JPS6246556A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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Publication number
JPS6246556A
JPS6246556A JP60185710A JP18571085A JPS6246556A JP S6246556 A JPS6246556 A JP S6246556A JP 60185710 A JP60185710 A JP 60185710A JP 18571085 A JP18571085 A JP 18571085A JP S6246556 A JPS6246556 A JP S6246556A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
gate electrode
field effect
insulating film
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60185710A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuto Sasaki
勝人 佐々木
Satoshi Meguro
目黒 怜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60185710A priority Critical patent/JPS6246556A/en
Publication of JPS6246556A publication Critical patent/JPS6246556A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To stabilize the threshold voltage of a memory cell, and to improve the reliability by information writing by equalizing an impurity ion-implanted into a channel section for the memory cell. CONSTITUTION:A word line extended so that a plane shape thereof is zigzagged, a gate electrode 5 is shaped onto a gate insulating film 4 by a material having small crystal grains such as molybdenum silicide. An N-type impurity such as As or P is introduced to a P-type well 2 through a self-alignment method using the gate electrodes 5 to form N-type source-drain regions 6 in the P-type well 2. An inter-layer insulating film 7 consisting of PSG, etc. is applied on the whole surface, contact holes 8 are each bored onto the source-drain regions 6, and a plurality of aluminum wirings as data lines 9 are extended in parallel in the direction crossing with the gate electrodes 5.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体記憶装置に関し、特にMOS型電界効果
トランジスタをメモリセルとしたリードオンリーメモリ
 (ROM)に適用して好適な半導体記憶装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device suitable for application to a read-only memory (ROM) in which a MOS field effect transistor is used as a memory cell.

〔背景技術〕[Background technology]

MOS型電界効果トランジスタをメモリセルとしたマス
クROM等の半導体記憶装置では、その情報を書き込む
方式に応じて種々の構造のものが提案されているが、最
近ではユーザの発注からROMの完成にまで到る時間(
TAT)の短縮を図るために、全一このメモリセルを先
に形成しておき、その後情報を書き込むメモリセルのゲ
ート電極上からチャネルと逆導電型の不純物をイオン打
ち込みし、′そのメモリセルのしきい値電圧を他のメモ
リセルよりも高くする構成のものが使用されている。
Various structures have been proposed for semiconductor memory devices such as mask ROMs that use MOS field effect transistors as memory cells, depending on the method for writing information, but recently, from the user's order to the completion of the ROM, The time to arrive (
In order to shorten the TAT (TAT), the entire memory cell is formed first, and then an impurity of the opposite conductivity type to the channel is ion-implanted onto the gate electrode of the memory cell in which information is to be written. A structure in which the threshold voltage is higher than that of other memory cells is used.

しかしながら、本発明者の検討によれば、この方式では
、不純物はゲート電極を通してチャネル部にイオン打ち
込みすることになるため、ゲート電極の粒状性によって
イオン打ち込み効果に差が生じ、書き込みの信顛性が低
下されるという問題が生じる。
However, according to studies conducted by the present inventors, in this method, impurities are ion-implanted into the channel part through the gate electrode, and the ion-implantation effect varies depending on the graininess of the gate electrode, resulting in poor writing reliability. The problem arises that the

すなわち、メモリセルを構成するMOS型電界効果トラ
ンジスタのゲート電極には近年多結晶シリコンが使用さ
れているが、この多結晶シリコンは結晶粒の大きさが比
較的に大きくかつ一定していないため、大きな結晶粒の
箇所では不純物イオンの透過性が悪く、逆に小さい結晶
粒の箇所では不純物イオンの透過性は良好になる。この
ため、各ゲート電極における多結晶シリコンの結晶の粒
状性によってチャネル部のイオン打ち込み効果にバラツ
キが生じ、したがって各メモリセルにおけるしきい値電
圧にもバラツキが生じて情報書き込みの信頼性が低下さ
れることになる。
That is, in recent years, polycrystalline silicon has been used for the gate electrodes of MOS field effect transistors that constitute memory cells, but since the crystal grain size of this polycrystalline silicon is relatively large and inconsistent, Impurity ion permeability is poor at locations with large crystal grains, while impurity ion permeability is good at locations with small crystal grains. For this reason, the ion implantation effect in the channel portion varies depending on the graininess of the polycrystalline silicon crystal in each gate electrode, and therefore the threshold voltage in each memory cell also varies, reducing the reliability of information writing. That will happen.

なお、この種のROMの書き込み方式等については、本
出願人が先に出願した特開昭56−130963号にも
記載されている。
Incidentally, this kind of ROM writing method is also described in Japanese Patent Laid-Open No. 130963/1983, which was previously filed by the present applicant.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的はメモリセルのチャネル部にイオン打ち込
みする不純物の均一化を図り、これによりメモリセルの
しきい値電圧を安定化して情報書き込みの信頼性を向上
することのできる半導体記憶装置を提供することにある
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that can uniformize impurity ion implantation into the channel portion of a memory cell, thereby stabilizing the threshold voltage of the memory cell and improving the reliability of information writing. It's about doing.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

(発明の概要〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(Summary of the Invention) A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、メモリセルを構成するMOS型電界効果トラ
ンジスタのゲート電極を結晶粒子の小さな材料であるモ
リブデンシリサイドやタングステンシリサイド等で形成
することにより、イオン打ち込みに際してのゲート電極
を透過する不純物の均一化を図り、情報書き込みを行う
メモリセルのしきい値電圧を安定化して書き込みの信顛
性を向上することができる。
In other words, by forming the gate electrode of the MOS field effect transistor that constitutes the memory cell from a material with small crystal grains, such as molybdenum silicide or tungsten silicide, impurities that pass through the gate electrode during ion implantation can be made uniform. The reliability of writing can be improved by stabilizing the threshold voltage of a memory cell to which information is written.

〔実施例〕〔Example〕

第1図および第2図は本発明をNチャネルMO8型電界
効果トランジスタをメモリセルとするマスクROMに適
用した実施例であり、第1図は平面図、第2図はそのB
B線に沿う断面図である。
1 and 2 show an embodiment in which the present invention is applied to a mask ROM using an N-channel MO8 field effect transistor as a memory cell. FIG. 1 is a plan view, and FIG.
It is a sectional view along the B line.

図示のように、N型シリコン基板1にはP型ウェル2を
形成しその主面には平面形状を略正方形としたフィール
ド絶縁膜(S i Ox ) 3を離間配置しており、
かつこれらの間にはゲート絶縁膜(SiO□)4を形成
している。このゲート絶縁膜4上には、平面形状がジグ
ザグ状になるように延設したワード線、つまりゲート電
極5を結晶粒子の小さい材料、たとえばモリブデンシリ
サイド(MoSi、)により形成している。そして、こ
のゲート電極5を用いた自己整合法によって前記P型ウ
ェル2にAs(ひ素)やP(リン)のN型不純物を導入
させることにより前記P型ウェル2内にN型ソース・ド
レイン領域6を形成している。
As shown in the figure, a P-type well 2 is formed in an N-type silicon substrate 1, and a field insulating film (S i Ox ) 3 having a substantially square planar shape is spaced apart on the main surface of the well.
Moreover, a gate insulating film (SiO□) 4 is formed between these. On the gate insulating film 4, a word line, that is, a gate electrode 5 extending so as to have a zigzag planar shape is formed of a material having small crystal grains, such as molybdenum silicide (MoSi). Then, by introducing N-type impurities such as As (arsenic) and P (phosphorus) into the P-type well 2 by a self-alignment method using this gate electrode 5, an N-type source/drain region is formed in the P-type well 2. 6 is formed.

その上で全面にPSG等の眉間絶縁膜7を被着しかつソ
ース・ドレイン領域6上に夫々コンタクトホール8を開
設した後に前記ゲート電極5と交差する方向にデータ線
9としてのアルミニウム配線を複数本平行に延設してい
る。これにより、複数個のMOS型電界効果トランジス
タからなるメモリセルが完成され、これらは所定の低い
しきい値電圧に設定されて情報が書き込まれていない状
態に構成されている。
After that, a glabellar insulating film 7 such as PSG is deposited on the entire surface, and contact holes 8 are formed on the source and drain regions 6, respectively, and then a plurality of aluminum wires as data lines 9 are connected in a direction intersecting the gate electrode 5. It extends parallel to the main line. As a result, a memory cell consisting of a plurality of MOS type field effect transistors is completed, and these are configured to have a predetermined low threshold voltage set so that no information is written.

したがって、このROM構造によれば、全てのM9S型
電界効果トランジスタの中、選択されたMOS型電界効
果トランジスタQに情報を書き込む場合には、同図のよ
うに上面にレジスト層10を形成し、このMOS型電界
効果トランジスタQの上部をパターニングにより開口1
0aする。そして、ソース・ドレイン領域6とは逆の導
電型の不純物、例えばB(ボロン)をイオン打ち込みす
ることにより、ボロンはレジスト層10の開口10aか
らMOS型電界効果トランジスタQのゲート電極5を通
してそのチャネル部内に打ち込まれる。これにより、こ
のMO5型電界効果トランジスタQはしきい値電圧が高
められ、通常の読み出し動作では情報が書き込まれた状
態に保持されることになる。
Therefore, according to this ROM structure, when writing information to a selected MOS field effect transistor Q among all M9S field effect transistors, a resist layer 10 is formed on the top surface as shown in the figure. An opening 1 is formed by patterning the upper part of this MOS field effect transistor Q.
0a. Then, by ion-implanting an impurity of a conductivity type opposite to that of the source/drain region 6, for example, B (boron), boron is passed through the gate electrode 5 of the MOS field effect transistor Q from the opening 10a of the resist layer 10 to the channel thereof. Driven into the department. As a result, the threshold voltage of this MO5 type field effect transistor Q is increased, and information is held in a written state in a normal read operation.

そして、この場合MOS型電界効果トランジスタQはゲ
ート電極5が結晶粒子の小さなモリブデンシリサイドに
て形成されているので、前述した不純物のイオン打ち込
みに際してゲート電極5を透過する不純物は均一にゲー
ト電極5を透過されることになり、したがってチャネル
部内にも均一に打ち込まれることになる。これにより、
各メモリセルにおいても夫々均一な不純物の打ち込みを
可能とし、夫々のしきい値電圧を安定して高めて信頼性
の高い情報書き込みを完成することができる。
In this case, since the gate electrode 5 of the MOS field effect transistor Q is formed of molybdenum silicide with small crystal grains, the impurities that permeate through the gate electrode 5 during the impurity ion implantation described above uniformly penetrate the gate electrode 5. It will be transmitted through and therefore evenly implanted into the channel portion. This results in
It is also possible to uniformly implant impurities into each memory cell, stably increasing each threshold voltage, and completing highly reliable information writing.

〔効果〕〔effect〕

(1)ROMのメモリセルを構成するMOS型電界効果
トランジスタのゲート電極を結晶粒子の小さなモリブデ
ンシリサイド等の材料で形成しているので、情報書き込
み時の不純物をイオン打ち込みした際に、チャネル部に
打ち込まれる不純物の均一化を図ることができ、該メモ
リセルのしきい値電圧を安定して高めることができ、情
報書き込みの信頼性を向上することができる。
(1) The gate electrode of the MOS field effect transistor that constitutes the memory cell of the ROM is made of a material such as molybdenum silicide with small crystal grains, so when impurities are ion-implanted for information writing, the channel part The implanted impurities can be made uniform, the threshold voltage of the memory cell can be stably increased, and the reliability of information writing can be improved.

(2)メモリセルを構成するMOS型電界効果トランジ
スタのゲート電極を結晶粒子の小さい材料で構成するこ
とにより書き込み信頼性の向上を達成することができる
ので、従来のゲート電極の材料を変更するだけでその製
造工程を変更する必要はなく、容易に形成することがで
きる。
(2) Improved write reliability can be achieved by configuring the gate electrode of the MOS field effect transistor that constitutes the memory cell with a material with small crystal grains, so all you have to do is change the material of the conventional gate electrode. There is no need to change the manufacturing process, and it can be easily formed.

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、Pチャネル
MOS型電界効果トランジスタをメモリセルとするマス
クROMにも同様に実施することができる。また、ゲー
ト電極の材料には結晶粒子の小さい材料であれば、タン
グステンシリサイド(WSiz)やその他のシリサイド
金属、さらには多結晶シリコン層を極めて薄くしたポリ
サイド等を使用してもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, the present invention can be similarly applied to a mask ROM using a P-channel MOS field effect transistor as a memory cell. Further, as the material of the gate electrode, tungsten silicide (WSiz) or other silicide metals, polycide made by extremely thinning a polycrystalline silicon layer, or the like may be used as long as the material has small crystal grains.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるマスクROM構成の
半導体記憶装置に適用した場合について説明したが、そ
れに限定されるものではなく、ROM内臓のマイコン等
の半導体装置に適用することもできる。
In the above description, the invention made by the present inventor was mainly applied to a semiconductor storage device having a mask ROM configuration, which is the field of application that formed the background of the invention, but the invention is not limited thereto. It can also be applied to semiconductor devices such as.

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

第1図は本発明の一実施例の平面図、 第2図は第1図のBB線に沿う断面図である。 1・・・シリコン基板、2・・・P型ウェル、3・・・
フィールド絶縁膜、4・・・ゲート絶縁膜、5・・・ゲ
ート電極くワード′fa)、6・・・ソース・ドレイン
領域、7・・・層間絶縁膜、8・・・コンタクトホール
、9・・・データ線、10・・・レジスト、Q・・・M
OS型電界効果トランジスタ(メモリセル)。 第  1  図 第  2  図
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line BB in FIG. 1. 1... Silicon substrate, 2... P-type well, 3...
Field insulating film, 4... Gate insulating film, 5... Gate electrode word 'fa), 6... Source/drain region, 7... Interlayer insulating film, 8... Contact hole, 9... ...Data line, 10...Resist, Q...M
OS type field effect transistor (memory cell). Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、MOS型電界効果トランジスタをメモリセルとし、
そのチャネル部にゲート電極上方から不純物をイオン打
ち込みしてしきい値電圧を制御して情報の書き込みを行
うようにした半導体記憶装置であって、前記メモリセル
を構成するMOS型電界効果トランジスタのゲート電極
を結晶粒子の小さな材料にて形成したことを特徴とする
半導体記憶装置。 2、ゲート電極をモリブデンシリサイド又はタングステ
ンシリサイドで形成してなる特許請求の範囲第1項記載
の半導体記憶装置。
[Claims] 1. A MOS field effect transistor is used as a memory cell,
A semiconductor memory device in which information is written by controlling the threshold voltage by implanting impurity ions into the channel portion from above the gate electrode, the gate of the MOS field effect transistor constituting the memory cell. A semiconductor memory device characterized in that an electrode is formed of a material with small crystal grains. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the gate electrode is formed of molybdenum silicide or tungsten silicide.
JP60185710A 1985-08-26 1985-08-26 Semiconductor memory device Pending JPS6246556A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6480069A (en) * 1987-09-21 1989-03-24 Hitachi Ltd Semiconductor storage device and manufacture thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6480069A (en) * 1987-09-21 1989-03-24 Hitachi Ltd Semiconductor storage device and manufacture thereof

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