JPS62188260A - 電気的にプログラム可能なリ−ドオンリメモリ - Google Patents

電気的にプログラム可能なリ−ドオンリメモリ

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JPS62188260A
JPS62188260A JP60233144A JP23314485A JPS62188260A JP S62188260 A JPS62188260 A JP S62188260A JP 60233144 A JP60233144 A JP 60233144A JP 23314485 A JP23314485 A JP 23314485A JP S62188260 A JPS62188260 A JP S62188260A
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memory device
voltage
programmable read
programmable
electrical conductivity
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JP60233144A
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レヴイ ガーズバーグ
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置および技術に関し、更に詳細には電
気的にプログラムできるリードオンリメモリ装置に関す
る。
製造後に半導体リードオンリメモリをプログラムできる
ことが望まれている。ROMをプログラムするための公
知技術は可溶性の接続体の使用を含んでいる。この接続
体は、これを横切る表面電圧を加えることにより断線す
なわち溶かすことができる。更に、放射線がドープドポ
リシリコン材料をアニールするのに使用することができ
、これによって、ドープドポリシリン材料の伝導度を上
昇することができる。このことは、“リードオンリメモ
リと集積回路およびレーザ手段によるプログラミング方
法(Read  OnlyMemory  and  
IntegratedCircuit  and  M
ethod  ofprogramming  by 
 LaserMe a n s)  ″と題される米国
特許第4.233.671号に開示されている。
タニモト等の“ポリシリ抵抗を使用し、オンチッププロ
グラマブル装置に適用しろる新規な14Vプログラマブ
ル4にビットMO3PROM(A  Novel  1
4v  Proguramma−ble  4K  B
it  MOS  PROMUsing  a  Po
1y−3I  Re5is−tor  Applica
ble  t。
0n−Chip  Programmablel)ev
ice)  IEEE  Journalof  5o
lid  5tate  C1r−cuits、SC1
7、第1巻、2月1982年、62−68頁にはプログ
ラマブルメモリ内の可溶性(ヒユーズ)リンクとしての
高抵抗ポリシリコン抵抗を開示している。この抵抗は二
つの高濃度ドープされたポリシリン層の間の薄いドープ
されていないポリシリコン層を使用し、このドープされ
ていないポリシリコン層はこのドープされていない層の
堆積条件を最適化するこによって得られた臨界値を有し
ている。高抵抗の、ドープされていない多結晶シリコン
は高ドープ層を横切って遷移電圧を加えることによって
不可逆的な低抵抗状態への抵抗遷移を起こす。ドープさ
れていない多結晶層を形成する際および高くドープされ
た層からのドーパントの拡散を制御する際において極め
て困難なプロセス制御がデバイスの製造において要求さ
れる。
本発明は、予想可能かつ選択可能なプログラム電圧を使
用する半導体リードオンリメモリに向けられている。本
発明の装置は、現存する半導体装置製造プロセスの簡単
な改良によって容易に製造される。ただ一つのマスクス
テップを追加することと一つの注入ステップが要求され
る。高密度が達成され、他の機能領域が存在する半導体
チップの上にプログラマブル装置を設置することができ
る。プログラミング電圧が装置製造の際に採用された成
膜(デポジション)条件に依存しないことが重要なこと
である。
従って、本発明の目的は改良されたプログラム可能な半
導体リードオンリメモリを提供することにある。
本発明の別の目的はリードオンリメモリ装置をプログラ
ムする改良された方法を提供することにある。
本発明の更に別の目的はプログラムする前に装置が使用
可能であることことを確かめることができるプログラム
可能なリードオンリメモリを提供することにある。
本発明の特徴は、結晶格子破壊あるいは表面層の非晶質
化によって形成された高抵抗を特徴とするコンタクト表
面を有する高伝導性半導体材料にある。
本発明の別の特徴は、コンタクト表面を局所的に加熱し
て非晶質化された領域の再結晶化および格子破壊のアニ
ールに充分なプログラミング電圧を使用することにある
本発明および本発明の目的と特徴は添付図面を共にして
以下の詳細な説明および特許請求の範囲からかなり容易
に明らかになるであろう。
以下、図面を参照する。第1A図から第1C図は本発明
の一実施例に従うPROM用のプログラム可能な装置の
製造ステップを説明する半導体本体の断面図である。第
1A図において、半導体基板10はドープされていて所
望の低抵抗の導電路を与えている。半導体本体は具体的
には多結晶シリコンあるいは単結晶シリコンであり、シ
リコン酸化物層12が半導体本体の一方の面に形成され
ている。シリコン酸化物の第2の層14、具体的にはフ
ィールド酸化物をシリコン酸化物J1)2上に設けるこ
とができる。通常のフォトレジストマスキングおよび化
学エツチング技術によって、参照符号16によって示さ
れる窓がシリコン酸化物層を通して形成されており、こ
れによって基板10の限られた表面18が露出される。
第1B図において、イオンが窓16を通して入射され、
露出する表面部分18に隣接する表面領域20内に注入
される。このイオンとしてはボロンのようなP型伝導型
を有するもの、燐のようなN型伝導型を有するもの、ア
ルゴンのような希原子、あるいはシリコンのような半導
体を使用することができる。注入されるイオンの深さは
イオン源の電圧によって容易に制御することができる。
よく知られているいるように、半導体本体へのイオンの
注入は、シリコンの結晶構造を破壊し、シリコンの電気
抵抗を増大する。ある実施例においては、アルゴンが、
エネルギー180kev、ドーズ量8X10”イオン(
n −”で、ドーパント濃度10!l原子cm −’の
単結晶基板に注入され、その結果は、基板の500Ωの
抵抗に対してイオン注入された領域の抵抗は8−XIO
’Ωであった。第1C図に示されるように、具体的には
アルミニウムーシリコン、チタニウム−タングステン、
あるいはメタルシリサイドのスッパタ堆積物である金属
接触体22が、酸化物層14上に形成され、基板10の
表面18に接触する。
接触体22に加えられる操作電圧を制限すると、表面領
域20の抵抗は8X10’Ωに留まる。しかしながら、
接触体22に加えられる電圧を上昇することによって、
表面領域20を充分に加熱してその比較的高い抵抗値を
減少するすることができる。上述された実施例において
、通常の操作電圧である5ボルトでは表面領域20の8
X10’Ωに影響を及ぼさないだろう、しかしながら、
電圧を12ボルトまでに増大することによって、表面領
域20の抵抗は500Ωにまで減少される。
従って、表面領域の結晶構造を変化するのに充分な熱を
発生する電圧を高抵抗構造を横切って選択的に加えるこ
とによって、この高抵抗構造を低抵抗導電体に変換する
ことができる。この電圧印加手段は結晶欠陥をアニール
することになったりあるいは微小グレインやアモルファ
ス半導体材料を再結晶して、より大きなグレインの多結
晶半専体材料を形成することになる。
好都合にも、本発明のFROMの構造は、第1A図から
第1C図に示される様に半導体基板内、あるいは第2A
図から第2C図に示される半導体構造の断面図のおいて
示される様に半導体基板の表面上の何れにも形成するこ
とができる。第2A図を参照すると、ドーパント濃度5
X10”原子(Jll ” ’、抵抗率1Ω・cmのシ
リコン基板上にはシリコン酸化物層26が形成されてお
り、このシリコン酸化物層26の上には低抵抗多結晶シ
リコン層28が形成されており、この層28は基板の表
面30に接触している。多結晶シリコン層28の表面部
分は32に示される様に酸化することができ、フィール
ド酸化物をその上に形成することができる。
第2B図に示されるように、イオンが次に多結晶シリコ
ン28内の表面領域36中に注入され、これによって結
晶構造が破壊され、抵抗が増大される。最後に、第2C
図に示される様に、金属接触体38がシリコン酸化物J
W34の表面上に形成され、表面30と下層の表面領域
36とに接触される。上述と同様にして、図示するよう
に接触体38と基板24との間に電位差を形成すること
によって表面領域36を横切って電圧を印加することが
できる。表面領域36を横切る操作電圧を制限すれば、
この電圧は表面領域36の高抵抗に影響しない、しかし
ながら、電圧が充分に増大すると、表面層36は構造を
再結晶するのに充分に加熱され、従って接続構造の抵抗
が減少する。反対に、加熱が制限されるとドーパントは
活性化されるが、再結晶化は生じない。
第3A図と第3B図は第2C図と同様な実施例を示す断
面である。第3A図において、低抵抗シリコン基板25
の表面の大部分はシリコン酸化物層27によって覆われ
ている。多結晶シリコン材料29が層29の開口を通し
て基板25と接触して形成されている。材料29の全露
出表面領域31は、上述と同様に、イオン注入によって
高抵抗材料に変換されている。この後、第3B図に示さ
れる様に、金属層33が高抵抗領域31に接触して第3
A図の構造の上に形成される。
第4A図と第4B図はそれぞれ半導体構造とその概略回
路図の断面図であり、プログラム可能抵抗54はMOS
フィールド効果トランジスタ56のドレインに接続され
ている。抵抗54は、第2A図から第2C図に示された
接続装置と同様な構造を有しており、N十領域58を通
してトランジスタ56のドレインに接続されている。こ
の抵抗の多結晶シリコン材料60は、トランジスタの多
結晶ゲート64を形成する工程中に基板62上に形成さ
れる。その後、領域68を形成するイオン注入は一つの
マスク工程(イオン注入用窓を開けるための)のみが追
加されることを要求する。この後注入工程が高抵抗領域
68を形成する。装置製造後、抵抗を横切って充分な電
圧を与え、結晶構造を再構成することにより簡単にプロ
グラムを行うことができる。
第5図は構造?1,72.73を有する本発明に従うP
ROMの概略図であり、構造?1,72゜73はトラン
ジスタ74を通してプログラミング電圧V0゜GUII
AM・へ、トランジスタ75を通して操作電圧V。、□
ATEへ並列に接続されている。抵抗71−73はトラ
ンジスタ76−78を通してセンスアンプ79の一つの
入力に接続されている。
このアンプの入力はまたYアドレストランジスタ80お
よび負荷トランジスタ81を通して回路のグラウンドに
接続されている。従って、選択的に抵抗71−73をプ
ログラムすることによって、トランジスタの人力XI、
X2.X3のいずれかあるいは全ての入力は、各Xおよ
びYラインがアドレス指定される際にアンプ79からあ
る一つの出力を形成する。構造71−73をプログラム
するために、プログラミングトランジスタ74がオンに
されて、VFRo。□。電圧が全ての接続構造71−7
3に与えられる。次に、トランジスタ71−73および
トランジスタ80を選択的のオンにすることによって、
プログラミング電圧が選択された構造の高抵抗を低抵抗
に変換する。
好都合にも、本発明のFROMのプログラム可能抵抗の
構造だと、プログラミングに先立って試験することがで
き、FROM装置が使用可能であることを確かめられる
。使用可能な抵抗の構造は、プログラム前だと異なった
電圧に対して特定の範囲内の抵抗値を有する。いずれか
の構造が所定の抵抗値を持ちえない場合は、その装置を
廃棄することができる。
上述された実施例は本発明およびその応用を説明するも
のである。本発明は特定の実施例を参照して説明された
が、発明の詳細な説明の欄の記述は本発明の説明であり
、本発明であるとは解釈されるべきではない。種々の改
良および応用が、特許請求の範囲によって決められた本
発明の真の精神および範囲から離れることなくして当業
者によって達成され得る。
【図面の簡単な説明】
第1A図から第1C図は本発明を実施するのに有用な接
触構造の製造を説明する半導体構造の一部断面図、 第2A図から第2C図は本発明を実施するのに有用な接
触構造の製造を説明する半導体構造の一部断面図、 第3A図および第3A図は接触構造の他の実施例を説明
する断面図、 第4A図から第4C図はそれぞれ本発明に従う回路構造
の断面図およびその回路図、 第5図は本発明に従うFROMの回路図。 10.25.24.62・・・・・・半導体基板12.
14.26.34.27 ・・・・・・シリコン酸化物層。 16・・・・・・窓、18・・・・・・表面部分。 20.36,31.68・・・・・・表面領域22.3
3.38・・・・・・金属接触体28.29.60・・
・・・・多結晶シリコン層54.71〜73・・・・・
・プログラム可能抵抗。 56.71〜?5,80.81・・・・・・トランジス
タ。 L         L         匡tD  
                         
              wΦ C%J                      
                N手続補正書(方式
) 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 ■、事件の表示   昭和60年特許願第233144
号3、補正をする者 事件との関係  出願人 氏名  レヴイ ガーズバーグ 4、代理人 5、補正命令の日付  昭和62年2月24日「第3A
図ふよび第3B図は接触構造の他の実施」(2)同第1
5頁15行を以下の通り訂正する。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プログラム可能なリードオンリメモリ装置であり
    、この装置が、 メモリセルを形成する複数の能動素子および受動素子、 前記複数の能動素子および受動素子を接続する複数の電
    圧プログラム可能な抵抗構造であり、前記電圧プログラ
    ム可能な抵抗構造の各々がドープされた半導体材料の本
    体から構成されており、この半導体材料の本体のバルク
    が第1の電気伝導度によって特徴づけられており、前記
    本体が前記第1の電気伝導度よりも低い第2の電気伝導
    度によって特徴づけられる材料構造を有している抵抗構
    造、 前記接触表面接続している電気的接触手段、前記電気的
    接触手段に接続されて前記表面領域の電気特性に影響を
    与えない操作電圧を前記電圧プログラム可能な抵抗構造
    へ与え、また前記操作電圧よりも強度が大きく前記第2
    の電気伝導度の大きさを前記第1の電気伝導度に近づけ
    るプログラミング電圧を与えるための可変電圧手段、お
    よび 前記メモリ装置にアクセスして読み出すアドレス手段か
    らなることを特徴とするプログラム可能なリードオンリ
    メモリ装置。
  2. (2)前記表面領域の前記材料構造が結晶格子破壊を含
    んでいる特許請求の範囲第(1)項記載のプログラム可
    能なリードオンリメモリ装置。
  3. (3)前記表面領域の前記材料構造が微小結晶グレイン
    半導体材料を含んでいる特許請求の範囲第(1)項記載
    のプログラム可能なリードオンリメモリ装置。
  4. (4)前記装置が半導体基板からなり、前記プログラム
    可能な抵抗構造が前記基板内に形成されている特許請求
    の範囲第(1)項記載のプログラム可能なリードオンリ
    メモリ装置。
  5. (5)前記装置が半導体基板からなり、前記複数の電圧
    プログラム可能な抵抗構造の少なくともいくつかが前記
    基板の表面に形成されている特許請求の範囲第(1)項
    記載のプログラム可能なリードオンリメモリ装置。
  6. (6)前記表面領域の前記材料構造が非晶質半導体を含
    んでいる特許請求の範囲第(1)項記載のプログラム可
    能なリードオンリメモリ装置。
JP60233144A 1985-10-18 1985-10-18 電気的にプログラム可能なリ−ドオンリメモリ Pending JPS62188260A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0682370A1 (en) 1994-05-13 1995-11-15 Canon Kabushiki Kaisha Storage device
US5942779A (en) * 1995-02-14 1999-08-24 Canon Kabushiki Kaisha Reduced-cost, flash memory element and memory apparatus

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