JP2643815B2 - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JP2643815B2 JP5327202A JP32720293A JP2643815B2 JP 2643815 B2 JP2643815 B2 JP 2643815B2 JP 5327202 A JP5327202 A JP 5327202A JP 32720293 A JP32720293 A JP 32720293A JP 2643815 B2 JP2643815 B2 JP 2643815B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に関
し、特にマスクROMのディジット線のレイアウトに関
する。
【0002】
【従来の技術】マイクロプロセッサで制御されるコンピ
ュータ応用機器が数多く開発され、それにつれてマスク
ROMの需要が増大し、また、その高集積化が進んでい
る。マスクROMは、一般に、1つのMOSトランジス
タから成るメモリセル(メモリセルトランジスタ)が複
数個接続されてブロックを形成し、このブロックがアレ
イ状に配置されて構成される。
【0003】従来のマスクROMの構造および製造方法
について図5〜図7を参照して説明する。図5は、典型
的なイオン注入書き込み方式のNAND型マスクROM
の平面図、図6(a)〜(d)は夫々、図5のII−II線
に沿った工程段階毎の断面図である。ここで、NAND
型と呼ばれる所以は、8〜16個のメモリセルトランジ
スタが直列接続されてメモリセル群が形成されるためで
あり、このメモリセル群が、ディジット線のコンタクト
を中心にしてHの字をなすように配置される。NAND
型マスクROMは、かかる構成により、通常のNOR型
マスクROMに比してディジット線コンタクトが少なく
て済むため、高集積化が容易である。
【0004】図5に示すように、メモリセル群を分離す
るフィールド酸化膜2が図面上で上下方向に延びて形成
され、これに直交して図面上で左右方向に延びるゲート
電極4が形成される。フィールド酸化膜2は、コンタク
ト部6が形成される位置で不連続となり、この不連続と
なるフィールド酸化膜2で分離されるメモリセル群は、
コンタクト部6を中心として配置される。コンタクト部
6は、Hの字に配置された4個のメモリセル群(以下、
H型セルと呼ぶ)の拡散層と、当該ブロックに対応する
ディジット線7とを接続する。
【0005】各コンタクト部6は、図示のごとく、ブロ
ック中央のフィールド酸化膜2に整列して配置される。
マスクROMでは、一般に、イオン注入によってエンハ
ンスメント型トランジスタをディプリーション型トラン
ジスタに変えることにより例えば情報”ON”の書込み
が行なわれる構成であるので、このイオン注入のための
開口部9が、当該メモリセルトランジスタに書き込まれ
るデータに応じて形成される。
【0006】上記マスクROMの製造にあたっては、ま
ず、図6(a)に示すように、P型シリコン基板1の表
面に選択酸化法を用いてフィールド酸化膜2を形成す
る。次に、フィールド酸化膜2で分離された素子形成領
域に夫々ゲート酸化膜3を形成し、その上及びフィール
ド酸化膜2上にフィールド酸化膜2の延長方向に直交す
る方向に延びるゲート電極4を形成する。次いで、同図
(b)に示すように、層間絶縁膜5を形成した後に所望
の位置にディジット線7を、例えばアルミで形成する。
【0007】次いで、図6(c)に示すように、フォト
レジスト膜8を形成し、公知のフォトリソグラフィ技術
により、情報”ON”の書込みを行うべきメモリセルト
ランジスタのゲート4の真上にのみ開孔部9を設ける。
次いで、フォトレジスト膜8及びディジット線7をマス
クとして、層間絶縁膜5、ゲート電極4及びゲート酸化
膜3を貫いてP型シリコン基板1内にn型不純物をイオ
ン注入する。このイオン注入により、n型不純物領域1
0が形成され、当該領域10をチャネルとするメモリセ
ルトランジスタがディプリーション型トランジスタに形
成されて情報”ON”が書き込まれる。次に、図6
(d)に示すように、フォトレジスト膜8を除去した後
に、全面にパッシベーション膜11を形成し、従来のマ
スクROMが得られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
情報書き込みマスクと下地とのマスク合わせの際に、図
7に示すようなマスク合わせずれ分12が存在すること
は避けられない。このずれ分12のために、イオン注入
されたn型不純物がフィールド酸化膜2を透過し、その
後の拡散工程によりn型不純物領域のフィールド酸化膜
2下への回り込み13が生じる。この回り込み13は、
相互に隣接するメモリセル群間に形成される寄生MOS
トランジスタでのリーク電流の原因となり、半導体記憶
装置の歩留りを低下させるという問題があった。
【0009】本発明は、上記に鑑み、情報書込みマスク
と下地とのマスク合わせのずれが生じても、これによっ
て寄生MOSトランジスタにリーク電流が生ずることを
防止できることから、特に工程数を追加することなく歩
留りが高く製造される半導体記憶装置及びその製造方法
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体記憶装置は、夫々が複数個のメモリ
セルトランジスタから成る複数のメモリセル群が集合し
てセルブロックを形成し、該セルブロックが集合してメ
モリセルアレイを構成する半導体記憶装置において、前
記メモリセル群間を分離する素子分離領域上を少なくと
も覆い、かつ該分離酸化膜により分離されたメモリセル
群の前記各メモリセルトランジスタのゲートの少なくと
も一部を覆わないように配置されたディジット線を有す
ることを特徴とする。
【0011】本発明の半導体記憶装置は、好ましくは、
メモリセル群が夫々半導体基板内で直列接続された複数
のMOSトランジスタから成り、該メモリセル群の4つ
が1つのコンタクトを中心にH型に配置されてH型セル
ブロックを形成するマスクROMとして構成される。
【0012】前記ディジット線は、メモリセル群の形状
に合致した形状を採用することが好ましく、例えば、セ
ル群がH型セルとして構成される場合には、該H型セル
の形状に対応してH型又は梯子型形状に形成することが
好ましい。
【0013】また、本発明の半導体記憶装置の製造方法
は、半導体基板内で複数個のMOSトランジスタセルが
直列接続されて成るメモリセル群を備え、該メモリセル
群の4つが1つのコンタクトホールの回りにH型に配置
されてブロックを形成し、該ブロックが集合してメモリ
セルアレイを構成するROMから成る半導体記憶装置を
製造する方法において、前記メモリセル群相互を分離す
る素子分離領域を形成する工程と、前記素子分離領域の
延長方向と直交方向に並ぶ複数のMOSトランジスタセ
ルの夫々のゲートを構成するゲート電極を形成する工程
と、前記分離領域及びゲート電極の表面を含む全面を絶
縁膜で覆う工程と、前記絶縁膜上に形成され、前記コン
タクトホールを介して対応する前記ブロックのメモリセ
ル群に接続されると共に、前記素子分離領域上を少なく
とも覆い、かつ、前記各MOSトランジスタセルのゲー
トの少なくとも一部は覆わないディジット線を形成する
工程と、前記ディジット線上にレジスト膜を形成する工
程と、情報を書き込むべき前記MOSトランジスタセル
の前記ゲートに対応して前記レジスト膜に開口を形成す
る工程とを有することを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の半導体記憶装置及び本発明方法により
製造された半導体記憶装置では、レジスト膜と下地との
間でマス合わせにずれが生じても、素子分離領域上を覆
うディジット線がイオン注入の際のマスクとして作用し
て、該素子分離領域へイオンが注入されることを防止す
るので、素子分離領域への不純物領域の回り込みを回避
することが出来る。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の第1の実施例の半導体記憶
装置を成すマスクROMの模式的平面図、図2(a)〜
(d)は夫々、その製造方法を説明するための、図1の
I−I線に沿う工程段階毎の断面図である。なお、図1に
示したマスクROMは、図2(c)に示した工程段階に
おける平面図である。
【0016】図1に示すように、本実施例のマスクRO
Mでは、メモリセルを分離するための多数のフィールド
酸化膜2が図面上で上下方向に延びて左右方向に多数配
列され、このフィールド酸化膜2の延長方向に対して直
交方向に延びる多数のゲート電極4が上下方向に多数配
列される。各ゲート電極4は、左右方向に1列に並んで
配置された複数のメモリセルトランジスタの夫々のゲー
トを構成する。コンタクト部6は、H型セルの拡散層に
1つが設けられ、フィールド酸化膜2の区画により形成
されるH型拡散層の周期をほぼ半周期分ずらすような位
置に形成されるディジット線14を、対応するH型セル
の拡散層と接続する。ディジット線14はH型をなし、
このH型ディジット線14は、フィールド酸化膜2の幅
よりも僅かに広く形成され、且つフィールド酸化膜2を
覆うように配置される。この実施例のマスクROMは以
下のように製造される。
【0017】まず、図2(a)に示すように、P型シリ
コン基板1上に選択酸化法を用いてフィールド酸化膜2
を幅0.4〜1.0μm、厚さ0.25〜0.4μmに
形成する。次いで、フィールド酸化膜2により分離され
た拡散層(幅0.5〜1.0μm)上にゲート酸化膜3
を厚さ10〜30nmに形成し、その上にゲート電極4
を厚さ0.2〜0.4μm程度形成する。このゲート電
極の構造としては、多結晶シリコン膜の単層でもよく、
或いは、タングステンシリサイド膜と多結晶シリコン膜
との2層構造でも構わない。
【0018】次に、図2(b)に示すように、基板上部
の全面を厚さ0.6〜0.8μm程度の層間絶縁膜5、
例えばBPSG膜で覆う。その後、H型ディジット線1
4を、例えばアルミなどを用いて厚さ0.8〜1.1μ
mに形成する。この際、重要な点は、拡散層のH型の周
期を半周期分ずらすようにH型ディジット線14を配置
し、H型ディジット線によりフィールド酸化膜2上を完
全に覆うことである。H型ディジット線14の配線幅と
しては、フィールド酸化膜2の幅と、フィールド酸化膜
2とH型ディジット線14とのマスク合わせずれ分とを
加えた幅に選定する。
【0019】引き続き、図2(c)に示すように、全面
にフォトレジスト膜8を形成し、情報”ON”を書き込
むべきメモリセルトランジスタの真上にのみ、フォトレ
ジスト膜8に開口部9を設ける。開口部9は、ディジッ
ト線14の間隙中心に中心を有し、開口部9の両端が夫
々H型ディジット線14にかかるような幅を有する。そ
の後、n型不純物、例えばリン(31+ )を500ke
V〜1.2MeVの加速エネルギーで、且つ、2〜4E
13cm-2のドース量でイオン注入する。このイオン注入
は、層間絶縁膜5、ゲート電極4及びゲート酸化膜3を
貫いてP型シリコン基板1に到達し、n型不純物領域1
0を形成する。このイオン注入により、メモリセルトラ
ンジスタがエンハンス型MOSトランジスタからディプ
リーション型MOSトランジスタに変わる。
【0020】図3に示すように、上記イオン注入におい
て、フィールド酸化膜2と開口部9との間でマスク合わ
せずれ12が生じた場合には、レジスト膜8の代りにH
型ディジット線14がイオン注入のためのマスクとな
る。このため、フィールド酸化膜2の下へのn型不純物
の突き抜けが防止され、相互に隣接するセル群間に形成
される寄生MOSトランジスタでのリーク電流が回避さ
れる。次いで、図2(d)に示すように、フォトレジス
ト膜8を除去した後に、パッシベーション膜11、例え
ば膜厚が0.5〜0.8μmのPSG膜を、基板上部の
全面に堆積することにより、本実施例のNAND型マス
クROMが完成する。
【0021】図4は、本発明の第2の実施例のマスクR
OMを示し、図2(c)に示した工程段階に対応する模
式的平面図である。本実施例のマスクROMにおける第
1の実施例との相違点は、ディジット線15の平面形状
が梯子型に形成されたことである。この梯子型ディジッ
ト線15は、全体として略長方形状を成す例えばAl膜
からなり、その長方形内に多数の孔が1列に配列された
構造を有する。各孔は、分離酸化膜で分離されたメモリ
セルトランジスタの拡散層の幅よりも狭い幅を有し、各
メモリセルトランジスタのゲートの真上に形成されてい
る。
【0022】情報書込みのためのフォトレジスト膜の開
口部9は、梯子型ディジット線15の孔の位置に形成さ
れ、先の実施例と同様にイオン注入が行なわれる。本実
施例では、第1の実施例と同様にマスク合わせでずれが
生じてもディジット線がマスクとなる効果を有すると共
に、メモリセルトランジスタのゲートの真上にのみディ
ジット線のパターンを開孔しているため、第1の実施例
におけるH型ディジット線14に比して、ディジット線
の配線抵抗を小さくすることが出来る。
【0023】なお、上記各実施例では、情報”ON”を
書き込むべきセルトランジスタのゲート電極の真上にの
み開口部9を設ける例を示したが、逆に情報”ON”を
書き込まないセルトランジスタのゲート電極の真上のみ
をレジスト膜8を用いて覆うことも可能である。この際
レジストパターンは島状に形成されても良い。
【0024】以上の各実施例では、分離酸化膜の上部に
配置され、且つ各MOSトランジスタのゲートの真上に
配置されないディジット線を採用することにより、情報
書込みためのマスクにおけるマスク合わせずれによるフ
ィールド酸化膜下へのn型不純物(リンなど)の透過及
びその後の拡散による回り込みをディジット線で阻止す
る。このため、分離酸化膜下の寄生MOSトランジスタ
におけるリーク電流の発生を防ぎ、製品の歩留りが向上
する。また、H型セルをそのまま利用できるので、コン
タクト数が少なくて済み、高集積化が可能となる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置及び本発明方法により製造された半導体装置による
と、情報書込みのためのイオン注入で使用されるマスク
とその下地との間でマスク合わせずれが生じても、ディ
ジット線がマスクの役割を果たすため、不純物の回り込
みによるメモリセル間でのリーク電流が回避できること
から、本発明は、半導体記憶装置のメモリセルの性能を
維持しつつ、マスク合わせのマージンを減らすことで高
集積化を可能とした顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置を成す
マスクROMの1工程段階の模式的平面図。
【図2】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法を示
す工程段階毎の図で、図1のI−I線に沿う断面図。
【図3】図1の実施例における情報書き込み工程での効
果を説明するための図で、図1のI−I線に沿う断面図。
【図4】本発明の第2の実施例の半導体記憶装置の模式
的平面図。
【図5】従来の半導体記憶装置の模式的平面図。
【図6】従来の半導体記憶装置の製造方法を示す工程段
階毎の図で、図5のII−II線に沿う断面図。
【図7】従来の半導体記憶装置の情報書き込み工程にお
いて、マスク合わせずれによる影響を説明するための、
図5のII−II線に沿う断面図。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5 層間絶縁膜 6 コンタクト部 7 ディジット線 8 フォトレジスト膜 9 開口部 10 n型不純物領域 11 パッシベーション膜 12 マスク合わせずれ分 13 n型不純物領域のフィールド酸化膜下への回り込
み 14 H型ディジット線 15 梯子型ディジット線

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 夫々が複数個のメモリセルトランジスタ
    から成る複数のメモリセル群が集合してセルブロックを
    形成し、該セルブロックが集合してメモリセルアレイを
    構成する半導体記憶装置において、 前記メモリセル群が夫々半導体基板内で直列接続された
    複数のMOSトランジスタから成り、該メモリセル群の
    4つが1つのコンタクトを中心にH型に配置されてH型
    セルブロックを形成するマスクROMとして構成される
    と共に、 前記メモリセル群間を分離する素子分離領域上を少なく
    とも覆い、かつ該分離酸化膜により分離されたメモリセ
    ル群の前記各メモリセルトランジスタのゲートの少なく
    とも一部を覆わないように配置されたディジット線を有
    することを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記ディジット線がH型形状に形成され
    る、請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記ディジット線が梯子型形状に形成さ
    れる、請求項1に記載の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 半導体基板内で複数個のMOSトランジ
    スタセルが直列接続されて成るメモリセル群を備え、該
    メモリセル群の4つが1つのコンタクトホールの回りに
    H型に配置されてブロックを形成し、該ブロックが集合
    してメモリセルアレイを構成するROMから成る半導体
    記憶装置を製造する方法において、 前記メモリセル群相互を分離する素子分離領域を形成す
    る工程と、 前記素子分離領域の延長方向と直交方向に並ぶ複数のM
    OSトランジスタセルの夫々のゲートを構成するゲート
    電極を形成する工程と、 前記素子分離領域及びゲート電極の表面を含む全面を絶
    縁膜で覆う工程と、 前記絶縁膜上に形成され、対応する前記ブロックのメモ
    リセル群に前記コンタクトホールを介して接続されると
    共に、前記素子分離領域上を少なくとも覆い、かつ、前
    記各MOSトランジスタセルのゲートの少なくとも一部
    は覆わないディジット線を形成する工程と、 前記ディジット線上にレジスト膜を形成する工程と、 情報を書き込むべき前記MOSトランジスタセルの前記
    ゲートに対応して前記レジスト膜に開口を形成する工程
    とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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