 可能。還有，保險(xiǎn)膜，形成為流過所規(guī)定的電流就能夠切斷的方式。為此， 擴(kuò)散工序結(jié)束后通過切斷保險(xiǎn)膜，施加驅(qū)動(dòng)被保護(hù)元件的必要的正負(fù)兩極
性的高電壓成為可能。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，保險(xiǎn)膜被切斷，導(dǎo)電膜，可以與被保護(hù)元 件電極和村底連接電極絕緣。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，還可以包括形成在導(dǎo)電膜和襯底之間的絕緣膜。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的保險(xiǎn)構(gòu)造，還可以具有與導(dǎo)電膜中的保險(xiǎn)膜兩 側(cè)部分分別電連接的第一切斷端子及第二切斷端子。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，與半導(dǎo)體襯底中村底連接電極連接的部分 是第一導(dǎo)電型的，襯底連接電極是第二導(dǎo)電型的。
再有這種情況下的半導(dǎo)體襯底，具有第一導(dǎo)電型阱，第一導(dǎo)電型擴(kuò)散 層，可以形成在第一導(dǎo)電型阱中。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中的村底連接電極，可以隔著膜厚為4nm以下的 村底連接絕緣膜與半導(dǎo)體襯底連接。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的被保護(hù)元件，可以是根據(jù)向/從電荷蓄積層蓄積 /除去電子或空穴而使特性發(fā)生變化的非易失性存儲(chǔ)器。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的保險(xiǎn)膜的線寬，比被保護(hù)元件電極的線寬及村 底連接電極的線寬窄。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電膜為多個(gè)且形成為相互有間隔并平行，在 相鄰的導(dǎo)電膜中，保險(xiǎn)膜及村底連接電極，形成在被保護(hù)元件電極的相反 一側(cè)，導(dǎo)電膜中保險(xiǎn)膜兩側(cè)部分的線寬，還可以比被保護(hù)元件電極的線寬
寬》
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電膜，除保險(xiǎn)膜部分以外還可以均被金屬硅 化物化。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電膜，除保險(xiǎn)膜的部分以外包含下層導(dǎo)電膜 和上層導(dǎo)電膜，保險(xiǎn)膜由形成在保險(xiǎn)絕緣膜上的上層導(dǎo)電膜構(gòu)成。 這種情況的襯底連接電極，它的上層導(dǎo)電膜還可以與襯底連接。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括在第一導(dǎo) 電型的半導(dǎo)體村底上形成絕緣膜的工序(a);在絕緣膜上形成第一開口部的 同時(shí)，在絕緣膜上的第一開口部形成與半導(dǎo)體襯底電連接的第二導(dǎo)電型導(dǎo) 電膜的工序(b);在半導(dǎo)體襯底的與第一開口部分離的區(qū)域形成以導(dǎo)電膜的
一部分為電極的被保護(hù)元件的工序(c);在工序(c)之后，在第一開口部和被 保護(hù)元件之間的部分切斷導(dǎo)電膜的工序(d)。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，形成與半導(dǎo)體村底電連接的導(dǎo)電膜 為電極的被保護(hù)元件。為此，從形成了被保護(hù)元件的電極時(shí)起，就能夠從 充電增強(qiáng)影響保護(hù)被保護(hù)元件。還有，包括在第一開口部和被保護(hù)元件之 間切斷導(dǎo)電膜的工序。為此，擴(kuò)散工序結(jié)束后，施加驅(qū)動(dòng)被保護(hù)元件所必 要的正負(fù)兩極性高電壓就成為可能。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還包括形成分別與導(dǎo)電膜中的在 工序(d)中切斷的部分的兩側(cè)電連接的第一切斷端子及第二切斷端子的工序 (e)，在工序(d)中，通過在第一切斷端子和第二切斷端子之間流通電流切斷 導(dǎo)電膜中的第一切斷端子和第二切斷端子之間的部分。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，在工序(b)之后且工序(d)之前，還包 括金屬硅化物化導(dǎo)電膜中除在工序(d)中切斷的部分以外的部分的工序(d)。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，工序(b),包含在絕緣膜之上形成 下層導(dǎo)電膜的工序(bl)，通過有選擇地除去下層導(dǎo)電膜及絕緣膜形成第一開 口部的工序(b2)，以及，在下層導(dǎo)電膜上以掩埋第一開口部的方式形成上層 導(dǎo)電膜的工序(b3)。
這種情況下的工序(b)，在工序(bl)之后且在工序(b3)之前，包括在導(dǎo) 電膜中的第一開口部和形成了被保護(hù)元件的區(qū)域之間的部分形成第二開口 部的工序(b4)，和形成掩埋第二開口部的保險(xiǎn)絕緣膜的工序(b5)，另外，工 序(b3)中，以覆蓋保險(xiǎn)絕緣膜的上面的方式形成上層導(dǎo)電膜。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還包括在半導(dǎo)體襯底中注入第一 導(dǎo)電型雜質(zhì)形成第一導(dǎo)電型阱的工序(g)，另外，第一開口部，形成為露出 第一導(dǎo)電型阱的方式。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，工程(b)，包含向半導(dǎo)體襯底的從 第一開口部露出的部分注入第一導(dǎo)電型雜質(zhì)而形成第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的工序。
附圖的筒單說明
圖1，是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
圖2(a)及圖2(b),是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置 的等價(jià)電路圖，圖2(a)是保險(xiǎn)膜切斷前，圖2(b)是保險(xiǎn)膜切斷后。
圖3，是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的 剖面圖。
圖4，是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的 剖面圖。
圖5，是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的 剖面圖。
圖6，是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的 剖面圖。
圖7，是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的平面布置的 平面圖。
圖8，是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。 圖9，是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的 剖面圖。
圖10，是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的剖面圖。
圖11，是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的剖面圖。
圖12，是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法 的剖面圖。
圖13，是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的平面布置 的平面圖。
圖14，是表示以前的例所涉及的半導(dǎo)體元件的保護(hù)電路的電路圖。 (符號(hào)說明)
11 半導(dǎo)體村底
12 阱
13第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層
14絕緣膜
14a開口部
14b開口部
15導(dǎo)電膜
15A下層導(dǎo)電膜
15B上層導(dǎo)電膜
15a開口部
21被保護(hù)元件
22被保護(hù)元件電極
31保險(xiǎn)構(gòu)造
32保險(xiǎn)膜
33保險(xiǎn)絕緣膜
41村底連接部
42襯底連接電極
50布線層
51A第一布線層布線
51B第二布線層布線
52A第一切斷端子
52B第二切斷端子
61PN接合二極管
71被保護(hù)元件形成區(qū)域
72保險(xiǎn)構(gòu)造形成區(qū)域
734于底連接部形成區(qū)fe戈
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方式)
參照
本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖1，表示第一實(shí)施方式所涉及 的半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)成。如圖l所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，包括
被保護(hù)元件21、保險(xiǎn)構(gòu)造31、和村底連接部41。
被保護(hù)元件21，是形成在由硅(Si)等形成的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體村底11 上的非易失性存儲(chǔ)元件等，圖1中只表示了被保護(hù)元件21的被保護(hù)元件電 極22。被保護(hù)元件電極22，例如是存儲(chǔ)元件的柵電極。保險(xiǎn)構(gòu)造31，具有 通過電流的流過能夠切斷的保險(xiǎn)膜32。襯底連接部41，具有與半導(dǎo)體襯底 11連接的襯底連接電極42。
被保護(hù)元件電極22、保險(xiǎn)膜32及襯底連接電極42，由在設(shè)置于半導(dǎo) 體村底11上的第一導(dǎo)電型阱12上，隔著絕緣膜14 一體形成的導(dǎo)電膜15 形成。導(dǎo)電膜15，只要是注入了第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)的多晶硅膜即可。
絕緣膜14，在形成了襯底連接電極42的部分具有開口部，襯底連接電 極42，通過開口部與半導(dǎo)體襯底11電連接。還有，半導(dǎo)體村底11上的與 村底連接電極42相接的區(qū)域，形成了第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層13。
保險(xiǎn)膜32，形成在被保護(hù)元件電極22和村底連接電極42之間。導(dǎo)電 膜15的保險(xiǎn)膜32的兩端，分別電連接著第一切斷端子52A和第二切斷端 子52B。第一切斷端子52A及第二切斷端子52B,隔著形成在半導(dǎo)體村底 11上的布線層50上形成的第一布線層布線51A及第二布線層布線51B與 導(dǎo)電膜15連接。通過第一切斷端子52A和第二切斷端子52B之間的電流 流動(dòng)，能夠切斷保險(xiǎn)膜32。尚，表示了第二切斷端子52B連接于導(dǎo)電膜15 的構(gòu)造，但是，只要能在保險(xiǎn)膜32中流過電流即可，例如，與阱12直接 連4妄亦可。
圖2(a)及圖2(b)，是圖1所示的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的 等價(jià)電路。圖2(a)，是保險(xiǎn)膜32切斷前的狀態(tài)，圖2(b),是保險(xiǎn)膜32切 斷的狀態(tài)。尚，被保護(hù)元件21作為非易失性存儲(chǔ)元件排列而表示。
擴(kuò)散工序中產(chǎn)生正充電增強(qiáng)之際在圖2(a)所示的導(dǎo)電膜15上施加正電 壓。導(dǎo)電膜15是第二導(dǎo)電型的情況下，通過村底連接電極42和第一導(dǎo)電 型擴(kuò)散層13形成PN節(jié)二極管61。正充電增強(qiáng)的情況下，PN節(jié)二極管61 成為逆偏壓。但是，向?qū)щ娔?5及第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的雜質(zhì)注入量分別是 6X15cm々及2X15cm—2程度，由此，PN節(jié)二極管61的耐壓為IV。為此， 向第一導(dǎo)電型阱12或第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體襯底11放電，能夠抑制向被保護(hù)
元件21的充電增強(qiáng)影響。被保護(hù)元件電極22、保險(xiǎn)膜32及村底連接電極42，因?yàn)榫哂泄餐?導(dǎo)電膜15，所以電位差基本為OV。還有，通過使形成在村底連接部的PN 節(jié)二極管61的耐壓為1V程度，就能夠抑制FEOL電平下的擴(kuò)散工序中產(chǎn) 生的1V程度的正充電。
另一方面，擴(kuò)散工序中產(chǎn)生負(fù)充電增強(qiáng)之際在導(dǎo)電膜15上施加負(fù)電壓。 由此，PN節(jié)二極管61成為順偏壓，向第一導(dǎo)電型阱12或第一導(dǎo)電型半導(dǎo) 體村底11放電，就可以抑制向被保護(hù)元件21的充電增強(qiáng)影響。
被保護(hù)元件電極22、保險(xiǎn)膜32及村底連接電極42，因?yàn)榫哂泄餐?導(dǎo)電膜15，所以電位差基本為OV。還有，通過使形成在襯底連接部的PN 節(jié)二極管61的順方向偏壓的電壓屏障為0.7V程度，就能夠抑制FEOL電 平下的擴(kuò)散工序中產(chǎn)生的一1V程度的負(fù)充電。還有，向?qū)щ娔?5及第一 導(dǎo)電型擴(kuò)散層的雜質(zhì)注入量分別是6 X 15cm-2及2 X 15cm-2程度，就能夠使 電壓屏障為0.7V程度。
再有，擴(kuò)散工序結(jié)束后通過在圖2(b)所示的第一切斷端子52A和第二 切斷端子52B之間流通電流切斷保險(xiǎn)膜32。由此，對(duì)被保護(hù)元件21施加 必要的正負(fù)兩極性高電壓就成為可能。
以下，參照
第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法。 首先，如圖3所示，在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體襯底11上形成第一導(dǎo)電型的阱12。 阱12上，在被保護(hù)元件形成區(qū)域71、保險(xiǎn)構(gòu)造形成區(qū)域72及襯底連接部 形成區(qū)域73形成了絕緣膜14。接下來，在絕緣膜14的村底連接部形成區(qū) 域73形成了開口部14a。絕緣膜14的膜厚只要在2nm至30nm范圍即可。 尚，絕緣膜14，與形成在被保護(hù)元件形成區(qū)域71上的其它絕緣膜一體形成 也可，獨(dú)立形成也可。
接下來，如圖4所示，從阱12的開口部14a露出的部分注入第一導(dǎo)電 型雜質(zhì)，形成第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層13。雜質(zhì)的注入量，例如是2X1015cm-2 即可。接下來，在絕緣膜14上，以掩埋開口部14a的方式形成導(dǎo)電膜15 以后，在導(dǎo)電膜15中注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)。雜質(zhì)的注入量，例如是 6X10"cn^即可。導(dǎo)電膜15的被保護(hù)元件形成區(qū)域71上形成的部分成為
被保護(hù)元件電極22,保險(xiǎn)構(gòu)造形成區(qū)域72上形成的部分成為保險(xiǎn)膜32， 襯底連接部形成區(qū)域73上形成的部分成為襯底連接電極42。從這個(gè)時(shí)刻 起，就能夠保護(hù)向被保護(hù)元件的被保護(hù)元件電極22及柵極絕緣膜(未圖示) 的充電。
尚，第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層13及導(dǎo)電膜15的雜質(zhì)濃度，只要考慮能夠保 護(hù)的充電增強(qiáng)電壓等適當(dāng)?shù)脑O(shè)定即可。還有，襯底連接電極42和半導(dǎo)體村 底11之間最好生成適當(dāng)?shù)哪蛪篜N節(jié)二極管，第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層13只要根 據(jù)需要形成即可。
尚，可以將導(dǎo)電膜15的保險(xiǎn)構(gòu)造形成區(qū)域72上形成的部分，形成的 比其它區(qū)域細(xì)(細(xì)線)。通過這樣做，保險(xiǎn)膜32的切斷變得容易。細(xì)線，可 以通過平面印刷和RIE(ReactivelonEtching)及FIB(FocusedlonBeam)等離子 研磨(ionmilling)進(jìn)行。
還有，為了提高導(dǎo)電性可以將導(dǎo)電膜15金屬硅化物化。這種情況，只 要不進(jìn)行保險(xiǎn)構(gòu)造形成區(qū)域72的硅化物化而使其高電阻，更容易切斷保險(xiǎn) 膜32。
還有，村底連接電極42和第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層13的界面可以形成由自 然氧化膜或化學(xué)氧化膜形成的膜厚在4nm以下的薄絕緣膜。這個(gè)程度的膜
半導(dǎo)體襯底11連通，所以在動(dòng)作上不會(huì)成為問題。
接下來，經(jīng)過包含擴(kuò)散工序等完成被保護(hù)元件的工序后，形成如圖5 所示的布線層50，形成導(dǎo)電膜15的與保險(xiǎn)膜32的一側(cè)電連接的第一布線 層布線51A及第一切斷端子52A，和與另一側(cè)電連接的第二布線層布線51B 及第二切斷端子52B。尚，完成被保護(hù)元件的工序，還可以與形成布線層 50的工序、或形成第一布線層布線51A及第一切斷端子52A和第二布線層 布線51B及第二切斷端子52B的工序重復(fù)。
接下來，如圖6所示，在擴(kuò)散工序結(jié)朿后的檢查工序中，第一切斷端 子52A和第二切斷端子52B之間流過電流，切斷保險(xiǎn)膜32。由此，被保護(hù) 元件電極22和村底連接電極42被絕緣。例如，保險(xiǎn)膜32是由注入 6X10"cm—2的雜質(zhì)注入量的多晶硅，形成厚度0.2/Zm、寬度0.12〃m、長(zhǎng)
度0.96//m、面電阻130Q/口的情況，通過保險(xiǎn)膜32中流過電流密度為 200mA/^m2的1毫安秒程度，就可以切斷保險(xiǎn)膜32。
尚，如圖7所示，形成多個(gè)被保護(hù)元件電極22的情況，平行設(shè)置導(dǎo)電 膜15，可以形成在對(duì)應(yīng)鄰接的保險(xiǎn)膜32及襯底連接電極42的被保護(hù)元件 電極22的相反一側(cè)。為了確保為連接第一布線層布線51A及第二布線層布 線51B的邊緣，即便是增大導(dǎo)電膜15的保險(xiǎn)膜32的兩側(cè)部分的尺寸，也 沒有必要增大被保護(hù)元件的間隔，可以使裝置整體小型化。
如上所述，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置及制造方法，可以從FEOL電平 保護(hù)被保護(hù)元件，擴(kuò)散工序結(jié)束后向被保護(hù)元件施加正負(fù)兩極性的高電壓 成為可能。
(第二實(shí)施方式)
以下，參照
本發(fā)明的第二實(shí)施方式。圖8表示第二實(shí)施方式 所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造。圖8中和圖1 一樣的構(gòu)成要素標(biāo)注相同 的符號(hào)省略說明。
第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，導(dǎo)電膜15由下層導(dǎo)電膜15A和上層導(dǎo)電 膜15B構(gòu)成。還有，保險(xiǎn)膜32中沒有形成下層導(dǎo)電膜15A，保險(xiǎn)絕緣膜 33上形成了上層導(dǎo)電膜15B。
第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，減薄保險(xiǎn)膜32中的導(dǎo)電膜的膜厚，能夠 增大電阻。為此，與第一實(shí)施方式相比保險(xiǎn)膜32的切斷更容易。
以下，參照
第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法。 首先，如圖9所示，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體襯底11上形成第一導(dǎo)電型阱12，在 阱12上形成由二氧化硅(SiCh)等形成的絕緣膜14及多晶硅等形成的下層導(dǎo) 電膜15A。絕緣膜14的膜厚只要是5nm至30nm程度即可，下層導(dǎo)電膜 15A只要是5nm至80nm程度即可。尚，絕緣膜14，與用于被保護(hù)元件的 其它絕緣膜一體形成亦可，獨(dú)立形成亦可。
接下來，如圖IO所示，在形成下層導(dǎo)電膜15A及絕緣膜14的襯底連 接部的部分形成開口部14b。接下來，在阱12的從開口部14b露出的部分 注入第一導(dǎo)電型雜質(zhì)，形成第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層13。雜質(zhì)注入量，例如只要 是2X10"cn^即可。接下來，在形成下層導(dǎo)電膜15A的保險(xiǎn)構(gòu)造31部分
形成開口部15a。尚，開口部14b和開口部15a還可以同時(shí)形成。還有，在 形成開口部15a之際，還可以除去絕緣膜14。在從阱12的開口部15a露出 的部分注入第一導(dǎo)電型雜質(zhì)也沒有問題。
接下來，如圖11所示，以掩埋開口部15a的方式形成l呆險(xiǎn)絕緣膜33 之后，在下層導(dǎo)電膜15A上以掩埋開口部14b的方式形成上層導(dǎo)電膜15B， 之后，在導(dǎo)電膜15中注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)。雜質(zhì)注入量，例如是6Xl015cm-2 即可。導(dǎo)電膜15，成為祐 床護(hù)元件21的被保護(hù)元件電極22、 j呆險(xiǎn)構(gòu)造31 的j呆險(xiǎn)膜32、襯底連接部41的襯底連接電才及42。從這個(gè)時(shí)刻起，就能夠 保護(hù)向被保護(hù)元件21的被保護(hù)元件電極22及柵極絕緣膜(未圖示)的充電。
尚，使成為導(dǎo)電膜15的保險(xiǎn)膜32的區(qū)域，比其它區(qū)域更細(xì)線亦可。 通過這樣做，保險(xiǎn)膜32的切斷變得容易。細(xì)線，可以通過平面印刷和 RIE(ReactivelonEtching)及FIB(FocusedlonBeam)等離子研磨(ionmilling)進(jìn) 行。
還有，為了提高導(dǎo)電性可以將導(dǎo)電膜15金屬硅化物化。這種情況，只 要不進(jìn)行保險(xiǎn)構(gòu)造形成區(qū)域72的硅化物化而使其高電阻，更容易切斷保險(xiǎn) 膜32。
還有，村底連接電極42和第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層13的界面可以形成由自 然氧化膜或化學(xué)氧化膜形成的膜厚在4nm以下的薄絕緣膜。這個(gè)程度的膜 厚，在工序中充電時(shí)或者流過充分的隧道電流或被破壞^H"底連接電極42和 半導(dǎo)體襯底ll連通，所以在動(dòng)作上不會(huì)成為問題。
接下來，經(jīng)過包含擴(kuò)散工序等完成被保護(hù)元件的工序后，形成如圖12 所示的布線層，形成導(dǎo)電膜15的與保險(xiǎn)膜32的一側(cè)電連接的第一布線層 布線51A及第一切斷端子52A，和與另一側(cè)電連接的第二布線層布線51B 及第二切斷端子52B。尚，完成被保護(hù)元件的工序，還可以與形成布線層 50的工序、或形成第一布線層布線51A及第一切斷端子52A和第二布線層 布線51B及第二切斷端子52B的工序重復(fù)。
接下來，如圖13所示，在擴(kuò)散工序結(jié)束后的檢查工序中，第一切斷端 子52A和第二切斷端子52B之間流過電流，切斷保險(xiǎn)膜32。由此，被保護(hù) 元件電極22和村底連接電極42被絕緣。例如，保險(xiǎn)膜32是由注入
6X10"cm-2的雜質(zhì)注入量的多晶硅，形成厚度0.1/zm、寬度0.12//m、長(zhǎng) 度0.96//m、面電阻260Q/ci的情況，通過4呆險(xiǎn)膜32中流過電流密度為 200mA///1112的0.7毫安秒程度，就可以切斷保險(xiǎn)膜32。第二實(shí)施方式的半 導(dǎo)體裝置，只要減薄保險(xiǎn)膜32的導(dǎo)電膜的膜厚，就可以提高電阻。為此， 與第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置相比保險(xiǎn)膜32的切斷更容易。
本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，多個(gè)形成被保護(hù)元件的情況下，只要象圖7 所示那樣平面布置，就可以小型化裝置。
在各實(shí)施方式中，可以作為以MONOS(metal-oxide-nitride-oxide-silic on) 型存儲(chǔ)器及浮動(dòng)門(FG=floating gate)型存儲(chǔ)器為代表的非易失性存儲(chǔ)元件， 作為以靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM-static random access memory)及動(dòng)態(tài)隨 機(jī)存耳又存儲(chǔ)器(DRAJV^dyncmia random access memory)為代表的易失性存
儲(chǔ)元件等為被保護(hù)元件而使用。 —產(chǎn)業(yè)上利用的可能性一
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，實(shí)現(xiàn)了在FEOL電平的正 負(fù)低電壓的范圍從擴(kuò)散工序中的充電增強(qiáng)保護(hù)被保護(hù)元件，且，擴(kuò)散工序 結(jié)束后在被保護(hù)元件上能夠施加驅(qū)動(dòng)被保護(hù)元件所必須的正負(fù)兩極性高電 壓的半導(dǎo)體裝置，特別是對(duì)在擴(kuò)散工序中的充電增強(qiáng)的影響成為問題的存 儲(chǔ)裝置的半導(dǎo)體裝置及其制造方法是有用的。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于包括形成在半導(dǎo)體襯底上的，具有被保護(hù)元件電極的被保護(hù)元件，具有與上述半導(dǎo)體襯底電連接的襯底連接電極的襯底連接部，形成在上述被保護(hù)元件電極和上述襯底連接電極之間的，具有流過所規(guī)定的電流而能被切斷的保險(xiǎn)膜的保險(xiǎn)構(gòu)造，另外上述被保護(hù)元件電極、襯底連接電極、及保險(xiǎn)膜，在上述保險(xiǎn)膜沒有被切斷的狀態(tài)下，由一體形成的導(dǎo)電膜構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述保險(xiǎn)膜被切斷，上述導(dǎo)電膜，與上述被保護(hù)元件電極和上述村底連接電極絕緣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所迷的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 還包括形成在上述導(dǎo)電膜和上述襯底之間的絕緣膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述保險(xiǎn)構(gòu)造，具有與上述導(dǎo)電膜中的上述保險(xiǎn)膜兩側(cè)部分分別電連接的第一切斷端子及第二切斷端子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述半導(dǎo)體村底中，與上述村底連接電極連接的部分是第一導(dǎo)電型的，上述襯底連接電極是第二導(dǎo)電型的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述襯底連接部，具有連接于形成在上述半導(dǎo)體襯底中的上述襯底連接電極部分上的第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述半導(dǎo)體村底，具有第一導(dǎo)電型阱， 上述第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層，形成在上述第一導(dǎo)電型阱中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述襯底連接電極，隔著膜厚為4nm以下的村底連接絕緣膜與上述半導(dǎo)體村底連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述被保護(hù)元件，是根據(jù)向/從電荷蓄積層蓄積/除去電子或空穴而使特性發(fā)生變化的非易失性存儲(chǔ)器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述保險(xiǎn)膜的線寬，比上述被保護(hù)元件電極的線寬及上述村底連接 電極的線寬窄。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述導(dǎo)電膜為多個(gè)且形成為相互有間隔并平行， 在相鄰的導(dǎo)電膜中，上述保險(xiǎn)膜及襯底連接電極，形成在上述被保護(hù)元件電極的相反一側(cè)，上述導(dǎo)電膜中上述保險(xiǎn)膜兩側(cè)部分的線寬，比上述被保護(hù)元件電極 的線寬寬。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述導(dǎo)電膜，除上述保險(xiǎn)膜部分均被金屬硅化物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述導(dǎo)電膜，除上述保險(xiǎn)膜的部分以外包含下層導(dǎo)電膜和上層導(dǎo)電膜，上述保險(xiǎn)膜，由形成在保險(xiǎn)絕緣膜上的上述上層導(dǎo)電膜構(gòu)成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 上述襯底連接電極，它的上述上層導(dǎo)電膜與上述村底連接。
15. —種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 包括在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜的工序a，在上述絕緣膜上形成第一開口部的同時(shí)，在上述絕緣膜上的上述笫 一開口部形成與上述半導(dǎo)體襯底電連接的第二導(dǎo)電型導(dǎo)電膜的工序b,在上述半導(dǎo)體襯底的與上述第一開口部分離的區(qū)域形成以上述導(dǎo)電 膜的一部分為電極的被保護(hù)元件的工序c，在上述工序c之后，在上述第一開口部和上迷#1保護(hù)元件之間的部 分切斷上述導(dǎo)電膜的工序d。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 在上述工序c之后且上述工序d之前，還包括形成分別與上述導(dǎo)電膜中的在上述工序d中切斷的部分的兩側(cè)電連接的第一切斷端子及第二 切斷端子的工序e，在上述工序d中，通過在上述第一切斷端子和上述第二切斷端子之 間流通電流切斷上述導(dǎo)電膜中的上述第一切斷端子和上述第二切斷端子 之間的部分。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 在上述工序b之后且上述工序d之前，還包括金屬硅化物化上述導(dǎo)電膜中除在上述工序d中切斷的部分以外的部分的工序d。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 上述工序b，包含在上述絕緣膜之上形成下層導(dǎo)電膜的工序bl，通過有選擇地除去上述下層導(dǎo)電膜及上述絕緣膜形成上述第一開口部的工序b2，以及在上述下層導(dǎo)電膜上以掩埋上述第一開口部的方式形成上層導(dǎo)電膜 的工序b3。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 上述工序b，在上述工序bl之后且在上述工序b3之前，包括 在上述導(dǎo)電膜中的上述第一開口部和形成了上述被保護(hù)元件的區(qū)域之間的部分形成第二開口部的工序b4，和形成掩埋上述第二開口部的保險(xiǎn)絕緣膜的工序b5，另外 上述工序b3中，以覆蓋上述保險(xiǎn)絕緣膜的上面的方式形成上述上層導(dǎo)電膜。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 還包括在上述半導(dǎo)體襯底中注入第一導(dǎo)電型雜質(zhì)形成第一導(dǎo)電型阱的工序g，另外上述第一開口部，形成為露出上述第一導(dǎo)電型阱的方式。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 工程b，包含向上述半導(dǎo)體襯底的從第一開口部露出的部分注入第一導(dǎo)電型雜質(zhì)而形成第一導(dǎo)電型擴(kuò)散層的工序。
全文摘要
實(shí)現(xiàn)在FEOL電平的正負(fù)低電壓的范圍從擴(kuò)散工序中的充電增強(qiáng)保護(hù)被保護(hù)元件，且，擴(kuò)散工序結(jié)束后在被保護(hù)元件上能夠施加驅(qū)動(dòng)被保護(hù)元件所必須的正負(fù)兩極性高電壓的半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置，包括具有被保護(hù)元件電極(22)的被保護(hù)元件(21)、具有與半導(dǎo)體襯底(11)電連接的襯底連接電極(42)的襯底連接部(41)、具有形成在被保護(hù)元件電極(22)和襯底連接電極(42)之間的保險(xiǎn)膜(32)的保險(xiǎn)構(gòu)造(31)。保險(xiǎn)膜(32)，形成為能夠被切斷，在沒有切斷保險(xiǎn)膜(32)的狀態(tài)下，被保護(hù)元件電極(22)、襯底連接電極(42)、及保險(xiǎn)元件電極(32)由一體形成的導(dǎo)電膜(15)形成。
文檔編號(hào)H01L23/62GK101393913SQ20081021265
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者樋口裕一郎, 高橋桂太 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社