JPH03187262A - Mask rom and manufacture thereof - Google Patents

Mask rom and manufacture thereof

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JPH03187262A
JPH03187262A JP1326055A JP32605589A JPH03187262A JP H03187262 A JPH03187262 A JP H03187262A JP 1326055 A JP1326055 A JP 1326055A JP 32605589 A JP32605589 A JP 32605589A JP H03187262 A JPH03187262 A JP H03187262A
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single crystal
crystal semiconductor
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region
mask rom
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Ikuo Yoshihara
郁夫 吉原
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Abstract

PURPOSE:To shorten the time taken from writing of information to completion of a mask ROM by providing an island region of a thin film of single crystal semiconductor island region with a MOS transistor on one side and by introducing impurity from the other side to write information. CONSTITUTION:A plurality of gate electrodes 5 are formed in parallel via an insulating film 8 on one main face of a single crystal semiconductor island region 3 consisting of a thin film, and source-drain regions 6a-6g are formed in the single crystal semiconductor island region 3. Impurity is introduced selectively into the channel-forming region of a MOS transistor according to information from the other side of the island region 3, thereby creating enhancement type transistors Q2, Q4, Q7, Q8, T2, and T3 and depletion type MOS transistors Q1, Q3, Q5, Q6, T1, and T4. This introduction of impurity requires no ion implantation for example at high energy because the single crystal semiconductor island region 3 is a thin film. This design can shorten the time taken from writing of information to completion of a mask ROM.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、So+(シリコン・オン・インシュレーター
)技術を採用したマスクROM及びその製造方法に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a mask ROM employing So+ (silicon on insulator) technology and a method for manufacturing the same.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、直列接続されたMOSトランジスタによりメ
モリセルが構成されるマスクROM及びその製造方法に
おいて、支持体上に研磨等によって形成される薄膜の単
結晶半導体島状領域の一方の面に上記MO3トランジス
タを設け、上記単結晶半導体島状領域の他方の面側から
不純物を導メして情報を書き込むことにより、情報の書
き込めの精度を向上させるとともに情報を書き込んで力
らマスクROMの完成に至るまでの時間(TAT:Lu
rn  around  time)の短縮化を図るも
のである。
The present invention provides a mask ROM in which a memory cell is formed by MOS transistors connected in series, and a method for manufacturing the same, in which the MO3 By providing a transistor and writing information by introducing impurities from the other side of the single crystal semiconductor island region, the accuracy of writing information is improved, and the information is written to easily complete the mask ROM. Time until (TAT: Lu
This aims to shorten the rn around time.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

マスクROMでは、その製造工程において情報が書き込
まれ、そのメモリセルは通常MO3FETにより構成さ
れる。このマスクROMの一種として、直列接続された
複数のMOSFET列により構成されるNAND型マス
クROMが知られている。このNAND型マスクROM
は大集積化に伴う大容量化に対応可能なROMとして注
目されている。
Information is written in the mask ROM during its manufacturing process, and its memory cells are usually configured with MO3FETs. As a type of mask ROM, a NAND type mask ROM is known, which is composed of a plurality of series-connected MOSFET arrays. This NAND type mask ROM
is attracting attention as a ROM that can accommodate larger capacities due to larger integration.

このNAND型マスクROMでは、通常、イオン注入で
上記MO3FETの閾it圧を制御することにより情報
の書き込みが行われる。しかしながら、従来(7)NA
ND型マスクROMは、MOSFETのゲート絶縁膜の
形成前後の工程で情報を書き込むため、情報を書き込ん
でからマスクROMの完成までにかかる時間(TAT)
が長いという問題があった。
In this NAND type mask ROM, information is normally written by controlling the threshold IT pressure of the MO3FET by ion implantation. However, conventionally (7) NA
Since information is written to ND type mask ROM in the process before and after forming the MOSFET gate insulating film, the time required from writing information to completing the mask ROM (TAT)
The problem was that it was long.

この改善策として、例えば特開昭60−37767号公
報に記載される技術等が知られている。
As a countermeasure for this improvement, the technique described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-37767 is known.

この技術によれば、薄膜のメンプラン上にMOSFET
を形成した後、情報に応じて上記メンプランの裏面より
このMOSFETのチャンネル形成領域に不純物を導入
して情報の書き込みを行うことにより、TATの短縮化
が図られる。
According to this technology, a MOSFET is placed on a thin film membrane.
After forming the MOSFET, impurities are introduced into the channel formation region of the MOSFET from the back surface of the membrane plan according to the information to write information, thereby shortening the TAT.

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

半導体装置の高集積化が進むにつれて、マスクROMに
おいても情報を高精度に書き込む技術が要求される。と
ころが、上述のようにMOSFETが形成されたメンプ
ランの裏面よりイオン注入を行う技術においては、メン
プランを通してイオン注入をする必要があるためにメン
プランへのイオン注入で必要とされるエネルギーが高く
なる。
As semiconductor devices become more highly integrated, techniques for writing information with high precision are required also in mask ROMs. However, in the technique described above in which ions are implanted from the back side of the membrane plan where the MOSFET is formed, the energy required for ion implantation into the membrane plan is high because it is necessary to implant ions through the membrane plan. Become.

その結果、イオン注入の精度が悪くなり、闇値電圧にば
らつきが生じるため、高精度化に対応ができないという
問題がある。
As a result, the precision of ion implantation deteriorates and the dark value voltage varies, so there is a problem that higher precision cannot be achieved.

そこで、本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案され
たものであって、情報の書き込みの精度を向上させると
ともにTATが短縮化されるマスクROM及びその製造
方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the conventional situation, and an object of the present invention is to provide a mask ROM that improves the accuracy of information writing and shortens TAT, and a method for manufacturing the same. .

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

本発明のマスクROM及びその製造方法は、上述の目的
を達成するために提案されたものである。
A mask ROM and a manufacturing method thereof according to the present invention have been proposed to achieve the above-mentioned objects.

即ち、本発明は支持体上に複数の薄膜からなる単結晶半
導体島状領域が形成され、該単結晶半導体島状領域の上
記支持体側の面に直列接続されるMOSトランジスタの
ゲート電極が形成され、上記単結晶半導体島状領域の他
方の面から不純物を上記単結晶半導体島状領域に選択的
に導入して情報の書き込みを1テうことを特徴とする。
That is, in the present invention, a single crystal semiconductor island region made of a plurality of thin films is formed on a support, and a gate electrode of a MOS transistor connected in series is formed on the surface of the single crystal semiconductor island region on the side of the support. The method is characterized in that information is written by selectively introducing impurities into the single crystal semiconductor island region from the other surface of the single crystal semiconductor island region.

また、本発明は単結晶半導体基体の一方の主面に溝を形
成して、その溝内に研磨ストッパーを形成する工程と、
上記一方の主面に絶縁膜を介して複数のゲート電極を並
列に形成するとともにソース・ドレイン領域を上記単結
晶半導体基体に形成して直列接続されるMOSトランジ
スタを得る工程と、上記一方の主面側に支持体を貼り合
わせる工程と、上記単結晶半導体基体の他方の面から該
単結晶半導体基体を研磨して、上記研磨ストッパーが現
れるまで該単結晶半導体基体を薄膜化する工程と、上記
他方の面側から不純物を上記ソース・ドレイン領域の間
に選択的に導入して情報を書き込む工程とを具備するこ
とを特徴とする。
The present invention also includes a step of forming a groove in one main surface of a single crystal semiconductor substrate and forming a polishing stopper in the groove;
forming a plurality of gate electrodes in parallel on the one main surface via an insulating film and forming source/drain regions on the single crystal semiconductor substrate to obtain MOS transistors connected in series; a step of bonding a support to the surface side; a step of polishing the single crystal semiconductor substrate from the other side of the single crystal semiconductor substrate to reduce the thickness of the single crystal semiconductor substrate until the polishing stopper appears; The method is characterized by comprising a step of selectively introducing impurities between the source and drain regions from the other surface side to write information.

〔作用〕[Effect]

本発明では、薄膜からなる単結晶半導体島状領域の一方
の主面に絶縁膜を介して複数のゲート電極が並列に形成
され、上記単結晶半導体島状領域にソース・ドレイン領
域が形成される。この直列接続されたMO5!−ランジ
スタが設けられた上記一方の主面を支持体に貼り合わせ
た構造とされる。
In the present invention, a plurality of gate electrodes are formed in parallel on one main surface of a single crystal semiconductor island region made of a thin film with an insulating film interposed therebetween, and source/drain regions are formed in the single crystal semiconductor island region. . This series connected MO5! - The structure is such that the one main surface provided with the transistor is bonded to a support.

そして、上記単結晶半導体島状領域の他方の面側より、
情報に応じて選択的に上記MO3トランジスタのチャン
ネル形成領域に不純物が導入されて、エンハンスメント
型とデイブリーシラン型のMOSトランジスタが得られ
る。この不純物の導入において、上記単結晶半導体島状
領域が薄膜であり、例えば高エネルギーでイオン注入す
る必要はない。
Then, from the other surface side of the single crystal semiconductor island region,
Impurities are selectively introduced into the channel forming region of the MO3 transistor according to the information, thereby obtaining enhancement type and daily silane type MOS transistors. In introducing this impurity, since the single crystal semiconductor island region is a thin film, it is not necessary to perform ion implantation with high energy, for example.

従って、情報を高精度に書き込むことが可能である。Therefore, it is possible to write information with high precision.

また、本発明のマスクROMの製造方法では、単結晶半
導体基体の一方の主面には、研磨ストッパーが埋め込ま
れた溝が形成される。この一方の主面側を支持体に貼り
合わせた後、上記単結晶半導体基体の他方の面から上記
研磨ストッパーが現れるまで研磨する。上記研磨ストッ
パーがあるので、研磨の終点検出が容易であり、上記単
結晶半導体基体は所要の膜厚までI膜化される。また、
支持体が貼り合わせられる面は、上記単結晶半導体基体
のゲート電極が形成される側であるため、研磨によって
単結晶半導体基体が確実に薄膜化される。続いて、情報
に応じて、上記単結晶半導体基体の他方の面側から上記
MO3トランジスタのチャンネル形成領域に不純物を導
入して情報の書き込みを行う、この時、不純物は薄膜化
された単結晶半導体基体中に導入されるので、イオン注
入に必要とされるエネルギーが小さくて良い、従って、
イオン注入の精度が向上する。また、予め上述のように
既にMOSトランジスタが形成された後で情報の書き込
みを行うために、TATの短縮化が図られる。
Furthermore, in the mask ROM manufacturing method of the present invention, a groove in which a polishing stopper is embedded is formed in one main surface of the single crystal semiconductor substrate. After bonding this one main surface side to a support, the single crystal semiconductor substrate is polished until the polishing stopper appears from the other surface. Since the polishing stopper is provided, it is easy to detect the end point of polishing, and the single crystal semiconductor substrate is formed into an I film to a required thickness. Also,
Since the surface to which the support is bonded is the side on which the gate electrode of the single-crystal semiconductor substrate is formed, the single-crystal semiconductor substrate is reliably made into a thin film by polishing. Next, in accordance with the information, impurities are introduced into the channel forming region of the MO3 transistor from the other side of the single crystal semiconductor substrate to write information. At this time, the impurities are inserted into the thinned single crystal semiconductor substrate. Since the ions are introduced into the substrate, the energy required for ion implantation is small; therefore,
The accuracy of ion implantation is improved. Further, since the information is written after the MOS transistors have been formed in advance as described above, the TAT can be shortened.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1の実施例 本実施例はNAND型マスクROMの例であり、単結晶
半導体基体の下部に支持体としてのシリコン基台lが貼
り合わせられ、メモリセルのMOSトランジスタのゲー
ト電極がそのシリコン基台lと単結晶半導体基体の間に
位置する構造を有し、情報の書き込みが支持体側の反対
側の面から行われるマスクROMの例である。
First Embodiment This embodiment is an example of a NAND type mask ROM, in which a silicon base l as a support is bonded to the bottom of a single crystal semiconductor base, and the gate electrode of a MOS transistor of a memory cell is attached to the silicon base. This is an example of a mask ROM having a structure located between a base 1 and a single crystal semiconductor substrate, and in which information is written from the surface opposite to the support.

先ず、本実施例のマスクROMの構造について第1図乃
至第3図を参照しながら説明する。
First, the structure of the mask ROM of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 1 to 3.

支持体としてのシリコン基台l上には、平坦化膜91層
間絶縁膜8を介して直列接続されるMOSトランジスタ
が形成される単結晶半導体基体がある。この単結晶半導
体基体は後述するようにシリコン基板を研磨して形成さ
れ、選択的に酸化された素子用jll SI域2と、そ
の素子用III 8N域2に囲まれた島状領域3からな
っている。この島状領域3の下部にゲート酸化膜4を介
して複数のゲート電極5が並列に形成される。このゲー
ト電極5は所定間隔で互いに略平行にY方向に延在され
たワード線WL、〜WL、及びこれらのワード線WL1
〜W L aと略平行に設けられる選択線SL、〜SL
、として機能する。隣接するゲート電極5間の島状領域
3にはソース・ドレイン領域として機能するn0型の不
純物領域68〜6gが形成される。この不純物領域6a
〜6gは上記ゲート電極5と直交してX方向に並べられ
ている。その結果、nMOsトランジスタQl〜Q4及
びT + 〜T tで1つの直列接続MOSFET列が
形成され、nMOSトランジスタQ、〜Q―及びT、〜
T4で他の1つの直列接続MOSFET列が形成される
On a silicon base l serving as a support, there is a single crystal semiconductor substrate on which MOS transistors connected in series via a flattening film 91 and an interlayer insulating film 8 are formed. This single-crystal semiconductor substrate is formed by polishing a silicon substrate as described later, and consists of a selectively oxidized Jll SI region 2 for an element and an island region 3 surrounded by a III 8N region 2 for the element. ing. A plurality of gate electrodes 5 are formed in parallel under this island region 3 with a gate oxide film 4 interposed therebetween. This gate electrode 5 connects word lines WL, ~WL, which extend substantially parallel to each other in the Y direction at predetermined intervals, and these word lines WL1.
~WLa Selection line SL provided approximately parallel to a, ~SL
, functions as. In the island region 3 between adjacent gate electrodes 5, n0 type impurity regions 68 to 6g functioning as source/drain regions are formed. This impurity region 6a
6g are arranged in the X direction perpendicular to the gate electrode 5. As a result, one series-connected MOSFET string is formed by nMOS transistors Ql~Q4 and T + ~Tt, and nMOS transistors Q, ~Q- and T, ~
Another series-connected MOSFET string is formed at T4.

上記不純物領域6aには接地電圧が供給され、不純物領
域6gではコンタクト部lOを介して後述される配線層
7と接続される。また、上記島状領域3のチャンネル形
成領域には選択的に例えばリン等のn″″型の不純物が
導入されている。この不純物が導入されたチャンネルを
有するnMOsトランジスタQ、、Qコ、Qs 、Qh
 、T+ 、Taはデイブリーシラン型(ノーマリ−オ
ン型)となり、ソース・ドレイン領域間に不純物が導入
されずp型の単結晶シリコン層のままであるnMOsM
OSトランジスタQg4.Q、、Qs 、Ta 、T、
はエンハンスメント型(ノーマリ−オフ型)となる、特
に、本実施例では、その島状領域3への不純物のイオン
注入が単結晶半導体基体のゲート電極5が形成される側
の反対側である表面側から行われる。従って、イオン注
入のエネルギーを小さくすることができ、情報の書き込
みの精度を高めることができる。また、そのイオン注入
は、配線層7の形成後に行われる。従って、TATを大
幅に短縮できる。
A ground voltage is supplied to the impurity region 6a, and the impurity region 6g is connected to a wiring layer 7 to be described later through a contact portion IO. Further, an n'''' type impurity such as phosphorus is selectively introduced into the channel forming region of the island region 3. nMOS transistors Q, , Qco, Qs, Qh with channels introduced with this impurity
, T+, and Ta are of the daily silane type (normally-on type), and no impurities are introduced between the source and drain regions and the nMOSM remains a p-type single crystal silicon layer.
OS transistor Qg4. Q,,Qs,Ta,T,
is an enhancement type (normally-off type). In particular, in this embodiment, impurity ions are implanted into the island region 3 at the surface of the single crystal semiconductor substrate opposite to the side where the gate electrode 5 is formed. It is done from the side. Therefore, the energy of ion implantation can be reduced, and the accuracy of information writing can be improved. Further, the ion implantation is performed after the wiring layer 7 is formed. Therefore, TAT can be significantly shortened.

このようなメモリセルが設けられた島状領域3の一方の
面の下層には眉間絶縁膜8が形成される。
A glabellar insulating film 8 is formed in the lower layer of one surface of the island region 3 in which such a memory cell is provided.

この眉間絶縁膜8により上記ゲート電極5のシリコン基
台1側が覆われている。そして、その層間絶縁膜8の下
層に配線層7が形成される。配線層7はゲート電極5の
延長方向とは略直交するX方向に延長したパターンとさ
れ、nMOsトランジスタQ、〜Q4及びT、〜T2か
ら構成される一方の直列接続MOSFET列とnMOs
トランジスタQs−Q、及びT、〜T4から構成される
他方の直列接続MOSFET列を分離する素子分離領域
2と重なる。この配線層7は眉間絶a膜8を開口したコ
ンタクト部10で不純物領域6gに接続される。この配
線層7の下面を平坦とする平坦化膜9が配線層7及び眉
間絶縁W!Bの下層に形成される。この平坦化膜9は、
MOSトランジスタ列が形成された単結晶半導体基体を
シリコン基台1に貼り合わせるための膜であり、この平
坦化膜9の下面とシリコン基台lの一方の面が貼着され
た構造とされる。一方、島状領域3の他方の面上にはシ
リコン酸化膜11が形成され、そのシリコン酸化膜11
上にシリコン窒化膜12が積層される。これらシリコン
酸化膜11とシリコン窒化膜12は保護膜として機能す
る。
The glabellar insulating film 8 covers the silicon base 1 side of the gate electrode 5. Then, a wiring layer 7 is formed under the interlayer insulating film 8. The wiring layer 7 has a pattern extending in the X direction that is substantially orthogonal to the direction of extension of the gate electrode 5, and is connected to one series-connected MOSFET column consisting of nMOS transistors Q, ~Q4 and T, ~T2, and the nMOS transistors.
It overlaps with the element isolation region 2 that isolates the other series-connected MOSFET string composed of the transistors Qs-Q and T, -T4. This wiring layer 7 is connected to the impurity region 6g through a contact portion 10 which is an opening in the glabella insulation film 8. A flattening film 9 that flattens the lower surface of the wiring layer 7 is used to form the wiring layer 7 and the eyebrow insulation W! It is formed in the lower layer of B. This flattening film 9 is
This is a film for bonding a single crystal semiconductor substrate on which a MOS transistor array is formed to a silicon base 1, and has a structure in which the lower surface of this flattening film 9 and one surface of the silicon base 1 are bonded. . On the other hand, a silicon oxide film 11 is formed on the other surface of the island-like region 3, and the silicon oxide film 11
A silicon nitride film 12 is laminated thereon. These silicon oxide film 11 and silicon nitride film 12 function as a protective film.

このような構造の本実施例のマスクROMは、情報の書
き込みをゲート電極やビット線の形成が終わった後で行
うことができ、TATを短縮できる。また、その書き込
みは、薄膜化された単結晶の島状領域3に対して行われ
、そのイオン注入のエネルギーが低くて良いために、精
度の高い情報の書き込みが可能である。また、メモリセ
ルを構成する各MO3トランジスタは、Sol構造とな
るために、大幅な接合容量の低減がなされ、動作速度を
高速化できることになる。
In the mask ROM of this embodiment having such a structure, information can be written after the gate electrodes and bit lines are formed, and the TAT can be shortened. Further, the writing is performed on the thin single crystal island region 3, and since the energy of the ion implantation is low, it is possible to write information with high precision. Further, since each MO3 transistor constituting the memory cell has a Sol structure, the junction capacitance is significantly reduced, and the operating speed can be increased.

次に、本実施例のマスクROMの情報を読み出す方法に
ついて説明する。
Next, a method of reading information from the mask ROM of this embodiment will be explained.

第4図は、上述のような構造を有するマスクROMの等
価回路図である0例えば、nMO3トランジスタQ2の
データを読み出す場合では、選択IsL、がH”レベル
(ハイレベル)とされ、MOSトランジスタQ、〜T、
に列を選択する。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a mask ROM having the above-described structure. ,~T,
Select columns.

これと同時にワード線WL、はL”レベル(ローレベル
)とされ、その他のワードMWL、、WL、。
At the same time, the word line WL is set to L'' level (low level), and the other words MWL, , WL,.

WL、は″H″レベルにされる。その時にビット線から
流れる電流からMOSトランジスタQ、の情報を読み出
す。
WL is set to "H" level. At that time, information of the MOS transistor Q is read from the current flowing from the bit line.

更に、本実施例のマスクROMの製造方法を説明する。Furthermore, a method of manufacturing the mask ROM of this embodiment will be explained.

先ず、第5図(a)に示すように、シリコン基板21の
一方の主面21aを選択的にエツチングして、素子分離
領域に溝22を形成する。そして、この溝22内を含む
全面に少なくとも溝の深さ程度の膜厚を有するシリコン
酸化膜23を形成した後、全面エッチバックを行う、そ
の結果、溝22内にはシリコン酸化膜23が埋め込まれ
る。このシリコン酸化M23は後述する研磨工程で研磨
ストッパーとして機能すると同時に素子骨#領域として
機能する。なお、素子骨a領域を研磨ストッパーと別個
に選択酸化等により形成することもできる。続いて、上
記溝22に囲まれた島状領域24上にゲート酸化膜25
を介してポリシリコン等のゲート電極材料層26を堆積
し、パターニングして所定の形状のワード線を得る。上
記溝22は既にシリコン酸化膜23が埋め込まれている
ために、溝22内に ゲート電極材料層26が残存する
ことはない、上記パターニングは、第1図に示したよう
に、メモリセル部において互いに平行な複数の帯状のパ
ターンからなる。このゲート電極材料層26をマスクと
して例えばリン等のn゛型の不純物をイオン注入して、
島状領域24の表面に不純物領域27をセルファライン
で形成する。
First, as shown in FIG. 5(a), one main surface 21a of the silicon substrate 21 is selectively etched to form a groove 22 in the element isolation region. After forming a silicon oxide film 23 having a thickness at least as deep as the trench on the entire surface including the inside of the trench 22, the entire surface is etched back.As a result, the silicon oxide film 23 is buried in the trench 22. It will be done. This silicon oxide M23 functions as a polishing stopper in a polishing process to be described later, and at the same time functions as an element bone # region. Note that the element bone a region can also be formed separately from the polishing stopper by selective oxidation or the like. Subsequently, a gate oxide film 25 is formed on the island region 24 surrounded by the trench 22.
A layer 26 of gate electrode material such as polysilicon is deposited through the gate electrode and patterned to obtain a word line of a predetermined shape. Since the trench 22 is already filled with the silicon oxide film 23, the gate electrode material layer 26 does not remain in the trench 22.The patterning is performed in the memory cell portion as shown in FIG. It consists of a plurality of parallel strip patterns. Using this gate electrode material layer 26 as a mask, ions of n-type impurities such as phosphorus are implanted,
An impurity region 27 is formed on the surface of the island region 24 using a self-alignment line.

この不純物領域27はソース・ドレイン領域として機能
し、島状領域24上に形成されたnMOsトランジスタ
はメモリセルとされる。また、ワード線の長手方向で隣
接するメモリセル間は溝22内のシリコン酸化膜23に
よって互いに分離される。そして、ゲート電極材料層2
6を含む全面にCVD法等により層間絶縁膜2日を形成
する。この層間絶縁膜28としては、例えば、PSG膜
やBPSG膜等が使用可能である。この層間絶縁膜28
の形成後、その眉間絶縁膜28にコンタクトホールが開
口され、図示しないビット線となる配線層が眉間絶縁膜
28上に形成される。
This impurity region 27 functions as a source/drain region, and the nMOS transistor formed on the island region 24 is used as a memory cell. Further, memory cells adjacent in the longitudinal direction of the word line are separated from each other by a silicon oxide film 23 in the trench 22. And gate electrode material layer 2
An interlayer insulating film is formed on the entire surface including layer 6 by CVD or the like. As this interlayer insulating film 28, for example, a PSG film, a BPSG film, etc. can be used. This interlayer insulating film 28
After forming, a contact hole is opened in the glabellar insulating film 28, and a wiring layer that will become a bit line (not shown) is formed on the glabellar insulating film 28.

続いて、全面に平坦化膜29を形成して表面の平坦化を
行った後、第5図(b)に示すように、この平坦化され
た面を突き合わせ面として支持体としてのシリコン基台
30と張り合わせる。
Subsequently, after flattening the surface by forming a flattening film 29 on the entire surface, as shown in FIG. Compare with 30.

そして、上記シリコン基板21の裏面2 l bmより
シリコン酸化膜23が現れるまで研磨を行う。
Then, polishing is performed until the silicon oxide film 23 appears from the back surface 2 l bm of the silicon substrate 21 .

このシリコン酸化膜23は研磨ストッパーとして機能す
るため、所定の膜厚にシリコン基板21を薄膜化するこ
とができる。これにより、第5図(C)に示すように、
シリコン基板21が薄膜化され、不純物領域27の底部
が露出したSol構造になる。
Since this silicon oxide film 23 functions as a polishing stopper, the silicon substrate 21 can be thinned to a predetermined thickness. As a result, as shown in FIG. 5(C),
The silicon substrate 21 is thinned to have a Sol structure in which the bottom of the impurity region 27 is exposed.

二のようにシリコン基板21を研磨して、ゲート電極材
料層26上にチャンネルが形成される島状領域24が表
面に臨み形成されたところで、情報の書き込みを待つ待
機状態となる。なお、この段階で島状領域24の表面側
にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の保護膜を形成し
ても良い。
When the silicon substrate 21 is polished as shown in step 2 and the island-like region 24 where a channel will be formed is formed facing the surface on the gate electrode material layer 26, it enters a standby state waiting for information to be written. Note that a protective film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film may be formed on the surface side of the island region 24 at this stage.

続いて、第5図(d)に示すように、シリコン基板21
の裏面21b上にレジスト1!131を塗布した後、プ
ログラム情報に応じて、このレジスト膜31を露光、現
像する0次に、このレジスト1I31をマスクとして用
いてイオン注入により島状領域24中に例えばリン等の
不純物を導入する。そノ結果、上記MO3トランジスタ
のチャンネル形成領域に選択的にn゛型の不純物領域3
2が形成される。このようなイオン注入により、上記M
OSトランジスタの閾値電圧が制御されて、デイブリー
シラン型とエンハンスメント型のMOSトランジスタが
形成されて、情報の書き込みが行われる。この時、不純
物は薄膜化されたシリコン基板2I中に導入されるだけ
であり、イオン注入に必要とされるエネルギーが低くて
良い、従って、イオン注入の精度が向上する。
Subsequently, as shown in FIG. 5(d), the silicon substrate 21
After applying the resist 1!131 on the back surface 21b of the resist film 31, the resist film 31 is exposed and developed according to the program information. For example, an impurity such as phosphorus is introduced. As a result, an n-type impurity region 3 is selectively formed in the channel forming region of the MO3 transistor.
2 is formed. By such ion implantation, the above M
The threshold voltage of the OS transistor is controlled, a daily silane type MOS transistor and an enhancement type MOS transistor are formed, and information is written. At this time, impurities are only introduced into the thinned silicon substrate 2I, and the energy required for ion implantation is low, thus improving the accuracy of ion implantation.

上述のレジス)H31を除去した後、第5図〈e)に示
すように、シリコン基板21の裏面21b上にシリコン
酸化M33を形成し、このシリコン酸化1!j33上に
プラズマCVD等を行ってシリコン窒化膜34を積層し
て本実施例のマスクROMが充放される。
After removing the above-mentioned resist) H31, as shown in FIG. 5(e), silicon oxide M33 is formed on the back surface 21b of the silicon substrate 21, and this silicon oxide 1! A silicon nitride film 34 is deposited on the silicon nitride film 34 by plasma CVD or the like on the mask ROM of this embodiment.

以上のように、本実施例のマスクROMは、予め配線形
成までを完了した後、シリコン基板21を研磨して薄膜
化している。従って、情報の書き込みは、研磨されたシ
リコン基板21の裏面21b側から行うことができ、イ
オン注入のエネルギーを低くできると共に、TATが著
しく短縮化される。また、各MO3トランジスタは、S
o II造となるために、接合容量の#、滅等を図るこ
とができる。
As described above, in the mask ROM of this embodiment, after completing the wiring formation in advance, the silicon substrate 21 is polished to become a thin film. Therefore, information can be written from the back surface 21b side of the polished silicon substrate 21, the energy of ion implantation can be lowered, and the TAT can be significantly shortened. Also, each MO3 transistor has S
o Since it is a II structure, it is possible to reduce the junction capacitance.

第2の実施例 本実施例は第1の実施例の変形例であり、シリコン基台
と、一方の主面に直列接続されたnM。
Second Embodiment This embodiment is a modification of the first embodiment, in which a silicon base and an nM transistor are connected in series to one main surface.

Sトランジスタが設けられ単結晶シリコン基体とが貼り
合わせられたSol構造を有し、ビット線となる配線層
が上記単結晶シリコン基体の他方の主面側に設けられる
例である。
This example has a Sol structure in which an S transistor is provided and bonded to a single-crystal silicon substrate, and a wiring layer that becomes a bit line is provided on the other main surface side of the single-crystal silicon substrate.

まず、本実施例のマスクROMの構造について第6図及
び第7図を参照しながら説明する。
First, the structure of the mask ROM of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 6 and 7.

支持体としてのシリコン基台51上には、平坦化H59
,眉間絶縁膜5Bを介して直列接続されるMOSトラン
ジスタが形成される単結晶半導体基体がある。この単結
晶半導体基体は後述するようにシリコン基板を研磨して
形成され、選択的に酸化された素子分III 6N域5
2と、その素子分If tiJl域52に囲まれた島状
領域53からなっている。
On the silicon base 51 as a support, there is a flattened layer H59.
, a single-crystal semiconductor substrate on which MOS transistors connected in series via a glabellar insulating film 5B are formed. This single-crystal semiconductor substrate is formed by polishing a silicon substrate as described later, and selectively oxidized element portion III 6N region 5.
2 and an island region 53 surrounded by an If tiJl region 52 corresponding to the element.

この島状wI域53の一方の面の下部にゲート酸化I!
I54を介して複数のゲート電極55がY方向に互いに
平行に延在する。これらゲート電極55はワード線及び
選択線として機能する。隣接するゲ−ト電極55間の島
状領域53にはソース・ドレイン領域として機能するn
゛型の不純物領域56a〜56gが形成される。この不
純物領域56a〜56gは上記ゲート電極55の延在さ
れる方向と直交してX方向に並べられている。その結果
、素子分MwI域52によって分離された*!IIIt
毎に複数のnMO5トランジスタが直列接続されてなる
MOS トランジスタ列が各々形成される。上記不純物
領域56aには接地電圧が供給され、不純物領域56g
ではコンタクト部60を介して、島状領域の他方の面倒
に形成されたアルミニウム配線層57と接続される。
Gate oxidation I! on the lower part of one side of this island-like wI region 53
A plurality of gate electrodes 55 extend parallel to each other in the Y direction via I54. These gate electrodes 55 function as word lines and selection lines. In the island region 53 between adjacent gate electrodes 55, there is an n
2-type impurity regions 56a to 56g are formed. The impurity regions 56a to 56g are arranged in the X direction orthogonal to the direction in which the gate electrode 55 extends. As a result, *! is separated by the element MwI region 52. IIIt
A MOS transistor row is formed by connecting a plurality of nMO5 transistors in series in each case. A ground voltage is supplied to the impurity region 56a, and the impurity region 56g
Then, via the contact portion 60, it is connected to the aluminum wiring layer 57 formed in the other island-like region.

また、プログラム情報に基づいてデイプリージョン型(
ノーマリ−オン型)とされるMOSトランジスタのチャ
ンネル形Fs、s1域には選択的にリン等の不純物がイ
オン注入されている。一方、チャンネル形成領域に不純
物が導入されていないMOSトランジスタはエンハンス
メント型(ノーマリ−オフ型)とされる、特に、本実施
例では、その島状@II域53への不純物の導入がゲー
ト電極やソース・ドレイン領域の形成後に行われるため
、TATが短縮化される。また、その導入のためのイオ
ン注入は、島状領域53の他方の面であるシリコン基台
51と反対側の面から行われるために、エネルギーが低
くて良く、このため不純物領域の形成精度が高くなる。
Also, based on the program information, the depletion type (
Impurities such as phosphorus are selectively ion-implanted into the channel type Fs and s1 regions of the MOS transistor (normally-on type). On the other hand, a MOS transistor in which no impurity is introduced into the channel forming region is considered to be an enhancement type (normally-off type). In particular, in this embodiment, the impurity introduced into the island-like @II region 53 is not introduced into the gate electrode or Since this is performed after forming the source/drain regions, the TAT can be shortened. In addition, since the ion implantation for introducing the impurity region is performed from the other surface of the island region 53, which is the surface opposite to the silicon base 51, the energy is low, and therefore the precision in forming the impurity region is improved. It gets expensive.

このようなメモリセルが設けられた島状領域53の一方
の面の下層には眉間絶縁膜58が形成され、上記ゲート
電極55はその層間絶縁膜58に埋め込まれた構造とさ
れる。そして、その眉間絶縁膜58の下面を平坦とする
ための平坦化膜59が眉間絶縁195Bの下に形成され
る。この平坦化膜59の平面とシリコン基台51の一方
の面が貼り合わせられた構造とされる。
A glabellar insulating film 58 is formed in the lower layer of one surface of the island region 53 in which such a memory cell is provided, and the gate electrode 55 is embedded in the interlayer insulating film 58. Then, a flattening film 59 for flattening the lower surface of the glabellar insulating film 58 is formed under the glabellar insulating film 195B. The structure is such that the plane of this flattening film 59 and one side of the silicon base 51 are bonded together.

一方、島状領域53の他方の面には不純物領域56g上
で開口部を有するシリコン酸化Wj461が形成され、
そのシリコン酸化膜61上にビット線として機能するア
ルミニウム配線層57が形成される。アルミニウム配線
層57のパターンはゲート電極55の延長方向とは略直
交するX方向を延長方向とされ、隣接するメモリセルを
分離する素子骨II 911域52と平面上型なる。こ
のアルミニウム配線層57はシリコン酸化膜61の開口
部に臨むコンタクト部60で不純物領域56gに接続さ
れる。そして、保護膜として、このアルミニウム配線層
57上に順次シリコン酸化膜62.シリコン窒化膜63
が積層されている。
On the other hand, on the other surface of the island region 53, a silicon oxide Wj461 having an opening above the impurity region 56g is formed.
An aluminum wiring layer 57 functioning as a bit line is formed on the silicon oxide film 61. The pattern of the aluminum wiring layer 57 extends in the X direction, which is substantially perpendicular to the extending direction of the gate electrode 55, and forms a planar pattern with the element bone II 911 region 52 separating adjacent memory cells. This aluminum wiring layer 57 is connected to the impurity region 56g at a contact portion 60 facing the opening of the silicon oxide film 61. As a protective film, a silicon oxide film 62. silicon nitride film 63
are layered.

このような構造の本実施例のマスクROMは、第1の実
施例と比較して、ビット線となるアルミニウム配線層5
7が単結晶シリコン層である島状領域のプログラムのた
めのイオン注入が行われる面倒に形成される。このため
にビット線の配線層としてアルミニウム配線材料を用い
ることができ、このアルミニウム配線層57が形成され
る面は、研磨された面であるためにステップカバレージ
の点で有利である。また、第1の実施例と同様に、TA
Tの短縮化を図ることができ、Sol構造であるために
接合容量を低減して、高速な動作等を図ることができ、
さらに高集積化に対応して高精度な書き込みが可能とな
る。なお、アルミニウム配線層57の形成は、情報の書
き込みのためのイオン注入の前後を問わない。
The mask ROM of this embodiment having such a structure is different from that of the first embodiment in that the mask ROM of this embodiment has an aluminum wiring layer 5 serving as a bit line.
A monocrystalline silicon layer 7 is formed by ion implantation for programming an island region. For this reason, an aluminum wiring material can be used as the bit line wiring layer, and since the surface on which the aluminum wiring layer 57 is formed is a polished surface, it is advantageous in terms of step coverage. Also, similar to the first embodiment, TA
It is possible to shorten T, and because it has a Sol structure, junction capacitance can be reduced and high-speed operation can be achieved.
Furthermore, highly accurate writing becomes possible in response to higher integration. Note that the aluminum wiring layer 57 may be formed before or after ion implantation for writing information.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述のように本発明のマスクROMは、予めメモリセル
の形成酸いは配線形成を行って、完成に近い状態までマ
スクROMを製造しておくことにより、大幅にTATを
短縮できる。また、本発明は、Solの張り合わせ技術
を用いて支持体の上部の薄膜の単結晶半導体基体の裏面
よりイオン注入が行われる。このため、イオン注入に必
要とされるエネルギーが低くて済むため、イオン注入の
精度が向上し、信頼性に優れたマスクROMが得られる
。更に、Sol構造とされることにより、大幅に接合容
量が低減化されるため、高速動作が可能とされるととも
に、ビット線電位の低下も著しく抑えられる。
As described above, the mask ROM of the present invention can significantly shorten the TAT by forming the memory cells and forming the wiring in advance and manufacturing the mask ROM to a near-complete state. Further, in the present invention, ion implantation is performed from the back surface of the thin film single crystal semiconductor substrate on the upper part of the support using the Sol bonding technique. Therefore, since the energy required for ion implantation is low, the precision of ion implantation is improved and a highly reliable mask ROM can be obtained. Furthermore, the Sol structure significantly reduces junction capacitance, allowing high-speed operation and significantly suppressing a drop in bit line potential.

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

第1図は本発明のマスクROMの一例の構造を示す平面
図、第2図は第1図の■−■線に沿った断面図、第3図
は第1図の■−■線に沿った断面図、第4図は上記−例
のメモリセル部分の等価回路図、第5図(a)乃至第5
図(e)は上記−例の製造方法を製造工程順に従って説
明するためのそれぞれ工程断面図である。第6図は本発
明のマスクROMの他の一例の構造を示す平面図、第7
図は第6図の■−■線に沿った断面図である。 1.30.51・・・シリコン基台 2.52・・・素子分離領域 3.24.53・・・島状領域 5.55・・・ゲート電極 26・・・ゲート電極材料層 6a〜6g、27.56a〜56g・ 領域 7・・・配線層 57・・・アルミニウム配線層 8.28.58・・・層間絶縁膜 9.29.59・・・平坦化膜 ・不純物 21・・・シリコン基板 22・・・溝 32・・・不純物領域
FIG. 1 is a plan view showing the structure of an example of a mask ROM of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line ■-■ in FIG. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the memory cell portion of the above example, and FIGS.
Figure (e) is a process sectional view for explaining the manufacturing method of the above-mentioned example according to the manufacturing process order. FIG. 6 is a plan view showing the structure of another example of the mask ROM of the present invention, and FIG.
The figure is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 6. 1.30.51...Silicon base 2.52...Element isolation region 3.24.53...Island region 5.55...Gate electrode 26...Gate electrode material layers 6a to 6g , 27.56a to 56g・Region 7...Wiring layer 57...Aluminum wiring layer 8.28.58...Interlayer insulating film 9.29.59...Planarization film/Impurity 21...Silicon Substrate 22... Groove 32... Impurity region

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)支持体上に複数の薄膜からなる単結晶半導体島状
領域が形成され、該単結晶半導体島状領域の上記支持体
側の面に直列接続されるMOSトランジスタのゲート電
極が形成され、上記単結晶半導体島状領域の他方の面か
ら不純物を上記単結晶半導体島状領域に選択的に導入し
て情報の書き込みを行うことを特徴とするマスクROM
(1) A single crystal semiconductor island region made of a plurality of thin films is formed on a support, a gate electrode of a MOS transistor connected in series is formed on a surface of the single crystal semiconductor island region on the support side, and A mask ROM characterized in that information is written by selectively introducing impurities into the single crystal semiconductor island region from the other side of the single crystal semiconductor island region.
.
(2)単結晶半導体基体の一方の主面に溝を形成して、
その溝内に研磨ストッパーを形成する工程と、上記一方
の主面に絶縁膜を介して複数のゲート電極を並列に形成
するとともにソース・ドレイン領域を上記単結晶半導体
基体に形成して直列接続されるMOSトランジスタを得
る工程と、 上記一方の主面側に支持体を貼り合わせる工程と、 上記単結晶半導体基体の他方の面から該単結晶半導体基
体を研磨して、上記研磨ストッパーが現れるまで該単結
晶半導体基体を薄膜化する工程と、上記他方の面側から
不純物を上記ソース・ドレイン領域の間に選択的に導入
して情報を書き込む工程とを具備することを特徴とする
マスクROMの製造方法。
(2) Forming a groove on one main surface of the single crystal semiconductor substrate,
A step of forming a polishing stopper in the groove, and forming a plurality of gate electrodes in parallel on the one main surface with an insulating film interposed therebetween, and forming source/drain regions on the single crystal semiconductor substrate and connecting them in series. a step of bonding a support to the one main surface side; and a step of polishing the single crystal semiconductor substrate from the other surface of the single crystal semiconductor substrate until the polishing stopper appears. Manufacture of a mask ROM characterized by comprising a step of thinning a single crystal semiconductor substrate, and a step of selectively introducing impurities between the source and drain regions from the other surface side to write information. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5490106A (en) * 1993-09-14 1996-02-06 Nec Corporation Semiconductor read only memory device with memory cells implemented by inverted thin film transistors
KR100289342B1 (en) * 1997-08-30 2001-06-01 로버트 에이치. 씨. 챠오 ROM device based on NAND structure and amorphous silicon and manufacturing method thereof

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KR100289342B1 (en) * 1997-08-30 2001-06-01 로버트 에이치. 씨. 챠오 ROM device based on NAND structure and amorphous silicon and manufacturing method thereof

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