JPH02113575A - 半導体集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置及びその製造方法

Info

Publication number
JPH02113575A
JPH02113575A JP63266905A JP26690588A JPH02113575A JP H02113575 A JPH02113575 A JP H02113575A JP 63266905 A JP63266905 A JP 63266905A JP 26690588 A JP26690588 A JP 26690588A JP H02113575 A JPH02113575 A JP H02113575A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
threshold voltage
region
type
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63266905A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Shibata
柴田 隆嗣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP63266905A priority Critical patent/JPH02113575A/ja
Publication of JPH02113575A publication Critical patent/JPH02113575A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置に関し、特に、マスクR
OM (Read 0nly Memory)を有する
半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するもの
である。
〔従来の技術〕
本発明者が開発中の縦型マスクROMは1 [bit]
の情報を形成するメモリセルを1つのMISFETで構
成している。このメモリセルを形成するMISFETは
nチャネル型で構成されている。
前記メモリセルは出力ビツト数に対応させて8個、16
個又は32個直列に接続され、メモリセル段を構成して
いる。メモリセル段のうち、一端側のメモリセルのドレ
イン領域にはカラムセレクト用MISFETを介在させ
てデータ線が接続されている。他端側のメモリセルのソ
ース領域にはソース線(接地電位)が接続されている。
縦型マスクROMは例えば特願昭61−146888号
に記載されるように以下の方法により情報の書込みが行
われている。
まず、p型半導体基板(又はp型ウェル領域)のメモリ
セル形成領域の全べての主面部(主としてチャネル形成
領域)にn型不純物例えば1価のヒ素(As”)を導入
する。n型不純物は、MISFETのチャネル形成領域
である半導体基板の主面部をn型化し、ディプレッショ
ン型のしきい値電圧を設定することができる。しきい値
電圧は例えば約−2,0[V]に設定される。つまり、
前記n型不純物はメモリセルに“0″(又はil 11
′)情報を書込むようになっている。
次に、前記p型半導体基板のメモリセル形成領域の全べ
ての主面上にゲート電極を形成する。そして、前記ゲー
ト電極の側部であって、半導体基板のメモリセル形成領
域の主面部にゴ型半導体領域を形成する。n°型半導体
領域はソース領域、ドレイン領域の夫々として使用され
る。このn°型半導体領域を形成する工程により、nチ
ャネルMrSFETつまり“O”情報を有するメモリセ
ルが完成する。
次に、前記″0”情報を有するメモリセルのうち、所定
のメモリセルに“1″情報を書込む。情報の書込みは、
メモリセルであるMI 5FETのゲート電極及びゲー
ト絶縁膜を通してチャネル形成領域にp型不純物を導入
し、このp型不純物を活性化することにより行われてい
る。p型不純物としては2価のボロン(B−)が使用さ
れ、このp型不純物はイオン打込法により導入されてい
る。p型不純物が導入されたメモリセルはエンハンスメ
ント型のしきい値電圧例えば約0.9[V]に設定され
る。つまり、このしきい値電圧の設定によりIt 1 
#j情報を有するメモリセルが完成する。
このように情報の書込みがなされる縦型マスクROMは
以下の特徴がある。゛1″情報を有するメモリセルを形
成するため、MISFETのゲート電極を通過させるの
に必要なエネルギは、p型不純物として2価のボロンを
使用することにより生産レベルで使用されるイオン打込
装置で得ることができる。1価のヒ素(リンも同様)は
前記イオン打込装置でゲート電極を通過させることが鷺
しく、又このことはゲート電極を複合膜(例えばMoS
i2/poly S i)化することにより一層難しく
なる。前述のゲート電極を通過させてp型不純物を導入
できることは、ゲート電極の形成後(MISFETの形
成後)にメモリセルに111”情報を書込むことができ
る。つまり、MISFETの完成時点は縦型マスクRO
Mの製造プロセスにおいて最終段に近いので、メモリセ
ルに“1”情報を書込む工程は前記製造プロセスの最終
段に行うことができる。
このため、縦型マスクROMは製品の完成までに要する
時間を短縮(工完短縮)することができる。
また、前記# I II情報が書込まれたメモリセルは
、エンハンスメント型のしきい値電圧に設定できるよう
に、チャネル形成領域にp型不純物を比較的高濃度に導
入している。高濃度のチャネル形成領域はソース領域、
ドレイン領域の夫々からチャネル形成領域側に形成され
る空乏領域の伸びを低減できる。したがって、メモリセ
ルの短チヤネル効果を抑制することができ、縦型マスク
ROMは集積度を向上することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明者は、前述の縦型マスクROMの特性を評価した
結果、次のような問題点が生じることを見出した。
縦型マスクROMは、メモリセルに111”情報を書込
む際にチャネル形成領域に高濃度のp型不純物を導入し
ている。高濃度のチャネル形成領域は、メモリセルであ
るMISFETのソース領域、ドレイン領域の夫々との
pn接合容量を増加させる。
このため、pn接合容量の増加に伴い、データ線に付加
される寄生容量が増加するので、情報読出動作速度が低
下する(アクセスタイムが低下する)という問題点が生
じた。
また、前記情報読出動作速度を向上するため、“OII
情報が書込まれたメモリセルつまりディプレッション型
のしきい値電圧を有するMISFETのON抵抗をさら
に低下させることが考えられる。
しかしながら、1″Ou情報を有するメモリセルのうち
、所定のメモリセルに“1″情報を書込む際に、しきい
値電圧を反転させるためのp型不純物の導入量が増大す
る。つまり、ディプレッション型からエンハンスメント
型のしきい値電圧まで、しきい値電圧のシフト量が増大
する。このため、It I 11情報を有するメモリセ
ルのpn接合容量がさらに増加し、より情報読出動作速
度が低下するという問題点が生じた。
また、本発明者は前述の問題点を解決するためにデータ
線を複数に分割して分割された1つのデータ線の負荷容
量を低減することを考えたが、デコーダ数が増加するの
で、縦型マスクROMの集積度を低下させてしまう問題
点が残ってしまった。
本発明の目的は、マスクROMを有する半導体集積回路
装置において、情報読出動作速度の高速化を図ることが
可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、マスクROMを有する半導体集積
回路装置において、情報読出動作速度の高速化を図ると
共に、電気的信頼性を向上することが可能な技術を提供
することにある。
本発明の他の目的は、マスクROMを有する半導体集積
回路装置において、耐記情報読出動作速度の高速化を図
ると共に、集積度を向上することが可能な技術を提供す
ることにある。
本発明の他の目的は、マスクROMを有する半導体集積
回路装置において、工完短縮を図ると共に、製造工程数
を低減することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は1本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)縦型マスクROMを有する半導体集積回路装置に
おいて、メモリセルの情報を異なるディプレッション型
のしきい値電圧で構成する。
(2)前記縦型マスクROMの複数個直列にメモリセル
を接続したメモリセル段のうち一端に配置されたメモリ
セルのドレイン領域にはエンハンスメント型のしきい値
電圧を有するカラムセレクト用MISFETを介在させ
てデータ線を接続する。
(3)前記縦型マスクROMを有する半導体集積回路装
置において、基板のメモリセル形成領域及びカラムセレ
クト用MISFET形成領域の全べての主面部にディプ
レッション型の第1しきい値電圧を設定する不純物を導
入する工程と、前記基板のメモリセル形成領域及びカラ
ムセレクト用MISFET形成領域の全べての主面上に
ゲート電極を形成する工程と、前記基板のメモリセル形
成領域のうち一部のメモリセル形成領域の主面部に、デ
ィプレッション型の第2しきい値電圧を設定する不純物
を前記ゲート電極を通して導入する工程とを備え、この
ディプレッション型の第2しきい値電圧を設定する不純
物を導入する工程の前又は後に、前記基板のカラムセレ
クト用MISFET形成領域のうち一部のカラムセレク
ト用MISFET形成領域の主面部にエンハンスメント
型のしきい値電圧を設定する不純物を前記ゲート電極を
通して導入する工程を備える。
(4)前記マスクROMを有する半導体集積回路装置に
おいて、基板のメモリセル形成領域及び−部の領域を除
くカラムセレクト用MISFET形成領域の主面部にデ
ィプレッション型の第1しきい値電圧を設定する不純物
を導入する工程と、前記基板のメモリセル形成領域及び
カラムセレクト用M I S FET形成領域の全べて
の主面上にゲート電極を形成する工程と、前記基板のメ
モリセル形成領域のうち一部のメモリセル形成領域の主
面部をディプレッション型の第2しきい値電圧に設定し
、かつ前記基板のカラムセレクト用MISFET形成領
域のうち一部のカラムセレクト用MISFET形成領域
の主面部をエンハンスメント型のしきい値電圧に設定す
る不純物を前記ゲート電極を通して夫々の主面部に導入
する工程とを備える。
〔作  用〕
上述した手段(])によれば、前記メモリセルであるM
ISFETのソース領域及びドレイン領域と基板とのp
n接合容量を低減することができるので、情報読出動作
速度(アクセスタイム)の高速化を図ることができる。
上述した手段(2)によれば、同一のデータ線に接続さ
れる複数のメモリセル段が前記カラムセレクト用MIS
FETで夫々電気的に分離されているので、情報読出動
作中における情報のリークを低減し、誤動作を防止して
、電気的信頼性を向上することができる。
上述した手段(3)によれば、前記ゲート電極を形成し
た後に、第1情報を有するメモリセルのうち所定のメモ
リセルを第2情報を有するメモリセルに形成することが
できるので、1完短縮を図ることができると共に、前記
第1情報を有するメモリセルの第1しきい値電圧を設定
する工程でカラムセレクト用MISFETのディプレッ
ション型のしきい値電圧を設定することができるので、
この方ラムセレクト用MISFETのしきい値電圧を設
定する工程に相当する分、製造工程数を低滅することが
できる。
上述した手段(4)によれば、前記ゲート電極を形成し
た後に、第1情報を有するメモリセルのうち所定のメモ
リセルを第2情報を有するメモリセルに形成することが
できると共に、ゲート電極の形成後に1枚のマスクで第
2情報を有するメモリセル及びエンハンスメント型のし
きい値電圧を有するカラムセレクト用MISFETを形
成することができるので、より1完短縮を図ることがで
き、しかも、前記第1情報を有するメモリセルの第1し
きい値電圧を設定する工程でカラムセレクト用MISF
ETのディプレッション型のしきい値電圧を設定するこ
とができるので、このカラムセレクト用MISFETの
しきい値電圧を設定する工程に相当する分、製造工程数
を低減することができる。
以下、本発明の構成について、縦型マスクROMに本発
明を適用した一実施例とともに説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。
〔発明の実施例〕
(実施例■) 本発明の実施例Iである縦型マスクROMの構成を第3
図(等価回路図)で示す。
縦型マスクROMの1  [bit]の情報を形成する
メモリセルMは第3図に示すようにnチャネルMISF
ETで構成されている。メモリセルMは出力ビツト数に
応じて8個(又は16個又は32個)直列に行方向に接
続されメモリセル段を構成している。メモリセル段は、
行列状に複数配置され。
メモリセルアレイ(メモリセルマット)を構成している
メモリセルMのうちメモリセルM。0は、ディプレッシ
ョン型のしきい値電圧例えば約−2,0[V]に設定さ
れ、“O11情報が書込まれている。メモリセルMのう
ちメモリセルM。は、ディプレッション型のしきい値電
圧例えば約−0、5[V]に設定され、111 g)情
報が書込まれている。つまり、メモリセルMは2種類の
異なるディプレッション型のしきい値電圧で110 I
+情報又は11111情報を構成している。
前記メモリセル段のうち一端側のメモリセルMのドレイ
ン領域にはカラムセレクト用MISFETC,を介在さ
せてデータ線DLが接続されている。カラムセレクト用
MISFETC,はエンハンスメント型のしきい値電圧
を有するカラムセレクト用MISFETC,、:、及び
ディプレッション型のしきい値電圧を有するカラムセレ
クト用MISF E T C,Dで構成されている。夫
々のカラムセレクト用M I S FETC,、、C,
、の夫々はnチャネル型で構成されている。列方向に隣
接する2個のメモリセル段は夫々カラムセレクト用MI
SFETC,を介在させて1本のデータ線DLに接続さ
れている。つまり、2個のメモリセル段は並列にデータ
線DLに接続されている。
前記データ線DLは個々にカラムスイッチCを介在させ
てコモンデータ線CDLに接続されている。カラムスイ
ッチCは、nチャネル型で構成され、図示しないカラム
デコーダ回路からのYスイッチ信号YSで制御されてい
る。
前記メモリセル段のうち他端側のメモリセルMのソース
領域はソース線つまり基$電圧(例えば回路の接地電位
0[V])Vssに接続されている。
前記コモンデータ線CDLはカレントセンスアンプ回路
(電流センス回路)を介在させてセンスアンプ回路(電
圧センス回路)SAに接続されている。
カレントセンスアンプ回路はエンハンスメント型のnチ
ャネルM I S F E T Q□、Q2及びディプ
レッション型のnチャネルMISFETQ、で構成され
ている。MISFETQ工、Q、の夫々の一端側には電
源電圧Vcc例えば回路の動作電圧5[■]が印加され
ている。カレントセンスアンプ回路は、コモンデータ線
CDLにデータ線電位を印加し又このコモンデータ線C
DLのデータ線電位を読出してこの情報をセンスアンプ
回路SAに出方できるように構成されている。センスア
ンプ回路SAは、カレントセンスアンプ回路の出力信号
及び基準電圧Vrefで11011又は41111情報
を判定し、この判定された情報を差動アンプで増幅し、
図示しない出力バッファ回路に出力するように構成され
ている。
前記メモリセル段の個々のメモリセルMであるMISF
ETのゲート電極はワード線WLで制御されている。ワ
ード線WLは図示しないロウデコーダ回路で制御される
ワードドライバ回路に接続されている。
次に、前記縦型マスクROMの具体的な構造について、
第1図(要部断面図)及び第2図(要部平面図)を用い
て簡単に説明する。なお、第1図は、メモリセルアレイ
、その周辺回路である相補型MI S F E T(C
MOS)の夫々を示している。
第1図に示すように、縦型マスクROMは単結晶珪素か
らなるp−型半導体基板1で構成されている。この半導
体基板1のnチャネルMISFET形成領域にはp−型
ウェル領域3が、pチャネルMISFET形成領域には
に型ウェル領域2が夫々形成されている。
第1図及び第2図に示すように、メモリセルアレイMA
に配列された個々のメモリセルMは、素子分離用絶縁膜
5及びp型チャネルストッパ領域4で周囲を規定された
領域内において、p−型ウェル領域3の主面に構成され
ている。つまり、メモリセルM(MISFET)は、主
に、p−型ウェル領域3、ゲート絶縁膜7、ゲート電極
8.ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導
体領域9及び一対のゴ型半導体領域12で構成されてい
る。
n型半導体領域9はゲート電極8に対して自己整合で形
成され、ゴ型半導体領域12はゲート電極8の側壁に形
成されたサイドウオールスペーサ11に対して自己整合
で形成されている。このメモリセルMはこの構造に限定
されないがL D D (Lightly Doped
 Drain)構造で構成されている。
前記ゲート電極8は、第2図に示すようにワード線(W
L)と一体に構成されている。ゲート電極8は例えば多
結晶珪素膜上に高融点金属シリサイド(MoSix、T
aSix、TiSix、WSix)膜を積層した複合膜
で構成されている。
メモリセルMのうちo”情報を有するメモリセルM。、
はチャネル形成領域がn型半導体領域14で構成されて
いる。n型半導体領域14はディプレッション型のしき
い値電圧を設定できるように構成されている。メモリセ
ルMのうち“1″情報を有するメモリセルM0はチャネ
ル形成領域が前記n型半導体領域14に比べてn型不純
物の濃度が低いn型半導体領域15で構成されている。
n型半導体領域15はディプレッション型で前記n型半
導体領域14に比べて高いしきい値電圧(絶対値として
は小さいしきい値電圧)で構成されている。
各メモリセル段に接続されるカラムセレクト用MISF
ETC,はメモリセルMと実質的に同一構造で構成され
ている。つまり、カラムセレクト用MISFETC,は
、素子分離用絶縁膜5及びP型チャネルストッパ領域4
で周囲を規定された領域内において、p−型ウェル領域
3の主面に構成されている。つまり、カラムセレクト用
MISFETC,は、P−型ウェル領域3、ゲート絶縁
膜フ、ゲート電極8.ソース領域及びドレイン領域であ
る一対のn型半導体領域9及び一対のゴ型半導体領域1
2で構成されている。カラムセレクト用M工5FETC
,はLDD構造で構成されている。
カラムセレクト用MISFETC,のうちカラムセレク
ト用MISFETC□はエンハンスメント型のしきい値
電圧例えば約0.9〜2.OrV]に設定されている。
カラムセレクト用MISFETC8のうちカラムセレク
ト用MISFETC,。はディプレッション型のしきい
値電圧例えば約−2゜0[v]に設定されている。カラ
ムセレクト用MISFETC,。のチャネル形成領域に
はしきい値電圧を設定するn型半導体領域14が設けら
れている。
このn型半導体領域14は、後述するがメモリセルM0
゜のしきい値電圧を設定するn型半導体領域14と同一
製造工程で形成されている。
前記直列に接続された複数のメモリセルMつまリメモリ
セル段のうちの一端側のメモリセルMのn゛型半導体領
域(ドレイン領域)12は前記カラムセレクト用MIS
FETCl を介在させてデータ線(DL)20に接続
されている。データ配、120は、層間絶縁膜16上を
延在し、この層間絶縁膜16に形成された接続孔17を
通してゴ型半導体領域12に接続されている、データ線
20とn゛型半導体領域12との接続は、接続孔17で
規定された領域内においてn型不純物を導入することに
より形成された短絡防止用n°型半導体領域18を介し
て行われている。データ線20は例えばアルミニウム合
金膜で形成されている。アルミニウム合金膜はマイグレ
ーションを低減するCu又は及びアロイスパイクを低減
するSiが添加されている。また、メモリセル段の他端
側のメモリセルMのn°型半導体領域(ソース領域)1
2はソース線として使用されるn°型半導体領域に一体
に構成されている。このn°型半導体領域12は所定の
間隔毎に基準電位Vssが印加されたソースIIA(例
えばアルミニウム合金膜)と短絡されている。
縦型マスクROMの周辺回路ACは第1図の左側に示す
ように構成されている。周辺回路ACは。
ロウデコーダ回路、カレントセンスアンプ回路。
センスアンプ回路SA等、メモリセルアレイMAの周辺
部に配置された回路である。周辺回路ACのnチャネル
M I S F E T Q nは、素子分離用絶縁膜
5.p型チャネルストッパ領域4で周囲を規定された領
域内において、p−型ウェル領域3の主面に構成されて
いる。nチャネルMISFETQnは、主に、P−型ウ
ェル領域3、ゲート絶縁膜フ、ゲート電極8、ソース領
域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域9及び
一対のゴ型半導体領域12で構成されている。nチャネ
ルMISFETQnはLDD構造で構成されているar
1″型半導体領域12には短絡防止用ゴ型半導体領域1
8を介在させて配線20に接続されている。配線20は
前記データ線20と同一製造工程で形成されている。
周辺回路ACのpチャネルMISFETQpは、素子分
離用絶縁膜5で周囲を規定された領域内において、に型
ウェル領域2の主面に構成されている。つまり、Pチャ
ネルMISFETQpは、主に、ゲート絶縁膜フ、ゲー
ト電極8、ソース領域及びドレイン領域である一対のP
型半導体領域10及び一対のP°型半導体領域13で構
成されている。
pチャネルMISFETQpはLDD構造で構成されて
いる。p″型半導体領域13には短絡防止用P。
型半導体領域19を介在させて配線20が接続されてい
る。
前記メモリセルアレイMA、周辺回路ACの夫々の領域
に形成されたデータ線20及び配置!20の上部にはパ
ッシベーション膜21.22の夫々が順次積層されてい
る。パッシベーション膜21は例えば耐湿性の高いプラ
ズマCVD法で堆積した窒化珪素膜で形成されている。
パッシベーション膜22は例えば外部応力の吸収性が高
いポリイミド樹脂膜で形成されている。
次に、前述の縦型マスクROMの製造方法について、第
4図(プロセスフロー図)及び第5A図乃至第5B図(
各製造工程毎に示す概略断面図)を用いて簡単に説明す
る。第5A図乃至第5B図は、メモリセルアレイMAの
夫々の素子つまりメモリセルM、カラムセレクト用MI
SFETC,の夫々を示している。
まず、単結晶珪素からなる〆型半導体基板1を用意する
(40)、この半導体基板1は例えば8〜12[Ω01
]程度の抵抗値を有している。
次に、1型ウエル領域2を形成しく41)、このπ型ウ
ェル領域2に対して自己整合でp−型ウェル領域3を形
成する(42)、前記p−型ウエル領域3は。
例えば10”[ato−s/aJ]程度の不純物濃度の
フッ化ボロン(BF2)を半導体基板1の主面部に導入
し、約1100〜1200[”C]程度の温度で拡散さ
せることにより形成することができる。
次に、前記に型ウェル領域2.p−型ウエル領域3の夫
々の半導体素子形成領域間の主面上に素子分離用絶縁膜
5を形成する(43)、この素子分離用絶縁膜5を形成
する工程と路間−工程により、p型ウェル領域3の主面
部においてp型チャネルストッパ領域4が形成される。
次に、素子分離用絶縁膜5及びチャネルストッパ領域4
で周囲を規定された領域内であって、p型ウェル領域3
の主面上にゲート絶縁膜フを形成する。ゲート絶縁膜7
はメモリセルMの形成領域、カラムセレクト用MISF
ETC,の形成領域の夫々に同一製造工程で形成されて
いる。ゲート絶縁膜7は、例えば4 [Mbit]の大
容量を有する縦型マスクROMにおいて、熱酸化処理で
形成された酸化珪素膜を使用し、200〜300[人ゴ
程度の膜厚で形成する。
次に、メモリセルアレイMA (周辺回路ACを含む)
の全べての領域において、p−型ウェル領域3の主面部
にしきい値電圧調整用p型不純物を導入する。p型不純
物はゲート絶縁膜7を通過させて夫々のチャネル形成領
域に導入される。p型不純物は1例えば10”〜10”
[atoms/aJ]程度のフッ化ボロン(sFz)を
用い、50〜70 [KeV]程度のエネルギのイオン
打込法で導入される。p型不純物の導入により、夫々の
チャネル形成領域は約0 、5 [V]のしきい値電圧
に設定される。
次に、第5A図に示すように、メモリセルアレイMAの
全べての領域において、p−型ウェル領域3の主面部に
ディプレッション型のしきい値電圧を設定するn型不純
物14Nを導入する(全面DMO8化) (44)、−
)まり、n型不純物14Nは、It Oyl情報を有す
るメモリセルM0゜、it 11j情報を有するメモリ
セルM0、カラムセレクト用MISFETC0,カラム
セレクト用MISFETC,。の夫々の形成領域に導入
される。n型不純物14Nは、ゲート絶縁膜7を通過し
、夫々のチャネル形成領域に導入される。n型不純物1
4Nは、例えば1012〜L O” [atoms/ 
a#1程度の1価のヒ素(As中)を用い、100[K
eV]程度のエネルギのイオン打込法で導入される。こ
のn型不純物14Nは後の熱処理工程で活性化され、夫
々のチャネル形成領域は約−2,0[V]のディプレッ
ション型のしきい値電圧に設定される。
次に、第5B図に示すように、メモリセルアレイMA(
周辺回路ACも含む)の夫々の素子形成領域において、
ゲート絶縁膜フ上にゲート電極8を形成する<45〉。
ゲート電極8は、例えばCVD法で堆積した多結晶珪素
膜及びその表面上にスパッタ法で堆積したMoSix膜
の複合膜を使用する。
多結晶珪素膜は例えば1000〜2000[人コ程度の
膜厚で形成され、MoSixは1000〜2000[人
]程度の膜厚で形成される。
次に、ゲート電極8を不純物導入用マスクとして用い、
メモリセルアレイMA、周辺回路ACの夫々の領域にお
いて、p−型ウェル領域3のnチャネルMISFET形
成領域の主面部に低不純物濃度のn型半導体領域9を形
成する(46>、そして、周辺回路ACの領域において
、n型ウェル領域2のpチャネルMISFET形成領域
の主面部にp型半導体領域10を形成する<47)。
次に、前記ゲート電極8の側壁にサイドウオールスペー
サ11を形成しく48) 、このサイドウオールスペー
サ11をマスクとして、高不純物濃度のゴ型半導体領域
12、p゛型半導体領域13の夫々を順次形成する<4
9) (50)。このゴ型半導体領域12を形成する工
程により、メモリセルM、カラムセレクト用MISFE
TC,,nチャネルMISFETQn等が略完成する。
全べてのメモリセルMは、デイプレッジ目ン型の低いし
きい値電圧を有しており、“OII情報を有するメモリ
セルM0゜とじて形成される。全べてのカラムセレクト
用MISFETC。
は、メモリセルM0゜と同様のディプレッション型のし
きい値電圧を有しており、カラムセレクト用MISFE
TC,。とじて形成される。また、前記p°型半導体領
域13を形成する工程により、pチャネルMISFET
QPが形成される。
次に、第5C図に示すように、前記メモリセルM0゜の
うち、所定のメモリセルM0゜に情報の書込みを行う<
51〉。情報の書込みは、所定のメモリセルM。。であ
るMISFETのゲート電極8及びゲート絶縁膜7を通
してチャネル形成領域にp型不純物15Pを導入するこ
とにより行う。p型不純物15Pは、例えばI O”〜
l O13[atoms/aJ]程度の2価のボOン(
B”)を用い、70〜90 [KeV]程度のエネルギ
のイオン打込法で導入される。p型不純物15Pは後の
熱処理工程で前記n型不純物14Nと共に活性化され、
チャネル形成領域は約−0、5[V]のディプレッショ
ン型のしきい値電圧に設定される。つまり、情報の書込
みは、tt O11情報を有するメモリセルM。Dのう
ち所定のメモリセルM0゜を、それよりも高いディプレ
ッション型のしきい値電圧(絶対値としては小さいしき
い値電圧)を有するメモリセルM0に変えることである
すなわち、メモリセルM。は“1″情報に書き変えられ
る。前記p型不純物15Pの導入は例えばフォトレジス
ト膜で形成した不純物導入マスクを用いて行う。
次に、第5D図に示すように、前記カラムセレクト用M
ISFETC,、のうち、所定のカラムセレクト用MI
SFETC,。のしきい値電圧をディプレッション型か
らエンハンスメント型に変える〈52〉。このしきい値
電圧の制御は、前述の情報の書込みと同様に、所定のカ
ラムセレクト用MISF E T C,。であるMIS
FETのゲート電極8及びゲート絶縁膜7を通してチャ
ネル形成領域にp型不純物3Pを導入することにより行
う。p型不純物3Pは1例えば10”[atoms/a
J]程度の2価のボロン(B◆◆)を用い、70〜90
 [KeV]程度のエネルギのイオン打込法で導入され
る。このP型不純物3Pは後の熱処理工程で前記n型不
純物14Nと共に活性化され、チャネル形成領域は約0
゜9[v]のエンハンスメント型のしきい値電圧に設定
される。
次に、層間絶縁膜16、接続孔17、短絡防止用n゛型
半導体領域18、短絡防止用p゛型半導体領域19、デ
ータ線20及び配線20の夫々を順次形成する〈53〉
(54> <55> <56) 、そして、パッシベー
ション膜21、バッジベージ3ン膜22の夫々を順次形
成するり57〉り58〉ことによって、本実施例の縦型
マスクROMは完成する。
このように、縦型マスクROMにおいて、10″情報を
有するメモリセルM0゜をディプレッション型のしきい
値電圧で構成し、11″情報を有するメモリセルM0を
前記メモリセルM0゜と異なるディプレッション型のし
きい値電圧で構成する。換言すれば、前記“0”情報を
有するメモリセルM。I、はチャネル形成領域の深さを
深く構成し又はチャネル形成領域の抵抗値を小さく構成
し、パ1”情報を有するメモリセルM0はチャネル形成
領域の深さを浅く構成し又はチャネル形成領域の抵抗値
を大きく構成する。この構成により、前記メモリセルM
特に“1”情報を有するメモリセルM0は情報書込みの
ためのp型不純物15Pの導入量を低減し、MISFE
Tのソース領域及びドレイン領域(n7型半導体領域1
2)とp−型ウェル領域(基板)3とのpn接合容量を
低減することができるので、情報読出動作速度(アクセ
スタイム)の高速化を図ることができる。第6図(不純
物導入量のアクセスタイム依存性を示す図)に示すよう
に、情報書込みのためのp型不純物15Pの導入量の低
減はアクセスタイムの高速化を図ることができる。
また、前記縦型マスクROMにおいて、複数個直列にメ
モリセルMを接続したメモリセル段のうち一端に配置さ
れたメモリセルMであるMISFETのドレイン領域(
n″型半導体領域12)にはエンハンスメント型のしき
い値電圧を有するカラムセレクト用MISFETC□を
介在させてデータ線20を接続する。この構成により、
同一のデータ線20に接続される複数のメモリセル段例
えば第2図に示すように1本のデータ線20に並列に接
続される隣接する2個のメモリセル段の夫々が、前記カ
ラムセレクト用MISFETC,、で夫々電気的に分離
されているので、情報読出動作中における情報のリーク
を低減し、誤動作を防止して、電気的信頼性を向上する
ことができる。つまり、本実施例の縦型マスクROMは
、メモリセルMを全べてディプレッション型のしきい値
電圧に設定するが、メモリセルMの製造工程の多生を共
通に使用して形成されるカラムセレクト用MISFET
C,は全べてディプレッション型のしきい値電圧に設定
せずにエンハンスメント型のしきい値電圧を有するカラ
ムセレクト用MISFETC□を設け、同一データ線2
0に接続されるメモリセル段間のリーク電流を低減でき
るように構成されている。
また、前記縦型マスクROMの製造方法において、p゛
型ウェル領域3のメモリセルM形成領域及びカラムセレ
クト用MISFETC,形成領域の全べての主面部にデ
ィプレッション型のしきい値電圧を設定するn型不純物
14Nを導入する工程と、前記p゛型ウェル領域3のメ
モリセルM形成領域及びカラムセレクト用MISFET
C,形成領域の全べての主面上にゲート電極8を形成す
る工程と。
前記p−型ウエル領域3のメモリセルM形成領域のうち
一部のメモリセル形成領域の主面部に、デイプレッジ1
ン型のしきい値電圧を設定するp型不純物15Pを前記
ゲート電極8を通して導入する工程と、前記P−型ウエ
ル領域3のカラムセレクト用MISFETC,形成領域
のうち一部のカラムセレクト用M I S FE T 
Cm形成領域の主面部にエンハンスメント型のしきい値
電圧を設定するp型不純物3Pを前記ゲート電極8を通
して導入する工程とを備える。この構成により、前記ゲ
ート電極8を形成した後に“O″′′情報するメモリセ
ルM、。のうち所定のメモリセルM 1)(、を“1”
情報を有するメモリセルMDに形成することができるの
で、1完短縮を図ることができると共に、前記110 
#l情報を有するメモリセルM0゜のディプレッション
型のしきい値電圧を設定する工程でカラムセレクト用M
ISFETC,。のディプレッション型のしきい値電圧
を設定することができるので、このカラムセレクト用M
ISFETC,。のしきい値電圧を設定する工程に相当
する分、縦型マスクROMの製造工程数を低減すること
ができる。
また、1完短縮をより図る場合には、前記縦型マスクR
OMの製造方法において、ディプレッション型のしきい
値電圧を設定するp型不純物15Pを前記ゲート電極8
を通して導入する工程の前に、カラムセレクト用MIS
FETCl形成領域の一部の主面部にエンハンスメント
型のしきい値電圧を設定するp型不純物3Pを前記ゲー
ト電極8を通して導入し、カラムセレクト用MISFE
TC■を形成してもよい。
また、さらに、1完短縮を図る場合には、第4図に示す
メモリセルに“1″情報を書込む工程(51〉及びカラ
ムセレクトEMO3化工程〈52〉を短絡防止層形成工
程(55〉の完了後に高エネルギでイオン打込みするこ
とにより実現が可能である。
また、本実施例の縦型マスクROMは、前述のようにデ
ータ線(DL)20に付加される寄生容量を低減し、デ
ータ線20を分割する必要がなく、デコーダ回路数が増
加しないので、集積度を向上することができる。
(実施例■) 本実施例■は、前述の縦型マスクROMの1完短縮をよ
り一層行った、本発明の第2実施例である。
本発明の実施例■である縦型マスクROMの製造方法に
ついて、第7図(プロセスフロー図)及び第8A図乃至
第8C図(各製造工程毎に示す概略断面図)を用いて簡
単に説明する。
まず、前記実施例■と同様に、p−型半導体基板1を用
意しく60〉、K型ウェル領域2、p−型ウェル領域3
の夫々を順次形成する<61> <62>、そして。
素子分離用絶縁膜5を形成すると共に、p型チャネルス
トッパ領域4を形成する(63)。
次に、ゲート絶縁膜7を形成し、メモリセルアレイMA
(周辺回路ACを含む)の全べての領域においてしきい
値電圧調整用p型不純物を導入する。
p型不純物の導入により、夫々のチャネル形成領域は約
0.5[V]のしきい値電圧に設定される。
次に、第8A図に示すように、カラムセレクト用MIS
FETC□の形成領域を除く、メモリセルアレイMAの
全べての領域において、p−型ウェル領域3の主面部に
ディプレッション型のしきい値電圧を設定するn型不純
物14Nを導入する(メモリセル全面及びカラムDMO
8の0MO8化)(64)、 n型不純物14Nは、前
記実施例■の製造方法と同様の条件で導入され、夫々の
チャネル形成領域を約−2,0[V]のデイプレッジ1
ン型のしきい値電圧に設定することができる。カラムセ
レクト用MISFETC□の形成領域においてはn型不
純物14Nが導入されないので、チャネル形成領域は約
0.5[V]のしきい値電圧のままである。
次に、第8B図に示すように、ゲート電極8を形成する
(65)、そして、前記実施例Iの製造方法と同様に、
n型半導体領域9.P型半導体領域10、サイドウオー
ルスペーサ11、ゴ型半導体領域12、p°型半導体領
域13の夫々を順次形成する<66> (67)(68
> <69> <70)、この工程を施すことによって
、メモリセルM、カラムセレクト用MISFETC,。
nチャネルMISFETQn、pチャネルMISFET
Qp等が形成される。
次に、第8C図に示すように、前記メモリセルMo。の
うち、所定のメモリセルM。0に情報の書込みを行うと
共に、カラムセレクト用MISFETC0のしきい値電
圧をエンハンスメント型に設定する〈71〉。情報の書
込みは、前記実施例Iの製造方法と同様に所定のメモリ
セルM0゜であるMISFETのゲート電極8及びゲー
ト絶縁膜7を通してチャネル形成領域にp型不純物15
Pを導入することにより行う。この情報の書込みにより
、41″情報を有するメモリセルMDを形成することが
できる。前記p型不純物15Pはこの情報の書込みと同
時に前記カラムセレクト用MISFETC□のチャネル
形成領域にも導入され、カラムセレクト用MI 5FE
TC,、は約2.0[Vコノエンハンスメント型のしき
い値電圧に設定することができる。
この後、前記実施例Iの製造方法と同様に1層間絶縁膜
16、接続孔17、短絡防止用ゴ型半導体領域18、短
絡防止用p゛型半導体領域19、データ線20及び配線
20、パッシベーション膜21.22の夫々を順次形成
する(72) <73> <74> <75> <76
> <77)、これら一連の工程を施すことによって、
本実施例の縦型マスクROMは完成する。
このように、縦型マスクROMの製造方法において5p
−型ウェル領域3(基板)のメモリセルM形成領域及び
一部の領域(C−領域)を除くカラムセレクト用MIS
FETC,形成領域の主面部にディプレッション型のし
きい値電圧を設定するn型不純物14Nを導入する工程
と、前記p−型ウエル領域3のメモリセルM形成領域及
びカラムセレクト用MISFETC,形成領域の全べて
の主面上にゲート電極8を形成する工程と、前記p−型
ウエル領域3のメモリセルM形成領域のうち一部のメモ
リセルM形成領域の主面部をディプレッション型のしき
い値電圧に設定し、かつ前記p−型ウエル領域3のカラ
ムセレクト用MISFETC,形成領域のうち一部のカ
ラムセレクト用M I S FETC8形成領域の主面
部をエンハンスメント型のしきい値電圧に設定するn型
不純物15Nを前記ゲート電極8を通して夫々の主面部
に導入する工程とを備える。この構成により、前記ゲー
ト電極8を形成した後に It Q jl情報を有する
メモリセルMD0のうち所定のメモリセルM。。をit
 I 11情報を有するメモリセルM0に形成すること
ができると共に、ゲート電極8の形成後に1枚のマスク
で411 II情報を有するメモリセルM0及びエンハ
ンスメント型のしきい値電圧を有するカラムセレクト用
MISFETC11+を形成することができるので、よ
り1完短縮を図ることができ、しかも、前記# OHg
情報を有するメモリセルM、。のしきい値電圧を設定す
る工程でカラムセレクト用MISFETC,。のディプ
レッション型のしきい値電圧を設定することができるの
で、このカラムセレクト用MISFETC1゜のしきい
値電圧を設定する工程に相当する分、製造工程数を低減
することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが1本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。
例えば、本発明は、前記実施例■の第3図に示す情報読
出動作のための周辺回路を備えた横型マスクROMに適
用することができる。この横型マスクROMは1個のn
チャネルMISFETで1[bLtlの情報を有するメ
モリセルを構成している。
つまり、本発明は、′″0”情報を有するメモリセルを
ゲート電極に選択信号が印加された時に導通するエンハ
ンスメント型の第1しきい値電圧で構成し、II I 
11情報を有するメモリセルをゲート電極に選択信号が
印加された時に同様に導通しかつ前記第1しきい値電圧
と異なるエンハンスメント型の第2しきい値電圧で構成
する。
また、本発明は、マスクROMだけを搭載する半導体集
積回路装置に限定されず、マイクロコンピュータと共に
マスクROMを搭載する半導体集積回路装置に適用する
ことができる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
(1)マスクROMを有する半導体集積回路装置の情報
読出動作速度の高速化を図ることができる。
(2)前記(1)の効果の他に、電気的信頼性を向上す
ることができる。
(3)前記(1)の効果の他に、集積度を向上すること
ができる。
(4)マスクROMを有する半導体集積回路装置におい
て、1完短縮を図ると共に製造工程数を低減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例Iである縦型マスクROMの
構成を示す要部断面図、 第2図は、前記縦型マスクROMの要部平面図、第3図
は、前記縦型マスクROMの等価回路図、第4図は、前
記縦型マスクROMのプロセスフロー図、 第5A図乃至第5B図は、前記縦型マスクROMを各製
造工程毎に示す概略断面図、 第6図は、不純物導入量のアクセスタイム依存性を示す
図、 第7図は、本発明の実施例■である縦型マスクROMの
プロセスフロー図、 第8A図乃至第8C図は、前記縦型マスクROMを各製
造工程毎に示す概略断面図である。 図中、2,3・・・ウェル領域、5・・・素子分離用絶
縁膜、フ・・・ゲート絶縁膜、8・・・ゲート電極、9
゜10、12.13.14.15・・・半導体領域、3
P、14N。 1゛5P・・・不純物、20.DL・・・データ線(配
線)−Mo。 ・・・0”情報のメモリセル、MO・・・“1”情報の
メモリセル、Q・・・MISFET、C,、、C,。・
・・カラムセレクト用MISFET、CDL・・・コモ
ンデータ線、WL・・・ワード線である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、メモリセルを形成するMISFETを複数個直列に
    接続した縦型マスクROMを有する半導体集積回路装置
    において、前記メモリセルのうち、第1情報が書込まれ
    たメモリセルをディプレッション型の第1しきい値電圧
    で構成し、第2情報が書込まれたメモリセルを前記第1
    しきい値電圧と異なるディプレッション型の第2しきい
    値電圧で構成したことを特徴とする半導体集積回路装置
    。 2、前記第1情報が書込まれたメモリセルのチャネル形
    成領域の抵抗値は第2情報が書込まれたメモリセルのチ
    ャネル形成領域の抵抗値と異なることを特徴とする請求
    項1に記載の半導体集積回路装置。 3、前記第1情報が書込まれたメモリセルのチャネル形
    成領域の深さは第2情報が書込まれたメモリセルのチャ
    ネル形成領域の深さと異なることを特徴とする請求項1
    又は請求項2に記載の半導体集積回路装置。 4、前記複数個直列に接続されたメモリセルのうち、一
    端に配置されたメモリセルのドレイン領域には、エンハ
    ンスメント型のしきい値電圧を有するカラムセレクト用
    MISFETを介在させてデータ線が接続されているこ
    とを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。 5、前記複数の複数個直列に接続されたメモリセルは、
    夫々、エンハンスメント型のしきい値電圧を有するカラ
    ムセレクト用MISFET及びディプレッション型のし
    きい値電圧を有するカラムセレクト用MISFETを介
    在させて一本のデータ線に並列に接続されていることを
    特徴とする請求項4に記載の半導体集積回路装置。 6、メモリセルを形成するMISFETを複数個直列に
    接続し、この複数個直列に接続されたうちの一端のメモ
    リセルのドレイン領域にカラムセレクト用MISFET
    を介在させてデータ線を接続する縦型マスクROMを有
    する半導体集積回路装置の製造方法において、基板のメ
    モリセル形成領域及びカラムセレクト用MISFET形
    成領域の全べての主面部に、ディプレッション型の第1
    しきい値電圧を設定する不純物を導入する工程と、前記
    基板のメモリセル形成領域及びカラムセレクト用MIS
    FET形成領域の全べての主面上にゲート電極を形成す
    る工程と、前記基板のメモリセル形成領域のうち一部の
    メモリセル形成領域の主面部に、ディプレッション型の
    第2しきい値電圧を設定する不純物を前記ゲート電極を
    通して導入する工程とを備え、該ディプレッション型の
    第2しきい値電圧を設定する不純物を前記ゲート電極を
    通して導入する工程の前又は後に、前記基板のカラムセ
    レクト用MISFET形成領域のうち一部のカラムセレ
    クト用MISFET形成領域の主面部に、エンハンスメ
    ント型のしきい値電圧を設定する不純物を前記ゲート電
    極を通して導入する工程を備えたことを特徴とする半導
    体集積回路装置の製造方法。 7、メモリセルを形成するMISFETを複数個直列に
    接続し、この複数個直列に接続されたうちの一端のメモ
    リセルのドレイン領域にカラムセレクト用MISFET
    を介在させてデータ線を接続する縦型マスクROMを有
    する半導体集積回路装置の製造方法において、基板のメ
    モリセル形成領域及び一部の領域を除くカラムセレクト
    用MISFET形成領域の主面部に、ディプレッション
    型の第1しきい値電圧を設定する不純物を導入する工程
    と、前記基板のメモリセル形成領域及びカラムセレクト
    用MISFET形成領域の全べての主面上にゲート電極
    を形成する工程と、前記基板のメモリセル形成領域のう
    ち一部のメモリセル形成領域の主面部をディプレッショ
    ン型の第2しきい値電圧に設定し、かつ前記基板のカラ
    ムセレクト用MISFET形成領域のうち一部のカラム
    セレクト用MISFET形成領域の主面部をエンハンス
    メント型のしきい値電圧に設定する不純物を前記ゲート
    電極を通して夫々の主面部に導入する工程とを備えたこ
    とを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
JP63266905A 1988-10-21 1988-10-21 半導体集積回路装置及びその製造方法 Pending JPH02113575A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63266905A JPH02113575A (ja) 1988-10-21 1988-10-21 半導体集積回路装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63266905A JPH02113575A (ja) 1988-10-21 1988-10-21 半導体集積回路装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02113575A true JPH02113575A (ja) 1990-04-25

Family

ID=17437291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63266905A Pending JPH02113575A (ja) 1988-10-21 1988-10-21 半導体集積回路装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02113575A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0548040A (ja) * 1991-08-14 1993-02-26 Mitsubishi Electric Corp マスクrom

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0548040A (ja) * 1991-08-14 1993-02-26 Mitsubishi Electric Corp マスクrom

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5534723A (en) Semiconductor integrated circuit device having output and internal circuit MISFETS
US6175138B1 (en) Semiconductor memory device and method of manufacturing the same
TW200507240A (en) Semiconductor device and semiconductor memory device
JPS634674A (ja) 半導体集積回路装置
JPH02246148A (ja) 半導体集積回路装置
JPS63104469A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
US5610089A (en) Method of fabrication of semiconductor integrated circuit device
US5953604A (en) Methods for making compact P-channel/N-channel transistor structure
JPH06216345A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH07226446A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPS62276868A (ja) 半導体集積回路装置
JPH01144655A (ja) 半導体集積回路装置及びその製造方法
JPH02113575A (ja) 半導体集積回路装置及びその製造方法
KR0182779B1 (ko) 반도체집적회로장치 및 그 제조방법
JP2813570B2 (ja) 半導体集積回路装置及びその製造方法
KR930001733B1 (ko) 반도체 기억장치
KR0150407B1 (ko) 반도체 집적회로장치 및 그 제조방법
JPS628558A (ja) 半導体集積回路装置
JPH022673A (ja) 半導体集積回路装置
JPH01304768A (ja) 半導体集積回路装置及びその製造方法
JPS60242585A (ja) 半導体記憶装置
JPH0778984A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3009450B2 (ja) 半導体集積回路装置及びその製造方法
EP0020113A1 (en) Semiconductor device
JP2574801B2 (ja) 半導体記憶装置及びその製造方法