DE4031397C2 - Herstellungsverfahren für einen Einchipmikrocomputer - Google Patents
Herstellungsverfahren für einen EinchipmikrocomputerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Einchipmikrocomputers, in dem ein ROM eingebaut ist.
Im allgemeinen gibt es zwei Typen von ROMs, die in einem
Einchipmikrocomputer untergebracht bzw. eingebaut werden,
nämlich einen Masken-ROM, bei dem abzuspeichernde Informa
tionen beim Herstellungsprozeß durch Verwendung einer Pho
tomaske festgelegt werden, und einen EPROM oder E2PROM, der
elektrisches Schreiben von Informationen nach der Herstel
lung erlaubt. Obwohl der Masken-ROM vorteilhaft bezüglich
der Herstellungskosten bei Massenproduktion ist, wird eine
lange Zeit benötigt, um ein Stück bzw. eine Probe fertigzu
stellen, nachdem die zu speichernden Informationen festge
legt worden sind, daß heißt, die Herstellungszeit (turna
round time) ist lang. Darüberhinaus kostet die Photomaske
bei einer geringen Herstellungsmenge zu viel. Inzwischen
können Informationen in einen EPROM oder E2PROM nach dem
Herstellungsprozeß eingeschrieben werden, so daß die Her
stellungszeit bzw. Fertigstellungszeit beträchtlich verkürzt
wird, was zu einer Reduzierung der Herstellungskosten bei
einer kleinen Produktionsmenge beiträgt. Andererseits wird
jedoch der Herstellungsprozeß eines Wafers kompliziert, wo
durch die Herstellungskosten des EPROMs oder des E2PROMs
insgesamt ansteigen und deshalb ist der EPROM oder E2PROM
von Nachteil, wenn er in einer Massenproduktion hergestellt
wird.
Wie oben ausgeführt haben der Masken-ROM und der EPROM oder
der E2PROM jeweils ihre eigenen Vorteile und Nachteile.
Deshalb sind eine Vielzahl von Chiparten mit Masken-ROM,
EPROM oder E2PROM usw. in den letzten Jahren für Mikrocom
puter entwickelt worden.
Als ROM, der in einem Einchipmikrocomputer mit Masken-ROM
eingebaut bzw. integriert wird, wird z. B. ein ROM vom Ver
armungstyp, ein ROM vom Kontakttyp, ein ROM vom OR-Typ
durch Ionenimplantation oder ähnliches verwendet. Ein Zei
lendekoder, ein Stringdekoder und ein Tastverstärker (sense
amplifier), die Schaltungen und Eigenschaften entsprechend
der Art des verwendeten ROMs haben, werden eingesetzt. An
dererseits wird bei einem ROM, der in einem Einchipmikro
computer mit EPROM oder E2PROM untergebracht ist, im allge
meinen ein OR-Typ-ROM verwendet und der Zeilendekoder, der
Stringdekoder und der Tastverstärker sind von dem Typ ent
sprechend diesem OR-Typ-ROM. Im Übrigen benötigt der Ein
chipmikrocomputer mit EPROM oder E2PROM insbesondere eine
Schreibschaltung und eine Steuerschaltung usw.
Es ist klar, daß der Einchipmikrocomputer mit Masken-ROM
und daß der Einchipmikrocomputer mit EPROM oder E2PROM von
einander in Layout und Abmessung unterschiedlich sind, wo
bei die Photomaske individuell für jeden Chip gefertigt
werden muß, was die Probleme mit sich bringt, daß eine
ziemlich lange Zeit für ihre Entwicklung und hohe Kosten
erforderlich sind. Desweiteren, obwohl es notwendig ist,
daß der Mikrocomputer mit Masken-ROM und der Mikrocomputer
mit EPROM oder E2PROM die gleichen elektrischen Eigenschaf
ten bezüglich der Kompatibilität haben, ist es schwierig,
die elektrischen Charakteristiken bzw. Eigenschaften beider
gleich zu machen, wenn das Layout und die Abmessungen des
Chips nicht die gleichen sind.
Fig. 1 zeigt das Layout eines herkömmlichen Einchipmikro
computers mit EPROM und Fig. 2 zeigt das Layout eines her
kömmlichen Einchipmikrocomputers mit Masken-ROM. Die
Fig. 1 und 2 zeigen einen Speicherfeldbereich 1 bzw. 11,
einen Zeilendekoderbereich 2 bzw. 12 und einen Bereich 3
bzw. 13 an, der einen Stringdekoder und einen Tastverstär
ker bezeichnet. Aus den Fig. 1 und 2 ist es klar, daß
das Layout und die Abmessungen des Einchipmikrocomputers
mit Maske-ROM unterschiedlich zu jenen des Einchipmikro
computers mit EPROM sind. Das gleiche gilt ebenso für einen
Einchipmikrocomputer mit Masken-ROM und für einen Einchip
mikrocomputer mit E2PROM.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstel
lungsverfahren für einen Einchipmikrocomputer anzugeben,
bei dem die Entwicklungszeit und die Entwicklungskosten je
des Typs von Einchipmikrocomputern mit EPROM, E2PROM oder
Masken-ROM, die darin untergebracht sind, beachtlich
reduziert werden können. Außerdem soll ein Herstellungsver
fahren für einen Einchipmikrocomputer angegeben werden, bei
dem das Layout und die Größe bzw. die Abmessungen und eben
falls die elektrischen Eigenschaften eines Chips bei jedem
Typ von Einchipmikrocomputern mit EPROM, E2PROM oder Mas
ken-ROM vereinheitlicht bzw. gleich gemacht werden kann.
Außerdem soll ein Herstellungsverfahren für einen Einchip
mikrocomputer angegeben werden, das die Kompatibilität zwi
schen einem Einchipmikrocomputer mit EPROM oder E2PROM oder
einem Einchipmikrocomputer mit Masken-ROM erhöht.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 ge
löst.
Gemäß dem Herstellungsverfahren für ein Einchipmikrocompu
ter der vorliegenden Erfindung wird eine Vielzahl von Pho
tomasken und/oder Photomaskendaten gemeinsam bzw. zusammen
verwendet, wenn der Einchipmikrocomputer mit Masken-ROM und
der Einchipmikrocomputer mit EPROM oder E2PROM hergestellt
werden, so daß das Layout, die Abmessungen und die elektri
schen Eigenschaften der Chips gleich gemacht werden können.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der vor
liegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegen
den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 ein Layoutdiagramm eines herkömmlichen Einchipmi
krocomputers mit EPROM;
Fig. 2 ein Layoutdiagramm eines herkömmlichen Einchipmi
krocomputers mit Masken-ROM;
Fig. 3(a) ein Layoutdiagramm eines Einchipmikrocomputers
mit EPROM, der gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfin
dung hergestellt worden ist;
Fig. 3(b) ein Layoutdiagramm eines Einchipmikrocomputers
mit Masken-ROM, der nach dem Verfahren der vorliegenden Er
findung hergestellt worden ist;
Fig. 4(a) ein Schaltungsteildiagramm des Einchipmikrocom
puters mit EPROM (oder E2PROM), der mittels des Verfahrens
gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist;
Fig. 4(b) ein Schaltungsteildiagramm eines Einchipmikro
computers mit Masken-ROM, der mittels des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist;
Fig. 5 ein Flußdiagramm, daß den Herstellungsprozeß gemäß
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 einen Kurvenverlauf, der die Eigenschaften eines
Speicherzellentransistors eines OR-Typ-EPROMs und eines
Speicherzellentransistors eines OR-Typ-Masken-ROMs zeigt;
Fig. 7 ein Schaltungsteildiagramm eines Tastverstärkers;
Fig. 8(a) eine schematische Aufsicht, die einen Teil eines
Transistors des Tastverstärkers des Einchipmikrocomputers
mit EPROM (oder E2PROM) zeigt; und
Fig. 8(b) eine schematische Aufsicht, die einen Teil eines
Transistors des Tastverstärkers des Einchipmikrocomputers
mit Masken-ROM zeigt.
Die Erfindung wird im folgenden detailliert in Verbindung
mit den bevorzugten Ausführungsformen bezüglich der beilie
genden Zeichnungen erläutert. Es wird darauf hingewiesen,
daß, obwohl die nachfolgende Beschreibung auf einen Ein
chipmikrocomputer mit EPROM bezogen ist, diese im wesentli
chen auch für den Fall eines Einchipmikrocomputers mit
E2PROM verwendet werden kann.
In Fig. 3(a) ist das Layout eines Einchipmikrocomputers
mit EPROM angegeben, der gemäß des Verfahrens der vorlie
genden Erfindung hergestellt worden ist. Fig. 3(b) illu
striert das Layout eines Einchipmikrocomputers mit Masken-
ROM, der mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
erzeugt worden ist. Die Fig. 3(a) und 3(b) zeigen einen
Speicherbereich 1 bzw. 11, einen Zeilendecoderbereich 2
bzw. 12a und einen Bereich eines Stringdecoders und eines
Tastverstärkers 3 bzw. 13a. Der Einchipmikrocomputer mit
EPROM wird auf gleiche Art und Weise wie bei dem herkömmli
chen Verfahren hergestellt. Andererseits stimmt der Masken-
ROM, der in dem Einchipmikrocomputer mit Masken-ROM unter
zubringen ist, in Type oder Modell mit z. B. einem OR-Typ-
ROM überein, der im allgemeinen in einem Einchipmikrocompu
ter mit EPROM eingesetzt wird. Darüberhinaus sind Layout
und Abmessungen des Chips des Einchipmikrocomputers mit
Masken-ROM mit jenen des Einchipmikrocomputers mit EPROM in
Übereinstimmung, während die Schaltungsstrukturen beider
Typen im wesentlichen gleich sind mit denen der Fig.
4(a) und 4(b). Die Photomaske für den photomechanischen
Prozeß und/oder die Photomaskendaten (CAD-Daten oder ähnli
che), die bei der Herstellung des Einchipmikrocomputers mit
EPROM verwendet werden, werden gemeinsam eingesetzt, mit
einigen Ausnahmen, bei der Herstellung eines Einchipmikro
computers mit Masken-ROM.
In den Fig. 4(a) und 4(b) gibt es N-Kanal-Transistoren
Q2 und Q3 zum Auswählen von Bitleitungen. Die Gates der N-
Kanal-Transistoren Q2 und Q3 sind mit zugeordneten Spalten
dekoderausgangssignalleitungen Y1 bzw. Y2 verbunden. Das
Drain D des N-Kanal-Transistors Q2 ist mit einem Tastver
stärker 4 bzw. 14 verbunden, während die Source des N-Ka
nal-Transistors Q2 mit dem Drain D des N-Kanal-Transistors
Q3 verbunden ist. Die Source S des N-Kanal-Transistors Q3
ist mit einem Speicherzellentransistor in dem Speicherfeld
bereich 1 bzw. 11 verbunden.
Der Speicherfeldbereich 1 im Einchipmikrocomputer mit EPROM
besteht, wie es in der Fig. 4(a) angegeben ist, aus EPROM-
Speicherzellen-Transistoren R11-R1l in Floating-Gate-Struk
tur. Die Speicherzellen-Transistoren R11-R1l sind mit ihren
Gates jeweils mit Zeilendecoderausgangssignalleitungen X1-
Xl verbunden und ihre Drains mit der gleichen Bitleitung, wodurch eine OR-Typ (= ODER-Typ) Verschaltung
der Speicherzellentransistoren R11 bis R1l
gegeben ist.
Wie in der Fig. 4(b) gezeigt wird, besteht der Speicher
feldbereich 11 in dem Einchipmikrocomputer mit Masken-ROM
aus N-Kanal-Speicherzellen-Transistoren Q11 bis Q1l, deren
Gates jeweils mit einer der Zeilendekoderausgangssignallei
tungen X1-Xl verbunden sind und deren Drains mit der glei
chen Bitleitung verbunden sind.
Das Layout und die Größe bzw. Abmessungen der Schaltungs
strukturen, die in den Fig. 4(a) und 4(b) gezeigt wer
den, sind im wesentlichen die gleichen. Dementsprechend
können die Photomaske und die Photomaskendaten gemeinsam
bei der Herstellung des Einchipmikrocomputers mit EPROM und
des Einchipmikrocomputers mit Masken-ROM verwendet werden,
mit Ausnahme einiger Prozesse.
Wie es aus dem Flußdiagramm der Fig. 5 klar wird, das den
Herstellungsprozeß des Einchipmikrocomputers mit EPROM und
den Herstellungsprozeß des Einchipmikrocomputers mit Mas
ken-ROM zeigt, können die Photomaske und die Photomaskenda
ten gemeinsam verwendet werden, insbesondere beim Inselfor
mungsprozeß (island forming process), beim Feldformungspro
zeß (field forming process), beim Isolationsprozeß, beim
Kanaldotierungsprozeß, beim Source/Drainformungsprozeß,
beim Kontaktlochformungsprozeß, beim Aluminiumverdrahtungs
prozeß und beim Glasummantelungsprozeß. Jedoch kann die
Photomaske, die beim ersten Gateformungsprozeß und beim
Speichergateformungsprozeß beim Einchipmikrocomputer mit
EPROM eingesetzt wird, bei der Herstellung des Einchipmi
krocomputers mit Masken-ROM nicht verwendet werden. Außer
dem sind beim Gateumgebungsformungsprozeß unterschiedliche
Photomasken individuell für den Einchipmikrocomputer mit
EPROM und den Einchipmikrocomputer mit Masken-ROM notwen
dig.
Es wird darauf hingewiesen, daß das oben stehende Herstel
lungsverfahren nur beispielhaft diskutiert worden ist und
dementsprechend die Photomaske und Photomaskendaten, die
gemeinsam verwendet werden können, verschieden sein können,
wenn eine andere Art von Herstellungsprozeß eingesetzt
wird. Als Folge des soeben beschriebenen Herstellungspro
zesses werden Schaltungen, die für den Einchipmikrocomputer
mit EPROM gedacht sind, z. B. die Schreibschaltung, die
Steuerschaltung usw. ebenfalls beim Einchipmikrocomputer
mit Masken-ROM ausgebildet. Diese Schaltungen werden jedoch
beim Einchipmikrocomputer mit Masken-ROM niemals einge
setzt, wobei das Vorhandensein dieser Schaltungen die ande
ren Schaltungen des Einchipmikrocomputers mit Masken-ROM
nicht stört. Deshalb ist es nicht von Nachteil, daß der
Einchipmikrocomputer mit Masken-ROM mit diesen Schaltungen,
die eigentlich nur für den Einchipmikrocomputer mit EPROM
gedacht sind, versehen ist.
Fig. 6 zeigt die Stromspannungseigenschaften bzw. Charak
teristiken des Speicherzellentransistors des OR-Typ-EPROMs
und die Charakteristiken des OR-Typ-Masken-ROMs, wobei die
Abszisse eine Drainspannung und die Ordinate einen Strom
angeben. Der Speicherzellentransistor vom OR-Typ-EPROM ist
mit einem Floating-Gate (schwebendes Gate) in der Doppel
schichtstruktur aus Polysilizium ausgestattet. Deshalb, wie
aus der Kurve gemäß Fig. 6 ersichtlich ist, wenn die Ka
nallänge und die Kanalbreite des Speicherzellentransistors
des EPROMs vom OR-Typ mit der Länge und Breite bzw. Weite
des Speicherzellentransistors des Masken-ROMs vom OR-Typ
gleich sind, wird der Stromwert des ersteren kleiner als
der Stromwert des letzteren.
Hierbei muß, um eine äquivalente elektrische Charakteristik
für einen ROM zu erhalten, wenn er in einem Einchipmikro
computer untergebracht ist, die Charakteristik bzw. Eigen
schaft des Tastverstärkers geändert werden. Genauer gesagt
wird die Charakteristik des Tastverstärkers nur durch Ein
stellen der Form der Transistorgeometrie geändert, z. B.
durch Einstellen der Fläche eines Gates des Transistors,
der zur Detektion des Speicherzellenstroms dient, des Tast
verstärkers.
Fig. 7 gibt ein Schaltungsteildiagramm des Tastverstärkers
4 bzw. 14 an. Das Gate des Transistors Q5, das verwendet
wird, um zu detektieren, ob der Strom größer oder kleiner
ist, wird geändert, wie es in Fig. 8 angegeben ist. Der
Strom ändert sich in Übereinstimmung mit dem Vorhandensein
oder dem Nichtvorhandensein einer Speicherung elektrischer
Ladung am Floating-Gate des Speicherzellentransistors Q6 in
der Floating-Gate-Struktur. Fig. 8(a) zeigt einen Teil des
Transistors Q5, der verwendet wird, um den Strom in dem
Tastverstärker des Einchipmikrocomputers mit EPROM zu de
tektieren, wohingegen Fig. 8(b) einen Teil eines Transi
stors Q5 angibt, ähnlich zu dem Transistor der Fig. 8(a),
in dem Tastverstärker 14 des Einchipmikrocomputers mit Mas
ken-ROM. Die Fläche des Gates, das mit einer P+ Schicht
überlappt, die den Drainbereich und den Sourcebereich aus
bildet, ist unterschiedlich zwischen den Fig. 8(a) und
8(b), insbesondere ist die Fläche des Gates G1 des Ein
chipmikrocomputers mit EPROM groß, wie es in Fig. 8(a) ge
zeigt wird, wohingegen die Fläche des Gates G2 des Einchip
mikrocomputers mit Masken-ROM reduziert ist bzw. kleiner
ist, wie es in der Fig. 8(b) angegeben ist. Als Ergebnis
davon verschwindet die Differenz in der Charakteristik des
Speicherzellentransistors, die in Fig. 6 angegeben wird.
Die Charakteristik in der soeben beschriebenen Art zu än
dern, ist nur ein Beispiel. Die Stromcharakterisktik des
Tastverstärkers jedes der Einchipmikrocomputer oder der
Transistor und die Anzahl derselben, die in Übereinstimmung
mit dem Herstellungsprozeß geändert werden müssen, kann na
türlich in geeigneter Weise festgelegt werden.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines Einchip-Microcomputers, der
wahlweise mit EPROM oder Masken-ROM ausgestattet ist, wobei für eine Vielzahl
von Herstellungsschritten des Einchip-Microcomputers mit EPROM bzw. mit
Masken-ROM jeweils eine gemeinsame Photomaske und/oder Photomaskendaten
eingesetzt wird/werden, davon ausgenommen der erste-Gateformungsprozeß und
der Speichergateformungsprozeß der EPROM sowie der
Gateumgebungsformungsprozeß von EPROM und Masken-ROM, und wobei die
elektrischen Eigenschaften eines Tastverstärkers der EPROM und eines
Tastverstärkers der Masken-ROM in den jeweiligen Einchip-Microcomputern so
angepaßt sind, daß die jeweiligen Tastverstärker gleichwertige elektrische
Eigenschaften bezüglich zumindest des Auslesens von gespeicherter Information
haben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß EPROM
und Masken-ROM vom OR-Typ sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrischen Eigenschaften der unterschiedlichen Tastverstärker durch
unterschiedliche Flächen der Gates von zumindest einem der Transistoren in den
jeweiligen Tastverstärkern festgelegt werden.
4. Verfahren zur Herstellung eines Einchip-Microcomputers, der
wahlweise mit EEPROM oder Masken-ROM ausgestattet ist, wobei für eine Vielzahl
von Herstellungsschritten des Einchip-Microcomputers mit EEPROM bzw. mit
Masken-ROM jeweils eine gemeinsame Photomaske und/oder Photomaskendaten
eingesetzt wird/werden, davon ausgenommen der erste-Gateformungsprozeß und
der Speichergateformungsprozeß der EEPROM sowie der
Gateumgebungsformungsprozeß von EEPROM und Masken-ROM, und wobei die
elektrischen Eigenschaften eines Tastverstärkers der EEPROM und eines
Tastverstärkers der Masken-ROM in den jeweiligen Einchip-Microcomputern so
angepaßt sind, daß die jeweiligen Tastverstärker gleichwertige elektrische
Eigenschaften bezüglich zumindest des Auslesens von gespeicherter Information
haben.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
EEPROM und Masken-ROM vom OR-Typ sind.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrischen Eigenschaften der unterschiedlichen Tastverstärker durch
unterschiedliche Flächen der Gates von zumindest einem der Transistoren in den
jeweiligen Tastverstärkern festgelegt werden.
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DE4031397A DE4031397C2 (de) | 1990-10-04 | 1990-10-04 | Herstellungsverfahren für einen Einchipmikrocomputer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4031397A1 DE4031397A1 (de) | 1992-04-09 |
DE4031397C2 true DE4031397C2 (de) | 2000-11-23 |
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ID=6415574
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DE4031397A Expired - Fee Related DE4031397C2 (de) | 1990-10-04 | 1990-10-04 | Herstellungsverfahren für einen Einchipmikrocomputer |
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DE (1) | DE4031397C2 (de) |
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EP0436475A2 (de) * | 1989-12-22 | 1991-07-10 | STMicroelectronics S.r.l. | EPROM-Anordnung mit metallenen Source-Anschlüssen und ihre Herstellung |
-
1990
- 1990-10-04 DE DE4031397A patent/DE4031397C2/de not_active Expired - Fee Related
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Elektronik Journal 17/89, S. 32-34 u. 36 * |
TIMM, V.: Mikrocontroller für Prozeßsteuerungen in DE-Z.: Elektronik 11/27.5.1988, S. 117-122 * |
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Also Published As
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DE4031397A1 (de) | 1992-04-09 |
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