JPH0318350B2 - - Google Patents

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JPH0318350B2
JPH0318350B2 JP12690180A JP12690180A JPH0318350B2 JP H0318350 B2 JPH0318350 B2 JP H0318350B2 JP 12690180 A JP12690180 A JP 12690180A JP 12690180 A JP12690180 A JP 12690180A JP H0318350 B2 JPH0318350 B2 JP H0318350B2
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JP
Japan
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conductivity type
layer
memory device
semiconductor memory
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JP12690180A
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Osamu Hataishi
Kazuo Tanaka
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体記憶装置に関する。詳しくは、
ダイオードマトリツクス回路よりなるダイオード
破壊形半導体記憶装置を構成するメモリセルの改
良に関する。更に詳しくは、ダイオード破壊形半
導体記憶装置の各記憶(メモリ)セルへの書き込
み方式が簡略化されており、集積度が向上してい
る半導体記憶装置に関する。
半導体記憶装置が、一般に、MIS形、ダイオー
ドマトリツクスアレー形、アモルフアス半導体形
に大別されることは周知である。そのうち、ダイ
オードマトリツクスアレー形は、更に、固定マス
ク形、フユーズ切断形、ダイオード破壊形に細分
されるが、ダイオードマトリツクスアレー形はい
ずれも書込まれた情報の消去が不可能である。
たヾ、情報の書き込み方式は、固定マスク形にあ
つては半導体記憶装置の製造工程において使用す
るマスクのパターンにより固定するに反し、フユ
ーズ切断形、ダイオード破壊形にあつては、半導
体記憶装置の製造工程中又は完成後に、所望の記
憶(メモリ)セルに選択的に大電流を流してフユ
ーズを熔断し、又は、接合ダイオードを破壊して
これをなす点が異なる。従来技術におけるダイオ
ード破壊形半導体記憶装置の記憶(メモリ)セル
の断面図を第1図に示す。図において、1はP形
半導体基板であり、2はN+の導電形を有する埋
め込み層でありダイオードマトリツクスアレーの
行又は列の一部をなす。3は第1のPN接合であ
り、4は第2のPN接合であり、5は絶縁層であ
り、6は他方の電極でありダイオードマトリツク
スアレーの列又は行の一部をなす。情報の書き込
みにあたつては、整流性導通を必要とするマトリ
ツクス交点に電極6から埋め込み層2に向つて大
電流を流し、第2のPN接合4を破壊して第1の
PN接合3のみを有する記憶(メモリ)セルを構
成する。一方、導通を必要としないマトリツクス
交点には第1のPN接合3と第2のPN接合4と
を存置して絶縁性を保持する。フユーズ切断形に
あつては、情報の書込みを要するマトリツクス交
点に大電流を流してかかる交点に挿入されたフユ
ーズを熔断する点が異なる。
以上に述べたとおり、ダイオードマトリツクス
アレー形の半導体記憶装置は、固定マスク形にあ
つては特定の用途に対し専用のマスクを必要と
し、その製作のために少なからざる時間と費用と
を必要とする欠点を有し、フユーズ切断形、ダイ
オード破壊形にあつては大量流容量を有するドラ
イバー回路を必要とし半導体記憶装置の少なから
ざる面積をこのドライバー回路のために占有さ
れ、集積度が低下する欠点を有する。
本発明の目的は、ダイオードマトリツクスアレ
ー形の半導体記憶装置におけるこれらの欠点を解
決することにあり、情報の書き込みレーザ、電子
ビーム、イオンビーム等エネルギー線を特定の領
域に照射することによつて可能となる如き構造の
記憶(メモリ)セルを提供することを要旨とし、
固定マスク形にあつては専用のマスクを不要とし
て半導体記憶装置製作の時間の短縮及び費用の減
少を可能とし、ダイオード破壊形にあつてはドラ
イバー回路を不要とし集積度の向上を可能にする
ことを特有の効果とする。
以下、図面を参照しつヽ、本発明に係る一実施
例につき、その製造工程を追つてその構造を説明
し、本発明の構成と特有の効果とを更に明らかに
する。一例として、P形のシリコン(Si)基板1
1上にN形の埋込み層がマトリツクスの行又は列
として形成されており、その上層に夫々相互に絶
縁された記憶(メモリ)セルとしてP−N−P形
の三重層が形成されており、更にその上にマトリ
ツクスの列又は行をなす他方の電極が配設されて
おり、電通を必要とするマトリツクス交点に存在
する記憶(メモリ)セルには上記のP−N−P形
の三重拡散層のN形領域を含む領域にレーザ、電
子ビーム、イオンビーム等のエネルギー線が選択
的に照射されたこの領域がP形に転換され、この
記憶(メモリ)セルが選択的に整流性導通を与え
られる構造の複数の記憶(メモリ)セルを含むダ
イオード破壊形半導体記憶装置を挙げる。
第2図参照 第1の工程は、P形シリコン(Si)基板上に形
成された酸化膜等13をマスクとしてマトリツク
スの行又は列をなす領域にN+層12を選択的に
拡散して埋め込み層を形成する工程である。この
埋め込み層12は所望の方向に延在して、特定の
行又は列に属するすべての記憶(メモリ)セルの
一方の電極を構成することは云うまでもない。こ
の工程完成後のウエーハ断面図を単一の記憶(メ
モリ)セル領域について第2図に示す。図におい
て、11がP形基板であり、12が埋め込み層を
構成するN+形層であり、13がマスクとして使
用された酸化膜であり、13′がN+層内に新たに
成長した酸化膜である。
第3図参照 第2の工程は、酸化膜13,13′を除去し、
ウエーハ全面にN形のシリコン(Si)単結晶層1
4をエピタキシヤル成長する工程である。この工
程完了後の第2図に対応する領域におけるウエー
ハ断面図を第3図に示す。図において、14がこ
の工程で形成されたN形のシリコン(Si)単結晶
層であり、15は新たに形成された酸化膜であ
る。このN形のシリコン(Si)単結晶層14に次
工程においてP−N−P形の三重拡散層が形成さ
れるのであるから、N形でなくP形のシリコン
(Si)単結晶層を成長させてもさしつかえないの
であるが、同一チツプ上の他の領域にデコーダ回
路等通常のトランジスタを形成する必要があるの
で、その通常のトランジスタとの共存を容易にす
るためにN形のシリコン(Si)単結晶層としてあ
る。
第4図参照 第3の工程は、上記のN形のシリコン(Si)単
結晶層14に、下層から上層に向つてP−N−P
形の三重拡散層を形成する工程である。かかる三
重拡散層はN形シリコン(Si)単結晶層14の表
面から選択的にアクセプタ不純物例えば硼素(B)並
びにドナー不純物例えば燐(P)を拡散導入して
形成する。この工程完了後の第2,3図に対応す
る領域におけるウエーハ断面図を第4図に示す。
図において、16,17,18はこの工程におい
て形成されたP形、N形、P形拡散層であり、1
9は新たに形成されたシリコン(Si)酸化膜であ
る。かかる構造において三重拡散最下層のP形領
域16とN+形埋込層12との間に、N形シリコ
(Si)単結晶層14が残されてもよい。
第5図参照 第4の工程は、外側のP形拡散層16を囲む領
域14(図においてN形のまま残留している領
域)を溝状に除去し、その溝状開口(図示せず)
の表面に酸化膜等絶縁層20を形成した後、所望
によつては絶縁層で囲まれた溝状開内(図示せ
ず)を多結晶シリコン(Si)等の充填材21で閉
塞し、三重拡散層よりなる夫々の記憶(メモリ)
セルを絶縁する工程である。この溝は選択エツチ
ングにより形成され、絶縁層は熱酸化あるいは化
学気相成長法により形成することができる。この
工程完了後の第2,3,4図に対応する領域にお
けるウエーハ断面図を第5図に示す。図におい
て、20が夫々の記憶(メモリ)セルを絶縁する
ための二酸化シリコン(SiO2)等からなる絶縁
層であり、21が同一目的のための溝状開口又は
それを充填した多結晶シリコン(Si)領域であ
る。かかる多結晶シリコン(Si)も化学気相成長
法により形成することができる。尚、同一構造の
記憶(メモリ)セルが前後左右に配列されている
ことは云うまでもない。又、第1図に示す如き二
重拡散層であれば基板1と同一の導電形の拡散層
でアイソレーシヨンを形成しうるが、本発明にあ
つては第4,5図に示す如く三重拡散層であるの
で、基板11と同一の導電形の拡散層でアイソレ
ーシヨンを形成することは不可能で、上記のとお
り溝状開口21を設けて夫々の記憶(メモリ)セ
ルを絶縁せざるを得ない。
第6図参照 第5の工程は、内側のP形拡散層18領域上の
酸化膜19の一部に開口を形成し、ここに他方の
オーミツク電極を形成する工程である。この工程
完了後の第2,3,4,5図に対応する領域にお
けるウエーハ断面図を第6図に示す。図におい
て、22がこの工程で形成された他方の電極であ
り、埋め込み層12と直角に交叉する方向に延在
して特定の列又は行に属するすべてのメモリセル
の他方の電極を構成する。電極22は内側のP形
拡散層18領域とオーミツクにコンタクトされ
る。
以上の説明にあつては、本発明の要旨である記
憶(メモリ)セルの形成工程のみについて述べて
あるが、ダイオードマトリツクスアレー形半導体
記憶装置に当然必要な読み出し用のドライバー回
路、マルチプレクサー回路、出力回路等も併行的
に形成されることは云うまでもない。
次に情報の書込み動作を説明する。第6図に示
すとおり、夫々の記憶(メモリ)セルは二つの電
極12,22の間にN−P−N−P接合が存在す
るので、いずれの方向に対しても導通はない。そ
こで、情報の書込みすなわち整流性導通を必要と
するマトリツクス交点に存在する記憶(メモリ)
セルに対しては、三重拡散層16,17,18の
中間のN形層17領域を含む領域上に選択的にレ
ーザ、電子ビーム、イオンビーム等のエネルギー
線を照射して、加熱し、この領域17のN形不純
物と領域16及び18のP形不純物とを再分布さ
せ、絶対量で勝るP形不純物によつて領域17の
表面及び領域16,18を等質のP形層に転換す
る。その結果、一方の電極を構成するN+形埋め
込み層12と他方の電極22とオーミツクに接続
しているP形層16,17,18との間に唯1個
のP−N接合16,12が残ることになり、電極
22からN+形埋め込み層12に向つて整流性導
通を有する記憶(メモリ)セルとなり、情報の書
き込みがなされる。
以上に説明せるとおり、情報の書き込みはエネ
ルギー線の選択的照射によつてなされるので、固
定マスク形にあつては、情報の書き込みのための
専用のマスクを製作する必要がなく、半導体記憶
装置製作の時間の短縮及び費用の減少が可能とな
り、P−ROMを含むダイオード破壊形にあつて
は、情報の書き込みのためのドライバー回路の必
要がなく、集積度を向上することができる。もつ
とも、第1図と第6図とを比較すれば明らかなよ
うに本発明に係る記憶(メモリ)セルの占有面積
が多少大きくなる傾向は否めないが、エネルギー
線照射によつて消滅させられるN形層17の幅は
僅少であるから、この点は欠点として取り上げる
には及ばない。
以上説明せるとおり、本発明によれば、固定マ
スク形、ダイオード破壊形を問わず、ダイオード
マトリツクスアレー形の半導体記憶装置におい
て、情報の書き込みがエネルギー線の選択的照射
によつて可能であるから、かかる情報の書き込み
方式が簡略化されており、固定マスク形において
はマスクが不要であり、ダイオード破壊形にあつ
ては集積度の向上した半導体記憶装置を提供する
ことができる。
上記の説明にあつてはP形のシリコン(Si)基
板を用いて半導体記憶装置を製作する例を挙げて
あるが、これが一例であり、P形の基板に限るこ
とはなく、又、シリコン(Si)以外の半導体をも
つて製作することが可能なことは云うまでもな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術におけるダイオード破壊形半
導体記憶装置の記憶(メモリ)セルの断面図であ
る。第2,3,4,5,6図は、夫々、本発明に
係るダイオード破壊形半導体記憶装置の製造方法
の第1の工程、第2の工程、第3の工程、第4の
工程、第5の工程完了後の記憶(メモリ)セル領
域のウエーハ断面図である。 11……基板、12……埋め込み層、16……
外側のP形拡散層、17……N形拡散層、18…
…内側のP形拡散層、19,20……絶縁層、2
1……各記憶(メモリ)セル間絶縁、22……電
極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電形半導体基板上に形成されたダイオー
    ドマトリツクス回路よりなるダイオード破壊形半
    導体記憶装置において、 記憶セルは前記一導電型半導体基板11上に形
    成された反対導電形埋込み層12と、 前記埋込層12上にあつて前記基板11上の半
    導体層に形成された第1の一導電形領域16と、 前記一導電形領域16内に形成された反対導電
    形領域17と、 前記反対導電形領域17内に形成された第2の
    一導電形領域18とを有し、 前記記憶セルを構成する前記第1の一導電形領
    域16は、埋め込み絶縁層20をもつて囲まれて
    素子分離されてなり、 前記反対導電形領域17に照射されるエネルギ
    ー線により情報の書込みがなされる ことを特徴とする半導体記憶装置。
JP12690180A 1980-09-12 1980-09-12 Semiconductor memory Granted JPS5750467A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5593254A (en) * 1979-01-05 1980-07-15 Univ Leland Stanford Junior Readdonly memory and method of programming same

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