JPH09252057A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、より詳細にはマスクプログラマブル
ROMのような大容量のメモリセル回路を用いた半導体
装置及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device using a large capacity memory cell circuit such as a mask programmable ROM and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】大容量のメモリセル回路を用いた半導体
メモリ装置にはDRAM、SRAM、EEPROM、マ
スクROM等がある。その中でもマスクROMは一つの
トランジスタが一つのメモリセルを構成しており、最も
シンプルであり、かつ最も集積度の高いメモリセルであ
る。2. Description of the Related Art Semiconductor memory devices using large-capacity memory cell circuits include DRAM, SRAM, EEPROM, mask ROM and the like. Among them, the mask ROM is the simplest and the most highly integrated memory cell in which one transistor constitutes one memory cell.
【0003】以下に従来の半導体メモリ装置における技
術としてマスクROMを例に説明する。マスクROMの
メモリセル方式としては、複数のセルトランジスタが直
列接続されてトランジスタ列を構成し、これらトランジ
スタ列において、エンハンスメント型のトランジスタと
デプレッション型のトランジスタを選択的に配置させる
ことによりROMデータを書き込むNAND型ROM
と、複数のセルトランジスタがビット線に対して並列接
続されてトランジスタ列を構成し、これらトランジスタ
列において、選択的に閾値電圧を電源電圧以上に設定し
てROMデータを書き込むNOR型ROMがある。A mask ROM will be described below as an example of a technique in a conventional semiconductor memory device. As a memory cell method of a mask ROM, a plurality of cell transistors are connected in series to form a transistor row, and an enhancement type transistor and a depletion type transistor are selectively arranged in these transistor rows to write ROM data. NAND ROM
There is a NOR type ROM in which a plurality of cell transistors are connected in parallel to a bit line to form a transistor array, and in these transistor arrays, a threshold voltage is selectively set to a power supply voltage or higher and ROM data is written.
【0004】一般にNAND型ROMは高集積化に優れ
ている一方、高速化に劣り、NOR型ROMは高速化、
短納期化に優れている一方、高集積化に劣っている。つ
まり、従来のNOR型ROMは、2個のメモリセルトラ
ンジスタに対して1個の割合で、配線を接続するための
コンタクト孔が必要となる。よって、コンタクト孔を形
成するための領域及びコンタクト孔形成の際のマスク合
わせマージンを確保しなければならないため、メモリセ
ルの微細化が非常に困難であった。Generally, the NAND type ROM is excellent in high integration, but is inferior in high speed operation, and the NOR type ROM is high speed operation.
It excels in quick delivery, but inferior in high integration. That is, the conventional NOR type ROM requires one contact hole for connecting the wiring to one of the two memory cell transistors. Therefore, it is very difficult to miniaturize the memory cell because a region for forming the contact hole and a mask alignment margin at the time of forming the contact hole must be secured.
【0005】そこで、高集積化のためには、主にNAN
D型ROMが使われてきた。NAND型ROMは、複数
のセルトランジスタを直列接続してトランジスタ列を構
成させ、トランジスタ列の両端にコンタクト孔を設けれ
ばよいため、直列接続するトランジスタの数を多くすれ
ばするほど高集積化が図れる。しかし、近年では、さら
なるメモリセルの高集積化が要求されており、NAND
型ROMを用いてさらに高集積化を図るために、素子分
離領域の寸法シフトや段差を低減する工夫がなされてい
る。Therefore, for high integration, NAN is mainly used.
D-type ROM has been used. In the NAND type ROM, a plurality of cell transistors are connected in series to form a transistor row, and contact holes may be provided at both ends of the transistor row. Therefore, the higher the number of transistors connected in series, the higher the degree of integration becomes. Can be achieved. However, in recent years, there has been a demand for higher integration of memory cells.
In order to achieve higher integration by using a type ROM, measures have been taken to reduce the dimensional shift and step difference in the element isolation region.
【0006】そのため一つの手法として、素子分離膜を
形成することなく素子分離を行うとともに、NAND型
ROMとNOR型ROMとの両方の利点を併せ持った高
密度NOR型ROMメモリセルが提案されている。この
メモリセルは、図17(a)〜(d)に示したように、
半導体基板51上のメモリセル形成領域に、ソース/ド
レイン領域及びビットライン配線となる高濃度拡散層5
5が複数本平行に形成されており、この半導体基板51
上にゲート絶縁膜52を介して、ビットラインとなる高
濃度拡散層55に直交するようにゲート電極(ワードラ
イン)53が複数本配設されている。また、ゲート電極
53及び高濃度拡散層55が形成されていない領域57
には、ソース/ドレイン領域とは異なる導電型を有する
不純物がイオン注入されており、この領域57をセルト
ランジスタaとセルトランジスタbとの間の素子分離と
して機能させている。Therefore, as one method, a high-density NOR type ROM memory cell has been proposed which performs element isolation without forming an element isolation film and has the advantages of both a NAND type ROM and a NOR type ROM. . This memory cell, as shown in FIGS.
In the memory cell formation region on the semiconductor substrate 51, the high-concentration diffusion layer 5 serving as the source / drain region and the bit line wiring is formed.
A plurality of 5 are formed in parallel, and the semiconductor substrate 51
A plurality of gate electrodes (word lines) 53 are arranged above the gate insulating film 52 so as to be orthogonal to the high-concentration diffusion layers 55 to be bit lines. Further, a region 57 where the gate electrode 53 and the high concentration diffusion layer 55 are not formed
An impurity having a conductivity type different from that of the source / drain regions is ion-implanted into the region, and this region 57 is made to function as an element isolation between the cell transistor a and the cell transistor b.
【0007】このような構成を有するメモリセルにおい
ては、LOCOS膜のような素子分離膜が形成されてい
ないため、半導体基板51表面は平坦であり、通常用い
られる加工限界以下のピッチでゲート電極53を配置さ
せることができ、しかも、このゲート電極53をマスク
として用いて素子分離領域57に自己整合的にイオン注
入ができるため、メモリセルの高集積化には大きな効果
がある。ただし、この場合においては、周辺回路部に素
子分離用酸化膜を用いている。In the memory cell having such a structure, since the element isolation film such as the LOCOS film is not formed, the surface of the semiconductor substrate 51 is flat, and the gate electrode 53 is arranged at a pitch below the normally used processing limit. Can be arranged, and since the gate electrode 53 can be used as a mask to perform ion implantation in the element isolation region 57 in a self-aligned manner, there is a great effect on high integration of the memory cell. However, in this case, the element isolation oxide film is used in the peripheral circuit portion.
【0008】ところが、半導体装置に対する大容量化の
要求は非常に厳しく、さらなる高集積化のために種々の
検討がなされている。例えば、NAND型ROMや高密
度NOR型ROMメモリセル方式において、同一工程で
形成されるゲート電極間に、別の工程で形成されるゲー
ト電極を形成するダブルポリシリコン構造による方法が
提案されている。特開昭63−104469号、特開昭
63−239976号等にはNAND型ROMの例が、
また特開昭64−31456号にはNOR型ROMの例
が示されている。However, the demand for large capacity of the semiconductor device is very strict, and various studies have been made for higher integration. For example, in a NAND type ROM or high density NOR type ROM memory cell system, a method using a double polysilicon structure has been proposed in which a gate electrode formed in another step is formed between gate electrodes formed in the same step. . An example of a NAND type ROM is disclosed in JP-A-63-104469 and JP-A-63-239976.
Japanese Patent Laid-Open No. 64-31456 shows an example of NOR type ROM.
【0009】特開昭63−104469号及び特開昭6
4−31456号では、1層目のゲート電極に対し、2
層目のゲート電極をアライメントマージンを持たせて、
重なり合うように形成している。このため、重ね合わせ
た分メモリセルが大きくなるという問題があり、これに
対する対策として特開昭63−104469号ではゲー
ト電極を3層とすることで対応しているが、その一方
で、素子形状や工程が複雑になるという欠点もある。Japanese Patent Laid-Open Nos. 63-104469 and 6
In No. 4-31456, 2 is applied to the first-layer gate electrode.
Aligning the gate electrode of the second layer with an alignment margin,
It is formed so as to overlap. For this reason, there is a problem that the memory cell becomes large by the overlapping, and as a countermeasure against this, Japanese Patent Laid-Open No. 63-104469 deals with using three layers of gate electrodes. There is also a drawback that the process becomes complicated.
【0010】そこで、特開昭63−239976号で
は、2層目のゲート電極をセルフアラインで1層目のゲ
ート電極間に形成する方法を採用し、最小加工寸法でメ
モリセルを形成している。図18に基づいて、上記方法
を説明する。まず、図18(a)に示したように、素子
分離酸化膜203が形成された半導体基板201上8、
ゲート絶縁膜202を介して1層目のゲート電極207
を形成する。その上に絶縁膜208を介して2層目のゲ
ート電極となる2層目のポリシリコン209を堆積す
る。その後、表面を平坦にするためのレジスト231を
全面に塗布する。In view of this, in Japanese Patent Laid-Open No. 63-239976, a method of forming a second-layer gate electrode by self-alignment between the first-layer gate electrodes is adopted to form a memory cell with a minimum processing size. . The above method will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 18A, on the semiconductor substrate 201 on which the element isolation oxide film 203 is formed,
The gate electrode 207 of the first layer is provided through the gate insulating film 202.
To form A second-layer polysilicon 209 to be a second-layer gate electrode is deposited on top of this with an insulating film 208 interposed therebetween. After that, a resist 231 for flattening the surface is applied to the entire surface.
【0011】次いで、図18(b)に示したように、レ
ジスト231と2層目ポリシリコン209とのエッチン
グ選択比が同じとなるようにエッチングを行い、1層目
ゲート電極207間に2層目ゲート電極233を形成す
る。さらに、2層目ポリシリコンをエッチバックした
際、不要部分が半導体基板201上に残されるので、図
18(c)に示したように、不要部分をレジストパター
ン235をマスクとして除去する。Next, as shown in FIG. 18B, etching is performed so that the etching selection ratio between the resist 231 and the second layer polysilicon 209 is the same, and the second layer is formed between the first layer gate electrodes 207. The eye gate electrode 233 is formed. Further, when the second layer polysilicon is etched back, an unnecessary portion is left on the semiconductor substrate 201, so that the unnecessary portion is removed using the resist pattern 235 as a mask as shown in FIG. 18C.
【0012】続いて、図18(d)に示したように、1
層目及び2層目ゲート電極207、233をマスクとし
てイオン注入を行い、拡散層215、217を形成す
る。その後、図18(e)に示したように、所望のゲー
ト電極207、233下のチャネル領域に、データ書込
みのためのイオン注入を行う。次いで、図18(f)に
示したように、層間絶縁膜223及び拡散層215に接
続されたビット線225を形成してメモリを完成する。Then, as shown in FIG.
Ion implantation is performed by using the gate electrodes 207 and 233 of the second layer and the second layer as masks to form diffusion layers 215 and 217. After that, as shown in FIG. 18E, ion implantation for data writing is performed in the channel regions below the desired gate electrodes 207 and 233. Next, as shown in FIG. 18F, the bit line 225 connected to the interlayer insulating film 223 and the diffusion layer 215 is formed to complete the memory.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開昭6
3−239976号の方法においても、2層目のゲート
電極233を最終的に形成するためには、2層目ゲート
電極233端を加工するためのマスク工程(図18
(c))を必要とし、工程が複雑になるという問題は依
然として解消されていない。However, the above-mentioned Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
Also in the method of No. 3-239976, in order to finally form the second-layer gate electrode 233, a mask process for processing the end of the second-layer gate electrode 233 (see FIG. 18).
The problem of requiring (c)) and complicating the process has not been solved.
【0014】そこで、本発明では、製造工程を増加させ
ることのない簡略な製造方法を提案し、かつメモリセル
の高集積化を図るものである。Therefore, the present invention proposes a simple manufacturing method that does not increase the number of manufacturing steps, and aims at high integration of memory cells.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
基板上に第1ゲート絶縁膜を介して並列に複数本形成さ
れた第1ゲート電極と、前記半導体基板上の所望の領域
に形成された配線切断用絶縁膜と、前記半導体基板上に
第2ゲート絶縁膜を介して、前記第1ゲート電極間又は
第1ゲート電極と前記配線切断用絶縁膜との間の凹部に
自己整合的に複数本形成された第2ゲート電極を有する
半導体装置が提供される。According to the present invention, a plurality of first gate electrodes are formed in parallel on a semiconductor substrate via a first gate insulating film, and formed in a desired region on the semiconductor substrate. And a self-aligned recess formed between the first gate electrodes or between the first gate electrode and the wiring cutting insulating film via the second gate insulating film on the semiconductor substrate. There is provided a semiconductor device having a plurality of second gate electrodes formed on the substrate.
【0016】また、メモリセル部とその周辺回路部とか
らなり、前記メモリセル部において、半導体基板上に形
成された素子分離用絶縁膜と、該素子分離用絶縁膜が形
成された領域以外の領域に第1ゲート絶縁膜を介して並
列に複数本形成された第1ゲート電極と、半導体基板上
の所望の領域に形成された配線切断用絶縁膜と、前記半
導体基板上に第2ゲート絶縁膜を介して、前記第1ゲー
ト電極間、第1ゲート電極と前記配線切断用絶縁膜又は
第1ゲート電極と素子分離用絶縁膜との間の凹部に自己
整合的に複数本形成された第2ゲート電極を有し、前記
周辺回路部において、少なくともメモリセル部における
前記配線切断用絶縁膜と同時に形成された素子分離用絶
縁膜を有する半導体装置が提供される。The memory cell portion and its peripheral circuit portion are provided. In the memory cell portion, except for the element isolation insulating film formed on the semiconductor substrate and the region where the element isolation insulating film is formed. A plurality of first gate electrodes formed in parallel in a region via a first gate insulating film, a wiring cutting insulating film formed in a desired region on a semiconductor substrate, and a second gate insulating film on the semiconductor substrate A plurality of self-aligned recesses are formed between the first gate electrodes, between the first gate electrodes, and between the first gate electrodes and the wiring cutting insulating film or between the first gate electrode and the element isolation insulating film through the film. There is provided a semiconductor device having two gate electrodes, and having an element isolation insulating film formed at the same time as the wiring cutting insulating film in at least the memory cell section in the peripheral circuit section.
【0017】さらに別の観点より、本発明によれば、
(i) 半導体基板上の所望の領域に配線切断用絶縁膜を形
成し、(ii)得られた半導体基板上に第1ゲート絶縁膜を
介し、前記配線切断用絶縁膜の一部を被覆するように、
並列に複数本第1ゲート電極を形成し、(iii) 前記配線
切断用絶縁膜及び第1ゲート電極を含む半導体基板上に
第2ゲート絶縁膜を介し、前記第1ゲート電極間又は第
1ゲート電極と前記配線切断用絶縁膜との間の凹部に自
己整合的に第2ゲート電極を複数本形成することからな
る半導体装置の製造方法が提供される。According to another aspect of the present invention,
(i) forming a wiring cutting insulating film in a desired region on the semiconductor substrate, and (ii) covering a part of the wiring cutting insulating film on the obtained semiconductor substrate through the first gate insulating film. like,
Forming a plurality of first gate electrodes in parallel, (iii) between the first gate electrodes or the first gate via a second gate insulating film on the semiconductor substrate including the wiring cutting insulating film and the first gate electrode Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming a plurality of second gate electrodes in a self-aligned manner in a recess between an electrode and the wiring cutting insulating film.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】本発明の半導体装置は、大容量の
メモリセル回路を用いた半導体装置、例えばDRAM、
SRAM、EEPROM、マスクROM等のメモリセル
部の一部に又はそれらの周辺回路部の一部のいずれにも
適用することができる。特に、最もシンプルであり、か
つ最も集積度の高いマスクROMのメモリセル部に適用
することが好ましい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device using a large-capacity memory cell circuit, such as a DRAM,
It can be applied to a part of the memory cell portion such as SRAM, EEPROM, mask ROM or the like, or to a part of the peripheral circuit portion thereof. In particular, it is preferably applied to the memory cell portion of the mask ROM, which is the simplest and has the highest degree of integration.
【0019】つまり、本発明の半導体装置は、少なくと
も、半導体基板上に並列に複数本形成された第1ゲート
電極と、半導体基板上の所望の領域に形成された配線切
断用絶縁膜と、第1ゲート電極に対して自己整合的に形
成された複数本の第2ゲート電極を有している。半導体
基板としては、通常使用される基板であれば特に限定さ
れるものではなく、例えばシリコン基板が挙げられる。
また、半導体基板上に第1及び第2ゲート電極等が形成
されていてもよいが、それらの下層に所望の素子、配線
層等が形成され、さらに層間絶縁膜で被覆された上に第
1及び第2ゲート電極等が形成されてもよい。半導体基
板上に第1及び第2ゲート電極等を形成する場合には、
半導体基板の所望の領域に、後述する第1及び第2ゲー
ト電極とともにトランジスタを構成するソース/ドレイ
ン領域が形成されていることが好ましい。That is, in the semiconductor device of the present invention, at least a plurality of first gate electrodes formed in parallel on the semiconductor substrate, a wiring cutting insulating film formed in a desired region on the semiconductor substrate, It has a plurality of second gate electrodes formed in a self-aligned manner with respect to one gate electrode. The semiconductor substrate is not particularly limited as long as it is a commonly used substrate, and examples thereof include a silicon substrate.
Further, the first and second gate electrodes and the like may be formed on the semiconductor substrate, but desired elements, wiring layers and the like are formed underneath thereof, and the first and second gate electrodes are further covered with an interlayer insulating film. Also, the second gate electrode and the like may be formed. When forming the first and second gate electrodes and the like on the semiconductor substrate,
It is preferable that a source / drain region that forms a transistor together with first and second gate electrodes described below is formed in a desired region of the semiconductor substrate.
【0020】第1ゲート電極は、半導体基板上に第1ゲ
ート絶縁膜を介して形成されており、複数本略平行に形
成されていることが好ましい。第1ゲート絶縁膜として
は、通常用いられる材料、例えばSiO2 等により、5
0〜300Å程度の膜厚で形成されていることが好まし
い。第1ゲート電極としては、通常用いられる材料、例
えばポリシリコン、シリサイド、ポリサイド等の単層膜
又は積層膜によって、総膜厚が2000〜5000Å程
度で形成されることが好ましい。なお、第1ゲート電極
の膜厚は、後述する配線切断用絶縁膜の膜厚と同程度又
はそれより小さい膜厚で形成することが好ましい。ま
た、第1ゲート電極には、その上層に、例えばSi
O2 、SiN等の絶縁膜を有していてもよいし、側壁に
サイドウォールスペーサを有していてもよい。The first gate electrode is formed on the semiconductor substrate via the first gate insulating film, and it is preferable that a plurality of first gate electrodes are formed substantially in parallel. The first gate insulating film is made of a commonly used material, for example, SiO 2 or the like.
It is preferably formed with a film thickness of about 0 to 300Å. The first gate electrode is preferably formed of a commonly used material, for example, a single layer film or a laminated film of polysilicon, silicide, polycide, etc., with a total film thickness of about 2000 to 5000 Å. Note that the first gate electrode is preferably formed to have a film thickness that is approximately the same as or smaller than the film thickness of the wiring cutting insulating film described later. In addition, the first gate electrode is formed on the upper layer, for example, with Si.
It may have an insulating film such as O 2 or SiN, or may have a sidewall spacer on the side wall.
【0021】配線切断用絶縁膜は、第1ゲート電極及び
/又は第2ゲート電極を切断するために形成されたもの
である。つまり、第1ゲート電極を形成した後、後述す
る第2ゲート電極を、第1ゲート電極に対して自己整合
的に形成した場合には、第2ゲート電極は全てつながっ
てしまう。このような第2ゲート電極を確実に切断する
ために、配線切断用絶縁膜が形成されるものであり、第
2ゲート電極のみを切断するように形成されていてもよ
いし(図2、上部の15参照)、さらに第1ゲート電極
をも切断するように形成して、アライメントがずれた場
合でも、確実に切断するべき部分を切断するとともに、
断線したら不良となる部分を断線しないようにマージン
を持たせてもよい(図2、下部の15参照)。これらの
場合、第1ゲート電極及び/又は第2ゲート電極の一部
の側面が配線切断用絶縁膜の一側面に接している。配線
切断用絶縁膜としては、SiO2 、SiN等の通常用い
られる絶縁膜を、膜厚2000〜6000Å程度で、所
望の形状に形成されていることが好ましい。The wiring cutting insulating film is formed for cutting the first gate electrode and / or the second gate electrode. That is, if the second gate electrode described later is formed in a self-aligned manner with respect to the first gate electrode after forming the first gate electrode, all the second gate electrodes will be connected. In order to surely cut such a second gate electrode, an insulating film for cutting a wiring is formed, and it may be formed so as to cut only the second gate electrode (FIG. 2, upper part). 15), the first gate electrode is formed so as to be cut, and even if the alignment is deviated, the portion to be cut surely is cut, and
A margin may be provided so as not to disconnect a defective portion when disconnection occurs (see FIG. 2, lower part 15). In these cases, a part of the side surface of the first gate electrode and / or the second gate electrode is in contact with one side surface of the wiring cutting insulating film. As the wiring cutting insulating film, a commonly used insulating film such as SiO 2 or SiN is preferably formed into a desired shape with a film thickness of about 2000 to 6000 Å.
【0022】第2ゲート電極は、少なくとも半導体基板
上に形成された第2ゲート絶縁膜を介して第1ゲート電
極と電気的に分離され、第1ゲート電極間及び/又は第
1ゲート電極と配線切断用絶縁膜との間に形成された凹
部を完全に埋設するような状態で、これら第1ゲート電
極及び配線切断用絶縁膜と自己整合的に形成されている
ことが好ましい。第2ゲート絶縁膜及び第2ゲート電極
は、第1ゲート絶縁膜及び第2ゲート電極と同様の材料
で形成することができる。第2ゲート電極の表面は、例
えばSiO2 、SiN等の絶縁膜で被覆されていること
が好ましい。The second gate electrode is electrically separated from the first gate electrode through at least the second gate insulating film formed on the semiconductor substrate, and the space between the first gate electrodes and / or the wiring with the first gate electrode is provided. It is preferable that the first gate electrode and the wiring cutting insulating film are formed in a self-aligning manner in such a manner that the recess formed between the cutting insulating film and the insulating film is completely buried. The second gate insulating film and the second gate electrode can be formed of the same material as the first gate insulating film and the second gate electrode. The surface of the second gate electrode is preferably covered with an insulating film such as SiO 2 or SiN.
【0023】上記半導体装置においては、第1ゲート電
極と第2ゲート電極とが、最小加工寸法と等しいピッチ
で形成することができるため、高密度のデバイスとして
得ることができる。また、上記半導体装置は、メモリセ
ル部と周辺回路部とからなる半導体装置として形成され
ていてもよい。In the above semiconductor device, the first gate electrode and the second gate electrode can be formed at a pitch equal to the minimum processing dimension, and thus a high density device can be obtained. Further, the semiconductor device may be formed as a semiconductor device including a memory cell section and a peripheral circuit section.
【0024】その場合には、メモリセル部において、半
導体基板上に素子分離用絶縁膜が形成され、これにより
活性領域が規定され、この活性領域に第1ゲート電極、
配線切断用絶縁膜及び第2ゲート電極が形成され、周辺
回路部において、少なくとも、メモリセル部の配線切断
用絶縁膜と同時に形成された素子分離用絶縁膜を有して
いることが好ましい。なお、周辺回路部においても、メ
モリセル部の第1ゲート電極と同時に形成されるゲート
電極及び/又はメモリセル部の配線切断用絶縁膜と同時
に形成される配線切断用絶縁膜等を有していてもよい。In that case, in the memory cell portion, an element isolation insulating film is formed on the semiconductor substrate to define an active region, and the active region is defined by the first gate electrode,
It is preferable that the wiring cutting insulating film and the second gate electrode are formed, and at least the element isolation insulating film formed at the same time as the wiring cutting insulating film of the memory cell portion is provided in the peripheral circuit portion. The peripheral circuit portion also has a gate electrode formed at the same time as the first gate electrode of the memory cell portion and / or a wiring cutting insulating film formed at the same time as the wiring cutting insulating film of the memory cell portion. May be.
【0025】メモリセル部における素子分離用絶縁膜
は、公知の方法、例えば熱酸化、CVD法又はLOCO
S法等で形成することができる。また、素子分離特性を
向上させるために、この素子分離用絶縁膜下に、半導体
基板と同じ導電型の不純物を注入してもよい。ここで形
成する素子分離用絶縁膜は、同じくメモリセル部に存在
する配線切断用絶縁膜及び後述する周辺回路に存在する
素子分離用絶縁膜等と同時に形成することが好ましい。The insulating film for element isolation in the memory cell portion is formed by a known method such as thermal oxidation, CVD method or LOCO.
It can be formed by the S method or the like. Further, in order to improve the element isolation characteristics, an impurity of the same conductivity type as that of the semiconductor substrate may be implanted under the element isolation insulating film. The element isolation insulating film formed here is preferably formed at the same time as the wiring disconnection insulating film also present in the memory cell portion and the element isolation insulating film present in a peripheral circuit described later.
【0026】第1ゲート電極は、第1ゲート絶縁膜を介
して形成されており、上記と同様に形成することができ
る。また、第2ゲート電極は、第2ゲート絶縁膜を介
し、第1ゲート電極とは電気的に分離した状態で、第1
ゲート電極間、第1ゲート電極と素子分離用絶縁膜又は
配線切断用絶縁膜との間に形成された凹部に、これら第
1ゲート電極等に対して自己整合的に形成されている。The first gate electrode is formed via the first gate insulating film and can be formed in the same manner as described above. In addition, the second gate electrode is electrically isolated from the first gate electrode via the second gate insulating film.
The recesses are formed between the gate electrodes and between the first gate electrode and the element isolation insulating film or the wiring cutting insulating film, and are formed in self-alignment with the first gate electrodes and the like.
【0027】周辺回路部における素子分離用絶縁膜は、
公知の方法で形成することができるが、上述したよう
に、メモリセル部における素子分離用絶縁膜又は配線切
断用絶縁膜と同時に形成することが好ましい。また、上
記半導体装置においては、第1ゲート電極又は第2ゲー
ト電極とともに、他の電極、例えばソース/ドレイン領
域と接続されるソース/ドレイン電極、素子分離用電
極、ダミー電極、選択線電極等を形成してもよい。ま
た、これら電極が半導体基板と直接接続され、電極材料
に不純物を含有している場合には、半導体基板との接続
面から電極材料中の不純物を拡散させることにより、自
己整合的にソース/ドレイン領域等の拡散層を形成する
ことができる。これら電極は、予め電極形成領域に形成
された絶縁膜を除去し、その領域に電極を形成すること
により半導体基板と直接接続させることができる。この
ような構成により、工程の大きな変更をすることなく、
ソース/ドレイン電極を形成することができる。The insulating film for element isolation in the peripheral circuit section is
Although it can be formed by a known method, it is preferably formed at the same time as the element isolation insulating film or the wiring cutting insulating film in the memory cell portion as described above. In addition, in the semiconductor device, other electrodes such as a source / drain electrode connected to the source / drain region, an element isolation electrode, a dummy electrode, a selection line electrode, etc. are provided together with the first gate electrode or the second gate electrode. You may form. Also, when these electrodes are directly connected to the semiconductor substrate and the electrode material contains impurities, the impurities in the electrode material are diffused from the connection surface with the semiconductor substrate, so that the source / drain is self-aligned. A diffusion layer such as a region can be formed. These electrodes can be directly connected to the semiconductor substrate by removing the insulating film previously formed in the electrode formation region and forming electrodes in the region. With this configuration, without making major changes to the process,
Source / drain electrodes can be formed.
【0028】さらに、本発明の半導体装置は以下の工程
によって形成することができる。工程(i) において、ま
ず、半導体基板上の所望の領域に配線切断用絶縁膜を形
成する。この配線切断用絶縁膜は、上述のように公知の
方法により形成することができる。また、任意に素子分
離用絶縁膜が形成される場合には、同時に形成すること
ができる。Further, the semiconductor device of the present invention can be formed by the following steps. In step (i), first, a wiring cutting insulating film is formed in a desired region on a semiconductor substrate. The wiring cutting insulating film can be formed by a known method as described above. When an element isolation insulating film is arbitrarily formed, it can be formed at the same time.
【0029】工程(ii)において、得られた半導体基板上
に第1ゲート絶縁膜を介し、配線切断用絶縁膜の一部を
被覆するように、並列に複数本第1ゲート電極を形成す
る。つまり、配線切断用絶縁膜は、第1ゲート電極及び
第2ゲート電極を切断するために形成されるものであ
り、ここで配線切断用絶縁膜上に形成された第1ゲート
電極が、後の工程でエッチング等する際に切断されるこ
ととなる。第1ゲート電極は、上述の電極材料を堆積し
た後、フォトリソグラフィ及びエッチング工程により所
望の形状にパターニングして形成することができる。ま
た、この際、絶縁膜をマスクとして用い、そのままその
絶縁膜を第1ゲート電極上に残存させておいてもよい。
この場合には、第1ゲート電極及び絶縁膜の総膜厚が、
配線切断用絶縁膜と同程度か又はそれ以下とすることが
好ましい。また、第1ゲート電極の側壁にはサイドウォ
ールスペーサを形成してもよい。In step (ii), a plurality of first gate electrodes are formed in parallel on the obtained semiconductor substrate with the first gate insulating film interposed therebetween so as to cover a part of the wiring cutting insulating film. That is, the wiring cutting insulating film is formed to cut the first gate electrode and the second gate electrode, and the first gate electrode formed on the wiring cutting insulating film is It will be cut when etching or the like in the process. The first gate electrode can be formed by depositing the above electrode material and then patterning it into a desired shape by photolithography and etching processes. At this time, the insulating film may be used as a mask, and the insulating film may be left as it is on the first gate electrode.
In this case, the total thickness of the first gate electrode and the insulating film is
It is preferable that the thickness is equal to or less than that of the wiring cutting insulating film. In addition, a sidewall spacer may be formed on the sidewall of the first gate electrode.
【0030】工程(iii) において、まず、配線切断用絶
縁膜及び第1ゲート電極を含む半導体基板上に第2ゲー
ト絶縁膜を形成する。この際の第2ゲート絶縁膜は、第
1ゲート絶縁膜の側壁部も同時に被覆し、後述する第2
ゲート電極と第1ゲート電極とを電気的に分離する絶縁
膜及び第1ゲート電極を被覆するための絶縁膜として用
いることもできる。次いで、第1ゲート電極間又は第1
ゲート電極と前記配線切断用絶縁膜との間の凹部に、自
己整合的に第2ゲート電極を複数本形成する。第2ゲー
ト電極の形成は、第2ゲート電極材料を堆積した後、埋
め込みエッチバック、CMP(化学機械研磨)あるいは
その組み合わせによって、第2ゲート電極材料を、第1
ゲート電極間又は第1ゲート電極と前記配線切断用絶縁
膜との間の凹部に残存させる方法が挙げられる。この際
のエッチバック等は、最終的に、先に形成した配線切断
用絶縁膜の表面を完全に露出するまで行うことが好まし
い。従って、第2ゲート電極の膜厚は、配線切断用絶縁
膜の膜厚と同程度に形成することが好ましい。これによ
り、複数の第2ゲート電極の短絡を防止することができ
るとともに、配線切断用絶縁膜上に形成された第1ゲー
ト電極を確実に切断することができ、第1ゲート電極の
端部において、第1ゲート電極を配線切断用絶縁膜に対
して自己整合的に形成することができる。また、第2ゲ
ート電極を形成した後、得られた半導体基板を酸化処理
に付すことが好ましい。このような酸化処理を行うこと
により、配線切断用絶縁膜及び/又は素子分離用絶縁膜
上に第1及び/又は第2ゲート電極材料が残存している
場合でも、その電極材料が絶縁物に変換することができ
るため、第1ゲート電極及び/又は第2ゲート電極間の
ショートを防止することができ、半導体装置の製造歩留
りを向上させることができる。In step (iii), first, a second gate insulating film is formed on the semiconductor substrate including the wiring cutting insulating film and the first gate electrode. At this time, the second gate insulating film also covers the sidewall portion of the first gate insulating film at the same time, so that
It can also be used as an insulating film for electrically separating the gate electrode and the first gate electrode and an insulating film for covering the first gate electrode. Then, between the first gate electrodes or the first
A plurality of second gate electrodes are formed in a self-aligned manner in the concave portion between the gate electrode and the wiring cutting insulating film. To form the second gate electrode, after depositing the second gate electrode material, the second gate electrode material is first deposited by burying etch back, CMP (chemical mechanical polishing) or a combination thereof.
There is a method of leaving it in a recess between the gate electrodes or between the first gate electrode and the wiring cutting insulating film. Etching back or the like at this time is preferably performed until finally the surface of the previously formed insulating film for wiring cutting is completely exposed. Therefore, the film thickness of the second gate electrode is preferably formed to be approximately the same as the film thickness of the wiring cutting insulating film. Thereby, it is possible to prevent a short circuit of the plurality of second gate electrodes, and it is possible to reliably cut the first gate electrode formed on the wiring cutting insulating film, and at the end portion of the first gate electrode. The first gate electrode can be formed in self-alignment with the wiring cutting insulating film. Moreover, it is preferable that the obtained semiconductor substrate is subjected to an oxidation treatment after the second gate electrode is formed. By performing such an oxidation treatment, even when the first and / or second gate electrode material remains on the wiring cutting insulating film and / or the element isolation insulating film, the electrode material becomes an insulator. Since the conversion can be performed, a short circuit between the first gate electrode and / or the second gate electrode can be prevented, and the manufacturing yield of the semiconductor device can be improved.
【0031】なお、上記工程においては、第1ゲート電
極又は第2ゲート電極の形成とともに、半導体基板上に
他の電極、例えばソース/ドレイン領域と接続されるソ
ース/ドレイン電極、素子分離用電極、ダミー電極、選
択線電極等を形成することができる。これらの電極が、
半導体基板と直接接続され、電極材料に不純物を含有し
ている場合には、半導体基板との接続面から電極材料中
の不純物を拡散させることにより、自己整合的にソース
/ドレイン領域等の拡散層を形成することができ、よっ
て、工程の大きな変更なしに、基板内のソース/ドイレ
ン領域等が極めて浅い接合を持った高性能、高信頼性ト
ランジスタを持ったデバイスを得ることができる。In the above process, the first gate electrode or the second gate electrode is formed, and at the same time, another electrode on the semiconductor substrate, for example, a source / drain electrode connected to the source / drain region, an element isolation electrode, Dummy electrodes, select line electrodes, etc. can be formed. These electrodes
When the electrode material is directly connected to the semiconductor substrate and the electrode material contains impurities, the impurities in the electrode material are diffused from the connection surface with the semiconductor substrate to self-align the diffusion layers such as the source / drain regions. Therefore, it is possible to obtain a device having a high-performance and high-reliability transistor having a junction in which the source / drain region in the substrate is extremely shallow, without a large change in the process.
【0032】以下に本発明の半導体装置及びその製造方
法の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本発明は
これらの実施例によって限定されるものではない。Embodiments of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited by these examples.
【0033】実施の形態1 図1は本発明に係る半導体装置を構成するマスクROM
のメモリセルの平面図であり、図2はこのメモリセルの
端部のゲート電極引き出し部から周辺回路の平面図を示
す。また、図7(a)〜(d)に図1及び図2の断面図
をそれぞれ示す。First Embodiment FIG. 1 is a mask ROM constituting a semiconductor device according to the present invention.
2 is a plan view of the memory cell of FIG. 2, and FIG. 2 shows a plan view of the peripheral circuit from the gate electrode lead-out portion at the end of the memory cell. Further, FIGS. 7A to 7D are sectional views of FIGS. 1 and 2, respectively.
【0034】本発明にかかる半導体装置においては、半
導体基板1上に第1ゲート電極5が、第1絶縁膜4を介
して複数本略平行に形成されており、所望の領域上に、
この第1ゲート電極5と略同程度の膜厚で配線切断用絶
縁膜14、15を有している。また、これら第1ゲート
電極5及び配線切断用絶縁膜14、15によって形成さ
れた凹部に、自己整合的に形成された第2ゲート電極9
を複数本有している。In the semiconductor device according to the present invention, a plurality of first gate electrodes 5 are formed substantially parallel to each other on the semiconductor substrate 1 with the first insulating film 4 interposed therebetween, and the first gate electrode 5 is formed on a desired region.
The wiring cutting insulating films 14 and 15 have a film thickness approximately the same as that of the first gate electrode 5. In addition, the second gate electrode 9 formed in a self-aligned manner in the concave portion formed by the first gate electrode 5 and the wiring cutting insulating films 14 and 15.
Have multiple.
【0035】なお、この半導体装置は、高密度NOR型
ROMメモリセル方式(特開昭64−31456号)に
準じて構成しているが、上述のダブルポリ構造によるN
AND型ROM(特開昭63−104469号、特開昭
63−239976号等)でも同様に実現できる。以下
に上述の半導体装置の製造方法を図3〜図7に基づいて
説明する。ここで、図3〜図7中(a)、(b)、
(c)、(d)、(e)は、それぞれ図1又は2のA−
A′線、B−B′線、C−C′線、D−D′線及びE−
E′線断面図である。Although this semiconductor device is constructed according to the high density NOR type ROM memory cell system (Japanese Patent Laid-Open No. 64-31456), it has the above-mentioned double poly structure N-type.
An AND type ROM (Japanese Patent Laid-Open No. 63-104469, Japanese Patent Laid-Open No. 63-239976, etc.) can be used in the same manner. The method for manufacturing the above-described semiconductor device will be described below with reference to FIGS. Here, in FIGS. 3 to 7, (a), (b),
(C), (d), (e) are A- of FIG. 1 or 2, respectively.
Line A ', line BB', line CC ', line DD' and line E-
It is an E'line sectional view.
【0036】まず、半導体基板1上に注入前酸化膜(図
示せず)を形成する。続いて半導体基板1上に複数の互
いに平行なレジストパターン(図示せず)を形成し、こ
れをマスクとして用いて、半導体基板1と逆導電型のイ
オン注入を行い、ソース/ドレイン領域2を複数本互い
に平行に形成する。この際、半導体基板1は表面がフラ
ットであるため、レジストパターンを最小の加工線幅で
形成でき、高密度のセルを得ることができる。また、イ
オン注入は、例えば、NMOSを形成する場合には、砒
素イオン(As+)を1015cm-2台のドーズ、40k
eVの注入エネルギーで行う。First, a pre-implantation oxide film (not shown) is formed on the semiconductor substrate 1. Subsequently, a plurality of resist patterns (not shown) parallel to each other are formed on the semiconductor substrate 1, and using this as a mask, ion conduction of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1 is performed to form a plurality of source / drain regions 2. The books are formed parallel to each other. At this time, since the semiconductor substrate 1 has a flat surface, a resist pattern can be formed with a minimum processing line width, and a high-density cell can be obtained. Further, the ion implantation is, for example, in the case of forming an NMOS, arsenic ions (As + ) at a dose of 10 15 cm -2 , 40 k
The implantation energy is eV.
【0037】次に、膜厚2000〜5000Å程度の酸
化膜をCVD等の方法で堆積し、パターニングして、所
望の領域に素子分離酸化膜3を形成する。なお、この素
子分離酸化膜3の形成のために、LOCOS酸化法を用
いても良いが、ソース/ドレイン領域2の拡散を防ぐた
め、できるだけ低温の処理が望ましい。この後、素子分
離特性向上のため、素子分離酸化膜3(図示せず)下の
半導体基板1に基板と同一導電型のフィールドイオン注
入を行う。また、この際、図1及び2に示すように、周
辺回路領域における素子分離酸化膜14と、メモリセル
における端部付近に配線切断用酸化膜15とを同時に形
成するとともに、メモリセルにおけるソース/ドレイン
領域2のコンタクト領域11上にも配線切断用酸化膜1
5を形成する。Next, an oxide film having a film thickness of about 2000 to 5000 Å is deposited by a method such as CVD and patterned to form an element isolation oxide film 3 in a desired region. Although the LOCOS oxidation method may be used for forming the element isolation oxide film 3, a treatment at the lowest possible temperature is desirable in order to prevent diffusion of the source / drain regions 2. Then, in order to improve the element isolation characteristics, field ion implantation of the same conductivity type as the substrate is performed on the semiconductor substrate 1 below the element isolation oxide film 3 (not shown). Further, at this time, as shown in FIGS. 1 and 2, the element isolation oxide film 14 in the peripheral circuit region and the wiring cutting oxide film 15 are simultaneously formed in the vicinity of the end portion of the memory cell, and the source / source of the memory cell is formed. The oxide film 1 for cutting the wiring is also formed on the contact region 11 of the drain region 2.
5 is formed.
【0038】次いで、得られた半導体基板1上に膜厚5
0〜300Å程度の第1ゲート絶縁膜4を形成し、さら
に第1ゲート絶縁膜4上に第1ゲート電極5を、ソース
/ドレイン領域2に直交して、互いに平行に複数本配設
する。ゲート電極5としては、例えば、1000Å厚の
下層N+ポリシリコン膜と1000Å厚のタングステン
シリサイド膜とからなる2層構造のものが挙げられ、こ
の2層構造膜の膜厚は素子分離酸化膜3と同程度の膜厚
にするのが好ましい。ゲート電極5は、その端部及び端
部付近において、図2に示すように、周辺回路領域にお
ける素子分離酸化膜14上と、素子分離酸化膜14と同
時に形成した配線切断用酸化膜15上にオーバーラップ
するように配設する。なお、この際のゲート電極5の形
成は、アライメントずれ等によって、後工程で形成され
る第2電極の切断不良が生じ無いようにすることが必要
である。また、ゲート電極5上には、後工程で一つおき
にコンタクトホールが形成されるため、コンタクトホー
ルが形成されないゲート電極5端部でゲート電極5が切
断されるように配線切断用酸化膜15を形成する必要が
ある。Then, a film having a thickness of 5 is formed on the obtained semiconductor substrate 1.
A first gate insulating film 4 having a thickness of 0 to 300 Å is formed, and a plurality of first gate electrodes 5 are arranged on the first gate insulating film 4 so as to be orthogonal to the source / drain regions 2 and parallel to each other. The gate electrode 5 includes, for example, a two-layer structure composed of a lower layer N + polysilicon film having a thickness of 1000 Å and a tungsten silicide film having a thickness of 1000 Å. It is preferable to set the film thickness to the same level as. As shown in FIG. 2, the gate electrode 5 is formed on the element isolation oxide film 14 in the peripheral circuit region and on the wiring isolation oxide film 15 formed at the same time as the element isolation oxide film 14 at and near the edges. Arrange so that they overlap. The formation of the gate electrode 5 at this time needs to prevent the disconnection failure of the second electrode formed in a later step due to misalignment or the like. Further, since alternate contact holes are formed on the gate electrode 5 in a later step, the wiring cutting oxide film 15 is formed so that the gate electrode 5 is cut at the end of the gate electrode 5 where no contact hole is formed. Need to be formed.
【0039】その後、図3に示したように、第2ゲート
絶縁膜6及びゲート電極間の絶縁膜7を形成する。続い
て、図4に示したように、得られた半導体基板1上に導
電膜8を堆積させ、第1ゲート電極5と、素子分離酸化
膜3、素子分離酸化膜14及び配線切断用酸化膜15と
の間に十分に埋め込む。導電膜8としては、例えば、2
000Å〜6000Å厚のN+ポリシリコン膜が用いら
れる。After that, as shown in FIG. 3, the second gate insulating film 6 and the insulating film 7 between the gate electrodes are formed. Subsequently, as shown in FIG. 4, a conductive film 8 is deposited on the obtained semiconductor substrate 1 to form the first gate electrode 5, the element isolation oxide film 3, the element isolation oxide film 14, and the wiring cutting oxide film. 15 and it is fully embedded. As the conductive film 8, for example, 2
An N + polysilicon film with a thickness of 000Å to 6000Å is used.
【0040】次に、図5に示したように、埋め込んだ導
電膜8を、セルフアラインで第1ゲート電極5と、素子
分離酸化膜3、素子分離酸化膜14及び配線切断用酸化
膜15との間に残し、第2ゲート電極9及び分離用電極
9aとを形成する。この方法としては、例えば、まずC
MPでゲート電極5間の絶縁膜7の一部が表面に露出す
るまで導電膜8を除去し、次にゲート電極5間の絶縁膜
7と導電膜8とが同じエッチングレートとなる条件でエ
ッチバックし、最後にCMPを用いて素子分離酸化膜
3、素子分離酸化膜14及び配線切断用酸化膜15の表
面でエッチングを止める等の方法が挙げられる。Next, as shown in FIG. 5, the buried conductive film 8 is self-aligned with the first gate electrode 5, the element isolation oxide film 3, the element isolation oxide film 14 and the wiring cutting oxide film 15. The second gate electrode 9 and the separation electrode 9a are formed by leaving them in between. As this method, for example, first, C
The conductive film 8 is removed by MP until the insulating film 7 between the gate electrodes 5 is partially exposed on the surface, and then the insulating film 7 between the gate electrodes 5 and the conductive film 8 are etched under the same etching rate. A method of backing up and finally using CMP to stop etching on the surfaces of the element isolation oxide film 3, the element isolation oxide film 14, and the wiring cutting oxide film 15 may be used.
【0041】さらに、図6に示したように、酸化工程を
行い、得られた半導体基板1表面全面に酸化膜13を形
成することで、膜厚ばらつきのために素子分離酸化膜
3、素子分離酸化膜14及び配線切断用酸化膜15上や
第1ゲート電極5上に薄く残っている導電膜8を酸化さ
せ、第2ゲート電極9間のショートを防止する。続い
て、ROMデータの書き込みを行う(図示せず)。RO
Mデータの書き込みはNOR型のセルトランジスタにお
いては、基板と同一導電型のイオン注入により選択的に
閾値電圧を電源電圧以上に設定してOFFトランジスタ
を設定することで行う。例えば、NMOSの場合には、
ROMデータ書き込み用レジストパターンをマスクにし
て、ボロンイオン(B+)を注入する。また、第1ゲー
ト電極5と第2ゲート電極9の直下の基板には全てチャ
ネルが生じるので、寄生トランジスタの動作を防ぐため
に、このROMデータ書き込み用イオン注入を用いる。Further, as shown in FIG. 6, an oxidation step is performed to form an oxide film 13 on the entire surface of the obtained semiconductor substrate 1, so that the element isolation oxide film 3 and the element isolation film 3 are separated due to variations in film thickness. The thin conductive film 8 left on the oxide film 14 and the wiring cutting oxide film 15 and on the first gate electrode 5 is oxidized to prevent a short circuit between the second gate electrodes 9. Then, ROM data is written (not shown). RO
In the NOR type cell transistor, M data is written by selectively setting the threshold voltage to the power source voltage or more by setting the OFF transistor by ion implantation of the same conductivity type as the substrate. For example, in the case of NMOS,
Boron ions (B + ) are implanted using the ROM data writing resist pattern as a mask. Further, since channels are generated in the substrate immediately below the first gate electrode 5 and the second gate electrode 9, this ROM data writing ion implantation is used to prevent the operation of the parasitic transistor.
【0042】次いで、図7に示したように、層間絶縁膜
10の形成、コンタクトホール11の形成、金属配線1
2の形成、保護膜形成工程等を経て、半導体装置の前半
工程を完了させる。なお、ROMデータの書き込みは後
工程にするほど、ROM入れ後の工程が短くなり、短納
期化が図れるので、さらに層間絶縁膜10を積んだ後、
コンタクト11開口後、あるいは、金属配線12形成後
等の工程で、高いエネルギーの注入を用いてROMデー
タ書き込み用イオン注入を行っても良い。Next, as shown in FIG. 7, formation of an interlayer insulating film 10, formation of a contact hole 11, and metal wiring 1
The second half process of the semiconductor device is completed through the process of forming 2 and the protective film forming process. As the writing of ROM data is performed in a later step, the step after inserting the ROM is shortened and the delivery time can be shortened. Therefore, after further stacking the interlayer insulating film 10,
Ion implantation for ROM data writing may be performed using implantation of high energy after the opening of the contact 11 or after the formation of the metal wiring 12.
【0043】また、層間絶縁膜の形成以降の工程は、完
全に平坦化されており、金属配線12の形成工程が非常
に容易となり、高密度化にも効果がある。さらに、後半
工程のアセンブリ工程を行って、半導体装置が完了す
る。また、上述の例ではNMOSについて説明したが、
PMOS又はCMOSでも同様に形成できる。Further, the steps after the formation of the interlayer insulating film are completely flattened, the step of forming the metal wiring 12 becomes very easy, and it is effective in increasing the density. Further, the latter half of the assembly process is performed, and the semiconductor device is completed. Further, although the NMOS has been described in the above example,
It can be similarly formed by PMOS or CMOS.
【0044】実施の形態2 本発明に係る半導体装置を構成するマスクROMのメモ
リセルの別の平面図を図8に示す。この半導体装置によ
れば、メモリセルの第1ゲート電極5と同時に、同一材
料によりバンクトランジスタBの選択線5a及び素子分
離用電極5bが形成されており、所望の領域上に、この
第1ゲート電極5と略同程度の膜厚で配線切断用絶縁膜
15を有している。また、これら第1ゲート電極5と選
択線5a及び配線切断用絶縁膜15によって形成された
凹部に、自己整合的に形成された第2ゲート電極9及び
第2ゲート電極9と同時に、同一材料により形成された
素子分離用電極9a及び選択線9bを有している。な
お、トランジスタとして用いないチャネル部はROMデ
ータ書き込み時等にオフトランジスタとし、素子分離を
行っている。Embodiment 2 FIG. 8 shows another plan view of a memory cell of a mask ROM which constitutes a semiconductor device according to the present invention. According to this semiconductor device, at the same time as the first gate electrode 5 of the memory cell, the selection line 5a of the bank transistor B and the element isolation electrode 5b are formed of the same material, and the first gate electrode 5 is formed on a desired region. It has a wiring cutting insulating film 15 having a film thickness approximately the same as that of the electrode 5. Further, at the same time as the second gate electrode 9 and the second gate electrode 9 formed in a self-aligned manner in the recess formed by the first gate electrode 5, the selection line 5a and the wiring cutting insulating film 15, the same material is used. It has the formed element isolation electrode 9a and the selection line 9b. Note that the channel portion not used as a transistor is an off transistor at the time of writing ROM data or the like to perform element isolation.
【0045】なお、図8において、第1ゲート電極5及
び第2ゲート電極9とは逆のレイアウトで配設されてい
てもよい。このような平面構造を有する半導体装置にお
いても、実質的に上記実施の形態と同様に形成すること
ができる。In FIG. 8, the first gate electrode 5 and the second gate electrode 9 may be arranged in the reverse layout. Also in a semiconductor device having such a planar structure, it can be formed substantially in the same manner as in the above-described embodiment.
【0046】実施の形態3 図9は本発明に係る半導体装置を構成する他のマスクR
OMのメモリセルの平面図であり、図10はこの半導体
装置を構成する周辺回路におけるトランジスタの平面図
を示す。また、図15(f)〜(i)に図9及び図10
の断面図をそれぞれ示す。Embodiment 3 FIG. 9 shows another mask R constituting the semiconductor device according to the present invention.
FIG. 10 is a plan view of an OM memory cell, and FIG. 10 is a plan view of a transistor in a peripheral circuit which constitutes this semiconductor device. In addition, FIGS.
The cross-sectional views of FIG.
【0047】本発明の半導体装置のマスクROMにおい
ては、半導体基板21上に第1ゲート電極25が、第1
絶縁膜23を介して複数本略平行に形成されており、所
望の領域上に、この第1ゲート電極25と略同程度の膜
厚で配線切断用絶縁膜17を有している。また、これら
第1ゲート電極25間及び第1ゲート電極25と配線切
断用絶縁膜17とによって形成された凹部に、自己整合
的に形成された第2ゲート電極30を複数本有してい
る。In the mask ROM of the semiconductor device of the present invention, the first gate electrode 25 is formed on the semiconductor substrate 21 by the first gate electrode 25.
A plurality of insulating films 23 are formed substantially parallel to each other with the insulating film 23 interposed therebetween, and the wiring cutting insulating film 17 is formed on a desired region with a film thickness substantially equal to that of the first gate electrode 25. Further, a plurality of second gate electrodes 30 formed in a self-aligned manner are provided in the recesses formed between the first gate electrodes 25 and between the first gate electrodes 25 and the wiring cutting insulating film 17.
【0048】また、周辺回路においては、半導体基板2
1上に第1ゲート電極25が形成されており、さらに、
その周辺に素子分離領域16が形成されている。また、
第1ゲート電極25と素子分離領域16との間に形成さ
れた凹部に、自己整合的に形成されたソース/ドレイン
電極31が形成されている。以下に上述の半導体装置の
製造方法を図11〜図15に基づいて説明する。ここ
で、図11〜図15中(f)、(g)、(h)、(i)
は、それぞれ図9又は10のF−F′線、G−G′線、
H−H′線及びI−I′線断面図である。In the peripheral circuit, the semiconductor substrate 2
A first gate electrode 25 is formed on the first electrode, and
The element isolation region 16 is formed in the periphery thereof. Also,
Source / drain electrodes 31 formed in a self-aligned manner are formed in the recesses formed between the first gate electrode 25 and the element isolation region 16. The method for manufacturing the above-described semiconductor device will be described below with reference to FIGS. Here, (f), (g), (h), (i) in FIGS.
Are FF ′ line, GG ′ line of FIG. 9 or 10, respectively.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line HH 'and line II'.
【0049】まず、半導体基板21上に膜厚2000〜
5000Å程度の酸化膜を熱酸化あるいはCVD等の方
法で堆積し、パターニングを行って、素子分離酸化膜1
6を形成する。ここで、LOCOS酸化法を用いても良
い。この後、素子分離特性向上のため、素子分離酸化膜
16下の半導体基板21に基板と同一導電型のフィール
ドイオン注入を行う。なお、この際、図9及び10に示
すように、素子分離酸化領域16と同時に、配線切断用
酸化膜17を形成しておく。First, a film thickness of 2000- is formed on the semiconductor substrate 21.
An oxide film of about 5000 Å is deposited by a method such as thermal oxidation or CVD and patterned to form an element isolation oxide film 1
6 is formed. Here, the LOCOS oxidation method may be used. Thereafter, in order to improve element isolation characteristics, field ion implantation of the same conductivity type as the substrate is performed on the semiconductor substrate 21 under the element isolation oxide film 16. At this time, as shown in FIGS. 9 and 10, a wiring cutting oxide film 17 is formed at the same time as the element isolation oxidation region 16.
【0050】次に、半導体基板21上に注入前酸化膜
(図示せず)(あるいはゲート絶縁膜23でも良い)を
形成し、半導体基板21上に複数の互いに平行なレジス
トパターン(図示せず)を形成し、これをマスクとして
用いて、半導体基板21と逆導電型のイオン注入を行
い、ソース/ドレイン領域24を複数本互いに平行に形
成する。この際、半導体基板21は表面がフラットであ
るため、レジストパターンを最小の加工線幅で形成で
き、高密度のセルを得ることができる。また、イオン注
入は、例えば、NMOSを形成する場合には、砒素イオ
ン(As+)を1015cm-2台のドーズ、40keVの
注入エネルギーで行う。Next, a pre-implantation oxide film (not shown) (or may be the gate insulating film 23) is formed on the semiconductor substrate 21, and a plurality of parallel resist patterns (not shown) are formed on the semiconductor substrate 21. Is formed, and using this as a mask, ion implantation of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate 21 is performed to form a plurality of source / drain regions 24 in parallel with each other. At this time, since the semiconductor substrate 21 has a flat surface, a resist pattern can be formed with a minimum processing line width, and a high-density cell can be obtained. Further, for example, in the case of forming an NMOS, the ion implantation is performed by implanting arsenic ions (As + ) with a dose of 10 15 cm −2 and an implantation energy of 40 keV.
【0051】さらに、図11に示したように、膜厚50
〜300Å程度の第1ゲート絶縁膜23を形成し、ゲー
ト絶縁膜23上に第1ゲート電極25を、ソース/ドレ
イン領域24に直交して、複数本互いに平行に配設す
る。ゲート電極25としては、例えば、1000Å厚の
下層N+ポリシリコン膜と1000Å厚の上層タングス
テンシリサイド膜とからなる2層構造のものが用いられ
る。また、ゲート電極25上には、ゲート電極のパター
ニングの際にマスクとして使用した絶縁膜26が被覆さ
れていてもよい。ゲート電極25の膜厚は、絶縁膜26
との合計が素子分離酸化膜16と同じ膜厚にするのが好
ましい。なお、メモリセルのソース/ドレイン領域24
のコンタクト部となる領域では、第1ゲート電極25
が、コンタクトの間で配線切断用酸化膜17上にオーバ
ーラップするように配置されている。これにより、後工
程においてソース/ドレイン電極31と分離することが
できる。また、配線切断用酸化膜17上の第1ゲート電
極25は、後工程で切断されるので、コンタクト両側に
配置される第1ゲート電極25は問題なく使用できる。
さらに、図10に示すように、第1ゲート電極25は、
周辺回路領域における素子分離酸化膜16上にオーバー
ラップするように配設されている。なお、この際の第1
ゲート電極25の形成は、アライメントずれ等によっ
て、後工程で形成されるソース/ドレイン電極31のシ
ョート等が生じ無いようにすることが必要である。Further, as shown in FIG.
A first gate insulating film 23 having a thickness of about 300 Å is formed, and a plurality of first gate electrodes 25 are arranged on the gate insulating film 23 so as to be orthogonal to the source / drain regions 24 and parallel to each other. As the gate electrode 25, for example, a two-layer structure including a lower layer N + polysilicon film having a thickness of 1000 Å and an upper tungsten silicide film having a thickness of 1000 Å is used. The gate electrode 25 may be covered with an insulating film 26 used as a mask when patterning the gate electrode. The thickness of the gate electrode 25 is equal to that of the insulating film 26.
It is preferable that the total film thickness is the same as that of the element isolation oxide film 16. The source / drain regions 24 of the memory cell
In the region that will be the contact portion of the first gate electrode 25.
Are arranged so as to overlap on the wiring cutting oxide film 17 between the contacts. Thereby, it can be separated from the source / drain electrode 31 in a later step. Further, since the first gate electrode 25 on the wiring cutting oxide film 17 is cut in a later step, the first gate electrodes 25 arranged on both sides of the contact can be used without any problem.
Further, as shown in FIG. 10, the first gate electrode 25 is
It is arranged so as to overlap the element isolation oxide film 16 in the peripheral circuit region. In addition, the first
The formation of the gate electrode 25 needs to prevent short-circuiting or the like of the source / drain electrode 31 formed in a later step due to misalignment or the like.
【0052】次いで、図12に示したように、第1ゲー
ト電極25に、サイドウォールスペーサ27を既存の方
法で形成する。この絶縁膜26及びサイドウォールスペ
ーサ27は、後の工程で第2ゲート絶縁膜のエッチング
時に、第1ゲート電極25が露出しないようする役目も
ある。続いて、得られた半導体基板21を酸化処理に付
し、第2ゲート絶縁膜28を形成する。Next, as shown in FIG. 12, a sidewall spacer 27 is formed on the first gate electrode 25 by an existing method. The insulating film 26 and the sidewall spacers 27 also have a role of preventing the first gate electrode 25 from being exposed when the second gate insulating film is etched in a later step. Then, the obtained semiconductor substrate 21 is subjected to an oxidation treatment to form a second gate insulating film 28.
【0053】さらに、図13に示したように、レジスト
パターン29を用い、第2ゲート絶縁膜28の一部でソ
ース/ドレイン電極31を形成する領域上にある第2ゲ
ート絶縁膜28を除去する(図13中、Aで示す)。次
に、レジストパターン29を除去し、その後、得られた
半導体基板21上全面に導電膜を堆積させ、第1ゲート
電極25と素子分離酸化膜16及び配線切断用酸化膜1
7との間に十分に埋め込む。導電膜としては、例えば、
2000Å〜6000Å厚のN+ポリシリコン膜を用い
る。Further, as shown in FIG. 13, the resist pattern 29 is used to remove the second gate insulating film 28 on a portion of the second gate insulating film 28 where the source / drain electrodes 31 are to be formed. (Indicated by A in FIG. 13). Next, the resist pattern 29 is removed, and then a conductive film is deposited on the entire surface of the obtained semiconductor substrate 21, and the first gate electrode 25, the element isolation oxide film 16 and the wiring cutting oxide film 1 are deposited.
7 and 7 are embedded sufficiently. As the conductive film, for example,
An N + polysilicon film having a thickness of 2000 Å to 6000 Å is used.
【0054】次いで、図14に示したように、埋め込ん
だ導電膜を、セルフアラインで第1ゲート電極25と素
子分離酸化膜16及び配線切断用酸化膜15との間に残
し、第2ゲート電極30及びソース/ドレイン電極31
を形成する。この方法としては、例えば、まずCMPで
第1ゲート電極25上の絶縁膜26の一部が表面に露出
するまで導電膜を除去し、次に第1ゲート電極25間の
絶縁膜26、サイドウォールスペーサ27と導電膜とが
同じエッチングレートとなる条件でエッチバックし、最
後にCMPを用いて素子分離酸化膜16及び配線切断用
酸化膜15の表面で止める等の方法を挙げることができ
る。Next, as shown in FIG. 14, the buried conductive film is left self-aligned between the first gate electrode 25, the element isolation oxide film 16 and the wiring cutting oxide film 15, and the second gate electrode is formed. 30 and source / drain electrode 31
To form As this method, for example, first, the conductive film is removed by CMP until a part of the insulating film 26 on the first gate electrode 25 is exposed on the surface, and then the insulating film 26 between the first gate electrodes 25 and the sidewall. Etching back may be performed under the conditions that the spacer 27 and the conductive film have the same etching rate, and finally, CMP may be used to stop at the surfaces of the element isolation oxide film 16 and the wiring cutting oxide film 15.
【0055】続いて、得られた半導体基板21表面に酸
化膜32を形成することで、膜厚ばらつきのために素子
分離酸化膜16及び配線切断用酸化膜17上や第1ゲー
ト電極25上に薄く残っている導電膜を酸化させ、第2
ゲート電極30間及び第2ゲート電極30とソース/ド
レイン電極31との間のショートを防止する。この酸化
工程以降の熱処理により、ソース/ドレイン電極31下
の半導体基板21に、ソース/ドレイン電極31に含ま
れていた基板と逆導電型の不純物が拡散し、浅いソース
/ドレイン接合領域33を形成することができる。Subsequently, an oxide film 32 is formed on the surface of the obtained semiconductor substrate 21, so that the element isolation oxide film 16 and the wiring cutting oxide film 17 and the first gate electrode 25 are formed due to variations in film thickness. The thin remaining conductive film is oxidized and the second
Short circuits between the gate electrodes 30 and between the second gate electrode 30 and the source / drain electrodes 31 are prevented. By the heat treatment after the oxidation step, impurities of the conductivity type opposite to that of the substrate included in the source / drain electrode 31 are diffused into the semiconductor substrate 21 below the source / drain electrode 31, and a shallow source / drain junction region 33 is formed. can do.
【0056】さらに、ROMデータの書き込みを行う
(図示せず)。ROMデータの書き込みはNOR型のセ
ルトランジスタにおいては、基板と同一導電型のイオン
注入により選択的に閾値電圧を電源電圧以上に設定して
OFFトランシスタを設定することで行う。例えば、N
MOSであれば、ROMデータ書き込み用レジストパタ
ーンをマスクにして、ボロンイオン(B+)を注入す
る。また、第1ゲート電極25と第2ゲート電極30の
直下の基板には全てチャネルが生じるので、寄生トラン
ジスタの動作を防ぐために、このROMデータ書き込み
用イオン注入を用いる。Further, ROM data is written (not shown). In the NOR type cell transistor, the ROM data is written by selectively setting the threshold voltage to the power source voltage or more and setting the OFF transistor by ion implantation of the same conductivity type as the substrate. For example, N
In the case of MOS, boron ions (B + ) are implanted using the ROM data writing resist pattern as a mask. Further, since channels are generated in the substrate immediately below the first gate electrode 25 and the second gate electrode 30, all of the ROM data writing ion implantation is used to prevent the operation of the parasitic transistor.
【0057】続いて、図15に示したように、層間絶縁
膜34の形成、コンタクトホール35の形成、金属配線
36の形成、保護膜形成工程等を経て、半導体装置の前
半工程が完了し、さらに、後半工程のアセンブリ工程を
行って、半導体装置を完成する。なお、ROMデータの
書き込みは後工程にするほど、ROM入れ後の工程が短
くなり、短納期化が図れるので、さらに層間絶縁膜34
を積んだ後、コンタクト35開口後、あるいは、金属配
線36形成後等の工程で、高いエネルギーの注入を用い
て行っても良い。Subsequently, as shown in FIG. 15, the first half step of the semiconductor device is completed through the formation of the interlayer insulating film 34, the formation of the contact hole 35, the formation of the metal wiring 36, the protective film formation step, and the like. Further, the assembly process of the latter half process is performed to complete the semiconductor device. As the ROM data is written in a later process, the process after inserting the ROM becomes shorter and the delivery time can be shortened.
Alternatively, high energy implantation may be used in a step such as after stacking, after opening the contact 35, or after forming the metal wiring 36.
【0058】また、上記例ではNMOSの場合で説明し
たが、PMOS及びCMOSでも同様に形成できる。In the above example, the case of NMOS has been described, but PMOS and CMOS can be similarly formed.
【0059】実施の形態4 本発明に係る半導体装置を構成するマスクROMのメモ
リセルの別の平面図を図16に示す。Fourth Embodiment FIG. 16 shows another plan view of a memory cell of a mask ROM which constitutes a semiconductor device according to the present invention.
【0060】この半導体装置によれば、メモリセルの第
1ゲート電極25と同時に、同一材料によりバンクトラ
ンジスタCの選択線25a及び素子分離電極25bが形
成されており、所望の領域上に、この第1ゲート電極2
5と略同程度の膜厚で配線切断用絶縁膜17を有してい
る。また、これら第1ゲート電極25と選択線25aと
素子分離電極25b及び配線切断用絶縁膜17によって
形成された凹部に、自己整合的に形成された第2ゲート
電極30及び第2ゲート電極30と同時に、同一材料に
より形成された選択線30a及びバンクトランジスタの
ソース/ドレイン電極31aを有している。According to this semiconductor device, the select line 25a and the element isolation electrode 25b of the bank transistor C are formed of the same material at the same time as the first gate electrode 25 of the memory cell, and the first gate electrode 25 of the memory cell is formed on the desired region. 1 gate electrode 2
5 has an insulating film 17 for cutting a wiring with a film thickness of approximately the same as that of No. 5. In addition, the second gate electrode 30 and the second gate electrode 30 which are formed in a self-aligned manner in the concave portion formed by the first gate electrode 25, the selection line 25a, the element isolation electrode 25b, and the wiring cutting insulating film 17. At the same time, it has a select line 30a and a source / drain electrode 31a of the bank transistor which are made of the same material.
【0061】このような平面構造を有する半導体装置に
おいても、実質的に上記実施の形態と同様に形成するこ
とができる。Also in the semiconductor device having such a planar structure, it can be formed substantially in the same manner as the above-mentioned embodiment.
【0062】実施の形態5 NOR型ROMでは、メモリセルトランジスタを多値と
することで、メモリセルの高集積化が図れる。一つの例
として、NOR型メモリセルトランジスタの閾値を選択
的に異ならせ、4値とすれば、実施の形態1及び3の集
積度は2倍から4倍へとなる。さらに、多値レベルを多
段に設定すれば、更なる高集積化が図れる。製造方法と
しては、例えば、情報書き込み注入時に、イオン注入量
を変えて複数回行えば良い。Fifth Embodiment In a NOR type ROM, the memory cells can be highly integrated by making the memory cell transistors multi-valued. As one example, if the thresholds of the NOR type memory cell transistors are selectively changed to have four values, the integration degree of the first and third embodiments is doubled to four times. Furthermore, if the multilevel levels are set in multiple stages, higher integration can be achieved. As a manufacturing method, for example, the number of times of ion implantation may be changed at the time of information writing implantation and the implantation may be performed plural times.
【0063】[0063]
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、第1及び
第2ゲート電極が、最小加工寸法と等しいピッチで得ら
れるため、高密度の素子(従来の2倍)を実現すること
ができ、大規模回路化、チップ縮小によるコスト削減に
有効である。また、上記半導体装置がメモリセル部と周
辺回路部とからなる半導体装置に適用することにより、
大容量のマスクROM等の半導体記憶装置を得ることが
できる。According to the semiconductor device of the present invention, since the first and second gate electrodes are obtained at a pitch equal to the minimum processing size, it is possible to realize a high density element (twice as large as the conventional one). It is effective for cost reduction through large scale circuit and chip reduction. Further, by applying the above semiconductor device to a semiconductor device including a memory cell portion and a peripheral circuit portion,
A semiconductor memory device such as a large capacity mask ROM can be obtained.
【0064】さらに、本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、第2ゲート電極をマスクパターンを使用するこ
となく、比較的容易な方法で、自己整合的に精度よく形
成することができるため、大規模回路化、高密度のデバ
イス化等を図ることができ、特に大容量メモリの製造及
びプロセスコストの抑制を実現することができる。従っ
て、半導体プロセスにおいて、加工精度及び歩留りの向
上に有効であるとともに、半導体装置の高性能化、高信
頼性化を図ることができる。Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the second gate electrode can be formed in a self-aligning and accurate manner by a relatively easy method without using a mask pattern. It is possible to realize a large-scale circuit, a high-density device, and the like, and it is possible to realize manufacturing of a large-capacity memory and suppression of process cost. Therefore, in the semiconductor process, it is effective to improve the processing accuracy and the yield, and the performance and reliability of the semiconductor device can be improved.
【図1】本発明の半導体装置の一例であるマスクROM
メモリセルの概略平面図である。FIG. 1 is a mask ROM which is an example of a semiconductor device of the present invention.
It is a schematic plan view of a memory cell.
【図2】図1における半導体装置のゲート電極端近傍の
概略平面図である。2 is a schematic plan view in the vicinity of a gate electrode end of the semiconductor device in FIG.
【図3】本発明の半導体装置の製造工程を説明するため
の概略断面図である。なお、(a)〜(e)は図1にお
けるA−A′、B−B′、C−C′、図2におけるD−
D′、E−E′断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the semiconductor device of the present invention. (A) to (e) are A-A ', BB', C-C 'in FIG. 1 and D- in FIG.
It is D ', EE' sectional drawing.
【図4】本発明の半導体装置の製造工程を説明するため
の概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the semiconductor device of the present invention.
【図5】本発明の半導体装置の製造工程を説明するため
の概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross sectional view for illustrating a manufacturing process for the semiconductor device of the present invention.
【図6】本発明の半導体装置の製造工程を説明するため
の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross sectional view for illustrating the manufacturing process for the semiconductor device of the present invention.
【図7】本発明の半導体装置の製造工程を説明するため
の概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross sectional view for illustrating the manufacturing process for the semiconductor device of the present invention.
【図8】本発明の半導体装置の別の実施例を示す概略平
面図である。FIG. 8 is a schematic plan view showing another embodiment of the semiconductor device of the present invention.
【図9】本発明の半導体装置の一例である別のマスクR
OMメモリセルの概略平面図である。FIG. 9 is another mask R which is an example of the semiconductor device of the present invention.
It is a schematic plan view of an OM memory cell.
【図10】図9における半導体装置のゲート電極端近傍
の概略平面図である。10 is a schematic plan view in the vicinity of a gate electrode end of the semiconductor device in FIG.
【図11】本発明の半導体装置の製造工程を説明するた
めの概略断面図である。なお、(f)〜(i)は図9に
おけるF−F′、G−G′、図10におけるH−H′、
I−I′断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing process for the semiconductor device of the present invention. Note that (f) to (i) are FF 'and GG' in FIG. 9, H-H 'in FIG.
It is an II 'sectional view.
【図12】本発明の半導体装置の製造工程を説明するた
めの概略断面図である。FIG. 12 is a schematic cross sectional view for illustrating the manufacturing process for the semiconductor device of the present invention.
【図13】本発明の半導体装置の製造工程を説明するた
めの概略断面図である。FIG. 13 is a schematic cross sectional view for illustrating the manufacturing process for the semiconductor device of the present invention.
【図14】本発明の半導体装置の製造工程を説明するた
めの概略断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing process for the semiconductor device of the present invention.
【図15】本発明の半導体装置の製造工程を説明するた
めの概略断面図である。FIG. 15 is a schematic cross sectional view for illustrating the manufacturing process for the semiconductor device of the present invention.
【図16】本発明の半導体装置のさらに別の実施例を示
す概略平面図である。FIG. 16 is a schematic plan view showing still another embodiment of the semiconductor device of the present invention.
【図17】従来のNOR型のマスクROMメモリセルを
示す概略平面図及び概略断面図である。FIG. 17 is a schematic plan view and a schematic cross-sectional view showing a conventional NOR type mask ROM memory cell.
【図18】従来のダブルポリ構造のNAND型マスクR
OMメモリセルの製造工程を示す概略断面図である。FIG. 18 is a conventional NAND-type mask R having a double poly structure.
It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of an OM memory cell.
1、21 半導体基板 2、24 ソース/ドレイン領域 4、23 第1ゲート絶縁膜 5、25 第1ゲート電極 5a、9b、25a、30a 選択線 6、28 第2ゲート絶縁膜 7 絶縁膜 8 導電膜 9、30 第2ゲート電極 9a、25b 素子分離用電極 10、34 層間絶縁膜 11、35 コンタクトホール 12 36 金属配線 14、16 素子分離用絶縁膜 15、17 配線切断用絶縁膜 26 絶縁膜 27 サイドウォールスペーサ 29 レジストパターン 31 ソース/ドレイン電極 31a バンクトランジスタのソース/ドレイン電極 32 酸化膜 33 浅いソース/ドレイン接合領域 A 第2ゲート絶縁膜除去領域 B、C バンクトランジスタ 1, 21 Semiconductor substrate 2, 24 Source / drain region 4, 23 First gate insulating film 5, 25 First gate electrode 5a, 9b, 25a, 30a Select line 6, 28 Second gate insulating film 7 Insulating film 8 Conductive film 9, 30 Second gate electrode 9a, 25b Element isolation electrode 10, 34 Interlayer insulating film 11, 35 Contact hole 12 36 Metal wiring 14, 16 Element isolation insulating film 15, 17 Wiring cutting insulating film 26 Insulating film 27 Side Wall spacer 29 Resist pattern 31 Source / drain electrode 31a Source / drain electrode of bank transistor 32 Oxide film 33 Shallow source / drain junction region A Second gate insulating film removal region B, C Bank transistor
Claims (9)
て並列に複数本形成された第1ゲート電極と、前記半導
体基板上の所望の領域に形成された配線切断用絶縁膜
と、前記半導体基板上に第2ゲート絶縁膜を介して、前
記第1ゲート電極間又は第1ゲート電極と前記配線切断
用絶縁膜との間の凹部に自己整合的に複数本形成された
第2ゲート電極を有することを特徴とする半導体装置。1. A first gate electrode formed in parallel on a semiconductor substrate via a first gate insulating film, an insulating film for cutting a wiring formed in a desired region on the semiconductor substrate, A plurality of second gate electrodes formed on the semiconductor substrate in a self-aligned manner in a recess between the first gate electrodes or between the first gate electrode and the wiring cutting insulating film via a second gate insulating film. A semiconductor device comprising:
り、 前記メモリセル部において、半導体基板上に形成された
素子分離用絶縁膜と、該素子分離用絶縁膜が形成された
領域以外の領域に第1ゲート絶縁膜を介して並列に複数
本形成された第1ゲート電極と、半導体基板上の所望の
領域に形成された配線切断用絶縁膜と、前記半導体基板
上に第2ゲート絶縁膜を介して、前記第1ゲート電極
間、第1ゲート電極と前記配線切断用絶縁膜又は第1ゲ
ート電極と素子分離用絶縁膜との間の凹部に自己整合的
に複数本形成された第2ゲート電極を有し、 前記周辺回路部において、少なくともメモリセル部にお
ける前記配線切断用絶縁膜と同時に形成された素子分離
用絶縁膜を有することを特徴とする半導体装置。2. A memory cell portion and a peripheral circuit portion thereof, the element isolation insulating film formed on a semiconductor substrate in the memory cell portion, and a region other than the region where the element isolation insulating film is formed. A plurality of first gate electrodes formed in parallel in a region via a first gate insulating film, a wiring cutting insulating film formed in a desired region on a semiconductor substrate, and a second gate insulating film on the semiconductor substrate A plurality of self-aligned recesses are formed between the first gate electrodes, between the first gate electrodes, and between the first gate electrodes and the wiring cutting insulating film or between the first gate electrode and the element isolation insulating film through the film. A semiconductor device having two gate electrodes, and having at least the element isolation insulating film formed at the same time as the wiring cutting insulating film in the memory cell section in the peripheral circuit section.
ト電極と配線切断用絶縁膜との間の凹部に、半導体基板
と直接接続されるとともに、第2電極と同時に自己整合
的に形成されたソース/ドレイン電極を有する請求項1
又は2記載の半導体装置。3. The recess is formed between the first gate electrodes or between the first gate electrode and the wiring cutting insulating film, is directly connected to the semiconductor substrate, and is formed in a self-aligned manner simultaneously with the second electrode. A source / drain electrode having a closed source / drain electrode.
Or the semiconductor device according to 2.
断用絶縁膜を形成し、 (ii)得られた半導体基板上に第1ゲート絶縁膜を介し、
前記配線切断用絶縁膜の一部を被覆するように、並列に
複数本第1ゲート電極を形成し、 (iii) 前記配線切断用絶縁膜及び第1ゲート電極を含む
半導体基板上に第2ゲート絶縁膜を介し、前記第1ゲー
ト電極間又は第1ゲート電極と前記配線切断用絶縁膜と
の間の凹部に自己整合的に第2ゲート電極を複数本形成
することからなる半導体装置の製造方法。4. A wiring cutting insulating film is formed in a desired region on a semiconductor substrate, and (ii) a first gate insulating film is provided on the obtained semiconductor substrate.
A plurality of first gate electrodes are formed in parallel so as to cover a part of the wiring cutting insulating film, and (iii) a second gate is formed on the semiconductor substrate including the wiring cutting insulating film and the first gate electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a plurality of second gate electrodes in a self-aligned manner in a recess between the first gate electrodes or between the first gate electrode and the wiring cutting insulating film via an insulating film. .
ともに、第1ゲート電極間又は第1ゲート電極と配線切
断用絶縁膜との間の凹部に、半導体基板と直接接続され
るソース/ドレイン電極を形成する請求項4記載の半導
体装置。5. The source / drain directly connected to the semiconductor substrate in the step (iii), together with the second gate electrode, in the concave portion between the first gate electrodes or between the first gate electrode and the wiring cutting insulating film. The semiconductor device according to claim 4, wherein an electrode is formed.
ク、CMPあるいはその組み合わせによって形成する請
求項4又は5記載の半導体装置の製造方法。6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the second gate electrode is formed by buried etchback, CMP, or a combination thereof.
膜厚と同程度の膜厚に設定する請求項4〜6のいずれか
に記載の半導体装置の製造方法。7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the second gate electrode is set to have a film thickness approximately the same as the film thickness of the wiring cutting insulating film.
断用絶縁膜上に配置する第1ゲート電極を配線切断用絶
縁膜上で切断する請求項4〜7のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法。8. The semiconductor according to claim 4, wherein, when forming the second gate electrode, the first gate electrode arranged on the wiring cutting insulating film is cut on the wiring cutting insulating film. Device manufacturing method.
に付す請求項4〜8のいずれかに記載の半導体装置の製
造方法。9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the second gate electrode is formed and then subjected to an oxidation treatment.
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