JP3337578B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
の製造方法に関し、より特定的には、マスクプログラム
用メモリを有する半導体装置およびその製造方法に関す
る。
は、NOR型メモリとNAND型メモリが知られてい
る。NOR型メモリは、メモリトランジスタをソースお
よびドレインに対して並列接続したものであり、NAN
D型メモリはメモリトランジスタをソースおよびドレイ
ンに対して直列接続したものである。図30は、従来の
NOR型メモリの等価回路図である。また図31は図3
0に対応した従来のNOR型メモリの平面図であり、図
32は図31の150−150線に沿った断面図であ
る。
では、トランジスタ151および152の一方端子にソ
ース線108が接続されており、そのソース線108は
接地されている。またトランジスタ151および152
の他方導通端子にはビット線107が接続されている。
トランジスタ151および152のゲート電極にはワー
ド線103がそれぞれ接続されている。トランジスタ1
52はワード線103がHレベルになったときにONす
るが、トランジスタ151はワード線103がHレベル
になってもしきい値が高いためONしない。従来のNO
R型メモリではこのようにトランジスタ151および1
52のしきい値電圧を異ならせることによってデータの
記憶を行なっている。
従来のNOR型メモリでは、P型半導体基板101の主
表面上に所定の間隔を隔ててフィールド酸化膜104が
形成されている。フィールド酸化膜104によって囲ま
れた活性領域には所定の間隔を隔ててN型不純物領域1
06が形成されている。トランジスタ151のチャネル
領域にはP型半導体基板101よりも不純物濃度の高い
P型不純物領域112が形成されている。これにより、
トランジスタ151のしきい値電圧を高くしている。ト
ランジスタ151のチャネル領域上にはゲート酸化膜1
02を介してゲート電極103が形成されている。ま
た、トランジスタ152のチャネル領域上にはゲート酸
化膜102を介してゲート電極103が形成されてい
る。
されており、その層間絶縁膜105の所定領域にはコン
タクトホールが形成されている。そのコンタクトホール
内でN型不純物領域106に接続するようにビット線1
07およびソース線108が形成されている。ビット線
107およびソース線108ならびに層間絶縁膜105
を覆うように保護膜113が形成されている。このよう
な従来のNOR型メモリでは、フィールド酸化膜104
によってトランジスタ分離を行なっているため、トラン
ジスタが微細化された場合にメモリアレイの面積が大き
くなってしまうという問題点があった。
スタ分離をイオン注入による分離によって行なう仮想G
ND NOR型メモリが提案されている。この仮想GN
DNOR型メモリは、イオン注入領域を用いてトランジ
スタ分離を行なうため上記したNOR型メモリに比べて
メモリアレイ面積は小さくなる。
メモリ容量の増加によって仮想GND NOR型メモリ
であってもメモリアレイの面積が増大してしまうという
問題点があった。
抑える方法としてメモリトランジスタの多値記憶化も提
案されている。これは、1トランジスタに従来2値記憶
させていたものを4値記憶させるものである。この4値
を持つメモリトランジスタの一例として、従来オフセッ
トを持つトランジスタが提案されている。このオフセッ
トを持つトランジスタは、メモリトランジスタのソース
/ドレイン領域とチャネル領域との間にオフセットを設
けることによって、そのオフセットの有無と読出方法と
の組合せによって4値記憶を行なう。
を示した断面図である。図33を参照して、従来のオフ
セットトランジスタでは、P型半導体基板201の主表
面上にチャネル領域202を挟むように所定の間隔を隔
ててn型領域203および204が形成されている。チ
ャネル領域202上にはゲート絶縁膜205を介してゲ
ート電極206が形成されている。この従来のオフセッ
トトランジスタでは、オフセット領域207を設けるた
めに、n型領域204は所定のレジストマスクを用いて
イオン注入することによって形成していた。したがっ
て、マスクずれなどからn型領域204の位置を設計寸
法どおりに形成するのは困難であり、その結果オフセッ
ト207を精度よく形成することは困難であった。
トトランジスタをたとえば上述した従来のNOR型メモ
リセルに適用した場合、フィールド酸化膜104による
分離のためメモリアレイ面積が大きくなってしまうとい
う問題点が考えられる。
ためになされたもので、この発明の目的は、多値メモリ
を可能にするオフセットトランジスタのソース/ドレイ
ン領域およびオフセット領域を精度よく容易に形成する
ことが可能な半導体装置を提供することである。
能にするオフセットトランジスタのオフセット領域およ
びソース/ドレイン領域を精度よく形成することが可能
な半導体装置の製造方法を提供することである。
装置では、半導体基板と、複数の第1のゲート電極と、
サイドウォール絶縁膜と、オフセットソース/ドレイン
領域と、データ注入層と、第2のゲート電極とを備えて
いる。半導体基板は、主表面を有している。第1のゲー
ト電極は、半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔てて
形成されている。サイドウォール絶縁膜は、複数の第1
のゲート電極の各々の両側表面上に接触して形成されて
いる。オフセットソース/ドレイン領域は、半導体基板
の主表面上の、サイドウォール絶縁膜の外側表面のほぼ
延長線上にその側端部が位置するように所定の間隔を隔
てて複数形成されており、第1導電型を有している。デ
ータ注入層は、データ注入部に位置する、オフセットソ
ース/ドレイン領域と第1のゲート電極との間のオフセ
ット部に形成されており、第1導電型を有している。第
2のゲート電極は複数の第1のゲート電極の上部表面に
接触するように形成されている。
基板と、複数の第1のゲート電極と、サイドウォール絶
縁膜と、ソース/ドレイン領域とを備えている。サイド
ウォール絶縁膜は、第1のゲート電極の、オフセット形
成領域に対応する側の側表面にのみ接触して形成されて
いる。ソース/ドレイン領域は、半導体基板の主表面上
の、サイドウォール絶縁膜の外側面の延長線上および第
1のゲート電極の側表面の延長線上にその側端部が位置
するように形成されている。
基板と、第1のゲート電極と、ソース/ドレイン領域
と、第2のゲート電極とを備えている。第1のゲート電
極は、半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔てて複数
形成されており、オフセット領域に対応する第1のゲー
ト電極の方がオフセット領域に対応しない第1のゲート
電極よりもそのチャネル長方向に沿った方向の長さが短
い。ソース/ドレイン領域は、オフセット領域に対応し
ない第1のゲート電極のチャネル長方向に沿った方向の
長さとほぼ同じ間隔を隔てて第1のゲート電極を挟むよ
うに複数形成されており、ほぼ同一のチャネル長方向に
沿った方向の長さを有している。
基板の主表面上に所定の間隔を隔てて第1のゲート電極
を形成する。その第1のゲート電極の両側表面上に接触
するようにサイドウォール絶縁膜を形成する。そのサイ
ドウォール絶縁膜をマスクとして半導体基板の主表面に
不純物をイオン注入することによって第1導電型のオフ
セットソース/ドレイン領域を形成する。データ注入部
に位置する第1のゲート電極をマスクとしてサイドウォ
ール絶縁膜を通して半導体基板の主表面に不純物をイオ
ン注入することによって第1導電型のデータ注入層を形
成する。
は、半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔てて第1の
ゲート電極を形成する。その第1のゲート電極の両側表
面上に接触するようにサイドウォール絶縁膜を形成す
る。第1のゲート電極のデータ注入領域に対応する側の
側表面に位置するサイドウォール絶縁膜を除去する。残
余したサイドウォール絶縁膜および第1のゲート電極を
マスクとして、半導体基板の主表面に不純物をイオン注
入することによりソース/ドレイン領域を形成する。
は、半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔てて第1の
ゲート電極を形成する。その第1のゲート電極をマスク
として半導体基板の主表面上に不純物をイオン注入する
ことによってソース/ドレイン領域を形成する。第1の
ゲート電極の、オフセット形成領域に位置する側壁部分
をチャネル長方向の所定の長さ分だけ除去することによ
ってオフセット領域を形成する。
は、半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔てて第1の
ゲート電極を形成する。その第1のゲート電極をマスク
として半導体基板に不純物をイオン注入することによっ
て第1導電型のオフセット注入層を形成する。第1のゲ
ート電極の両側表面に接触するようにサイドウォール絶
縁膜を形成する。サイドウォール絶縁膜をマスクとして
半導体基板の主表面に不純物をイオン注入することによ
って第2導電型のソース/ドレイン領域を形成する。デ
ータ注入部に位置する第1のゲート電極をマスクとして
サイドウォール絶縁膜を通して半導体基板の主表面に不
純物をイオン注入することによって第2導電型のデータ
注入領域を形成する。
電極の両側表面上に接触して形成されたサイドウォール
絶縁膜の外側表面のほぼ延長線上にその側端部が位置す
るように所定の間隔を隔ててオフセットソース/ドレイ
ン領域が設けられるので、そのオフセットソース/ドレ
イン領域の形成時にサイドウォール絶縁膜をマスクとし
てイオン注入することによって容易に自己整合的にオフ
セットソース/ドレイン領域が形成される。また、デー
タ注入部に位置する、オフセットソース/ドレイン領域
とゲート電極との間のオフセット部にデータ注入層が設
けられるので、そのデータ注入層をデータ注入マスクに
よって形成する際に第1のゲート電極がマスクとなり、
データ注入層が自己整合的に形成される。これにより、
オフセットソース/ドレイン領域およびデータ注入層が
容易に精度よく形成される。
ォール絶縁膜が第1のゲート電極のオフセット形成領域
に対応する側の側表面にのみ接触して形成され、ソース
/ドレイン領域がサイドウォール絶縁膜の外側面の延長
線上および第1のゲート電極の側表面の延長線上にその
側端部が位置するように設けられているので、ソース/
ドレイン領域の形成時にサイドウォール絶縁膜および第
1のゲート電極をマスクとしてイオン注入することによ
って容易に自己整合的にソース/ドレイン領域が形成さ
れる。これにより、オフセット領域およびソース/ドレ
イン領域が容易に精度よく形成される。
ト領域に対応する第1のゲート電極の方がオフセット領
域に対応しない第1のゲート電極よりもそのチャネル長
方向に沿った方向の長さが短くなるように設けられ、ソ
ース/ドレイン領域がオフセット領域に対応しない幅の
広い第1のゲート電極のチャネル長方向に沿った方向の
長さとほぼ同じ間隔を隔てて第1のゲート電極を挟むよ
うに設けられているので、ソース/ドレイン領域を第1
のゲート電極をマスクとしてイオン注入することによっ
て形成した後オフセット領域に対応する第1のゲート電
極の幅が短くなるように加工すれば、自己整合的にソー
ス/ドレイン領域が形成される。
は、第1のゲート電極の両側表面上に接触するようにサ
イドウォール絶縁膜が形成された後、そのサイドウォー
ル絶縁膜をマスクとして半導体基板の主表面に不純物を
イオン注入することによってオフセットソース/ドレイ
ン領域が形成されるので、容易に自己整合的にオフセッ
トソース/ドレイン領域の形成が可能となる。また、デ
ータ注入部に位置する第1のゲート電極をマスクとして
サイドウォール絶縁膜を通して半導体基板の主表面に不
純物をイオン注入することによってデータ注入層が形成
されるので、データ注入層も自己整合的に形成すること
が可能となる。
は、第1のゲート電極のデータ注入領域に対応する側の
側表面に位置するサイドウォール絶縁膜を除去した後、
残余したサイドウォール絶縁膜および第1のゲート電極
をマスクとして半導体基板の主表面に不純物をイオン注
入することによりソース/ドレイン領域が形成されるの
で、自己整合的にオフセット領域を有するソース/ドレ
イン領域が形成される。
は、第1のゲート電極をマスクとしてソース/ドレイン
領域を形成した後、第1のゲート電極の、オフセット形
成領域に位置する側壁部分をチャネル長方向の所定の長
さ分だけ除去することによってオフセット領域が形成さ
れるので、ソース/ドレイン領域が自己整合的に形成さ
れる。
は、第1のゲート電極をマスクとしてオフセット注入層
を形成した後、第1のゲート電極の両側表面に接触する
ようにサイドウォール絶縁膜を形成し、そのサイドウォ
ール絶縁膜をマスクとしてソース/ドレイン領域を形成
し、その後第1のゲート電極をマスクとしてデータ注入
領域が形成されるので、データ注入領域およびオフセッ
ト領域ならびにソース/ドレイン領域が容易に自己整合
的に形成される。
する。
る、オフセットROMを仮想GNDNOR型メモリアレ
イに適用した半導体装置の製造プロセスを説明するため
の断面図である。図8は第1実施例の半導体装置のメモ
リセルアレイ部分の等価回路図である。まず図1〜図7
を参照して、第1実施例の半導体装置の製造プロセスに
ついて説明する。
1上にゲート絶縁膜2を形成した後、そのゲート絶縁膜
2上に所定の間隔を隔てて所定の方向に延びる第1ゲー
ト電極3を形成する。第1ゲート電極3およびゲート絶
縁膜2を覆うように層間絶縁膜4を形成する。そしてそ
の層間絶縁膜4を異方性エッチングすることによって、
図2に示されるような、ゲート電極3の両側表面に接触
するサイドウォール絶縁層5が形成される。そしてこの
サイドウォール絶縁層5をマスクとしてP型半導体基板
1にN型の不純物(リンまたは砒素)をイオン注入する
ことによって、N型拡散領域6を自己整合的に形成す
る。N型拡散領域6の側端部はサイドウォール絶縁層5
の側面部下端の延長線上に位置するので、ゲート電極3
下に位置するチャネル領域7内にオフセット17を自己
整合的に形成することができる。
3,サイドウォール絶縁層5およびN型拡散領域6を覆
うように層間絶縁膜8を形成した後、ゲート電極3上に
位置する層間絶縁膜8を除去する。これにより、図4に
示されるような平坦な層間絶縁膜8が形成される。その
後、層間絶縁膜8上および第1ゲート電極3上に第2ゲ
ート電極9を形成する。そして、写真製版技術とドライ
エッチング技術とを用いて、第2ゲート電極9、第1ゲ
ート電極3、サイドウォール絶縁層5および層間絶縁膜
8をパターニングすることによって、図5に示されるよ
うな形状が得られる。
ク10を用いて所望のオフセット位置にN型の不純物を
イオン注入することによってデータ注入を行なう。これ
により、図7に示されるようなN型のデータ注入領域1
5が形成される。このデータ注入領域15の形成によっ
てデータの書込が行なわれる。なお、図6に示す工程に
おいてデータ注入領域10に示される領域に不純物の注
入が行なわれるが、その不純物は第1ゲート電極3を突
き抜けることはなく、結局第1ゲート電極3をマスクと
してデータ注入領域15が自己整合的に形成される。こ
れにより、ソース/ドレイン領域を構成するN型拡散領
域6およびデータ注入領域15を容易に精度よく形成す
ることができる。それにより、オフセット領域17を精
度よく形成することができる。なお、図7は図6の10
0−100線に沿った断面図である。また図8は、図6
に示したオフセットメモリセルトランジスタからなるメ
モリアレイの等価回路図である。
るための回路であり、図10はオフセットROMの動作
を説明するための断面図である。図11は、オフセット
ROMのゲート電圧とドレイン電流との関係を示した相
関図である。図9〜図11を参照して、オフセットRO
Mの動作について説明する。V1 =0Vの場合、図11
に示すように通常のトランジスタと同様の動作をする。
すなわち、しきい値電圧Vthになると電流Idsが流
れ出す。しかしながら、V2 =0Vとして読出を行なっ
た場合にはオフセットがあるためチャネルが形成されな
い。このため、オフセットトランジスタには電流が流れ
ない。本実施例では、このようなオフセットROMを、
イオン注入によるトランジスタ分離を用いた仮想GND
NOR型メモリに適用することによって、メモリアレ
イ面積の小さい多値メモリを実現することができる。
モリの構成を説明するための等価回路図である。まず図
12を参照して、従来の仮想GND NOR型メモリの
構成および読出方法について説明する。仮想GND N
OR型メモリでは、主ビット線BL1,BL2,BL
3,BL4にそれぞれ、副ビット線BL11およびBL
12、BL21およびBL22、BL31およびBL3
2、BL41およびBL42が接続されている。また、
主ソース線SL1、SL2、SL3、SL4に、それぞ
れ副ソース線SL11およびSL12、SL21および
SL22、SL31およびSL32、SL41およびS
L42が接続されている。主ビット線BL1〜BL4
は、センスアンプSAに接続されている。主ソース線S
L1〜SL4は、接地されている。主ビット線BL1〜
BL4は、選択信号Y1〜Y4によって選択される。ま
た、副ビット線BL11,BL12,〜,BL41,B
L42は、選択信号BS1およびBS2によって選択さ
れる。また、接地されるべき主ソース線SL1〜SL4
は、選択信号Z1〜Z4によって選択される。副ソース
線SL11,SL12,〜,SL41,SL42は選択
信号SS1およびSS2によって選択される。
のBL2,BL21,BL22,SL21,SL22,
SL31,SL2,SL3からなる部分を最小ユニット
と考えて読出方法について説明する。BS1がHレベル
であるとともに、BS2がLレベルである場合には、ト
ランジスタAがオンして主ビット線BL2が副ビット線
BL21に接続される。このとき、SL21またはSL
22のどちらを選択するかによってA2 列かB2 列かが
決まる。すなわち、SS1をHレベルとしてSS2をL
レベルとすれば、トランジスタCがオンして主ソース線
SL2は副ソース線SL21に接続される。これによ
り、A2 が選択される。また、SS2をHレベルとして
SS1をLレベルとすれば主ソース線SL2は副ソース
線SL22に接続される。これにより、B2 列が選択さ
れる。このように、BS1,BS2,SS1およびSS
2の組合せによって、A2 ,B2 ,C2 およびD2 の各
列を選択することができる。このようにして副ソース線
および副ビット線の選択が行なわれる。
としては、選択する列がA2 ,B2およびC2 の場合に
は、主ビット線BL2と主ソース線SL2とを選択す
る。そして、選択する列がD2 列の場合には、主ビット
線BL2と主ソース線SL3とを選択する。具体的に
は、選択する列がA2 〜 C2 の場合には、Y2をHレ
ベルとすることに対応してZ2をHレベルにし、選択す
る列がD2 の場合にはY2をHレベルにすることに対応
してZ3をHレベルとして選択する。このような選択の
しかたによってBL2をセンスアンプSAに接続すると
ともに、SL2またはSL3をGNDに接地してデータ
の読出を行なう。なお、1つのセンスアンプSAに接続
される4つの主ビット線BL1〜BL4につながるメモ
リセル群が1つのI/Oから読み出される。
接するメモリトランジスタのソース/ドレイン領域が共
通であるので、1本のワード線と1本の副ビット線と1
本の副ソース線とを選択して1つのトランジスタから読
出を行なう際にその選択されたトランジスタに隣接する
トランジスタにリーク電流が発生する場合がある。その
場合、読出を行なえないことになるので、選択された主
ソース選択に隣接する非選択の主ソース線にバイアス回
路B1およびB2を用いてバイアス電圧を印加してい
る。たとえば、選択された主ビット線および主ソース線
がそれぞれBL2,SL2である場合には、主ソース線
SL1およびSL3にバイアス電圧が印加される。これ
により、リーク電流が発生するのを防止しながら読出を
行なえるようにしている。このような構成を有する従来
の仮想GND NOR型メモリのメモリアレイ構造に本
実施例ではオフセットROMを組合せる。これにより、
メモリアレイ面積の小さい多値メモリを可能にする。
想GND NOR型メモリのメモリアレイ構造にオフセ
ットROMを適用した半導体装置の等価回路図である。
図13を参照して、この半導体装置では、図12に示し
た従来の仮想GND NOR型メモリのバイアス回路B
1,B2およびセンスアンプSAを同じ回路(センスア
ンプ兼用バイアス回路14a,14b)にしている。こ
れにより、たとえば一方のセンスアンプ兼用バイアス回
路14aをビット線を充電するセンスアンプとし、他方
のセンスアンプ兼用バイアス回路14bをソース線を充
電するバイアス回路とするとともに、センスアンプ兼用
バイアス回路14aと14bの使い方を入れ換えること
によって、双方向読出が可能となる。なお、図13に示
されるセンスアンプ兼用バイアス回路14aの側のSA
信号および/SA信号は、図12に示す信号Y1〜Y4
に相当し、センスアンプ兼用バイアス回路14b側のS
A信号および/SA信号は図12に示す信号Z1〜Z4
に相当する。
ト線選択線BS1およびBS2と、副ソース線選択線S
S1およびSS2と、ワード線WL1〜WLnとの組合
せによって、読出されるべきメモリセル11が選択され
る。選択された主ビット線および主ソース線をたとえば
主ビット線BL1と主ソース線SL1とすると、その主
ビット線BL1と主ソース線SL1とをSA信号および
/SA信号によりビット線として用いるかソース線とし
て用いるかを決定する。
合、/SA信号はLレベルとなり、主ソース線SL1が
センスアンプ兼用バイアス回路14bに接続され、主ビ
ット線BL1がGNDに接地される。これにより、SL
1を主ビット線、BL1を主ソース線として使用し、読
出を行なうことになる。逆に、/SA信号をHレベルと
すると、SA信号はLレベルとなり、上記した読出の逆
の読出となる。すなわち、SL1を主ソース線、BL1
を主ビット線として読出を行なう。したがって、1つの
トランジスタを双方向から読出すことができ、その結果
多値読出が可能となる。なお、センスアンプ兼用バイア
ス回路14aおよび14bは、センスアンプとして使用
するかバイアス回路として使用するかを切換えることが
可能な切換手段を有するように構成する。これにより、
センスアンプ兼用バイアス回路14aが選択された主ビ
ット線BL1に接続されている場合には、センスアンプ
兼用バイアス回路14bは、選択された主ソース線SL
1の両隣の非選択の主ソース線SL0およびSL2(図
示せず)にバイアス電圧を印加する。また、センスアン
プ兼用バイアス回路14bが選択された主ビット線とし
て働くSL1に接続されている場合には、センスアンプ
バイアス回路14aは、選択された主ソース線として働
くBL1の両隣の非選択のBL0(図示せず)およびB
L2にバイアス電圧を印加する。その結果、リーク電流
の発生を防止でき、選択されたトランジスタのデータを
容易に読出すことができる。
よる、オフセットROMを用いた仮想GND NOR型
メモリアレイ部の製造プロセスを説明するための断面図
および平面図である。図14〜図17を参照して、次に
第2実施例のメモリアレイ部の製造プロセスについて説
明する。
装置の製造プロセスと同様のプロセスを用いて、第1ゲ
ート電極3およびその第1ゲート電極3の両側表面に接
触するサイドウォール絶縁層5までを形成する。その
後、サイドウォール絶縁層5のオフセット領域を形成し
ない部分(データ注入部分)を除去する。その後、残余
したサイドウォール絶縁層5および第1ゲート電極3を
マスクとしてN型の不純物をP型半導体基板1にイオン
注入することによって、ソース/ドレイン領域を構成す
るN型拡散領域6を形成する。図14の状態の平面図が
図15に示される。この後、図16および図17に示す
ように、層間絶縁膜8および第2ゲート電極9を形成す
る。
ス/ドレイン領域(N型拡散領域6)を形成するための
イオン注入の前に、オフセット17を形成しない領域に
対応するサイドウォール絶縁層5の部分を除去すること
によって、イオン注入を行なった際にソース/ドレイン
領域6およびオフセット17を自己整合的に容易に形成
することができる。これにより、精度よくオフセット1
7およびソース/ドレイン領域(N型拡散領域6)を形
成することができる。なお、図17の200−200線
に沿った断面が図16に示されている。
よる半導体装置のメモリセルアレイ部分の製造プロセス
を説明するための断面図および平面図である。図18〜
図21を参照して、次に第3実施例の半導体装置の製造
プロセスについて説明する。まず、図18に示すよう
に、P型半導体基板1の主表面上にゲート絶縁膜2を介
して第1ゲート電極3を所定の間隔を隔てて形成する。
第1ゲート電極3をマスクとしてN型の不純物をP型半
導体基板1にイオン注入することによって、ソース/ド
レイン領域を構成するN型拡散領域6を形成する。そし
て、第1ゲート電極3のオフセットを形成する部分のみ
を図19に示すように除去する。その後、図20および
図21に示すように、層間絶縁膜8および第2ゲート電
極9を形成する。図21は図20の300−300線に
沿った断面図である。この第3実施例では、ソース/ド
レイン領域を構成するN型不純物領域6が第1ゲート電
極3をマスクとして自己整合的に形成された後、オフセ
ット17を形成するので、ソース/ドレイン領域の形成
を容易に行なうことができる。
例による半導体装置のメモリアレイ部分の製造プロセス
を説明するための断面図および平面図である。図22お
よび図23を参照して、この第4実施例の半導体装置の
製造プロセスでは、上記した第3実施例と同様第1ゲー
ト電極3の所定部分を除去することによってオフセット
を形成する。この第4実施例では、第1ゲート電極3と
第2ゲート電極9とが削られる部分(チャネル領域部
分)に位置する第1ゲート電極のチャネル長方向に沿っ
た幅を図22に示すように予め大きくなるように形成す
る。そしてこの状態で第1ゲート電極3をマスクとして
N型の不純物をP型半導体基板1にイオン注入すること
によって、ソース/ドレイン領域を構成するN型不純物
領域6を形成する。その後、第1ゲート電極3のオフセ
ット形成領域に相当する部分3aを除去した後、層間絶
縁膜(図示せず)およびパターニングされた第2ゲート
電極9を形成する。これにより、ソース/ドレイン領域
を構成するN型拡散領域6を自己整合的に形成すること
ができるとともに、オフセット領域17も容易に形成す
ることができる。なお、図23の350−350線に沿
った断面図は図21に示した第3実施例の半導体装置の
断面図と同じになる。
よる半導体装置のメモリセルアレイ部の製造プロセスを
説明するための斜視図、平面図および断面図である。図
24〜図26を参照して、以下に第5実施例の半導体装
置の製造プロセスについて説明する。
板1の主表面上にゲート絶縁膜2を介して第1ゲート電
極3を所定の間隔を隔てて形成する。第1ゲート電極3
をマスクとしてP型半導体基板1にN型の不純物をイオ
ン注入することによって、ソース/ドレイン領域を構成
するN型拡散領域6を自己整合的に形成する。
に、層間絶縁膜8および第2ゲート電極9を形成した
後、第2ゲート電極9、層間絶縁膜8および第1ゲート
電極3ならびにゲート絶縁膜2をパターニングする。そ
の後、図25に示すように、オフセット注入マスクを用
いてオフセット注入領域13にP型の不純物(たとえば
ボロン)をイオン注入する。このイオン注入では、実際
には第1ゲート電極3がマスクとなるので、形成される
P型のオフセット領域16は図26に示すように自己整
合的に形成される。このようにこの第5実施例では、第
1ゲート電極3をマスクとしてソース/ドレイン領域を
構成するN型拡散領域6およびオフセット領域16を自
己整合的に形成することができ、その結果、N型拡散領
域6およびオフセット領域16を精度よく形成すること
ができる。
よる半導体装置のメモリセルアレイ部の製造プロセスを
説明するための断面図である。図27〜図29を参照し
て、次に第6実施例の半導体装置の製造プロセスについ
て説明する。
板1の主表面上にゲート絶縁膜2を形成する。ゲート絶
縁膜2上の所定領域に所定の間隔を隔てて第1ゲート電
極3を形成する。第1ゲート電極3をマスクとしてP型
の不純物をイオン注入することによって、P型拡散領域
26を形成する。この後、図1および図2に示した製造
プロセスと同様のプロセスを用いて、第1ゲート電極3
の両側表面に接触するように図28に示すようなサイド
ウォール絶縁層5を形成する。そして、第1ゲート電極
3およびサイドウォール絶縁層5をマスクとしてP型半
導体基板1にN型の不純物をイオン注入する。これによ
り、ソース/ドレイン領域を構成するN型拡散領域6を
形成する。
8および第2ゲート電極9を形成した後、第2ゲート電
極9、層間絶縁膜8、第1ゲート電極3をパターニング
する。この後、図6に示した第1実施例の製造プロセス
と同様のプロセスを用いて、データ注入領域にN型の不
純物をイオン注入する。これにより、データ注入領域
(図示せず)を形成することができる。
ット領域26およびソース/ドレイン領域を構成するN
型拡散領域6を自己整合的に形成することができるの
で、ソース/ドレイン領域およびオフセット領域26を
精度よく形成することができる。
オフセットROMからなるメモリセルアレイも図13に
示した第1実施例の仮想GND NOR型メモリに適用
可能である。
オフセットソース/ドレイン領域をサイドウォール絶縁
膜の外側表面のほぼ延長線上にその側端部が位置するよ
うに形成し、データ注入部に位置するオフセットソース
/ドレイン領域と第1のゲート電極との間にデータ注入
層を設けることによって、オフセットソース/ドレイン
領域を形成する際にサイドウォール絶縁膜をマスクとし
て容易に自己整合的に形成することができるとともに、
データ注入層も第1のゲート電極をマスクとしてイオン
注入することによって容易に自己整合的に形成すること
ができる。これにより、オフセットソース/ドレイン領
域およびデータ注入層を精度よく形成することができ
る。
1のゲート電極のオフセット形成領域に対応する側の側
表面にのみ接触するようにサイドウォール絶縁膜を形成
し、そのサイドウォール絶縁膜の外側表面の延長線上お
よび第1のゲート電極の側表面の延長線上にその側端部
が位置するようにソース/ドレイン領域を設けることに
よって、ソース/ドレイン領域の形成時に上記残余した
サイドウォール絶縁膜および第1のゲート電極をマスク
としてイオン注入することによって、ソース/ドレイン
領域およびオフセット領域を自己整合的に精度よく形成
することができる。
フセット領域に対応する第1のゲート電極の方がオフセ
ット領域に対応しない第1のゲート電極よりもそのチャ
ネル長方向に沿った方向の長さが短くなるように形成
し、ソース/ドレイン領域をオフセット領域に対応しな
い第1のゲート電極のチャネル長方向に沿った方向の長
さとほぼ同じ間隔を隔てて設けることによって、予め第
1のゲート電極をマスクとしてソース/ドレイン領域を
自己整合的に形成した後短い第1のゲート電極を形成す
るようにすれば、ソース/ドレイン領域を精度よく形成
することができるとともにオフセット領域を容易に形成
することができる。
よれば、第1のゲート電極の両側表面上に位置するサイ
ドウォール絶縁膜をマスクとして半導体基板の主表面に
不純物をイオン注入することによってオフセットソース
/ドレイン領域を形成し、データ注入部に位置する第1
のゲート電極をマスクとしてサイドウォール絶縁膜を通
して半導体基板の主表面に不純物をイオン注入すること
によってデータ注入層を形成することによって、オフセ
ットソース/ドレイン領域およびデータ注入層を自己整
合的に精度よく形成することができる。
よれば、第1のゲート電極の両側表面上にサイドウォー
ル絶縁膜を形成した後、第1のゲート電極のデータ注入
領域に対応する側の側表面に位置するサイドウォール絶
縁膜を除去し、残余したサイドウォール絶縁膜および第
1のゲート電極をマスクとしてソース/ドレイン領域を
形成することによって、ソース/ドレイン領域およびオ
フセット領域を自己整合的に精度よく形成することがで
きる。
よれば、第1のゲート電極をマスクとしてソース/ドレ
イン領域を形成した後、第1のゲート電極の、オフセッ
ト形成領域に位置する側壁部分を除去することによって
オフセット領域を形成することにより、ソース/ドレイ
ン領域を自己整合的に精度よく形成することができると
ともに、オフセット領域も容易に形成することができ
る。
よれば、第1のゲート電極をマスクとしてオフセット注
入層を形成し、第1のゲート電極の両側表面に位置する
サイドウォール絶縁膜をマスクとしてソース/ドレイン
領域を形成し、データ注入部に位置する第1のゲート電
極をマスクとしてデータ注入領域を形成することによっ
て、ソース/ドレイン領域、オフセット注入層およびデ
ータ注入領域を自己整合的に精度よく形成することがで
きる。
セットROMからなるメモリセルアレイ部の製造プロセ
スの第1工程を説明するための斜視図である。
セットROMからなるメモリセルアレイ部の製造プロセ
スの第2工程を説明するための斜視図である。
セットROMからなるメモリセルアレイ部の製造プロセ
スの第3工程を説明するための斜視図である。
セットROMからなるメモリセルアレイ部の製造プロセ
スの第4工程を説明するための斜視図である。
セットROMからなるメモリセルアレイ部の製造プロセ
スの第5工程を説明するための斜視図である。
セットROMからなるメモリセルアレイ部の製造プロセ
スの第6工程を説明するための平面図である。
に沿った断面図である。
リセルアレイ部を示した等価回路図である。
価回路図である。
断面図である。
た相関図である。
を示した等価回路図である。
成を示した等価回路図である。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第1工程を説明する
ための斜視図である。
る。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第2工程を説明する
ための断面図である。
る。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第1工程を説明する
ための斜視図である。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第2工程を説明する
ための斜視図である。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第3工程を説明する
ための平面図である。
0線に沿った断面図である。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第1工程を説明する
ための斜視図である。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第2工程を説明する
ための平面図である。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第1工程を説明する
ための斜視図である。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第2工程を説明する
ための平面図である。
0線に沿った断面図である。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第1工程を説明する
ための断面図である。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第2工程を説明する
ための平面図である。
モリセルアレイ部の製造プロセスの第3工程を説明する
ための平面図である。
回路図である。
示した平面図である。
断面図である。
面図である。
ウォール絶縁層、6N型拡散領域、9 第2ゲート電
極、14a,14b センスアンプ兼用バイアス回路、
17 オフセット(領域)。
Claims (7)
- 【請求項1】 主表面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔てて形成さ
れた複数の第1のゲート電極と、 前記複数の第1のゲート電極の各々の両側表面上に接触
して形成されたサイドウォール絶縁膜と、 前記半導体基板の主表面上の、前記サイドウォール絶縁
膜の外側表面のほぼ延長線上にその側端部が位置するよ
うに所定の間隔を隔てて形成された複数の第1導電型の
オフセットソース/ドレイン領域と、 データ注入部に位置する、前記オフセットソース/ドレ
イン領域と前記第1のゲート電極との間のオフセット部
に形成された第1導電型のデータ注入層と、 前記複数の第1のゲート電極の上部表面に接触するよう
に形成された第2のゲート電極とを備えた、半導体装
置。 - 【請求項2】 主表面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔てて形成さ
れた複数の第1のゲート電極と、 前記第1のゲート電極の、オフセット形成領域に対応す
る側の側表面にのみ接触して形成されたサイドウォール
絶縁膜と、 前記半導体基板の主表面上の、前記サイドウォール絶縁
膜の外側面の延長線上および前記第1のゲート電極の側
表面の延長線上にその側端部が位置するように形成され
たソース/ドレイン領域とを備えた、半導体装置。 - 【請求項3】 主表面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔てて複数形
成され、オフセット領域に対応するものの方が前記オフ
セット領域に対応しないものよりもそのチャネル長方向
に沿った方向の長さが短い第1のゲート電極と、 前記オフセット領域に対応しない第1のゲート電極のチ
ャネル長方向に沿った方向の長さとほぼ同じ間隔を隔て
て前記第1のゲート電極を挟むように形成され、ほぼ同
一の前記チャネル長方向に沿った方向の長さを有する複
数のソース/ドレイン領域と、 前記複数の第1のゲート電極の上部表面に接触するよう
に形成された第2のゲート電極とを備えた、半導体装
置。 - 【請求項4】 半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔
てて第1のゲート電極を形成する工程と、 前記第1のゲート電極の両側表面上に接触するようにサ
イドウォール絶縁膜を形成する工程と、 前記サイドウォール絶縁膜をマスクとして前記半導体基
板の主表面に不純物をイオン注入することによって第1
導電型のオフセットソース/ドレイン領域を形成する工
程と、 データ注入部に位置する前記第1のゲート電極をマスク
として前記サイドウォール絶縁膜を通して前記半導体基
板の主表面に不純物をイオン注入することによって、第
1導電型のデータ注入層を形成する工程とを備えた、半
導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔
てて第1のゲート電極を形成する工程と、 前記第1のゲート電極の両側表面上に接触するようにサ
イドウォール絶縁膜を形成する工程と、 前記第1のゲート電極のデータ注入領域に対応する側の
側表面に位置するサイドウォール絶縁膜を除去する工程
と、 前記残余したサイドウォール絶縁膜および前記第1のゲ
ート電極をマスクとして、前記半導体基板の主表面に不
純物をイオン注入することによりソース/ドレイン領域
を形成する工程とを備えた、半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔
てて第1のゲート電極を形成する工程と、 前記第1のゲート電極をマスクとして前記半導体基板の
主表面上に不純物をイオン注入することによってソース
/ドレイン領域を形成する工程と、 前記第1のゲート電極の、オフセット形成領域に位置す
る側壁部分を前記チャネル長方向の所定の長さ分だけ除
去することによってオフセット領域を形成する工程とを
備えた、半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 半導体基板の主表面上に所定の間隔を隔
てて第1のゲート電極を形成する工程と、 前記第1のゲート電極をマスクとして前記半導体基板に
不純物をイオン注入することによって第1導電型のオフ
セット注入層を形成する工程と、 前記第1のゲート電極の両側表面に接触するようにサイ
ドウォール絶縁膜を形成する工程と、 前記サイドウォール絶縁膜をマスクとして前記半導体基
板の主表面に不純物をイオン注入することによって第2
導電型のソース/ドレイン領域を形成する工程と、 データ注入部に位置する前記第1のゲート電極をマスク
として前記サイドウォール絶縁膜を通して前記半導体基
板の主表面に不純物をイオン注入することによって第2
導電型のデータ注入領域を形成する工程とを備えた、半
導体装置の製造方法。
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