JPH04186767A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04186767A
JPH04186767A JP2316608A JP31660890A JPH04186767A JP H04186767 A JPH04186767 A JP H04186767A JP 2316608 A JP2316608 A JP 2316608A JP 31660890 A JP31660890 A JP 31660890A JP H04186767 A JPH04186767 A JP H04186767A
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insulating film
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Hitoshi Aoki
仁志 青木
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は半導体装置の製造方法に関し、特に2ビット
情報記憶メモリセルの機能を備えた横型マスクROM 
(Read On Memory)の製造方法に関する
ものである。
(ロ)従来の技術 あらかじめソース/ドレイン領域を形成し、その後ゲー
ト電極を形成する横型マスクROMの一例を第6図(a
)、第6図Cb)、第6図(c)に示す。
第6図Cm’)は平面図、第6図(b)及び第6図(c
)はそれぞれ第6図(a)のA−A’ 、B−B’での
矢視図である。
各図において、ROMを形成するには、第1導電型の半
導体基板51の表層内部に第2導電型の帯状のソース/
ドレイン領域52を平行に複数配設する。次にゲート酸
化It¥53を介してこれと直交する帯状のゲート電極
54を所定間隔で複数形成する。情報の書き込みはメモ
リセルトランジスタのチャネル部に選択的にイオン注入
することによって、チャネル部に第1導電型不純物の高
濃度領域55を形成することにより、しきい値電圧を変
化させることで行う。このメモリーセルでは1つのトラ
ンジスタに対して、情報の記憶は1ビット分しか行うこ
とができない。
一方、2ビット情報記憶マスクROM用メモリーセルの
一例としてMOS)ランジスタのソース/ドレイン領域
とゲート電極間にオフセットを設けることによりトラン
ジスタの導電特性に方向性を持たせようとするものがあ
る。
その−例を第5図に示す。
まず、第5図(a)に示すように、第1導電型の半導体
基板61の表面にソース/ドレイン領域をなす第2導電
型不純物領域62a(62c)、62b (62d)を
形成する。次にゲート酸化膜63を介して2つのソース
/ドレイン領域の間の半導体基板上にゲート電極64を
設ける。このとき一方のソース/ドレイン領域62aと
はオーバーラツプさせ、他方のソース/ドレイン領域6
2bとは一定の距離eだけの間隔を持たせた構造とする
次に、第5図(b)のように、符号62ユをソース、符
号62bをドレインとして用いた場合、ゲート電極64
からドレイン領域62bまでのオフセットとなっている
領域Fには高電界が印加されることで空乏層66ができ
るため、チャネル領域67とドレイン領域62bは導通
する。
しかし第5図(c)のように符号62cをドレイン、符
号62dをソースとして用いた場合は、オフセット領域
Fには第5図(b)に示したような空乏層66が形成さ
れず、従ってソース領域62dとチャネル領域67とは
非導通となる。
この方法でトランジスタの導電特性の方向性を持たせれ
ば、1つのトランジスタで次の4つの状態を作ることが
できる。すなわち、 1)トランジスタのソース及びドレイン領域がいずれも
ゲート電極に重なっている(オーバーラツプしている)
。よって、順方向、逆方向いずれも導通する。
11)トランジスタのソース領域のみゲート電極に重な
っている。よって、順方向では導通するが、逆方向では
非導通となる。
i)トランジスタのドレイン領域のみゲート電極に重な
っている。順方向で非導通、逆方向で導通する。
■)ソース/ドレイン領域がゲート電極からし)ずれも
離れている。よって、順方向、逆方向ともに非導通にな
る。
このように1つのメモリセルトランジスタの情報の読み
出しを順方向、逆方向の2回行うことにより、2ビット
の情報を読み出すことができる。
(ハ)発明が解決しようとする課題 従来、第6図(b)に示すような横型マスクROMにお
いては、ゲート電極54がソース/ドレイン領域52の
上に完全に重なっている構造であるため、第5図のよう
な、2ビット情報記憶メモリセルトランジスタとしての
機能を適用できず、マスクROMの大容量化に支障をき
たしていた。
(ニ)課題を解決するための手段および作用この発明は
、半導体基板上の全面に、それぞれ平行に複数個配置し
たソース/ドレイン領域およびこれらに直交してゲート
絶縁膜を介して複数個配置したゲート絶縁膜を有し、少
なくとも1つのゲート電極と、このゲート電極に対応す
る一対のソース/ドレイン領域との重なり幅をこれら一
対のソース/ドレイン領域でそれぞれ独立に設定するこ
とによりトランジスタの導電特性の方向性をもたせた2
ビット情報記憶機能を有する横型マスクROMを形成す
るに際して、(1)半導体基板上に、ソース/ドレイン
領域を形成する1こめのイオン注入用マスクお上び情報
書込領域を形成するためのレジストパターンを順次形成
し、(ii)その順次書込用レジストパターンをマスク
にして一対のソース・ドレイン領域が形成される半導体
基板表面領域のうち、一方の表面領域を該基板の深さ方
向に掘り下げて、オフセット用段差を形成し、(iii
 )上記情報書込用レジストパターンを除去した後オフ
セット用段差部を熱酸化してその段差部の内壁に沿って
、ゲート絶縁膜と同じ材料の絶縁膜を形成し、(1v)
イオン注入用マスクを用いて半導体基板上に不純物を注
入して一対のソース/ドレイン領域を形成し、(v)イ
オン注入用マスクを除去した後、上記オフセット用段差
部を段差部埋設用絶縁膜で埋設し、(vi)しかる後、
ゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法である。
すなわち、この発明は、半導体基板を掘り下げて掘り下
げた部分にオフセット段差部を形成し、しかもオフセッ
ト用段差部を絶縁膜を埋設して埋めもどすことによって
2ビット情報記憶メモリーセルの機能を有する横型マス
クROMを作成したものである。これにより第6図(b
)に示す従来例のような、ゲート電極54がソース/ド
レイン領域52を完全に覆っている構成の横型マスクR
OM(メモリーセル)において、オフセット領域を形成
することができる。しかも横方向でなく縦方向に情報書
込みのためのオフセット段差部を設けたので、メモリー
セルの縮小化が可能で、2ビット情報記憶メモリーセル
の特徴を十分生かせる大容量マスクROMの製造が可能
である。
この発明において、ソース/ドレイン領域を形成するた
めにおこなう拡散の拡散深さが、例えば、0.15〜0
.3μ国に設定される時には、オフセット段差は0.1
〜0.25ua+が好ましく、0.1〜0.2μmがよ
り好ましい。
この際、段差部埋設用絶縁膜の膜厚は0.15〜0.3
5μmに設定されるのが好ましく、これにより、オフセ
ット用段差でチャネルの発生を防止できる。
(ホ)実施例 以下図に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。な
お、この発明はこれによって限定されるものではない。
第1図に本発明の一実施例を示す。
まず、第1図(a)に示すように、第1導電型の半導体
基板lの表面上に酸化膜8及びソース/ドレイン形成用
イオン注入マスク9を形成したのち、情報書き込み用レ
ジストパターン10を形成する。
次にソース/ドレイン注入マスク9及びレジストパター
ン10をマスクとして酸化1iI8及び半導体基板1の
エツチングを行う。
この際、半導体基板lの掘れ深さは、ソース/ドレイン
領域2が半導体基板側壁部12L[第1図(b)参照]
でつながらなければならないため、ソース/ドレインの
拡散深さ程度にしておく。
次に、レジストパターンlOを除去し、掘れ部(オフセ
ット用段差部)81を酸化じ七新たに段、差部81にも
その内壁に沿って酸化膜8と同じ材料のSi’O,の絶
縁部3を形成したのち、第2導電型不純物の高濃度注入
を行って、熱処理を行うことによりソース/ドレイン領
域2を形成する[第1図(b)参照]。このときのイオ
ン注入は注入中にイオンが半導体基板段差部側壁(チャ
ネル部90の側)lbに入らないようにするため、0°
注入角で行うことが望ましい。
次にソース/ドレイン注入マスク9を除去したのち、基
板掘れ部81の埋め込みを公知の技術を用いて行い、5
ide絶縁膜11を形成する[第1図(c)参照]。
この際、半導体基板側壁部1bでチャネルが生じないよ
うに、埋め込み絶縁物膜llを十分厚く形成することや
、また、チャネル部90において、表面領域への不純物
濃度に比べてやや深い領域Bにおける不純物濃度を高く
シ[第2図参照]、それによって側壁部1bの表面の不
純物濃度を高くし、側壁部1bにできるトランジスタの
しきい値電圧を十分高くすることが必要である。
最後にゲート酸化膜13を介してゲート電極4を形成し
、メモリーセルトランジスタが得られる[第1図(d)
参照〕。
この際、ゲート酸化膜13は酸化膜8を除去して再度っ
けなおしたものである。
第3図には上記実施例におけるメモリーセル配置図の一
例を示す。第3図(a)は平面図、第3図(b)(c)
はそれぞれ第3図(a)のC−C’ 、D−D’での矢
視図である。
情報書き込みパタiン12がソース/ドレイン領域2に
重なる部分の半導体基板に段差1aが設けられる。また
、第6図の情報書き込み領域55に比較して情報書き込
みパターン12が半分の領域となり、2倍の情報が書き
込めることができる。
本トランジスタの動作は、第5図に示す従来の導電特性
に方向性を持つオフセットトランジスタと同一となる。
すなわち第4図(a)のようにソース/ドレイン2.2
とゲート電極4にオフセットを設けた側(領域Sで示す
)をソース2aとした場合[第4図(b)参照]、トラ
ンジスタは非導通となり、一方、稟4図(c)のように
領域Sをドレイン2bとして用いた場合、トランジスタ
は導通する。
このように本実施例では、ソース/ドレイン領域とゲー
ト電極にオフセットを設けるために、ソース/ドレイン
注入前にソース/ドレイン領域となる半導体基板を掘り
下げ、注入、活性化後頁に掘り下げた部分を絶縁物で埋
めもどすことによりオフセット領域を基板深さ方向に設
け、しかもソース/ドレイン領域の形成に0°注入角の
イオン注入を用いたので、2ビット情報記憶メモリーセ
ルトランジスタを実現でき、大容量化を図ることができ
る。
すなわち、横型マスクROMの大容量化のために用いら
れる従来の第6図のようなレイアウトのメモリーセルに
比して、更に2倍の大容量化を図ることができる。
(へ)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、ゲート電極に対し、ソ
ース/ドレイン領域をオフセットにすることを利用した
2ビット情報記憶マスクROM用メモリセルトランジス
タの機能を、横型マスクROMに、オフセットを半導体
基板内に縦方向に作り込むことにより適用できる。また
、横型マスクROMのメモリセルの縮小化を図ることが
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を説明するための製造工程
説明図、第2図は上記実施例における要部構成説明図、
第3図(a)は上記実施例における要部構成説明図、第
3図(b)及び第3図(c)はそれぞれ第3図(a)の
c−c’線矢視図及びD−D’線矢視図、第4図は上記
実施例における動作を示す動作説明図、第5図(a) 
(b)および(c)はそれぞれ2ビット情報記憶マスク
ROM用メモリセルの異なる動作を示す説明図、第6図
(a)は従来例を示す要部構成説明図、第6図(b)及
び第6図(c)はそれぞれ第6図(a)のA−A’線矢
視図及びB−B°線矢視図である。 ■・・・・・・半導体基板、 Ia、lb・・・・・・半導体基板側壁部、2・・・・
・・ソース/ドレイン領域、2a・・・・ ソース、2
b・・・・・・ドレイン、3・・・・・・S iOtの
絶縁膜、 4・・・・・・ゲート電極、 6・・・・・空乏層、 7・・・・・チャネル、 8・・・・・・酸化膜、 9・・・・・・ソース/ドレイン注入マスク、10・・
・・・・情報書き込み用レジストパターン、11・・・
・・・SiOx掘れ部埋込用絶縁膜(段差部埋設用絶縁
膜)、 12・・・・・・情報書き込みパターン、13・・・・
・・S iO!のゲート酸化膜、81・・・・・掘れ部
(オフセット用段差部)。 第1図 (a) (b) 1a    1b 9υ (d) 第2図 第3図 (b) 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上の全面に、それぞれ平行に複数個配置
    したソース/ドレイン領域およびこれらに直交してゲー
    ト絶縁膜を介して複数個配置したゲート電極を有し、少
    なくとも1つのゲート電極と、このゲート電極に対応す
    る一対のソース/ドレイン領域との重なり幅をこれら一
    対のソース/ドレイン領域でそれぞれ独立に設定するこ
    とによりトランジスタの導電特性に方向性をもたせた2
    ビット情報記憶機能を有する横型マスクROMを形成す
    るに際して、 (i)半導体基板上に、ソース/ドレイン領域を形成す
    るためのイオン注入用マスクおよび情報書込領域を形成
    するためのレジストパターンを順次形成し、 (ii)その情報書込用レジストパターンをマスクにし
    て一対のソース・ドレイン領域が形成される半導体基板
    表面領域のうち、一方の表面領域を該基板の深さ方向に
    掘り下げて、オフセット用段差を形成し、 (iii)上記情報書込用レジストパターンを除去した
    後オフセット用段差部を熱酸化してその段差部の内壁に
    沿ってゲート絶縁膜と同じ材料の絶縁膜を形成し、 (iv)イオン注入用マスクを用いて半導体基板上に不
    純物を注入して一対のソース/ドレイン領域を形成し、 (v)イオン注入用マスクを除去した後、上記オフセッ
    ト用段差部を段差部埋設用絶縁膜で埋設し、(vi)し
    かる後、ゲート電極を形成することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。 2、イオン注入法が、不純物を半導体基板表面に対して
    垂直な法線方向から注入する0゜注入角のイオン注入法
    である請求項1記載の半導体装置の製造方法。 3、オフセット用段差の側に形成されるソース・ドレイ
    ン領域は、オフセット用段差部直下の下部領域と、この
    下部領域から延設され、一対のソース・ドレイン領域間
    に形成されるチャネルの側とは反対側のオフセット用段
    差を含む上部領域とからなる請求項1記載の半導体装置
    の製造方法。 4、オフセット用段差は、ソース・ドレイン領域を形成
    する際におこなわれる不純物拡散の拡散深さ以下に設定
    されている請求項1記載の半導体装置の製造方法。 5、段差部埋設用絶縁膜は、オフセット用段差でチャネ
    ルの発生を防止するような膜厚に形成されている請求項
    1記載の半導体装置の製造方法。 6、一対のソース/ドレイン領域間に形成されるチャネ
    ル部は、その表面領域より深い領域の方が高い不純物濃
    度を有して形成されている請求項1記載の半導体装置の
    製造方法。
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