JPH05299613A - マスクromおよびマスクromの製造方法 - Google Patents

マスクromおよびマスクromの製造方法

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JPH05299613A
JPH05299613A JP4099298A JP9929892A JPH05299613A JP H05299613 A JPH05299613 A JP H05299613A JP 4099298 A JP4099298 A JP 4099298A JP 9929892 A JP9929892 A JP 9929892A JP H05299613 A JPH05299613 A JP H05299613A
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JP
Japan
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mask rom
region
gate
source
ion
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JP4099298A
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English (en)
Inventor
Kazuyoshi Shiba
和佳 志波
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】特性が安定し、ゲート酸化膜質劣化がなく、フ
ラッシュメモリとマスクROMのオンチップ化におい
て、コストダウンを図ることが可能なマスクROMを提
供する。 【構成】マスクROMにおいて、書換えを行うビット
に、ソース領域およびドレイン領域と異なる極性を有
し、かつソース領域およびドレイン領域からチャネル下
へ引き延ばされた逆導電型半導体領域を形成する。 【効果】チャネル注入方法によるマスクROMの書換え
を、ゲートスルーによるイオン注入で行わないため、高
エネルギーイオン注入を行う必要がなく、ΔRpが小と
なり、閾値電圧VTHのばらつきが少なく、特性が安定す
る。また、イオン打ち込み時間が短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に関し、特に、マスクROM(マスクプログラ
ム可能な読出し専用メモリ)およびその製造方法に適用
して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】マスクROMとは、MOSメモリの一種
で、マスクプログラム可能な読出し専用メモリである。
このマスクROMの書換え方法には、(1)イオン注入
方式、(2)拡散方式、(3)コンタクト方式の3種類
がある。
【0003】このうち、(2)の拡散方式は、活性領域
の有無により行うもので、セルサイズが小で、プロセス
ステップ数の増加がないものであるが、TAT(Turn Ar
oundTime ICの開発期間)が遅くなるものである。
(3)のコンタクト方式は、コンタクトの有無により書
換えを行うもので、TATが早く、プロセスステップ数
の増加がないものであるが、セルサイズが大となるもの
である。
【0004】これに対して、(1)のイオン注入方式
は、ゲート形成後に、不純物、例えばP型不純物のボロ
ンを、ゲートスルーでチャネルにイオン注入するもので
ある。この方法はイオン打込み用の工程があるため、プ
ロセスステップ数が増加するが、セルサイズは小であ
り、TATは(3)より若干遅くなる程度であるので、
中容量以上のマスクROMで一般的に使用されているも
のである。また、PROM搭載マイコンにおいては、ユ
ーザのプログラム確定後に、EPROMをマスクROM
に置き換えることにより、プロセスステップ数を低減
し、チップサイズを小さくし、コストの低減を図ってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記従来
のマスクROMの書換え方式の(1)のイオン注入方式
について検討をした結果、この方式による書換えでは、
以下の問題点があることを見出した。
【0006】a.ゲートスルーのイオン注入を行うた
め、高エネルギーイオン注入を行う必要がある。ΔRp
が大きくなるため、閾値電圧VTHがばらつき、特性にば
らつきを生ずる。ダブルチャージのイオン注入では、注
入時間が増大する。
【0007】b.ゲートスルーのイオン注入を行うた
め、ゲート酸化膜質が劣化する。
【0008】c.PROM搭載マイコンにおいて、フラ
ッシュメモリ(一括消去型メモリ)をEPROMの代用
として使用する場合、ユーザのプログラム確定後、マス
クROMに置き換えるが、書換え用途として一部フラッ
シュメモリを内蔵する場合がある。このときチップサイ
ズは小となるが、上記イオン注入方式のマスクROMで
は、プロセスステップ数が増加し、コストダウンが困難
になる。
【0009】これに対し、本発明は、特性が安定し、ゲ
ート酸化膜質劣化がなく、フラッシュメモリとマスクR
OMのオンチップ化において、コストダウンを図ること
が可能なマスクROMを提供することを目的とするもの
である。
【0010】本発明の前記ならびに他の目的と新規な特
徴は、本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。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0012】すなわち、マスクROMの書換えを行うビ
ットにおいて、ソース領域およびドレイン領域から、こ
れら両領域と異なる極性の逆導電型半導体領域をチャネ
ル下へ引き延ばした構造とする。
【0013】
【作用】上記した手段によれば、イオン注入を行ったM
OSは閾値電圧が上昇をする。したがって、書換えを行
うビットのソース領域・ドレイン領域にイオン注入を行
うことにより、情報"0"に対応させ、書換えを行わない
ビットにイオン注入を行わないことにより、情報"1"に
対応させることができる。また、上記手段によれば、ゲ
ートスルーのイオン注入を行わずに書換えを行えるの
で、ゲートスルーに伴う課題を解消することが可能とな
るものである。
【0014】以下、本願発明の構成について、横型マス
クROMに適用した一実施例と共に説明する。
【0015】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
【0016】
【実施例】(実施例1)図1は、本発明の横型マスクR
OMの断面構造を示すものである。図において、1は基
板、2はポリサイドゲート、3はゲート酸化膜、4はソ
ース領域、5はドレイン領域、6はAl配線である。
【0017】以上は、通常の横型マスクROMの構造と
同一であるが、本発明においては、情報"0"の書換えを
行うビットにおいて、ソース領域4とドレイン領域5に
両領域の極性と異なる極性の逆導電型半導体領域7を形
成するという新規な構造を有しているものである。この
逆導電型半導体領域7がチャネル領域下に達すると、閾
値電圧VTHが上昇し、当該ビットは情報"0"となる。こ
れに対し、チャネル領域下に層7がないビットは情報"
1"となる。
【0018】次に、図1の横型マスクROMのプロセス
フローの第1の例を図2を用いて説明する。
【0019】(a)基板1上にゲート酸化膜3、ポリサ
イドゲート2、酸化膜8を形成後、ポリサイドゲート2
のパターニングを行う。
【0020】(b)書換えを行うビットのソース領域・
ドレイン領域に、例えばボロンBのP型不純物をイオン
注入し、P層の逆導電型半導体領域7を形成する。9は
ホトレジストである。
【0021】(c)ホトレジスト9を除去した後、熱処
理により、P型不純物をチャネル領域下に拡散させ、逆
導電型半導体領域7をチャネル下に引き延ばす。
【0022】(d)ソース領域およびドレイン領域に、
N型不純物、例えばリンをイオン注入し、N-層10を
形成する。
【0023】(e)ポリサイドゲート2の側面にサイド
ウォール11を形成後、N型不純物例えばヒ素をイオン
注入し、N+層12を形成し、ソース領域4およびドレ
イン領域5を形成する。以後は、通常のプロセスと同様
であるので、説明は省略する。
【0024】本例では、イオン注入をソース領域および
ドレイン領域から行い、ゲートスルーでは行っていな
い。したがって、本例によれば、高エネルギーイオン注
入を行う必要がなく、ΔRpは小となり、閾値電圧のば
らつきが少なく特性が安定する。また、ゲート酸化膜劣
化が生じないものである。
【0025】(実施例2)次に、実施例1では、熱拡散
により逆導電型半導体領域7をチャネル下に引き延ばし
ているが、逆導電型半導体領域7の形成を、斜めイオン
注入により行う例を図3を用いて説明する。
【0026】(a) 基板1上にゲート酸化膜3、ポリ
サイドゲート2、酸化膜8を形成後、ポリサイドゲート
2のパターニングを行う。
【0027】(b)書換えを行うビットのソース領域・
ドレイン領域に対し、斜めイオン注入により例えばボロ
ンBのP型不純物を導入し、ソース領域・ドレイン領域
からチャネル下へかけて逆導電型半導体領域7を形成す
る。
【0028】(c)ホトレジスト9を除去した後、ソー
ス領域・ドレイン領域へN型不純物、例えばリンをイオ
ン注入し、N-層10を形成しする。
【0029】(d)ポリサイドゲート2の側面にサイド
ウォール11を形成後、N型不純物例えばヒ素Asをイ
オン注入し、N+層12を形成し、ソース領域4および
ドレイン領域5を形成する。以後は、通常のプロセスと
同様であるので、説明は省略する。
【0030】本実施例2によれば、斜めイオン注入によ
り、イオン注入と同時にチャネル下に逆導電型半導体領
域7を形成する。本例においても、イオン注入はゲート
スルーでは行わないため、実施例1と同様の効果を有す
るマスクROMが得られるものである。
【0031】(実施例3)次に、前述のPROM搭載マ
イコン等において使用するフラッシュメモリとマスクR
OMをオンチップ化した場合について図4、図5を用い
て説明する。
【0032】図4は、本例の断面構造を示すものであ
る。図において、左半分に示されたマスクROMと右半
分に示されたフラッシュメモリとが同一基板上に形成さ
れる。マスクROMについては、実施例1のものと同一
であるので、ここでの再度の説明は省略する。フラッシ
ュメモリの構造について説明すると、13はコントロー
ルゲート、14はフローティングゲート、15はソー
ス、16はドレイン、17はドレイン領域に形成された
P型ポケット層である。
【0033】次に、図4のマスクROMとフラッシュメ
モリをオンチップ化した場合のプロセスフローについて
図5を用いて説明をする。
【0034】(a)フラッシュメモリのゲート13、1
4を形成後、ゲート13、14のパターニングをいわゆ
る重ね切りにより行う。この後、N型不純物、例えばヒ
素Asをイオン注入してN+層12を形成する。
【0035】(b)マスクROMのゲート2のパターニ
ングを行う。
【0036】(c)マスクROMの書換えを行うビット
のソース領域・ドレイン領域、およびフラッシュメモリ
のドレイン領域にP型不純物、例えばボロンBをイオン
注入する。このP型不純物は、マスクROMにおいて
は、書換えのための逆導電型半導体領域7となり、フラ
ッシュメモリにおいてはP型ポケット17となる。
【0037】(d)フラッシュメモリのソース領域15
にN型不純物、例えばリンPをイオン注入する。
【0038】(e)熱処理により、引き延ばし拡散を行
う。マスクROMのチャネル下に逆導電型半導体領域7
が引き延ばされ、フラッシュメモリのゲート下にP型ポ
ケット17およびソース領域15が引き延ばされる。
【0039】(f)マスクROMのN-層10を形成す
る。
【0040】(g)サイドウォール11を形成後、例え
ばヒ素Asをイオン注入し、フラッシュメモリおよびマ
スクROMにN+層を形成し、マスクROMのソース領
域4、ドレイン領域5、およびフラッシュメモリのソー
ス領域15、ドレイン領域16を形成する。
【0041】以上のプロセスフローによれば、マスクR
OMに逆導電型半導体領域7を形成するためには、P型
不純物をイオン注入するプロセスが増加するが、このプ
ロセスをマスクROMと同一基板上に形成するフラッシ
ュメモリのP型ポケットの形成のためのイオン注入プロ
セスと同時に行えば、実質的なプロセス数の増加は少な
くなる。したがって、本例は、実施例1のマスクROM
をプロセス数の増加小で製造することが可能となり、コ
ストダウンに大いに貢献するものである。
【0042】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、上記実施
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。
【0043】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横型マ
スクROMに適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではなく、全てのマスクROMに適用可
能である。
【0044】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0045】(1)チャネル注入方法によるマスクRO
Mの書換えを、ゲートスルーによるイオン注入で行わな
いため、高エネルギーイオン注入を行う必要がなく、Δ
Rpが小となり、閾値電圧VTHのばらつきが少なく、特
性が安定する。また、イオン打ち込み時間が短縮され
る。
【0046】(2)ゲートスルーのイオン注入を行わな
いので、ゲート酸化膜を劣化させることがない。
【0047】(3)マスクROMとフラッシュメモリの
オンチップ化をした場合には、プロセスステップ数の増
加が小となるため、コストダウンを図ることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の横型マスクROMの断面図。
【図2】 図1の横型マスクROMの第1のプロセス例
のフロー図。
【図3】 図1の横型マスクROMの第2のプロセス例
のフロー図。
【図4】 本発明のフラッシュメモリとマスクROMを
オンチップ化した断面図。
【図5】 図4のフラッシュメモリと横型マスクROM
のを形成するプロセスフロー図。
【符号の説明】
1…基板、2…ポリサイドゲート、3…ゲート酸化膜、
4,15…ソース領域、5,16…ドレイン領域、6…
Al配線、7…逆導電型半導体領域、8…酸化膜、9…
ホトレジスト、10…N-層、11…サイドウォール、
12…N+層、13…コントロールゲート、14…フロ
ーティングゲート、17…P型ポケット。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年2月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図4】
【図2】
【図3】
【図5】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスクROMにおいて、書換えを行うビ
    ットに、ソース領域およびドレイン領域と異なる極性を
    有し、かつソース領域およびドレイン領域からチャネル
    下へ引き延ばされた逆導電型半導体領域を形成したこと
    を特徴とするマスクROM。
  2. 【請求項2】 マスクROMの書換えを、ゲート形成
    後、ソース領域およびドレイン領域から、これら両領域
    の極性と異なる極性の不純物を導入して逆導電型半導体
    領域を形成し、該逆導電型半導体領域を熱拡散によりチ
    ャネル下へ引き延ばすプロセスを有することを特徴とす
    るマスクROMの製造方法。
  3. 【請求項3】 逆導電型半導体領域を形成する不純物の
    導入を、マスクROMと同一基板上に設けられたフラッ
    シュメモリのP型ポケット形成のための不純物の導入と
    同時に行うことを特徴とする請求項2記載のマスクRO
    Mの製造方法。
  4. 【請求項4】 マスクROMの書換えを、ゲート形成
    後、斜めイオン注入により、ソース領域およびドレイン
    領域へこれら両領域の極性と異なる極性の不純物を注入
    することにより、ソース領域およびドレイン領域からチ
    ャネル下へ引き延ばした逆導電型半導体領域を形成する
    プロセスを有することを特徴とするマスクROMの製造
    方法。
JP4099298A 1992-04-20 1992-04-20 マスクromおよびマスクromの製造方法 Pending JPH05299613A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6512277B2 (en) * 1996-08-29 2003-01-28 Nec Corporation Semiconductor memory device and fabrication thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6512277B2 (en) * 1996-08-29 2003-01-28 Nec Corporation Semiconductor memory device and fabrication thereof

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