JPS62263672A - Manufacture of semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Manufacture of semiconductor integrated circuit device

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Publication number
JPS62263672A
JPS62263672A JP61106647A JP10664786A JPS62263672A JP S62263672 A JPS62263672 A JP S62263672A JP 61106647 A JP61106647 A JP 61106647A JP 10664786 A JP10664786 A JP 10664786A JP S62263672 A JPS62263672 A JP S62263672A
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JP
Japan
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region
memory cell
gate electrode
forming
channel
Prior art date
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Pending
Application number
JP61106647A
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Japanese (ja)
Inventor
Kikuo Sakai
酒井 菊雄
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
Priority to JP61106647A priority Critical patent/JPS62263672A/en
Publication of JPS62263672A publication Critical patent/JPS62263672A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce a memory cell area by constituting two bits in one memory cell and by directly connecting the first and the second channel formation regions in series without interposing a semiconductor region and the like. CONSTITUTION:The memory cells M1-M4 of a mask ROM memory are provided at the intersections of a data line DL, a source line SL and each independently selected word lines W1, W2 respectively. The memory cells M1-M4 connect in series two n-channel MISFET Q which have each a separately connected gate electrode. In other words, the memory cells M1-M4 connect in series two channel formation regions which are each controlled by a separate gate electrode. Each channel formation region is set with one threshold voltage (Vth) of three threshold voltages and the information of the memory cell is written. That is, a two bit information is written since each memory cell M has two channel formation regions.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路3A置に関し、特に、不揮発
性記憶機能を有する半導体集積回′lP1装置に適用し
て有効な技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit 3A device, and particularly relates to a technique that is effective when applied to a semiconductor integrated circuit 'lP1 device having a non-volatile memory function. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

不揮発性記憶機能を有する半導体集積回路装置として、
マスクROM(Read 0nly Me+mory)
が知られている。マスクROMのメモリセルは、l[b
it:1の情報を書込むことができる1つのMISFE
Tで構成されている。マスクROMはlMISFETの
微細化が進むにつれ、メモリセル面積を縮小することが
できるので、高集積化を図り易い特徴がある。
As a semiconductor integrated circuit device with non-volatile memory function,
Mask ROM (Read Only Me+mory)
It has been known. The memory cell of the mask ROM is l[b
it: 1 MISFE that can write 1 information
It is composed of T. The mask ROM has a feature that it is easy to achieve high integration because the memory cell area can be reduced as the IMISFET becomes smaller.

マスクROMは、製品完成までに要する時間の短縮化(
工宛短縮)を図るため、次のような情報書込み方法が採
用されている。
Mask ROM shortens the time required to complete a product (
The following information writing method is used to reduce the amount of time required to send information.

まず、第1しきい値電圧を有するM I S FET(
メモリセル)を形成する。MISFETは、ソース又は
ドレイン領域が隣接する他の3つのMISFETの夫々
のソース又はドレイン領域と共有して構成され、メモリ
セルアレイを構成している。
First, an MI S FET (
memory cells). The MISFET is configured such that its source or drain region is shared with the respective source or drain regions of three other adjacent MISFETs, forming a memory cell array.

この種のマスクROMは、メモリセル間の分離領域の面
積を縮小し、高集積化を図ることができる特徴を灯して
いる。
This type of mask ROM is characterized by the ability to reduce the area of isolation regions between memory cells and achieve high integration.

前記M I S FETが形成された後に、情報が書込
まれるMISFETのチャネル形成領域が開口されたフ
ォトレジストマスクを形成する。
After the MISFET is formed, a photoresist mask is formed in which a channel formation region of the MISFET into which information is written is opened.

そして、フォトレジストマスクの開口部から露出するゲ
ート電極を通して、チャネル形成領域に所定の不純物(
例えば、ボロン)を導入する。この不純物の導入により
、第1しきい値電圧のMISFETのうち、所定のM 
I S FETを第2しきい値電圧に形成することがで
きる。つまり、情報を書込むことができる。
A predetermined impurity (
For example, boron) is introduced. By introducing this impurity, a predetermined M of the MISFET of the first threshold voltage is
The I S FET can be formed to a second threshold voltage. In other words, information can be written.

この後、MISFETを覆う層間絶縁膜を形成し、デー
タ線及びソース線を形成することで、マスクROMが完
成する。
Thereafter, an interlayer insulating film is formed to cover the MISFET, and data lines and source lines are formed, thereby completing the mask ROM.

なお、マスクROMの情報書込み方法については、特開
昭58−111364号公報に記載されている。
Note that a method for writing information into a mask ROM is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 111364/1983.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明者は、前述のマスクROMの高集積化について検
討を行った結果1次の問題点が生じることを見出した。
The inventor of the present invention has studied the above-mentioned high integration of the mask ROM and has found that the first problem arises.

前述のマスクROMは、情報書込み工程において、フォ
トレジストマスクの開口部とチャネル形成領域との製造
工程におけるマスク合せ余裕寸法が必要となる。微細加
工の進展でメモリセル面積は縮小できるが、マスク合せ
余裕寸法が必要となるので、メモリセル面積の縮小に限
界があり、結果的に、高集積化が図れない。
The above-mentioned mask ROM requires a margin for mask alignment in the manufacturing process between the opening of the photoresist mask and the channel forming region in the information writing process. Although the memory cell area can be reduced with the progress of microfabrication, since a margin for mask alignment is required, there is a limit to the reduction of the memory cell area, and as a result, high integration cannot be achieved.

本発明の目的は、不揮発性記憶記能を有する半導体集積
回路′3Av1において、高集積化を図ることが可能な
技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique that allows high integration in a semiconductor integrated circuit '3Av1 having non-volatile storage capability.

本発明の他の目的は、不揮発性記憶記能を有する半導体
集積回路装置の情報書込み工程において、製造工程にお
けるマスク合せ余裕寸法を低減することが可能な技術を
提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique that can reduce the mask alignment allowance in the manufacturing process in the information writing process of a semiconductor integrated circuit device having nonvolatile memory.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は1本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を説明すれば、次のとおりである。
Outline of typical inventions disclosed in this application is as follows.

不揮発性記憶機能を有する半導体集積回路装置において
、前記メモリセルを、直列に接続された第1、第2チャ
ネル形成領域と、第1、第2チャネル形成領域上にゲー
ト絶縁膜を介して設けた、夫々、独立に選択される第1
、第2ゲートfR極と、tIu ?!2直列t;接続さ
れた第1、第2チャネル形成領域の一端側に設けたドレ
イン領域、及びその他端側に設けたソース領域とで構成
する。
In a semiconductor integrated circuit device having a non-volatile memory function, the memory cell is provided with first and second channel forming regions connected in series and on the first and second channel forming regions with a gate insulating film interposed therebetween. , each independently selected first
, the second gate fR pole, and tIu? ! 2 series t: Consists of a drain region provided at one end of the connected first and second channel forming regions, and a source region provided at the other end.

また、前記第1チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介
して第1ゲート電極を形成した後、第1ゲート電極に対
して自己整合的に第2チャネル形成領域を形成し、この
第2チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介して第2ゲ
ート電極を形成する。
Further, after forming a first gate electrode on the first channel formation region via a gate insulating film, a second channel formation region is formed in a self-aligned manner with respect to the first gate electrode, and the second channel formation region is formed in a self-aligned manner with respect to the first gate electrode. A second gate electrode is formed on the region with a gate insulating film interposed therebetween.

〔作 用〕[For production]

上記した手段によれば、1つのメモリセル内に2 [b
ij]を構成し、しかも第1.第2チャネル形成領域を
半導体領域等を介在させずに、直接、直列に接続したの
で、メモリセル面積を縮小し。
According to the above-mentioned means, 2 [b
ij], and the first. Since the second channel forming regions are directly connected in series without intervening a semiconductor region or the like, the memory cell area can be reduced.

集積度を向上することができる。The degree of integration can be improved.

また、第1チャネル形成領域上の第1ゲート電極に対し
て、第2チャネル形成領域を自己整合的に形成したので
、情報を有する第1チャネル形成領域と第2チャネル形
成領域との直列接続に際し、製造工程におけるマスク合
せ余裕寸法を低減することができる。
Furthermore, since the second channel formation region is formed in a self-aligned manner with respect to the first gate electrode on the first channel formation region, when the first channel formation region and the second channel formation region having information are connected in series, , the mask alignment margin dimension in the manufacturing process can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下1本発明の構成について、横型マスクROMに本発
明を適用した一実施例とともに説明する。
The configuration of the present invention will be described below along with an embodiment in which the present invention is applied to a horizontal mask ROM.

なお、全図において、同一の機能を有するものは同一の
符号を付け、その縁り返しの説明は省略する。
In all the figures, parts having the same functions are denoted by the same reference numerals, and explanations of the edges are omitted.

本発明の一実施例であるマスクROMのメモリセルを第
1図(等価回路図)で示す。
FIG. 1 (equivalent circuit diagram) shows a memory cell of a mask ROM which is an embodiment of the present invention.

第1図に示すように、マスクROMのメモリセ/L/ 
M 、〜M 41:!、データaDL、ソー4aSL、
及び夫々独立に選択さ九るワード線W + 、W 2の
交差部に夫々設けられている。
As shown in FIG.
M,~M41:! , Data aDL, So4aSL,
and are provided at the intersections of the independently selected word lines W + and W 2, respectively.

メモリセルMI−M4は、ワード線W 1. W 2に
、夫々、別々に接続されたゲート電極を有する2つのn
チャネルMISFETQを直列に接続して構成されてい
る。換言すれば、メモリセルM1〜M4は、夫々、別々
のゲート電極で制御される2つのチャネル形成領域を直
列に接続して構成されている。
Memory cell MI-M4 is connected to word line W1. 2, each with a separately connected gate electrode
It is configured by connecting channel MISFETQ in series. In other words, each of the memory cells M1 to M4 is configured by connecting in series two channel forming regions controlled by separate gate electrodes.

夫々のチャネル形成領域には、3種類のしきい値電圧(
Vt、h)のうちの一つのしきい値電圧が設定さ九、メ
モリセルの情報が書込まれるように構成されいる。つま
り、夫々のメモリセルMは、2つのチャネル形成領域が
あるので、2 [bitl、]の情報が書込まれるよう
に構成されている。
Each channel forming region has three types of threshold voltages (
A threshold voltage of one of Vt, h) is set, and information in the memory cell is written. That is, since each memory cell M has two channel formation regions, it is configured so that 2 [bitl,] of information is written therein.

第1図には、2 [bit、]の情報が書込まれたメモ
リセルM1〜M4を示している。
FIG. 1 shows memory cells M1 to M4 in which 2 bits of information are written.

つまり、メモリセルMIは、第1しきい値電圧を有する
M I S F E T Q e Iと、第2しきい値
電圧を有するM I S F E T Q e 2とで
構成されている。第1しきい値電圧は、例えば、  1
 [V]で構成し、エンハンスメント型のMISFET
Qを構成する。第2しきい値電圧は、例えば、2 [V
]で構成し、エンハンスメント型のM I S FET
Qを構成する。
In other words, the memory cell MI is composed of an M I S F E T Q e I having a first threshold voltage and an M I S F E T Q e 2 having a second threshold voltage. The first threshold voltage is, for example, 1
[V], enhancement type MISFET
Configure Q. The second threshold voltage is, for example, 2 [V
], an enhancement type M I S FET
Configure Q.

メモリセルM2は、2つの第1しきい値電圧を有する〜
I I S F E T Q e Iで構成されている
Memory cell M2 has two first threshold voltages~
It is composed of I I S F E T Q e I.

メモリセルM3は、第3しきい値電圧を有するMISF
ETQdと、第2しきい値電圧を有するM I S F
’ E T Q c 2とで構成されている。第3しき
い値電圧は、例えば、−1[V]で構成し、ディプレッ
ション型のM[5FETQを構成する。
Memory cell M3 is a MISF having a third threshold voltage.
ETQd and M I S F having a second threshold voltage
' E T Q c 2. The third threshold voltage is, for example, −1 [V], and a depletion type M[5FETQ is formed.

メモリセルM2.は、第3しきい値電圧を有するMTS
FETQdと、第1しきい値電圧を有するM I S 
F E T Q e +とで構成されている。
Memory cell M2. is the MTS with the third threshold voltage
FETQd and an M I S having a first threshold voltage
It is composed of F ET Q e +.

前記ワード線W1には1選択時において、MIS F 
E ”I’ Q dを導通状態にし、M I S F 
E T Q elを非導通状態にできる例えばO[V]
が印加される。また、ワード線WIには、選択時におい
て、Mr 5FETQe 1.Qdの夫々を導通状態に
できる例えば5[■]が印加される。このワード線W+
(ソース線SL側のMISFETQ)には1MI S 
F E T Q、 e r又はQdが接続されるように
なっている。所定のメモリセルMを選択した場合、他の
メモリセルを非選択するため、基本的にはワード、VA
 Wl側又はW2側(データ線DL側)のいずれかにカ
ットオフするMLSFETQdを設ければよい。ところ
が、MISFETQdは、MisF E T Q a 
r 、Q e2の夫々に比べて、基板とのpn接合面積
が大きくなるので、寄生容量が大きくなる。つまり、デ
ータWDL側に設けた場合。
When 1 is selected for the word line W1, MISF
Make E ``I' Q d conductive and M I S F
For example, O [V] that can make E T Q el non-conductive.
is applied. In addition, the word line WI has Mr 5FETQe 1. For example, 5 [■] is applied to make each of Qd conductive. This word line W+
(MISFETQ on the source line SL side) has 1MIS
FET Q, e r or Qd is to be connected. When a predetermined memory cell M is selected, other memory cells are unselected, so basically the word, VA
It is sufficient to provide a cutoff MLSFETQd on either the Wl side or the W2 side (data line DL side). However, MISFETQd is
Since the pn junction area with the substrate is larger than each of r and Q e2, the parasitic capacitance becomes larger. In other words, when it is provided on the data WDL side.

情報の読出動作速度を低下させるので、これを防止する
ため、MISFETQdは、”/−スaSL側に積園的
に構成される。
In order to prevent this from reducing the speed of the information read operation, MISFETQd is arranged on the "/-" side aSL side.

ワード線W2には、非選択時において、M1sF E 
T Q c 1. Q c 2の夫々を非導通状態にで
きる例えばO[V]が印加される。また、ワード線W2
には、選択時において、M I S F E T Q 
e rを導通状態にし、MIS F E T Q e 
2を非導通状態にできる例えば2[v]が印加される。
The word line W2 has M1sF E when not selected.
T Q c 1. For example, O[V] which can make each of Q c 2 non-conductive is applied. In addition, the word line W2
At the time of selection, M I S F E T Q
Make e r conductive and MIS F E T Q e
For example, 2 [v] is applied, which can make 2 into a non-conducting state.

さらに。moreover.

ワード線W2には、選択時において、MISFETQ 
e + 、 Q e 2の夫々を導通状態にできる例え
ば5[■]が印加される。このワード線W2  (デー
タ線DL側のMISFETQ)には、MISFE T 
Q e I又はQ e 2が接続されるようになってい
る。
The word line W2 has a MISFETQ when selected.
For example, 5 [■] is applied to make each of e + and Q e 2 conductive. This word line W2 (MISFETQ on the data line DL side) has a MISFE T
Q e I or Q e 2 is connected.

前記データ線DLには、プリチャージ電圧として、例え
ば3[■]が印加される。ソース線SLは、基準電圧(
回路の接地を位)O[V]が印加される。
For example, 3 [■] is applied to the data line DL as a precharge voltage. The source line SL has a reference voltage (
When the circuit is grounded, O[V] is applied.

このように構成されるマスク艮○Mの情報の読出動作は
、明細書の末尾に掲載した第1表に示す電位関係で行わ
れる。
The information read operation of the mask ○M configured as described above is performed according to the potential relationship shown in Table 1 listed at the end of the specification.

次に、本実施例の具体的な構成について、第2図(マス
クROMのメモリセルの要部断面図)を用いて説明する
Next, the specific structure of this embodiment will be explained with reference to FIG. 2 (a sectional view of a main part of a memory cell of a mask ROM).

第2図において、lは単結晶シリコンからなるP−型の
半導体基板(又はウェル領域)である。メモリセル形成
領域間の半導体基板1の主面には、フィールド絶縁膜2
、p型のチャネルストッパ領域3が夫々設けられている
In FIG. 2, l is a P-type semiconductor substrate (or well region) made of single crystal silicon. A field insulating film 2 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 1 between the memory cell formation regions.
, p-type channel stopper regions 3 are provided, respectively.

メモリセルM1〜M4の夫々は、基本的には、半導体基
板1、ゲート絶縁膜4、ゲート電極5、ソース領域であ
るn゛型の半導体領域8で構成されるnチャネルMrS
FETQと、半導体領域1゜ゲート絶縁膜6、ゲートf
f1ti7、ドレイン領域であるrr” ”1の半導体
領域8で構成されるnチャネルMISI”ETQとから
なる。
Each of the memory cells M1 to M4 is basically an n-channel MrS composed of a semiconductor substrate 1, a gate insulating film 4, a gate electrode 5, and an n-type semiconductor region 8 which is a source region.
FETQ, semiconductor region 1° gate insulating film 6, gate f
f1ti7, and an n-channel MISI"ETQ composed of a semiconductor region 8 of rr""1 which is a drain region.

半導体基板1は、MISFETQのチャネル形成領域と
して使用される。1つのメモリセル内において、ゲート
電極5下のチャネル形成領域とゲートff電極7下のチ
ャネル形成領域とは、ソース領域又はドレイン領域とし
て使用される半導体領域8、フィールド絶縁膜2等を介
在させずに、直接。
Semiconductor substrate 1 is used as a channel formation region of MISFETQ. In one memory cell, the channel formation region under the gate electrode 5 and the channel formation region under the gate FF electrode 7 are formed without intervening a semiconductor region 8 used as a source region or a drain region, a field insulating film 2, etc. , directly.

直列に接続されている。connected in series.

MISFETQdのチャネル形成領域(半導体基板1)
は、ディプレッション型の第3しきい値電圧を形成する
不純物濃度で構成されている。
Channel formation region of MISFETQd (semiconductor substrate 1)
is composed of an impurity concentration that forms a depletion type third threshold voltage.

M I S F E T Q e +のチャネル形成領
域は、第3しきい値電圧のチャネル形成領域に、p型の
不純物(例えば、ボロン)9又は10を導入した、エン
ハンスメント型の第1しきい値電圧を形成する不純物濃
度でも1成されている。
The channel forming region of M I S F E T Q e + is an enhancement-type first threshold where a p-type impurity (for example, boron) 9 or 10 is introduced into the channel forming region of the third threshold voltage. The impurity concentration that forms the voltage value is also 1.

M I S F E T Q G 2のチャネル形成領
域は、第3しきい値電圧のチャネル形成領域に、P型の
不純物(例えば、ボロン)9及び11.又は10及び1
1を4人した、エンハンスメント型の第2しきい値電圧
を形成する不純物累度で構成されている。
The channel forming region of M I S F E T Q G 2 has P-type impurities (for example, boron) 9 and 11 . in the channel forming region of the third threshold voltage. or 10 and 1
It is composed of an impurity concentration that forms an enhancement type second threshold voltage of 4 people.

ゲート電極5は、図示していないが、ワード線Wlと一
体に構成さすしている。ゲート電極7は、図示しないが
、ワードad2と一体に構成されている。ゲート?11
tM5と7は、符号を付けていないが、絶縁膜を介在し
て電気的に分離されている。
Although not shown, the gate electrode 5 is constructed integrally with the word line Wl. Although not shown, the gate electrode 7 is configured integrally with the word ad2. Gate? 11
Although not labeled, tM5 and tM7 are electrically isolated with an insulating film interposed therebetween.

ゲート電極5.7は、多結晶シリコン1if2、ポリサ
イド膜、高融点全屈膜等のゲート?!i極材料で構成す
る。
Is the gate electrode 5.7 a gate made of polycrystalline silicon 1if2, polycide film, high melting point all-reflective film, etc.? ! Constructed from i-pole material.

ソース領域である半導体領域8には、MISFETQ上
の層間絶縁膜12に設けられたソース線(S L)14
が接続孔13を通して接続されている。
In the semiconductor region 8, which is a source region, there is a source line (S L) 14 provided in an interlayer insulating film 12 on the MISFETQ.
are connected through the connection hole 13.

ドレイン領域である半導体領域8には、層間絶縁膜12
上に設けられたデータ線(DL)14が接続孔13を通
して接続されている。ソース線、データ線14は、例え
ば、アルミニウム膜等の配線材才子で構成されている。
An interlayer insulating film 12 is provided in the semiconductor region 8 which is the drain region.
A data line (DL) 14 provided above is connected through the connection hole 13. The source line and data line 14 are made of a wiring material such as an aluminum film, for example.

このように、直列に接続された第1.第2チャネル形成
領域(半導体基板1)と、第1.第2チャネル形成領域
上にゲート絶縁膜4.6を介して設けた、夫々、独立に
選択されるゲートff1tfi5.7と、前記直列に接
続された第1、第2チャネル形成領域の一端側に設けた
ドレイン領域(半導体領域8)、及びその他端側に設け
たソース領域(半導体領域8)とで前記メモリセルMを
構成することにより、1つのメモリセルM内に2 [b
it、] ’x構成し、しかも第1、第2チャネル形成
領域を半導体領域8等を介在させずに、直接、直列に接
続したので、メモリセルM面積を縮小し、集積度を向上
することができる。
In this way, the first . a second channel forming region (semiconductor substrate 1); The independently selected gates ff1tfi5.7 are provided on the second channel forming region via the gate insulating film 4.6, and the gates ff1tfi5.7 are provided on one end side of the first and second channel forming regions connected in series. By configuring the memory cell M with the provided drain region (semiconductor region 8) and the source region (semiconductor region 8) provided on the other end side, 2 [b
it,] 'x configuration, and the first and second channel forming regions are directly connected in series without intervening the semiconductor region 8, etc., so that the area of the memory cell M can be reduced and the degree of integration can be improved. Can be done.

次に、本実施例の具体的なWJ造方法について、第3図
乃至第6図(マスクROMの各製造工程毎におけるメモ
リセルの要部断面図)を用いて説明する。
Next, a specific WJ manufacturing method of this embodiment will be explained using FIGS. 3 to 6 (cross-sectional views of main parts of the memory cell in each manufacturing process of the mask ROM).

まず、単結晶シリコンからなるp−型の半導体基板1を
用意する。この半導体基板1は、少なくとも、チャネル
形成領域部分の主面部が、第3しきい値電圧(例えば、
−1[V])を形成する不純物濃度で形成される。つま
り、メモリセルM3〜M4形成領域において、夫々のM
ISFETQdのチャネル形成領域が第3しきい値電圧
に設定される。
First, a p-type semiconductor substrate 1 made of single crystal silicon is prepared. In this semiconductor substrate 1, at least the main surface of the channel forming region has a third threshold voltage (for example,
−1 [V]) at an impurity concentration. That is, in the memory cells M3 to M4 formation region, each M
The channel formation region of ISFETQd is set to a third threshold voltage.

そして、メモリセルM形成領域間の半導体基板lの主面
に、フィールド絶縁膜2、P型のチャネルストッパ領域
3を順次形成する。
Then, a field insulating film 2 and a P-type channel stopper region 3 are sequentially formed on the main surface of the semiconductor substrate l between the memory cell M forming regions.

この後、メモリセルM形成領域の半導体基板1の土面上
にゲート絶縁膜4を形成する。
Thereafter, a gate insulating film 4 is formed on the soil surface of the semiconductor substrate 1 in the memory cell M formation region.

そして、第3図に示すように、メモリセルMI、M2形
成領域の半導体基板1の主面部に、第1しきい値電圧(
例えば、][V])を形成する不純物9を導入する。不
純物9は、例えば、ボロンを用い、イオン打込みにより
ゲート絶縁膜4を通して導入する。メモリセルM+、〜
12形成領域の夫々において、不純物9の導入は、フィ
ールド絶縁膜2に対して自己整合的に導入される。メモ
リセルM3及びM4形成領域には、不純物9の導入に際
して、第3図に符号15を付は点線で示した不純物導入
用マスクが形成され、不純物9が導入されない。不純物
導入用マスクは、例えば、フォトレジスト膜で形成され
る。
As shown in FIG. 3, a first threshold voltage (
For example, an impurity 9 forming ][V]) is introduced. The impurity 9 is, for example, boron, and is introduced through the gate insulating film 4 by ion implantation. Memory cell M+, ~
In each of the 12 formation regions, the impurity 9 is introduced in a self-aligned manner with respect to the field insulating film 2. In the memory cells M3 and M4 formation regions, when introducing the impurity 9, an impurity introduction mask indicated by the reference numeral 15 and dotted lines in FIG. 3 is formed, and the impurity 9 is not introduced. The impurity introduction mask is formed of, for example, a photoresist film.

この第3図に示す不純物9を導入する工程により、メモ
リセルM + 、 M 2形成領域において、夫夫のM
 I S F E T Q e 、又はQ e 2のチ
ャネル形成領域が第1しきい値電圧に設定される。
By the step of introducing impurity 9 shown in FIG. 3, the husband's M
The channel formation region of I S F E T Q e or Q e 2 is set to the first threshold voltage.

第3図に示す不純物9を導入する工程の後に、第1.第
3しきい値電圧の夫々のチャネル形成領域上であって、
ゲート絶縁膜4上にゲート電極5及びそれと一体に構成
されるワードaW+を形成する。
After the step of introducing impurity 9 shown in FIG. on each channel forming region of the third threshold voltage,
A gate electrode 5 and a word aW+ formed integrally with the gate electrode 5 are formed on the gate insulating film 4.

そして、ゲート電極5側部のゲート絶縁膜4を除去しく
ゲート電極5の形成で殆んど除去される)、除去された
部分にゲート絶縁膜6、ゲート電極5を覆う絶縁膜(符
号は付けない)を夫々形成する。
Then, the gate insulating film 4 on the sides of the gate electrode 5 is removed (almost all of it is removed during the formation of the gate electrode 5), the gate insulating film 6 is placed on the removed part, and the insulating film covering the gate electrode 5 (the reference numerals are not included). form) respectively.

この後、第4図に示すように、メモリセルM3、M4形
成領域の夫々の半導体基板1の主面部に。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the main surface of the semiconductor substrate 1 in each of the memory cell M3 and M4 forming regions is coated.

第1しきい値電圧を形成する不純物10を導入する。不
純物10は、前記不純物9の導入と略同様に、ゲート絶
縁膜6を通して導入される。メモリセルM3、M4形成
領域の夫々において、不純物10の導入は、フィールド
絶縁膜2及びゲート電極5に対して自己整合的に導入さ
れる。メモリセルM1及びM2形成領域には、不純物1
0の導入に際して、第4図に符号16を付は点線で示し
た不純物導入用マスクが形成され、不純物10が導入さ
れない。不純物導入用マスクは、例えば、フォトレジス
ト膜で形成される。
An impurity 10 forming a first threshold voltage is introduced. The impurity 10 is introduced through the gate insulating film 6 in substantially the same way as the introduction of the impurity 9 described above. In each of the memory cell M3 and M4 forming regions, the impurity 10 is introduced in a self-aligned manner with respect to the field insulating film 2 and the gate electrode 5. Impurity 1 is added to the memory cell M1 and M2 forming regions.
When introducing 0, an impurity introduction mask indicated by the reference numeral 16 and dotted lines in FIG. 4 is formed, and the impurity 10 is not introduced. The impurity introduction mask is formed of, for example, a photoresist film.

この第4図に示す不純物10を導入する工程により、メ
モリセルM$、M4形成領域の夫々において、M I 
S F E T Q e I及びQ e 2のチャネル
形成領域が第1しきい値電圧に設定される。
By the step of introducing impurity 10 shown in FIG. 4, M I
The channel formation regions of S F E T Q e I and Q e 2 are set to the first threshold voltage.

第4図に示す不純物10を導入する工程の後に、第5図
に示すように、メモリセルM ls M 3形成領域の
夫々の半導体基板1の主面部に、第2しきい値電圧(例
えば、  2 [V] ’)を形成する不純物11を導
入する。不純物11は、前記不純物10の導入と略同様
に、ゲート絶縁膜6を通して導入される。メモリセルM
 + 、 M 3形成領域の夫々において、不純物11
の導入は、フィールド絶a膜2及びゲート電極5に対し
て自己整合的に導入される。メモリセルM2及びM4形
成領域には、不純物11の導入に際して、第5図に符号
17を付は点線で示した不純物導入用マスクが形成され
、不純物11が導入される。不純物導入用マスクは、例
えば、フォトレジスト漠で形成される。
After the step of introducing the impurity 10 shown in FIG. 4, as shown in FIG. 5, a second threshold voltage (for example, 2 [V]') is introduced. The impurity 11 is introduced through the gate insulating film 6 in substantially the same way as the introduction of the impurity 10 described above. Memory cell M
+, in each of the M3 formation regions, the impurity 11
is introduced in a self-aligned manner with respect to the field insulation film 2 and the gate electrode 5. When introducing the impurity 11 into the memory cells M2 and M4 forming regions, an impurity introduction mask indicated by the reference numeral 17 and dotted lines in FIG. 5 is formed, and the impurity 11 is introduced. The impurity introduction mask is formed of, for example, a photoresist layer.

この第5図に示す不純物11を導入する工程により、メ
モリセルM + 、 M 3形成領域の夫々において、
M I S F’ ET Q e 2のチャネル形成領
域が第2しきい値電圧に設定さ九る。
By this step of introducing impurity 11 shown in FIG. 5, in each of the memory cell M + and M 3 forming regions,
The channel forming region of M I S F' ET Q e 2 is set to the second threshold voltage.

第5図に示す不純物11を導入する工程の後に、第1.
第2しきい値電圧の夫々のチャネル形成領域上であって
、ゲート絶縁膜6上にゲートを極7及びそれと一体に構
成されるワード線W2を形成する。
After the step of introducing the impurity 11 shown in FIG.
A gate electrode 7 and a word line W2 integrally formed therewith are formed on the gate insulating film 6 on each channel formation region of the second threshold voltage.

この後、第6図に示すように、ゲートを極5及び7、フ
ィールド絶縁膜2の夫々を不純物導入用マスクとして用
い、ゲーh ’Rt45の側部にソース領域である半導
体領域8.ゲート’Rtl、 7の側部にドレイン領域
である半導体領域8の夫々を形成する。半導体領域8は
、n型不純物(例えば、ヒ素)をイオン打込みで導入す
ることで形成できる。
Thereafter, as shown in FIG. 6, using the gate electrodes 5 and 7 and the field insulating film 2 as masks for impurity introduction, semiconductor regions 8. Semiconductor regions 8, which are drain regions, are formed on the sides of gates Rtl and 7, respectively. The semiconductor region 8 can be formed by introducing an n-type impurity (for example, arsenic) by ion implantation.

このように、第1チャネル形成領域(半導体基板1又は
不純物9が導入された半導体基板1)上に、ゲート絶縁
膜4を介してゲートttt極5を形成した後、ケー!−
電極5に対して自己整合的に第2チャネル形成領域(不
純物10が導入された半導体基板1、不純物9及び11
が導入された半導体基板1.不純物10及び11が導入
された半導体基板1)を形成し、この第2チャネル形成
領域上にグー1〜絶縁膜を介してゲート電極7を形成す
ることにより、第1チャネル形成領域上のゲート電(凝
5に対して、第2チャネル形成領域を自己整合的に形成
した(不純物10.11の夫々を自己整合的に導入した
)ので、情報を有する第1チャネル形成領域と第2チャ
ネル形成領域との直列接続に際し、製造工程(情報書込
み工程)におけるマスク合せ余裕寸法を低減することが
できる。つまり。
In this way, after forming the gate ttt electrode 5 on the first channel formation region (the semiconductor substrate 1 or the semiconductor substrate 1 into which the impurity 9 has been introduced) via the gate insulating film 4, the gate ttt electrode 5 is formed. −
The second channel forming region (semiconductor substrate 1 into which impurity 10 is introduced, impurities 9 and 11) is formed in a self-aligned manner with respect to electrode 5.
Semiconductor substrate introduced with 1. By forming a semiconductor substrate 1) into which impurities 10 and 11 are introduced, and forming a gate electrode 7 on the second channel forming region via the insulating film 1, the gate electrode 7 on the first channel forming region is formed. (Since the second channel forming region was formed in a self-aligned manner for the crystal 5 (each of the impurities 10 and 11 were introduced in a self-aligning manner), the first channel forming region and the second channel forming region having information were formed in a self-aligned manner. When connecting in series with , it is possible to reduce the mask alignment allowance dimension in the manufacturing process (information writing process).

メモリセル面積を縮小し、マスクROMの集積度をより
一層向上することができる。
The memory cell area can be reduced and the degree of integration of the mask ROM can be further improved.

また、ゲート電極7をゲート電極S上に重ね合せたこと
により、ゲート電極S及び7の占有面積を縮小すること
ができるので、メモリセル面積を縮小し、マスクROM
の集積度を向上することができる。なお、製造工程にお
けるマスク合せずれでゲート電極5に対してゲート電極
7が重ならない場合が生じても、ゲート電極5と7の間
に、半導体領域8を形成する不純物が導入されるので、
第1.第2チャネル形成領域間は、電気的に直列接続さ
れる。
Furthermore, by overlapping the gate electrode 7 on the gate electrode S, the area occupied by the gate electrodes S and 7 can be reduced, so the memory cell area can be reduced and the mask ROM
The degree of integration can be improved. Note that even if the gate electrode 7 does not overlap the gate electrode 5 due to mask misalignment during the manufacturing process, impurities forming the semiconductor region 8 are introduced between the gate electrodes 5 and 7.
1st. The second channel forming regions are electrically connected in series.

前記半4体領域8を形成する工程で、MI S FE 
TQ d 、 Q e 1. Q e 2の夫々が形成
されるとともに、情報が書込まれたメモリセルM、〜M
2が形成される。
In the step of forming the semi-four-body region 8, MI S FE
TQ d, Q e 1. Memory cells M, ~M in which each of Q e 2 is formed and information is written
2 is formed.

この後、前記第2図に示すように、層間絶縁膜12、接
続孔13、ソース線、データ線14を順次形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 2, the interlayer insulating film 12, connection hole 13, source line, and data line 14 are sequentially formed.

これら一連の製造工程を施すことにより、本実施例の横
型マスクROMは完成する。
By performing these series of manufacturing steps, the horizontal mask ROM of this embodiment is completed.

以上、本発明者よってなされた発明を、前記実施例に店
づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定
されるものではなく、その要旨を連通しない範囲におい
て1種々変形し得ることは勿論である。
As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained with reference to the above-mentioned embodiments, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and may be modified in various ways without continuing the gist thereof. Of course you can get it.

例えば、本発明は、縦型マスクROMに適用することが
できる。
For example, the present invention can be applied to a vertical mask ROM.

また、本発明は、紫外線消去型の不揮発性記憶機能を有
する半導体集積回路装置(EP’ROM)に適用するこ
とができる。つまり、EPROMのメモリセルを、第1
、第2チャネル形成領域の夫々を直列に接続し、第1、
第2チャネル形成領域上の夫々に、ゲート′屯極、フロ
ーティングゲートを模及びコントロールグー1−電極を
設けて構成する。
Further, the present invention can be applied to a semiconductor integrated circuit device (EP'ROM) having an ultraviolet erasable nonvolatile memory function. In other words, the memory cells of the EPROM are
, the second channel forming regions are connected in series;
A gate electrode, a floating gate electrode, and a control electrode are provided on the second channel forming region, respectively.

また1本発明は、電気的消去型の不揮発性記憶機能を有
する半導体集積回路装置(EEPRO〜1)に適用する
ことができる。
Furthermore, the present invention can be applied to a semiconductor integrated circuit device (EEPRO-1) having an electrically erasable nonvolatile memory function.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
ってネ!)ることができる効果を簡単に説明すれば、次
のとおりである。
Among the inventions disclosed in this application, some representative ones! ) can be briefly explained as follows.

不揮発性記憶機能を有する半導体集積回路装置において
、前記メモリセルを、直列に接続された第1.第2チャ
ネル形成領域と、第1.第2チャネル形成領域上にゲー
ト絶縁膜を介して設けた、夫々、独立に選択される第1
、第2ゲート電極と。
In a semiconductor integrated circuit device having a non-volatile memory function, the memory cells are connected in series. a second channel forming region; The independently selected first
, and a second gate electrode.

前記直列に接続された第1、第2チャネル形成領域の一
端側に設けたドレイン領域、及びその他端側に1設けた
ソース領域とで構成することにより、1つのメモリセル
内に2 [bit、]を構成し、しがも第1、第2チャ
ネル形成領域を半導体領域等を介在させずに、直接、直
列に接続したので、メモリセル面積を縮小し、集積度を
向上することができる。
By configuring the drain region provided at one end of the first and second channel forming regions connected in series and the source region provided at the other end, 2 [bit, However, since the first and second channel forming regions are directly connected in series without intervening a semiconductor region or the like, the memory cell area can be reduced and the degree of integration can be improved.

また、前記第1チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を介
して第1ゲートff1tlを形成した後、第1ゲートt
tttlに対して自己整合的に第2チャネル形成領域を
形成し、この第2チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を
介して第2ゲート電極を形成することにより、第1チャ
ネル形成領域上の第1ゲート電極に対して、第2チャネ
ル形成領域を自己整合的に形成したので、情報を有する
第1チャネル形成領域と第2チャネル形成領域との直列
接続に際し、製造工程におけるマスク合せ余裕寸法を低
減することかできる。
Further, after forming the first gate ff1tl on the first channel forming region via a gate insulating film, the first gate t
By forming a second channel forming region in a self-aligned manner with respect to tttl and forming a second gate electrode on the second channel forming region via a gate insulating film, the first channel forming region on the first channel forming region is formed. Since the second channel forming region is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode, the mask alignment margin dimension in the manufacturing process is reduced when the first channel forming region having information and the second channel forming region are connected in series. I can do it.

(第1表] 以下余白(Table 1) Margin below

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

第1図は、本発明の一実施例であるマスクROMのメモ
リセルの等価回路図、 第2図は、前記第1図に示すマスクλ○Mのメモリセル
の要部断面図、 第3M乃至第6 IAは、前記第2図に示すマスクRO
Mのメモリセルを各製造工程毎に示す要部断面図である
。 図中、1・・半導体基板、2・・フィールド絶縁膜。 4.6・・・グー1−絶縁膜、5,7・・ゲート電極、
8・半導体領域、12・・・層間絶縁膜、14.SL・
・ソース線、14.DL・・・データ線、13・・・接
続孔、M、〜M4 ・メモリセル−W + 、W2 ・
・ツー1−線、Q d 、Q Q + 、Q e 2−
 M I S F E Tである。
1 is an equivalent circuit diagram of a memory cell of a mask ROM which is an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a memory cell of a mask λ○M shown in FIG. 1; 6th IA is the mask RO shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a memory cell of M at each manufacturing process. In the figure, 1: semiconductor substrate, 2: field insulating film. 4.6...Goo 1-insulating film, 5,7...gate electrode,
8. Semiconductor region, 12... Interlayer insulating film, 14. SL・
- Source line, 14. DL...Data line, 13...Connection hole, M, ~M4 ・Memory cell-W + , W2 ・
・Two 1- line, Q d , Q Q + , Q e 2-
MISFET.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、データ線、ソース線、ワード線の夫々の交差部に、
メモリセルが設けられた不揮発性記憶機能を有する半導
体集積回路装置において、前記メモリセルは、直列に接
続された第1、第2チャネル形成領域を設け、該第1、
第2チャネル形成領域上の夫々に、ゲート絶縁膜を介し
て、夫夫、独立に選択される第1、第2ワード線に接続
された第1、第2ゲート電極を設け、前記直列に接続さ
れた第1、第2チャネル形成領域の一端側にデータ線に
接続されたドレイン領域、その他端側にソース線に接続
されたソース領域を夫々設けて構成したことを特徴とす
る半導体集積回路装置。 2、前記メモリセルは、2[bit]の情報を構成する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体
集積回路装置。 3、前記メモリセルの第1、第2チャネル形成領域の夫
々は、3種類のしきい値電圧のうちの一つのしきい値電
圧で設定されていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の半導体集積回路装置。 4、データ線、ソース線、ワード線の夫々の交差部に、
メモリセルが設けられた不揮発性記憶機能を有する半導
体集積回路装置の製造方法において、メモリセル形成領
域の半導体基板主面部に、第1しきい値電圧の第1チャ
ネル形成領域を形成する工程と、該第1チャネル形成領
域の所定主面上に、ゲート絶縁膜を介して、第1ゲート
電極を形成する工程と、該第1ゲート電極に対して自己
整合的に、第1ゲート電極が形成された以外の第1チャ
ネル形成領域に、第1しきい値電圧と同等若しくはそれ
と異なる第2しきい値電圧の第2チャネル形成領域を形
成する工程と、該第2チャネル形成領域の第1ゲート電
極側部の主面上に、ゲート絶縁膜を介して、第2ゲート
電極を形成する工程と、該第2ゲート電極、前記第1ゲ
ート電極の夫々の一側部の半導体基板主面部に、夫々に
対して自己整合的に、ソース領域、ドレイン領域を形成
する工程とを具備したことを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
[Claims] 1. At each intersection of the data line, source line, and word line,
In a semiconductor integrated circuit device having a nonvolatile memory function and provided with a memory cell, the memory cell is provided with first and second channel forming regions connected in series, and the first and second channel forming regions are connected in series.
First and second gate electrodes connected to independently selected first and second word lines are provided on each of the second channel formation regions via a gate insulating film, and the first and second gate electrodes are connected in series. A semiconductor integrated circuit device characterized in that a drain region connected to a data line is provided at one end side of the first and second channel forming regions, and a source region connected to a source line is provided at the other end side. . 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the memory cell constitutes 2 bits of information. 3. Each of the first and second channel forming regions of the memory cell is set at one threshold voltage among three types of threshold voltages. 2. The semiconductor integrated circuit device described in 2. 4. At each intersection of the data line, source line, and word line,
In a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a nonvolatile memory function in which a memory cell is provided, the step of forming a first channel formation region having a first threshold voltage in a main surface portion of a semiconductor substrate in a memory cell formation region; forming a first gate electrode on a predetermined main surface of the first channel forming region via a gate insulating film; and forming a first gate electrode in a self-aligned manner with respect to the first gate electrode. forming a second channel forming region having a second threshold voltage equal to or different from the first threshold voltage in a first channel forming region other than the second channel forming region; and forming a first gate electrode in the second channel forming region. forming a second gate electrode on the main surface of the side part via a gate insulating film; and forming a second gate electrode on the main surface of the semiconductor substrate on one side of each of the second gate electrode and the first gate electrode. 1. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the step of forming a source region and a drain region in a self-aligned manner with respect to each other.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100389130B1 (en) * 2001-04-25 2003-06-25 삼성전자주식회사 Non-Volatile Memory Device with 2 transistors for 2-bit operation

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