JPH02214155A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH02214155A
JPH02214155A JP1033588A JP3358889A JPH02214155A JP H02214155 A JPH02214155 A JP H02214155A JP 1033588 A JP1033588 A JP 1033588A JP 3358889 A JP3358889 A JP 3358889A JP H02214155 A JPH02214155 A JP H02214155A
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JP
Japan
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gate electrode
mos
type
semiconductor device
vth
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Application number
JP1033588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichiro Mitani
真一郎 三谷
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02214155A publication Critical patent/JPH02214155A/en
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Abstract

PURPOSE:To enhance a threshold voltage without increasing an ion dose into a channel by a method wherein impurities whose conductivity type is different from that of impurities introduced into a source region and a drain region are introduced into a gate electrode of a MIS-type semiconductor element constituting a memory cell. CONSTITUTION:A diffusion layer 8 is formed in a semiconductor substrate 7 composed of p-type silicon or the like; the diffusion layer 8 is an impurity layer forming a source region and a drain region for a MOS and is constituted by introducing n-type impurities such as arsenic or the like into the semiconductor substrate 7; a gate electrode 10a for a MOS 4a of a high threshold voltage (Vth) and a gate electrodes 10b for MOS's 4b of a low Vth are formed on its surface. Then, p-type impurities such as boron or the like as impurities whose conductivity type is different from that of the n-type impurities introduced into the diffusion layer 8 are introduced into a polysilicon layer 11 of the gate electrode 10a. Thereby, a flat-band voltage is enhanced; the Vth can be enhanced without increasing an ion dose into a channel.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置技術に関し、例えば、半導体メモ
リの高速アクセス技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to semiconductor device technology, and for example, to high-speed access technology for semiconductor memory.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

例えば、読み出し専用の半導体メモリであるROM (
Read 0nly Memory)  にライては、
特開昭52−30388号公報に記載があり、メモリセ
ルをデイプレッション形、及びエンハンストメント形M
OSトランジスタによって構成し、ソース、ドレイン領
域を形成するためのp゛拡散層をデータ出力ラインとす
ることによって、メモリセルの占有面積を微細化する技
術について説明されている。
For example, ROM (ROM) is a read-only semiconductor memory.
Read 0nly Memory)
There is a description in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-30388, and the memory cell is depletion type and enhancement type M.
A technique for miniaturizing the area occupied by a memory cell by using an OS transistor and using a p diffusion layer for forming source and drain regions as a data output line is described.

ところで、近年、半導体メモリにおいては、高速アクセ
スの観点から、nチャネルMOSトランジスタ(以下、
nMO3という)が使用されている。このnMO3のゲ
ート電極材料、あるいはダイナミック形RAMのブレニ
ド電極材料には、セルファライン等の観点からポリシリ
コンが使用されているが、従来、このポリシリ電極には
、可動イオンを捕獲する等の観点からn形不純物の導入
されたn+形ポリシリ電極が使用されていた。
Incidentally, in recent years, in semiconductor memories, from the viewpoint of high-speed access, n-channel MOS transistors (hereinafter referred to as
nMO3) is used. Polysilicon is used for the gate electrode material of nMO3 or the blended electrode material of dynamic RAM from the viewpoint of self-alignment, etc., but conventionally, polysilicon is used for this polysilicon electrode from the viewpoint of capturing mobile ions, etc. An n+ type polysilicon electrode into which n type impurities were introduced was used.

一方、予めマスクパターンにより製造工程中にデータを
書き込むROMとしてマスクROM (以下、MROM
という)がある。MROMのデータ書き込み方法として
は、例えば、メモリセルを構成するMOSトランジスタ
(以下、単にMOSという)のしきい値電圧(V =h
 )を制御することによりH”データ、及び”L”デー
タを書き込むチャネルインプラ(channel im
plant)方法がある。
On the other hand, mask ROM (hereinafter referred to as MROM) is a ROM in which data is written in advance during the manufacturing process using a mask pattern.
). As a data writing method for MROM, for example, the threshold voltage (V = h
) to write H” data and “L” data.
plant) method.

この方法は、第15図(a)、 (b)に示すように、
ホトレジスト40をマスクにして、”H”データを書き
込む高VthnMO341の形成領域Xにのみp形不純
物であるホウ素イオン(あるいはフッ化ホウ素イオン)
等を打ち込み、この高V ih n M 0541のV
thを高(することによってH”データを書き込む方法
であり、この場合、VLp、をさらに高く設定するには
イオンドーズ量を増加させることによって行われていた
This method, as shown in FIGS. 15(a) and (b),
Using the photoresist 40 as a mask, boron ions (or boron fluoride ions), which are p-type impurities, are used only in the formation region X of the high Vthn MO 341 where "H" data is written.
etc., and enter this high V ih n M 0541 V
This is a method of writing H" data by setting th to a high value. In this case, VLp was set even higher by increasing the ion dose.

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

ところが、本発明者の検討によれば、V Lhを高くす
るためにイオンドーズ量を増加させる上記従来の技術に
おいては以下の問題があることが見出された。
However, according to studies conducted by the present inventors, it has been found that the above-mentioned conventional technique in which the ion dose is increased in order to increase V Lh has the following problems.

すなわち、第1に、イオンドーズ量を増加させると、ビ
ット線の接合容量が増加し、ビット線容量が大きくなり
、高速アクセスが阻害されていた。
That is, firstly, when the ion dose amount is increased, the junction capacitance of the bit line increases, the bit line capacitance increases, and high-speed access is inhibited.

第2に、例えば、MOSによって構成された半導体装置
は、エージングの際に定格電圧(通常5V)の約1.6
倍の電圧を印加するためシリコン基板に対するビット線
の接合耐圧に8v以上を必要とするが、VLhを高くす
るためにイオンドーズ量を増加させると、このビット線
の接合耐圧、または拡散層とチャネルストッパ領域との
pn接合耐圧が低下していた。
Second, for example, a semiconductor device configured with MOS, when aged, has a voltage of about 1.6
In order to apply twice the voltage, the junction breakdown voltage of the bit line with respect to the silicon substrate needs to be 8V or more, but if the ion dose is increased to increase VLh, the junction breakdown voltage of the bit line, or the diffusion layer and channel The pn junction breakdown voltage with the stopper region was lowered.

また、同じドーズ量であってもVoを高く設定する方法
として、基板バイアス電圧の設定による方法があるが、
この場合、接合部分にかかる電圧も基板バイアス電圧の
分だけ高くなるため、ビット線の接合耐圧、または拡散
層とチャネルストッパ領域とのpn接合耐圧が低下して
しまう。
In addition, there is a method of setting Vo higher even at the same dose by setting the substrate bias voltage.
In this case, the voltage applied to the junction also increases by the substrate bias voltage, resulting in a decrease in the junction breakdown voltage of the bit line or the pn junction breakdown voltage between the diffusion layer and the channel stopper region.

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その
目的は、不純°物イオンの導入量を増加することなくV
thを高く設定することのできる技術を提供することに
ある。
The present invention has been made with attention to the above-mentioned problems, and its purpose is to reduce the VV without increasing the amount of impurity ions introduced.
The purpose of the present invention is to provide a technology that allows th to be set high.

本発明の他の目的は、半導体メモリのアクセス速度を高
速化することのできる技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique that can increase the access speed of a semiconductor memory.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、明
細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

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

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、以下のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、第1に、半導体メモリの少なくともメモリセ
ルを構成するMIS形半導体素子のゲート電極に、前記
MIS形半導体素子のソース、ドレイン領域に導入され
た不純物と異なる導電形の不純物を導入した半導体装置
構造とするものである。
That is, first, a semiconductor device in which impurities of a conductivity type different from the impurities introduced into the source and drain regions of the MIS type semiconductor element are introduced into the gate electrode of an MIS type semiconductor element constituting at least a memory cell of a semiconductor memory. It is a structure.

第2に、前記半導体メモリをマスクROMとし、前記メ
モリセルを構成するMIS形半導体素子のしきい値電圧
の高低によって記憶を行うMOSトラ〉′ジスタにおい
て、前記ゲート電極をメモリセルの高しきい値電圧のM
OSに形成した半導体装置構造とするものである。
Second, in a MOS transistor which uses the semiconductor memory as a mask ROM and stores data depending on the level of threshold voltage of an MIS type semiconductor element constituting the memory cell, the gate electrode is connected to the high threshold voltage of the memory cell. M of value voltage
This is a semiconductor device structure formed in an OS.

第3に、メモリセルをキャパシタとスイッチングMOS
トランジスタとによって構成したダイナミック形RAM
を備える半導体装置において、前記キャパシタのプレー
ト電極、またはスイッチングMOSトランジスタのゲー
ト電極の少なくとも一方に、前記スイッチングMOSト
ランジスタのソース、ドレイン領域に導入された不純物
と異なる導電形の不純物を導入した半導体装置構造とす
るものである。
Third, memory cells are made up of capacitors and switching MOS
Dynamic RAM configured with transistors
A semiconductor device structure in which an impurity of a conductivity type different from the impurity introduced into the source and drain regions of the switching MOS transistor is introduced into at least one of the plate electrode of the capacitor or the gate electrode of the switching MOS transistor. That is.

〔作用〕[Effect]

上記した第1〜第3の手段によれば、ソース、ドレイン
領域に導入された不純物と、ゲート電極、またはプレー
ト電極に導入された不純物とが同一の導電形である場合
に比べて、フラットバンド電圧が高くなる分チャネルへ
のイオンドーズ量を増加させることなくVthを高くす
ることができる。
According to the above-mentioned first to third means, the flat band band As the voltage increases, Vth can be increased without increasing the ion dose to the channel.

〔実施例1〕 第1図は本発明の一実施例である半導体装置のメモリセ
ルを示す平面図、第2図は第1図II−II線の断面図
、第3図は第1図■−■線の断面図、第4図は第1図I
V−IV線の断面図、第5図はこの半導体装置のメモリ
セル回路系を示す回路図、第6図はこの半導体装置の全
体構成図、第7図(a)〜(e)は周辺回路領域、及び
第1図If−n線断面における半導体装置の製造工程を
示す半導体基板の要部断面図、第8図(a)〜(」)は
周辺回路領域、及び第1図rV−IV線断面における半
導体装置の製造工程を示す半導体基板の要部断面図、第
9図はイオン打ち込み量とVthl及びビット線接合耐
圧との関係を示すグラフ図、第10図はビット線電圧と
データ読み出し時間の関係を示すグラフ図である。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a plan view showing a memory cell of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. -■ line cross-sectional view, Figure 4 is Figure 1 I
5 is a circuit diagram showing the memory cell circuit system of this semiconductor device, FIG. 6 is an overall configuration diagram of this semiconductor device, and FIGS. 7(a) to (e) are peripheral circuits. 8(a)-('') are peripheral circuit regions and cross-sectional views of main parts of a semiconductor substrate showing the manufacturing process of a semiconductor device taken along the line If-n in FIG. A cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate showing the manufacturing process of a semiconductor device in cross section, FIG. 9 is a graph showing the relationship between ion implantation amount, Vthl, and bit line junction breakdown voltage, and FIG. 10 is a graph showing the relationship between the bit line voltage and data read time. It is a graph diagram showing the relationship.

第6図に示す本実施例1の半導体装置は、例えば、MR
OMが構成された半導体チップlaであり、半導体チッ
プlaに配置されたメモリマットAはワード線系の配線
長を短くして信号遅延を防止する観点から周辺回路領域
B、Cによって複数に分割されている。なお、図面を見
易くするためメモリマツ)Aを斜線で示す。
The semiconductor device of Example 1 shown in FIG. 6 is, for example, MR
This is a semiconductor chip la in which an OM is configured, and a memory mat A arranged on the semiconductor chip la is divided into a plurality of peripheral circuit areas B and C in order to shorten the wiring length of the word line system and prevent signal delay. ing. Note that memory pine) A is shown with diagonal lines to make the drawing easier to read.

周辺回路領域Bには、Xデコーダ回路、及びワード・ド
ライバ回路等が配置されており、また、周辺回路領域C
には、微小信号電圧を検出し、増幅するセンスアンプ回
路が各メモリマットAに対応して配置されている。なお
、これら周辺回路はCM OS (Complemen
tary MOS)構造によって構成されている。
In the peripheral circuit area B, an X decoder circuit, a word driver circuit, etc. are arranged, and in the peripheral circuit area C
A sense amplifier circuit is arranged corresponding to each memory mat A to detect and amplify a minute signal voltage. Note that these peripheral circuits are CM OS (Complemen
It is composed of a MOS (tary MOS) structure.

第5図に示すメモリセル回路系りは、ビット線系の高速
化を図るため、縦形ROM構造としている。中央に配置
されたセンスアンプ回路の両側には、2本のビット線2
.2が振り分けて配設されてふり、このビット線2.2
に対して垂直に複数のワード線3が配設されている。ビ
ット線2とワード線3との交点には、メモリセルである
1個のMOS4が配置されている。各MO34へのデー
タ書き込みは、MOS4のVtl+の高、低によって設
定されており、高vthのMOS4a(第4図参照〉は
H”データの書き込まれたセルであり、低VthのMO
S4b(第4図参照)は“L”データの書き込まれたセ
ルとなっている。なお、メモリセルは、高速性を図るた
めnMOsによって構成されている。また、ダミーワー
ド線5には、低VthのMOSと同一サイズの2個のダ
ミーMO86,6が直列に接続されている。
The memory cell circuit system shown in FIG. 5 has a vertical ROM structure in order to increase the speed of the bit line system. Two bit lines 2 are connected on both sides of the sense amplifier circuit placed in the center.
.. 2 is distributed and arranged, this bit line 2.2
A plurality of word lines 3 are arranged perpendicularly to the word lines 3. One MOS 4, which is a memory cell, is arranged at the intersection of the bit line 2 and the word line 3. Data writing to each MO34 is set by the high or low Vtl+ of MOS4, and MOS4a of high Vth (see Figure 4) is a cell in which H" data is written, and MOS4 of low Vth
S4b (see FIG. 4) is a cell in which "L" data is written. Note that the memory cells are composed of nMOS in order to achieve high speed performance. Furthermore, two dummy MOs 86 and 6 of the same size as the low Vth MOS are connected in series to the dummy word line 5.

次に、第1図〜第4図により本実施例1の半導体装置の
メモリマツ)Aを構成するMOS4について説明する。
Next, the MOS 4 constituting the memory device A of the semiconductor device of the first embodiment will be explained with reference to FIGS. 1 to 4.

なお、第4図においては、高VthのMOS4aが中央
に、低VLbのMOS4bがその両側に配置されている
。また、第1図においては、図面を見易くするためワー
ド線3を斜線で示す。
In FIG. 4, the high Vth MOS 4a is placed in the center, and the low VLb MOS 4b is placed on both sides thereof. Further, in FIG. 1, word lines 3 are shown with diagonal lines to make the drawing easier to read.

例えば、比抵抗lOΩcI11程のp形シリコンからな
る半導体基板7には、拡散層8がX状(第1図)に形成
されている。拡散層8は、MOS4のソース、ドレイン
領域を形成する不純物層であり、半導体基板7にヒ素等
のn形不純物が導入され構成されている。
For example, a diffusion layer 8 is formed in an X shape (FIG. 1) in a semiconductor substrate 7 made of p-type silicon with a specific resistance of about 10ΩcI11. The diffusion layer 8 is an impurity layer that forms the source and drain regions of the MOS 4, and is formed by introducing an n-type impurity such as arsenic into the semiconductor substrate 7.

上記したソース、ドレイン領域の間に形成されたチャネ
ル領域E(第4図)の上面には、二酸化ケイ素等からな
るゲート酸化膜9が形成されており、さらにその上面に
は、高VthのMOS4aのゲート電極10a、及び低
vthのMOS4bのゲート電極tabが形成されてい
る。
A gate oxide film 9 made of silicon dioxide or the like is formed on the upper surface of the channel region E (FIG. 4) formed between the source and drain regions described above, and a high Vth MOS 4a is further formed on the upper surface. A gate electrode 10a and a gate electrode tab of a low-vth MOS 4b are formed.

ゲート電極10a、10bは、上記ワード線3の一部を
構成しており、ポリシリコン層11と、その上層に積層
されたWS i、等のシリサイド層12とからなるポリ
サイド構造によって構成されている。なお、ゲート電極
10a、10bの側壁には、L D D (Light
ly口oped Drain)構造化を図るためスペー
サ13が形成されている。
The gate electrodes 10a and 10b constitute a part of the word line 3, and have a polycide structure consisting of a polysilicon layer 11 and a silicide layer 12 such as WS i laminated on top of the polysilicon layer 11. . Note that LDD (Light
Spacers 13 are formed to provide a structured structure.

本実施例1の半導体装置においては、ゲート電極10a
のポリシリコン層11に、拡散層8に導入されたn形不
純物と異なる導電形の不純物であるホウ素等のp形不純
物を導入した。すなわち、高VthのMO34aのゲー
ト電極10aをp”形ゲートとした。このようにnMO
5にp′形ゲートを使用すると、フラットバンド電圧が
nMO3にn+形アゲート使用していた従来技術に比べ
て約1.1v高くなるため、その分、イオンドーズ量を
増加することなくvthを高く設定することができる。
In the semiconductor device of Example 1, the gate electrode 10a
A p-type impurity such as boron, which is an impurity of a conductivity type different from the n-type impurity introduced into the diffusion layer 8, was introduced into the polysilicon layer 11. That is, the gate electrode 10a of the MO 34a with high Vth is made into a p'' type gate.
If a p' type gate is used for 5, the flat band voltage will be approximately 1.1 V higher than that of the conventional technology that uses an n+ type agate for nMO3, so vth can be increased accordingly without increasing the ion dose. Can be set.

なお、高Vth(DMOS 4 aのチャネル領域Eに
は、ホウ素等のp形不純物が導入されている(第4図破
線で示す)。
Note that a p-type impurity such as boron is introduced into the channel region E of the high Vth (DMOS 4a) (shown by the broken line in FIG. 4).

また、ゲート電極10bのポリシリコン層11には、ヒ
素等のn形不純物が導入されている。すなわち、低VL
hのMO34bのゲート電極10bは、従来と同様n゛
形ゲートとした。
Furthermore, an n-type impurity such as arsenic is introduced into the polysilicon layer 11 of the gate electrode 10b. That is, low VL
The gate electrode 10b of the MO 34b of h is an n-type gate as in the conventional case.

ワード線3 (第3図)の上層には、このワード線3を
被覆するように、BPSG等からなる絶縁膜14が堆積
されている。なお、絶縁膜14にBPSGを選択した理
由は、可動イオンの捕獲、及び絶縁膜表面の平坦化のた
めである。また、絶縁膜14には、その少な(とも一部
をリン等を少量含むS OG (spin on gl
ass)膜等により形成しても良い。
An insulating film 14 made of BPSG or the like is deposited on the upper layer of the word line 3 (FIG. 3) so as to cover the word line 3. Note that the reason why BPSG was selected for the insulating film 14 is to capture mobile ions and flatten the surface of the insulating film. In addition, the insulating film 14 contains a small amount of SOG (spin on glass) containing a small amount of phosphorus, etc.
It may also be formed using a film or the like.

絶縁膜14の上面に配設された複数のビット線2の各々
は、コンタクトホール15を介して上記した拡散層8と
電気的に接続されている。ビット線2は、Mo5iz 
等のバリヤメタル層(図示せず)と、その上層に積層さ
れたアルミニウムーシリコン−銅合金層(図示せず)と
から構成されている。なお、アルミニウムーシリコン−
銅合金層の下層にバリヤメタル層を形成した理由は、ア
ルミニウムーシリコン−銅合金層におけるシリコンがコ
ンタクトホール15の底部において析出し抵抗値が増加
する現象を防止するためである。
Each of the plurality of bit lines 2 disposed on the upper surface of the insulating film 14 is electrically connected to the above-mentioned diffusion layer 8 via a contact hole 15. Bit line 2 is Mo5iz
It consists of a barrier metal layer (not shown) such as, and an aluminum-silicon-copper alloy layer (not shown) laminated on top of the barrier metal layer. In addition, aluminum-silicon-
The reason why the barrier metal layer is formed below the copper alloy layer is to prevent silicon in the aluminum-silicon-copper alloy layer from precipitating at the bottom of the contact hole 15 and increasing the resistance value.

各MO34は、二酸化ケイ素等からなるフィールド酸化
膜16、及びフィールド酸化膜16の下方にp形不純物
が導入され形成されたチャネルストッパ領域(図示せず
)によって電気的に分離されている。
Each MO 34 is electrically isolated by a field oxide film 16 made of silicon dioxide or the like and a channel stopper region (not shown) formed by introducing p-type impurities below the field oxide film 16.

次に、このような半導体装置の製造例を第7図(a)〜
(e)、及び第8図(a)〜(j)により説明する。な
お、第7図の左側は周辺回路領域における半導体基板の
断面図を示し、右側は第1図■−■線における半導体基
板の断面を示す。
Next, an example of manufacturing such a semiconductor device is shown in FIGS. 7(a) to 7(a).
This will be explained with reference to (e) and FIGS. 8(a) to (j). The left side of FIG. 7 shows a cross-sectional view of the semiconductor substrate in the peripheral circuit area, and the right side shows a cross-section of the semiconductor substrate taken along the line 1--2 of FIG.

まず、半導体基板7に、約1000℃に設定された乾燥
酸素雰囲気中で20分間はど酸化処理を施し、その(1
00)面に厚さ23am程の熱酸化膜17aを形成する
。そして、熱酸化膜17aの上面に低圧CVD法等によ
り、厚さ5Qnm程の窒化シリコン膜18aを堆積した
後、その上面に塗布したホトレジス)19aの開孔領域
の窒化シリコン膜18aをフレオンガス・プラズマエツ
チング法等により除去する。その後、後述するnウェル
20(第7図ら)参照)を形成するため、n形不純物で
あるリン等をイオン化し、これをホトレジスト19aを
マスクにして半導体基板7に約1.2XIO”個/cm
’  ドープする。なお、イオンドープに際して、イオ
ンに与えるエネルギーは、約125KeVである(第7
図(a))。
First, the semiconductor substrate 7 is subjected to oxidation treatment for 20 minutes in a dry oxygen atmosphere set at about 1000°C.
A thermal oxide film 17a having a thickness of about 23 am is formed on the 00) surface. After a silicon nitride film 18a with a thickness of about 5 Qnm is deposited on the upper surface of the thermal oxide film 17a by low-pressure CVD or the like, the silicon nitride film 18a in the open area of the photoresist 19a coated on the upper surface is coated with Freon gas plasma. Remove by etching method etc. Thereafter, in order to form an n-well 20 (see FIG. 7, etc.) to be described later, phosphorus, which is an n-type impurity, is ionized and applied to the semiconductor substrate 7 using photoresist 19a as a mask at a rate of about 1.2XIO''/cm.
' Dope. Note that during ion doping, the energy given to the ions is approximately 125 KeV (7th
Figure (a)).

次に、ホトレジスト19aを除去し、窒化シリコン膜1
8aが酸化され形成された二酸化ケイ素等をフッ化水素
によるエツチング法等によりエツチングした後、半導体
基板7に、約1000℃に設定された乾燥酸素雰囲気中
で所定時間の酸化処理を施し、窒化シリコン膜18aを
マスクに熱酸化膜17bを形成する。
Next, the photoresist 19a is removed, and the silicon nitride film 1
After silicon dioxide, etc. formed by oxidation of 8a is etched by an etching method using hydrogen fluoride, etc., the semiconductor substrate 7 is subjected to an oxidation treatment for a predetermined time in a dry oxygen atmosphere set at about 1000°C, and silicon nitride is etched. A thermal oxide film 17b is formed using the film 18a as a mask.

続いて、フレオンガス・プラズマエツチング法、または
熱リン酸処理等によって窒化シリコン膜18aを除去し
た後、nウェル20用にドープしたn形不純物を活性化
し、かつ所定の不純物分布にするため、約1200℃に
設定された窒素雰囲気中で6時間はど熱拡散処理を施し
上記したnウェル20を形成する(第7図(b))。
Subsequently, after removing the silicon nitride film 18a by a Freon gas plasma etching method or a hot phosphoric acid treatment, an etching process of approximately 1200 nm is performed to activate the n-type impurity doped for the n-well 20 and to achieve a predetermined impurity distribution. Thermal diffusion treatment is performed for 6 hours in a nitrogen atmosphere set at .degree. C. to form the above-mentioned n-well 20 (FIG. 7(b)).

次いで、フッ化水素によるエツチング法等により前洗浄
した後、約1000℃に設定された乾燥酸素雰囲気中で
所定時間の酸化処理を施し、厚さ20am程の熱酸化膜
17cを形成する。続いて、熱酸化膜17Cの上面に低
圧CVD法等により厚さ140nm程の窒化シリコン膜
18cを堆積し、さらに、その上面にホトレジスト19
bを塗布する。そして、ホトレジスト19bを素子形成
領域部分のみを残してエツチングし、残されたホトレジ
ス)19bをマスクにして開孔領域の窒化シリコン膜1
8cをエツチングする(第7図(C))。
Next, after pre-cleaning by an etching method using hydrogen fluoride or the like, oxidation treatment is performed for a predetermined time in a dry oxygen atmosphere set at about 1000° C. to form a thermal oxide film 17c with a thickness of about 20 am. Subsequently, a silicon nitride film 18c with a thickness of about 140 nm is deposited on the upper surface of the thermal oxide film 17C by low-pressure CVD, etc., and a photoresist 19 is further deposited on the upper surface of the silicon nitride film 18c.
Apply b. Then, the photoresist 19b is etched leaving only the element forming area, and the silicon nitride film 1 in the opening area is etched using the remaining photoresist 19b as a mask.
8c is etched (Fig. 7(C)).

その後、pMO8形成領域Fにホトレジスト19Cを塗
布し、これをマスクにして、p形不純物であるフッ化ボ
ロン等をイオン化し、半導体基板7に約3.0X10”
個/crIドープする。なお、イオンドープに際して、
イオンに与えるエネルギーは、約50KeVである。こ
の工程によって、フィールド酸化膜16(第7図(e)
参照)の下方におけるVoを高くするためのnMO3用
チャネルストッパ領域(図示せず)を形成する(第7図
(6))。
After that, a photoresist 19C is applied to the pMO8 formation region F, and using this as a mask, p-type impurities such as boron fluoride are ionized, and the semiconductor substrate 7 is coated with approximately 3.0×10”
dope/crI. In addition, when doping with ions,
The energy given to the ions is about 50 KeV. Through this process, the field oxide film 16 (FIG. 7(e)
A channel stopper region (not shown) for nMO3 is formed in order to increase the Vo below (see FIG. 7(6)).

次いで、フッ化水素によるエツチング法等により熱酸化
膜17cを3nm程エツチングし、その表面を前洗浄し
た後、約1000℃に設定された水蒸気酸化雰囲気中で
90秒はど酸化処理を施し、厚さ500nm程のフィー
ルド酸化膜16を形成する。さらに、フッ化水素による
エツチング法等により熱酸化膜17cを30nm程エツ
チングし、その表面を洗浄した後、熱リン酸処理等によ
り上記した窒化シリコン膜18cを除去する(第7図(
e))。
Next, the thermal oxide film 17c is etched by about 3 nm using an etching method using hydrogen fluoride, and after pre-cleaning its surface, it is subjected to oxidation treatment for 90 seconds in a steam oxidation atmosphere set at about 1000°C. A field oxide film 16 with a thickness of about 500 nm is formed. Furthermore, the thermal oxide film 17c is etched by about 30 nm by an etching method using hydrogen fluoride, and the surface thereof is cleaned, and then the silicon nitride film 18c described above is removed by a hot phosphoric acid treatment or the like (see FIG. 7).
e)).

次に、第8図(a)〜(」)により上記した窒化シリコ
ン膜18cの除去処理工程後の工程を説明する。
Next, steps after the above-described removal process of the silicon nitride film 18c will be explained with reference to FIGS. 8(a) to 8('').

なお、第8図の左側は、第7図と同じく周辺回路領域に
おける半導体基板の断面を示し、右側は第1図rV−r
V線における半導体基板の断面を示す。
Note that the left side of FIG. 8 shows the cross section of the semiconductor substrate in the peripheral circuit area as in FIG. 7, and the right side shows the cross section of the semiconductor substrate in the peripheral circuit area as in FIG.
A cross section of the semiconductor substrate taken along the V line is shown.

まず、フッ化水素によるエツチング法等により、熱酸化
膜17cを約25nmエツチングし、半導体基板7を露
出させる。次いで、半導体基板7に、約850℃に設定
された水蒸気酸化雰囲気中で所定時間のプレ酸化処理を
施し、厚さ60nm程の酸化膜(図示せず)を形成し、
この酸化膜をフッ化水素によるエツチング法により除去
する。この工程は、フィールド酸化膜16の形成工程に
おいて、シリコンと二酸化ケイ素との界面に形成され窒
化シリコン膜(図示せず)を酸化して除去するための工
程である。
First, the thermal oxide film 17c is etched by about 25 nm by an etching method using hydrogen fluoride, and the semiconductor substrate 7 is exposed. Next, the semiconductor substrate 7 is subjected to pre-oxidation treatment for a predetermined time in a steam oxidation atmosphere set at about 850° C. to form an oxide film (not shown) with a thickness of about 60 nm.
This oxide film is removed by etching using hydrogen fluoride. This step is a step for oxidizing and removing the silicon nitride film (not shown) formed at the interface between silicon and silicon dioxide in the step of forming the field oxide film 16.

その後、半導体基板7に約850℃に設定された水蒸気
雰囲気中で酸化処理を施し、厚さ25nm程のゲート酸
化膜9を形成する。
Thereafter, the semiconductor substrate 7 is subjected to oxidation treatment in a steam atmosphere set at about 850° C. to form a gate oxide film 9 with a thickness of about 25 nm.

続いて、後述する周辺回路領域のpMOs21aSnM
O522(第8図CD参照)のVLhを約0゜6Vに設
定するため、p形不純物であるフッ化ホフ素をイオン化
し半導体基板7に約I X 1012個/cdドープす
る。なお、イオンドープの際に、イオンに与えるエネル
ギーは、約3QKeVである。
Next, pMOs 21aSnM in the peripheral circuit area, which will be described later.
In order to set the VLh of O522 (see FIG. 8 CD) to about 0°6 V, fluorine fluoride, which is a p-type impurity, is ionized and doped into the semiconductor substrate 7 at about I x 1012 atoms/cd. Note that the energy given to the ions during ion doping is approximately 3QKeV.

次いで、ゲート酸化膜9、及びフィールド酸化膜16の
上面に、低圧CVD法等によりシラン(SiHl〉ガス
等を熱分解して厚さ200nm程のポリシリコン層11
を堆積する。
Next, a polysilicon layer 11 with a thickness of about 200 nm is formed on the upper surfaces of the gate oxide film 9 and the field oxide film 16 by thermally decomposing silane (SiHl) gas or the like using a low-pressure CVD method or the like.
Deposit.

そして、後述する周辺回路領域の9MO321a1及び
nMO322のゲート電極23.24 (第8図(j)
参照)とメモリセルにおける低VthのM○s4bとの
ゲート電極10b(第4図参照)とをn0形ゲートとす
るため、n形不純物であるヒ素をイオン化し上記したポ
リシリコン層11に約5X10”個/ cdドープする
。なお、イオンドープの際に、イオンに与えるエネルギ
ーは、約40KeVである(第8図(a))。
Then, gate electrodes 23 and 24 of 9MO321a1 and nMO322 in the peripheral circuit area (FIG. 8(j)
In order to make the gate electrode 10b (see Fig. 4) of the low Vth M○s4b in the memory cell into an n0 type gate, arsenic, which is an n type impurity, is ionized and the polysilicon layer 11 is coated with approximately 5×10 The energy given to the ions during ion doping is about 40 KeV (FIG. 8(a)).

次に、上記したポリシリコン層11の上面にホトレジス
ト19d塗布した後、高vthのMO34aのゲート電
極10a(第8図(D参照)をp+形アゲートするため
、高V t h M OS形成領域Hのみホトレジスト
19dを開孔し、この高VthMO3形成領域Hのポリ
シリコン層11にp形不純物であるフッ化ホウ素をイオ
ン化し約2X10”個/cdドープする。なお、イオン
ドープに際して、イオンに与えるエネルギーは、約40
KeVである(第8図(ハ))。
Next, after coating a photoresist 19d on the upper surface of the polysilicon layer 11 described above, in order to agate the gate electrode 10a of the high Vth MO 34a (see FIG. 8 (D)) into a p+ type, a high Vth MOS formation region H is formed. A hole is opened in the photoresist 19d, and the polysilicon layer 11 in the high Vth MO3 formation region H is ionized with boron fluoride, which is a p-type impurity, and doped with approximately 2×10'' boron fluoride/cd. is about 40
KeV (Figure 8 (c)).

その後、上記した高VthのMO34aに”H”データ
を書き込むため、高VthMOS 4 a形成領域Hに
、拡散層8に導入された不純物と異なる導電形のp形不
純物であるホウ素をイオン化し半導体基板7に、例えば
、約5X10”個/cI11ドープする。なお、イオン
ドープに際して、イオンに与えるエネルギーは、約12
0KeVである(第8図(C))。
After that, in order to write "H" data into the above-mentioned high Vth MO 34a, boron, which is a p-type impurity of a conductivity type different from the impurity introduced into the diffusion layer 8, is ionized into the high Vth MOS 4a formation region H, and the semiconductor substrate is For example, about 5×10”/cI11 is doped into 7.The energy given to the ions during ion doping is about 12
It is 0 KeV (Fig. 8(C)).

次いで、上記したポリシリコン層11の上層に、CVD
法、あるいはスパッタリング法によりWSi2 からな
るシリサイド層12を堆積し、さらに、レジストパター
ン(図示せず)をマスクに、SFガスとC2C1!2F
! ガスとの混合ガス雰囲気中でポリシリコン層11と
シリサイド層12との積層膜を所定形状にエツチングし
て、ゲート電極IQa、10b、及びゲート電極23.
24を形成する。なお、ゲート電極10b、23.24
に含まれるボロン、あるいはヒ素がシリサイド層12中
を拡散し、n゛形ポリシリコン層がp゛形化る場合があ
る。このような場合には、例えば、ポリシリコン層11
とシリサイド層12との間に数。
Next, CVD is applied to the upper layer of the polysilicon layer 11 described above.
A silicide layer 12 made of WSi2 is deposited by a method or a sputtering method, and then, using a resist pattern (not shown) as a mask, SF gas and C2C1!2F are deposited.
! The laminated film of the polysilicon layer 11 and the silicide layer 12 is etched into a predetermined shape in a mixed gas atmosphere to form gate electrodes IQa, 10b and gate electrodes 23.
Form 24. Note that the gate electrodes 10b, 23.24
Boron or arsenic contained in the silicide layer 12 may diffuse into the silicide layer 12, and the n-type polysilicon layer may become p-type. In such a case, for example, the polysilicon layer 11
and the silicide layer 12.

nmの二酸化ケイ素膜(図示せず)を形成すれば良い(
第8図(d))。
It is sufficient to form a silicon dioxide film (not shown) of nm thickness (
Figure 8(d)).

続いて、ホトレジス)19eを塗布し、次いで、nMO
5形成領域におけるホトレジスト19eのみを除去し、
残されたホトレジスト19eをマスクにn形不純物であ
るリン等をイオン化し半導体基板7に約lXl0”個/
cI11ドープする。これは、LDD構造におけるn−
領域を形成するための工程である(第8図(e))。
Subsequently, photoresist) 19e was applied, and then nMO
Remove only the photoresist 19e in the 5 formation region,
Using the remaining photoresist 19e as a mask, phosphorus, which is an n-type impurity, is ionized to form approximately lXl0''/
Dope cI11. This is n- in the LDD structure.
This is a step for forming a region (FIG. 8(e)).

次に、ホトレジスト19eを除去した後、低圧CVD法
等により厚さ300nm程の二酸化ケイ素膜(図示せず
)を堆積し、これを反応性イオンエツチング法(RIE
)等により、ゲート電極10a、10b、及びゲート電
極23.24の側壁部分にのみに残るようにエツチング
し、スペーサ13を形成する。さらにRIEエツチング
処理の後、CVD法等により厚さ20nm程の二酸化ケ
イ素膜(図示せず)を堆積する(第8図(f))。
Next, after removing the photoresist 19e, a silicon dioxide film (not shown) with a thickness of about 300 nm is deposited by low-pressure CVD or the like, and this is etched by reactive ion etching (RIE).
) etc. to form the spacer 13 so that it remains only on the side walls of the gate electrodes 10a, 10b and the gate electrodes 23 and 24. Further, after the RIE etching process, a silicon dioxide film (not shown) with a thickness of about 20 nm is deposited by CVD or the like (FIG. 8(f)).

その後、ホトレジスト19fを塗布し、このホトレジス
)19fのnMO3領域のみを開孔し、nMO3のソー
ス、ドレイン領域を形成するため、n形不純物であるヒ
素をイオン化しゲート電極10a、lOb、及びゲート
電極24をマスクに半導体基板7に約5X10”個/c
rlドープする。なお、イオンドープに際して、イオン
に与えるエネルギーは、約80KeVである(第8図(
(至))。
Thereafter, a photoresist 19f is applied, holes are opened only in the nMO3 region of the photoresist 19f, and arsenic, which is an n-type impurity, is ionized to form the source and drain regions of nMO3, and gate electrodes 10a, lOb, and gate electrodes are formed. Approximately 5×10” pieces/c on the semiconductor substrate 7 using 24 as a mask
rl dope. Note that during ion doping, the energy given to the ions is approximately 80 KeV (see Figure 8 (
(to)).

続いて、ホトレジス)19fを除去した後、新たにホト
レジスト19gを塗布し、pMO3形成領域Fのみホト
レジス)19gを開孔する。そして、pMO321(第
8図(i)参照)のソース、ドレイン領域を形成するた
め、p形不純物であるフッ化ホウ素をイオン化しゲート
電極10aをマスクに半導体基板7に約2X101S個
/cI11ドープする。なお、イオンドープの際、イオ
ンに与えるエネルギーは、約3QKeVである(第8図
(社))。
Subsequently, after removing the photoresist 19f, a new photoresist 19g is applied, and holes are opened in the photoresist 19g only in the pMO3 forming region F. Then, in order to form the source and drain regions of the pMO321 (see FIG. 8(i)), boron fluoride, which is a p-type impurity, is ionized and doped with approximately 2×101S atoms/cI11 into the semiconductor substrate 7 using the gate electrode 10a as a mask. . Note that the energy given to the ions during ion doping is approximately 3QKeV (Figure 8 (Company)).

そして、半導体基板7にドープされたn形、p彩画不純
物を活性化し、かつ所定の不純物分布にするため、約9
00℃、窒素雰囲気中で30分間程の熱処理を施し拡散
層8.25を形成する。この工程により半導体基板7に
メモリセルであるMO54a、4b、及び周辺回路を構
成するpM。
Then, in order to activate the n-type and p-color impurities doped into the semiconductor substrate 7 and to obtain a predetermined impurity distribution,
Heat treatment is performed for about 30 minutes at 00° C. in a nitrogen atmosphere to form a diffusion layer 8.25. Through this step, pM is formed on the semiconductor substrate 7 to form MOs 54a and 4b, which are memory cells, and peripheral circuits.

321、nMO3”22が形成される〈第8図(1))
321, nMO3''22 is formed (Figure 8 (1))
.

次に、CVD法等により厚さ200nm程の二酸化ケイ
素膜(図示せず)を堆積した後、同じくCVD法等によ
り厚さ600nm程のBPSGからなる絶縁膜14を堆
積する。その後、絶縁膜14の平坦化、及び高密度化の
ため、約950℃、窒素雰囲気中で30分間程ガラスリ
フロー処理を施す。
Next, a silicon dioxide film (not shown) with a thickness of about 200 nm is deposited by CVD or the like, and then an insulating film 14 made of BPSG with a thickness of about 600 nm is deposited by CVD or the like. Thereafter, in order to flatten and increase the density of the insulating film 14, a glass reflow process is performed at about 950° C. in a nitrogen atmosphere for about 30 minutes.

次いで、ソース、ドレイン、ゲートに電圧を印加できる
ようにするため、ホトレジスト(図示せず)をマスクに
してCHF、ガスを用いたRIE等により絶縁膜14を
選択的にエツチングして、ゲート電極10a、10b、
ゲート電極23,24、及び半導体基板面が露出するコ
ンタクトホール15を開孔する。
Next, in order to be able to apply a voltage to the source, drain, and gate, the insulating film 14 is selectively etched by RIE using CHF or gas using a photoresist (not shown) as a mask to form the gate electrode 10a. , 10b,
Contact holes 15 are opened to expose the gate electrodes 23, 24 and the semiconductor substrate surface.

続いて、スパッタリング法等により厚さ20nm程のM
oSi2層(図示せず)を堆積した後、同じくスパッタ
リング法等により厚さQ、 8n m程のアルミニウム
ーシリコン−銅合金層を堆積する。
Subsequently, M with a thickness of about 20 nm is formed by sputtering or the like.
After depositing the oSi2 layer (not shown), an aluminum-silicon-copper alloy layer with a thickness Q of about 8 nm is deposited by the same sputtering method or the like.

さらに、その後、ホトレジスト (図示せず)をマスク
にして上記したM o S i□層とアルミニウムーシ
リコン−銅合金層との積層膜を、CCβ4ガスを用いた
RIE等によりパターンニングしてビット線2を形成す
る。なお、周辺回路は、pMOS21とnMO322と
により0MO5構造を構成する。
Furthermore, after that, using a photoresist (not shown) as a mask, the above-described laminated film of the MoSi□ layer and the aluminum-silicon-copper alloy layer is patterned by RIE using CCβ4 gas, etc. to form bit lines. form 2. Note that the peripheral circuit constitutes an 0MO5 structure by pMOS21 and nMO322.

最後に、スパッタリング等によるダメージを回復するた
め、約400℃、水素雰囲気中で約30分間の熱処理を
施した後、CVD法等により厚さ1.0μm程のPSG
からなる表面保護膜(図示せず)を塗布し半導体装置を
製造する(第8図(J))。
Finally, in order to recover from damage caused by sputtering, etc., heat treatment is performed at approximately 400°C in a hydrogen atmosphere for approximately 30 minutes, and then a PSG film with a thickness of approximately 1.0 μm is formed using a CVD method, etc.
A semiconductor device is manufactured by applying a surface protective film (not shown) consisting of (FIG. 8(J)).

ところで、従来から高vthのMOSは、チャネルにお
ける抵抗が高い方が良い。すなわち、V(1゜が高い方
が良い。しかし、従来技術のように、イオンドーズ量を
増加することによりこれを高くすると、ビット線の接合
容量が増大してしまう。今、仮に1本のビット線に着目
すると、ビット線容量は、このビット線に接続された全
てのMOSが高Vthの場合が最も大きく、また、全て
低Vthの場合が最も小さくなる。したがって、1本の
ビット線に接続されるMOSの”H”、”L”パターン
によって、メモリセル、及びダミーセルのビット線容量
に大きなバラツキが生じてしまう。
By the way, it is conventionally better for a high vth MOS to have a high resistance in the channel. In other words, the higher V (1° is, the better. However, if this is increased by increasing the ion dose as in the prior art, the junction capacitance of the bit line will increase. Focusing on the bit line, the bit line capacitance is largest when all MOSs connected to this bit line have a high Vth, and is smallest when all MOSs connected to this bit line have a low Vth. Depending on the "H" and "L" patterns of the connected MOSs, large variations occur in the bit line capacitance of the memory cells and dummy cells.

これを第16図(a)、(b)により詳しく説明すると
、第16図(a)に示すように、高VthのMOSのイ
オンドーズ量が低い場合は、ビット線の接合容量は増加
しないため、ビット線電圧のバラツキΔVs〜ΔV7 
 も小さいが、この場合、H″側の電圧降下が大きいた
め、センスアンプ回路を動作させる検出信号電圧V、、
l、(通常100mV)を得るまでに時間がかかり遅延
時間が大となる。なお”H″はアクセスしたビットが高
Vいの場合、L″はアクセスしたビットが低Vthの場
合を示す。
To explain this in more detail in FIGS. 16(a) and (b), as shown in FIG. 16(a), when the ion dose of the high Vth MOS is low, the junction capacitance of the bit line does not increase. , bit line voltage variation ΔVs~ΔV7
is small, but in this case, the voltage drop on the H'' side is large, so the detection signal voltage V, , which operates the sense amplifier circuit is
It takes time to obtain 1, (usually 100 mV), resulting in a large delay time. Note that "H" indicates that the accessed bit is high Vth, and "L" indicates that the accessed bit is low Vth.

また、第16図ら〕に示すように、高VthのMOSの
イオンドーズ量が高い場合、H”側は電圧降下が小さく
て良好となるが、ビット線電圧のバラツキΔV、〜ΔV
IOが大きくなり、充分なV。
Furthermore, as shown in FIG. 16, etc., when the ion dose of the high Vth MOS is high, the voltage drop on the H'' side is small and good, but the bit line voltage variation ΔV, ~ΔV
IO becomes large and V is sufficient.

を得るまでに時間がかかり、結果として遅延時間が大と
なる。
It takes time to obtain this, resulting in a large delay time.

ここで、本実施例1のMROMの効果を第9図、及び第
10図により説明する。なお、第9図においては、チャ
ネル長し、は約1.3μm1チヤネル幅Wは約2.(l
um、ゲート酸化膜厚t、、8は約25nm、イオンド
ープの際にフッ化ホウ素に与えるエネルギーは約80K
eV、基板電位はOVとする。
Here, the effects of the MROM of the first embodiment will be explained with reference to FIGS. 9 and 10. In FIG. 9, the channel length is approximately 1.3 μm, and the channel width W is approximately 2.0 μm. (l
um, gate oxide film thickness t, , 8 is approximately 25 nm, and the energy given to boron fluoride during ion doping is approximately 80 K.
eV, and the substrate potential is OV.

本実施例1のMROMによれば、例えば、第9図に示す
ように、同じイオンドーズ量(例えば、5X1012個
/ ca! )であっても、Vthを従来(破線で示す
)に比べ約1.1 V高くすることができる。
According to the MROM of Example 1, for example, as shown in FIG. 9, even with the same ion dose (for example, 5×1012 ions/ca!), Vth is reduced by about 1 compared to the conventional one (indicated by the broken line). .1 V can be increased.

また、従来の半分以下のイオンドーズ量で、同じV+h
 (例えば、2.5V)を得ることができる。
In addition, the same V+h can be achieved with less than half the ion dose of the conventional one.
(for example, 2.5V).

すなわち、第10図に示すように、ビット線容量の増加
によるビット線電圧のバラツキΔv1〜Δv3 を小さ
くすることができるため、ビット線系の遅延時間を大幅
に短縮することができ、データの読み出しを高速化する
ことができる。
In other words, as shown in FIG. 10, the bit line voltage variations Δv1 to Δv3 due to the increase in bit line capacitance can be reduced, so the delay time of the bit line system can be significantly shortened, and data read can be accelerated.

さらに、本実施例1のMROMによれば、例えば、第9
図に示すように、従来と同じ接合耐圧を保持したまま、
Vいを従来(破線で示す)に比べ約1.IV高(するこ
とができる。また、従来と同じvthであっても、接合
耐圧を従来よりも大幅に向上させることができる。
Furthermore, according to the MROM of the first embodiment, for example, the ninth
As shown in the figure, while maintaining the same junction breakdown voltage as before,
The voltage is about 1. In addition, even if the vth is the same as the conventional one, the junction breakdown voltage can be significantly improved compared to the conventional one.

すなわち、信頼性の高い半導体装置を提供することがで
きる。
That is, a highly reliable semiconductor device can be provided.

〔実施例2〕 第11図は本発明の他の実施例である半導体装置のメモ
リセルを示す半導体チップの要部平面図、第12図は第
11図XI−XI線の断面図、第13図は第11図xn
−xn線の断面図、第14図は第11図x m −x、
 m線の断面図である。
[Embodiment 2] FIG. 11 is a plan view of a main part of a semiconductor chip showing a memory cell of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, FIG. 12 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG. 11, and FIG. The figure is Figure 11xn
-xn line cross-sectional view, Fig. 14 is Fig. 11 x m -x,
It is a sectional view taken along the m-line.

本実施例2の半導体装置は、第11図〜第14図に示す
ように、メモリセルが、記憶を電荷の形で蓄えるキャパ
シタ26と、この電荷の読み出し、及び書き込みを行う
スイッチングMO327とから構成されたダイナミック
形RAM (以下、DRAMという)を備える半導体チ
ップlbである。
In the semiconductor device of the second embodiment, as shown in FIGS. 11 to 14, the memory cell is composed of a capacitor 26 that stores memory in the form of charge, and a switching MO 327 that reads and writes this charge. This semiconductor chip lb includes a dynamic RAM (hereinafter referred to as DRAM).

キャパシタ26は、ポリシリコン等からなるプレート電
極28と、その下方に形成された二酸化ゲイ素等からな
るキャパシタ絶縁膜29と、キャパシタ絶縁膜29の下
方の半導体基板7にn形不純物が導入され形成された拡
散層30とから構成されている。なお、拡散層30はス
イッチングMO327のソース、ドレイン領域を構成す
る。また、フィールド酸化膜16の下方には、寄生MO
8のVthを高く設定するため、p形不純物であるホウ
素等が導入されチャネルストッパ領域31が形成されて
いる。
The capacitor 26 is formed by introducing a plate electrode 28 made of polysilicon or the like, a capacitor insulating film 29 made of silicon dioxide or the like formed below the plate electrode, and an n-type impurity introduced into the semiconductor substrate 7 below the capacitor insulating film 29. It is composed of a diffusion layer 30. Note that the diffusion layer 30 constitutes the source and drain regions of the switching MO 327. Further, below the field oxide film 16, there is a parasitic MO
In order to set the Vth of 8 high, a p-type impurity such as boron is introduced to form a channel stopper region 31.

一方、スイッチングMO327は、ポリシリコン等から
なるゲート電極32と、その下方に形成されたゲート酸
化膜9と、ゲート酸化膜9の下方、ゲート電極32の両
側の半導体基板7に形成されたソース、ドレイン領域で
ある拡散層30.30とから構成されている。拡散層3
0は、n形不純物が導入され形成されており、スイッチ
ングMO327はn M OSとなっている。なお、ゲ
ート電極32は、ワード線3の一部を構成している。ワ
ード線3は、プレート電極28を被覆する絶縁膜33の
上面に形成されており、その上層には絶縁膜14が堆積
されている。絶縁膜14の上面には、ワード線3に対し
て垂直にビット線2が配設されている。
On the other hand, the switching MO 327 includes a gate electrode 32 made of polysilicon or the like, a gate oxide film 9 formed below the gate electrode 32, a source formed on the semiconductor substrate 7 below the gate oxide film 9 and on both sides of the gate electrode 32, It is composed of diffusion layers 30 and 30 which are drain regions. Diffusion layer 3
0 is formed by introducing n-type impurities, and the switching MO 327 is an n MOS. Note that the gate electrode 32 constitutes a part of the word line 3. The word line 3 is formed on the upper surface of an insulating film 33 covering the plate electrode 28, and an insulating film 14 is deposited on the upper layer thereof. A bit line 2 is arranged perpendicularly to the word line 3 on the upper surface of the insulating film 14 .

本実施例2にふいては、キャパシタ26のプレート電極
28と、スイッチングMO327のゲート電極32とに
、スイッチングMO327の拡散層30に導入されたn
形不純物と異なる導電形の不純物であるホウ素等のp形
不純物を導入した。
In the second embodiment, n introduced into the diffusion layer 30 of the switching MO 327 is applied to the plate electrode 28 of the capacitor 26 and the gate electrode 32 of the switching MO 327.
A p-type impurity such as boron, which is an impurity of a conductivity type different from the type impurity, was introduced.

すなわち、プレート電極28とゲート電極32とをp”
形ゲートとした。
That is, the plate electrode 28 and the gate electrode 32 are
It was shaped like a gate.

したがって、フィールド酸化膜16の領域に形成される
寄生MO3のVthをイオンドーズ量を増加させること
なく高く設定することができる。
Therefore, the Vth of the parasitic MO3 formed in the field oxide film 16 region can be set high without increasing the ion dose.

また、スイッチングMO327のVいをイオンドーズ量
を増加させることなく高く設定することができる。
Furthermore, the voltage of the switching MO 327 can be set high without increasing the ion dose.

本実施例2によれば以下の効果を得ることができる。According to the second embodiment, the following effects can be obtained.

(1)スイッチングMO327のVLhをイオンドーズ
量を増加させることなく高く設定することができるため
、ビット線2の接合容量を大幅に低減することができる
。この結果、ビット線2における信号電圧のバラツキが
低減し、図示しないセンスアンプ回路の検出信号電圧が
大きくとれるため高速アクセスが可能となる。
(1) Since the VLh of the switching MO 327 can be set high without increasing the ion dose, the junction capacitance of the bit line 2 can be significantly reduced. As a result, variations in the signal voltage on the bit line 2 are reduced, and the detection signal voltage of the sense amplifier circuit (not shown) can be increased, allowing high-speed access.

(2)フィールド酸化膜16の領域に形成される寄生M
O3のVthをイオンドーズ量を増加させることなく高
く設定することができるため、拡散層30とチャネルス
トッパ領域31との接合部分におけるn“/p接合の接
合耐圧を向上させることができる。この結果、リーク電
流等を防止し、信頼性の高い半導体装置を提供すること
ができる。
(2) Parasitic M formed in the field oxide film 16 region
Since the Vth of O3 can be set high without increasing the ion dose, the junction breakdown voltage of the n''/p junction at the junction between the diffusion layer 30 and the channel stopper region 31 can be improved. , leakage current, etc. can be prevented, and a highly reliable semiconductor device can be provided.

ところで、近年は、キャパシタ絶縁膜29の電界強度を
下げるため、プレート電極28が1/2V c cの電
圧に設定されつつあるが、この場合、寄生MO3のVL
hを従来のOvよりも高く設定する必要があるため、本
実施例2のプレート電極28のp゛形化特に有効となる
Incidentally, in recent years, in order to lower the electric field strength of the capacitor insulating film 29, the plate electrode 28 is being set to a voltage of 1/2 Vcc, but in this case, the VL of the parasitic MO3
Since it is necessary to set h higher than the conventional Ov, it is particularly effective to make the plate electrode 28 of the second embodiment p-shaped.

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、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で種々変更可
能であることはいうまでもない。
As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples, but it should be noted that the present invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Not even.

例えば、前記実施例1においては、高VいのMOSのゲ
ート電極のみをp゛形ゲートとした場合について説明゛
またが、これに限定されるものではなく、例えば、低v
LhのMOSのゲート電極、または周辺回路を構成する
MOSのゲート電極をp形ゲートにしても良い。この場
合、低VthのMOSと周辺回路を構成するMOSとの
チャネル領域にn形不純物をイオン打ち込みし、p°形
ゲートにより約1.1V高くなったVいを約1.1v低
くする。
For example, in the first embodiment, the case where only the gate electrode of the high voltage MOS is a p-type gate is explained. However, the present invention is not limited to this.
The gate electrode of the Lh MOS or the gate electrode of the MOS constituting the peripheral circuit may be a p-type gate. In this case, n-type impurities are ion-implanted into the channel regions of the low Vth MOS and the MOS constituting the peripheral circuit, and the V, which has been increased by about 1.1V due to the p°-type gate, is lowered by about 1.1V.

また、前記実施例1においては、ポリシリコンの上にW
Si2からなるシリサイド層を積層した場合にって説明
したが、これに限定されるものではなく、他のシリサイ
ド層でも良い。
Further, in the first embodiment, W is formed on the polysilicon.
Although the case has been described in which silicide layers made of Si2 are laminated, the present invention is not limited to this, and other silicide layers may be used.

また、前記実施例1においては、ゲート電極がポリシリ
コン層とシリサイド層とからなるポリサイド構造のMO
Sを形成した場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、例えば、サリサイド構造のMOSを形
成しても良い。この場合、ソース、ドレインの浅接合化
による拡散層抵抗の増加を防止することができる。
In addition, in the first embodiment, the gate electrode is a polycide structure MO comprising a polysilicon layer and a silicide layer.
Although the case where S is formed has been described, the present invention is not limited to this, and for example, a salicide structure MOS may be formed. In this case, it is possible to prevent an increase in diffusion layer resistance due to shallow junctions of the source and drain.

また、前記実施例1.2においては、vthを高くする
ためnMO3にpゝ形アゲート使用した場合について説
明したが、MOSがpチャネルMO8の場合には、Vt
hを高くするためにゲートにn゛形ゲートを使用する。
In addition, in the above embodiment 1.2, the case where a p-type agate was used for nMO3 in order to increase vth was explained, but when the MOS is p-channel MO8, Vt
In order to increase h, an n-type gate is used as the gate.

この場合も、イオンドーズ量を増加させることなく、v
thを高く設定することができる。
In this case as well, without increasing the ion dose, v
th can be set high.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるマスクROMSDR
AMのみが半導体チップに形成された半導体装置に適用
した場合について説明したが、これに限定されず種々適
用可能であり、例えば、論理回路と半導体メモリとが同
一半導体チップに形成された複合ゲートアレイ等の他の
半導体装置に適用することもできる。
The above explanation will mainly focus on the mask ROMSDR, which is the field of application that was the background of the invention made by the present inventor.
Although the case where only AM is applied to a semiconductor device formed on a semiconductor chip has been described, it is not limited to this and can be applied in various ways, such as a composite gate array in which a logic circuit and a semiconductor memory are formed on the same semiconductor chip. It can also be applied to other semiconductor devices such as.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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。
Among the inventions disclosed in this application, the effects obtained by typical inventions are briefly described below.

すなわち、半導体メモリの少なくともメモリセルを構成
するMIS形半導体素子のゲート電極に、前記MIS形
半導体素子のソース、ドレイン領域に導入された不純物
と異なる導電形の不純物が導入されていることにより、
ソース、ドレイン領域に導入された不純物とゲート電極
に導入された不純物との導電形が同じ場合に比べ、フラ
ットバンド電圧が高くなるため、その分、チャネルへの
イオンドーズ量を増加させることなくVLhを高くする
ことができる。
That is, by introducing impurities of a conductivity type different from the impurities introduced into the source and drain regions of the MIS type semiconductor element into the gate electrode of the MIS type semiconductor element constituting at least the memory cell of the semiconductor memory,
Compared to the case where the impurities introduced into the source and drain regions and the impurities introduced into the gate electrode have the same conductivity type, the flat band voltage is higher, so VLh can be adjusted without increasing the ion dose to the channel. can be made higher.

したがって、イオンドーズ量の増加に起因するビット線
容量の増大が防止され、高速アクセスが可能となる。
Therefore, an increase in bit line capacitance due to an increase in ion dose is prevented, and high-speed access becomes possible.

また、イオンドーズ量の増加に起因するビット線の接合
耐圧、または拡散層とチャネルス) −/パ領域とのp
n接合耐圧の低下が防止され、信頼性の高い半導体装置
が提供される。
In addition, the junction breakdown voltage of the bit line due to the increase in ion dose, or the p
A highly reliable semiconductor device is provided in which a decrease in n-junction breakdown voltage is prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例である半導体装置のメ・モ
リセルを示す平面図、 第2図〜第4図は、それぞれ第1図の■−■線、■−■
線、rV−rV線の断面図、 第5図は、この半導体装置のメモリセル回路系を示す回
路図、 第6図は、この半導体装置の全体構成図、第7図(a)
〜(e)は、周辺回路領域、及び第1図■−n線断面に
おける半導体装置の製造工程を示す半導体基板の要部断
面図、 第8図(a)〜0)は、周辺回路領域、及び第1図■−
■線断面における半導体装置の製造工程を示す半導体基
板の要部断面図、 第9図は、イオン打ち込み量とVい、及びビット線接合
耐圧との関係を示すグラフ図、第10図は、ビット線電
圧とデータ読み出し時間との関係を示すグラフ図、 第11図は、本発明の他の実施例である半導体装置のメ
モリセルを示す半導体チップの要部平面図、 第12図〜第14図は、それぞれ第11図のXr−xr
a、xn−xUm%xm−xm線の断面図、 ゛第15図(a)、 (b)は、従来のVいの設定方法
を示す半導体基板の断面図、 第16図(a)、(b)は、従来のビット線電圧とデー
タ読み出し時間との関係を示すグラフ図である。 la、lb・・・半導体チップ、2・・・ビット線、3
・・・ワー、ド線、4・・・MOS、4a・・・高vt
hのMO814b・・・低V t h (D M O3
,5・・・ダミーワード線、6・・・グミ−MO817
・・・半導体基板、8,30・・・拡散層(ソース、ド
レイン領域)、9・・・ゲート酸化膜、10a・・・高
VLhのMOSのゲート電極、10b・・・低V th
 (D M OS (Dゲート電極、11・・・ポリシ
リコン層、12・・・シリサイド層、13・・・スペー
サ、14.33・・・絶縁膜、15・・・コンタクトホ
ール、16・・・フィールド酸化膜、17a〜1’7c
・・・熱酸化膜、18a−18C゛・・・窒化シリコン
膜、19a〜19g・・・ホトレジスト、20・・ln
ウェル、21 ・・・pMOS、22 ・・−nMO5
,23゜24・・・ゲート電極、25・・・拡散層、2
6・・・キャパシタ、27・・・スイッチングMO51
28・・・プレート電極、29・・・キャパシタ絶縁膜
、31・・・チャネルストッパ領域、32・・・ゲート
電極、A・・・メモリマット、B、C・・・周辺回路領
域、D・・・メモリセル回路系、E・・・チャネル領域
、F・・・9MO8形成領域、H・・・高V t h 
M OS形成領域、40・・・ホトレジスト、41・・
・従来の高VLhnMO8Sx・・・従来の高Vthn
MO3の形成領域、Δv1〜ΔV+O・・・信号電圧の
バラツキ、vs、、、、・・・検出信号電圧。 8 按取層(ソース・ドレインづシへ)第 図 第 図 第 図 ROMIFFZ析BF; イ、t ンnbt<xto%
mz>第10図 第16!J 第14図 1h 第15図 (b)
FIG. 1 is a plan view showing a memory cell of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIGS.
5 is a circuit diagram showing the memory cell circuit system of this semiconductor device. FIG. 6 is an overall configuration diagram of this semiconductor device. FIG. 7(a)
~(e) is a sectional view of the main part of the semiconductor substrate showing the peripheral circuit area and the manufacturing process of the semiconductor device taken along the line ■-n line in FIG. 1. FIG. 8(a)~0) is the peripheral circuit area, and Figure 1■-
■A cross-sectional view of the main parts of a semiconductor substrate showing the manufacturing process of a semiconductor device in a line cross section, Figure 9 is a graph showing the relationship between the ion implantation amount, V, and bit line junction breakdown voltage, Figure 10 is a 11 is a graph diagram showing the relationship between line voltage and data read time; FIG. 11 is a plan view of a main part of a semiconductor chip showing a memory cell of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention; FIGS. 12 to 14 are respectively Xr-xr in FIG.
a, xn-xUm% xm-xm line cross-sectional view, Figures 15 (a) and (b) are cross-sectional views of a semiconductor substrate showing the conventional method of setting V, Figure 16 (a), ( b) is a graph diagram showing the relationship between the conventional bit line voltage and data read time. la, lb...semiconductor chip, 2...bit line, 3
...War, Do line, 4...MOS, 4a...High VT
h MO814b...low V th (D M O3
,5...Dummy word line,6...Gummy-MO817
... Semiconductor substrate, 8, 30... Diffusion layer (source, drain region), 9... Gate oxide film, 10a... Gate electrode of high VLh MOS, 10b... Low V th
(DMOS (D gate electrode, 11... polysilicon layer, 12... silicide layer, 13... spacer, 14.33... insulating film, 15... contact hole, 16... Field oxide film, 17a-1'7c
...Thermal oxide film, 18a-18C''...Silicon nitride film, 19a-19g...Photoresist, 20...ln
Well, 21...pMOS, 22...-nMO5
, 23° 24... Gate electrode, 25... Diffusion layer, 2
6... Capacitor, 27... Switching MO51
28... Plate electrode, 29... Capacitor insulating film, 31... Channel stopper region, 32... Gate electrode, A... Memory mat, B, C... Peripheral circuit area, D...・Memory cell circuit system, E...channel region, F...9MO8 formation region, H...high V th
MOS formation region, 40... photoresist, 41...
・Conventional high VLhnMO8Sx...Conventional high Vthn
Formation region of MO3, Δv1 to ΔV+O...Variation in signal voltage, vs,...Detection signal voltage. 8 Layout layer (to source/drain) Figure Figure Figure Figure ROMIFFZ analysis BF;
mz>Figure 10, Figure 16! J Figure 14 1h Figure 15 (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体メモリの少なくともメモリセルを構成するM
IS形半導体素子のゲート電極に、前記MIS形半導体
素子のソース、ドレイン領域に導入された不純物と異な
る導電形の不純物が導入されていることを特徴とする半
導体装置。 2、前記半導体メモリがマスクROMであり、前記メモ
リセルを構成するMIS形半導体素子がしきい値電圧の
高低によって記憶を行うMOSトランジスタであり、前
記ゲート電極がメモリセルの高しきい値電圧のMOSに
形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体
装置。 3、メモリセルがキャパシタとスイッチングMOSトラ
ンジスタとによって構成されるダイナミック形RAMを
備える半導体装置であって、前記キャパシタのプレート
電極、またはスイッチングMOSトランジスタのゲート
電極の少なくとも一方に、前記スイッチングMOSトラ
ンジスタのソース、ドレイン領域に導入された不純物と
異なる導電形の不純物が導入されていることを特徴とす
る半導体装置。
[Claims] 1. M constituting at least a memory cell of a semiconductor memory
1. A semiconductor device, wherein an impurity of a conductivity type different from that introduced into the source and drain regions of the MIS type semiconductor element is introduced into the gate electrode of the IS type semiconductor element. 2. The semiconductor memory is a mask ROM, the MIS type semiconductor element constituting the memory cell is a MOS transistor that performs storage depending on the level of the threshold voltage, and the gate electrode is connected to the high threshold voltage of the memory cell. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed as a MOS. 3. A semiconductor device comprising a dynamic RAM whose memory cells include a capacitor and a switching MOS transistor, wherein the source of the switching MOS transistor is connected to at least one of the plate electrode of the capacitor or the gate electrode of the switching MOS transistor. A semiconductor device characterized in that an impurity of a conductivity type different from the impurity introduced into the drain region is introduced.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6734479B1 (en) 1998-12-01 2004-05-11 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device and the method of producing the same
US6900492B2 (en) * 2001-07-11 2005-05-31 Hitachi, Ltd. Integrated circuit device with P-type gate memory cell having pedestal contact plug and peripheral circuit

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