JPH08340054A - リード・オンリ・メモリ装置とその製造方法 - Google Patents
リード・オンリ・メモリ装置とその製造方法Info
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- JPH08340054A JPH08340054A JP7170318A JP17031895A JPH08340054A JP H08340054 A JPH08340054 A JP H08340054A JP 7170318 A JP7170318 A JP 7170318A JP 17031895 A JP17031895 A JP 17031895A JP H08340054 A JPH08340054 A JP H08340054A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速動作可能なプレーナ構造のマスクROM
を得る。 【構成】 P型シリコン基板20上にはビットライン2
6の伸びる方向と直交する方向の帯状の低抵抗メタル層
からなるワードライン28が形成されている。ワードラ
イン28と基板20の間で、隣接ビットライン26,2
6間に挾まれた領域には基板20との間にゲート酸化膜
30を介してメモリトランジスタごとに分離されたポリ
シリコンゲート電極32が形成されている。ゲート電極
32上からはシリコン酸化膜34が形成され、記憶すべ
き情報にしたがって、そのメモリトランジスタが選択さ
れた時にオンとなるべきもののゲート電極32上にはコ
ンタクトホール36が形成され、コンタクトホール36
を介してそのメモリトランジスタのゲート電極32とワ
ードライン28が接続されている。
を得る。 【構成】 P型シリコン基板20上にはビットライン2
6の伸びる方向と直交する方向の帯状の低抵抗メタル層
からなるワードライン28が形成されている。ワードラ
イン28と基板20の間で、隣接ビットライン26,2
6間に挾まれた領域には基板20との間にゲート酸化膜
30を介してメモリトランジスタごとに分離されたポリ
シリコンゲート電極32が形成されている。ゲート電極
32上からはシリコン酸化膜34が形成され、記憶すべ
き情報にしたがって、そのメモリトランジスタが選択さ
れた時にオンとなるべきもののゲート電極32上にはコ
ンタクトホール36が形成され、コンタクトホール36
を介してそのメモリトランジスタのゲート電極32とワ
ードライン28が接続されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプレーナセル構造と称さ
れるマスクROM(リード・オンリ・メモリ)装置とそ
の製造方法に関するものである。
れるマスクROM(リード・オンリ・メモリ)装置とそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プレーナ構造のマスクROMは、メモリ
領域には選択酸化法(LOCOS)による素子分離領域
がなく、かつコンタクトが複数のメモリトランジスタに
1個の割でよいため、微細化が可能になるという利点を
備えている。そのようなプレーナ構造のマスクROMの
メモリ領域の例を図1に示す。P型シリコン基板2の表
面のフィールド酸化膜4と素子分離層6で分離されたメ
モリ領域には、紙面垂直方向に帯状に延びた互いに平行
なN型拡散層にてなるビットライン8が形成されてお
り、基板2上にはゲート酸化膜10を介してビットライ
ン8と直交する方向に延びる帯状で紙面垂直方向に互い
に平行に配列された複数のワードライン12が形成され
ている。ワードライン12は不純物導入により低抵抗化
されたポリシリコン層や高融点金属シリサイド層から構
成されている。ビットライン8とワードライン12の間
にはゲート酸化膜10よりも厚い酸化膜10aが形成さ
れている。
領域には選択酸化法(LOCOS)による素子分離領域
がなく、かつコンタクトが複数のメモリトランジスタに
1個の割でよいため、微細化が可能になるという利点を
備えている。そのようなプレーナ構造のマスクROMの
メモリ領域の例を図1に示す。P型シリコン基板2の表
面のフィールド酸化膜4と素子分離層6で分離されたメ
モリ領域には、紙面垂直方向に帯状に延びた互いに平行
なN型拡散層にてなるビットライン8が形成されてお
り、基板2上にはゲート酸化膜10を介してビットライ
ン8と直交する方向に延びる帯状で紙面垂直方向に互い
に平行に配列された複数のワードライン12が形成され
ている。ワードライン12は不純物導入により低抵抗化
されたポリシリコン層や高融点金属シリサイド層から構
成されている。ビットライン8とワードライン12の間
にはゲート酸化膜10よりも厚い酸化膜10aが形成さ
れている。
【0003】このようなプレーナ構造のマスクROMで
は、記憶すべき情報にしたがって、レジストパターン1
6をマスクとして、所定のメモリトランジスタのチャネ
ル領域にしきい値電圧を高めるために、例えばボロンな
どの不純物14が注入される。14aは所定のチャネル
領域に注入されたボロンイオンである。16はそのコア
注入を行うためのレジストパターンである。
は、記憶すべき情報にしたがって、レジストパターン1
6をマスクとして、所定のメモリトランジスタのチャネ
ル領域にしきい値電圧を高めるために、例えばボロンな
どの不純物14が注入される。14aは所定のチャネル
領域に注入されたボロンイオンである。16はそのコア
注入を行うためのレジストパターンである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図1に示されるマスク
ROMでは下記のような問題点をあげることができる。 (1)長いビットラインとワードラインをもつため、抵
抗や容量が増加し、高速化の妨げとなる。 (2)ソース・ドレインとなるビットラインの拡散層8
はゲート電極を兼ねるワードライン12よりも先に形成
し、かつワードライン12がビットライン8と交差して
いるため、LDD構造やサリサイド構造などが採用しに
くい。 (3)データ書込みをチャネル領域へのイオン注入(コ
ア注入)によって行っているため、接合リークや接合容
量が増加する。また、周りのメモリトランジスタへのコ
ア注入からの廻り込みによりコア注入を行わないメモリ
トランジスタのチャネル領域にもイオンが入り、駆動電
流が低下する。 (4)コア注入以外に、ワードラインとビットラインを
記憶すべき情報に応じて接続するコンタクト方式により
データ書込みを行う方式もあるが、その場合メモリセル
サイズが大きくなったり、プロセスが複雑になるなどの
問題が生じる。本発明はこのような問題を解決したプレ
ーナ構造のマスクROMと、その製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
ROMでは下記のような問題点をあげることができる。 (1)長いビットラインとワードラインをもつため、抵
抗や容量が増加し、高速化の妨げとなる。 (2)ソース・ドレインとなるビットラインの拡散層8
はゲート電極を兼ねるワードライン12よりも先に形成
し、かつワードライン12がビットライン8と交差して
いるため、LDD構造やサリサイド構造などが採用しに
くい。 (3)データ書込みをチャネル領域へのイオン注入(コ
ア注入)によって行っているため、接合リークや接合容
量が増加する。また、周りのメモリトランジスタへのコ
ア注入からの廻り込みによりコア注入を行わないメモリ
トランジスタのチャネル領域にもイオンが入り、駆動電
流が低下する。 (4)コア注入以外に、ワードラインとビットラインを
記憶すべき情報に応じて接続するコンタクト方式により
データ書込みを行う方式もあるが、その場合メモリセル
サイズが大きくなったり、プロセスが複雑になるなどの
問題が生じる。本発明はこのような問題を解決したプレ
ーナ構造のマスクROMと、その製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のプレーナ構造の
マスクROMは、半導体基板表面に互いに平行で等間隔
に帯状の不純物拡散層が形成されてビットラインが構成
され、その基板上にはその不純物拡散層と交差する方向
の互いに平行で等間隔の複数の帯状低抵抗メタル層から
なるワードラインが形成され、ワードラインと基板との
間で隣接ビットライン間に挾まれた領域には基板との間
にゲート絶縁膜を介してポリシリコン層又はポリサイド
層(ポリシリコン層上に高融点金属シリサイド層を積層
したもの)にてなるゲート電極が形成されて、それぞれ
に分離したゲート電極をもつMOSトランジスタからな
るメモリトランジスタアレイが構成されており、メモリ
トランジスタのゲート電極とワードラインの間は、記憶
すべき情報に従って、コンタクトにより電気的に接続さ
れているか、又は絶縁物層を介して絶縁されている。
マスクROMは、半導体基板表面に互いに平行で等間隔
に帯状の不純物拡散層が形成されてビットラインが構成
され、その基板上にはその不純物拡散層と交差する方向
の互いに平行で等間隔の複数の帯状低抵抗メタル層から
なるワードラインが形成され、ワードラインと基板との
間で隣接ビットライン間に挾まれた領域には基板との間
にゲート絶縁膜を介してポリシリコン層又はポリサイド
層(ポリシリコン層上に高融点金属シリサイド層を積層
したもの)にてなるゲート電極が形成されて、それぞれ
に分離したゲート電極をもつMOSトランジスタからな
るメモリトランジスタアレイが構成されており、メモリ
トランジスタのゲート電極とワードラインの間は、記憶
すべき情報に従って、コンタクトにより電気的に接続さ
れているか、又は絶縁物層を介して絶縁されている。
【0006】ビットラインを低抵抗化するために、ビッ
トラインの不純物拡散層表面にはシリサイド層が形成さ
れていることが好ましい。ワードラインを低抵抗化する
ために、ワードラインがアルミニウム系メタル層、高融
点金属層又は高融点金属シリサイド層からなることが好
ましい。メモリトランジスタのゲート電極のうち、ワー
ドラインと電気的に接続されていないゲート電極には電
子が注入されてそのメモリトランジスタトランジスタの
しきい値電圧が高められていることが好ましい。
トラインの不純物拡散層表面にはシリサイド層が形成さ
れていることが好ましい。ワードラインを低抵抗化する
ために、ワードラインがアルミニウム系メタル層、高融
点金属層又は高融点金属シリサイド層からなることが好
ましい。メモリトランジスタのゲート電極のうち、ワー
ドラインと電気的に接続されていないゲート電極には電
子が注入されてそのメモリトランジスタトランジスタの
しきい値電圧が高められていることが好ましい。
【0007】本発明の製造方法は、以下の工程(A)か
ら(E)を含んでいる。(A)半導体基板表面のメモリ
領域にゲート絶縁膜を介してポリシリコン層又はポリサ
イド層を導電体層として形成し、互いに平行で等間隔の
帯状部分をもつ開口を形成するように、その導電体層を
リソグラフィーとエッチングによりパターン化する工
程、(B)その導電体層のパターンをマスクとして、ビ
ットラインを構成するための不純物を基板にイオン注入
する工程、(C)その導電体層のうち、メモリトランジ
スタのゲート電極となる部分のみが残るように、リソグ
ラフィーとエッチングによりパターン化する工程、
(D)第1の層間絶縁膜を形成し、記憶すべき情報に従
って、読みだしたときオンになるべきメモリトランジス
タのゲート電極上にコンタクトホールを形成する工程、
(E)第1の層間絶縁膜上からメタル膜を形成し、その
メタル膜にリソグラフィーとエッチングによりパターン
化を施してワードラインとし、コンタクトホールを介し
てゲート電極と接続する工程。
ら(E)を含んでいる。(A)半導体基板表面のメモリ
領域にゲート絶縁膜を介してポリシリコン層又はポリサ
イド層を導電体層として形成し、互いに平行で等間隔の
帯状部分をもつ開口を形成するように、その導電体層を
リソグラフィーとエッチングによりパターン化する工
程、(B)その導電体層のパターンをマスクとして、ビ
ットラインを構成するための不純物を基板にイオン注入
する工程、(C)その導電体層のうち、メモリトランジ
スタのゲート電極となる部分のみが残るように、リソグ
ラフィーとエッチングによりパターン化する工程、
(D)第1の層間絶縁膜を形成し、記憶すべき情報に従
って、読みだしたときオンになるべきメモリトランジス
タのゲート電極上にコンタクトホールを形成する工程、
(E)第1の層間絶縁膜上からメタル膜を形成し、その
メタル膜にリソグラフィーとエッチングによりパターン
化を施してワードラインとし、コンタクトホールを介し
てゲート電極と接続する工程。
【0008】ビットラインを低抵抗化するために、工程
(B)と(C)の間で、導電体層パターンの側面に絶縁
物の側壁スペーサを形成し、ビットラインが形成される
基板表面及び導電体層の表面にシリサイド層を形成する
サリサイド工程を含んでいるのが好ましい。
(B)と(C)の間で、導電体層パターンの側面に絶縁
物の側壁スペーサを形成し、ビットラインが形成される
基板表面及び導電体層の表面にシリサイド層を形成する
サリサイド工程を含んでいるのが好ましい。
【0009】本発明は、周辺回路部のトランジスタも同
一基板に同時に形成する方法にも適用されるものであ
る。その際、工程(D)のコンタクトホール形成は周辺
回路部でも同時に行ない、工程(E)のメタル膜のパタ
ーン化により周辺回路部では第1層目のメタル配線を形
成するようにして工程数を少なく抑えることができる。
また、工程(D)のコンタクトホール形成は周辺回路部
のコンタクトホール形成とは異なる工程で行なうように
してもよい。これにより、メモリ領域のコンタクトホー
ルの形成工程を最適化することができるので、コンタク
トホールをゲート電極にオーバーラップした構造にする
ことができ、すなわちゲート電極を小さくすることがで
きるので、微細化に有利となる。その場合には、工程
(E)のメタル膜は高融点金属膜又は高融点金属シリサ
イド膜とし、それをパターン化して得られるメタル配線
はメモリ領域に特有で、周辺回路部ではそれとは別のメ
タル層によりメタル配線を形成する。
一基板に同時に形成する方法にも適用されるものであ
る。その際、工程(D)のコンタクトホール形成は周辺
回路部でも同時に行ない、工程(E)のメタル膜のパタ
ーン化により周辺回路部では第1層目のメタル配線を形
成するようにして工程数を少なく抑えることができる。
また、工程(D)のコンタクトホール形成は周辺回路部
のコンタクトホール形成とは異なる工程で行なうように
してもよい。これにより、メモリ領域のコンタクトホー
ルの形成工程を最適化することができるので、コンタク
トホールをゲート電極にオーバーラップした構造にする
ことができ、すなわちゲート電極を小さくすることがで
きるので、微細化に有利となる。その場合には、工程
(E)のメタル膜は高融点金属膜又は高融点金属シリサ
イド膜とし、それをパターン化して得られるメタル配線
はメモリ領域に特有で、周辺回路部ではそれとは別のメ
タル層によりメタル配線を形成する。
【0010】製品の仕様決定から製品完成までの期間を
短縮するためには、第1の層間絶縁膜の形成までを行な
った半導体基板ウエハをマスタスライスとして用意して
おき、ユーザからの仕様に応じ記憶すべき情報に従って
メモリトランジスタのゲート電極上のコンタクトホール
形成から始めるマスタスライス方式を採用するのが好ま
しい。
短縮するためには、第1の層間絶縁膜の形成までを行な
った半導体基板ウエハをマスタスライスとして用意して
おき、ユーザからの仕様に応じ記憶すべき情報に従って
メモリトランジスタのゲート電極上のコンタクトホール
形成から始めるマスタスライス方式を採用するのが好ま
しい。
【0011】
【作用】メモリトランジスタではゲート電極はワードラ
インとは別に形成されているためゲート電極を従来通り
ポリシリコン層やポリサイド層で形成し、ワードライン
はそれよりも低抵抗のアルミニウム系メタル層、高融点
金属層又は高融点金属シリサイド層とすることができ、
また、ビットラインの表面にシリサイド層を形成するこ
とができる。このようにビットラインとワードラインの
低抵抗化を図ることができるとともに、コア注入を行わ
ないので、コア注入にともなうデバイス特性の低下もな
くなり、高速ROMを実現することができる。
インとは別に形成されているためゲート電極を従来通り
ポリシリコン層やポリサイド層で形成し、ワードライン
はそれよりも低抵抗のアルミニウム系メタル層、高融点
金属層又は高融点金属シリサイド層とすることができ、
また、ビットラインの表面にシリサイド層を形成するこ
とができる。このようにビットラインとワードラインの
低抵抗化を図ることができるとともに、コア注入を行わ
ないので、コア注入にともなうデバイス特性の低下もな
くなり、高速ROMを実現することができる。
【0012】
【実施例】図2は第1の実施例を表わす。(A)は平面
図、(B)はそのX−X´線位置での断面図である。同
一基板上にメモリ領域と周辺回路とが形成されている
が、周辺回路は通常の構造をしているため、実施例では
メモリ領域のみを示す。P型シリコン基板20の表面
で、フィールドドープ層22とフィールド酸化膜24で
分離されたメモリ領域には、紙面垂直方向に伸び互いに
平行で等間隔の帯状のN型拡散層26が形成されてビッ
トラインを構成している。基板上にはビットライン26
の伸びる方向と直交する方向で、面内方向に伸び、互い
に平行で等間隔に紙面垂直方向に配列された複数の帯状
の低抵抗メタル層からなるワードライン28が形成され
ている。ワードライン28はアルミニウム、アルミニウ
ムに僅かなシリコンなどを含んだアルミニウム合金、T
iやMoなどの高融点金属又はWSi2などの高融点金
属シリサイドにて構成されている。ワードライン28と
基板20の間で、隣接ビットライン26,26間に挾ま
れた領域には基板20との間にゲート酸化膜30を介し
てポリシリコン層又はポリサイド層にてなるゲート電極
32が形成されている。ゲート電極32はメモリトラン
ジスタごとに分離された形状にパターン化されている。
図、(B)はそのX−X´線位置での断面図である。同
一基板上にメモリ領域と周辺回路とが形成されている
が、周辺回路は通常の構造をしているため、実施例では
メモリ領域のみを示す。P型シリコン基板20の表面
で、フィールドドープ層22とフィールド酸化膜24で
分離されたメモリ領域には、紙面垂直方向に伸び互いに
平行で等間隔の帯状のN型拡散層26が形成されてビッ
トラインを構成している。基板上にはビットライン26
の伸びる方向と直交する方向で、面内方向に伸び、互い
に平行で等間隔に紙面垂直方向に配列された複数の帯状
の低抵抗メタル層からなるワードライン28が形成され
ている。ワードライン28はアルミニウム、アルミニウ
ムに僅かなシリコンなどを含んだアルミニウム合金、T
iやMoなどの高融点金属又はWSi2などの高融点金
属シリサイドにて構成されている。ワードライン28と
基板20の間で、隣接ビットライン26,26間に挾ま
れた領域には基板20との間にゲート酸化膜30を介し
てポリシリコン層又はポリサイド層にてなるゲート電極
32が形成されている。ゲート電極32はメモリトラン
ジスタごとに分離された形状にパターン化されている。
【0013】ゲート電極32上からは層間絶縁膜として
シリコン酸化膜34が形成されており、記憶すべき情報
にしたがって、そのメモリトランジスタが選択された時
にオンとなるべきもののゲート電極32上にはコンタク
トホール36が形成され、コンタクトホール36を介し
てそのメモリトランジスタのゲート電極32とワードラ
イン28が接続されている。ワードライン28上からは
PSG(リンガラス)膜やBPSG(ボロン・リンガラ
ス)膜などの第2の層間絶縁膜38が形成され、層間絶
縁膜38にはスルーホール40が形成され、層間絶縁膜
38上に形成された第2層目のアルミニウム合金などに
よるメタル配線がスルーホール40を介してワードライ
ン28と接続されている。ビットライン26は隣接する
ものの一方がドレイン、他方がソースとなるように交互
に配置され、それぞれにも層間絶縁膜34,38のコン
タクトホール44を介してメタル配線42が接続されて
いる。
シリコン酸化膜34が形成されており、記憶すべき情報
にしたがって、そのメモリトランジスタが選択された時
にオンとなるべきもののゲート電極32上にはコンタク
トホール36が形成され、コンタクトホール36を介し
てそのメモリトランジスタのゲート電極32とワードラ
イン28が接続されている。ワードライン28上からは
PSG(リンガラス)膜やBPSG(ボロン・リンガラ
ス)膜などの第2の層間絶縁膜38が形成され、層間絶
縁膜38にはスルーホール40が形成され、層間絶縁膜
38上に形成された第2層目のアルミニウム合金などに
よるメタル配線がスルーホール40を介してワードライ
ン28と接続されている。ビットライン26は隣接する
ものの一方がドレイン、他方がソースとなるように交互
に配置され、それぞれにも層間絶縁膜34,38のコン
タクトホール44を介してメタル配線42が接続されて
いる。
【0014】図3は第2の実施例を表わしたものであ
る。その平面図は図2(A)と同一である。図2の実施
例と異なる点は、ゲート電極の側面に高温酸化膜やシリ
コン窒化膜による側壁スペーサ46が形成されており、
ゲート電極32上には高融点金属シリサイド層48が形
成され、ビットラインのN型拡散層26の表面にも高融
点金属シリサイド層50が形成されている点である。
る。その平面図は図2(A)と同一である。図2の実施
例と異なる点は、ゲート電極の側面に高温酸化膜やシリ
コン窒化膜による側壁スペーサ46が形成されており、
ゲート電極32上には高融点金属シリサイド層48が形
成され、ビットラインのN型拡散層26の表面にも高融
点金属シリサイド層50が形成されている点である。
【0015】このような高融点金属シリサイド層48,
50を形成するプロセスは、サリサイドプロセスとして
知られており、側壁スペーサ46を形成した後、露出し
たゲート電極32の表面とN型拡散層26の表面に高融
点金属膜を堆積し、熱処理により反応させてシリサイド
層48,50としたものである。
50を形成するプロセスは、サリサイドプロセスとして
知られており、側壁スペーサ46を形成した後、露出し
たゲート電極32の表面とN型拡散層26の表面に高融
点金属膜を堆積し、熱処理により反応させてシリサイド
層48,50としたものである。
【0016】図4は第1の製造方法を示したものであ
り、図2の実施例を製造する方法を表わしている。
(A)から(D)は平面図によりそのプロセスを工程順
に表わしたものであり、(a)から(d)は(A)から
(D)のそれぞれの鎖線の位置での断面図を表わしたも
のである。 (A)P型シリコン基板20にフィールドドープ層22
とフィールド酸化膜24を形成して周辺回路領域とメモ
リ領域を分離する。基板20上に50〜500Åのゲー
ト酸化膜30を形成した後、不純物導入により低抵抗化
されたポリシリコン膜又はポリサイド膜からなる導電体
層32を1000〜5000Åの厚さに堆積し、リソグ
ラフィーとエッチングにより互いに平行で等間隔の帯状
部分をもつ開口部33を形成する。これにより、メモリ
領域のビットライン部以外に導電体層32が残る。ビッ
トラインのN型拡散層を形成するために、導電体層32
のパターンをマスクとして、例えば砒素イオンを20〜
100KeV、1×1014〜1×1016/cm2の条件
で基板20に注入する。8aは注入されたN型不純物で
ある。
り、図2の実施例を製造する方法を表わしている。
(A)から(D)は平面図によりそのプロセスを工程順
に表わしたものであり、(a)から(d)は(A)から
(D)のそれぞれの鎖線の位置での断面図を表わしたも
のである。 (A)P型シリコン基板20にフィールドドープ層22
とフィールド酸化膜24を形成して周辺回路領域とメモ
リ領域を分離する。基板20上に50〜500Åのゲー
ト酸化膜30を形成した後、不純物導入により低抵抗化
されたポリシリコン膜又はポリサイド膜からなる導電体
層32を1000〜5000Åの厚さに堆積し、リソグ
ラフィーとエッチングにより互いに平行で等間隔の帯状
部分をもつ開口部33を形成する。これにより、メモリ
領域のビットライン部以外に導電体層32が残る。ビッ
トラインのN型拡散層を形成するために、導電体層32
のパターンをマスクとして、例えば砒素イオンを20〜
100KeV、1×1014〜1×1016/cm2の条件
で基板20に注入する。8aは注入されたN型不純物で
ある。
【0017】(B)全面を酸化した後、メモリトランジ
スタのゲート電極になる所にのみ導電体膜32を残し、
それ以外の導電体膜をエッチングにより除去する。この
ときの熱処理により基板に注入されたN型不純物が活性
化し、ビットライン26が形成される。
スタのゲート電極になる所にのみ導電体膜32を残し、
それ以外の導電体膜をエッチングにより除去する。この
ときの熱処理により基板に注入されたN型不純物が活性
化し、ビットライン26が形成される。
【0018】(C)周辺トランジスタを形成した後、シ
リコン酸化膜34を1000〜10000Åの厚さに堆
積する。このとき、隣接するゲート電極32,32間は
シリコン酸化膜34が埋め込まれて平坦化されているこ
とが望ましい。ROMのコードにより、選択されたとき
にオンになるメモリトランジスタのゲート電極32上の
みにコンタクトホール36を形成する。このとき、周辺
回路部のコンタクトホールとビットラインのためのコン
タクトホール44も同時に形成する。コンタクトホール
32はこの実施例ではオーバエッチングによりビットラ
インの拡散層26と導通しないようにするために、ゲー
ト電極32と同一又はそれよりも小さい寸法に形成する
のが好ましい。その後、第1層目のアルミニウム合金膜
を堆積し、リソグラフィーとエッチングによりパターン
化を施すことによってメモリ領域ではワードライン2
8、周辺回路部では第1メタル配線層を形成する。
リコン酸化膜34を1000〜10000Åの厚さに堆
積する。このとき、隣接するゲート電極32,32間は
シリコン酸化膜34が埋め込まれて平坦化されているこ
とが望ましい。ROMのコードにより、選択されたとき
にオンになるメモリトランジスタのゲート電極32上の
みにコンタクトホール36を形成する。このとき、周辺
回路部のコンタクトホールとビットラインのためのコン
タクトホール44も同時に形成する。コンタクトホール
32はこの実施例ではオーバエッチングによりビットラ
インの拡散層26と導通しないようにするために、ゲー
ト電極32と同一又はそれよりも小さい寸法に形成する
のが好ましい。その後、第1層目のアルミニウム合金膜
を堆積し、リソグラフィーとエッチングによりパターン
化を施すことによってメモリ領域ではワードライン2
8、周辺回路部では第1メタル配線層を形成する。
【0019】(D)第2の層間絶縁膜38をPSG膜や
BPSG膜により形成し、デンシファイにより表面を平
坦化した後、ワードライン28のためのスルーホール4
0を形成する。その後、第2層目のアルミニウム合金膜
を堆積し、リソグラフィーとエッチングによりパターン
化することにより2層目のアルミニウム配線42を形成
する。その後、通常のプロセスに従いパッシベーション
膜を形成する。
BPSG膜により形成し、デンシファイにより表面を平
坦化した後、ワードライン28のためのスルーホール4
0を形成する。その後、第2層目のアルミニウム合金膜
を堆積し、リソグラフィーとエッチングによりパターン
化することにより2層目のアルミニウム配線42を形成
する。その後、通常のプロセスに従いパッシベーション
膜を形成する。
【0020】このプロセスをマスタースライス方式で実
施するときは、工程(C)におけるシリコン酸化膜34
の堆積とその表面平坦化のためデンシファイまでをマス
ター工程として行なっておき、そのウエハをマスタース
ライスとして用意しておく。その後、ユーザからの注文
があれば、カスタム工程は、仕様に応じ記憶すべき情報
に従って、コンタクトホール36を形成する工程から始
めることができる。
施するときは、工程(C)におけるシリコン酸化膜34
の堆積とその表面平坦化のためデンシファイまでをマス
ター工程として行なっておき、そのウエハをマスタース
ライスとして用意しておく。その後、ユーザからの注文
があれば、カスタム工程は、仕様に応じ記憶すべき情報
に従って、コンタクトホール36を形成する工程から始
めることができる。
【0021】図4の方法は、プレーナセル構造でない通
常の1層ポリシリコン、2層メタル配線のマスクROM
プロセスに比べると、導電体層32の1回分のパターン
化とビットライン26形成のためのイオン注入工程を追
加するだけですみ、微細でかつ高速動作可能なマスクR
OMを実現することができる。
常の1層ポリシリコン、2層メタル配線のマスクROM
プロセスに比べると、導電体層32の1回分のパターン
化とビットライン26形成のためのイオン注入工程を追
加するだけですみ、微細でかつ高速動作可能なマスクR
OMを実現することができる。
【0022】図3の実施例のように、ビットライン26
の表面とゲート電極32の表面にそれぞれシリサイド層
50,46を設けた構造にするには、図4の工程(B)
の後、高温酸化膜を形成し、エッチバックを施して側壁
スペーサ46を形成し、その後、全面にタングステンや
チタン、モリブデンなどの高融点金属膜を堆積し、熱処
理を施してシリサイド層50,48を形成した後、未反
応の高融点金属をエッチング液により除去する工程を追
加すればよい。
の表面とゲート電極32の表面にそれぞれシリサイド層
50,46を設けた構造にするには、図4の工程(B)
の後、高温酸化膜を形成し、エッチバックを施して側壁
スペーサ46を形成し、その後、全面にタングステンや
チタン、モリブデンなどの高融点金属膜を堆積し、熱処
理を施してシリサイド層50,48を形成した後、未反
応の高融点金属をエッチング液により除去する工程を追
加すればよい。
【0023】図4の製造方法はROMコードのためのコ
ンタクトホール36と周辺回路のコンタクトホールを同
じ工程で形成する例であるが、それらのコンタクトホー
ルを別の工程で形成するようにした実施例を第2の製造
方法として説明する。図面は図4を利用する。(A)と
(B)の工程は第1の製造方法と同じである。
ンタクトホール36と周辺回路のコンタクトホールを同
じ工程で形成する例であるが、それらのコンタクトホー
ルを別の工程で形成するようにした実施例を第2の製造
方法として説明する。図面は図4を利用する。(A)と
(B)の工程は第1の製造方法と同じである。
【0024】(C)周辺トランジスタを形成した後、シ
リコン酸化膜をCVD法により500〜3000Åの厚
さに堆積し、ROMコードにより選択されてオンとなる
メモリトランジスタのゲート電極上にのみコンタクトホ
ール36を形成する。このとき周辺回路ではコンタクト
ホールは形成しない。次に、タングステンなどの高融点
金属膜又はタングステンシリサイドなどの高融点金属シ
リサイド膜を堆積した後、パターン化を施してワードラ
イン28を形成する。このワードライン28となる配線
はメモリ領域のみに形成し、周辺回路では形成しない。
リコン酸化膜をCVD法により500〜3000Åの厚
さに堆積し、ROMコードにより選択されてオンとなる
メモリトランジスタのゲート電極上にのみコンタクトホ
ール36を形成する。このとき周辺回路ではコンタクト
ホールは形成しない。次に、タングステンなどの高融点
金属膜又はタングステンシリサイドなどの高融点金属シ
リサイド膜を堆積した後、パターン化を施してワードラ
イン28を形成する。このワードライン28となる配線
はメモリ領域のみに形成し、周辺回路では形成しない。
【0025】(D)層間絶縁膜38としてPSG膜又は
BPSG膜を5000〜8000Åの厚さに堆積した
後、デンシファイを行なって平坦化する。その後、コン
タクトホール40,44を形成するが、このとき周辺回
路のコンタクトホールを同時に形成する。その後、2層
目メタル配線42を形成し、バッシベーション膜を形成
する。
BPSG膜を5000〜8000Åの厚さに堆積した
後、デンシファイを行なって平坦化する。その後、コン
タクトホール40,44を形成するが、このとき周辺回
路のコンタクトホールを同時に形成する。その後、2層
目メタル配線42を形成し、バッシベーション膜を形成
する。
【0026】第1の製造方法ではコンタクトホール36
は周辺回路部のコンタクトホールと同時に形成されるた
め、ゲート電極32をはみ出して形成されると下地の基
板又はビットラインの拡散層26と短絡する危険性があ
るので、ゲート電極32をコンタクトホールの大きさよ
り大きくする必要があった。しかし、第2の製造方法で
は、コンタクトホール36は周辺回路のコンタクトホー
ルとは独立した工程で形成するため、コンタクトホール
32のエッチングをゲート電極32と接触し、拡散層2
6には接触しないような深さに最適化することができる
ため、コンタクトホールをゲート電極32にオーバーラ
ップした構造にすることができ、すなわちゲート電極3
2を小さくすることができるので、さらに微細化を図る
ことができる。この第2の製造方法をマスタースライス
方式に適用する場合も、シリコン酸化膜34を堆積した
段階までをマスター工程とすることができる。
は周辺回路部のコンタクトホールと同時に形成されるた
め、ゲート電極32をはみ出して形成されると下地の基
板又はビットラインの拡散層26と短絡する危険性があ
るので、ゲート電極32をコンタクトホールの大きさよ
り大きくする必要があった。しかし、第2の製造方法で
は、コンタクトホール36は周辺回路のコンタクトホー
ルとは独立した工程で形成するため、コンタクトホール
32のエッチングをゲート電極32と接触し、拡散層2
6には接触しないような深さに最適化することができる
ため、コンタクトホールをゲート電極32にオーバーラ
ップした構造にすることができ、すなわちゲート電極3
2を小さくすることができるので、さらに微細化を図る
ことができる。この第2の製造方法をマスタースライス
方式に適用する場合も、シリコン酸化膜34を堆積した
段階までをマスター工程とすることができる。
【0027】図2及び図3に示したメモリトランジスタ
では、ワードライン28と接続されないビットのゲート
電極32はフローティング状態となっているため、電気
的に不安定である。そこで、すべてのプロセス工程を完
了した後、複数のビットライン26又はビットラインに
つながるメタル配線に、隣接するビットラインの一方が
GND電位、他方が正電位(例えば5〜15V)となる
ように、ビットライン26に交互にGND電位と正電位
を与え、ワードライン28には10V以上の高電位を与
えることにより、フローティング状態のゲート電極32
にチャネルホットエレクトロンを注入させるのが好まし
い。
では、ワードライン28と接続されないビットのゲート
電極32はフローティング状態となっているため、電気
的に不安定である。そこで、すべてのプロセス工程を完
了した後、複数のビットライン26又はビットラインに
つながるメタル配線に、隣接するビットラインの一方が
GND電位、他方が正電位(例えば5〜15V)となる
ように、ビットライン26に交互にGND電位と正電位
を与え、ワードライン28には10V以上の高電位を与
えることにより、フローティング状態のゲート電極32
にチャネルホットエレクトロンを注入させるのが好まし
い。
【0028】他の方法として、ビットライン28をGN
D電位又はフローティング状態とし、ワードライン28
のみを10V以上の高電位とすることにより、F−N
(ファウラー・ノルドハイム)トンネリングにより電子
をフローティング状態のゲート電極32に注入してもよ
い。このように、フローティング状態のゲート電極のみ
に電子を注入して保持させることにより、これらのビッ
トのメモリトランジスタのしきい値電圧がワードライン
28と電気的に接続されているビットのメモリトランジ
スタのしきい値電圧より正側に高くなり、安定化させる
ことができる。このフローティング状態のメモリトラン
ジスタのしきい値電圧はVcc以上とすることが望まし
い。
D電位又はフローティング状態とし、ワードライン28
のみを10V以上の高電位とすることにより、F−N
(ファウラー・ノルドハイム)トンネリングにより電子
をフローティング状態のゲート電極32に注入してもよ
い。このように、フローティング状態のゲート電極のみ
に電子を注入して保持させることにより、これらのビッ
トのメモリトランジスタのしきい値電圧がワードライン
28と電気的に接続されているビットのメモリトランジ
スタのしきい値電圧より正側に高くなり、安定化させる
ことができる。このフローティング状態のメモリトラン
ジスタのしきい値電圧はVcc以上とすることが望まし
い。
【0029】
【発明の効果】本発明ではワードラインをアルミニウム
や高融点金属シリサイドなどの低抵抗なメタル層とする
ことができるので、ワードラインが低抵抗となる。しか
もゲート電極の下部は従来通りのN型ポリシリコンであ
るため、仕事関数によるトランジスタ特性の変動はな
い。ROMコード書込みにコア注入を用いないため、コ
ア注入による接合リークや接合容量の増加がない。また
隣接するメモリトランジスタのコア注入のまわり込みに
よる駆動電流の低下もない。そのため、メモリトランジ
スタの特性低下を抑えることができる。コア注入方式と
異なり、完全にオフ状態のメモリトランジスタができる
ため、ワードラインの電圧を上げ、駆動電流を増やすこ
とができる。サリサイド技術が通常プロセスと同様に使
用できるため、ビットラインの抵抗を下げることができ
る。以上の結果として、高速のマスクROMを実現する
ことができる。
や高融点金属シリサイドなどの低抵抗なメタル層とする
ことができるので、ワードラインが低抵抗となる。しか
もゲート電極の下部は従来通りのN型ポリシリコンであ
るため、仕事関数によるトランジスタ特性の変動はな
い。ROMコード書込みにコア注入を用いないため、コ
ア注入による接合リークや接合容量の増加がない。また
隣接するメモリトランジスタのコア注入のまわり込みに
よる駆動電流の低下もない。そのため、メモリトランジ
スタの特性低下を抑えることができる。コア注入方式と
異なり、完全にオフ状態のメモリトランジスタができる
ため、ワードラインの電圧を上げ、駆動電流を増やすこ
とができる。サリサイド技術が通常プロセスと同様に使
用できるため、ビットラインの抵抗を下げることができ
る。以上の結果として、高速のマスクROMを実現する
ことができる。
【図1】従来のプレーナ構造のマスクROMを示す断面
図である。
図である。
【図2】一実施例のプレーナ構造のマスクROMを示す
断面図である。
断面図である。
【図3】他の実施例のプレーナ構造のマスクROMを示
す断面図である。
す断面図である。
【図4】製造方法を示す一実施例を示す図であり、
(A)から(D)は平面図によりそのプロセスを工程順
に表わしたものであり、(a)から(d)は(A)から
(D)のそれぞれの鎖線の位置での断面図を表わしたも
のである。
(A)から(D)は平面図によりそのプロセスを工程順
に表わしたものであり、(a)から(d)は(A)から
(D)のそれぞれの鎖線の位置での断面図を表わしたも
のである。
20 P型シリコン基板 26 ビットラインのN型拡散層 28 ワードライン 30 ゲート酸化膜 32 ゲート電極 34,38 層間絶縁膜 36 ROMコード書込みのためのコンタクトホール
Claims (9)
- 【請求項1】 半導体基板表面に互いに平行で等間隔に
帯状の不純物拡散層が形成されてビットラインが構成さ
れ、その基板上には前記不純物拡散層と交差する方向の
互いに平行で等間隔の複数の帯状低抵抗メタル層からな
るワードラインが形成され、ワードラインと基板との間
で隣接ビットライン間に挾まれた領域には基板との間に
ゲート絶縁膜を介してポリシリコン層又はポリサイド層
にてなるゲート電極が形成されて、それぞれに分離した
ゲート電極をもつMOSトランジスタからなるメモリト
ランジスタアレイが構成されており、 メモリトランジスタのゲート電極とワードラインの間
は、記憶すべき情報に従って、コンタクトにより電気的
に接続されているか、又は絶縁物層を介して絶縁されて
いることを特徴とするリード・オンリ・メモリ装置。 - 【請求項2】 ビットラインの不純物拡散層表面にはシ
リサイド層が形成されている請求項1に記載のリード・
オンリ・メモリ装置。 - 【請求項3】 ワードラインがアルミニウム系メタル
層、高融点金属層又は高融点金属シリサイド層からなる
請求項1に記載のリード・オンリ・メモリ装置。 - 【請求項4】 メモリトランジスタのゲート電極のうち
ワードラインと電気的に接続されていないゲート電極に
は電子が注入されてそのメモリトランジスタトランジス
タのしきい値電圧が高められている請求項1に記載のリ
ード・オンリ・メモリ装置。 - 【請求項5】 以下の工程(A)から(E)を含むリー
ド・オンリ・メモリ装置の製造方法。 (A)半導体基板表面のメモリ領域にゲート絶縁膜を介
してポリシリコン層又はポリサイド層を導電体層として
形成し、互いに平行で等間隔の帯状部分をもつ開口を形
成するように、その導電体層をリソグラフィーとエッチ
ングによりパターン化する工程、 (B)前記導電体層のパターンをマスクとして、ビット
ラインを構成するための不純物を基板にイオン注入する
工程、 (C)前記導電体層のうち、メモリトランジスタのゲー
ト電極となる部分のみが残るように、リソグラフィーと
エッチングによりパターン化する工程、 (D)第1の層間絶縁膜を形成し、記憶すべき情報に従
って、読みだしたときオンになるべきメモリトランジス
タのゲート電極上にコンタクトホールを形成する工程、 (E)第1の層間絶縁膜上からメタル膜を形成し、その
メタル膜にリソグラフィーとエッチングによりパターン
化を施してワードラインとし、前記コンタクトホールを
介してゲート電極と接続する工程。 - 【請求項6】 前記工程(B)と(C)の間で、前記導
電体層パターンの側面に絶縁物の側壁スペーサを形成
し、ビットラインが形成される基板表面及び前記導電体
層の表面にシリサイド層を形成するサリサイド工程を含
む請求項5に記載のリード・オンリ・メモリ装置の製造
方法。 - 【請求項7】 周辺回路部のトランジスタも同一基板に
同時に形成する方法であり、 前記工程(D)のコンタクトホール形成は周辺回路部で
も同時に行なわれ、 前記工程(E)のメタル膜のパターン化により周辺回路
部では第1層目のメタル配線が形成される請求項5又は
6に記載のリード・オンリ・メモリ装置の製造方法。 - 【請求項8】 周辺回路部のトランジスタも同一基板に
同時に形成する方法であり、 前記工程(D)のコンタクトホール形成は周辺回路部の
コンタクトホール形成とは異なる工程で行なわれ、 前記工程(E)のメタル膜は高融点金属膜又は高融点金
属シリサイド膜であり、それをパターン化して得られる
メタル配線はメモリ領域に特有で、周辺回路部ではそれ
とは別のメタル層によりメタル配線が形成される請求項
5又は6に記載のリード・オンリ・メモリ装置の製造方
法。 - 【請求項9】 第1の層間絶縁膜の形成までを行なった
半導体基板ウエハをマスタスライスとして用意してお
き、ユーザからの仕様に応じ記憶すべき情報に従ってメ
モリトランジスタのゲート電極上のコンタクトホール形
成から始めるマスタスライス方式である請求項5,6,
7又は8に記載のリード・オンリ・メモリ装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7170318A JPH08340054A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | リード・オンリ・メモリ装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7170318A JPH08340054A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | リード・オンリ・メモリ装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08340054A true JPH08340054A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15902742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7170318A Pending JPH08340054A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | リード・オンリ・メモリ装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08340054A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010018728A (ko) * | 1999-08-21 | 2001-03-15 | 김영환 | 마스크 롬의 제조 방법 |
| US6259143B1 (en) | 1998-10-08 | 2001-07-10 | Nec Corporation | Semiconductor memory device of NOR type mask ROM and manufacturing method of the same |
| CN1327525C (zh) * | 2003-12-24 | 2007-07-18 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 测量电容的结构与方法 |
-
1995
- 1995-06-12 JP JP7170318A patent/JPH08340054A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6259143B1 (en) | 1998-10-08 | 2001-07-10 | Nec Corporation | Semiconductor memory device of NOR type mask ROM and manufacturing method of the same |
| KR20010018728A (ko) * | 1999-08-21 | 2001-03-15 | 김영환 | 마스크 롬의 제조 방법 |
| CN1327525C (zh) * | 2003-12-24 | 2007-07-18 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 测量电容的结构与方法 |
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