JPH1041411A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JPH1041411A
JPH1041411A JP8197529A JP19752996A JPH1041411A JP H1041411 A JPH1041411 A JP H1041411A JP 8197529 A JP8197529 A JP 8197529A JP 19752996 A JP19752996 A JP 19752996A JP H1041411 A JPH1041411 A JP H1041411A
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    • G11C17/12Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards using semiconductor devices, e.g. bipolar elements in which contents are determined during manufacturing by a predetermined arrangement of coupling elements, e.g. mask-programmable ROM using field-effect devices
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細なメモリセルを備えるMOS型マスクR
OMではメモリセルの微細化に伴いデータ書き込みが困
難になる。 【解決手段】 フラットセルNOR型マスクROMにお
いて、メモリセルとしてのMOSトランジスタを構成す
るソース・ドレイン領域2のうち、ドレインの上に、こ
れを覆うように金属配線6が沿設される。この金属配線
6をレジスト膜7とともにマスクに用いてデータ書き込
みの不純物注入層9を形成するので、マスクの寸法精度
が緩和でき、マスクパターンの設計を容易にし、かつデ
ータ書き込み用の不純物がドレイン領域に侵入されるこ
とがなく、拡散層2の層抵抗や接合容量の増加を抑え、
読み出し速度の低下が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置の製
造方法に関し、特に読みだし専用記憶装置であるマスク
ROM(Read Only Memory)とその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】読みだし専用記憶装置であるマスクRO
Mでは顧客のデータを製造途中に書き込むため、このデ
ータの書き込み工程を製造工程の後期に設定するほど製
品の納期を短縮することができる。データの書き込み工
程としては、主にゲート電極形成後に行う場合と層間絶
縁膜形成後に行う場合があるが、より製造工程の後期に
データの書き込みを行う層間絶縁膜形成後の工程の方が
前記した納期の点で有利である。図3(a)および
(b)に従来のフラットセルNOR型マスクROMの平
面図およびデータの書き込み工程でのC−C線断面図を
示す。このマスクROMは、P型シリコン基板11の主
面に直線パターン状の複数のN型拡散層12が互いに平
行に配列形成されており、その上にゲート絶縁膜13を
介して複数本のゲート電極14がN型拡散層12に直交
して互いに平行に配列している。ここで、メモリセルは
N型拡散層12とゲート電極14の交点をソースおよび
ドレインとし、N型拡散層12の間でかつゲート電極1
4の直下をチャネルとするMOS型トランジスタとして
構成される。そして、このチャネルにP型不純物を選択
的に導入することで、この導入されたメモリセルのトラ
ンジスタがオフ状態となり、データが書き込まれる。な
お、符号16は後工程で形成される金属配線を示してい
る。
【0003】このようなデータの書き込みを行うため
に、図3(b)のように、ゲート電極14を覆う層間絶
縁膜15が全面に形成された後、全面にレジスト膜17
を塗布し、かつデータの書き込みのためにレジスト膜1
7に開口18を形成する。ここで、データの書き込み用
の開口18は、N型拡散層12の間隔を1.0μmとし
た場合、マスクの目合わせ余裕0.1μmを含めて1.
2μmと設定されている。そして、このレジスト膜17
をマスクとしてP型不純物をイオン注入することで、開
口に露呈されたメモリセルのチャネルにP型不純物がイ
オン注入されて注入層19が形成され、このトランジス
タはオフ状態とされる。
【0004】このようなマスクROMでは、選択された
メモリセルに対してイオン注入を行うためのマスクとし
て、前記したようにレジスト膜17を利用しているが、
そのマスク機能を確保するためにはレジスト膜17の膜
厚を厚く形成する必要があり、レジスト膜厚の増大に伴
って開口18の側壁が緩慢なものとされるため、開口1
8を高い寸法精度で形成することが困難になる。また、
その一方で、近年における記憶装置の高密度化の要求に
よってメモリセルの縮小化が進められており、マスクの
パターン寸法はより微細化することが望まれる。このた
め、前記したレジスト膜のマスク目合わせ余裕も小さく
なり、ますます高い寸法精度が要求され、レジスト膜に
よるマスクでの高精度の書き込みが困難になる。
【0005】このような問題に対し、特開平4−634
72号公報では、NAND型マスクROMにおいて、メ
モリセルの素子分離酸化膜の上部に沿って金属配線を形
成し、この金属配線をデータの書き込み用のイオン注入
のマスクの一部として利用する技術が提案されている。
この技術では、金属配線の側壁が急峻に形成されること
から、マスク寸法を微細にかつ高精度に管理でき、高密
度記憶装置を実現する上では有利である。また、特開平
1−184864号公報においても、マスクとして金属
膜を利用することで、データ書き込みを最終保護膜形成
後に行うことを可能にして納期の短縮を可能にした技術
が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
公報の技術では、マスクとして利用する金属配線をメモ
リセルの素子分離酸化膜上に形成する必要があるため、
メモリセルの縮小化によって素子分離酸化膜の幅寸法や
ピッチ寸法が微細化されるのに伴って金属配線も細幅
化、微小ピッチ化することが必要となり、このような金
属配線を形成するためには微細パターンのマスクを高精
度で目合わせすることが要求され、実際にこのような金
属配線を形成することは極めて難しいものとなる。ま
た、後者の公報の技術は、単一ないし寸法精度が緩やか
なメモリセルに対しては有効であるが、図3に示したよ
うな高密度化が要求されているフラットセル型マスクR
OMにそのまま適用することは困難である。さらに、N
OR型マスクROMの場合には、マスクの目合わせずれ
によってメモリセルトランジスタのドレインであるN型
拡散層がデータの書き込み用のP型拡散層と重なるた
め、ドレインであるN型拡散層の層抵抗や接合容量が増
加して読みだし速度の低下を引き起こすという問題があ
る。
【0007】本発明の目的は、微細なメモリセルを備え
るMOS型マスクROMにおける高速動作を可能とし、
かつ高精度のデータ書き込みを可能とする半導体記憶装
置とその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、メモリセルと
してのMOSトランジスタを構成する拡散層の上に、こ
れを覆うように金属配線が沿設されていることを特徴と
する。この金属配線は拡散層よりも大きな幅寸法に形成
されて少なくともチャネル長方向に拡散層を覆うように
形成されることが好ましい。また、拡散層はソース領域
とドレイン領域として交互に配列され、金属配線はこれ
らソース領域とドレイン領域の少なくとも一方の上に形
成される。
【0009】また、本発明の製造方法は、MOSトラン
ジスタで構成されるメモリセルのうち、選択されたメモ
リセルにイオン注入を行ってデータを書き込む際に、イ
オン注入のマスクとして拡散層上に形成された金属配線
と、この金属配線上に形成されてメモリセルに対応する
領域が開口されたレジストを用いることを特徴とする。
ここで、レジストの開口内に金属配線の一部が露呈さ
れ、レジストの開口側壁と金属配線の露呈された側壁と
でイオン注入のマスクを構成するようにする。また、金
属配線はMOSトランジスタのソースおよびドレインの
少なくとも一方の直上にソースおよびドレイン領域を覆
うように形成する。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1(a)および(b)は、本発明
をフラットセルNOR型マスクROMに適用した実施形
態の平面図と、そのデータの書き込み工程でのA−A線
に沿う断面図である。同図において、P型シリコン基板
1の主面には、直線パターンの複数のN型拡散層2が互
いに平行かつ等間隔に配列形成されている。この上には
ゲート絶縁膜3が形成され、さらにその上には複数本の
ゲート電極4が前記N型拡散層2に直交して互いに平行
かつ等間隔に配列形成されている。ここで、メモリセル
はN型拡散層2とゲート電極4の交点をソースおよびド
レインとして、N型拡散層2の間で且つゲート電極の直
下をチャネルとするMOS型トランジスタとして構成さ
れる。そして、前記ゲート電極を覆うように層間絶縁膜
5が形成され、さらにこの層間絶縁膜5上に金属配線6
が形成されている。
【0011】この金属配線6は、メモリセルの列線また
は接地線あるいは他の配線として構成されており、前記
N型拡散層2の2倍の配置間隔でN型拡散層2の上側に
沿って形成されている。すなわち、配列形成された前記
N型拡散層2の1つおき毎のN型拡散層2の上、ここで
はN型拡散層2が交互にドレイン領域、ソース領域とし
て配置されているため、ドレイン領域の上にのみ形成さ
れている。また、前記金属配線6の幅寸法はN型拡散層
2の幅寸法よりも幾分大きくされており、通常の目合わ
せずれが生じたときにも金属配線6がドレイン領域を覆
うように形成されている。そして、後述するデータ書き
込みを行った後に、図示を省略する保護膜や上層配線を
形成することで、マスクROMが形成される。
【0012】このマスクROMにデータ書き込みを行う
場合には、図1(b)に示されるように、前記金属配線
6の上にレジスト膜7を塗布し、かつデータの書き込み
のために選択されたメモリセルに対応する領域のレジス
ト膜7に開口8を形成する。この場合、開口寸法は、N
型拡散層2の間隔を1.0μmとした場合、マスクの目
合わせ余裕0.1μmを含めて1.6μmとされてい
る。この結果、レジスト膜の開口8内に前記金属配線6
の一部が露呈され、この金属配線6とレジスト膜開口8
の内側壁とで囲まれる領域がデータ書き込み用の開口と
して構成されることになる。
【0013】そして、このレジスト膜7および金属配線
6を利用してP型不純物をイオン注入し、選択されたメ
モリセルのチャネルに対してP型不純物をイオン注入し
て注入層9を形成することで、このメモリセルのMOS
トランジスタがオフとなり、データが書き込まれる。こ
のとき、開口8内の領域はその一側が金属配線6により
規制されているため、少なくともドレイン領域2の側で
はマスクの側壁が急峻なものとなり、ソース側のレジス
ト膜の側壁に比較してその寸法精度が高められる。した
がって、レジスト膜7の膜厚が大きく、開口8の寸法精
度が低下される場合でも、少なくともドレイン側のマス
ク寸法精度に高いものが得られる。また、これにより、
レジスト膜のマスク開口8の寸法を前記したように1.
6μmに拡大することもでき、その設計、製造を容易な
ものとし、かつ安定した製品の製造が可能となる。
【0014】また、金属配線6はドレイン領域2を覆う
寸法に形成されているため、多少の目合わせずれが生じ
た場合でも、P型不純物の注入層9の一部がソース領域
にイオン注入されることはあっても、ドレイン領域にイ
オン注入されることはない。したがって、チャネルにイ
オン注入されたP型不純物層は、少なくともドレイン領
域に侵入されることはなく、ドレイン領域の層抵抗や接
合容量の増加を抑えることができ動作速度の低下が防止
される。また、メモリセルの微細化に伴ってN型拡散層
2の幅寸法やピッチ寸法が縮小化された場合でも、金属
配線6はその1つおきに配置されているドレイン領域の
上にのみ形成されればよく、しかもその幅寸法は前記し
たようにドレイン領域よりも大きな幅寸法に形成してい
るため、金属配線6の形成は容易であり、したがって高
精度の形成も可能となる。
【0015】図2(a),(b)は本発明の他の実施形
態の平面図とそのデータ書き込み状態でのB−B線断面
図であり、図1の実施形態と等価な部分には同一符号を
付してある。この実施形態では、金属配線6を微小形成
することが可能な場合の例であり、ドレイン領域とソー
ス領域としての各N型拡散層2上にそれぞれ金属配線6
を形成している。各金属配線6は、それぞれドレイン領
域、ソース領域を完全に覆う寸法に形成されている。そ
して、レジスト膜7に開口8を形成したときには、この
開口8内にドレイン領域、ソース領域上の各金属配線6
が露呈されるように構成される。
【0016】したがって、この装置において、レジスト
膜の開口8を通してイオン注入を行うと、ドレイン領
域、ソース領域のそれぞれが金属配線6によってマスク
されるため、極めて高い精度でのイオン注入が可能とな
る。したがって、レジスト膜7の開口8の寸法精度を前
記実施形態よりも緩和することができ、設計、製造をさ
らに容易に行うことが可能となる。また、チャネルにイ
オン注入されたP型不純物の注入層9はドレイン領域と
ソース領域のいずれにも侵入されることがないため、ド
レイン領域やソース領域の層抵抗や接合容量の増加を抑
えることができ素子の高速動作をより高めることができ
る。
【0017】なお、前記実施形態では、ドレイン領域の
上、およびドレイン領域とソース領域の両方に金属配線
を形成した例を示しているが、ソース領域の上にのみ金
属配線を形成してもよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、メモリセ
ルとしてのMOSトランジスタのドレイン領域やソース
領域を構成する拡散層の少なくとも一方の拡散層上に金
属配線を形成し、レジストとともにこの金属配線を利用
してマスクを構成してデータ書き込みの不純物イオン注
入を行うので、データの書き込み工程を製造工程の後期
に設定することが可能であり、製品の納期が短縮できる
とともに、所要の目合わせ精度を確保しながらもマスク
の寸法精度が緩和でき、マスクパターンの設計を容易に
してより安定した製品製造を実現できる。さらに、金属
配線により拡散層を覆うため、データ書き込み用の不純
物が拡散層に侵入されることがなく、拡散層の層抵抗や
接合容量の増加を抑え、読み出し速度の低下が防止され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の平面図とその露光マ
スクを有する状態のA−A線断面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態の平面図とその露光マ
スクを有する状態のB−B線断面図である。
【図3】従来の半導体記憶装置の平面図とその露光マス
クを有する状態のC−C線断面図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 N型拡散層(ドレイン領域、ソース領域) 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 層間絶縁膜 6 金属配線 7 レジスト膜 8 開口 9 P型不純物の注入層

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に複数の拡散層が平行に配列
    され、かつこれと直交する方向に複数のゲート電極が平
    行に配列され、これら拡散層とゲート電極との交差領域
    に形成されるMOSトランジスタがメモリセルとされ、
    選択されたメモリセルにデータを書き込んでなる半導体
    記憶装置において、前記拡散層の上にはこれを覆うよう
    に金属配線が沿設されていることを特徴とする半導体記
    憶装置。
  2. 【請求項2】 金属配線は拡散層よりも大きな幅寸法に
    形成され、少なくともチャネル長方向に前記拡散層を覆
    うように形成される請求項1の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 拡散層はソース領域とドレイン領域とし
    て交互に配列され、金属配線はこれらソース領域とドレ
    イン領域の少なくとも一方の上に形成される請求項2の
    半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 フラットセルNOR型マスクROMとし
    て構成されてなる請求項1ないし3のいずれかの半導体
    記憶装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板に複数の拡散層が平行に配列
    され、かつこれと直交する方向に複数のゲート電極が平
    行に配列され、これら拡散層とゲート電極との交差領域
    に形成されるMOSトランジスタがメモリセルとされ、
    選択されたメモリセルにイオン注入を行ってデータを書
    き込む半導体記憶装置の製造方法において、前記イオン
    注入のマスクとして前記拡散層を覆うように形成された
    金属配線と、この金属配線上に形成されて前記選択され
    たメモリセルに対応する領域が開口されたレジストを用
    いることを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 レジストの開口内に金属配線の一部が露
    呈され、レジストの開口側壁と金属配線の露呈された側
    壁とでイオン注入のマスクを構成する請求項4の半導体
    記憶装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 金属配線はMOSトランジスタのソース
    およびドレインの少なくとも一方の直上にソースおよび
    ドレイン領域を覆う様に形成する請求項5の半導体記憶
    装置の製造方法。
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