JP4024910B2 - Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,多値情報を記憶できる不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
不揮発性半導体記憶装置は,読み出し専用に用いられるもので,ROM(Read Only Memory)と呼ばれている。そのうち,記憶装置製造のマスク工程の段階で情報を回路として書き込まれるマスクROMは,高集積化が可能であり,低コストが実現しやすいことから広く使用されている。そして,このマスクROMに記憶する情報を多値とする技術が従来公知になっている。
【0003】
その第1例として,NAND型又はNOR型のメモリセル構造のマスクROMにおいて,メモリセルトランジスタのゲート電極を形成する工程の前後に,MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)のしきい値電圧Vt(以下,単に「Vt」と記す)を変えるためのイオン注入工程やそのホトリソグラフィー工程を複数回行い,不純物濃度の違いによりメモリセルトランジスタごとにVtを変えることで,多値情報の記憶を可能にする方法が知られている。例えば,チャネル領域のp型不純物濃度を4通りとし,Vtの異なる4つのnchメモリセルトランジスタを形成する。これにより,4値の情報を記憶できるようになる。
【0004】
第2例として,雑誌エレクトロニクス(Electronics,March24,1983,p121〜p123)には,メモリセルトランジスタすなわちMISFETのゲート長(チャネル長)及びゲート幅(チャネル幅)をメモリセルトランジスタごとに変えることで,多値記憶を可能とする手段が開示されている。すなわち,フィールド絶縁膜形成時に情報を記憶する方法や,ポリシリコン・ワード線形成時に情報を記憶する方法についての提案もなされている。
【0005】
第3例として,特開昭62−287661号には,メモリセルトランジスタのソース・ドレイン領域を形成した後,ゲート電極側端に基板と同じ導電型の高濃度不純物拡散領域を形成するか,または,そのような領域を形成しないことで,多値情報を記憶可能としている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし,これら従来の多値情報記憶技術には,次のような問題点がある。先ず1点目として,TAT(ターンアラウンドタイム:プログラムデータを指定してから完成されるまでの時間)の問題があげられる。マスクROMでは,ウエハープロセス全般に費やす時間や,最終的なデータの書き込みから製品出荷までの時間であるTATを製品の性格上短くしたい。ところが,第1例で示したチャネル領域の不純物濃度を制御する方法や第3例で示したゲート電極側端に高濃度不純物層を形成する方法では,情報書き込みのための特別なイオン注入工程とそのホトリソグラフィー工程が必要となる。このため,ウエハープロセス全般に費やす時間が長くなり,情報を書き込むために,コストの負担も必要となる。また,第2例で示したゲート長及びゲート幅をメモリセルトランジスタごとに変える方法では,メモリセルトランジスタの形成終了前のゲート電極形成時に多値情報を書き込まなければならない。このようにメモリセルトランジスタ形成途中から最終的な情報の書き込みを行うのでは,書き込みから製品出荷までの時間(TAT)を短くすることができない。
【0007】
2点目として,多値情報の読み出しにおける問題点があげられる。多値情報を電気的信号として区別するには,メモリセルトランジスタごとに,ソース・ドレイン電流値(Ids値)の差が明確となる必要がある。ここで第1例では,メモリセルトランジスタのIds値は,そのトランジスタのチャネル領域へイオン注入された不純物濃度に依存する。ところが,イオン注入工程が複数回続くと,近接効果によるレジストマスクの変形や,マスクの合わせずれにより,イオン注入有効面積が減少し,注入量不足が顕著となる。そのため,メモリセルトランジスタごとのIds値差が不安定となり,多値情報の読み出しが困難となる。この読み出しの困難さが,多値情報記憶デバイスの製品化を妨げていた。
【0008】
本発明の目的は,多値情報を記憶する半導体記憶装置の製造工程を短縮でき,特に,情報の書き込みから製品完成までに必要とされるTATを短くすることが可能で,多値情報の読み出しも容易な不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために,請求項1の不揮発性半導体記憶装置は,ワード線の下方に設けたゲート電極の両側方に一対のフィールド絶縁膜をワード線方向と交差させて配置することにより,メモリセルトランジスタのアクティブ領域を4つの領域に分離し,それら4つに分離された領域の内,任意の1つの領域に不純物を拡散させてソース拡散層を形成すると共に,このソース拡散層に対して,ワード線を挟んで対向する領域とフィールド絶縁膜を挟んで対向する領域のいずれか一方に不純物を拡散させてドレイン拡散層を形成し,かつ,ワード線を挟んで対向する領域にドレイン拡散層を形成した場合と,フィールド絶縁膜を挟んで対向する領域にドレイン拡散層を形成した場合とで,ドレイン拡散層からソース拡散層に至る電流経路の長さが互いに異なっていることを特徴とする。この請求項1の不揮発性半導体記憶装置は,電流経路の長さの相違により,ワード線を挟んで対向する領域に形成されたドレイン拡散層からソース拡散層に流れ込むソース・ドレイン電流値(Ids値)と,フィールド絶縁膜を挟んで対向する領域に形成されたドレイン拡散層からソース拡散層に流れ込むソース・ドレイン電流値(Ids値)とが異なることとなるので,このIds値の相違によって多値情報を電気的信号として区別することができるようになる。
【0010】
請求項2の不揮発性半導体記憶装置は,ワード線の下方に設けたゲート電極の両側方に一対のフィールド絶縁膜をワード線方向と交差させて配置することにより,メモリセルトランジスタのアクティブ領域を4つの領域に分離し,それら4つに分離された領域の内,任意の1つの領域に不純物を拡散させてソース拡散層を形成すると共に,このソース拡散層に対して,ワード線を挟んで対向する領域とフィールド絶縁膜を挟んで対向する領域の両方に不純物を拡散させてドレイン拡散層を形成し,ゲート電極下のチャネル領域を共有する構造としたことを特徴とする。この請求項2の不揮発性半導体記憶装置は,ワード線を挟んで対向する領域に形成されたドレイン拡散層とフィールド絶縁膜を挟んで対向する領域に形成されたドレイン拡散層の両方からソース拡散層にソース・ドレイン電流が流れ込むので,請求項1の不揮発性半導体記憶装置に比べて,ソース・ドレイン電流値(Ids値)が大きくなる。なお,この請求項2の不揮発性半導体記憶装置において,請求項3に記載したように,ゲート電極下のチャネル領域に形成される2つ以上のドレイン拡散層からソース拡散層に至る電流経路の長さが,各ドレイン拡散層によってそれぞれ異なる長さになるように設定しても良い。
【0011】
また,請求項4の製造方法は,ワード線の下方に設けたゲート電極の両側方に一対のフィールド絶縁膜をワード線方向と交差させて配置することにより,メモリセルトランジスタのアクティブ領域を4つの領域に分離する工程と,
これら4つに分離された領域の内の任意の1つの領域であるソース拡散層形成領域と,このソース拡散層形成領域に対して,それぞれワード線を挟んで対応する領域及びフィールド絶縁膜を挟んで対向する領域である2つのドレイン拡散層形成領域に対して,ソース拡散層形成領域と2つのドレイン拡散層形成領域の内の少なくとも一方のドレイン拡散層形成領域とを露出させるレジストマスク,又は,ソース拡散層形成領域と2つのドレイン拡散層形成領域のすべてを露出させないレジストマスクを形成する工程と,
該レジストマスクの上から不純物を拡散させる工程とを含むことを特徴とする。
【0012】
この請求項4の製造方法により,請求項1〜3の不揮発性半導体記憶装置を短いTATで製造することが可能となる。なお,4つの領域の内の1つの領域だけを露出させないようにレジストマスクを形成した場合は,1つのソース拡散層と2つのドレイン拡散層を形成できる。また,4つの領域の内の2つの領域を露出させないようにレジストマスクを形成した場合は,1つのソース拡散層と1つのドレイン拡散層を形成できる。一方,4つの領域の全部を露出させないようにレジストマスクを形成した場合は,それらの領域には不純物拡散層が形成されない。本発明によれば,メモリーセルトランジスタにソース・ドレイン拡散層を形成させるための不純物注入が,同時にメモリーセル・トランジスタに対してはROMデータの書き込み記憶工程にもなるので,工程全般に費やすTATを短くできる。即ち,従来のマスクROMでは,通常,形成終了したメモリーセルトランジスタのゲート電極直上から,ROMデータ書き込みのためだけに,チャネル領域への不純物注入が行われる。その際,データを書き込みたくないメモリーセルトランジスタに対しては,レジストマスクを必要とし,そのためだけのホトリソグラフィー工程も必要になる。一方,本発明では,ROMデータの書き込み工程であるソース・ドレイン不純物注入が,書き込みのためだけに余計に設けられた工程でないために,特別な工程を加えて行う必要が無く,工程全般に費やすTATを短くでき,余分なコストを負担しない。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下,本発明の好ましい実施の形態にかかる不揮発性半導体記憶装置を,その製造工程に基づいて説明する。図1は,本発明の実施の形態にかかる不揮発性半導体記憶装置としてのマスクROMを製造するシリコン基板(P型単結晶シリコンウェハ)1の部分的な平面図である。
【0014】
先ず,シリコン窒化膜をマスクとする選択酸化によって,シリコン基板1の表面に,図1のごとき形状のフィールド絶縁膜2を不連続に多数設け,素子分離を行う。なお,これから形成される4つのメモリセル1C,2C,3C及び4Cを具体例として,これらに基づいて説明を進める。ただし,実際には,シリコン基板1の表面には,これらメモリセル1C〜4C以外にも他のメモリセルが同じ工程によって同時に形成される。例えば,これらメモリセル1C〜4Cの中央にも,別のメモリセル5Cが形成される(更に,メモリセル1C〜4Cの周りにも,別のメモリセルが同様に隣接して形成されるが,それらのメモリセルは図示していない)。こうして形成されたフィールド絶縁膜2の無いシリコン基板1の表面の部分が各メモリセル1C,・・・のアクティブ領域3となる。図示の例では,フィールド絶縁膜2は,いずれも八角形状をなす絶縁膜部2bの両側方に絶縁膜部2bよりも面積の小さい四角形状の絶縁膜部2aをそれぞれ配置した形状を有する。そして,各フィールド絶縁膜2は,図1中においてx方向(図1中の横方向)には,互いの絶縁膜部2a同士が隣り合うように所定の間隔をあけて配置され,y方向(図1中の上下方向)には,絶縁膜部2b,互いに隣り合うフィールド絶縁膜2の絶縁膜部2a,2a,絶縁膜部2b・・・の順に交互に位置するように配置されている。更に,シリコン基板1の表面に形成された各メモリセル1C,・・・は,それぞれ上下左右の4つのフィールド絶縁膜2と隣接するように配置されている。そして,上方に位置するフィールド絶縁膜2の絶縁膜部2b下部,左方に位置するフィールド絶縁膜2の右側の絶縁膜部2a,下方に位置するフィールド絶縁膜2の絶縁膜部2b上部及び右方に位置するフィールド絶縁膜2の左側の絶縁膜部2aが,各メモリセル1C,・・・を四方からそれぞれ囲む位置に形成されている。
【0015】
次に,マスクとして用いたシリコン窒化膜を除去した後,シリコン基板1の全表面を熱酸化し,アクティブ領域3にゲート酸化膜4を形成する。その後,シリコン基板1の表面に例えばCVD法にてポリシリコン膜を形成し,n型不純物のリンをポリシリコン膜に熱拡散する。そして,ホトリソグラフィー及びエッチング技術にてポリシリコン膜をパターニングし,図2に示すワード線W(W0,W1,W2,W3,W4)を形成する。
【0016】
この場合,各ワード線W(W0〜W4)は,シリコン基板1の表面に形成された各メモリセルを上下方向(図2中のy方向)に接続するように延設する。具体的に説明すると,例えばワード線W1は,メモリセル1Cとメモリセル3Cを接続するように延設し,ワード線W3は,メモリセル2Cとメモリセル4Cを接続するように延設する。また,各ワード線W(W0〜W4)の幅は,各メモリセル内において互い隣り合って配置されたフィールド絶縁膜2の絶縁膜部2a,2aに跨がるように設定する。ここでメモリセル1Cについて断面で説明すると,図3,4はいずれも図2のA−A’断面矢視図であり,図3はポリシリコン膜をパターニングする前の状態を示し,図4はポリシリコン膜をパターニングしてワード線W1を形成した後の状態を示している。この図4に示したように,ワード線W1の幅をメモリセル1C内において隣り合っているフィールド絶縁膜2の絶縁膜部2a,2a同士の間隔よりも広く設定し,ワード線W1の両縁部が隣り合うフィールド絶縁膜2の絶縁膜部2a,2aの両方に跨がるように配置する。
【0017】
図4に符号を付したように,こうして絶縁膜部2a,2aの間において露出するシリコン基板1の表面にゲート酸化膜4を介して成膜されたワード線W1の一部(即ち,ワード線W1の内,絶縁膜部2a,2aの間において露出するシリコン基板1の表面に接触している部分)が,メモリセル1Cのゲート電極6となる。また,このゲート電極6の下方に位置するシリコン基板1の表面の部分がメモリセル1Cのチャネル領域5である。そして,このようにワード線W1を図2中のy方向に延設すると共に,ワード線W1の一部に形成したゲート電極6の両側方に互いに隣り合うフィールド絶縁膜2の絶縁膜部2a,2aをワード線W1と交差させて(図示の例では,図2中のx方向)に配置したことにより,メモリセル1Cのアクティブ領域3は,これらワード線W1とフィールド絶縁膜2の絶縁膜部2a,2aにより,ゲート電極6(チャネル領域5)を中心にして,4つの領域1C1,1C2,1C3及び1C4に分離された状態となる。
【0018】
なお同様に,ワード線W1を成膜することによってメモリセル3Cにおいてもゲート電極6とチャネル領域5が形成され,メモリセル3Cのアクティブ領域3もゲート電極6(チャネル領域5)を中心にして,4つの領域3C1,3C2,3C3及び3C4に分離された状態となる。また,例えばワード線W3を成膜することによってメモリセル2C,4Cにおいてもゲート電極6とチャネル領域5がそれぞれ形成され,これらメモリセル2C,4Cのアクティブ領域3もゲート電極6(チャネル領域5)を中心にして,4つの領域2C1,2C2,2C3及び2C4と領域4C1,4C2,4C3及び4C4にそれぞれ分離された状態となる。
【0019】
次に,シリコン基板1の表面の各メモリセル1C,・・・に,例えばn型不純物のヒ素をイオン注入し,ソース拡散層7a,7b及びドレイン拡散層8a,8bを適宜形成する。ここで先に説明したように,ワード線W(W0〜W4)の両側方に一対のフィールド絶縁膜2を交差させて配置することにより各メモリセル1C,・・・をゲート電極6を中心に4つの領域(例えば領域1C1,1C2,1C3及び1C4)にそれぞれ分離しているので,1つのメモリセルにつき,2組のソース拡散層7a,7b及びドレイン拡散層8a,8bをそれぞれ形成することが可能となる。この場合例えばメモリセル1Cについていえば,領域1C1をソース拡散層7a,領域1C2をドレイン拡散層8a,領域1C3をソース拡散層7b,領域1C4をドレイン拡散層8bとし,ソース拡散層7aに対しては,ゲート電極6(ワード線W1)を挟んだ反対側の位置にドレイン拡散層8aを配置し,絶縁膜部2aを挟んだ反対側の位置にドレイン拡散層8bを配置する。また,ソース拡散層7bに対しては,ゲート電極6(ワード線W1)を挟んだ反対側の位置にドレイン拡散層8bを配置し,絶縁膜部2aを挟んだ反対側の位置にドレイン拡散層8aを配置する。これにより,各メモリセル1C,・・・において,1つのソース拡散層7aもしくは7bと2つのドレイン拡散層8a,8bによって,ゲート電極6下のチャネル領域5を共有する構造をそれぞれ形成することができる。
【0020】
このようにメモリセルCにソース拡散層7a,7bとドレイン拡散層8a,8bを形成する工程は,MISFETを形成する工程であると同時に,シリコン基板1にROMデータを書き込み,多値情報を記憶する工程となる。ここで図5に示すように,シリコン基板1の表面に形成された4つのメモリセル1C,2C,3C及び4Cについて多値情報を記憶する場合を例として説明すると,次のよう
になる。
【0021】
先ず,シリコン基板1の表面にレジスト膜を塗布した後,ホトリソグラフィー技術により各メモリセル1C,2C,3Cに対応するレジスト開口部9,10,11を有するレジストマスクを形成する。この場合,レジストマスクを形成することにより,前述のワード線W1とフィールド絶縁膜2の絶縁膜部2a,2aによって4つに分離された領域1C1,1C2,1C3及び1C4の内の少なくとも任意の1つの領域を露出させないようにレジストマスクを形成する。なお,この例では,メモリセル1Cにおいてはレジスト開ロ部9から3つの領域1C1,1C2及び1C4が露出するように構成し,メモリセル2Cにおいてはレジスト開口部10から2つの領域2C1及び2C2が露出するように構成し,メモリセル3Cにおいてはレジスト開口部10から2つの領域3C1及び3C4が露出するように構成している。また,メモリセル4Cに対応するレジスト開口部は形成していない。
【0022】
次に,S/D(ソース・ドレイン)イオン注入を行い,各開口部9,10,11内においてゲート電極6(ワード線W)とフィールド絶縁膜2の絶縁膜部2a,2bをマスクとするセルフアラインによってn+拡散層を形成する。これにより,メモリセル1Cにおいてはソース7aとドレイン8a,8bを有するメモリセルトランジスタ12が形成され,メモリセル2Cにおいてはソース7aとドレイン8aを有するメモリセルトランジスタ13が形成され,メモリセル3Cにおいてはソース7aとドレイン8bを有するメモリセルトランジスタ14が形成される。なお,メモリセル4Cはレジスト開ロ部が無くレジストマスクが塗布されたままなので,メモリセル4Cに形成されるメモリセルトランジスタ15はn+拡散層を有さない。
【0023】
こうして,多値情報書き込みのS/Dイオン注入後,レジストマスクを除去する。次に,シリコン基板1の表面に,例えばCVD法にてBPSG膜等の層間絶縁膜16を生成する。ここで,図6は,図5のB−B’断面の一部を示す拡大図面である。この図6に示すように,更に,ホトリソグラフィー及びエッチング技術にて,各メモリセル1C,・・・の4つの領域(例えばメモリセル1Cについていえば領域1C1,1C2,1C3及び1C4)に連通する接続孔17を層間絶縁膜16に形成する。この場合,例えば互いに隣接するメモリセル1Cの領域1C1とメモリセル5Cの領域5C3に1つの接続孔17を接続させて共有させるようなことができる(なお,説明は省略するが,他の隣接するメモリセルの領域同士においても同様に1つの接続孔を隣り合うメモリセルで共有させることが可能である)。
【0024】
次に,シリコン基板1の表面に,スパッタ法にてアルミニウム膜を生成する。そして,ホトリソグラフィー及びエッチング技術にて,アルミニウム膜を選択的に除去し,図7に示すように,各メモリセル1C,・・・に形成されたメモリセルトランジスタ12〜15を電気的に接続するための金属配線M(M0,M1,M 2 ,M 3及びM4)を形成する。ただし,各金属配線M(M0〜M4)は,いずれも各メモリセル1C,・・・のゲート電極6と斜めに交差させながら,ワード線W(W0〜W4)と垂直な方向へジグザクに延設させて設ける。これにより,金属配線M0は,メモリセル1Cの領域1C3及びメモリセル2Cの領域2C3を電気的に接続し,金属配線M1は,メモリセル1Cの領域1C2,1C4及びメモリセル2Cの領域2C2,2C4を電気的に接続し,金属配線M2は,メモリセル3Cの領域3C3,メモリセル1Cの領域1C1,メモリセル4Cの領域4C3及びメモリセル2Cの領域2C1を電気的に接続し,金属配線M3は,メモリセル3Cの領域3C2,3C4及びメモリセル4Cの領域4C2,4C4を電気的に接続し,金属配線M4は,メモリセル3Cの領域3C1及びメモリセル4Cの領域4C1を電気的に接続する。
【0025】
図8は,以上のように構成された各メモリセルトランジスタ12〜15から多値情報を読み出す様子を説明するための等価回路図である。図中の四角形Aは,シリコン基板1表面のメモリセル領域を示す。このメモリセル領域Aには先に説明した各メモリセルトランジスタ12〜15が形成されている。また,図8ではメモリセル5Cに形成されたメモリセルトランジスタ29も併せて示している。
【0026】
図8に示すように,メモリセル領域A外に延長した金属配線M(M0,M1,M2,・・・)のそれぞれには,スイッチング・トランジスタSW/B(SW/B0,SW/B1,SW/B2,・・・),スイッチング・トランジスタSW/F(SW/F1,SW/F2,・・・)が接続されている。先に図7で説明したように,各金属配線M(M0〜M4)は,各メモリセル1C,・・・の各領域に適宜電気的に接続されている。
【0027】
そして,偶数番目の金属配線M2m(m=0,1,2・・・)に接続されているスイッチング・トランジスタSW/Bの各ゲートは,それぞれ偶数番目のワード線W2n(n=0,1,2・・・)に接続されている。一方,奇数番目の金属配線M2m+1(m=0,1,2・・・)は,スイッチング・トランジスタSW/Bの他接続端からさらに延長され,番数が一つ少ない偶数番目の金属配線M2m(m=0,1,2・・・)に接続されて金属配線MM(MM0,MM1,MM2,・・・)となっている(即ち,mが一致する金属配線M2m+1と金属配線M2mが接続されて金属配線MMmとなっている)。
【0028】
金属配線M2m,M2m+1(m=0,1,2・・・)に接続されたスイッチング・トランジスタSW/F(SW/F1,SW/F2,・・・)の各ゲートは,金属配線MG22又は金属配線MG23を経由して,それぞれ金属配線M 2m +1又はM 2m(m=0,1,2・・・)に接続されている。ただし接続箇所は,金属配線M(M0,M1,M2,・・・)がメモリセル領域A外に延長され,スイッチング・トランジスタSW/B(SW/B0,SW/B1,SW/B2,・・・)に接続されるまでの間に設定されている。
【0029】
また,スイッチング・トランジスタSW/F(SW/F1,SW/F2,・・・)の他接続端からさらに延長された金属配線(M0,M1,M2,・・・)は,それぞれにおいて互いに接続されて,金属配線MMM24,金属配線MMM25となっている。これら金属配線MMM24,MMM25はさらに延長され,それぞれスイッチング・トランジスタSW/G 2 ,SW/G 1に接続されている。このスイッチング・トランジスタSW/G1,SW/G2のゲートはそれぞれ,ワード線W2n,W2n+1(n=0,1,2・・・)に接続されている。又,スイッチング・トランジスタトランジスタSW/G1,SW/G2の他接続端はそれぞれグラウンドに接地されている。
【0030】
図8において,スイッチング・トランジスタSW/B,スイッチング・トランジスタSW/G1,SW/G2は例えばPoly SiゲートnchMISFETを形成し,また,スイッチング・トランジスタSW/Fは例えばAlゲートnchMISFETを形成して実現することができる。
【0031】
次に,図8に示した等価回路図をもとにして,書き込んだデータを読み出す動作を説明する。例えば,メモリセルトランジスタ12に書き込まれたデータを読み出すためには,図8において,先ずワード線W1を選択し,ゲート電圧Vgsを印加する。このVgsは,スイッチング・トランジスタSW/B2n+1(n=0,1,2・・・)に伝わりこれを開く。これにより,金属配線M(M0,M1,M2・・・)のうち,M2m+1(m=0,1,2・・・)のみがビット線B2m+1(m=0,1,2・・・)として機能するようになる。従って金属配線MM0を選択すれば,ビット線B1を通じて,ドレイン電圧Vdsがメモリセルトランジスタ12に印加される。
【0032】
さらに,このVdsは金属配線MG22を伝わって,スイッチング・トランジスタSW/Fのうち,金属配線M2と接続したものだけを開く。さらに,ワード線W1がVgsを印加することで,スイッチング・ゲートSW/G2が開く。これにより金属配線M2は,スイッチング・トランジスタSW/B2を閉じた状態でグラウンドに接地され,接地線G1となる。
【0033】
続けて例えば,メモリセルトランジスタ29に書き込まれたデータを読み出すためには,図8においてまずワード線W2を選択し,ゲート電圧Vgsを印加する。このVgsは,スイッチング・トランジスタSW/B2n(n=0,1,2・・・)に伝わりこれを開く。これにより,金属配線M(M0,M1,M2・・・)のうち,M2m(m=0,1,2・・・)のみがビット線B2m(m=0,1,2・・・)として機能するようになる。
【0034】
従って金属配線MM1を選択すれば,ビット線B2を通じて,ドレイン電圧Vdsがメモリセルトランジスタ29に印加される。さらに,このVdsは金属配線MG23を伝わって,スイッチング・トランジスタSW/Fのうち,金属配線M3と接続したものだけを開く。さらに,ワード線W2がVgsを印加することで,スイッチング・ゲートSW/G1が開く。これにより金属配線M3は,スイッチング・トランジスタSW/B3を閉じた状態でグラウンドに接他され,接地線G2となる。
【0035】
以上に説明した動作を参考にして,図8の等価回路において各メモリセルトランジスタからデータを読み出す動作を一般的に説明すると,次のようになる。即ち,ワード線W2n+1を選択すると,金属配線M2m+1が,ビット線B2m+1(m=0,1,2・・・)として機能し,金属配線M2m+2(m=0,1,2・・・)が,接地線G2m+1(m=0,1,2・・・)として機能する。又,ワード線W2nを選択すると,金属配線M2mがビット線B2m(m=0,1,2・・・)として機能し,金属配線M2m+1が接地線G2m(m=0,1,2・・・)として機能する。従って,ワード線Wはロー(行)・データラインに,金属配線MMはコラム(列)・データラインにそれぞれ相当する。加えて図7からもわかるように,選択するワード線W(W0,W1,W2・・・)の行番号が,偶数2nであるか,奇数2n+1であるか(n=0,1,2・・・)によって,同一の金属配線Mがビット線としても接地線としても機能する。
【0036】
ここで,各メモリセルトランジスタから読み出されるデータが多値情報となることを説明する。先に図5で説明したように,メモリセルトランジスタ12にはソース7aとドレイン8a,8bにn+拡散層が形成されている。ワード線W1
を選択するとゲート電圧Vgsがゲート電極6に,ビット線B1を選択するとドレイン電圧Vdsがドレイン8aと8bに同時に印加される。すると,ゲート電極6と直角に交差してドレイン8aからソース・ドレイン電流IdsAが,また,ゲート電極6直下を途中通過しこれと交差してドレイン8bからソース・ドレイン電流IdsBが,ソース7aにソース・ドレイン電流IdsHHとして流れ込む。このIdsHHは,接続孔17を通じて接地線G1へ向かう。この時,ドレイン電圧Vdsはソース7b・ドレイン間にも印加されるが,ここにはn+拡散層が形成されていないため,ソース・ドレイン電流が流れ込むことはない。また,ソース7bは接続孔17を通じて金属配線M0につながるが,このときM0は高抵抗(フローティング)状態であるため,これが接地線として働くことも無い。
【0037】
また先に図5で説明したように,メモリセルトランジスタ13にはソース7aとドレイン8aのみにn+拡散層が形成されている。ワード線W3を選択するとゲート電圧Vgsがゲート電極6に,ビット線B 1,を選択するとドレイン電圧Vdsがドレイン8aに印加される。すると,ドレイン8aからソース・ドレイン電流Idsがソース7aにソース・ドレイン電流IdsHとして流れ込む。このIdsHは,接続孔17を通じて接地線G1へ向かう。
【0038】
また先に図5で説明したように,メモリセルトランジスタ14にはソース7aとドレイン8bのみにn+拡散層が形成されている。ワード線W 1を選択するとゲート電圧Vgsがゲート電極6に,ビット線B3を選択するとドレイン電圧Vdsがドレイン8bに引加される。すると,ドレイン8bからソース・ドレイン電流Idsがソース7aにソース・ドレイン電流をIdsLとして流れ込む。このIdsLは,接続孔17を通じて接地線G3へ向かう。ただし,このソース・ドレイン電流IdsLは,チャネル長に相当する距離がソース・ドレイン電流IdsHに比べ長いため,電流値がより小さくなる。
【0039】
また先に図5で説明したように,メモリセルトランジスタ15上にはレジスト開口部が無く,n+拡散層が形成されていない。図8において,たとえワード線W3,ビット線B3を選択しても,ソース・ドレイン電流IdsLLは極微小な値をとる。従って,メモリセルトランジスタ12,13,14,15から読み出すソース・ドレイン電流のIdsの値は,IdsHH,IdsH,IdsL,IdsLLの順に小さくなり,それぞれデータHH,H,L,LLに相当する多値情報を与えることができる。これらを整理して表1に示す。
【0040】
【表1】
【0041】
ところで,多値情報を容易に読み出すためには,各ソース・ドレイン電流IdsHH,IdsH,IdsL,IdsLLの電流値差が明確にならねばならない。そのために寸法を規定する必要のある形状を,図9に示したメモリセルトランジスタ12において説明する。図9において,a,bは,ドレイン8aからソース7aに流れ込むソース・ドレイン電流IdsAの電流経路におけるゲート長LA(チャネル長)とゲート幅WA(チャネル幅)に相当する。又,ドレイン8bからソース7aに流れ込むソース・ドレイン電流IdsBの電流経路を例えば図中の実線矢印のように取れば,その電流経路におけるゲート長LB(チャネル長)とゲート幅WB(チャネル幅)はそれぞれa+2b,xとなる。xはアクティブ領域の形成時に決まる寸法であり,必ずaよりも短い。この時,IdsHHはIdsHとIdsLの和であることから,
IdsH = 2×IdsL
であれば,IdsHH,IdsH,IdsL,IdsLLの電流値それぞれの間に,IdsLに相当する電流値差が発生する。
【0042】
すなわち,
(WA/LA) = 2×(WB/LB)
となる必要がある。従って,
(b/a) = 2×{x/(a+2b)}
という関係が成立する。これより,xはa,bを用いて,
x = (b/2a)×(a+2b)
と表すことが出来る。例えば,b=a/2とすれば,x=a/2となり,b=a/3とすれば,x=5a/18を得る。すなわち,aとbの簡単な寸法比率からxを想定し,電流値差を明確にすることが出来る。
【0043】
以上,本発明の好ましい実施の形態を説明したが,本発明は以上の形態に限定されないことは勿論であり,当業者の想到し得る範囲において適宜変更することが可能である。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば,ROMデータの書き込みをソース・ドレインの不純物注入工程にて行うので,特別なホトリソグラフィー工程や特別なエッチング又はイオン注入工程を,新たに設ける必要がない。従って,ウエハープロセス全般に費やすTATを短く,かつコストを安くできる。また,メモリセル領域及びその周辺へソース・ドレインの不純物注入を同時に行えば,トランジスタの形成は終了する。加えて,その後の配線工程が1層配線なので,ROMデータ書き込み後のTATも短くできる。
【0045】
また,4値の多値情報を記憶するのであれば,ROMデータの書き込みはわずか1回のソース・ドレインの不純物注入で良い。従って,書き込むROMデータを多値情報とするために,複数回のホトリソグラフィー工程やエッチング又はイオン注入工程などを必要とせず,TATを短くかつコストを安くできる。簡単な寸法比率によって,メモリセルトランジスタから読み出されるソース・ドレイン電流Idsの電流値差を明確にすることができるため,多値情報の読み出しが容易である。また,このIdsの相対的な電流値差は,メモリセルトランジスタのチャネル領域やS/D拡散層の不純物濃度に依存しないため,ROMデータ書き込み後のウエハープロセス処理条件,特に熱処理条件の変更等による影響を受けない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる不揮発性半導体記憶装置としてのマスクROMを製造するシリコン基板の部分的な平面図である。
【図2】ワード線を形成したシリコン基板の部分的な平面図である。
【図3】図2のA−A’断面矢視図であり,ポリシリコン膜をパターニングする前の状態を示している。
【図4】図2のA‐A’断面矢視図であり,ボリシリコン膜をパターニングしてワード線を形成した後の状態を示している。
【図5】各メモリセルトランジスタを形成するためのレジスト開ロ部の説明図である。
【図6】図5のB−B’断面の一部を拡大して示した図面である。
【図7】各金属配線を形成したシリコン基板の部分的な平面図である。
【図8】メモリセルトランジスタから多値情報を読み出す様子を説明するための等価回路図である。
【図9】多値情報を記憶するためのメモリセルトランジスタの拡大図である。
【符号の説明】
2 フィールド絶縁膜
3 アクティブ領域
6 ゲート電極
W ワード線
1C,2C,3C,4C メモリセル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device capable of storing multi-value information and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
The nonvolatile semiconductor memory device is used only for reading and is called a ROM (Read Only Memory). Among them, a mask ROM in which information is written as a circuit at the stage of a mask process of manufacturing a memory device is widely used because it can be highly integrated and can easily realize low cost. A technique for multivalued information stored in the mask ROM has been conventionally known.
[0003]
As a first example, in a mask ROM having a NAND-type or NOR-type memory cell structure, a threshold voltage Vt of a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Effect Transistor) before and after the step of forming the gate electrode of the memory cell transistor ( (Hereinafter simply referred to as “Vt”), the ion implantation process and the photolithography process thereof are changed a plurality of times, and the Vt is changed for each memory cell transistor due to the difference in impurity concentration, so that multi-value information can be stored. How to do is known. For example, the channel region has four p-type impurity concentrations, and four nch memory cell transistors having different Vt are formed. As a result, four-value information can be stored.
[0004]
As a second example, in magazine electronics (Electronics, March 24, 1983, p121 to p123), by changing the gate length (channel length) and gate width (channel width) of a memory cell transistor, that is, MISFET, for each memory cell transistor, Means enabling multi-value storage are disclosed. That is, a method for storing information when forming a field insulating film and a method for storing information when forming a polysilicon word line have been proposed.
[0005]
As a third example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-287661 discloses a method of forming a high-concentration impurity diffusion region having the same conductivity type as that of the substrate at the gate electrode side end after forming a source / drain region of a memory cell transistor, or By not forming such a region, multi-value information can be stored.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, these conventional multi-value information storage technologies have the following problems. First, there is a problem of TAT (turnaround time: time from designating program data to completion). In the mask ROM, it is desired to shorten TAT, which is the time spent in the whole wafer process and the time from final data writing to product shipment, due to the nature of the product. However, in the method for controlling the impurity concentration of the channel region shown in the first example and the method for forming the high concentration impurity layer at the gate electrode side end shown in the third example, a special ion implantation process for writing information is performed. That photolithography process is required. For this reason, the time spent for the entire wafer process becomes longer, and a cost burden is required to write information. Further, in the method of changing the gate length and gate width for each memory cell transistor shown in the second example, multi-value information must be written when the gate electrode is formed before the formation of the memory cell transistor. Thus, if the final information is written in the middle of the formation of the memory cell transistor, the time from writing to product shipment (TAT) cannot be shortened.
[0007]
The second point is a problem in reading multi-value information. To distinguish multi-value information as an electrical signal, the source / drain current value (for each memory cell transistor (IdsValue) needs to be clear. Here, in the first example, the memory cell transistorIdsThe value depends on the impurity concentration ion-implanted into the channel region of the transistor. However, if the ion implantation process continues multiple times,Proximity effectDue to the deformation of the resist mask due to the above and the misalignment of the mask, the effective area of ion implantation is reduced, and the insufficient amount of implantation becomes remarkable. Therefore, each memory cell transistorIdsThe value difference becomes unstable, making it difficult to read out multi-value information. This difficulty in reading hindered the commercialization of multilevel information storage devices.
[0008]
It is an object of the present invention to shorten the manufacturing process of a semiconductor memory device that stores multi-value information, and in particular, to shorten the TAT required from information writing to product completion, and to read multi-value information. Another object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the non-volatile property of claim 1semiconductorThe memory device divides the active region of the memory cell transistor into four regions by arranging a pair of field insulating films crossing the word line direction on both sides of the gate electrode provided below the word line. A source diffusion layer is formed by diffusing impurities in any one of the four separated regions, and a field insulating film and a region facing the source diffusion layer with a word line interposed therebetween are formed. When a drain diffusion layer is formed by diffusing impurities in one of the opposed regions and a drain diffusion layer is formed in the opposed region across the word line, the opposite region is sandwiched between the field insulating films The length of the current path from the drain diffusion layer to the source diffusion layer is different from that when the drain diffusion layer is formed in the region. The non-volatile semiconductor memory device according to
[0010]
Non-volatile of claim 2semiconductorThe memory device divides the active region of the memory cell transistor into four regions by arranging a pair of field insulating films crossing the word line direction on both sides of the gate electrode provided below the word line. A source diffusion layer is formed by diffusing impurities in any one of the four separated regions, and a field insulating film and a region facing the source diffusion layer with a word line interposed therebetween are formed. A feature is that a drain diffusion layer is formed by diffusing impurities in both regions facing each other, and a channel region under the gate electrode is shared. According to another aspect of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, a source diffusion layer is formed from both a drain diffusion layer formed in a region opposed to a word line and a drain diffusion layer formed in a region opposed to a field insulating film. The source / drain current flows into the non-volatile memory according to claim 1.semiconductorCompared with the memory device, the source / drain current value (IdsValue) increases. In the nonvolatile semiconductor memory device according to
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, a pair of field insulating films are arranged on both sides of the gate electrode provided below the word line so as to cross the word line direction, thereby providing four active regions of the memory cell transistor. Separating into regions,
Of these four separate areasA source diffusion layer forming region which is an arbitrary region, and two drain diffusion layers which are regions corresponding to the source diffusion layer forming region with a word line interposed therebetween and a field insulating film therebetween A resist mask that exposes at least one of the source diffusion layer formation region and the two drain diffusion layer formation regions with respect to the formation region, or the source diffusion layer formation region and the two drain diffusion layers Do not expose all of the formation areaForming a resist mask;
And a step of diffusing impurities from above the resist mask.
[0012]
According to the manufacturing method of the fourth aspect, the nonvolatile semiconductor memory device according to the first to third aspects can be manufactured with a short TAT. When the resist mask is formed so as not to expose only one of the four regions, one source diffusion layer and two drain diffusion layers can be formed. When a resist mask is formed so as not to expose two of the four regions, one source diffusion layer and one drain diffusion layer can be formed. On the other hand, when the resist mask is formed so as not to expose all the four regions, the impurity diffusion layer is not formed in those regions. According to the present invention, since the impurity implantation for forming the source / drain diffusion layer in the memory cell transistor also becomes a ROM data writing / storing process for the memory cell / transistor, the TAT spent on the entire process can be reduced. Can be shortened. That is, in a conventional mask ROM, impurities are usually implanted into the channel region just for writing ROM data from directly above the gate electrode of the memory cell transistor that has been formed. At that time, a resist mask is required for a memory cell transistor that does not want to write data, and a photolithography process is also required for that purpose. On the other hand, in the present invention, since the source / drain impurity implantation, which is the ROM data writing process, is not an extra process just for writing, there is no need to add a special process and the entire process is spent. TAT can be shortened and no extra cost is incurred.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a nonvolatile semiconductor memory device according to a preferred embodiment of the present invention will be described based on its manufacturing process. FIG. 1 is a partial plan view of a silicon substrate (P-type single crystal silicon wafer) 1 for manufacturing a mask ROM as a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
[0014]
First, by selective oxidation using a silicon nitride film as a mask, a large number of discontinuous
[0015]
Next, after removing the silicon nitride film used as a mask, the entire surface of the
[0016]
In this case, each word line W (W0 to W4) moves each memory cell formed on the surface of the
[0017]
4, a part of the word line W1 (that is, the word line) formed on the surface of the
[0018]
Similarly, the
[0019]
Next, for example, arsenic of an n-type impurity is ion-implanted into each memory cell 1C,... On the surface of the
[0020]
Thus, the process of forming the source diffusion layers 7a and 7b and the
become.
[0021]
First, after a resist film is applied to the surface of the
[0022]
Next, S / D (source / drain) ion implantation is performed, and the gate electrode 6 (word line W) and the insulating
[0023]
Thus, after the S / D ion implantation for writing multi-value information, the resist mask is removed. Next, an
[0024]
Next, an aluminum film is formed on the surface of the
[0025]
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram for explaining a state in which multi-value information is read from each of the
[0026]
As shown in FIG. 8, each of the metal wirings M (M0, M1, M2,...) Extended outside the memory cell region A has switching transistors SW / B (SW / B0, SW / B1, SW). / B2,..., And switching transistors SW / F (SW / F1, SW / F2,...) Are connected. As described above with reference to FIG. 7, each metal wiring M (M0 to M4) is appropriately electrically connected to each region of each memory cell 1C,.
[0027]
The gates of the switching transistors SW / B connected to the even-numbered metal wiring M2m (m = 0, 1, 2,...) Are connected to the even-numbered word lines W2n (n = 0, 1, 2 ...). On the other hand, the odd-numbered metal wiring M2m + 1 (m = 0, 1, 2,...) Is further extended from the other connection end of the switching transistor SW / B, and the even-numbered metal wiring M2m (one less in number) ( (m = 0, 1, 2,...) to form a metal wiring MM (MM0, MM1, MM2,...) (that is, the metal wiring M2m + 1 and the metal wiring M2m having the same m are connected. Metal wiring MMm).
[0028]
Each gate of the switching transistor SW / F (SW / F1, SW / F2,...) Connected to the metal wiring M2m, M2m + 1 (m = 0, 1, 2,...) Is connected to the metal wiring MG22 or metal. Metal wiring via wiring MG23M 2m +1 or M 2m(M = 0, 1, 2,...). However, the metal wiring M (M0, M1, M2,...) Is extended outside the memory cell region A to connect the switching transistors SW / B (SW / B0, SW / B1, SW / B2,... It is set until it is connected to ().
[0029]
Further, the metal wirings (M0, M1, M2,...) Further extended from the other connection ends of the switching transistors SW / F (SW / F1, SW / F2,...) Are connected to each other. Thus, the metal wiring MMM24 and the metal wiring MMM25 are provided. These metal wirings MMM24 and MMM25 are further extended to form switching transistors.SW /
[0030]
In FIG. 8, the switching transistor SW / B, the switching transistors SW / G1, and SW / G2 form, for example, a Poly Si gate nchMISFET, and the switching transistor SW / F includes, for example,Al gateIt can be realized by forming an nch MISFET.
[0031]
Next, the operation of reading the written data will be described based on the equivalent circuit diagram shown in FIG. For example, in order to read data written in the
[0032]
Further, this Vds is transmitted through the metal wiring MG22, and only the switching transistor SW / F connected to the metal wiring M2 is opened. Further, the switching gate SW / G2 is opened by applying Vgs to the word line W1. As a result, the metal wiring M2 is grounded to the ground with the switching transistor SW / B2 closed, and becomes the grounding line G1.
[0033]
For example, in order to read data written in the memory cell transistor 29, the word line W2 is first selected in FIG. 8 and the gate voltage Vgs is applied. This Vgs is transmitted to the switching transistor SW / B2n (n = 0, 1, 2,...) And opens it. Accordingly, only M2m (m = 0, 1, 2,...) Of the metal wiring M (M0, M1, M2...) Is used as the bit line B2m (m = 0, 1, 2,...). Become functional.
[0034]
Therefore, if the metal wiring MM1 is selected, the drain voltage Vds is applied to the memory cell transistor 29 through the bit line B2. Further, this Vds is transmitted through the metal wiring MG23, and only the switching transistor SW / F connected to the metal wiring M3 is opened. Further, the switching gate SW / G1 is opened by applying Vgs to the word line W2. As a result, the metal wiring M3 is connected to the ground with the switching transistor SW / B3 closed, and becomes the ground line G2.
[0035]
The operation of reading data from each memory cell transistor in the equivalent circuit of FIG. 8 with reference to the operation described above is generally described as follows. That is, when the word
[0036]
Here, it will be described that data read from each memory cell transistor is multi-value information. As described above with reference to FIG. 5, the
Is selected, the gate voltage Vgs is applied to the
[0037]
As described above with reference to FIG. 5, the
[0038]
Further, as described above with reference to FIG. 5, the
[0039]
In addition, as described above with reference to FIG.ApertureNo n + diffusion layer is formed. In FIG. 8, even if the word line W3 and the bit line B3 are selected, the source / drain currentIdsLL takes a very small value. Therefore, the source / drain current read from the
[0040]
[Table 1]
[0041]
By the way, in order to easily read out multi-value information, each source-drain currentIdsHH,IdsH,IdsL,IdsThe LL current value difference must be clear. For this purpose, a shape whose size needs to be defined will be described in the
IdsH = 2 ×IdsL
Then, IdsHH, IdsH,IdsA current value difference corresponding to IdsL is generated between the current values of L and IdsLL.
[0042]
That is,
(WA / LA) = 2 × (WB / LB)
It is necessary to become. Therefore,
(B / a) = 2 × {x / (a + 2b)}
The relationship is established. From this, x uses a and b,
x = (b / 2a) × (a + 2b)
Can be expressed as For example, if b = a / 2, x = a / 2, and if b = a / 3, x = 5a / 18 is obtained. That is, the current value difference can be clarified by assuming x from a simple dimensional ratio of a and b.
[0043]
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed within a range conceivable by those skilled in the art.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, since ROM data is written in the source / drain impurity implantation process, it is not necessary to newly provide a special photolithography process or a special etching or ion implantation process. Therefore, the TAT spent for the entire wafer process can be shortened and the cost can be reduced. If the source / drain impurity implantation is simultaneously performed in the memory cell region and its periphery, the formation of the transistor is completed. In addition, since the subsequent wiring process is a one-layer wiring, the TAT after writing ROM data can be shortened.
[0045]
If four-level multi-value information is stored, ROM data can be written by only one source / drain impurity implantation. Therefore, since the ROM data to be written is multivalued information, a plurality of photolithography processes, etching or ion implantation processes are not required, and TAT can be shortened and the cost can be reduced. simpleDimension ratioSource / drain current read from memory cell transistor byIdsTherefore, it is easy to read out the multi-value information. Also thisIdsThe relative current value difference between the two does not depend on the impurity concentration of the channel region of the memory cell transistor or the S / D diffusion layer, and therefore is not affected by the change of the wafer process conditions after writing the ROM data, especially the heat treatment conditions. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial plan view of a silicon substrate for manufacturing a mask ROM as a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial plan view of a silicon substrate on which word lines are formed.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2 and shows a state before patterning a polysilicon film.
4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2 and shows a state after a poly silicon film is patterned to form a word line.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a resist opening portion for forming each memory cell transistor.
6 is an enlarged view of a part of a B-B ′ cross section of FIG. 5;
FIG. 7 is a partial plan view of a silicon substrate on which each metal wiring is formed.
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram for explaining a state in which multi-value information is read from a memory cell transistor.
FIG. 9 is an enlarged view of a memory cell transistor for storing multi-value information.
[Explanation of symbols]
2 Field insulation film
3 Active area
6 Gate electrode
W Word line
1C, 2C, 3C, 4C memory cell
Claims (4)
それら4つに分離された領域の内,任意の1つの領域に不純物を拡散させてソース拡散層を形成すると共に,このソース拡散層に対して,ワード線を挟んで対向する領域とフィールド絶縁膜を挟んで対向する領域のいずれか一方に不純物を拡散させてドレイン拡散層を形成し,
かつ,ワード線を挟んで対向する領域にドレイン拡散層を形成した場合と,フィールド絶縁膜を挟んで対向する領域にドレイン拡散層を形成した場合とで,ドレイン拡散層からソース拡散層に至る電流経路の長さが互いに異なっていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。By disposing a pair of field insulating films on both sides of the gate electrode provided below the word line so as to cross the word line direction, the active region of the memory cell transistor is separated into four regions,
A source diffusion layer is formed by diffusing impurities in any one of the four separated regions, and a field insulating film and a region facing the source diffusion layer with a word line interposed therebetween A drain diffusion layer is formed by diffusing impurities in either one of the regions facing each other,
In addition, a current from the drain diffusion layer to the source diffusion layer is formed when the drain diffusion layer is formed in the region facing the word line and when the drain diffusion layer is formed in the region facing the field insulating film. A non-volatile semiconductor memory device, wherein the lengths of the paths are different from each other.
それら4つに分離された領域の内,任意の1つの領域に不純物を拡散させてソース拡散層を形成すると共に,このソース拡散層に対して,ワード線を挟んで対向する領域とフィールド絶縁膜を挟んで対向する領域の両方に不純物を拡散させてドレイン拡散層を形成し,ゲート電極下のチャネル領域を共有する構造としたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。By disposing a pair of field insulating films on both sides of the gate electrode provided below the word line so as to cross the word line direction, the active region of the memory cell transistor is separated into four regions,
A source diffusion layer is formed by diffusing impurities in any one of the four separated regions, and a field insulating film and a region facing the source diffusion layer with a word line interposed therebetween A nonvolatile semiconductor memory device characterized in that a drain diffusion layer is formed by diffusing impurities in both regions facing each other with a channel region under the gate electrode shared.
これら4つに分離された領域の内の任意の1つの領域であるソース拡散層形成領域と,このソース拡散層形成領域に対して,それぞれワード線を挟んで対応する領域及びフィールド絶縁膜を挟んで対向する領域である2つのドレイン拡散層形成領域に対して,ソース拡散層形成領域と2つのドレイン拡散層形成領域の内の少なくとも一方のドレイン拡散層形成領域とを露出させるレジストマスク,又は,ソース拡散層形成領域と2つのドレイン拡散層形成領域のすべてを露出させないレジストマスクを形成する工程と,
該レジストマスクの上から不純物を拡散させる工程とを含むことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。Separating the active region of the memory cell transistor into four regions by disposing a pair of field insulating films crossing the word line direction on both sides of the gate electrode provided below the word line;
A source diffusion layer forming region, which is any one of the four separated regions, and a corresponding region and a field insulating film sandwiched between the source diffusion layer forming region and the word line, respectively. A resist mask that exposes the source diffusion layer formation region and at least one drain diffusion layer formation region of the two drain diffusion layer formation regions with respect to the two drain diffusion layer formation regions that are opposed to each other, or Forming a resist mask that does not expose all of the source diffusion layer formation region and the two drain diffusion layer formation regions ;
And a step of diffusing impurities from above the resist mask.
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