JPS5951143B2 - Mis形半導体装置 - Google Patents

Mis形半導体装置

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JPS5951143B2
JPS5951143B2 JP51100611A JP10061176A JPS5951143B2 JP S5951143 B2 JPS5951143 B2 JP S5951143B2 JP 51100611 A JP51100611 A JP 51100611A JP 10061176 A JP10061176 A JP 10061176A JP S5951143 B2 JPS5951143 B2 JP S5951143B2
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JP
Japan
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mis type
mis
conductor layer
semiconductor device
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JP51100611A
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真二 清水
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、MIS形半導体装置に関する。
さらに詳しくは、新規なROM(リードオンリメモリ)
回路を具備する高集積度のE/DMISLSIに関する
情報処理分野に適用されるROM回路を具備するE/D
MISLSIには、信頼度の向上およびコストの低減そ
れに高速動作性等のために集積度の高いものが要求され
ている。
従来、この種の高集積度のROM回路を具備するE/D
MISLSI(以下、ROME/ DMISLSIと略
記する)は、第1図並びに第2図a−cに示すように、
行列状に配置したMIS形トランジスタQ、、〜Q、、
おけるその一部をデイプリーシヨンタイプ(QIID、
Q13D9Q22D9Q33D)となし、残りのものを
エンハンスメントタイプ(Q12E、Q21E、Q23
E、Q31E、Q32E)となしたものである。
なお、第1図において、X、〜X、は出力信号用配線、
Y、〜Y。はアドレス配線である。そして、このROM
E/DMISLSIは、第2図aに平面図を、同図bに
同図aにおけるAA′矢視縦断面図を、同図cに同図a
におけるBB′矢視縦”断面図を示すように、シリコン
基板1上にゲート酸化シリコン膜2を介在して形成した
導電性多結晶シリコン膜3からなるゲート電極を有し、
このゲート電極パターンによるセルフアライメント方式
により製作したN゛型層4をソースまたはドレインとす
る構造のものである。同図において、ゲート電極下のN
型層5は、デイプリーシヨンタイプのMIS形トランジ
スタにおける拡散層であり、6は、フイールド酸化シリ
コン膜である。この種のROME/DMOSLSIは、
その構造上、素子寸法を可及的小となし高集積度のもの
であるが、それぞれのMIS形トランジスタQ,,〜Q
33におけるソースまたはドレインとなるNf型層4を
シリコン基板1表面に形成するものであるため、横方向
素子寸法がかなり大きくなり多ビツトのROME/DM
ISLSIを得るにはチツプサイズが大きくなるもので
ある。
それゆえ、本発明の目的は、新規な構造を有するものを
提供し、極めて素子寸法の小なるROME/DMISL
SI等のMIS形半導体装置を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明においては、半
導体基板表面の一部に第1絶縁膜を介在してゲート電極
を有する第1MIS形トランジスタが一定間隔をもつて
行列状に複数個設けられているものと、第1MIS形ト
ランジスタにおけるゲート電極全面および表面が露出し
ている前記半導体基板全面に設けられている第2絶縁膜
と、それぞれの前記第1MIS形トランジスタ間におけ
る半導体基板上に第2絶縁膜を介在してゲート電極を設
けてなる第2MIS形トランジスタが1個ずつそれぞれ
の前記第1MIS形トランジスタ間に設けられているも
のとからなり、前記第1または第2のMIS形トランジ
スタの一部をデイプリーシヨンタイプとなし、残りのも
のをエンハンスメントタイプとなしたことを特徴とする
ROME/DMISLSI等のMIS形半導体装置とす
るものである。
以下、本発明の一実施例であるROME/ DMOSL
SIおよびその製法を具体的に説明する。本発明にかか
るROME/DMOSLSIの主なる特徴は、MOSL
SIにおける多層配線技術を流用して極めて高集積度に
MOS形トランジスタを行列状に配置してなり、ROM
の目となる個所のエンハンスメントタイプMOS形トラ
ンジスタにおけるチヤンネル領域に基板とは反対導電型
の不純物をイオン打ち込みして、そのトランジスタをデ
イプリーシヨンタイプのものに化成したものである。そ
して、それぞれのMOS形トランジスタにおけるゲート
電極間を可及的に小とし、従来のこの種のROMMOS
LSIに比較して2倍程度の高集積度を達成する構造の
ものである。
なお、第3図は、本発明にかかるROM回路の一部を示
す略図であり、X,〜X。
は出力信号用配線、Y,〜Y。はアドレス配線、Q,,
〜Q。。はシリコンゲート型MOS形トランジスタを示
し、それに付加されているインデツクスDはデイプリー
シヨンタイプを示し、インデツクスEはエンハンスメン
トタイプを示すものである。さて、本発明にかかるRO
ME/DMOSLSIおよびその製法を工程順に図面を
用いて詳述する。
(力 P型またはN型の導電型を有するにシリコンウエ
ーハ11をスターチインクマテリアルとして用意し、こ
の全面を熱酸化して1μm程度のフイールド酸化シリコ
ン膜12を形成する。
ついで、フオトエツチング等により素子活性領域となる
シリコンウエーハ11表面を露出するようにフイールド
酸化シリコン膜12を選択除去する (第4図)。表面
が露出するシリコンウエーハ11にゲートシリコン膜1
3を1000Λ程度形成し(第5図)ついで、デイプリ
ーシヨンタイプのMOS形トランジスタを形成するため
、その個所にシリコンウエーハ11とは反対導電型の不
純物をイオン打ち込みしてそれらのチヤンネル領域にシ
リコンウエーハ11とは反対導電型の領域11aをを形
成する。たとえば、シリコンウエーハ11が、P型導電
型の場合には、リン等のN型導電型の不純物をフオトレ
ジストなどをマスクとして選択的にデイプリーシヨンタ
イプのMOS形トランジスタのチヤンネル領域にイオン
打ち込みし、後の熱処理によつて、イオン扛ち込みされ
た不純物をシリコンウエーハ11に拡散してN型層11
aを形成する。シリコンウエーハ11としてN型導電型
のものを使用する場合には、イオン打ち込みする不純物
としてはボロン等のP型導電型のものを使用して、P型
層11aを形成すればよい。このデイプリーシヨンタイ
プのMOS形トランジスタQl2D,Ql4D,Q23
D,Q32D,Q35Dは、ROMの目となるものであ
る。更に全面にCVD法等により導電性多結晶シリコン
膜14を3500〜5000入形成する (第6図)。
第6図aに示す破線は、フイールド酸化シリコン膜12
とゲート酸化シリコン膜13との境界を示すものである
。(イ)多結晶シリコン膜14を選択除去してゲート電
極パターンを形成し、これをマスクとしてゲート酸化シ
リコン膜13の不要部分を取り除き、その個所のシリコ
ンウエーハ11表面を露出する(第7図)。このゲート
電極パターンの多結晶シリコン膜14とこの下のゲート
酸化シリコン13、シリコンウエーハ11とにより数多
くの第1のシリコンゲート型MOS形トランジスタを構
成することができ、それらのトランジスタは一定間隔を
もつて行列状に配置するものとする。(ウ)ついで、上
記第1のMOS形トランジスタ間に第2のシリコンゲー
ト型MOS形トランジスタを設けるため、全面に100
0人程度の酸化シリコン膜15を形成する(第8図)。
この酸化シリコン膜15は、第2のシリコンゲート型M
OS形トランジスタのゲート酸化シリコン膜となると共
に、第1と第2のトランジスタを電気絶縁するものでも
ある。
また、第1と第2のトランジスタの特性をそろえるため
に、第1のトランジスタにおけるゲート酸化シリコン膜
13と同程度の膜性並びに膜厚をもつて形成すると共に
第1と第2のトランジスタを十分に電気的分離するに必
要な膜厚を選定する。なお、図において2点鎖線は、多
結晶シリコン膜13の境界線を示すものである。(ニ)
全面に導電性多結晶シリコン膜16をCVD法等により
3500〜5000人形成し、第2のシリコンゲート型
MOS形トランジスタにおけるゲート電極パターンをフ
オトエツチング等により形成する(第9図)。
なお、第10図は、第3図に示すROM回路構成におけ
るインデツクスを示すものである。なお、このROMの
目となるデイプリーシヨンタイプのMOS形トランジス
タにおけるチヤンネル領域は、前記(7)工程(第4図
〜第6図)においてシリコンウエーハ11に不純物を選
択的にイオン打ち込みして形成されているものである。
(イ)ついで、図示しないが全面にパシベーシヨン膜と
してのリンシリケートガラス膜を被覆する。
上述したように、本発明にかかるROME/DMOSL
SIは、シリコンウエーハ11をスターチインクマテリ
アルとしてその上に導電性多結晶シリコン膜を使用して
2層配線的な形成法により第1と第2のシリコンゲート
型MOS形トランジスタQll〜Q36を行列状に形成
したものであるため、簡単な製造プロセスをもつて極め
てて高集積度なものである。
たとえば、現状のフオトエツチングによる成形可能な線
幅を8μmとすれば、8μm幅の素子活性領域をもつて
第1および第2のMOS形トランジスタが形成でき、従
来のソース、ドレイン拡散層を有するROME/DMO
SLSIおいてはそれぞれの素子活性領域が16μm幅
程度以上であることに比較して2倍以上ICチツプ面積
を小さくすることができる。
本発明は、極めて素子寸法の小なるシリコンゲート型M
OS形トランジスタをそれぞれの離間距離を可及的小に
して行列状に配置したものであり、しかもそれらの任意
のトランジスタをエンハンスメントタイプまたはデイプ
リーシヨンタイプのものに構成できるため、ROMとし
てもあるいはまた種々の仕様のE/DMOSLSIとし
て高性能かつ高集積度のものをもつて種々の態様のMI
S形半導体装置とすることができる。なお、前述した本
発明にかかるROME/DMOSLSIの製造プロセス
中、多結晶シリコン膜14をゲート電極パターンにする
際の選択エツチング用マスクとして絶縁膜(酸化シリコ
ン膜等)を使用し、それを後の工程においてもそのまま
残しておくことにより、ゲート電極パターンとしての多
結晶シリコン膜]4上の絶縁膜厚(マスクとしての絶縁
膜と新らたに形成した酸化シリコン膜15とを重畳した
もの)が大きくなり、第1と第2のトランジスタ間の寄
生容量を小とすることができる。
このように本発明にかかるMIS形半導体装置は、前述
した実施例に限定されず種々の態様のものに適用するこ
とがで゛きる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第2図a−cは従来のROME/DMOS
LSIにおける回路図およびその構造を示す平面図と縦
断面図、第3図は本発明の一実施例であるROME/D
MOSLSIの一部におけノる回路図、第4図a−cな
いし第10図a−cは本発明の一実施例であるROME
/DMQSLSIおよびその製法を工程順に示す平面図
と縦断面図である。 1,11・・・・・・シリコンウエーハ 2,13,1
5・・・・・・ゲート酸化シリコン膜、3,14,16
・・・・・・ゲート電極用多結晶シリコン膜、4 ・・
・・・・N”型層、5・・・・・・N型層、6,12・
・・・・・フイールド酸化シリコン膜、11a・・・・
・・シリコンウエーハ11とは反対導電型の領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板表面に絶縁膜を介して形成された第1導
    電体層と、上記半導体基板表面に絶縁膜を介して形成さ
    れかつ上記第1導電体層の少なくとも一部と重なるよう
    に形成された第2導電体層とを少なくとも備え、上記第
    1及び第2導電体層のそれぞれをMIS形トランジスタ
    のゲート電極とすることによつて直列接続されたMIS
    形トランジスタを形成し、上記直列接続されたMIS形
    トランジスタのうちの一部をデイプリーシヨンタイプと
    なし、残りのものをエンハンスメントタイプとなしたこ
    とを特徴とするMIS形半導体装置。 2 上記第1及び第2導電体層は、導電性多結晶シリコ
    ンである特許請求の範囲第1項記載のMIS形半導体装
    置。 3 半導体基板表面に設定された複数列の素子活性領域
    上を絶縁膜を介して横切るように延長形成された第1導
    電体層と、上記複数列の素子活性領域上を絶縁膜を介し
    て横切るように延長形成されかつ上記それぞれの素子活
    性領域上において上記第1導電体層の少なくとも一部と
    重なるように形成された第2導電体層とを少なくとも備
    え、上記素子活性領域上の上記第1及び第2導電体層の
    それぞれをMIS形トランジスタのゲート電極とするこ
    とによつてそれぞれ直列接続されたMIS形トランジス
    タの複数列を形成し、上記それぞれ直列接続されたMI
    S形トランジスタの一部をデイプリーシヨンタイプとな
    し、残りのものをエンハンスメントタイプとなしたこと
    を特徴とするMIS形半導体装置。
JP51100611A 1976-08-25 1976-08-25 Mis形半導体装置 Expired JPS5951143B2 (ja)

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