JP2924127B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2924127B2
JP2924127B2 JP2208962A JP20896290A JP2924127B2 JP 2924127 B2 JP2924127 B2 JP 2924127B2 JP 2208962 A JP2208962 A JP 2208962A JP 20896290 A JP20896290 A JP 20896290A JP 2924127 B2 JP2924127 B2 JP 2924127B2
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polycrystalline silicon
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の構造の改良に関する。The present invention relates to an improvement in the structure of a semiconductor device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置特に読み出し専用メモリーについては従来
第2図(a)に示すように1つのセルについて1つのト
ランジスタにより構成されこのトランジスタのしきい値
電圧をイオン注入法により変えることによりROMデータ
を書き込んでいた。第2図(b)はこの断面図であり,2
01は半導体基板、202はゲート膜、203はゲート電極、20
4は濃度の高い拡散層、205はLDD構造の濃度の低い拡散
層、206はLDD構造のサイドウォール絶縁膜、207は層間
絶縁膜、208はAL配線である。ここでROMデーター書き込
みは層間絶縁膜207の形成前又は形成後にイオン注入に
より不純物層209を形成し、しきい値電圧を変えること
により行っていた。また第2図(c)は平面図でありa
が一セルの単位部分で、210は素子分離領である。
Conventionally, as shown in FIG. 2 (a), a semiconductor device, especially a read-only memory, is composed of one transistor per cell, and ROM data is written by changing the threshold voltage of this transistor by ion implantation. . FIG. 2 (b) is a cross-sectional view of FIG.
01 is a semiconductor substrate, 202 is a gate film, 203 is a gate electrode, 20
4 is a high concentration diffusion layer, 205 is a low concentration diffusion layer of the LDD structure, 206 is a sidewall insulation film of the LDD structure, 207 is an interlayer insulation film, and 208 is an AL wiring. Here, ROM data writing is performed by forming the impurity layer 209 by ion implantation before or after the formation of the interlayer insulating film 207 and changing the threshold voltage. FIG. 2 (c) is a plan view and FIG.
Is a unit portion of one cell, and 210 is an element isolation region.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

微細化高集積化が進む中で、1つのセルで1つのトラ
ンジスターと共有するものの1つのコンタクト部(第2
図(b)ではゲート電極3とAL208と拡散層204が対応)
が必要となり、あまり縮小化できないという問題点と、
またトランジスター自体のオ抵抗が下げられないため高
速化ができないという問題点とが顕在化して来た。
As miniaturization and integration increase, one cell shares one transistor and one contact part (second contact).
(In FIG. 2B, the gate electrode 3, the AL 208, and the diffusion layer 204 correspond.)
Is necessary and cannot be reduced much,
Further, the problem that the speed cannot be increased because the ohmic resistance of the transistor itself cannot be reduced has become apparent.

本発明はかかる課題を解決し、縮小化と高速化が実現
できる構造を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the problem and to provide a structure capable of realizing reduction in size and speed.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の半導体装置は、半導体基板上に設置された第
1の絶縁膜、前記第1の絶縁膜上に第1の方向に設けら
れ、第1導電型の不純物を含む、第1の多結晶シリコン
層あるいは第1のポリサイド層、前記第1の多結晶シリ
コン層あるいは第1のポリサイド層上に設置され、かつ
前記第1の多結晶シリコン層あるいは第1のポリサイド
層を露出する第1の開口部を有する第2の絶縁膜、前記
第2の絶縁膜上に前記第1の方向に設けられ、前記第1
の開口部で前記第1の多結晶シリコン層あるいは第1の
ポリサイド層に直接接続される前記第1導電型の不純物
を含む第1の領域と前記第1の多結晶シリコン層あるい
は第1のポリサイド層とは直接接続されず前記第1導電
型とは反対導電型の第2導電型の不純物を含む第2の領
域とからなる第2の多結晶シリコン層と、前記第2の多
結晶シリコン層上に設置された第3の絶縁膜と、前記第
1の方向と直交する第2の方向に延在して設置されてい
るA1を主成分とする第3の導体層と、を有する半導体装
置であって、前記第2の領域は、前記第2の多結晶シリ
コン層と前記第3の導体層とが交差する位置に対応して
設置され、前記第3の絶縁膜は、前記第2の多結晶シリ
コン層と前記第3の導体層とが交差する位置の少なくと
も1つに前記第3の導体層と前記第2の多結晶シリコン
層の前記第2の領域とを直接接続する第2の開口部を有
し、前記第1の領域と前記第2の領域とは、前記第1の
方向にPN接合を構成し、前記第1の開口部と前記第2の
開口部は、前記第1の開口部上に前記第2の開口部が位
置しないように設置されていることを特徴とする。
A semiconductor device according to the present invention includes a first insulating film provided on a semiconductor substrate, a first polycrystalline film provided on the first insulating film in a first direction and containing a first conductivity type impurity. A first opening disposed on the silicon layer or the first polycide layer, the first polycrystalline silicon layer or the first polycide layer, and exposing the first polycrystalline silicon layer or the first polycide layer; A second insulating film having a portion, the second insulating film being provided on the second insulating film in the first direction;
A first region containing an impurity of the first conductivity type directly connected to the first polycrystalline silicon layer or the first polycide layer at the opening of the first polycrystalline silicon layer or the first polycide layer; A second polysilicon layer comprising a second region which is not directly connected to the layer and contains a second conductivity type impurity of a conductivity type opposite to the first conductivity type, and the second polysilicon layer A semiconductor device, comprising: a third insulating film provided thereon; and a third conductor layer having A1 as a main component and extending in a second direction orthogonal to the first direction. Wherein the second region is provided at a position where the second polycrystalline silicon layer and the third conductor layer cross each other, and the third insulating film is At least one of the positions where the polycrystalline silicon layer and the third conductor A second opening that directly connects the conductor layer and the second region of the second polycrystalline silicon layer, wherein the first region and the second region are in the first direction; Wherein the first opening and the second opening are provided such that the second opening is not positioned on the first opening. .

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)、(b)、(c)は本発明の一実施例を
示す半導体装置の回路方式および構造を示す平面図およ
び断面図である。
1 (a), 1 (b) and 1 (c) are a plan view and a sectional view showing a circuit system and a structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

第1図(b)、(c)に於いて、101は半導体基板、1
02は素子分離絶縁膜、103はゲート電極と同一材質によ
り形成され第一導電型の不純物を含む導体層たとえばN
型不純物を含む多結晶シリコン又はこの表面に高融点金
属シリサイドが形成されているいわゆるポリサイド、10
4は第一の層間絶縁膜、105は第一の開口部、106は第一
導電型つまりN型不純物を含む多結晶シリコン層、107
は第2導電型つまりP型不純物を含む多結晶シリコン
層、108は第2の層間絶縁膜、109は第一の開口部105上
のP型不純物を含む多結晶シリコン層上に形成された第
2の開口部、110はAL等の配線層である。また第一図
(b)のAは一セル単位部分である。
1 (b) and 1 (c), 101 is a semiconductor substrate, 1
02 is an element isolation insulating film, 103 is a conductor layer formed of the same material as the gate electrode and containing impurities of the first conductivity type, for example, N
Polycrystalline silicon containing type impurities or so-called polycide on which refractory metal silicide is formed,
4 is a first interlayer insulating film, 105 is a first opening, 106 is a polycrystalline silicon layer containing a first conductivity type, that is, an N-type impurity, 107
Is a second conductivity type, that is, a polycrystalline silicon layer containing a P-type impurity, 108 is a second interlayer insulating film, and 109 is a polycrystalline silicon layer formed on the first opening 105 and containing a P-type impurity. An opening 2 and 110 are wiring layers such as AL. A in FIG. 1B is a cell unit.

第1図(b)、(c)からわかるように一つのセル単
位を一つのコンタクト開口部109を基本とし、コンタク
トの開口をするかしないかを加工工程中のマスク上のデ
ーターで作り込む、つまり配線110と導体層103が導通し
ているかどうかを電気的にセンスすることによってデー
ターを判定することにより読み出し専用メモリーとする
方法である。
As can be seen from FIGS. 1 (b) and 1 (c), one cell unit is based on one contact opening 109, and whether a contact is to be opened or not is formed by data on a mask during a processing step. In other words, this method is a method in which data is determined by electrically sensing whether or not the wiring 110 and the conductive layer 103 are conductive, thereby forming a read-only memory.

このとき単に導体層103と配線層110とが開口部109で
接続されているだけではマトリクス状に形成されている
セル部に於いてセル間が短絡してしまう。これを避ける
ために開口部下に多結晶シリコン層を設けここにN型不
純物層106とP型不純物層107を形成することによりP−
N接合を形成し、この整流作用により回避した。この構
造を回路図に示したのが第一図(a)である。また、こ
のときは導体層103と多結晶シリコン層106ないし107と
の間に絶縁膜104を形成することにより加工性も良くし
た。すなわち、導体層103と多結晶シリコン層106ないし
107が全面に接触している場合両者は連続的にエッチン
グをせねばならず、又AL等の配線層110と導体層103とを
直接接続したい場合必らず多結晶シリコン層106を介さ
ねばならず接触抵抗等に問題が生じた。一方絶縁膜104
を介することにより、これがエッチングをストップする
ことができ多結晶シリコン層106、107と導体層103が別
々にエッチングすることができかつ導体層103と配線層1
10を直接接触することができた。
At this time, if the conductor layer 103 and the wiring layer 110 are simply connected through the opening 109, short-circuiting occurs between cells in a cell portion formed in a matrix. To avoid this, a polycrystalline silicon layer is provided below the opening, and an N-type impurity layer 106 and a P-type
An N junction was formed and avoided by this rectifying action. FIG. 1A shows this structure in a circuit diagram. At this time, the processability was improved by forming an insulating film 104 between the conductor layer 103 and the polycrystalline silicon layers 106 to 107. That is, the conductor layer 103 and the polycrystalline silicon layer 106 or
When 107 is in contact with the entire surface, both must be etched continuously, and when it is desired to directly connect the wiring layer 110 such as AL and the conductor layer 103, the etching must be performed via the polycrystalline silicon layer 106. However, there was a problem in contact resistance and the like. On the other hand, insulating film 104
Through this, the etching can be stopped, the polysilicon layers 106 and 107 and the conductor layer 103 can be etched separately, and the conductor layer 103 and the wiring layer 1 can be etched separately.
10 could be contacted directly.

また第一の開口部105を第二の開口部上に設けない、
詰まり別々の部分に設けることにより、導体層103中の
N型不純物が後工程の熱処理により上方の多結晶シリコ
ン層106へ拡散していってもP型不純物領域107に直接ぶ
つからないため、接合特性を安定したものが得られる。
In addition, the first opening 105 is not provided on the second opening,
Since the N-type impurities in the conductor layer 103 are diffused into the upper polycrystalline silicon layer 106 by a heat treatment in a later step, the N-type impurities do not directly hit the P-type impurity region 107 by being provided in separate portions. Is obtained.

この方法により第1図(b)のようなメモリーセルを
実現することができ縮小化が実現できた。さらにトラン
ジスタを介さず、P−N接合はあるものの導体層103と
配線層110との電気的導通により機能しているためトラ
ンジスタのON抵抗より抵抗が低く高速化が計れた。また
コンタクトつまり開口部107の有無にてデーターを書き
込むためのデーターの書き込みから完成までの時間つま
り製造納期も短縮できた。
By this method, a memory cell as shown in FIG. 1 (b) can be realized and downsizing can be realized. Further, since the transistor functions via the electrical conduction between the conductor layer 103 and the wiring layer 110 although there is a PN junction without the intervention of a transistor, the resistance is lower than the ON resistance of the transistor, and high-speed operation is achieved. In addition, the time from writing of data for writing data to the presence or absence of the contact 107, that is, the opening 107 to completion of the writing, that is, the production delivery time could be shortened.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本願発明の半導体装置によれば、セル間の短絡を防止
するPN接合ダイードが第2の多結晶シリコン層中の第1
の領域と第2の領域から構成され、第2の領域上に設置
される第2開口部の有無により情報を書き込むメモりセ
ルを有する半導体装置であって、第2の多結晶シリコン
層とワード線となる第1の多結晶シリコン層あるいは第
1のポリサイド層との接続が、第2の開口部の基板垂直
方向直下には位置しない第1の開口部を介していること
により、第1多結晶シリコン層あるいは第1ポリサイド
層中の第1導電型の不純物が、第2導電型の不純物を含
む第2の領域へ拡散することを防止でき、第2の多結晶
シリコン中のPN接合特性を安定させることができる。
According to the semiconductor device of the present invention, a PN junction diode for preventing a short circuit between cells is provided in the first polycrystalline silicon layer.
And a memory cell for writing information depending on the presence or absence of a second opening provided on the second region, the memory device including a second polycrystalline silicon layer and a word. The connection with the first polycrystalline silicon layer or the first polycide layer which is to be a line is made through the first opening which is not located immediately below the second opening in the direction perpendicular to the substrate. The first conductivity type impurity in the crystalline silicon layer or the first polycide layer can be prevented from diffusing into the second region containing the second conductivity type impurity, and the PN junction characteristics in the second polycrystalline silicon can be reduced. Can be stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)〜(c)は本発明の説明図で第1図(a)
は回路図、第1図(b)は平面図、第1図(c)は断面
図。 第2図(a)〜(c)は従来構造の説明図で第2図
(a)は回路図、第2図(b)は平面図、第2図(c)
は断面図。 図中に於いて、 101、201……半導体基板 102、210……素子分離絶縁膜 103、203……N型不純物を含むゲート電極およびその配
線層 104……第一の層間絶縁膜 105……第一の開口部 106……N型不純物を含む多結晶シリコン層 107……P型不純物を含む多結晶シリコン層 108……第2の層間絶縁膜 109……第2の開口部 110、208……AL等の配線層 202……ゲート絶縁膜 204……濃度の高い不純物層 205……濃度の低い不純物層 206……サイドウォール 207……層間絶縁膜 209……データー書き込みのための不純物層 211……コンタクト
1A to 1C are explanatory views of the present invention.
1 is a circuit diagram, FIG. 1 (b) is a plan view, and FIG. 1 (c) is a sectional view. 2 (a) to 2 (c) are explanatory views of a conventional structure, wherein FIG. 2 (a) is a circuit diagram, FIG. 2 (b) is a plan view, and FIG. 2 (c).
Is a sectional view. In the figure, 101, 201 ... semiconductor substrates 102, 210 ... element isolation insulating films 103, 203 ... gate electrodes containing N-type impurities and their wiring layers 104 ... first interlayer insulating film 105 ... First opening 106 Polycrystalline silicon layer containing N-type impurity 107 Polycrystalline silicon layer containing P-type impurity 108 Second interlayer insulating film 109 Second opening 110, 208 ... Wiring layer of AL etc. 202... Gate insulating film 204... Highly doped impurity layer 205... Lowly doped impurity layer 206... Sidewall 207... Interlayer insulating film 209. ……contact

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/10 431 H01L 29/872 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 27/10 431 H01L 29/872

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に設置された第1の絶縁膜、 前記第1の絶縁膜上に第1の方向に設けられ、第1導電
型の不純物を含む、第1の多結晶シリコン層あるいは第
1のポリサイド層、 前記第1の多結晶シリコン層あるいは第1のポリサイド
層上に設置され、かつ前記第1の多結晶シリコン層ある
いは第1のポリサイド層を露出する第1の開口部を有す
る第2の絶縁膜、 前記第2の絶縁膜上に前記第1の方向に設けられ、前記
第1の開口部で前記第1の多結晶シリコン層あるいは第
1のポリサイド層に直接接続される前記第1導電型の不
純物を含む第1の領域と前記第1の多結晶シリコン層あ
るいは第1のポリサイド層とは直接接続されず前記第1
導電型とは反対導電型の第2導電型の不純物を含む第2
の領域とからなる第2の多結晶シリコン層と、 前記第2の多結晶シリコン層上に設置された第3の絶縁
膜と、 前記第1の方向と直交する第2の方向に延在して設置さ
れているA1を主成分とする第3の導体層と、 を有する半導体装置であって、 前記第2の領域は、前記第2の多結晶シリコン層と前記
第3の導体層とが交差する位置に対応して設置され、 前記第3の絶縁膜は、前記第2の多結晶シリコン層と前
記第3の導体層とが交差する位置の少なくとも1つに前
記第3の導体層と前記第2の多結晶シリコン層の前記第
2の領域とを直接接続する第2の開口部を有し、 前記第1の開口部と前記第2の開口部は、前記第1の開
口部上に前記第2の開口部が位置しないように設置され
ていることを特徴とする半導体装置。
A first insulating film provided on a semiconductor substrate; a first polycrystalline silicon layer provided on the first insulating film in a first direction and containing a first conductivity type impurity; Alternatively, a first opening is provided on the first polycide layer, the first polycrystalline silicon layer or the first polycide layer, and exposes the first polycrystalline silicon layer or the first polycide layer. A second insulating film, which is provided on the second insulating film in the first direction, and is directly connected to the first polycrystalline silicon layer or the first polycide layer at the first opening. The first region containing the impurity of the first conductivity type is not directly connected to the first polycrystalline silicon layer or the first polycide layer, and the first region is not connected to the first region.
A second impurity containing an impurity of a second conductivity type opposite to the conductivity type;
A second polycrystalline silicon layer comprising a region of: a third insulating film provided on the second polycrystalline silicon layer; and a second direction extending in a second direction orthogonal to the first direction. And a third conductor layer having A1 as a main component, wherein the second region is formed by the second polycrystalline silicon layer and the third conductor layer. The third insulating film is provided corresponding to a position where the third conductive layer intersects with the third conductive layer at at least one of positions where the second polycrystalline silicon layer and the third conductive layer cross each other. A second opening that directly connects the second region of the second polycrystalline silicon layer to the second region, wherein the first opening and the second opening are located on the first opening; Wherein the second opening is not located.
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