JPH0618256B2 - Programmable semiconductor device - Google Patents

Programmable semiconductor device

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JPH0618256B2
JPH0618256B2 JP6311283A JP6311283A JPH0618256B2 JP H0618256 B2 JPH0618256 B2 JP H0618256B2 JP 6311283 A JP6311283 A JP 6311283A JP 6311283 A JP6311283 A JP 6311283A JP H0618256 B2 JPH0618256 B2 JP H0618256B2
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region
buried
programmable
semiconductor device
junction
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JP6311283A
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ウイリアム・ジヨ−ジ・コナ−
ジヨ−ジ・レイモンド・ドナルド
ロナルド・リ−・クライン
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices
    • H10B20/20Programmable ROM [PROM] devices comprising field-effect components

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般に、半導体プログラマブル読取専用メモ
リ(PROM)、特に、各PROMセルが互いに対向す
る一対のダイオード(これらダイオードの一つは選択的
に破壊されてメモリをプログラムすることができる)を
含むセルPROMに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to semiconductor programmable read-only memories (PROMs), and more particularly to a pair of diodes with each PROM cell facing each other (one of the diodes being selectively destroyed to produce a memory. Can be programmed).

背景技術 PROMは、フィールド−プログラマブル電子メモリの
応用においてますます重要になりつつある。それぞれが
一対の背中合わせPN接合ダイオードより成るメモリセ
ルの行および列の配列(アレイ)を含む種類のPROM
が非常に重要である。各セルのダイオードのうち第1ダ
イオードは、セルを電気的に分離するための配列要素と
して働き、他方第2ダイオードは論理“0”または論理
“1”をセル中にプログラムするために選択的に破壊す
ることができる。充分に高い逆電流をそのPN接合に流
し、この接合を恒久的に短絡させることによって、プロ
グラマブル・ダイオードを破壊する。
Background Art PROMs are becoming increasingly important in field-programmable electronic memory applications. A PROM of the type including a row and column array of memory cells each consisting of a pair of back-to-back PN junction diodes.
Is very important. The first diode of the diodes of each cell acts as an array element for electrically isolating the cells, while the second diode selectively selects to program a logic "0" or a logic "1" into the cell. Can be destroyed. A programmable diode is destroyed by applying a sufficiently high reverse current to its PN junction and permanently shorting this junction.

背中合わせダイオード構造を用いるいくつかの従来技術
によるPROMにおいては、メモリセルを横方向に分離
するために二酸化シリコンのような電気的絶縁材料を用
いる。英国特許第2005079号明細書“プログラマ
ブル読取専用メモリセル”は、次のようなPROMを開
示している。このPROMによれば、各配列ダイオード
はバーチカル・ダイオードであり、そのPN接合は、半
導体本体の単結晶シリコン領域中に水平に存在し、半導
体本体内の二酸化シリコンの深い領域に完全に横方向に
隣接している。各プログラマブル・ダイオードは、ホリ
ゾンタル・ダイオードであり、多結晶シリコンの領域中
にあるそのPN接合は、その上側表面に沿う単結晶領域
に隣接している。各プログラマブル・ダイオードのPN
接合は、一般に、半導体本体の下側表面に対して垂直に
延びている。このPROMは、P形基板の上側表面にN
形エピタキシャル層を形成し、N形エピタキシャル層上
にP形エピタキシャル層を形成することによって製造さ
れる。深いN形領域は、エピタキシャル層部分の周りに
形成されて配列ダイオードを形成する深い酸化物領域の
底面に接触している。各セルには、P形エピタキシャル
層を覆う絶縁層を通り抜ける開口が設けられている。プ
ログラマブル・ダイオードのためのPN接合は、絶縁層
上と開口によって露出されたP形エピタキシャル層部分
上とにデポジットされた多結晶シリコンの層中に形成さ
れている。
In some prior art PROMs using back-to-back diode structures, an electrically insulating material such as silicon dioxide is used to laterally separate the memory cells. GB 2005079 "Programmable Read Only Memory Cell" discloses a PROM as follows. According to this PROM, each array diode is a vertical diode and its PN junction lies horizontally in the monocrystalline silicon region of the semiconductor body and completely laterally in the deep region of silicon dioxide in the semiconductor body. It is adjacent. Each programmable diode is a horizontal diode and its PN junction in the region of polycrystalline silicon is adjacent to the single crystal region along its upper surface. PN of each programmable diode
The junction generally extends perpendicular to the lower surface of the semiconductor body. This PROM has N-type on the upper surface of the P-type substrate.
Manufactured by forming a P-type epitaxial layer and forming a P-type epitaxial layer on the N-type epitaxial layer. The deep N-type region contacts the bottom surface of the deep oxide region formed around the epitaxial layer portion to form the array diode. Each cell is provided with an opening through the insulating layer that covers the P-type epitaxial layer. The PN junction for the programmable diode is formed in a layer of polycrystalline silicon deposited on the insulating layer and on the portion of the P type epitaxial layer exposed by the opening.

このPROMをプログラムするためには約20mAの比較
的小さな電流でよいが、そのホリゾンタル・ダイオード
はセル面積を増大させる。さらに、製造中に、多結晶シ
リコン中のPN接合の特性を、単結晶シリコン中のPN
接合に比べてあまり制御することができない。
Although a relatively small current of about 20 mA is required to program this PROM, the horizontal diode increases cell area. Furthermore, during fabrication, the characteristics of the PN junction in polycrystalline silicon can be determined by
It is less controllable than bonding.

T.Fukushima氏等は、ヨーロッパ特許第001817
3号明細書“プログラマブル読取専用デバイス”に他の
このようなPROMを開示している。このPROMの各
メモリセルにおいては、両方のダイオードのPN接合
は、単結晶シリコン領域中に設けられている。単結晶領
域に直接隣接する二酸化シリコンを含む分離領域が、セ
ルを分離している。各PN接合は、そのセルの真中にお
いてほぼ水平であり、分離領域の側壁から離間された位
置にある単結晶領域の上側表面にまで延びている。各配
列ダイオードのPN接合は、対応するプログラマブル・
ダイオードのPN接合を横方向でおよび上方向に取り囲
んでいる。このPROMは、P形シリコン基板の上側表
面に沿ってN形タブ(tub) を選択的に形成した後、上側
基板表面上にN形エピタキシャル層を形成することによ
って製造される。次に、横方向分離領域が形成され、タ
ブ上のエピタキシャル層内にP形領域が形成され、P形
領域内にN形領域が形成されることによってPN接合の
対が製造される。
T. Fukushima et al., European Patent No. 001817.
No. 3, "Programmable Read Only Device" discloses another such PROM. In each memory cell of this PROM, the PN junctions of both diodes are provided in the single crystal silicon region. An isolation region containing silicon dioxide directly adjacent to the single crystal region separates the cells. Each PN junction is approximately horizontal in the middle of the cell and extends to the upper surface of the single crystal region at a location spaced from the sidewalls of the isolation region. The PN junction of each array diode has a corresponding programmable
It surrounds the PN junction of the diode laterally and upwards. The PROM is manufactured by selectively forming an N-type tub along the upper surface of a P-type silicon substrate and then forming an N-type epitaxial layer on the upper substrate surface. A lateral isolation region is then formed, a P-type region is formed in the epitaxial layer on the tub, and an N-type region is formed in the P-type region to produce a PN junction pair.

このPROMでは、ダイオードを形成するために浅い領
域を用いることができるが、各セル内にダイオードを組
入れることは、写真平板配列交差のために、セル面積を
かなり大きくする。メモリ要素は、約9平方ミクロンの
面積を占める。したがって、プログラミング電流が増大
する。さらに、一個のタブ中のセルをプログラムする際
の寄生トランジスタ動作により、基板と上記タブに対し
同一の列に沿った他のタブとの間のPN接合を、順方向
にバイアスして、この他のタブ中のセルのプログラマブ
ル・ダイオードを損傷させる。
In this PROM, shallow regions can be used to form the diodes, but incorporating diodes in each cell significantly increases cell area due to photolithographic array intersections. The memory elements occupy an area of about 9 square microns. Therefore, the programming current is increased. In addition, the parasitic transistor behavior in programming the cells in one tab forward biases the PN junction between the substrate and other tabs along the same column with respect to the tab, and Damage the programmable diode of the cell in the tab.

発明の開示 半導体酸化物より構成するのが好適な電気絶縁領域と隣
接単結晶半導体領域とを有する半導体本体中に形成され
たPROMは、半導体領域の上側表面に沿って互いに横
方向に分離された一群のPROMセルを有している。各
セルは、半導体領域中にあるほぼ水平の第1PN接合
と、対応の第2PN接合とを有している。これらPN接
合は、互いに逆の形態の一対のPN接合ダイオードを形
成する。各第2PN接合は、ほぼ水平であり、対応する
第1PN接合上に次のように設ける。すなわち、各対の
PN接合間の中間セル領域が、絶縁領域と完全に隣接す
るようにする。各第2PN接合は、半導体領域中に設け
るのが好適である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION A PROM formed in a semiconductor body having an electrically insulating region preferably adjacent to a semiconductor oxide and an adjacent single crystal semiconductor region is laterally separated from each other along an upper surface of the semiconductor region. It has a group of PROM cells. Each cell has a substantially horizontal first PN junction in the semiconductor region and a corresponding second PN junction. These PN junctions form a pair of PN junction diodes having mutually opposite forms. Each second PN junction is substantially horizontal and is provided on the corresponding first PN junction as follows. That is, the intermediate cell region between each pair of PN junctions is completely adjacent to the insulating region. Each second PN junction is preferably provided in the semiconductor region.

セルのPN接合について適用される“ほぼ水平”とは、
これらPN接合のそれぞれが、半導体本体のほぼ平坦な
底面に平行な面に大部分存在することを意味している。
PN接合が絶縁領域に隣接する箇所において上方(また
は下方)にわずかに湾曲するとしても、各接合は“ほぼ
水平”である。このように、各PROMセル中の両方の
ダイオードは、バーチカル・ダイオードである。第1P
N接合によって形成される下側ダイオードは配列要素で
あり、他方第2PN接合によって形成される上側ダイオ
ードはプログラマブル要素である。各セル中に絶縁領域
に完全に隣接するPN接合を有することによって、この
PROMは非常に小さな空間を占めることとなる。各セ
ル中のメモリ要素は、代表的に約2.25平方ミクロン
の面積を占め、この面積は比較し得る従来技術のデバイ
スにおけるよりもかなり小さいものである。
The "near horizontal" applied to the PN junction of the cell is
It means that each of these PN junctions is mostly present in a plane parallel to the substantially flat bottom surface of the semiconductor body.
Each junction is "almost horizontal", even though the PN junction may curve slightly upward (or downward) where it is adjacent to the insulating region. Thus, both diodes in each PROM cell are vertical diodes. 1st P
The lower diode formed by the N-junction is the array element, while the upper diode formed by the second PN junction is the programmable element. By having the PN junction in each cell completely adjacent to the isolation region, this PROM occupies a very small space. The memory elements in each cell typically occupy an area of about 2.25 square microns, which is much smaller than in comparable prior art devices.

各中間領域中の最大ドーパント濃度は、その対のPN接
合間の半ば、最適にはその対のPN接合間の中間点付近
で発生するのが望ましい。イオン注入法によって達成さ
れるこのドーパント状態は、PROMの製造を容易に
し、プログラミング動作を改善する。
The maximum dopant concentration in each intermediate region should occur midway between the PN junctions of the pair, optimally near the midpoint between the PN junctions of the pair. This dopant state achieved by the ion implantation method facilitates PROM fabrication and improves programming operation.

第1PN接合の直下の下側セル領域は第1導電形であ
り、中間セル領域は反対の第2導電形である。セルは、
通常、第2導電形の基板領域よりも上方に形成される。
これは、次のような潜在的な問題を生じさせる。すなわ
ち、基板領域は寄生トランジスタのコレクタとして働
き、各セルの下側領域はベースとして働き、隣接中間セ
ルはエミッタとして働く。このセルの第2PN接合が破
壊されると、その第1PN接合は順方向にバイアスされ
るようになり、これは関連する寄生トランジスタをター
ンオンさせる。寄生トランジスタによって基板領域に注
入された電流は、そこにかなりの電圧を生起させて、同
一列に沿った他のセルの基板領域と下側セル領域との間
のPN接合を順方向にバイアスさせるようになる。これ
により、これら他のセルの第2PN接合を劣化させ、こ
れら他のセルのダイオード特性を変化させるおそれがあ
る。
The lower cell region just below the first PN junction is of the first conductivity type and the intermediate cell region is of the opposite second conductivity type. The cell is
Usually, it is formed above the substrate region of the second conductivity type.
This creates the following potential problems. That is, the substrate region acts as the collector of the parasitic transistor, the lower region of each cell acts as the base, and the adjacent intermediate cell acts as the emitter. When the second PN junction of this cell is destroyed, its first PN junction becomes forward biased, which turns on the associated parasitic transistor. The current injected by the parasitic transistor into the substrate region causes a significant voltage there to forward bias the PN junction between the substrate region and the lower cell region of the other cells along the same column. Like This may deteriorate the second PN junctions of these other cells and change the diode characteristics of these other cells.

複合埋込層を適切に用いて、この問題を軽減し、かつ、
下側セル領域への中間電気接続を与えることができる。
この埋込層は、下側セル領域直下に第1導電形の複数の
高ドープ埋込領域を有している。各埋込領域は、一個以
上の関連する下側セル領域のそれぞれの横方向周囲の全
下側縁部に沿った絶縁領域と隣接している。埋込領域を
絶縁領域に接触させることによって、各寄生トランジス
タの増幅度をかなり代表的には1/100に減少するこ
とができる。その結果、一個のセルのプログラミング中
に基板領域に形成される電圧はかなり減少して、同一列
に沿った他のセル中のプログラマブル・ダイオードを保
護することができる。
Appropriate use of composite buried layers alleviates this problem, and
An intermediate electrical connection to the lower cell area can be provided.
The buried layer has a plurality of highly-doped buried regions of the first conductivity type immediately below the lower cell region. Each buried region is adjacent to an insulating region along the entire lower edge of each lateral perimeter of one or more associated lower cell regions. By contacting the buried region with the insulating region, the gain of each parasitic transistor can be reduced, typically to 1/100. As a result, the voltage developed in the substrate area during programming of one cell can be significantly reduced, protecting programmable diodes in other cells along the same column.

複合埋込層は、各埋込領域を横方向に取り囲む第2導電
形の高ドープ埋込ウエブ(web) を有している。この埋込
ウエブは、プログラミング中に寄生トランジスタによっ
て基板領域に注入される電荷キャリヤを除去する低抵抗
路を与えて、基板電位が立ち上がるのをさらに防止す
る。
The composite buried layer has a second conductivity type highly doped buried web laterally surrounding each buried region. This buried web provides a low resistance path that removes charge carriers injected into the substrate region by parasitic transistors during programming, further preventing the substrate potential from rising.

埋込ウエブは、基板領域を含みかつ絶縁領域にまで延在
する低ドープ領域によって埋込領域から横方向に分離さ
れている。この低ドープ領域は、基板PN接合の降伏電
圧を許容値にまで増大させる働きをする。
The buried web is laterally separated from the buried region by a lightly doped region that includes the substrate region and extends to the insulating region. This lightly doped region serves to increase the breakdown voltage of the substrate PN junction to an acceptable value.

このメモリの重要な利点は、多くの材料的欠陥およびプ
ロセス中に発生する欠陥に対してあまり影響を受けない
ことである。各セルの実際のメモリ要素の領域のみがこ
のような欠陥をかなり受けるものであり、この領域は非
常に小さい。絶縁層中を複合埋込層にまで延びる接続部
は、これらの欠陥の多くに対してあまり影響を受けず、
PN接合の多くは絶縁領域によって部分的または全体的
に保護される。したがって、このPROMは非常に大き
なメモリ配列の製造に非常に適している。
An important advantage of this memory is that it is insensitive to many material defects and defects that occur during the process. Only the area of the actual memory element of each cell is subject to such defects, which area is very small. Connections that extend through the insulating layer to the composite buried layer are less sensitive to many of these defects,
Many of the PN junctions are partially or wholly protected by the insulating region. Therefore, this PROM is very suitable for the production of very large memory arrays.

PROMの製造においては、まず始めに、絶縁領域を次
のように形成する。すなわち、絶縁領域が、ドープ領域
の頂部に沿って互いに離間された第1導電形のドープ領
域の一群の単結晶部のそれぞれの全横方向の境界に完全
に隣接する。第2導電形のドーパントを、頂部表面を経
て単結晶部に導入して第1PN接合を形成する。第1導
電形のドーパントを、頂部表面を経て各単結晶部に同様
に導入することによって、第2PN接合を形成すること
ができる。絶縁領域をマスクとして用いて、これらドー
パントの各単結晶部内における横方向の拡がりを制御す
るのが好適である。第2導電形のドーパントをイオン注
入し、PROMを充分低い温度で焼きなましして、PR
OMに始めに導入されたドーパントすなわち他の不純物
のかなりの再分布を生じることなく、ドーパントの導入
による格子欠陥を修復することができる。
In manufacturing a PROM, first, an insulating region is formed as follows. That is, the insulating region is completely adjacent to each lateral boundary of each of the group of single crystal portions of the doped region of the first conductivity type spaced from each other along the top of the doped region. A second conductivity type dopant is introduced into the single crystal portion through the top surface to form a first PN junction. A second PN junction can be formed by similarly introducing a dopant of the first conductivity type into each single crystal portion via the top surface. It is preferable to use the insulating region as a mask to control the lateral spread of these dopants within each single crystal portion. The second conductivity type dopant is ion-implanted, and the PROM is annealed at a sufficiently low temperature to form a PR.
Lattice defects due to the introduction of dopants can be repaired without significant redistribution of the dopants or other impurities originally introduced into the OM.

複合埋込層と絶縁領域とは、通常、PROMの製造の初
期の段階で形成する。第1導電形の不純物を、基板の表
面に沿って互いに離間された複数の第1位置で、第2導
電形の単結晶半導体基板中に選択的に導入して埋込層を
配置する。前記第1位置のそれぞれを横方向に取り囲み
かつ前記第1位置のそれぞれから離間された第2位置
で、第2導電形の不純物を基板中に選択的に導入するこ
とによって、埋込ウエブを同様に配置するのが好適であ
る。次に、エピタキシャル半導体層を、基板の表面上に
成長させる。エピタキシャル層のウエブ状部を、その上
側表面に沿って除去して溝を形成する。次に、基板とエ
ピタキシャル層の残りの部分とを、高温度酸化雰囲気中
に選択的に置いて、溝に沿ったエピタキシャル層部分を
酸化させて絶縁領域を形成し、基板に導入された不純物
の一部をエピタキシャル層中で上方に拡散させて複合埋
込層を形成する。
The composite buried layer and insulating region are typically formed at an early stage of PROM fabrication. Impurities of the first conductivity type are selectively introduced into the single crystal semiconductor substrate of the second conductivity type at a plurality of first positions separated from each other along the surface of the substrate to arrange the buried layer. A buried web is also provided by selectively introducing impurities of a second conductivity type into the substrate at second positions laterally surrounding each of the first positions and spaced from each of the first positions. It is preferable to arrange it at. Next, an epitaxial semiconductor layer is grown on the surface of the substrate. The web-like portion of the epitaxial layer is removed along its upper surface to form a groove. Next, the substrate and the remaining portion of the epitaxial layer are selectively placed in a high temperature oxidizing atmosphere to oxidize the epitaxial layer portion along the groove to form an insulating region, and to remove impurities introduced into the substrate. A portion is diffused upward in the epitaxial layer to form a composite buried layer.

好適な実施例の説明 第1図は、それぞれが一対の背中合わせの酸化物壁バー
チカル・ダイオードより成る一群の同じPROMセルを
含むPROMの好適な実施例の断面配列を示す。第2a
図および第2b図は、第1図の実施例の互いに垂直な断
面図であって、平坦底部10を有する半導体本体中のP
ROMの構造を示している。第2a図および第2b図に
示すように、第1図の断面を、底部表面10に平行な面
1−1とする。第1図に破線で示す要素は、面1−1の
下方にある。用語“下側”、“底部”、“上側”、“頂
部”、“下方”、“上方”、“垂直”、“水平”、“横
方向”は、表面10が大地に平行な場合に、半導体本体
の配向に対して便宜上定める。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows a cross-sectional array of a preferred embodiment of a PROM which includes a group of identical PROM cells each consisting of a pair of back-to-back oxide wall vertical diodes. 2a
FIGS. 2 and 2b are cross-sectional views of the embodiment of FIG. 1 perpendicular to one another, showing P in a semiconductor body with a flat bottom 10.
The structure of ROM is shown. As shown in FIGS. 2a and 2b, the cross section of FIG. 1 is a plane 1-1 parallel to the bottom surface 10. The elements shown in phantom in FIG. 1 are below surface 1-1. The terms “bottom”, “bottom”, “top”, “top”, “bottom”, “top”, “vertical”, “horizontal”, “lateral” refer to when the surface 10 is parallel to the ground. It is defined for convenience with respect to the orientation of the semiconductor body.

PROMセルは、行および列の配列に配置する。行は、
約20ミクロン離れている。
The PROM cells are arranged in rows and columns. The line is
About 20 microns apart.

6個のPROMセル12,12,12,1
′,12′,12′、を第1図に示す。セル1
,12,12は一つの行内にあり、セル1
′,12′,12′は隣接する行内にある。こ
のように、各添字“B”,“D”,または“F”は個々
の列を示し、ダッシュの付されていない符合は第2a図
に示す行を示し、ダッシュの付されている符合は隣接す
る行を示している。列間領域とこれら列間領域上の中央
に位置する領域とのいくつかを、対応する添字“A”,
“C”,“E”,“G”を含む参照符合によって表示す
る。添字“B”,“D”,または“F”によって区別さ
れるセル12,12,12,12′,1
′,12′、それらの要素、または別個の列要素
の任意の一つ、または参照符合が添字“A”,“C”,
“E”,“G”を含む領域の任意のものについて、添字
“A”〜“G”とダッシュが付けられた符合とは図面中
には完全な参照符合で示されているが、本詳細な説明に
おいてはこれら添字及びダッシュを殆ど省略している。
さらに、セル12のいくつかの要素は図示せずあるいは
部分的にのみ図示して、過剰な表示を避けている。たと
えば、セル12の要素のみを、第2a図および第2b
図に完全に表示している。
6 PROM cells 12 B , 12 D , 12 F , 1
2 B ′, 12 D ′, 12 F ′ are shown in FIG. Cell 1
2 B , 12 D , 12 F are in one row, and cell 1
2 B ′, 12 D ′, 12 F ′ are in adjacent rows. Thus, each subscript "B", "D", or "F" indicates an individual column, unmarked numbers indicate rows shown in Figure 2a, and dashed numbers indicate Shows adjacent rows. Some of the inter-row areas and the areas located in the center on these inter-row areas are designated by the corresponding subscript "A",
It is indicated by a reference numeral including "C", "E", and "G". Cells 12 B , 12 D , 12 F , 12 B ′, 1 distinguished by subscripts “B”, “D”, or “F”
2 D ′, 12 F ′, those elements, or any one of the separate column elements, or the reference signs are subscripts “A”, “C”,
For any of the areas including "E" and "G", the subscripts "A" to "G" and the reference signs with dashes are shown as complete reference signs in the drawings. In these descriptions, these subscripts and dashes are almost omitted.
Moreover, some elements of cell 12 are not shown or only partially shown to avoid over-representation. For example, only the elements of cell 12 D are shown in FIGS. 2a and 2b.
It is shown completely in the figure.

セル12は、本体のドープ単結晶シリコン領域中にこの
領域の上側表面14に沿って形成され、これらセルは表
面14に沿って本体中に選択的に沈み込まされている二
酸化シリコンのウエブ状の電気絶縁領域16の隣接部分
によって互いに横方向に分離されている。第2a図およ
び第2b図における単結晶領域は、表面10と14との
間にある部分で絶縁領域16を除いた部分である。行に
沿ってセル12の両側にある酸化物分離領域16部分の
中心間距離は、約11ミクロンである。酸化物領域16
は、鳥の嘴状部分18を有している。この部分は単結晶
領域内に入り込んで、各セル12を、約2.25平方ミ
クロンの断面積にまで表面14に沿って細めている。酸
化物領域16の最も下側の面は、上側表面14から計っ
て、本体内に約1.1ミクロンの距離にある。
A cell 12 is formed in a doped single crystal silicon region of the body along an upper surface 14 of this region, the cell being a web of silicon dioxide that is selectively submerged along the surface 14 into the body. It is laterally separated from each other by adjacent portions of the electrically insulating region 16. The single crystal region in FIGS. 2a and 2b is the portion between the surfaces 10 and 14 excluding the insulating region 16. The center-to-center distance of the oxide isolation region 16 portions on either side of the cell 12 along the row is about 11 microns. Oxide region 16
Has a bird's beak 18. This portion penetrates into the single crystal region, narrowing each cell 12 along the surface 14 to a cross-sectional area of approximately 2.25 square microns. The bottommost surface of oxide region 16 is about 1.1 microns into the body, measured from top surface 14.

各セル12は、下側配列(アレイ)ダイオードと上側プ
ログラマブル・ダイオードとから構成されている。配列
ダイオードは、下側N領域20と中間P領域22とによ
って形成されるバーチカルPN接合素子である。これら
の共通界面は、約4平方ミクロンの横方向面積と約16
ボルトの降伏電圧とを有する第1PN接合26を形成す
る。プログラマブル・ダイオードは、P領域22と上側
領域28とから成るバーチカルPN接合素子であ
る。これらの共通界面は、約3平方ミクロンの横方向面
積と約6ボルトの降伏電圧とを有する第2PN接合30
である。接合面積の差は、接合30に沿ったセル12中
への鳥の嘴状部分18の大きな侵入に基づくものであ
る。より大きい接合26の面積は、プログラマブル・ダ
イオードがプログラムされるときに接合26が劣化する
ことを防止するように作用する。
Each cell 12 is composed of a lower array diode and an upper programmable diode. The array diode is a vertical PN junction element formed by the lower N region 20 and the intermediate P region 22. These common interfaces have a lateral area of about 4 square microns and about 16
Form a first PN junction 26 having a breakdown voltage of volts. The programmable diode is a vertical PN junction element consisting of a P region 22 and an upper N + region 28. These common interfaces have a second PN junction 30 having a lateral area of about 3 square microns and a breakdown voltage of about 6 volts.
Is. The difference in junction area is due to the large penetration of bird's beak 18 into cell 12 along junction 30. The larger area of the junction 26 serves to prevent the junction 26 from degrading when the programmable diode is programmed.

P領域22は、絶縁領域16の側壁に完全に隣接し、そ
の結果PN接合26および30は、同様にその側壁に完
全に隣接する。各PN接合26または30は、その拡が
りの大半は水平であるが、一般に、酸化物領域16の側
壁に隣接する付近で上方に曲がっている。各接合26ま
たは30の中心部は下側表面10に平行であり、上方に
曲がる接合26または30の部分は非常に少ないので、
接合26および30は“ほぼ水平”であるということが
できる。
P region 22 is completely adjacent to the sidewall of insulating region 16 so that PN junctions 26 and 30 are also completely adjacent to that sidewall. Each PN junction 26 or 30 has a majority of its extent horizontal, but generally bends up near the sidewalls of the oxide region 16. The center of each joint 26 or 30 is parallel to the lower surface 10 and there are very few portions of the joint 26 or 30 that bend upwards so that
It can be said that the joints 26 and 30 are "almost horizontal".

以下に詳細に示すように、P領域22中のP形ドーパン
トの最大濃度は、(接合30に沿うよりはむしろ)接合
26と30との間に生じる。最大P形濃度が中間領域2
2内に存在する場所は、接合26と30との間の中間点
から接合26と30との間の距離の20%よりも小さい
垂直の距離にあるのが望ましい。最大P形濃度は接合2
6と30との間のほぼ中間に発生するのが最適である。
領域20,22,28は構造的には、恒久的フローティ
ング(接続されない)ベースを有するNPNトランジス
タとみなしうるが動作的にはトランジスタではない。そ
の理由はこのようなドーパント分布を用いることは、可
能なトランジスタ動作を非常に非能率的とする為であ
る。というのは、中間領域22は、普通のトランジスタ
のベースよりも幅が広く、このため電流利得が非常に小
さく(約2)なるからである。さらに、このドーパント
分布は大きな配列にPROMを製造することを容易にす
る。その理由は、酸化物領域16の側壁に沿って高いP
形ドーパント濃度が存在する為、反転路または他の欠陥
機構による短絡の可能性を減少させるからである。
As will be described in detail below, the maximum concentration of P-type dopant in P region 22 occurs between junctions 26 and 30 (rather than along junction 30). Maximum P-type concentration is in the middle region 2
The location present in 2 is preferably at a vertical distance of less than 20% of the distance between junctions 26 and 30 from the midpoint between junctions 26 and 30. Maximum P type concentration is junction 2
Optimally, it occurs approximately midway between 6 and 30.
Regions 20, 22, and 28 may be structurally considered as NPN transistors having a permanently floating (not connected) base, but are not operationally transistors. The reason is that using such a dopant distribution makes the possible transistor operation very inefficient. This is because the intermediate region 22 is wider than the base of a normal transistor, which results in a very small current gain (about 2). Moreover, this dopant distribution facilitates the fabrication of PROMs in large arrays. The reason is that the high P along the sidewall of the oxide region 16
The presence of the topographical dopant concentration reduces the likelihood of short circuits due to inversion paths or other defect mechanisms.

セル12は、下側N領域20とPROMの行ラインとの
間に電気的接続が与えられなければならない構造の上側
部分として形成される。この構造の下側部分は、低ドー
プP形半導体基板により構成される。後述する非常に高
ドープされたN形およびP形領域を有する埋込層がない
場合には、各P領域22は、バーチカル寄生PNPトラ
ンジスタのエミッタとして働く。このトランジスタのベ
ースは隣接N領域20であり、そのコレクタは基板の残
りの低ドープP形部分である。
The cell 12 is formed as the upper part of the structure in which an electrical connection must be provided between the lower N region 20 and the PROM row line. The lower part of this structure is composed of a lightly doped P-type semiconductor substrate. Each P region 22 acts as an emitter of a vertical parasitic PNP transistor in the absence of a buried layer having very heavily doped N and P regions, described below. The base of this transistor is the adjacent N region 20 and its collector is the remaining lightly doped P-type portion of the substrate.

セルのプログラミングの際に、個々の列に沿う全てのN
領域28の電位は、これらN領域28に接続された
列ラインの電位を上昇させることによって上昇する。セ
ル12のようないずれかの特定のセル12がプログラ
ムされる場合には、そのPN接合30は電子なだれを
起こして、そのP領域22に、および順方向にバイア
スされるそのPN接合26を経て電流を強制的に流
す。これにより、そのセル12に関連した寄生PNP
トランジスタがターンオンされうる。このバーチカル寄
生トランジスタのベース−コレクタ接合は、ラテラル寄
生NPNトランジスタのベース−エミッタ接合である。
このNPNトランジスタのベース−コレクタ接合は、残
りの低ドープP形基板部と、同一列に沿ったセル1
′のようないずれか他のセル12のN領域20とに
よって形成される。
When programming a cell, all N's along an individual column
+ Potential region 28 is increased by increasing the potential of the connected column lines to these N + regions 28. When any particular cell 12, such as cell 12 D , is programmed, its PN junction 30 D avalanches to its P region 22 D and its PN junction forward biased. forcing current flow through 26 D. Parasitic PNP Thereby, associated with the cell 12 D
The transistor can be turned on. The base-collector junction of this vertical parasitic transistor is the base-emitter junction of the lateral parasitic NPN transistor.
The base-collector junction of this NPN transistor is the cell 1 along the same column as the rest of the lightly doped P-type substrate.
2D 'and any other N region 20 of the cell 12.

寄生PNPトランジスタが飽和すると、そのベース−コ
レクタ接合は順方向にバイアスされ、基板電圧を上昇さ
せてラテラル寄生NPNトランジスタをターンオンさせ
る。このことは、N領域20′の電圧をN領域20
の電圧近辺まで低下させ、PN接合30′を劣化させ
るおそれを生じる。その理由は、N領域28′がN
領域28と同じ電位にあるからである。要するに、
プログラムされる各セル12に関連する寄生PNPトラ
ンジスタの作用は、同一列に沿った他のセル12のプロ
グラマブル・ダイオードを損傷するおそれがある。本発
明により複合埋込層をセル12と共に用いることによ
り、この問題を軽減し、ワードラインへの中間電気的接
続を行ない、行間の電気的絶縁を行なう。
When the parasitic PNP transistor saturates, its base-collector junction is forward biased, raising the substrate voltage and turning on the lateral parasitic NPN transistor. This allows the voltage of the N-region 20 D 'N region 20 D
The voltage may be reduced to a voltage close to that of PN junction 30 D ′, which may deteriorate the PN junction 30 D ′. The reason is that the N + region 28 D ′ is N
This is because it is at the same potential as the + region 28 D. in short,
The action of the parasitic PNP transistor associated with each cell 12 being programmed can damage the programmable diodes of other cells 12 along the same column. The use of a composite buried layer with cells 12 in accordance with the present invention alleviates this problem and provides intermediate electrical connection to the wordlines and electrical isolation between the rows.

この複合埋込層の一部は、下側N領域20のすぐ下に存
在し且つ酸化物領域16の下側面と接触する一組の埋込
領域32により構成される。各埋込領域〔あるいは
タブ(tub) 〕32は、下側領域20の4つと連続するの
が特に好ましい。しかし図面を簡単にするために、第1
図、第2a図、第2b図において、各タブ32を、下側
領域20の2つにのみ連続するように示している。たと
えば、埋込領域32を、下側領域20および20
に連続するように示す。その結果、個々のタブ32と連
続する各下側領域20の横方向周囲の全下側縁部に沿う
絶縁領域16に、個々のタブ32が隣接する。
A portion of this composite buried layer is formed by a set of buried N + regions 32 that are immediately below the lower N region 20 and contact the lower surface of the oxide region 16. It is particularly preferred that each embedding region [or tub] 32 be contiguous with four of the lower regions 20. However, in order to simplify the drawing, the first
In FIGS. 2a and 2b, each tab 32 is shown as being continuous with only two of the lower regions 20. For example, the buried region 32 C may be replaced by the lower regions 20 B and 20 D.
To be continuous. As a result, the individual tabs 32 abut the insulating region 16 along the entire lower edge of the lateral perimeter of each lower region 20 that is continuous with the individual tab 32.

埋込領域32中の平均正味ドーパント濃度は、約1.6
×1018原子/cm3である。下側領域20は、約8×1
15原子/cm3の比較的一様な正味ドーパント濃度を有
している。このことは、タブ32のドーパント濃度は表
面14から下方約1.0ミクロンの位置で領域20に接
する箇所での領域20のドーパント濃度まで酸化物領域
16に沿って上方に向って減少しているということを意
味している。埋込領域32の底部は、表面14よりも下
方約4ミクロンで本体中に延在している。
The average net dopant concentration in the buried region 32 is about 1.6.
× 10 18 atoms / cm 3 . The lower area 20 is approximately 8 × 1
It has a relatively uniform net dopant concentration of 0 15 atoms / cm 3 . This means that the dopant concentration in tub 32 decreases upward along oxide region 16 to the dopant concentration in region 20 where it abuts region 20 about 1.0 micron below surface 14. It means that. The bottom of the buried region 32 extends into the body about 4 microns below the surface 14.

各タブ32は、下側表面10を有する低ドープP基板
領域34中に延在し、通常逆バイアスされる分離PN接
合36が形成されている。P領域34は、約1×10
15原子/cm3の比較的一様な正味ドーパント濃度を有し
ている。この濃度は、埋込領域32が分離接合36に沿
って一番下まで降下したところでのN形ドーパント濃度
と同じである。
Each tab 32 extends into a lightly doped P substrate region 34 having a lower surface 10 to form a normally reverse biased isolation PN junction 36. The P region 34 is approximately 1 × 10
It has a relatively uniform net dopant concentration of 15 atoms / cm 3 . This concentration is the same as the N-type dopant concentration at the bottom of the buried region 32 along the isolation junction 36.

分離接合36は、プログラミング中にターンオンするこ
とのできる寄生PNPトランジスタのベース−コレクタ
接合である。各埋込領域32は、それぞれ関連するセル
12の周囲で酸化物領域16に完全に隣接するので、N
タブ32は、寄生PNPトランジスタのベース部分を
形成する。これにより、それらトランジスタの電流増幅
度を、タブ32がない場合の約10から約0.1にまで
減少させる。セル12の1つがプログラムされている場
合、増幅度の低下により、基板領域34中に形成し得る
電圧を減少させ、これにより同一列中の他のセル12の
プログラマブル・ダイオードの劣化を防止する。
Isolation junction 36 is the base-collector junction of a parasitic PNP transistor that can be turned on during programming. Since each buried region 32 is completely adjacent to the oxide region 16 around its associated cell 12, N
The + tab 32 forms the base portion of the parasitic PNP transistor. This reduces the current gain of those transistors from about 10 without tab 32 to about 0.1. When one of the cells 12 is programmed, the reduced amplification reduces the voltage that can form in the substrate region 34, thereby preventing the programmable diodes of other cells 12 in the same column from degrading.

各埋込領域32は、下側N領域40と上側N領域4
2とから成る対応する複合N領域38によって、上側
表面14に接続される。N領域32および38の組合
せは、下側セル領域20と行ラインとの間の必要な中間
接続を構成する。各埋込領域32中の高ドーパントは、
その接続領域38とその下側セル領域20との間の直列
抵抗を軽減する働きをする。接続領域38は、また、表
面14に対して低抵抗路を形成し、セルのプログラミン
グ中に発生する寄生電圧降下を軽減する。
Each buried region 32 includes a lower N + region 40 and an upper N + region 4
It is connected to the upper surface 14 by a corresponding composite N + region 38 of 2. The combination of N + regions 32 and 38 constitutes the necessary intermediate connection between the lower cell region 20 and the row line. The high dopant in each buried region 32 is
It serves to reduce series resistance between the connection region 38 and the lower cell region 20. Connection region 38 also forms a low resistance path to surface 14 to mitigate parasitic voltage drops that occur during programming of the cell.

複合埋込層の他の部分は、埋込まれたN領域32のそ
れぞれを横方向に取り囲む埋込Pウエブ44である。
埋込ウエブ44は酸化物領域16の下側面に沿ってこの
酸化物領域16に隣接し、その側壁に部分的に沿って上
方に延在している。Pウエブ44内の平均正味ドーパ
ント濃度は、約7×1017原子/cm3である。埋込ウエ
ブ44は、酸化物領域16の下側面に接する部分で約1
×1017原子/cm3の正味ドーパント濃度を有してい
る。一方、そのP形ドーパント濃度は、表面14から約
3.5ミクロン下の位置で基板領域34のドーパント濃
度に変化する。
The other part of the composite buried layer is a buried P + web 44 laterally surrounding each of the buried N + regions 32.
The buried web 44 adjoins the oxide region 16 along the lower surface of the oxide region 16 and extends upward along a portion of its sidewall. The average net dopant concentration in the P + web 44 is about 7 × 10 17 atoms / cm 3 . The buried web 44 has a thickness of about 1 at the portion contacting the lower surface of the oxide region 16.
It has a net dopant concentration of × 10 17 atoms / cm 3 . On the other hand, the P-type dopant concentration changes to the dopant concentration in the substrate region 34 at a position about 3.5 microns below the surface 14.

PROM中の列に沿って延在する複数の低抵抗P領域
46によって、Pウエブ44を上側表面14に接続す
る。絶縁領域16および埋込ウエブ44は接続領域46
と組合わさって、個々のタブ32のセル12を全ての他
のタブ32のセル12から横方向に電気的に分離する。
したがって、この組合せは、行を互いに横方向に分離す
る。接続領域46と組合わさったウエブ44は、また、
PNP寄生トランジスタのコレクタ領域34によってセ
ルのプログラミング中に集められたホールを除去するた
めの低抵抗路を構成する。これによっても、セル12の
1つのプログラミングが、同じ列に沿った他のセル12
中のプログラマブル・ダイオードを損傷するのを防止す
る。
The P + web 44 is connected to the upper surface 14 by a plurality of low resistance P + regions 46 extending along columns in the PROM. The insulating region 16 and the buried web 44 are connected to the connecting region 46.
In combination with each other, cells 12 of individual tabs 32 are laterally electrically isolated from cells 12 of all other tabs 32.
Therefore, this combination laterally separates the rows from each other. The web 44 associated with the connection area 46 also
The collector region 34 of the PNP parasitic transistor provides a low resistance path for removing holes collected during programming of the cell. This also allows one programming of cell 12 to be transferred to another cell 12 along the same column.
Prevents damage to the programmable diode inside.

基板領域34より成る対応低ドープ領域と、領域3
4と酸化物領域16の下側面との間に存在する対応エピ
タキシャルN領域48とによって、各埋込領域32を、
埋込ウエブ44から横方向に分離する。N領域48は、
それぞれ、約8×1015原子/cm3の比較的一様な正味
ドーパント濃度を有している。P領域34とN領域4
8との低ドープ組合せは、基板分離接合36が、充分に
高い降伏電圧(代表的には約30ボルト)を有すること
を保証する。
A corresponding lightly doped region comprising P - substrate region 34, and region 3
4 and the corresponding epitaxial N region 48 existing between the lower surface of the oxide region 16 and each of the buried regions 32,
Separated laterally from the embedded web 44. N region 48 is
Each has a relatively uniform net dopant concentration of about 8 × 10 15 atoms / cm 3 . P - region 34 and N-region 4
The low doping combination with 8 ensures that the substrate isolation junction 36 has a sufficiently high breakdown voltage (typically about 30 volts).

上側表面14にまで延在する多数の単結晶領域に接触す
る導体の配列によって、PROMが完成する。白金−ニ
ッケル珪化物の層50を各P領域46上に設け、この
珪化物上にチタン−タングステンの層52を設ける。表
面14に沿ったN領域28および42上に、およびチ
タン−タングステン領域52上に、約1%のシリコンを
有するアルミニウムより成るリード線54のパターンを
設ける。リード線54,54,54は列ラインで
ある。リード線54と行ラインに接続されるその対応
部分とを除いて、全ての他のリード線54は、第2b
図にリード線54によって示されるように列に沿って
延在する。
The array of conductors in contact with a number of single crystal regions extending to upper surface 14 completes the PROM. A platinum-nickel silicide layer 50 is provided on each P + region 46, and a titanium-tungsten layer 52 is provided on the silicide. A pattern of leads 54 of aluminum with about 1% silicon is provided on N + regions 28 and 42 along surface 14 and on titanium-tungsten region 52. The lead wires 54 B , 54 D and 54 F are column lines. With the exception of lead 54 C and its counterpart connected to the row line, all other leads 54 D are second b
Extends along a row as shown by lead 54 D in the figure.

通常の構造のリード線の第2交差路を用いて、行ライン
を形成し導体の配列を完成させる。リード線のこの第2
交差パターンは、複雑さを避けるために、図には示して
いない。リード線の第2パターンを用いる場合に、燐ド
ープ二酸化シリコン(Vapox)の層を、リード線54と
リード線54間の酸化物領域16部分との上側に設け
る。リード線の交差パターンは、Vapox層上に重なる純
アルミニウムより成り、Vapox層を経て延在するアルミ
ニウム充填通路によってリード線54およびその対応
部分に接続されている。
A second crossing of leads of conventional construction is used to form the row lines and complete the array of conductors. This second of the lead wire
Crossing patterns are not shown in the figure to avoid complexity. If a second pattern of leads is used, a layer of phosphorus-doped silicon dioxide (Vapox) is provided over the leads 54 and the portion of oxide region 16 between the leads 54. Cross pattern of the lead wire is made of pure aluminum overlying Vapox layer, is connected to a lead wire 54 C and the corresponding portions thereof by the aluminum fill passageway extending through the Vapox layer.

PROMをプログラムするためには、約40mAの逆電流
を破壊すべき各PN接合30を経て流す。たとえば、接
合30を破壊する場合には、適切な逆電圧を、代表的
には1マイクロ秒よりも小さい適切な時間の間リード線
54と54との間に供給して、プログラマブル・ダ
イオード中に電子なだれ降伏を発生させ、特定の逆電流
を発生させる。約577℃のアルミニウム−シリコン共
融温度に達するまで、プログラマブル・ダイオードは加
熱される。この時点で、リード線54からのアルミニ
ウムがN領域28を経て移動し、P領域22とオ
ーミック接触を形成するので、プログラマブル・ダイオ
ードは短絡する。これにより、用いられる取決めに基づ
いて、セル12に論理“0”または論理“1”を導入
する。他方、プログラマブル・ダイオードが不変のまま
保持されているセル12は、反対の論理状態にある。
To program the PROM, a reverse current of about 40 mA is passed through each PN junction 30 to be destroyed. For example, in the case of breaking junction 30 D , a suitable reverse voltage is applied between leads 54 C and 54 D for a suitable time, typically less than 1 microsecond, to provide programmable programming. It causes avalanche breakdown in the diode, causing a specific reverse current. The programmable diode is heated until an aluminum-silicon eutectic temperature of about 577 ° C is reached. At this point, the aluminum from lead 54 D moves through N + region 28 D and makes an ohmic contact with P region 22 D , thus shorting the programmable diode. Thus, based on the arrangement used, to introduce a logic "0" or a logic "1" in cell 12 D. On the other hand, cell 12, with the programmable diode held unchanged, is in the opposite logic state.

第3a図〜第3n図は、第1図、第2a図、第2b図の
PROMの製造工程を示す。製造プロセスにおいて、P
導電形の多数の領域を形成するためのP形不純物とし
て、ホウ素を用いる。他の説明をしない限り、Bの形
態のホウ素をイオン注入する。燐、ヒ素、アンチモン
を、相補N形ドーパントとして選択的に用いる。他の説
明をしない限り、これらをP,As ,Sb の形態
でそれぞれイオン注入する。これらドーパントの代わり
に、他の適切な不純物を用いることもできる。多くのイ
オン注入工程において、拡散によってウエハ中に不純物
を導入することもできる。
3a to 3n show the manufacturing process of the PROM shown in FIGS. 1, 2a and 2b. In the manufacturing process, P
Boron is used as a P-type impurity for forming multiple regions of conductivity type. Unless otherwise stated, boron in the B + form is implanted. Phosphorus, arsenic and antimony are selectively used as complementary N-type dopants. Unless otherwise stated, these are ion-implanted in the form of P + , As + , and Sb + , respectively. Other suitable impurities may be used in place of these dopants. Impurities can also be introduced into the wafer by diffusion in many ion implantation processes.

種々の絶縁P形およびN形領域を作るために、通常のク
リーニングおよびフォトレジスト・マスキング技術を用
いる。議論を簡単にするために、クリーニング工程、フ
ォトレジスト・マスクを形成する際に含まれる工程、お
よび半導体技術における他のこのような周知の工程を、
以下の説明から省略する。他の説明をしない限り、二酸
化シリコンの各エッチングを、約7部の40%フッ化ア
ンモニウムと約1部の49%フッ化水素酸とから成る緩
衝エッチング剤によって行う。
Conventional cleaning and photoresist masking techniques are used to create the various insulating P and N regions. For ease of discussion, cleaning steps, steps involved in forming the photoresist mask, and other such well known steps in semiconductor technology are described.
It will be omitted from the following description. Unless otherwise stated, each etch of silicon dioxide is performed with a buffer etch consisting of about 7 parts 40% ammonium fluoride and about 1 part 49% hydrofluoric acid.

プロセスの最初の工程は、N領域32とPウエブ4
4とから成る複合埋込層のための位置を定めることを含
んでいる。第3a図において、出発材料は、7〜21Ω
-cm の抵抗率と約500ミクロンの厚さを有するP
結晶シリコン基板60を有する半導体ウエハである。こ
のウエハを、酸素および水素の酸化雰囲気中に1000
℃で360分間置いて、約1.2ミクロンの厚さを有す
る二酸化シリコンの層62を、基板60の上側表面に沿
って成長させる。領域32およびウエブ44に予定され
る位置の上方に開口を有するフォトレジスト・マスク6
4を、酸化物層62上に形成する。酸化物層62の露出
部を、18分間エッチングして、マスク64の開口領域
に800〜1400オングストローム厚さの二酸化シリ
コンを残す。
The first step of the process is N + region 32 and P + web 4
Locating for a composite buried layer consisting of 4 and. In Figure 3a, the starting material is 7-21 Ω.
A semiconductor wafer having a P - single crystal silicon substrate 60 having a resistivity of -cm and a thickness of about 500 microns. This wafer is placed in an oxidizing atmosphere of oxygen and hydrogen at 1000 times.
At 360 ° C. for 360 minutes, a layer 62 of silicon dioxide having a thickness of about 1.2 microns is grown along the upper surface of the substrate 60. Photoresist mask 6 having an opening above the expected location in region 32 and web 44
4 is formed on the oxide layer 62. The exposed portion of oxide layer 62 is etched for 18 minutes, leaving 800-1400 Å thick silicon dioxide in the open areas of mask 64.

マスク64を除去した後、7000オングストロームの
公称厚さを有し且つタブ32に予定された位置上に開口
を有する非臨界的なフォトレジスト・マスク66を、第
3b図に示すように、ウエハの頂部表面上に形成する。
酸化物層62の残りの露出部分を3分間エッチングし
て、シリコン基板60に到るまで除去する。適切に配置
したマスク66によって、2×1015イオン/cm2のド
ーズ量および50キロ電子ボルト(KeV) のエネルギー
で、酸化物層62の残りの部分における開口領域を経て
アンチモンを注入し、N領域68を形成する。
After removing the mask 64, a non-critical photoresist mask 66 having a nominal thickness of 7000 angstroms and having an opening above the intended location on the tab 32 is provided on the wafer as shown in FIG. 3b. Form on top surface.
The remaining exposed portion of the oxide layer 62 is etched for 3 minutes and removed to reach the silicon substrate 60. With the mask 66 in place, antimony is implanted at a dose of 2 × 10 15 ions / cm 2 and energy of 50 kiloelectron volts (KeV) through the open region in the rest of the oxide layer 62, A + region 68 is formed.

マスク66を除去した後、ウエハを1000℃の窒素中
に20分間、1000℃の酸素および水素中に13分
間、1200℃の窒素中に75分間置くことによって約
2000オングストロームの厚さを有する二酸化シリコ
ンの層72を成長させることによって、基板60の露出
領域に位置決め沈下部70を形成する。この工程中の高
温度は、また、領域68内のアンチモンをさらに下方に
(および横方向に)基板60内に移動させる。1.2ミ
クロンの公称厚さと埋込ウエブ44に予定された位置上
のウエブ状開口とを有する非臨界的フォトレジスト・マ
スク74を、ウエハの頂部表面上に形成する。酸化物層
62の残りの部分の露出部を、シリコン基板60に到る
まで3.5分間エッチングして除去する。正しい位置に
配置したマスク74によって、2×1014イオン/cm2
のドーズ量および180KeV のエネルギーでホウ素を基
板60に注入して、P領域76を形成する。
After removing the mask 66, the silicon dioxide having a thickness of about 2000 angstroms by placing the wafer in 1000 ° C. nitrogen for 20 minutes, 1000 ° C. oxygen and hydrogen for 13 minutes, 1200 ° C. nitrogen for 75 minutes. Locating subsidence 70 is formed in the exposed area of substrate 60 by growing a layer 72 of. The high temperature during this process also causes antimony in region 68 to move further down (and laterally) into substrate 60. A non-critical photoresist mask 74 is formed on the top surface of the wafer, with a nominal thickness of 1.2 microns and a web-like opening on the buried web 44 at a predetermined location. The exposed portion of the remaining portion of the oxide layer 62 is removed by etching for 3.5 minutes until it reaches the silicon substrate 60. 2 × 10 14 ions / cm 2 with the mask 74 placed in the correct position
Of boron and energy of 180 KeV to implant substrate 60 to form P + region 76.

マスク74を除去した後、ウエハを20分間エッチング
して、第3d図に示すように、酸化物層72と酸化物層
62の残りの部分とを除去する。約0.7Ω-cm の抵抗
率を有するヒ素ドープ・エピタキシャル層78を、周知
のシラン・プロセスによって、露出上側シリコン表面上
に約1.75ミクロンの厚さに成長させる。これによ
り、領域68および76は基板内に埋込まれる。
After removing the mask 74, the wafer is etched for 20 minutes to remove the oxide layer 72 and the rest of the oxide layer 62, as shown in Figure 3d. An arsenic-doped epitaxial layer 78 having a resistivity of about 0.7 Ω-cm 2 is grown on the exposed upper silicon surface to a thickness of about 1.75 microns by the well-known silane process. This fills regions 68 and 76 within the substrate.

次に、酸化物領域16を形成する。まず始めに、約30
0オングストロームの厚さを有する二酸化シリコンの層
80を、エピタキシャル層78の上側表面に沿って成長
させる。これは、1000℃の乾燥酸素中に11分間ウ
エハを置くことによって達成される。約1200オング
ストロームの厚さを有する窒化シリコンの層82を、通
常の低圧化学的気相デポジション・プロセスに従って、
酸化物層80上にデポジットする。次に、ウエハを10
00℃の酸素および水素中に120分間置いて、窒化物
層82の上側表面に沿って二酸化シリコンの薄い層84
を形成する。第3d図に示すように、各位置決め沈下部
70を層78,80,82,84内に反映させる。絶縁
層16に予定される位置に相当するウエブ状開口を有す
るフォトレジスト・マスク86を、酸化物層84上に形
成する。酸化物層84の露出部を、1.5分間のエッチ
ングによって除去する。
Next, the oxide region 16 is formed. First of all, about 30
A layer 80 of silicon dioxide having a thickness of 0 Å is grown along the upper surface of epitaxial layer 78. This is accomplished by placing the wafer in dry oxygen at 1000 ° C. for 11 minutes. A layer 82 of silicon nitride having a thickness of about 1200 angstroms is formed according to a conventional low pressure chemical vapor deposition process.
Deposit on oxide layer 80. Next, the wafer 10
A thin layer 84 of silicon dioxide along the upper surface of the nitride layer 82 was placed in oxygen and hydrogen at 00 ° C. for 120 minutes.
To form. As shown in FIG. 3d, each positioning depression 70 is reflected in layers 78, 80, 82, 84. A photoresist mask 86 having a web-like opening corresponding to the expected position of the insulating layer 16 is formed on the oxide layer 84. The exposed portion of the oxide layer 84 is removed by etching for 1.5 minutes.

マスク86を除去した後、165℃の熱い燐酸で50分
間エッチングすることによって、第3e図に示すよう
に、窒化物層82の露出部を、酸化物層80に到るまで
除去する。次に、1分間のエッチングによって、酸化物
層80の露出部を、エピタキシャル層78に到るまで除
去する。エピタキシャル層78の露出部を、約6500
オングストローム下方にエッチングして、溝87を形成
する。このエッチングは、250部の70%硝酸と40
部の49%フッ化水素酸とヨウ素で飽和された1000
部の酢酸とからなるエッチング剤を用いることによっ
て、23℃で5分間行われる。
After removing the mask 86, the exposed portion of the nitride layer 82 is removed to the oxide layer 80 by etching with hot phosphoric acid at 165 ° C. for 50 minutes, as shown in FIG. 3e. Next, the exposed portion of the oxide layer 80 is removed to reach the epitaxial layer 78 by etching for 1 minute. About 6500 exposed portions of the epitaxial layer 78
Etch below Angstrom to form trench 87. This etching is performed with 250 parts of 70% nitric acid and 40 parts.
1000 parts saturated with 49 parts hydrofluoric acid and iodine
It is carried out at 23 ° C. for 5 minutes by using an etchant consisting of 1 part acetic acid.

ウエハを1000℃で酸素および水素中に360分間置
くことによって、約1.25ミクロンの深さを有する絶
縁層16が第3f図に示すように溝87に沿って形成さ
れる。酸化物領域16は、基板60内に延在しないの
で、Nエピタキシャル層78の一部分48が、酸化物領
域16の下側面の直下に存在する。この高温度の工程中
に、領域76中のホウ素は、基板60内を下方に、エピ
タキシャル層78内を上方に拡散して、領域16の側壁
に延在するPウエブ44を形成する。同様に、領域6
8内のアンチモンは基板60内にやや下方に、エピタキ
シャル層78内にやや上方に拡散して、N埋込領域3
2を形成する。特に、タブ32上の酸化物領域16の下
側面の部分は、位置決め沈下部70のために、領域16
の下側面の他の部分よりも約1000オングストローム
低い。埋込領域32は、少なくとも領域16の最も下側
の面部分に接触する程度に充分に上方に延在している。
By placing the wafer in oxygen and hydrogen at 1000 ° C. for 360 minutes, an insulating layer 16 having a depth of about 1.25 microns is formed along trench 87 as shown in FIG. 3f. Since the oxide region 16 does not extend into the substrate 60, the portion 48 of the N epitaxial layer 78 is directly below the lower surface of the oxide region 16. During this elevated temperature process, the boron in region 76 diffuses down in substrate 60 and up in epitaxial layer 78 to form P + web 44 extending to the sidewalls of region 16. Similarly, area 6
The antimony in 8 diffuses slightly downward in the substrate 60 and slightly upward in the epitaxial layer 78 to form the N + buried region 3
Form 2. In particular, the portion of the underside of the oxide region 16 on the tab 32 is due to the positioning sink 70.
About 1000 angstroms lower than the rest of the underside. The buried region 32 extends upward enough to contact at least the lowermost surface portion of the region 16.

酸化物領域16に横方向で隣接するエピタキシャル層7
8の残りのN形部分を、セル12および接続領域38お
よび46のために用いる。セル12に予定されるこれら
N形単結晶部分のそれぞれは、鳥の嘴状部分18の下側
で、約2ミクロン×2ミクロンの横方向寸法を有してい
る。
Epitaxial layer 7 laterally adjacent to oxide region 16
The remaining N-shaped portion of 8 is used for cell 12 and connection regions 38 and 46. Each of these N-type single crystal portions intended for cell 12 has a lateral dimension below bird's beak 18 of approximately 2 microns by 2 microns.

酸化物層84の残りの部分(前の高温度工程の間にわず
かに成長する)を、第3g図に示すように、1.5分間
のエッチングによって除去する。同様に、窒化物層82
の残りの部分を、165℃の熱い燐酸によって35分間
エッチングすることによって除去する。酸化物層80の
残りの部分を、また、1分間のエッチングによって除去
する。約1000オングストロームの厚さを有する二酸
化シリコンの電気絶縁層88を、ウエハを900℃の酸
素および水素中に26分間置くことによって、エピタキ
シャル層78の露出部に沿って成長させる。この酸化は
比較的低い温度で行われるので、タブ32およびウエブ
44中に不純物の多大な再分布は生じない。これによ
り、埋込領域32および埋込ウエブ44の形成は殆ど完
成される。
The remaining portion of oxide layer 84 (which grows slightly during the previous high temperature step) is removed by etching for 1.5 minutes, as shown in Figure 3g. Similarly, the nitride layer 82
The remaining part of is removed by etching with hot phosphoric acid at 165 ° C. for 35 minutes. The remaining portion of oxide layer 80 is also removed by a 1 minute etch. An electrically insulating layer 88 of silicon dioxide having a thickness of about 1000 Å is grown along the exposed portion of epitaxial layer 78 by placing the wafer in oxygen and hydrogen at 900 ° C. for 26 minutes. Since this oxidation is performed at a relatively low temperature, there is no significant redistribution of impurities in tub 32 and web 44. As a result, the formation of the embedded region 32 and the embedded web 44 is almost completed.

次に、接続領域38および46と周辺回路のトランジス
タとを配置する。約8000オングストロームの公称厚
さと接続領域38に予定される位置の上側の開口とを有
する非臨界的フォトレジスト・マスク90を、ウエハの
頂部上に形成する。酸化物層88の露出部分を、2分間
のエッチングによって除去する。正しい位置にあるマス
ク90によって、3×1015イオン/cm2のドーズ量お
よび180KeV のエネルギーで、エピタキシャル層78
の露出部分に燐を注入して、N領域92を形成する。
Next, the connection regions 38 and 46 and the transistors of the peripheral circuits are arranged. A non-critical photoresist mask 90 having a nominal thickness of about 8000 angstroms and an upper opening at the connection region 38 is formed on top of the wafer. The exposed portion of oxide layer 88 is removed by a 2 minute etch. With the mask 90 in place, the epitaxial layer 78 is exposed at a dose of 3 × 10 15 ions / cm 2 and an energy of 180 KeV.
Phosphorus is implanted into the exposed portion of the N + region to form an N + region 92.

マスク90を除去した後、ウエハを1000℃の窒素中
で120分間焼きなましして格子欠陥を修復する。次
に、ウエハを900℃の酸素および水素中に31分間置
いて、第3h図に示すようにエピタキシャル層78の露
出部分に、約1400オングストロームの厚さを有する
二酸化シリコンの層94を成長させる。この酸化工程中
に、酸化物層88の厚さは約1000オングストローム
増加する。領域92内の燐は再分布して、これら燐を下
方に移動させ、ウエブ44中のホウ素は上方にわずかに
拡散する。これら処理中に、タブ32内でアンチモンの
多大な再分布は生じない。
After removing the mask 90, the wafer is annealed in nitrogen at 1000 ° C. for 120 minutes to repair the lattice defects. The wafer is then placed in oxygen and hydrogen at 900 ° C. for 31 minutes to grow a layer 94 of silicon dioxide having a thickness of about 1400 Å on the exposed portion of epitaxial layer 78 as shown in FIG. 3h. During this oxidation step, the thickness of oxide layer 88 increases by approximately 1000 Angstroms. Phosphorus in region 92 redistributes and moves them downwards, and boron in web 44 diffuses slightly upwards. No significant redistribution of antimony within the tub 32 occurs during these processes.

1.2ミクロンの公称厚さとP接続領域46に予定さ
れる位置の上側の開口とを有するフォトレジスト・マス
ク96を、ウエハの頂部上に形成する。マスク96は、
領域46に対しては非臨界的である。適切に配置された
マスク96によって、ホウ素を、酸化物層88の露出部
を経てその下側のエピタキシャル層78の部分に2回注
入して、P領域98を形成する。最初の注入は、1×
1013イオン/cm2のドーズ量および180KeV のエネ
ルギーで行い、第2の注入は、1.5×1014イオン/
cm2のドーズ量および75KeV のエネルギーで行う。こ
の2回のホウ素注入は、また、周辺回路中のNPNトラ
ンジスタのベースおよびPNPトランジスタのエミッタ
およびコレクタに対して所望の不純物分布を形成する。
A photoresist mask 96 is formed on top of the wafer with a nominal thickness of 1.2 microns and an opening above the P + connection region 46 at the expected location. The mask 96 is
It is non-critical for region 46. With the mask 96 in place, boron is implanted twice through the exposed portion of the oxide layer 88 and into the underlying portion of the epitaxial layer 78 to form the P + region 98. The first injection is 1x
10 13 ions / cm 2 dose and performed at an energy of 180 KeV, the second injection, 1.5 × 10 14 ions /
The dose is cm 2 and the energy is 75 KeV. The two boron implants also form the desired impurity distribution for the base of the NPN transistor and the emitter and collector of the PNP transistor in the peripheral circuit.

マスク96を除去した後、8000オングストロームの
公称厚さと接続領域38に予定された位置の上側の開口
とを有するフォトレジスト・マスク100を、第3i図
に示すようにウエハの頂部に形成する。マスク100
は、領域38に対して非臨界的である。酸化物層94
を、4分間のエッチングによって除去する。最初に1×
1015イオン/cm2のドーズ量および180KeV のエネ
ルギーでヒ素を深く注入し、マスク100を除去し、2
×1015イオン/cm2のドーズ量および50KeV のエネ
ルギーでヒ素を浅く注入することによって、N領域4
2を領域92の上側部分内に形成する。この2回のヒ素
注入は、また、周辺回路中のNPNトランジスタのエミ
ッタに対して所望の不純物分布を形成する。
After removing the mask 96, a photoresist mask 100 having a nominal thickness of 8000 angstroms and an upper opening at the intended location in the connection region 38 is formed on the top of the wafer as shown in FIG. 3i. Mask 100
Are non-critical to region 38. Oxide layer 94
Are removed by etching for 4 minutes. First 1x
Arsenic was deeply implanted at a dose of 10 15 ions / cm 2 and an energy of 180 KeV, the mask 100 was removed, and 2
By implanting arsenic shallowly at a dose of × 10 15 ions / cm 2 and energy of 50 KeV, N + region 4
2 is formed in the upper portion of region 92. The two arsenic implants also form the desired impurity distribution for the emitter of the NPN transistor in the peripheral circuit.

ウエハを1000℃の窒素中で60分間焼きなましし
て、注入格子欠陥を修復し、領域42および98内のヒ
素およびホウ素を再分布させる。第3j図に示すよう
に、領域42は下方に延長する。埋込ウエブ44内のホ
ウ素はわずかに外方に拡がり、領域98は下方に延長し
てウエブ44に接するようになり、P接続領域46が
形成される。領域32および92もわずかに成長する。
The wafer is annealed in nitrogen at 1000 ° C. for 60 minutes to repair implanted lattice defects and redistribute arsenic and boron in regions 42 and 98. As shown in FIG. 3j, the region 42 extends downward. The boron in the buried web 44 spreads slightly outwardly and the region 98 extends downwardly into contact with the web 44, forming the P + connection region 46. Regions 32 and 92 also grow slightly.

次に、セル12内にダイオードを形成する。1.2ミク
ロンの公称厚さとセル12に予定された位置上の開口と
を有する非臨界的フォトレジスト・マスク102を、ウ
エハの頂部上に形成する。酸化物層88の露出部分を、
5分間のエッチングによってエピタキシャル層78に到
るまで除去する。適切に配置されたマスク102によっ
て、ホウ素を3.5×1013イオン/cm2のドーズ量お
よび110KeV のエネルギーでエピタキシャル層78内
に注入して、PN接合26を形成する。次に、同じよう
に、ヒ素を6×1014イオン/cm2のドーズ量および5
0KeV のエネルギーでエピタキシャル層78内に注入し
て、PN接合30を形成する。これら注入のそれぞれに
おいて、絶縁領域16の側壁は、ホウ素およびヒ素の不
純物の横方向の拡がり、したがって接合26および30
の横方向の拡がりを制御するマスクとして機能する。こ
れら2つの注入は、P領域22およびN領域28を形
成する。
Next, a diode is formed in the cell 12. A non-critical photoresist mask 102 having a nominal thickness of 1.2 microns and an opening on the cell 12 at a predetermined location is formed on top of the wafer. The exposed portion of the oxide layer 88 is
The epitaxial layer 78 is removed by etching for 5 minutes. With the mask 102 in place, boron is implanted into the epitaxial layer 78 at a dose of 3.5 × 10 13 ions / cm 2 and an energy of 110 KeV to form the PN junction 26. Then, similarly, arsenic was added at a dose of 6 × 10 14 ions / cm 2 and 5
It is injected into the epitaxial layer 78 with an energy of 0 KeV to form the PN junction 30. In each of these implants, the sidewalls of the insulating region 16 laterally spread the boron and arsenic impurities, and thus the junctions 26 and 30.
It functions as a mask that controls the lateral spread of the. These two implants form P region 22 and N + region 28.

マスク102を除去した後、950℃の窒素中で5分
間、酸素中で25分間、および再び窒素中で5分間焼き
なましすることによって、注入によって生じた格子欠陥
を修復し、領域22および28を形成する。この焼きな
ましは、領域22および28を、第3k図に示すよう
に、それらの最終位置にまで下方にわずかに拡張し、こ
れによりセル12内のエピタキシャル層78の残りの部
分として領域20を残す。領域42および92は、ま
た、領域92が関連する埋込領域32に接触するN
域40となるそれらの最終位置にまでわずかに下方に延
びる。同様に、領域46はそれらの最終位置にまでわず
かに下方に延長する。焼きなまし工程中に、約400オ
ングストロームの厚さを有する二酸化シリコンの層10
4が、ウエハの頂部に沿った領域28および42の露出
シリコン部に成長する。この焼きなまし工程は、PRO
Mセル中のダイオードおよび接続領域38および46の
製造を完了させる。
After removing the mask 102, the lattice defects caused by the implantation are repaired by forming anneals in nitrogen at 950 ° C. for 5 minutes, in oxygen for 25 minutes and again in nitrogen for 5 minutes to form regions 22 and 28. To do. This anneal extends regions 22 and 28 slightly downward to their final position, as shown in FIG. 3k, thereby leaving region 20 as the remainder of epitaxial layer 78 within cell 12. Regions 42 and 92 also extend slightly downward to their final position, which is N + region 40 where region 92 contacts the associated buried region 32. Similarly, the regions 46 extend slightly downward to their final position. A layer 10 of silicon dioxide having a thickness of about 400 angstroms during the annealing process.
4 grow on the exposed silicon in regions 28 and 42 along the top of the wafer. This annealing process is
The fabrication of the diodes in the M cell and the connection regions 38 and 46 is completed.

第4図は、最終ドーパント濃度を、いずれかのセル12
の中央の上側表面14(酸化物層104の下側にある)
からタブ32内への下方の深さの関数として示す。第4
図は、たとえば、第2a図における面2b−2bに沿っ
てあるいは第3k図において同様の面に沿ってとったも
のである。第4図における星付参照符合は、星無参照符
合によって識別されるPROM要素のドーパント濃度お
よび接合位置に関係している。第4図に示すように、各
P領域22内の最大ホウ素濃度は、それらの最終位置に
おけるそのPN接合26と30との間のほぼ中間で発生
する。
FIG. 4 shows the final dopant concentration for either cell 12
Upper center surface 14 (underside oxide layer 104)
To tab 32 as a function of downward depth. Fourth
The view is taken, for example, along the plane 2b-2b in FIG. 2a or along a similar plane in FIG. 3k. The star reference in FIG. 4 is related to the dopant concentration and junction location of the PROM element identified by the starless reference. As shown in FIG. 4, the maximum boron concentration in each P region 22 occurs approximately midway between its PN junctions 26 and 30 in their final position.

次に、ウエハは、ウエハの頂部に沿って領域28,4
2,46に接触する導電リード線を製造する状態にあ
る。P領域46上に開口を有する非臨界的フォトレジ
スト・マスク106を、ウエハの頂部に沿って形成す
る。酸化物領域88を、4分間のエッチングによって領
域46に到るまで除去する。
The wafer is then placed in the regions 28,4 along the top of the wafer.
It is in the state of manufacturing the conductive lead wire which contacts 2,46. A non-critical photoresist mask 106 having an opening over P + region 46 is formed along the top of the wafer. The oxide regions 88 are removed by etching for 4 minutes to reach regions 46.

マスク106を除去した後、60%ニッケルを含有する
約250オングストロームの白金を、従来のスパッタ技
術によってウエハの頂部表面上にデポジットする。次に
ウエハを475℃において焼結し、接続領域46の露出
シリコン上にデポジットされた白金/ニッケルを第3l
図に示すように白金−ニッケル珪化物の層50に変換す
る。珪化物に変化されなかった白金/ニッケルを、王水
によってエッチングすることにより除去する。約100
0オングストロームの厚さを有するチタン−タングステ
ンの層を、ウエハの頂部上にデポジットする。次に、ア
ルミニウムの層を、チタン−タングステン上を含んでウ
エハの頂部上に約1000オングストロームの厚さにデ
ポジットする。一般に重合されたフォトレジストが領域
46上に重なるフォトレジスト・マスク108を、ウエ
ハの頂部上に形成する。露出したアルミニウムを通常の
アルミニウム・エッチング剤によってエッチングして除
去し、アルミニウム領域110を残し、その結果露出さ
れたチタン−タングステンを、過酸化水素によってエッ
チングして、チタン−タングステン層52を残す。
After removing the mask 106, approximately 250 Å of platinum containing 60% nickel is deposited on the top surface of the wafer by conventional sputtering techniques. The wafer is then sintered at 475 ° C. and deposited with 3 liters of platinum / nickel deposited on the exposed silicon in connection area 46.
Convert to a layer 50 of platinum-nickel silicide as shown. The platinum / nickel not converted to silicide is removed by etching with aqua regia. About 100
A layer of titanium-tungsten having a thickness of 0 Å is deposited on top of the wafer. Next, a layer of aluminum is deposited to a thickness of about 1000 angstroms on the top of the wafer, including on titanium-tungsten. A photoresist mask 108 is formed on top of the wafer in which polymerized photoresist generally overlies region 46. The exposed aluminum is etched away with a conventional aluminum etch, leaving the aluminum regions 110 and the resulting exposed titanium-tungsten etched with hydrogen peroxide, leaving the titanium-tungsten layer 52.

マスク108を除去した後、領域50,52,110の
複合サンドイッチ構造上に重なる重合フォトレジストを
有する非臨界的フォトレジスト・マスク112を、第3
m図に示すようにウエハの頂部表面上に形成する。酸化
物層104を、20部の40%フッ化アンモニウムと1
部の49%フッ化水素酸とからなる緩衝エッチング剤に
よって1.7分間エッチングすることによって除去し
て、N領域28および42を露出させる。
After removing the mask 108, a third non-critical photoresist mask 112 having a polymerized photoresist overlying the composite sandwich structure of the regions 50, 52, 110 is provided.
It is formed on the top surface of the wafer as shown in FIG. Oxide layer 104 with 20 parts of 40% ammonium fluoride and 1
Parts by etching with a buffer etchant consisting of 49% hydrofluoric acid for 1.7 minutes to expose N + regions 28 and 42.

マスク112を除去した後、アルミニウム層110をエ
ッチングによって除去する。1%のシリコンを含有する
アルミニウムの層を、7000オングストロームの厚さ
のウエハの頂部上にデポジットする。重合されたフォト
レジストが領域28および42上に重なるようにしてア
ルミニウム層上にフォトレジスト・マスク114を形成
し、次に第3n図に示すように標準アルミニウム・エッ
チング剤によってエッチングすることによって露出アル
ミニウムを除去し、アルミニウム層をパターン化してリ
ード線54を形成する。次に、マスク114を除去し
て、第2a図(および第2b図)に示す構造を形成す
る。
After removing the mask 112, the aluminum layer 110 is removed by etching. A layer of aluminum containing 1% silicon is deposited on top of a 7000 Å thick wafer. The exposed aluminum is formed by forming a photoresist mask 114 on the aluminum layer so that the polymerized photoresist overlies regions 28 and 42 and then etching with a standard aluminum etchant as shown in FIG. 3n. And the aluminum layer is patterned to form leads 54. The mask 114 is then removed to form the structure shown in Figure 2a (and Figure 2b).

前に指摘したように、アルミニウム・リード線の第2層
を普通の方法で設ける。これは次のようにして達成され
る。すなわち、ウエハの頂部上に約9000オングスト
ロームの厚さにVapoxの層をデポジットし、適切なフォ
トレジスト・マスクを用いて、リード線54の選択され
たいずれかに到るまで通路をエッチングし、Vapox上お
よび選択されたリード線54上に純アルミニウムの層を
デポジットし、他のフォトレジスト・マスクを用いてこ
のアルミニウム層をパターン化してPROMを完成させ
る。本発明を特定の実施例について説明したが、本発明
は実施例に限定されるものでないことは勿論である。た
とえば、複合埋込層のための接続領域を、PROMセル
内のダイオードを配置した後に、配置することもでき
る。あるいはまた、複合埋込層のための接続領域および
PROMセルのためのダイオードを、同様の注入/拡散
工程を用いることによって配置することができる。前述
した材料およびドーパントの代わりに、反対導電形の材
料およびドーパントを用いることができる。したがっ
て、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当
業者であれば種々の変更、変形が可能なことは明らかで
ある。
As noted previously, the second layer of aluminum lead is provided in the conventional manner. This is accomplished as follows. That is, a layer of Vapox is deposited on the top of the wafer to a thickness of about 9000 angstroms, and a suitable photoresist mask is used to etch the vias to either selected lead 54 and Vapox. A layer of pure aluminum is deposited on top and on selected leads 54, and another layer of photoresist is used to pattern this layer of aluminum to complete the PROM. Although the present invention has been described with reference to particular embodiments, it is understood that the invention is not limited to the embodiments. For example, the connection area for the composite buried layer can be located after the placement of the diode in the PROM cell. Alternatively, the connection area for the composite buried layer and the diode for the PROM cell can be placed by using a similar implantation / diffusion process. Materials and dopants of opposite conductivity type can be used in place of the materials and dopants described above. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the scope and spirit of the present invention.

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

第1図は、本発明PROMの一実施例の断面配列図、 第2a図および第2b図は、第1図のそれぞれ2a−2
a線断面図および2b−2b線断面図、 第3a図〜第3n図は、第1図の実施例の製造プロセス
の各工程を示す断面図であって、第2a図の断面図に対
応する図、 第4図は、代表的な本発明PROMセルのドーパント濃
度のグラフを表わす図である。 12……セル 16……電気絶縁領域 20……下側N領域 22……中間P領域 26……第1PN接合 28……上側N領域 30……第2PN接合 32……埋込領域 36……分離PN接合 38……複合N領域 40……下側N領域 42……上側N領域 44……Pウエブ 50……白金−ニッケル珪化物 52……チタン−タングステン層 54……リード線 60……P単結晶シリコンウエハ 62,72,80……二酸化シリコン層 66,86,96……フォトレジスト・マスク 70……位置決め沈下部 78……エピタキシャル層 82……窒化シリコン 110……アルミニウム領域
FIG. 1 is a sectional arrangement view of one embodiment of the PROM of the present invention, and FIGS. 2a and 2b are 2a-2 of FIG. 1, respectively.
A sectional view taken along the line a, sectional views taken along the line 2b-2b, and FIGS. 3a to 3n are sectional views showing respective steps of the manufacturing process of the embodiment shown in FIG. 1, and correspond to the sectional view shown in FIG. 2a. FIG. 4 and FIG. 4 are graphs showing the graph of the dopant concentration of a typical PROM cell of the present invention. 12 ... Cell 16 ... Electrical insulation region 20 ... Lower N region 22 ... Intermediate P region 26 ... First PN junction 28 ... Upper N + region 30 ... Second PN junction 32 ... Buried region 36 ... ... Separation PN junction 38 ... Composite N + region 40 ...... Lower N + region 42 ...... Upper N + region 44 ...... P + web 50 ...... Platinum-nickel silicide 52 ...... Titanium-tungsten layer 54 ...... Lead wire 60 ... P single crystal silicon wafer 62, 72, 80 ... Silicon dioxide layer 66, 86, 96 ... Photoresist mask 70 ... Positioning depression 78 ... Epitaxial layer 82 ... Silicon nitride 110 ... Aluminum area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド・リ−・クライン アメリカ合衆国カリフオルニア州95030ロ ス・ゲ−トス・オ−ロラ・レ−ン107 (56)参考文献 特開 昭57−194566(JP,A) 特開 昭53−119690(JP,A) 特開 昭53−24786(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Ronald Lee Klein 95030 Los Gates Aurora Lane 107 (56) Reference JP-A-57-194566 (JP) , A) JP-A-53-119690 (JP, A) JP-A-53-24786 (JP, A)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電気絶縁領域と、半導体領域とを有する半
導体本体を具え、半導体領域は、この半導体領域の表面
領域内に形成され前記の電気絶縁領域により横方向で互
いに分離されたプログラマブルセルの群を有しているプ
ログラマブル半導体装置であって、各プログラマブルセ
ルは前記の電気絶縁領域により横方向で囲まれており、
各プログラマブルセルは、第1導電型の下側領域及び第
2導電型の中間領域により形成される第1PN接合と、
前記の中間領域及び第1導電型の上側領域により形成さ
れる第2PN接合とを有し、これら第1及び第2PN接
合は互いに逆直列接続された一対のPN接合ダイオード
を形成し、これら2つのPN接合はこれらの縁部全体で
前記の電気絶縁領域に隣接している当該プログラマブル
半導体装置において、 前記の半導体領域が、 互いに分離された第1導電形の複数の埋込領域であっ
て、各埋込領域が前記の下側領域の平均の正味のドーパ
ント濃度よりも高い平均の正味のドーパント濃度を有す
るとともに前記の下側領域の少なくとも1つの下側に隣
接している当該埋込領域と、 各埋込領域を横方向で囲む第2導電形で高ドーパント濃
度の埋込ウェブと、 埋込ウェブから半導体領域の表面まで延在し、少なくと
も2つのプログラマブルセル間に位置する第2導電形の
少なくとも1つの接続領域と、 前記の埋込領域及び埋込ウェブよりも低い平均の正味の
ドーパント濃度を有し少なくともこれら埋込領域及び埋
込ウェブの下側面に沿ってこれら埋込領域及び埋込ウェ
ブと隣接する低ドープ領域と を具えたことを特徴とするプログラマブル半導体装置。
1. A programmable cell comprising a semiconductor body having an electrically insulating region and a semiconductor region, the semiconductor region being formed in a surface region of the semiconductor region and laterally separated from each other by said electrically insulating region. A programmable semiconductor device having a group, each programmable cell being laterally surrounded by said electrically insulating region,
Each programmable cell has a first PN junction formed by a lower region of the first conductivity type and an intermediate region of the second conductivity type,
A second PN junction formed by the intermediate region and an upper region of the first conductivity type, the first and second PN junctions forming a pair of PN junction diodes connected in anti-series with each other; In the programmable semiconductor device in which the PN junction is adjacent to the electrically insulating region at all of these edges, the semiconductor region is a plurality of buried regions of the first conductivity type that are separated from each other, and The buried region having an average net dopant concentration that is higher than the average net dopant concentration of the lower region and is adjacent to at least one underside of the lower region; A second conductivity type buried web having a high conductivity and laterally surrounding each buried region, and a space extending between the buried web and the surface of the semiconductor region and located between at least two programmable cells. At least one connection region of the second conductivity type to be placed, and having at least an average net dopant concentration lower than the buried region and the buried web, at least along the lower surface of the buried region and the buried web. A programmable semiconductor device comprising: a buried region and a buried web adjacent to the buried web.
【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載のプログラマ
ブル半導体装置において、前記のセルが横方向で行及び
列のアレイに配列され、少なくとも1つの接続領域が、
前記の半導体領域の表面で互いにほぼ平行に延在する一
組の導電体のうちの1つの導電体に接触し、各導電体は
異なる列の対間に位置していることを特徴とするプログ
ラマブル半導体装置。
2. The programmable semiconductor device according to claim 1, wherein the cells are arranged in an array of rows and columns in a lateral direction, and at least one connection region comprises:
Programmable, contacting one conductor of a set of conductors extending substantially parallel to each other on the surface of the semiconductor region, each conductor being located between a pair of different columns. Semiconductor device.
【請求項3】特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の
プログラマブル半導体装置において、前記の低ドープ領
域が前記の埋込領域及び埋込ウェブの横方向周縁全体に
沿って上方に絶縁領域まで延在し、埋込ウェブを埋込領
域から分離していることを特徴とするプログラマブル半
導体装置。
3. A programmable semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the lightly doped region is insulated upward along the buried region and the entire lateral edge of the buried web. A programmable semiconductor device that extends to a region and separates a buried web from the buried region.
【請求項4】特許請求の範囲第1〜3項のいずれか一項
に記載のプログラマブル半導体装置において、埋込ウェ
ブ及び埋込領域における平均の正味のドーパント濃度が
低ドープ領域の平均の正味のドーパント濃度よりも少な
くとも1桁高いことを特徴とするプログラマブル半導体
装置。
4. A programmable semiconductor device as claimed in any one of claims 1 to 3, wherein the average net dopant concentration in the buried web and the buried region is the average net dopant concentration in the lightly doped region. A programmable semiconductor device characterized in that it is at least an order of magnitude higher than the dopant concentration.
【請求項5】特許請求の範囲第1項に記載のプログラマ
ブル半導体装置において、前記埋込ウェブから前記の半
導体領域の表面まで延在し横方向で互いに分離された第
2導電形の一組の接続領域が設けられ、第2導電形のこ
れら接続領域は、セルが位置する前記の半導体領域の表
面の部分にまたがって極めて均一に分布された領域で前
記の半導体領域の表面に到達し、この半導体領域の表面
で互いにほぼ平行に延在する一組の導電体のうちの一本
の導電体にそれぞれ接触するようになしたことを特徴と
するプログラマブル半導体装置。
5. A programmable semiconductor device according to claim 1, wherein a set of second conductivity types extending from the buried web to the surface of the semiconductor region and laterally separated from each other. Connection regions are provided, which reach the surface of said semiconductor region in a very evenly distributed region over the part of the surface of said semiconductor region in which the cells are located, A programmable semiconductor device, wherein each of the conductors is in contact with one of a set of conductors extending substantially parallel to each other on the surface of the semiconductor region.
【請求項6】特許請求の範囲第1項に記載のプログラマ
ブル半導体装置において、各セルに対する中間領域の最
大の正味のドーパント濃度が、その2つのPN接合間の
中間点から、これらPN接合間の距離の20%以下の垂直
距離の位置に生じるようにしたことを特徴とするプログ
ラマブル半導体装置。
6. A programmable semiconductor device according to claim 1, wherein the maximum net dopant concentration of the intermediate region for each cell is from the midpoint between its two PN junctions to between these PN junctions. A programmable semiconductor device characterized in that it occurs at a vertical distance of 20% or less of the distance.
【請求項7】特許請求の範囲第6項に記載のプログラマ
ブル半導体装置において、第1PN接合が中間領域と第
1導電形の下側領域との間の界面により形成され、各第
1PN接合がアレイ要素であり、各第2PN接合がプロ
グラマブル要素であることを特徴とするプログラマブル
半導体装置。
7. The programmable semiconductor device according to claim 6, wherein the first PN junction is formed by an interface between the intermediate region and the lower region of the first conductivity type, and each first PN junction is an array. A programmable semiconductor device, which is an element, wherein each second PN junction is a programmable element.
JP6311283A 1982-04-12 1983-04-12 Programmable semiconductor device Expired - Lifetime JPH0618256B2 (en)

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US36749282A 1982-04-12 1982-04-12
US367492 1994-12-30

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JPS58186963A JPS58186963A (en) 1983-11-01
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DE (1) DE3312648A1 (en)
FR (1) FR2525011B1 (en)
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FR2525011A1 (en) 1983-10-14
DE3312648A1 (en) 1983-10-27
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GB2118775A (en) 1983-11-02

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